1. Giới thiệu
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System – GIS) là hệ thống quản lý và xử lý nhiều loại hình thông tin từ thế giới thực, có cấu trúc nhiều yếu tố kết hợp, trong đó bao gồm một số thành phần quan trọng như: phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và con người. Một cách đơn giản hơn, có thể hình dung GIS như một hệ thống có cơ sở dữ liệu được tích hợp bởi nhiều “lớp dữ liệu” thuộc nhiều ngành hoặc lĩnh vực khác nhau, được tích hợp tùy thuộc vào nhu cầu của người sử dụng, giữa các lớp dữ liệu nói trên được liên kết đồng bộ thông qua một ứng dụng quản lý để thực hiện việc tra cứu, xử lý và đưa ra các kết quả phân tích dựa theo các yêu cầu công việc cụ thể, các lớp dữ liệu này có thể được cập nhật, bổ sung hay lược giản tùy theo nhu cầu công việc của người dùng trong quá trình sử dụng.
Trong thời đại công nghệ thông tin phát triển một cách nhanh chóng như hiện nay, việc ứng dụng GIS đã rất phổ biến ở nhiều nước cả trong lĩnh vực quản lý xã hội và ứng dụng cho nhiều ngành nghiên cứu khác nhau. Đối với khảo cổ học, do có những đặc thù liên quan đến di tích và di vật trong không gian ba chiều là nơi phát hiện chúng (bản đồ, các lớp văn hóa) nên việc ứng dụng GIS cho công tác quản lý và bổ trợ cho các nghiên cứu hết sức cần thiết và cấp bách trong những năm gần đây.
Bên cạnh các phương pháp nghiên cứu truyền thống, việc ứng dụng GIS sẽ giúp các nhà nghiên cứu có thêm một công cụ hữu ích trong việc phân tích, so sánh những dữ kiện khảo cổ học với nhiều nguồn dữ liệu từ các ngành nghiên cứu khác nhau (địa lý, địa chất, tài nguyên môi trường, dân tộc học…) để thông qua đó có thể đưa ra những kết quả mới mà nếu chỉ áp dụng bởi những nghiên cứu đơn lẻ sẽ không thể có được. Không chỉ phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học, GIS còn cho thấy những tiềm năng to lớn cho những người làm công tác quản lý, góp phần quan trọng trong việc hoạch định chính sách cũng như quá trình ra quyết định cho các cơ quan chức năng.
Bài viết này nhằm giới thiệu một số nét về thực trạng nghiên cứu, ứng dụng GIS cho việc quản lý di tích – di vật khảo cổ học Việt Nam (tập trung ở khu vực Nam Bộ) cũng như gợi mở các tiềm năng khai thác thực tiễn trong thời gian sắp tới.
2. Thực trạng ứng dụng GIS cho khảo cổ học ở khu vực Nam Bộ
Trong những năm gần đây, với những tiến bộ trong khoa học kỹ thuật và đặc biệt trong lĩnh vực tin học, ở Việt Nam đã có một số đề tài hay các chương trình nghiên cứu đã bước đầu áp dụng GIS cho dữ liệu khảo cổ học như “Những di tích khảo cổ học thời văn hóa Óc Eo – hậu Óc Eo ở An Giang” (năm 2008)[1], “Nghiên cứu, khảo sát lập bản đồ di chỉ khảo cổ học tỉnh Bình Phước” (năm 2011-2012)[2], “Khảo cổ học vùng ngập mặn (Tp. Hồ Chí Minh, Đồng Nai và Bà Rịa – Vũng Tàu)” (năm 2015-2016)[3]. Gần đây nhất trong Đề án cấp quốc gia “Nghiên cứu khu di tích Óc Eo – Ba Thê, Nền Chùa (văn hóa Óc Eo Nam Bộ)” đang thực hiện trong giai đoạn 2017 – 2020 đang được Viện Hàn lâm Khoa học xã hội Việt Nam triển khai tại An Giang và Kiên Giang cũng triển khai xây dựng hệ thống GIS để tích hợp, quản lý và khai thác cơ sở dữ liệu cho di tích và di vật khảo cổ học của toàn vùng Nam Bộ sau khi hoàn tất.
Tuy nhiên, do đặc thù của GIS cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khảo cổ và đội ngũ chuyên gia công nghệ thông tin cũng như một số hạn chế khách quan của từng giai đoạn cụ thể (kinh phí, giải pháp/nền tảng kỹ thuật – công nghệ) nên những kết quả đạt được giai đoạn này vẫn chưa tương xứng với yêu cầu của một hệ thống GIS đúng nghĩa mà chỉ dừng lại ở mức độ quản lý dữ liệu trên hai mảng di tích và di vật khảo cổ.
Tính đến nay, điểm qua một số các chương trình nghiên cứu về khảo cổ học ứng dụng GIS do các nhà nghiên cứu trong nước xây dựng, có thể thấy các hệ thống nổi bật mà tác giả bài viết này có điều kiện tiếp cận và đánh giá sơ bộ về tính hiệu quả, cụ thể như sau:
Trước hết, có thể nói trong chương trình nghiên cứu năm 2008 của PGS.TS. Phạm Đức Mạnh liên quan đến dữ liệu thuộc văn hóa Óc Eo – hậu Óc Eo ở An Giang là chương trình đầu tiên thực hiện một cách bài bản bởi đội ngũ các nhà khảo cổ và chuyên gia công nghệ thông tin để tích hợp cơ sở dữ liệu đưa vào quản lý bằng máy tính. Hệ thống này được quản lý bằng ArcGIS, một chương trình chuyên nghiệp, có bản quyền, được thiết kế với các chức năng chuyên dụng cho quản lý GIS. Các dữ liệu của đề tài này đã được đưa vào hệ thống với dạng văn bản (text) và nhiều bản đồ định vị các điểm di tich và di vật có liên quan. Tuy nhiên, do có những hạn chế về kinh phí trong khuôn khổ của một đề tài nghiên cứu cấp Đại học Quốc gia và tính chất của hệ thống GIS được thiết kế xây dựng chỉ nhằm mục đích quản lý dữ liệu định tính nên các chức năng của hệ thống nói trên còn đơn giản, khả năng quan trọng và hữu dụng nhất chỉ nhằm tra cứu thông tin từng di tích và hiển thị trên bản đồ.
Trong những năm 2011 – 2012, Trung tâm Khảo cổ học đã phối hợp với Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch Bình Phước với sự tài trợ kinh phí của Sở Khoa học Công nghệ Bình Phước thực hiện chương trình khảo sát lập bản đồ các di tích khảo cổ học trên địa bàn tỉnh trong đó có nội dung xây dựng hệ thống GIS để quản lý các điểm di tích và di vật có liên quan. Trong chương trình này, hệ thống GIS được Viện Địa lý Tài nguyên Tp. Hồ Chí Minh xây dựng chương trình ứng dụng để tích hợp vào hệ thống mã nguồn mở, dựa trên cơ sở dữ liệu chuyên ngành do nhóm Trung tâm khảo cổ học cung cấp. Cũng trong tình hình tương tự các đề tài trước đây, kinh phí được đầu tư cho nội dung này rất nhỏ, nên ứng dụng khai thác GIS được lựa chọn viết dựa trên các phần mềm mã nguồn mở, cụ thể trong đề tài này sử dụng chương trình Quantum GIS (mã nguồn mở và miễn phí). Các di tích khảo cổ được thể hiện trên các dạng/lớp bản đồ khác nhau (địa hình, thủy văn, hành chính, khảo cổ) với không gian phân bố của các di tích được xác lập dựa trên số liệu tọa độ (GPS) thu thập trong quá trình khảo sát thực địa. Các di vật liên quan đến từng di tích cũng được đưa vào cơ sở dữ liệu với các hình ảnh và bản vẽ. Trong ứng dụng này, những người lập trình cũng đã thiết kế khả năng tính toán khoảng cách, diện tích để phục vụ các kết quả đo đạc cần thiết phục vụ công tác nghiên cứu và quản lý. Tuy nhiên, điểm hạn chế của hệ thống này chính là việc cài đặt phức tạp do đặc tính phần mềm mã nguồn mở, cần nhiều gói dữ liệu được đóng gói (packing) và giải nén để cài vào từng máy tính cá nhân cụ thể, không thể chia sẻ cơ sở dữ liệu trực tuyến (online) giữa các máy. Hơn nữa, việc bổ sung dữ liệu khảo cổ trong quá trình phát hiện và nghiên cứu sau đó không phải là điều có thể dễ dàng thực hiện bởi những nhà khảo cổ thường là người không có chuyên môn về công nghệ thông tin. Đồng thời, từ một gốc chung sau một quá trình sử dụng bởi các cơ quan chức năng hay nhà nghiên cứu khác nhau, dữ liệu được quản lý giữa các hệ thống không còn giống nhau mà trở nên phân tán tùy thuộc vào mức độ, tần suất cập nhật hay bổ sung của người sử dụng.
Trong đề tài cấp Bộ năm 2015 – 2016, Trung tâm Khảo cổ học tiếp tục phối hợp với Viện Địa lý Tài nguyên Tp. Hồ Chí Minh thiết kế hệ thống GIS quản lý dữ liệu khảo cổ được viết trên nền tảng kỹ thuật mới – WebGIS. Đặc điểm của hệ thống này cho phép người sử dụng có thể truy cập từ xa và từ bất cứ thiết bị nào có khả năng truy cập internet tại nơi có kết nối mạng (wifi hay 3G) qua thông tin đăng nhập được cấp phép. Rút kinh nghiệm từ các hệ thống đã có vào giai đoạn trước đây, thiết kế lần này dựa trên nền tảng WebGIS đã được đơn giản hóa thao tác và giao diện thân thiện với người dùng hơn trong quá trình nhập dữ liệu. Tuy nhiên, với khả năng kinh phí hạn chế, hệ thống này chỉ dừng lại ở mức quản lý dữ liệu khảo cổ chứ chưa được trang bị khả năng truy vấn dữ liệu.
Hiện nay, dù đang trong quá trình thiết kế và hoàn thiện nhưng chương trình GIS của Đề án “Nghiên cứu khu di tích Óc Eo – Ba Thê, Nền Chùa (văn hóa Óc Eo Nam Bộ)” đã cho thấy những tiềm năng khai thác hữu ích. Hệ thống này được cung cấp bao gồm hai phiên bản: cài trên máy tính (desktop) và sử dụng trực tuyến (trên nền tảng WebGIS) sẽ đem lại tiện ích tối đa cho người sử dụng trong nhiều điều kiện nghiên cứu (trong văn phòng hay ngay tại thực địa), thiết bị sử dụng khác nhau (máy tính, máy tính bảng, điện thoại thông minh). Dữ liệu nền bao gồm toàn bộ các lớp bản đồ địa hình, ảnh vệ tinh, không ảnh của Nam Bộ qua nhiều giai đoạn khác nhau và tập trung các tỷ lệ chi tiết hơn ở một số khu trọng điểm. Hệ thống nhập liệu được thiết kế thuận tiện để thao tác nhanh và chính xác, với nhiều trường thông tin đủ bao quát các loại hình di tích, di vật thuộc các thời đại khác nhau ở Việt Nam. Trong hệ thống này cũng được xây dựng các công cụ phục vụ tra cứu, truy vấn dữ liệu để phục vụ cho nhiều cấp độ: các nhà nghiên cứu, cán bộ quản lý di sản văn hóa, người dân có quan tâm đến di sản văn hóa dân tộc.
Như vậy, sau khi điểm qua các chương trình GIS đã được triển khai trong hơn 10 năm qua có thể thấy các hệ thống GIS chủ yếu tập trung vào chức năng quản lý, chưa chú trọng vào thế mạnh của GIS là tra cứu, truy vấn đưa ra các kết quả nghiên cứu mới. Điều này liên quan trực tiếp đến vấn đề khoa học kỹ thuật và kinh phí cũng như sự quan tâm, đánh giá đúng mức của những nhà nghiên cứu.
3. Tiềm năng khai thác đối với ứng dụng GIS
Một trong những nhân tố quan trọng của bất kỳ hệ thống GIS nào chính là dữ liệu lớn và có liên quan đến yếu tố không gian, đây cũng chính là những đặc điểm của khảo cổ học. Thật vậy, qua hơn 40 năm sau khi hòa bình, các nhà nghiên cứu Việt Nam đã tiến hành các cuộc khai quật khảo cổ học một các có hệ thống và hàng trăm ngàn hiện vật đã được mang khỏi tầng văn hóa trong lòng đất để bảo quản tại các bảo tàng địa phương. Có thể nói rằng đây là nguồn dữ liệu gốc quan trọng nhất để đưa vào hệ thống GIS nếu được khai thác tốt bên cạnh các thông tin về di tích. Tuy nhiên, dù được bảo quản tốt và quản lý chặt chẽ nhưng nếu không có hệ thống máy tính và các chương trình quản lý chuyên dụng thì những hiện vật khảo cổ vẫn là những “hiện vật chết” và chưa phát huy hết giá trị khoa học của chính nó. Trong một thời gian dài, các nhà nghiên cứu chỉ khai thác các thông tin về hiện vật có liên quan đến lĩnh vực hay vấn đề nghiên cứu của họ, tư liệu hay các chỉ số đo cũng được thu thập mang tính cá nhân. Điều này gây lãng phí công sức cho các nghiên cứu về sau khi không thể tiếp cận nguồn số liệu đã có người thực hiện trước đây.
Trở lại với các chức năng của GIS đã được đề cập ở nội dung trước, có thể thấy tiềm năng rõ ràng nhất cho giai đoạn hiện nay chính là việc đáp ứng các vấn đề liên quan đến công tác quản lý, nghiên cứu và góp phần vào việc hoạch định chính sách. Do đặc tính “mở” nên bất cứ hệ thống GIS nào cũng có thể tích hợp thêm các chức năng mới để phù hợp nhu cầu nếu được thiết kế đúng quy chuẩn, tuy nhiên việc xây dựng cơ sở dữ liệu phải được tính toán kỹ để không bỏ sót các trường thông tin cần thiết nhằm có thể sử dụng lâu dài trong tương lai tránh phải xử lý lại nhiều lần.
* GIS và vấn đề quản lý, nghiên cứu di tích – di vật
Trước hết, ở góc độ quản lý hiện vật, GIS sẽ là công cụ hữu ích để các Bảo tàng có cơ sở dữ liệu từ đó có thể nắm rõ và đầy đủ về những di tích và di vật mình đang quản lý thay vì hệ thống phiếu giấy đăng ký hiện vật vốn chỉ bao gồm các thông tin đơn giản. Việc tra cứu được chương trình máy tính tiến hành theo các trường thông tin, với khả năng của máy tính cùng với việc kết nối mạng đã phổ biến sẽ cho phép các hệ thống từ nhiều Bảo tàng chia sẻ cơ sở dữ liệu cho một nghiên cứu cụ thể nào đó một cách nhanh chóng và chính xác.
Việc nghiên cứu dựa trên thông tin tra cứu từ GIS cũng thuận tiện hơn do toàn bộ các thông tin và chỉ số đo đạc của từng hiện vật đã được tích hợp vào cơ sở dữ liệu các Bảo tàng. Với một công cụ quản lý được lập trình phù hợp sẽ giúp người sử dụng tra cứu nhanh chóng thông tin mình cần trên một địa bàn rộng, nhiều di tích hay nhiều vùng di tích mà không phải tìm đến tận nơi. Các câu hỏi truy vấn được máy tính xử lý hàng loạt để sàng lọc đưa ra kết quả cho người dùng sẽ góp phần tiết kiệm thời gian tra cứu đồng thời nâng cao tính chính xác, khách quan của thông tin phục vụ nghiên cứu.
* GIS và vấn đề hoạch định chính sách cho địa phương
Như đã trình bày ở phần trên, dữ liệu đưa vào GIS thuộc nhiều “lớp thông tin” khác nhau và mang tính tùy biến. Chính vì thế, dữ liệu GIS dễ dàng được chia sẻ giữa các ngành khác nhau do chúng có mối liên hệ chung liên quan đến không gian (bản đồ/tọa độ/địa giới hành chính). Vì thế, việc hình thành một hệ thống GIS về khảo cổ học chính là một trong những yêu cầu cấp bách không chỉ đối với giới nghiên cứu mà còn liên quan đến các cơ quan quản lý ở địa phương. Khi các cơ quan nói trên có dữ liệu GIS về khảo cổ học thuộc địa bàn mình quản lý, trước khi tiến hành các phương án phát triển kinh tế – xã hội hay xây dựng cơ sở hạ tầng, những đơn vị liên quan sẽ có thêm một kênh tham khảo quan trọng chính là dữ liệu về không gian phân bố di tích khảo cổ để tránh những xâm hại không đáng có đến di sản văn hóa như chúng ta đã thấy diễn ra ngày một nhiều trong những năm gần đây.
Việc triển khai hệ thống GIS cần mang tính chuẩn hóa về nền tảng kỹ thuật và thiết kế cơ sở dữ liệu để bảo đảm tính ổn định, khả năng sử dụng lâu dài và tính liên thông trong quá trình vận hành và sử dụng. Dù rằng GIS cho thấy những ưu điểm của nó nhưng mặt khác, để xây dựng một hệ thống như thế có thể là một yêu cầu chưa thể đáp ứng ngay tại mỗi địa phương vì nhiều lý do khách quan và chủ quan.
Một trong những định hướng chủ đạo của hệ thống GIS phục vụ cho Đề án nghiên cứu về văn hóa Óc Eo của Viện Hàn lâm KHXH Việt Nam nói trên chính là khả năng áp dụng cho dữ liệu khảo cổ của cả vùng Nam Bộ đã được tích hợp sẵn. Khi hệ thống này được vận hành, nó có thể được chia sẻ trong các cơ quan nghiên cứu và quản lý liên quan đến khoa học xã hội của cả nước để phục vụ lợi ích chung. Đây là một tiềm năng lớn cần chú trọng khai thác để phục vụ công việc nghiên cứu khoa học chung của đất nước.
4. Kết luận
Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật mà đặc biệt là vai trò của công nghệ tin học vào các nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học xã hội đã đạt những thành công nhất định. Hệ thống GIS phục vụ cho khảo cổ học đã được một số cơ quan nghiên cứu áp dụng trong hơn 10 năm gần đây nhưng vẫn chưa phát huy hết vai trò của nó do những hạn chế khách quan trong khi hệ thống này ngày càng thể hiện những tiềm năng to lớn trong công tác quản lý và nghiên cứu khoa học.
Chính vì thế, cần nghiên cứu xây dựng và ứng dụng GIS cho công tác quản lý, nghiên cứu di tích và di vật khảo cổ ở Việt Nam càng sớm càng tốt để tiếp cận các xu hướng phát triển trên thế giới hiện nay như: điện toán đám mây (cloud computing) dữ liệu lớn (big data) hay chuyển đổi số đang được chính phủ khuyến khích phát triển.
Việc ứng dụng GIS không chỉ có ích cho ngành khảo cổ mà còn liên quan rất nhiều đến vấn đề bảo tồn và phát huy giá trị di sản văn hóa cũng như việc hỗ trợ đắc lực trong quá trình ra quyết định đối với các dự án phát triển kinh tế – xã hội ở địa phương.
Nguyễn Khánh Trung Kiên
GĐ Trung tâm Khảo cổ học
Viện KHXH vùng Nam Bộ
[1] Đề tài khoa học công nghệ cấp Đại học Quốc gia trọng điểm do PGS.TS. Phạm Đức Mạnh chủ nhiệm.
[2] Đề tài Sở Khoa học Công nghệ Bình Phước do Lê Văn Quang và PGS.TS. Bùi Chí Hoàng chủ nhiệm.
[3] Đề tài cấp Bộ do PGS.TS. Bùi Chí Hoàng làm chủ nhiệm.
