GIS và viễn thám trong cuộc cách mạng nông nghiệp 4.0 ở đồng bằng sông Cửu Long

Hiện nay khái niệm nông nghiệp 4.0 (NN 4.0) đang được sử dụng nhiều ở các nước trên thế giới và ở Việt nam. Nông nghiệp 4.0 với sự tích hợp cao độ của hệ thống kết nối số hóa, vật lý, sinh học và trí tuệ nhân tạo đã và đang làm thay đổi căn bản nền sản xuất nông nghiệp của thế giới.

Trong thời gian tới các mô hình nông nghiệp thông minh ngắn hạn có khả năng áp dụng cho vùng ĐBSCL như hệ thống khí canh thương mại, cảm biến theo dõi cây trồng sử dụng năng lượng Mặt Trời, kết nối wifi và được kiểm soát bằng điện thoại thông minh. Hệ thống cảm biến dinh dưỡng đất thông minh, dinh dưỡng phục vụ cho bón phân hiện đại, tiết kiệm chi phí theo nhu cầu của cây và đất thay cho bón ước lượng trước đây. Cảm biến cũng có thể được tích hợp trong một hệ thống bón phân tự động mà ứng dụng của phân bón được dựa trên dữ liệu cảm biến dinh dưỡng đất, được hỗ trợ bởi thông số độ ẩm của đất và các dữ liệu khí hậu do trạm tự động cung cấp tự động.

Các mô hình dài hạn có thể áp dụng gồm nhà kính công nghệ cao chủ yếu với rau củ và hoa, với thiết bị cần thiết gồm máy tính bảng hoặc một chiếc Smart Phone có kết nối Internet, các thiết bị điều khiển tự động từ xa, cảm biến sẽ giúp giải quyết rất nhiều công việc cho nông dân. Rôbôt cắt thu hoạch quả củ. Các kỹ thuật mới được người nông dân đưa vào nghiên cứu cho phù hợp với điều kiện và yêu cầu của từng vùng và từng mục đích khác nhau. Việc thu hái rau, hoa, đặc biệt là trái cây sẽ không còn là mối bận tâm của người nông dân về cách thức thu hoạch sao cho đảm bảokhông dập, rơi, tiết kiệm được thời gian, nhân công, chi phí thu hoạch nông sản.

Công nghệ tin địa lý (GIS): GIS là một hệ thống dưới dạng số dùng cho việc phân tích và quản lý các số liệu thuộc về địa lý, được kết hợp với các hệ thống phụ dùng cho việc nhập các dữ liệu và quyết định một kế hoạch phát triển nào đó. GIS, được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, các dữ liệu trắc địa cần thiết như địa hình và đường nét được kết hợp với dữ liệu thống kê khác để phân tích. GIS được sử dụng trong việc ra quyết định những gì cần thiết để canh tác và trồng nơi nào bằng cách sử dụng dữ liệu lịch sử và lấy mẫu. Ví dụ như các bản đổ đất, mưa, địa hình, mật độ dân số, sử dụng đất... có thể được kết hợp để phát triển thành một bản đồ mới sẽ chỉ ra được những vùng có khả năng đất bị xói mòn hoặc những vùng đất thích nghi cho sự phát triển của các loại cây ăn trái hoặc lúa 2, 3 vụ... với các mức độ khác nhau tùy vào các yêu cầu mà ta đã đặt ra trước đó.

Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System-GPS): GPS là thiết bị thu nhận và xử lý tín hiệu từ các vệ tinh định vị, giúp xác định tọa độ vị trí các điểm trên mặt đất dựa vào một hệ thống gồm 3 thành phần chính là vệ tinh định vị – trạm mặt đất – người sử dụng. Trong nông nghiệp, việc sử dụng các hệ thống định vị toàn cầu đem lại lợi ích trong địa lý, lập bản đồ, khảo sát biến động không gian. GPS ngày nay được tích hợp vào các thiết bị di động phục vụ cho việc ứng dụng trong nhiều nghiên cứu như xác định tọa độ thu mẫu môi trường đất, nước, không khí. Với việc sử dụng GPS, người dân có thể tham gia vào hệ thống nông nghiệp 4.0.  Một trong những công việc quan trọng của người nông dân là đảm bảo lượng nước phù hợp cho cây trồng, đặc biệt trong điều kiện không có mưa. Loạt ứng dụng trên điện thoại di động tên là tưới tiêu thông minh đã giúp họ giải quyết được vấn đề này. Ứng dụng này sử dụng công nghệ định vị GPS, dự đoán lượng nước cây cần, phân tích dữ liệu trên cơ sở tính toán điều kiện thời tiết, lượng mưa của địa phương và lập trình để đưa ra công thức lượng nước phù hợp nhất theo từng thời điểm trong mỗi ngày cho cây trồng.

Hệ thống thông tin nông lâm nghiệp: Việc xây dựng hệ thống thông tin cơ bản nông nghiệp và nông thôn các địa phương đóng vai trò quan trọng đối với hệ thống cung cấp cơ sở dữ liệu (CSDL) nền trên nền Web, nhằm tạo thuận lợi cho việc truy cập thông tin, thiết thực cho nhiều nhóm người dùng. Số liệu thu thập, lưu trữ trong CSDL từ nguồn số liệu thống kê chính thức, tư liệu kinh tế xã hội các tỉnh/thành phố và số liệu điều tra nông nghiệp nông thôn, mức sống dân cư của Tổng cục thống kê và nguồn từ các cơ quan, địa phương khác được tổ chức thành các bảng số liệu, với rất nhiều chỉ tiêu có thể đưa ra theo các mẫu báo cáo khác nhau. Số liệu cập nhật vào cơ sở dữ liệu từ nhiều năm, sẽ tiếp tục được cập nhật theo tần suất hàng năm, tương ứng với mỗi nguồn số liệu. Thông tin có thể được tìm kiếm, trích rút và lập báo cáo theo giai đoạn nhất định và được so sánh theo mốc thời gian. Bên cạnh đó, các cơ sở dữ liệu chuyên ngành nông nghiệp giúp nâng cao chất lượng công tác quản lý. Đơn cử như dự án hệ thống thông tin GIS của Sở nông nghiệp và phát triển nông thôn Cần Thơ được xây dựng và vận hành trên giao diện Web. Việc phân quyền truy cập CSDL không gian và thuộc tính cho cấp lãnh đạo ở sở, các đơn vị và người dân được xây dựng cho công tác quản lý hành chính của các đơn vị trực thuộc sở. Việc này khởi đầu cho việc kết nối thông tin của các đơn vị trực thuộc giúp cho các đơn vị trực thuộc quản lý dữ liệu chuyên ngành và chia sẻ với các đơn vị.

Công nghệ viễn thám (Remote Sensing-RS): Trong những năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu về ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám MODIS trong theo dõi mùa vụ lúa. Kết quả từ những nghiên cứu này cho thấy ảnh MODIS có thể giúp theo dõi và xác định được thời vụ lúa ở các địa phương, đánh giá được hiện trạng canh tác lúa làm cơ sở dự báo và đề xuất các giải pháp phù hợp. Việc sử dụng kỹ thuật ảnh viễn thám kết hợp với kỹ thuật hệ thống thông tin địa lý (GIS), bằng phương pháp thống kê hay nội suy không gian, đã được ứng dụng trong nhiều nghiên cứu về sự phân bố không gian các đặc tính tự nhiên ở nhiều nước trên thế giới. Từ kết quả giải đoán có thể theo dõi và xác định được thời điểm cũng như tiến độ xuống giống ở các địa phương, đánh giá được hiện trạng canh tác lúa và dự đoán những vùng có nguy cơ dịch hại làm cơ sở đề xuất các giải pháp phù hợp với từng trà lúa ở từng vùng khác nhau. 

Viễn thám đóng vai trò quan trọng trong xây dựng nền nông nghiệp 4.0. Viễn thám được ứng dụng trong thành lập bản đồ địa chất; bản đồ phân bố khoáng sản; bản đồ phân bố nước ngầm; bản đồ địa mạo, bản đồ khí tượng thủy văn. Đây là nguồn dữ liệu quan trắc diện rộng giúp tự động hóa dữ liệu đầu vào phục vụ sản xuất nông nghiệp. Ứng dụng dữ liệu MODIS hiệu để phát hiện mức độ ngập lụt theo không gian – thời gian rộng lớn và có thể cập nhật hàng ngày là một kết quả khá quan trọng cho vùng hạ lưu sông Mekong thời gian qua. Vừa qua, ảnh vệ tinh MODIS ở khu vực hạ lưu sông Mekong chụp từ ngày 26/2/2000 đến ngày 27/2/2011 được sử dụng có khả năng phát hiện những thay đổi lũ lụt cao ở cấp khu vực, có sự tương quan khá cao với số liệu mực nước thủy văn ghi nhận tại các trạm quan trắc. Bản đồ hiện trạng ngập vào mùa lũ của khu vực nghiên cứu được thành lập giúp đánh giá mức độ ngập lũ và đặc điểm thời gian lũ lụt qua các năm 2000 đến 201.

Ngoài ra còn có thiết bị máy bay không người lái, công nghệ không dây …