Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) và Viễn thám là những công nghệ tiên tiến, mang lại cái nhìn sâu sắc về bề mặt và các đặc trưng của Trái Đất. GIS hỗ trợ việc thu thập, phân tích và biểu diễn dữ liệu không gian, giúp người dùng nhận diện các mô hình và mối liên hệ địa lý. Viễn thám bổ trợ cho GIS bằng cách thu thập thông tin qua ảnh hàng không hoặc ảnh vệ tinh, phục vụ nhiều lĩnh vực như quy hoạch đô thị, quản lý thiên tai, nông nghiệp, quản lý hệ sinh thái,...

Tại EOV, chúng tôi kết hợp GIS và Viễn thám nhằm nâng cao hiệu quả ra quyết định và thúc đẩy các chiến lược phát triển bền vững, mang đến góc nhìn toàn diện về cả môi trường tự nhiên và môi trường nhân tạo với vai trò là đơn vị cung cấp giải pháp GIS hàng đầu.

I. Khái niệm GIS và Viễn thám

Tổng quan về GIS

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một nền tảng máy tính chuyên thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu liên quan đến vị trí trên Trái Đất. Nó cho phép thể hiện và khám phá các mẫu không gian bằng cách xếp chồng nhiều lớp thông tin lên bản đồ - ví dụ: tòa nhà, mạng lưới đường phố và thảm thực vật - để thấy cách các yếu tố tương tác với nhau.

Sức mạnh của GIS nằm ở khả năng kết hợp đa dạng nguồn dữ liệu: thông tin xã hội (dân số, thu nhập, trình độ học vấn), dữ liệu môi trường (đất đai, thảm thực vật, nguồn nước) và cơ sở hạ tầng (nhà máy, trang trại, trường học, đường sá, đường dây điện). Việc phân tích tập hợp dữ liệu này cùng lúc giúp phát hiện những mối liên hệ ẩn và hiểu rõ hơn bối cảnh thực tế.

Ví dụ, GIS có thể xác định các cơ sở thải chất ô nhiễm và đánh giá xem chúng nằm gần vùng đất ngập nước hay nguồn nước sinh hoạt hay không — từ đó ước lượng mức độ rủi ro đối với nguồn nước. Bằng cách tích hợp cơ sở dữ liệu với bản đồ và các mô hình phân tích, GIS tạo ra các trực quan sống động và các kết quả sâu sắc, là công cụ hữu ích cho doanh nghiệp và cơ quan quản lý trong việc nắm bắt tình hình, dự báo và lập kế hoạch.

GIS hoạt động qua 5 bước cơ bản:

• Thu thập dữ liệu: thu nhận thông tin vị trí bằng GPS, ảnh vệ tinh, khảo sát… Dữ liệu đầu vào thường là bản đồ, ảnh vệ tinh hoặc các định dạng địa lý khác.
• Lưu trữ và tổ chức: đưa dữ liệu vào cơ sở dữ liệu hoặc hệ thống tệp, sau đó bảo trì, chỉnh sửa và lọc để phù hợp yêu cầu.
• Phân tích: dùng truy vấn không gian, phủ lớp bản đồ, mô hình hóa 3D… để phát hiện mẫu, xu hướng và mối quan hệ.
• Trực quan hóa: chuyển kết quả thành bản đồ, biểu đồ hay đồ thị để dễ hiểu và diễn giải.
• Ra quyết định: thông tin thu được hỗ trợ quy hoạch đô thị, giám sát môi trường, nông nghiệp, ứng phó thiên tai và các quyết định chiến lược khác.

Thành phần chính của GIS:

• Dữ liệu: nền tảng của hệ thống, gồm dữ liệu không gian (vector, raster) và dữ liệu bảng, thu thập từ bản đồ, vệ tinh, GPS và khảo sát.
• Phần mềm: công cụ thu thập, phân tích, lưu trữ và biểu diễn dữ liệu địa lý, phục vụ nhiều lĩnh vực như quy hoạch và quản lý thảm họa.
• Phần cứng: máy tính, máy quét, thiết bị GPS, máy in, máy chủ và thiết bị di động hỗ trợ thao tác và hiển thị dữ liệu.
• Phương pháp: các kỹ thuật như phân tích không gian, viễn thám, địa thống kê, phân tích mạng, trực quan hóa và mô hình 3D dùng để xử lý và trình bày thông tin.
• Con người: chuyên gia thiết kế, thu thập, quản lý dữ liệu, thực hiện phân tích và truyền đạt kết quả — yếu tố quyết định để GIS được ứng dụng hiệu quả.

Tổng quan về viễn thám

Viễn thám là ngành khoa học thu thập thông tin về các đặc tính vật lý của một khu vực mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Các nền tảng chuyên dụng như máy bay, vệ tinh và UAV mang theo cảm biến để ghi lại hình ảnh phục vụ nhiều mục đích phân tích, trong đó có phân loại lớp phủ đất.

Nguyên lý hoạt động của viễn thám dựa trên việc đo sóng điện từ phát ra hoặc phản xạ từ bề mặt Trái Đất. Các cảm biến gắn trên phương tiện bay hoặc vệ tinh - có thể thuộc loại thụ động hoặc chủ động - thu nhận và ghi lại tín hiệu để phát hiện, giám sát các đặc điểm vật lý của khu vực quan sát.

Về mặt kỹ thuật, cảm biến từ xa ghi lại bức xạ bằng các thiết bị như camera, máy ảnh vệ tinh và hệ thống gắn trên máy bay, giúp thay thế phương pháp thu thập dữ liệu thủ công tại hiện trường và tạo ra cái nhìn tổng thể về đặc tính bề mặt ở quy mô rộng.

Phân loại viễn thám:

• Cảm biến chủ động: tự phát ra năng lượng chiếu xuống đối tượng, sau đó đo lượng năng lượng phản xạ để thu thập thông tin. Chúng sử dụng nguồn phát nội bộ để soi sáng mục tiêu.
• Cảm biến thụ động: ghi nhận bức xạ hoặc ánh sáng mặt trời phản xạ từ bề mặt, hoặc bức xạ phát ra từ các nguồn bên ngoài. Ví dụ điển hình gồm cảm biến CCD, máy ảnh, máy đo bức xạ và cảm biến hồng ngoại.

Cả hai loại cảm biến đều cần thiết để thu thập dữ liệu về bề mặt và thành phần khí quyển của Trái Đất. 

II.  Mối liên hệ và sự khác biệt giữa GIS và viễn thám

‍

Viễn thám và Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) có vai trò khác nhau nhưng tương hỗ trong việc thu thập và xử lý thông tin không gian. Viễn thám là phương pháp quan sát từ xa - thường qua ảnh vệ tinh hoặc ảnh hàng không - để thu thập dữ liệu về đối tượng hoặc khu vực nghiên cứu. Kỹ thuật này đòi hỏi các công cụ phức tạp và chuyên môn để diễn giải, đồng thời cung cấp nguồn dữ liệu thô cần thiết cho các bước phân tích sau đó.

Trong khi đó, GIS là nền tảng tin học dùng để quản lý, phân tích và trực quan hóa những dữ liệu thu thập được. Hệ thống này kết hợp phần mềm và phần cứng để xử lý khối lượng dữ liệu lớn, chuyển đổi thông tin từ cảm biến, bản đồ và các nguồn khác thành các kết quả mang ý nghĩa thực tiễn. So với viễn thám, GIS thường thân thiện với người dùng hơn, cho phép thao tác và diễn giải dữ liệu mà không yêu cầu chuyên môn kỹ thuật quá sâu.

Thêm vào đó, GIS vận hành hiệu quả về thời gian và chi phí khi xử lý các tập dữ liệu lớn; nó hỗ trợ nhiều định dạng (bảng tính, dữ liệu vector) và cho phép chỉnh sửa linh hoạt mà không làm gián đoạn hệ thống. Ngược lại, dữ liệu viễn thám thường mang tính địa phương cao và dễ bị tổn hại nếu không được quản lý cẩn thận.

III. Ứng dụng thực tiễn

Công nghệ mới trong lĩnh vực GIS và viễn thám đang tạo ra bước chuyển lớn cho nhiều ngành nhờ khả năng cung cấp dữ liệu không gian và phân tích chuyên sâu. Những công cụ này mở ra các giải pháp sáng tạo cho việc lập kế hoạch, giám sát và đưa ra quyết định. Sau đây là một số ứng dụng tiêu biểu:

1. Quản lý giao thông

Các giải pháp GIS và viễn thám đóng góp trực tiếp vào quản lý hệ thống giao thông bằng cách cung cấp dữ liệu thời gian thực từ vệ tinh, máy bay và nền tảng mặt đất. Nhờ đó, việc giám sát đường bộ, cầu cống và lưu lượng giao thông trở nên kịp thời và chính xác hơn. Công nghệ viễn thám giúp phát hiện thay đổi hạ tầng, bảo trì hành lang giao thông và hỗ trợ đánh giá tác động môi trường cùng phương án ứng phó sự cố. Khi kết hợp với GIS để xử lý, trực quan hóa và phân tích, các cơ quan quản lý đạt được hiệu quả cao hơn, giảm chi phí và nâng cao an toàn. Những công nghệ mới như ảnh siêu phổ và LIDAR tiếp tục gia tăng độ chi tiết và độ chính xác của các phân tích.

>>Xem thêm: AI định hình xu hướng chuyển đổi số trong ngành giao thông

2. Quy hoạch đô thị

Trong quy hoạch thành phố, GIS và viễn thám cung cấp nguồn dữ liệu phong phú về sử dụng đất, mật độ dân cư và nhu cầu hạ tầng, từ đó hỗ trợ hoạch định chính sách và quy chuẩn xây dựng. Chúng giúp theo dõi mô hình phát triển đô thị, xác định vị trí thích hợp cho đường xá, giao thông công cộng và không gian xanh, đồng thời tối ưu quản lý nước thải và hệ thống dịch vụ công. Công nghệ này còn hữu ích trong đánh giá loại hình nhà ở, cải tạo khu dân cư xuống cấp, phát hiện xây dựng không phép và phân tích hiệu ứng khí hậu đô thị - góp phần hướng tới phát triển bền vững.

3. Quản lý thảm họa

GIS và viễn thám là công cụ quan trọng trong mọi giai đoạn quản lý thiên tai: lập bản đồ vùng rủi ro, nhận diện thiệt hại sau sự kiện và hỗ trợ điều phối ứng cứu. Cung cấp dữ liệu địa lý cập nhật, chúng giúp trực quan hóa các điểm yếu, lập kế hoạch giảm thiểu và phân bổ nguồn lực hiệu quả. Ngoài ra, các mô hình rủi ro và phân tích mức độ rủi ro dựa trên GIS/viễn thám hỗ trợ xây dựng chiến lược phòng ngừa và tăng cường khả năng thích ứng của cộng đồng, góp phần nâng cao hiệu quả quyết định trong xử lý thảm họa.

4. GIS và viễn thám trong nông nghiệp

GIS và viễn thám cung cấp nguồn dữ liệu quan trọng cho nông nghiệp, hỗ trợ kiểm kê cây trồng, phân tích năng suất và quản lý tài nguyên. Bằng cách kết hợp ảnh vệ tinh với dữ liệu khảo sát, các công nghệ này xác định chủng loại cây trồng, theo dõi sự thay đổi cơ cấu cây trồng và tạo bản đồ phân loại theo loại cây. Thông tin thu được giúp các doanh nghiệp nông nghiệp tối ưu hóa quyết định và phân bổ nguồn lực. Viễn thám đặc biệt hữu ích trong việc đánh giá sức khỏe cây trồng, dự báo năng suất và phát hiện thiếu hụt dinh dưỡng hoặc nước thông qua các chỉ số thực vật và phép đo phản xạ quang phổ. Ngoài ra, dữ liệu thủy văn và động lực học mặt nước từ viễn thám hỗ trợ giám sát, cảnh báo và dự báo lũ lụt. Ứng dụng này còn mở rộng sang lập bản đồ sử dụng đất, phát hiện sâu bệnh và quản lý nước, từ đó nâng cao hiệu quả và tính bền vững của hoạt động nông nghiệp.

>> Xem thêm: Landsat & Nông nghiệp chính xác: Ứng dụng GIS cho năm 2025

5. GIS và viễn thám trong quản lý hệ sinh thái

Trong quản lý hệ sinh thái, GIS và viễn thám là công cụ thiết yếu để đánh giá và theo dõi sự biến đổi môi trường. Những công nghệ này liên kết các thay đổi sinh thái với các thông số vật lý, hỗ trợ xây dựng chiến lược quản lý phù hợp. GIS giúp dự báo những khu vực sống quan trọng cho các loài, đồng thời thể hiện môi trường sống của loài chỉ thị. Việc tự động hóa, quản lý và phân tích dữ liệu không gian cho phép mở rộng đánh giá sinh thái ở quy mô lớn. Ngoài khía cạnh sinh học, GIS còn tích hợp các yếu tố kinh tế - xã hội, giúp đưa ra các phân tích toàn diện phục vụ quản lý hệ sinh thái hiệu quả hơn.

6. GIS và viễn thám trong nghề cá và quản lý hệ sinh thái biển

Áp dụng GIS và viễn thám đã thay đổi cách tiếp cận với quản lý nguồn lợi thủy sản bằng việc cung cấp thông tin về hệ sinh thái biển. Những công nghệ này cho phép mô tả và phân tích mối quan hệ phức tạp giữa các biến sinh thái, hoạt động của con người và trữ lượng thủy sản, từ đó cải thiện độ chính xác các biện pháp quản lý. Dữ liệu không gian hỗ trợ phân bổ nguồn lực hợp lý và thiết kế các biện pháp bảo tồn hiệu quả, góp phần giảm thiểu tác động của hoạt động khai thác đến môi trường biển và cân bằng giữa nhu cầu con người với bảo tồn dài hạn.

7. GIS và viễn thám trong chăm sóc sức khỏe cộng đồng liên quan đến môi trường

Kết hợp viễn thám và GIS tạo ra công cụ mạnh mẽ cho phân tích các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng. Viễn thám cung cấp dữ liệu môi trường như mức ô nhiễm, biến động nhiệt độ và thay đổi sử dụng đất; khi tích hợp vào GIS, những thông tin này cho phép nhận diện các vùng có nguy cơ cao và lập kế hoạch can thiệp có mục tiêu. Ảnh vệ tinh về thảm thực vật và lớp phủ đất giúp hiểu sinh cảnh của véc-tơ truyền bệnh, hỗ trợ dự báo và phòng chống dịch bệnh do véc-tơ. Trong tình huống thiên tai hoặc khủng hoảng y tế công cộng, dữ liệu viễn thám cung cấp thông tin thời gian thực về vùng ảnh hưởng, giúp triển khai nguồn lực y tế hiệu quả. Các nghiên cứu thực tế đã minh họa khả năng dự báo đợt bùng phát sốt rét và đánh giá khả năng tiếp cận dịch vụ y tế xa thông qua tích hợp GIS - viễn thám, góp phần phân bổ dịch vụ công bằng hơn.

IV. Kết Luận

Viễn thám và GIS đã chứng tỏ vai trò không thể thiếu trong thế giới hiện đại. Chúng không còn là những công nghệ xa vời chỉ dành cho các nhà khoa học, mà đã trở thành công cụ mạnh mẽ, được ứng dụng rộng rãi, mang lại lợi thế cạnh tranh cho doanh nghiệp và thúc đẩy sự phát triển bền vững cho xã hội. Sự kết hợp giữa khả năng thu thập dữ liệu vô tận của viễn thám và năng lực phân tích sâu sắc của GIS chính là chìa khóa giúp chúng ta giải quyết những thách thức phức tạp nhất của thế kỷ 21, từ biến đổi khí hậu đến an ninh lương thực và đô thị hóa. Việc đầu tư và áp dụng các giải pháp này không còn là một lựa chọn, mà là một yêu cầu tất yếu để hướng tới một tương lai thông minh hơn và bền vững hơn.