Thông tin địa lý gắn liền với việc ứng dụng vào các hệ thống mục tiêu thông qua nhiều mô hình máy tính, phương pháp phân tích và thuật toán khác nhau.
Thiên văn học được lợi rất nhiều từ phân tích không gian, vì lĩnh vực này nghiên cứu, khám phá và hiểu vị trí của các hệ sao trong vũ trụ bao la.
Ngoài ra, trong quy trình sản xuất chip, “thuật toán định vị và định tuyến” được sử dụng để thiết kế khung cấu trúc và hệ thống dây dẫn. Phân tích không gian cũng đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác như mô hình hóa chuỗi cung ứng và hậu cần, cảnh báo và phục hồi thảm họa, nông nghiệp, quản lý hệ sinh thái đô thị, chăm sóc sức khỏe và nhiều lĩnh vực khác.
Về cơ bản, dữ liệu không gian – cung cấp biểu diễn số về bất kỳ vật thể vật lý nào trên hệ tọa độ địa lý – là nguồn thông tin quan trọng để thực hiện phân tích không gian. Bản đồ được xem như một đơn vị không gian trong đó dữ liệu không gian được chia thành hai loại chính: dữ liệu hình học và dữ liệu địa lý.
Dữ liệu hình học thể hiện thông tin không gian trên mặt phẳng 2D, trong khi dữ liệu địa lý cho biết vĩ độ và kinh độ của một điểm hoặc vật thể và được thể hiện trên bề mặt hình cầu như Trái đất. Các thiết bị GPS cung cấp thông tin địa lý chính xác; còn các ứng dụng như Google Maps sử dụng dữ liệu 2D để cung cấp chỉ dẫn điều hướng cho người dùng.
Tham chiếu địa lý và mã hóa địa lý là hai thành phần quan trọng trong phân tích không gian địa lý. Mã hóa địa lý xác định vị trí chính xác trên bề mặt trái đất, như các tiểu bang hay quốc gia, còn tham chiếu địa lý mô hình hóa bề mặt Trái đất bằng cách gán tọa độ cho dữ liệu vector hoặc raster.
Mục lục nội dung:
Dữ liệu không gian là gì?
Dữ liệu không gian có nhiều định dạng khác nhau, phổ biến nhất là Raster và Vector. Dữ liệu Vector biểu diễn thế giới tự nhiên bằng các hình dạng như điểm, đường thẳng và đa giác. Từ các điểm có thể tạo thành đường thẳng, rồi từ đó tạo ra các vùng khép kín dưới dạng đa giác. Nhờ đó, các đối tượng vật lý trên bề mặt Trái Đất được thể hiện một cách trực quan trên bản đồ. Dữ liệu Vector thường được lưu dưới dạng Shapefile.
Ngược lại, dữ liệu Raster được biểu diễn dưới dạng lưới các điểm ảnh (pixel), mỗi pixel chứa một thông tin riêng, ví dụ như màu sắc hoặc giá trị đo lường. Thông thường, Raster là hình ảnh, nhưng trong phân tích không gian, nó còn bao gồm “ảnh trực giao” tức là ảnh chụp từ vệ tinh hoặc từ trên không.
Ngoài ra, dữ liệu không gian còn đi kèm với các thuộc tính là thông tin bổ sung không gian hoặc phi không gian, giúp làm rõ và phong phú thêm dữ liệu gốc, như hình ảnh, bản đồ hoặc các dữ liệu liên quan khác.
Vì sao cần phải phân tích không gian
Lập bản đồ các đối tượng vật lý chỉ là một phần trong phân tích không gian. Các nhà quản lý có thể kết hợp dữ liệu không gian thu thập từ nhiều nguồn khác nhau để đưa ra các quyết định phù hợp khi cần thiết. Ví dụ, phân tích không gian giúp kiểm soát giao thông trong các thành phố, hỗ trợ các nhà chức trách xây dựng các đô thị có khả năng thích ứng và phục hồi tốt hơn.
Ngoài ra, với sự trợ giúp của công nghệ, chúng ta có thể theo dõi sự lan truyền địa lý của các loại bệnh và đầu tư đúng cách để ngăn ngừa. Trong những đại dịch nghiêm trọng như COVID-19, chính phủ cũng có thể sử dụng dữ liệu không gian để lập bản đồ các điểm tiêm chủng trong từng khu vực cụ thể.
Phân tích không gian đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày. Từ việc gọi taxi qua ứng dụng, theo dõi đơn hàng thương mại điện tử, giao đồ ăn đến sử dụng GPS để di chuyển, phân tích không gian đang góp mặt rộng rãi trong nhiều hoạt động thường ngày.
Dù hình ảnh vệ tinh và dữ liệu không gian đã tồn tại từ lâu, việc xử lý và biến lượng dữ liệu khổng lồ này thành thông tin hữu ích vẫn là một thách thức lớn. Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của máy học (ML) và trí tuệ nhân tạo (AI), phân tích không gian ngày càng dễ tiếp cận hơn, giúp cải thiện hiệu quả kinh doanh và thậm chí cứu sống nhiều người.
Phân tích không gian – Thiết lập mục tiêu
Điểm đặc biệt của phân tích không gian và mô hình hóa GIS là tính linh hoạt cao. Bạn có thể kết hợp nhiều lớp dữ liệu khác nhau theo ý muốn và nhận được các kết quả đa dạng, phù hợp với mục tiêu cần phân tích.
Phân tích không gian được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành như nông nghiệp, lâm nghiệp, khoa học biển, dầu khí, khai khoáng, nhân khẩu học, kinh tế, điện nước,… Ví dụ, trong nông nghiệp, nó giúp xác định mật độ thảm thực vật, độ ẩm và nhiệt độ đất, cũng như tình trạng cây trồng. Nhờ đó, nông dân có thể phân bổ nguồn lực hiệu quả, chẳng hạn tiết kiệm việc sử dụng phân bón hay hóa chất, mà các doanh nghiệp cũng có thể biết và có kế hoạch giá cả thu mua và xuất khẩu cho hợp lý.
Ở lĩnh vực lâm nghiệp, phân tích dữ liệu không gian giúp phát hiện tình trạng phá rừng và dự báo các nguy cơ cháy rừng dựa trên nhiệt độ thời tiết. Trong hải dương học, kết quả phân tích giúp xác định các sự cố như tràn dầu. Còn trong nhân khẩu học, dữ liệu không gian hỗ trợ đánh giá các cơ sở giáo dục và y tế có đáp ứng đủ nhu cầu của dân cư trong khu vực hay không.
Ngoài ra, các chuyên gia hậu cần sử dụng phân tích không gian trong GIS để xây dựng các tuyến đường nhanh nhất hoặc an toàn nhất; các nhà bán lẻ tìm kiếm vị trí cửa hàng tối ưu; và đội cứu hộ có thể phân bổ viện trợ chính xác đến những vùng bị thiệt hại nặng nhất.
Để giải quyết các vấn đề phức tạp trong phân tích không gian, cách hiệu quả là chia nhỏ câu hỏi thành các phần cụ thể. Việc trả lời từng câu hỏi nhỏ sẽ giúp đạt được mục tiêu lớn hơn từng bước một.
Ví dụ, chủ một chuỗi cửa hàng muốn biết: “Vị trí nào là tốt nhất để mở cửa hàng mới ở Hà Nội?” Câu hỏi này có thể được chia thành nhiều truy vấn nhỏ hơn khi phân tích chi tiết:
- Quy hoạch đô thị: Hỗ trợ lựa chọn địa điểm cho các dự án phát triển mới, phân tích mô hình giao thông và quy hoạch dịch vụ công cộng.
- Quản lý môi trường: Giám sát tài nguyên thiên nhiên, đánh giá tác động môi trường và quản lý các hoạt động bảo tồn.
- Y tế công cộng: Theo dõi đợt bùng phát dịch bệnh, xác định khoảng cách đến các dịch vụ y tế và lập kế hoạch cơ sở hạ tầng chăm sóc sức khỏe.
- Vận chuyển: Tối ưu hóa quy hoạch tuyến đường, quản lý hậu cần và nâng cao hiệu quả mạng lưới giao thông.
- Bán lẻ và tiếp thị: Phân tích nhân khẩu học khách hàng, đánh giá thị trường tiềm năng và lên kế hoạch địa điểm phù hợp cho cửa hàng.
Phân tích không gian hoạt động như thế nào
Phân tích không gian thường được thực hiện theo một quy trình rõ ràng bao gồm các bước chính sau:
- Khám phá: Bước này có thể bắt đầu bằng việc sử dụng dữ liệu không gian có sẵn hoặc áp dụng mã hóa địa lý để chuyển đổi các điểm dữ liệu như vĩ độ, kinh độ, mã bưu chính thành tọa độ địa lý chính xác và hệ tọa độ phù hợp.
- Mô hình hóa: Sử dụng phân tích mô tả để tính toán các chỉ số và hình dạng, ví dụ như bản đồ đường đẳng thời cho thấy các tuyến đường và thời gian di chuyển giữa các điểm. Đồng thời, mô hình hóa các đặc điểm không gian như đa giác và đường thẳng để tạo ra các mô hình 2D hoặc 3D thể hiện các đối tượng trong thế giới thực.
- So sánh: Kết hợp các hình dạng không gian khác nhau giúp dễ dàng đo lường diện tích chồng lấn hoặc ranh giới. Nhờ đó, có thể tạo ra những điểm, đường hoặc đa giác mới mang lại thông tin không gian hữu ích.
- Dự đoán: Qua việc phân tích xu hướng, các nhà phân tích tạo ra bản đồ tương tác dựa trên dữ liệu chiếu, giúp dự báo và hiểu rõ hơn sự phát triển của các hiện tượng trong không gian.
8 Loại phân tích không gian
Phân tích dữ liệu không gian
Thuộc tính, tính chất hoặc mối quan hệ dựa trên vị trí được sử dụng để xác định giá trị của dữ liệu được thu thập, xử lý và tăng cường. Các chi tiết như vị trí và khoảng cách có thể được thực hiện mà nếu không sẽ không thể tìm thấy.
Tự tương quan không gian
Kiểm tra nhằm mục đích xác định xem các điểm dữ liệu gần nhau có cùng đặc điểm hay không. Ví dụ, tự tương quan không gian có thể được sử dụng để xác định xem một lỗi có bị cô lập hay xảy ra theo nhóm gần một địa điểm hay không.
Sự không đồng nhất phân tầng không gian
Tính không đồng nhất của một tập hợp các lớp hoặc tầng trong ranh giới được xác định trước dựa trên sự phân bố không đồng đều của các đặc điểm trong một vùng không gian. Là một phần của phân tích mô tả kỹ lưỡng hơn, nó thường được sử dụng để đánh giá phạm vi phủ sóng trong nhiều vùng đa giác địa lý.
Nội suy không gian
Các giá trị tại các điểm không xác định khác được ước tính từ các điểm dữ liệu dựa trên vị trí có các thuộc tính đã biết. Để tạo ra một “bề mặt” thống kê nội suy trên toàn bộ khu vực quan tâm, loại nội suy này thường được sử dụng để ước tính nhiệt độ trên các vị trí trạm thời tiết.
Hồi quy không gian
Xây dựng các mô hình xem xét các đặc điểm số thông thường và không gian để suy ra các kết quả số như tỷ lệ sinh và mức lương.
Tương tác không gian
Sự tương tác của nhiều thứ, chẳng hạn như điểm, đường và đa giác, mang lại hiểu biết sâu sắc. Các ranh giới có thể tiếp xúc, các vùng chồng lấn hoặc một thực thể không gian có thể bao gồm một thực thể khác.
Mô phỏng và mô hình hóa
Các đối tượng không gian địa lý và đặc tính của chúng có thể được phân tích và hiểu rõ để phát hiện những thay đổi sau khi các điều kiện thử nghiệm được đáp ứng.
Thống kê địa lý nhiều điểm (MPS)
Một nhóm các thuật toán mô phỏng các mẫu và cấu trúc không gian bằng cách sử dụng mô hình thống kê làm cơ sở. MPS thường được sử dụng cho các mô hình hồ chứa ngầm và tập trung vào việc sử dụng phân phối xác suất để mô tả các cấu trúc địa lý.
Kết luận
Phân tích không gian là một công cụ quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Khả năng trực quan hóa, phân tích và diễn giải dữ liệu không gian của nó khiến nó trở nên không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực. Khi công nghệ tiến bộ và tính khả dụng của dữ liệu không gian tăng lên, tầm quan trọng và ứng dụng của phân tích không gian sẽ tiếp tục phát triển mạnh, thúc đẩy các quyết định tốt hơn và thúc đẩy sự hiểu biết sâu sắc hơn về thế giới xung quanh chúng ta. Cho dù bạn là một nhà quy hoạch đô thị, một nhà khoa học môi trường hay một nhà phân tích kinh doanh, việc thành thạo phân tích không gian có thể mở ra những cơ hội và hiểu biết mới trong công việc của bạn.
Nếu bạn đang cần tìm giải pháp GIS cho doanh nghiệp của mình, hãy liên hệ với eKMap – công ty chuyên tạo lập bản đồ GIS duy nhất tại Việt Nam.
>>Tham khảo thêm một số tài liệu khác:
Phát triển giải pháp Công nghệ không gian phục vụ tiêu chuẩn ESG tại Việt Nam
Thiết lập quản lý CSDL không gian về bất động sản tập trung, trực tuyến
Thông tin liên hệ
CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ EK
- Hotline: 091 276 5656
- Email: marketing@ekgis.com.vn
- Website: https://ekgis.com.vn/
- Fanpage: https://www.facebook.com/eKGIS
- Youtube: https://www.youtube.com/@eKMap_GIS-GeoAIServices
- Văn phòng Hà Nội: Khu văn phòng tầng 3, toà nhà CT1, Khu nhà ở Bộ Công An, đường Phạm Văn Đồng, phường Cổ Nhuế 2, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội
- Văn Phòng HCM: Tầng 6 Tòa nhà Parami, 140 Bạch Đằng, P.2, Q. Tân Bình, TP. HCM
