Xét về phương diện lý luận cũng như thực tiễn, thơng tin mơi trường là một ngành khoa học mới hình thành - cĩ các thành phần cấu trúc riêng. Tính cấp thiết phải phát triển hướng nghiên cứu này là do địi hỏi của thực tiễn.
Trong trường hợp tổng quát, việc phân loại thơng tin cĩ thể được thực hiện trên cơ sở xác định loại đối tượng, mục tiêu quản lý, thuộc tính đối với khối chức năng của hệ thống thơng tin, hình thức thu thập, chuyển giao, lưu trữ và phổ biến. Hồn tồn cĩ thể hiểu được là sự phân loại thơng tin cĩ lưu ý tới khía cạnh định lượng, ngữ nghĩa và tính thực dụng của thơng tin.
Đại đa số các khối thơng tin được phân loại khơng trực tiếp liên quan tới thơng tin mơi trường được xác định bởi thuộc tính của thơng tin đối với khối chức năng nhất định của hệ thống.
Cĩ thể phân chia thơng tin thành các giai đoạn: thu thập, chuyển giao, lưu trữ và phổ biến.
Thơng tin được thu thập trực tiếp bằng các thiết bị đo lường cĩ thể xem là thơng tin sơ cấp. Tính chất của loại thơng tin này là hồn tồn phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật của các thiết bị đo lường, vào các nguyên tắc tổ chức để thu thập thơng tin.
Dựa vào mục đích thu thập, cĩ thể phân loại thơng tin sơ cấp theo nhiều hướng: khám phá, thu thập định kỳ và theo yêu cầu thực tiễn.
Dạng thơng tin khám phá thường được thu thập trong nghiên cứu cơ bản dựa trên các giả thuyết mới (các giải thiết này vẫn cĩ thể ở chừng mức nào đĩ cịn ở mức tìm tịi). Đặc điểm của loại thơng tin này là thường cĩ số lượng lớn và cĩ tính linh hoạt. Số lượng thơng tin thường rất lớn là do khi đặt ra bài tốn cĩ nhiều thơng số chưa xác định. Tính linh hoạt của thơng tin được xác định bằng khả năng hốn đổi nhanh các phương pháp quan sát, đảm bảo cho cơng tác khám phá khoa học mở rộng hơn.
Dạng thơng tin khoa học thu thập định kỳ thường cĩ trong nghiên cứu thực nghiệm dựa trên việc kiểm tra các giả thuyết thực tế. Đặc điểm của loại thơng tin này là sự xác định rõ ràng các biến số, phương pháp và khối lượng thơng tin thu thập. Loại nghiên cứu theo tiêu chuẩn này thường được thực hiện theo chương trình.
Đặc điểm nổi bật của loại thơng tin sơ cấp là sự tuân thủ chặt chẽ vào các nhiệm vụ kinh tế quốc dân. Trong thực tế người ta chỉ thu thập đúng loại thơng tin và với số lượng cần thiết, đủ để tiến hành các hoạt động thực tiễn trong lĩnh vực nghiên cứu.
19 Thơng tin sơ cấp
Thơng tin cấp 1
Thơng tin cấp 2
Thơng tin thứ cấp Thơng tin mơi trường
Hình 2.6. Sự phân loại của thơng tin mơi trường
Cũng như nhiều loại thơng tin khác, các thơng tin mơi trường cĩ tính phổ biến và luơn cĩ thể phân ra một số bước chuyển tiếp.
Việc truyền thơng tin vào hệ thống xử lý cĩ thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau. Trường hợp đơn giản nhất là dùng sổ nhật ký hiện trường, các ghi chép trong quá trình quan trắc. Hiện đại hơn là dùng sĩng điện từ hay kênh chuyển mạch từ xa. Để chuyển giao thơng tin khoa học người ta thường áp dụng nguyên tắc sao chép từng phần hay tồn bộ các kênh. Điều này hạn chế rủi ro thất thốt thơng tin quý hiếm và thường được chuyển tải bằng các phương tiện hiện đại nhất. Khi truyền thơng tin thực tế, nguyên tắc làm bản sao được áp dụng trong trường hợp các thơng tin sơ cấp chỉ được thu thập một lần, nếu mất đi thì khơng thể thu thập lại được.
Sau khi đã gia nhập vào hệ thống xử lý thơng tin, thơng tin mơi trường được biến đổi. Cĩ nhiều cách chế biến thơng tin sơ cấp. Cách đơn giản và khả thi nhất là phân loại để sắp xếp tồn bộ thơng tin theo một thơng số nào đĩ, và nén thơng tin nhờ vào việc giảm số lượng biến số , chỉ giữ lại đủ thơng tin cần thiết để giải quyết các mục tiêu cụ thể. Cách phân loại đơn giản nữa là xác định giá trị trung bình trong các số liệu quan sát, và sau đĩ là đánh giá các thơng số thống kê được.
Trong trường hợp tổng quát, mục đích của việc xử lý thơng tin mơi trường là làm rõ mối quan hệ giữa các biến số. Cĩ nhiều phương pháp phân tích khác nhau, nhưng chúng đều cĩ một mục tiêu chung là xác định sự phụ thuộc kinh nghiệm đã biết.
Trong mọi trường hợp, thơng tin sơ cấp được chế biến thành thơng tin thứ cấp. Loại thơng tin này cĩ giá trị khoa học thực tiễn nhất định và tham gia vào nhiều lĩnh vực khác nhau.
20
Trong các hệ thống thơng tin chỉ cĩ một khối xử lý thơng tin thì kết quả xử lý cĩ thể được xem là cơ sở để thơng qua quyết định. Trong các hệ thống phức tạp hơn, thơng tin thứ cấp lại được gia nhập vào các khối xử lý và phân tích tiếp theo.
Một trường hợp thường hay gặp ở đây là tích hợp thơng tin thứ cấp của các biến số nào đĩ với thơng tin sơ cấp hay dạng thơng tin tương tự theo các biến số khác. Ví dụ, việc liên kết các bản đồ chuyên đề theo các thành phần khác nhau của tự nhiên.
Trong trường hợp điển hình khác là sự tổng quát hĩa các thơng tin kinh nghiệm thứ cấp được tổng kết thành lý thuyết, diễn giải theo bản chất của nĩ. Thao tác này được thực hiện trên cơ sở kiểm nghiệm các mơ hình đã cĩ, hoặc trên các mơ hình được xây dựng riêng cho mục đích này. Kết quả của nhiều lần thao tác sẽ làm cho thơng tin được nén chặt hơn, và đưa thơng tin về dạng các phát biểu khẳng định đơn giản.
Tương tự ta xem xét thơng tin thứ cấp của thơng tin cấp 2. Về chất lượng, loại thơng tin này khác với thơng tin thứ cấp của thơng tin cấp 1, chúng là là sản phẩm chế biến trực tiếp của khối số liệu. Trong một số trường hợp, loại thơng tin này liên quan tới mức cao hơn của tích hợp các biến số, cịn trong trường hợp khác lại liên quan tới sự tổng quát hĩa lý thuyết một cách sâu sắc.
Cuối cùng, thơng tin được chuyển sang bước chuẩn bị cho người sử dụng. Việc phân tích thơng tin sơ cấp cho phép ta nén loại thơng tin này đến mức tối đa, thành dạng dễ xem xét và đánh giá. Để sử dụng các kết quả này cần phải xử lý thơng tin một lần nữa, sao cho với số lượng hạn chế các yêu cầu cơ bản cĩ thể nhận được nhiều khẳng định phức tạp hơn – đĩ là các hệ quả. Loại thơng tin này là kết quả của việc mơ hình hĩa hay lý thuyết với ngơn ngữ cĩ thể chấp nhận được.
Như vậy, tất cả các dạng thơng tin cĩ thể xác định như là các tri thức. Thơng tin sơ cấp chẳng qua chỉ là tập hợp các dữ liệu được thu thập và loại thơng tin này liên quan đến khía cạnh định lượng của quá trình thơng tin. Thơng tin thứ cấp của thơng tin sơ cấp là dạng cĩ ngữ nghĩa xác định, cịn loại thơng tin bậc 3 mở ra cấu trúc của ngơn ngữ và quy tắc biến đổi các phát biểu cơ bản (quy tắc rút ra hệ quả).
Mỗi loại thơng tin trên cĩ giá trị thực tiễn riêng và được lưu trữ độc lập. Thêm vào đĩ ta thấy rằng, ở mức độ xử lý thơng tin bất kỳ nào, sơ cấp hay thứ cấp, cĩ thể áp dụng rất nhiều phương pháp biến đổi khác nhau và khĩ cĩ thể nĩi chắc chắn xem phương pháp được dùng là tối ưu nhất. Xét theo các quan điểm này, thơng tin sơ cấp cĩ giá trị ứng dụng cao nhất, vì chỉ khi bảo lưu được thơng tin này mới cĩ thể từng bước hồn thiện các phương pháp để nhận được thơng tin thứ cấp, và nĩi chung đĩ là yếu tố chủ đạo trong hệ thống nhận thức. Nếu như bảo lưu được thơng tin sơ cấp, thì luơn luơn cĩ thể nhận được bất kỳ loại thơng tin nào khác. Nếu như làm thất lạc thơng tin sơ cấp, thì trong phần lớn các trường hợp, khơng thể chế biến lại thơng tin hay phát triển cơng tác nghiên cứu.
Cĩ thể phân loại thơng tin mơi trường theo các cơ sở độc lập sau đây: - Xem xét các mối quan hệ trong phạm vi khơng gian và/hoặc thời gian. - Xem xét các mối quan hệ theo các tỷ lệ trong khơng gian và/hoặc thời gian. - Theo loại quan hệ.
- Theo đối tượng – chức năng chủ đạo. - Theo biến số quan trọng nhất.
- Theo biến số phụ thuộc. - Theo tập hợp các biến số.
- Theo ánh xạ các mối quan hệ trực tiếp và mối quan hệ ngược. - Theo đối tượng logic của các hàm và biến số. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
21
Do vậy, nguyên tắc đồng bộ các quan sát các biến số là điều kiện quan trọng nhất
trong việc thu thập thơng tin sơ cấp, cịn phạm vi được xem như là cơ sở chủ đạo.
Người ta phân biệt 2 nguyên tắc đồng bộ điển hình nhất là: quan sát đồng bộ theo khơng gian và quan sát đồng bộ theo thời gian. Theo lý thuyết chung, khơng thể kết hợp đồng thời 2 nguyên tắc đồng bộ này với nhau trong cùng một hệ thống đo lường. Tăng tính đồng bộ theo thời gian sẽ làm giảm tính đồng bộ theo khơng gian về chất lượng và khối lượng thơng tin và ngược lại. Nếu hệ thống đồng bộ khơng gian – thời gian thực sự thể hiện được cả hai phương án này như nhau, thì mỗi loại trong số này tất yếu sẽ bị mất một phần thơng tin. (ví dụ vệ tinh bay vịng quanh trái đất khơng thể chụp được tồn bộ trái đất trong một thời điểm)
Dạng thơng tin mơi trường, mà trong đĩ cĩ sự quan trắc đồng bộ của các biến số theo khơng gian, cĩ thể gọi là dạng thơng tin địa lý, hay chính xác hơn là thơng tin địa lý – mơi trường; dạng đồng bộ theo thời gian là thơng tin mơi trường.
Khi nĩi tới sự đồng bộ của thơng tin theo khơng gian, tất nhiên cĩ hàm ý là các thơng tin này được thu thập trong cùng khoảng thời gian với sự sai biệt khơng quá lớn, giống như trong trường hợp đồng bộ theo thời gian thì phải hiểu là cĩ sự khác biệt khơng quá lớn về cách bố trí các điểm quan trắc trong khơng gian. Trong trường hợp đầu tiên cần phải thu thập thơng tin “cùng một lúc”, trong trường hợp thứ hai – “cùng một nơi”. Trong cả hai trường hợp, đối tượng đều cĩ dạng đồng nhất tơpơ, nghĩa là các phần tử của tập hợp thơng tin thu thập được trong phạm vi khơng gian của đối tượng phải cĩ tính chất đẳng cấu; nếu cho trước độ sai số cho phép thì các phần tử này khơng khác nhau.
Phạm vi tuyến tính thực tế và thời gian đồng bộ được xác định bằng các mối quan hệ khơng gian và thời gian của chính đối tượng, và trong từng trường hợp, để xác định các tỷ lệ này phải cĩ các nghiên cứu cụ thể. Ở đây, tỷ lệ được xác định bằng chính tính chất của đối tượng: đối với cây là một tỷ lệ, cỏ – là một tỷ lệ khác. Tuy nhiên cĩ thể xác định tỷ lệ theo quan điểm tổ chức khơng gian và thời gian quan trắc. Trong trường hợp này cho phép cĩ các quá trình dao động theo chu kỳ cĩ độ dài thời gian và khoảng cách khác nhau.
Khi nĩi về khơng gian, thường nĩi về phạm vi thu thập thơng tin cục bộ (khoảng cách giữa các điểm quan trắc trong hệ thống thường là vài km) phạm vi vùng, khu vực và tồn cầu.
Khi nĩi về thời gian, trong thực tế sử dụng khái niệm thời gian mơi trường ngắn, dài,…Tất nhiên, đĩ chỉ là cách diễn giải rất thơ về phạm vi khơng gian – thời gian.
Phạm vi thực tế của chúng rộng hơn và chính là phạm vi đối tượng nghiên cứu của khoa học mơi trường và thơng tin mơi trường. Khái niệm “địa phương”, “khu vực”, “tồn cầu” chỉ cĩ tính chất tương đối mang tính ước lệ cho sự phân loại thơng tin theo phạm vi khơng gian. Và đối với các tỷ lệ thời gian cũng đúng như vậy.
Mối quan hệ xác định giữa các dạng khơng gian và thời gian chính là một nguyên tắc chung cĩ tầm quan trọng. Ví dụ, thật vơ lý khi nĩi về thơng tin cĩ tính chất cục bộ trong phạm vi tiến triển của thời gian, vì phạm vi cục bộ chỉ là một điểm rất nhỏ trong tiến trình thời gian. Và ngược lại cũng vậy. Đối với nhiều quá trình sinh thái thực tế, khi nĩi về các thay đổi trên phạm vi tồn cầu, thật vơ lý nếu dùng các khoảng thời gian quan trắc là ngày, năm, thập kỷ, và đối với một số quá trình, thật vơ lý khi dùng khoảng thời gian thế kỷ hay thiên niên kỷ. Tĩm lại khi xem xét vấn đề mơi trường cụ thể cần phải đặt nĩ theo những phạm vi khơng gian và thời gian phù hợp.
Ví dụ, khi nĩi về những thay đổi khí hậu trên phạm vi tồn cầu, ta ngầm hiểu khoảng thời gian xảy ra thay đổi đĩ là vài chục năm. Nhưng nếu liên hệ sự thay đổi khí hậu đến những biến đổi trên phạm vi tồn cầu về cơ cấu vùng của lớp phủ thực vật hay thổ nhưỡng thì khoảng thời gian được nĩi đến là hàng ngàn, trăm ngàn, triệu năm.
22
Việc phân loại thơng tin mơi trường theo từng đối tượng nghiên cứu cần phải phản ánh được tập hợp các biến số. Hồn tồn dễ hiểu là mỗi biến số phải được phản ánh bắc đầu từ mức tổng thể nhất.
Ở đây, để giải thích rõ hơn nên dùng học thuyết lý luận của V.I. Vernadxki.
Trong tiền đề lý luận đầu tiên, ơng khẳng định là với quan niệm đơn giản nhất thì các lớp vỏ quả đất đã phản ảnh trạng thái cân bằng động của nhiều biến số độc lập là nhiệt độ, áp suất, các tính chất vật lý và thành phần hĩa học của vật chất,…
Tiền đề thứ hai khẳng định rằng “tất cả các lớp vỏ trái đất (địa quyển) hình thành theo thời gian cĩ thể là minh họa đặc trưng cho một số biến số đã ở trạng thái cân bằng ». Các biến số này là động lực học (nhiệt độ và áp suất), biến số pha (tính chất vật lý của vật chất –pha khí, rắn và lỏng), biến số hĩa học (thành phần hĩa học của vật chất).
Tiền đề thứ ba cho rằng, trong hệ thống này đã bỏ qua một biến số độc lập – vật chất hữu sinh, đây là một trường nhiệt động lực độc lập cĩ cấu trúc riêng và các mối cân bằng bên của của tất cả các biến số, cho phép tách sinh vật hữu sinh,các sinh vật sống như là một biến số độc lập khác nữa.
Hồn tồn dễ hiểu là, sự tác động tương hỗ của tất cả các biến số được thực hiện trong dịng bức xạ của vũ trụ và mặt trời (cũng là một biến số độc lập) và trong trọng trường.
Việc xác định các biến số về thực chất cho phép phân loại đầu tiên các cơ sở dữ liệu mơi trường theo các đối tượng “chức năng”: cơ sở dữ liệu sinh học, cơ sở dữ liệu địa vật lý mơi trường (các biến nhiệt động lực, trạng thái pha), cơ sở địa hĩa mơi trường, cơ sở dữ liệu năng lượng bức xạ vũ trụ.
Hồn tồn dễ hiểu là, cĩ thể hoặc đã tồn tại hay hình thành các cơ sở dữ liệu trong từng đối tượng mà khơng cần xác định thuật ngữ “mơi trường”. Nhưng trong các CSDL này khơng phản ảnh các mối quan hệ giữa các thành phần của mơi trường.
Ví dụ, trong các số liệu cơ sở về khí hậu cĩ lưu trữ các số liệu về áp suất trên trái đất trong các khoảng thời gian khác nhau, về nhiệt độ, về lượng nước ngưng tụ, …trong các trạm cũng như mạng quan trắc, nhưng trong các số liệu này khơng cĩ thơng tin về trạng thái của sinh vật, hay thơng tin về thành phần khí của khí quyển và ngược lại.
Tất nhiên, trong một số điều kiện xác định cĩ thể liên kết các CSDL này và nghiên