Bài viết này trình bày việc thiết kế và xây dựng khung cơ sở dữ liệu số chuyên ngành về hải dương, môi trường của vùng biển ven bờ Ninh Thuận - Bình Thuận, dựa trên sự tích hợp dữ liệu của các chuyến khảo sát thực tế, dữ liệu ảnh viễn thám đa thời gian và đa nguồn cũng như nguồn dữ liệu mô phỏng.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển; Tập 17, Số 4; 2017: 445-458 DOI: 10.15625/1859-3097/17/4/8516 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst XÂY DỰNG KHUNG CƠ SỞ DỮ LIỆU SỐ VỀ HẢI DƯƠNG, MÔI TRƯỜNG VÙNG BIỂN NINH THUẬN - BÌNH THUẬN Ngơ Mạnh Tiến1*, Nguyễn Hữu Huân1, Trần Văn Chung1, Tống Phước Hoàng Sơn1, Võ Trọng Thạch2, Phạm Thị Thu Thúy3 Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Viện Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ Nha Trang, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Trường Đại học Nha Trang * E-mail: nmtien@vnio.org.vn Ngày nhận bài: 14-7-2016 TÓM TẮT: Bài báo trình bày việc thiết kế xây dựng khung sở liệu số chuyên ngành hải dương, môi trường vùng biển ven bờ Ninh Thuận - Bình Thuận, dựa tích hợp liệu chuyến khảo sát thực tế, liệu ảnh viễn thám đa thời gian đa nguồn nguồn liệu mô Đặc biệt, nguồn liệu ảnh viễn thám VNREDSat-1, loại ảnh viễn thám Việt Nam với độ phân giải cao quan tâm trình xây dựng khung sở liệu Việc xây dựng khung cho sở liệu bước quan trọng cần thực để có nhìn mặt cấu trúc từ định hướng cho việc xây dựng cấu trúc sở liệu Khung sở liệu xây dựng theo cấu trúc dạng B-tree, giúp tối ưu hóa thao tác cập nhật liệu Từ khóa: Cơ sở liệu, VNREDSat-1, Ninh Thuận - Bình Thuận ĐẶT VẤN ĐỀ Vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận thuộc vùng dun hải miền Trung có vị trí chiến lược quan trọng kinh tế, xã hội, an ninh, quốc phòng vùng Nam Trung Bộ nước Ngồi ra, tỉnh Ninh Thuận cịn có dự án xây dựng nhà máy điện hạt nhân nước Hiện dự án giai đoạn hoàn thành Cột mốc số (sẵn sàng cho việc mời thầu xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên) Trước tình hình đó, nhu cầu xây dựng sở liệu (CSDL) chuyên nghành biển, quản lý hiệu nguồn liệu khác - đặc biệt nguồn liệu từ ảnh viễn thám VNREDSat-1 thiết thực cấp bách CSDL cho phép việc tích hợp thơng tin từ nguồn nhằm sử dụng liệu cách nhanh chóng hiệu phục vụ cho việc phát triển kinh tế biển bền vững Những năm gần vấn đề hải dương học có phương pháp cách thức tiếp cận mới, nghiên cứu biển liên kết tổng thể chung tương hỗ lẫn khoa học thủy sản khoa học trình thủy động lực biển tương tác biển-khí, thể miền không gian thời gian Hệ thống thông tin địa lý (GIS) nhằm xử lý liệu không gian, xem công cụ mạnh mẽ với ứng dụng hữu ích khoa học biển GIS hải dương thủy sản đề cập nhiều đến phương pháp cách tiếp cận hiệu ven biển, thềm lục địa vùng biển sâu Mơ hình liệu dạng GIS cho môi trường biển phức tạp liệu biển xây dựng từ nhiều công cụ 445 Ngô Mạnh Tiến, Nguyễn Hữu Huân,… tảng khác nhau, từ nhiều định dạng khác nhau, độ phân giải không gian - thời gian khác liệu thuộc tính khác Chẳng hạn, bảng liệu thuộc tính khí tượng thủy văn - động lực, sinh thái môi trường biển, ảnh viễn thám mô tả yếu tố thủy văn - môi trường biển (nhiệt độ nước biển tầng mặt, hàm lượng chlorophyll-a, độ sâu đáy biển, Các mơ hình liệu có sẵn GIS khó đáp ứng nhu cầu đa dạng Những mơ hình liệu biển tích hợp cơng nghệ GIS, viễn thám cơng nghệ thông tin xây dựng theo nhu cầu thực tế thay đổi linh hoạt nhằm tạo công cụ lưu trữ, hiển thị, chỉnh sửa, chồng lớp phân tích thơng tin cách hiệu biển quốc gia - KHCN-06 từ 1996 đến 2000, KC-09.01 từ 2001-2004, gần Đề án tổng thể điều tra quản lý tài nguyên mơi trường biển đến năm 2010, tầm nhìn đến 2020 Việc quản lý sử dụng thông tin liệu hải dương học, thông tin từ nguồn ảnh viễn thám quan tâm Việt Nam Đặc biệt, nhờ phát triển nhanh chóng cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ vũ trụ, việc xây dựng CSDL theo hướng đại hóa, tích hợp đa dạng thơng tin, quản lý lưu trữ gọn nhẹ, truy cập, xử lý liệu nhanh chóng, thuận tiện hiệu ngày quan tâm phát triển Mục tiêu quan trọng CSDL GIS biển “Phục vụ cho việc quản lý, khai thác sử dụng hợp lý nguồn lợi, tài nguyên biển” Về khía cạnh kỹ thuật, GIS biển tư khơng gian phân tích, mơ hình khái niệm xây dựng CSDL khơng gian biển tham chiếu sử dụng hệ thống khoa học trực quan để nâng cao giá trị lượng thông tin liên kết GIS Một CSDL đại biển dạng GIS, vượt hệ liệu GIS truyền thống, phải gắn liền với hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GPS), kỹ thuật viễn thám, cơng cụ xử lý hình ảnh, số liệu thống kê không gian, gắn liền với việc sử dụng công cụ đầy tiềm Internet để xử lý phổ biến thông tin không gian biển Tài liệu sử dụng Ở Việt Nam, liệu điều tra khảo sát biển bao gồm nhiều chuyên ngành nguồn tài liệu có giá trị vơ q giá, nhiều liệu có vai trị lịch sử, chuỗi quan trắc nhiều năm, góp phần tích cực giải vấn đề xây dựng, phát triển ngành kinh tế biển, an ninh quốc phòng, bảo vệ tài nguyên môi trường, biển đảo, phục vụ giám sát cảnh báo cố môi trường, phục vụ phát triển bền vững Việc thu thập, xây dựng CSDL biển nhà nước quan tâm từ rất lâu, thơng qua nhiều chương trình, đề án như: Chương trình điều tra tổng hợp Thuận Hải - Minh Hải từ năm 1977 đến 1980 [1]; Chương trình 48-06 từ 1981 đến 1985, chương trình 48B từ 1986 đến 1990 [2]; triển khai toàn vùng biển nước ta Các chương trình KT-03 từ 1991 đến 1995, chương trình xây dựng CSDL 446 TÀI LIỆU, PHƯƠNG PHÁP Cơ sở liệu số hải dương, mơi trường vùng biển ven bờ Ninh Thuận - Bình Thuận tích hợp từ nhiều nguồn liệu khảo sát, liệu mơ hình hóa liệu phân tích ảnh viễn thám, liệu đồ GIS, có kiểm tra, đánh giá độ xác tích hợp phương pháp hiệu chỉnh hợp lý Nhóm liệu khảo sát bao gồm số liệu khảo sát thủy văn - động lực biển (nhiệt, muối, dòng chảy, mực nước, độ suốt), số liệu môi trường biển (hàm lượng chlorophyll-a, hàm lượng vật lơ lửng, BOD5, DO, CDOM, ), số liệu quang học biển (bức xạ quang hợp hoạt động PAR, phản xạ viễn thám Rrs, hệ số tán xạ ngược, hệ số hấp thụ thực vật phù du, hệ số hấp thụ hạt chất hữu hòa tan, ), số liệu khảo sát thành phần độ phủ hệ sinh thái (HST) rạn san hô, thảm cỏ biển 30 trạm đo biển số liệu khảo sát hệ sinh thái ven bờ chuyến khảo sát thuộc đề tài cấp nhà nước VT/UD-07/14-15 vào tháng 1, 4, năm 2015 tháng năm 2016 vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận Các nguồn số liệu lịch sử đưa vào lấy từ nguồn từ đề tài CSDL biển Quốc gia (VODC), Dự án “Trình diễn quản lý bền vững tài nguyên rạn san hô vùng biển ven bờ huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận, Việt Nam” Chúng sở để xây dựng thuật toán giải đoán thông số thủy văn, sinh thái - môi trường biển sử dụng chúng hiệu chỉnh hóa, xác hóa mơ hình tính Xây dựng khung sở liệu số hải dương,… Nhóm liệu số truy cập từ mạng vật lý hải dương tồn cầu (Global Access Server Data) bao gồm nhóm liệu theo ngày, khí tượng - hải văn biển bao gồm tốc độ hướng gió, độ bốc hơi, hàm lượng nước, nhiệt độ - độ muối, hàm lượng bụi khí aerosol, tầm nhìn xa khí tượng, Nhóm số liệu chủ yếu sử dụng để hiệu chỉnh khí cho cảnh ảnh viễn thám Ngồi nhóm liệu theo mực nước biển, số liệu đo sâu tồn vùng biển Ninh Thuận Bình Thuận cập nhật vào sở liệu thông số điều kiện biên phục vụ cho mơ hình tính quy mơ vùng quy mơ khu vực Nhóm liệu mơ hình hóa bao gồm liệu hải văn biển (nhiệt độ, độ muối, dòng chảy, mực nước, ) dạng mạng lưới tam giác phi cấu trúc theo phân bố lưới không gian đều, tầng khác (tầng mặt, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 m) cập nhật số liệu theo trung bình tháng từ tháng 10 năm 2014 đến tháng 10 năm 2015 (trong thời gian thực đề tài VT/UD-07/14-15) Nhóm liệu ảnh viễn thám bao gồm ảnh thô, ảnh tiền xử lý cảnh ảnh giải đoán theo thông số vật lý - hải văn, sinh thái - môi trường xử lý, lưu trữ, sở liệu truy xuất dạng số dạng file text (định dạng ASCII, csv, netCDF) hỗ trợ cho người dùng phân tích, chồng lớp thơng tin phân tích xử lý viễn thám khác phần mềm GIS mã nguồn mở MATLAB, IDL, FORTRAN, GRASS, Nhóm liệu đồ GIS, bao gồm đồ số GIS thông số môi trường, thủy văn - động lực biển xây dựng từ tư liệu giải đoán ảnh vệ tinh, kết mơ hình hóa Nhóm liệu phi không gian bao gồm liệu văn báo cáo chuyên đề thuộc đề tài, văn pháp quy liên quan đến vùng dự án, siêu liệu (metadata) liên quan đến thông tin liệu ảnh viễn thám tư liệu, thông tin đa phương tiện (băng quay ghi video, ảnh chụp, hoạt động đề tài, tư liệu gốc khảo sát thực địa, ) Phương pháp xử lý, thiết bị sử dụng, thuật toán phân tích Như nêu trên, tư liệu khảo sát đề tài thu thập 30 trạm khảo sát đợt khảo sát tháng 1, 4, năm 2015 tháng năm 2016, lấy mẫu nước, phân tích phịng thí nghiệm, đo đạc phân tích trường thiết bị chun dụng Nhóm số liệu sinh thái mơi trường biển hàm lượng chlorophyll-a, hàm lượng vật lơ lửng, BOD5, DO, CDOM, Hàm lượng vật lơ lửng: Mẫu nước thu lớp tầng mặt lít bathometer chuyên dụng, lọc giấy lọc GF/F, sấy khô 650oC h cân trọng lượng Hàm lượng chlorophyll-a: Mẫu nước thu lớp nước tầng mặt lít bathometer chuyên dụng, lọc giấy lọc GF/F, đo đạc dung dịch chiết aceton 90% thiết bị đo phổ spectrophotometer Các thể màu hữu hòa tan nước - CDOM, phân tích phịng thí nghiệm thiết bị đo phổ spectrophotometer [3] Các thông số nhiệt độ nước biển, độ muối nước biển, pH đo đạc trực tiếp trường thiết bị đo profile thẳng đứng ALEX-AQQ183 Các thông số quang học biển biểu kiến (AOP - Apparent Optical Properties) đo đạc thiết bị đo phổ trường PRR2600/2610 (Profile Reflectance Radiometer - Máy đo profile xạ phản xạ (Biosphere @ Mỹ) xạ hướng lên Lu, phát xạ hướng xuống Ed bước sóng khác nhau: 380, 412, 443, 490, 555, 625, 665 nm PAR; xử lý thô trường phần mềm chuyên dụng Biosphere, để thu thập profile chuẩn xạ hướng lên Lu phát xạ hướng xuống Ed bước sóng Các số liệu tiếp tục tính tốn, xử lý phịng thí nghiệm nhằm ước lượng số quang học tự nhiên (IOPInherence Optical Properties) hệ số tán xạ ngược (backscattering), hệ số hấp thụ thực vật phù du (phytoplankton absorption), hệ số hấp thụ tàn tích hữu thể màu hịa tan (Debris and CDOM absorption) thuật tốn tựa giải tích QAA (Quasy Analytical Algorithm) Lee nnk., [4] 447 Ngô Mạnh Tiến, Nguyễn Hữu Huân,… Bộ số liệu khí tượng - hải văn biển bao gồm tốc độ hướng gió, độ bốc hơi, hàm lượng nước, nhiệt độ - độ muối, hàm lượng bụi khí aerosol, tầm nhìn xa khí tượng, thu thập từ mạng vật lý hải dương toàn cầu như: http://nomads.ncdc.noaa.gov/data.php, http://www.ncep.noaa.gov/nationalmaps/, http://www.nesdis.noaa.gov/about_nesdis.html, http://aeronet.gsfc.nasa.gov/, Bộ liệu chiết xuất tư liệu ảnh viễn thám phân tích giải đoán phương pháp khác nhau, hệ sinh thái rạn san hô, thảm cỏ biển giải đoán phương pháp số bất biến theo độ sâu (DII - Depth Invariance Index) Green nnk., 1998 Nhiệt độ nước biển tầng mặt từ loại ảnh khác (AVHRR, MODIS, Landsat, ) chủ yếu giải đoán phương pháp tách cửa số (split window) cặp băng hồng nhiệt bước sóng 10 nm 12 nm, với hệ số thực nghiệm tương ứng cho loại ảnh khác [5-7] Hàm lượng chlorophyll-a ảnh MODIS giải đoán thuật toán OC3V3 [8], hàm lượng vật lơ lững giải đoán thuật toán Clark, (1997) [9], Eko, (2011) [10] Đối với ảnh độ phân giải cao Landsat 8, VNREDSat-1, để giải đoán hàm lượng chlorophyll-a, hàm lượng vật lơ lửng xác định thuật toán địa phương phương pháp tỉ số băng băng đỏ băng hồng ngoại nhiệt (cho hàm lượng chlorophyll-a) tỉ số băng xanh băng xanh lục (cho hàm lương vật lơ lững) Tống Phước Hoàng Sơn, (2014) [11] với hệ số kinh nghiệm rút từ đo đạc thực tế vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận Độ sâu tầng ưu quang giải đốn từ ảnh viễn thám ước lượng mơ hình tựa giải tích Lee nnk., (2007) [12], mơ hình MorelBerthon, (1989) [13] Bộ số liệu thủy văn - động lực truy xuất kỹ thuật mơ hình hóa theo tầng độ sâu khác giải đốn dựa mơ hình phi tuyến chiều kỹ thuật phân tích phần tử hữu hạn [14] với vài điều chỉnh tích hợp thông số thể chi tiết mối quan hệ tương tác biển-khí Khung CSDL số yếu tố hải dương vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận xây 448 dựng sở lập trình hướng đối tượng tích hợp từ phần mềm hệ CSDL GIS Phần mềm Microsoft Visual Studio Express 2012 sử dụng cho cơng tác lập trình xây dựng hệ CSDL liên kết với đồ số, sở liệu Microsoft SQL Server Express 2008 sử dụng để lưu trữ liệu khung thiết lập Các phần mềm GIS MapInfor 10.1 MapBasic 4.0 sử dụng để quản lý, tìm kiếm, hiển thị cập nhật đồ số GIS Ngồi cịn sử dụng công cụ mã nguồn mở Mapwindow.Net, GMap.NET nhúng vào bên chương trình hỗ trợ cho việc hiển thị tọa độ hình ảnh viễn thám cách trực quan Để thỏa mãn yêu cầu đặt cần có cách xây dựng khung hợp lý có tính phát triển mở rộng chiều sâu cho nhóm đối tượng Với cách xếp theo nhóm nhóm có yếu tố phụ thuộc, việc xây dựng khung theo hướng kiểu cấu trúc B-tree [15] (cấu trúc nhiều nhánh) có tính hợp lý Trong khoa học máy tính, B-tree cấu trúc liệu dạng cho phép việc lập mục tìm kiếm, truy cập tuần tự, chèn, xóa thời gian logarit B-tree tổng qt hóa nhị phân tìm kiếm, nút có nhiều hai nút Khơng nhị phân tìm kiếm tự cân bằng, thường dùng sở liệu hệ thống truy xuất tập tin Khác biệc B-tree nhị phân số lượng nút B-tree nhiều không bị giới hạn phần tử nhị phân tìm kiếm Mục tiêu để giảm tối đa số lần truy xuất bảng số liệu theo truy xuất dạng từ nút cha tới nút con, B-tree tối ưu hóa cho hệ thống đọc ghi liệu lớn Hình phía thể cấu trúc khung theo dạng B-tree Với B-tree bậc N có đặc tính sau: Phần tử gốc có phần tử Mỗi phần tử có tối đa N-1 phần tử cha trừ phần tử gốc Mỗi phần tử trừ phần tử (mức sở mức 2) có tối thiểu N+1 phần tử Mọi mức sở nằm mức Xây dựng khung sở liệu số hải dương,… Như thấy hình thể rõ cấu trúc quan hệ khung, cấu trúc có tính hướng mở cho nhóm đối tượng (nhóm chính, ví dụ: Ảnh viễn thám, sinh học, sinh thái, môi trường nước, thủy văn-động lực ), nhóm phát triển nhóm yếu tố, ví dụ yếu tố nhiệt muối, gió, dịng chảy nằm nhóm thủy văn - động lực dựng kế hoạch quản lý, bảo vệ sử dụng hợp lý tài nguyên, nguồn lợi có vùng dự án [16] Thực tế, CSDL GIS biển chứa nhiều lượng thông tin đa dạng, khác bề mặt đất ven bờ, bề mặt biển, lớp biên khơng khí, tầng cao khí quyển, theo tầng sâu, theo đối tượng mơi trường Sự đa dạng cịn thể thơng qua lớp thông tin khác tỉ lệ, quy mô thời gian, độ phân giải không gian loại ảnh viễn thám Sự đa dạng nguồn thông tin liệu CSDL biển khái quát hình Hình Cấu trúc khung sở liệu theo dạng B-tree Hình nêu quy định mức liệu bao gồm: Mức 1: Là mức thể thông tin giá trị (số liệu) số liệu (ví dụ: Thơng tin ảnh viễn thám tổng mật độ chung trạm đo,…) Mức 2: Là mức thể nhiều giá trị đơn vị số liệu (ví dụ: Nhiệt độ, mặn theo tầng, ) Hình Tính đa dạng thông tin CSDL biển (Nguồn: Tham khảo lại từ Breman, nnk., (2002) [16]) Vì số liệu tồn hai mức hai mức tùy thuộc vào tính chất số liệu lưu trữ Về đồ GIS quy mô cấp tỉnh huyện hệ liệu đồ GIS xây dựng hệ lưới chiếu VN2000 tỉ lệ 1/50.000, múi 6o tỉ lệ 1/25.000, múi 3o, kinh độ độ gốc 108o15’ Ở quy mơ tồn vùng dự án (Ninh Thuận - Bình Thuận) hệ lưới chiếu long/lat WGS 84 chọn để hiển thị đồ tích hợp CSDL Các hợp phần Cơ sở liệu - GIS bao gồm: Hệ thống đồ GIS, liệu khảo sát, liệu mơ hình hóa siêu liệu (metadata) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Mơ hình thiết kế khung CSDL Một mơ hình CSDL-GIS sử dụng hiệu quả, mơ tả đầy đủ, chi tiết giới thực theo đối tượng cần quan tâm nghiên cứu, hỗ trợ tốt cho người sử dụng, người định sách xác xây Hình Sơ đồ phân rã chức có chương trình quản lý CSDL GIS biển 449 Ngô Mạnh Tiến, Nguyễn Hữu Huân,… Để xây dựng mơ hình CSDL biển, sử dụng hiệu quả, modul thiết kế phải đảm bảo thể giới thực cách chân thật Sơ đồ phân rã chức sở liệu biển GIS hải dương học vùng ven bờ Ninh Thuận - Bình Thuận thiết kế hình Chuẩn hóa nguồn liệu có CSDL biển Như nói, CSDL GIS biển vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận thiết kế bao gồm nhiều loại thông tin đa dạng, có khác đối tượng (bao gồm yếu tố vật lý hải dương sinh học biển), tọa độ địa lý không chung kiểu định dạng chung, tỉ lệ đồ khác nhau, độ phân giải ảnh viễn thám dùng để giải đốn yếu tố mơi trường khơng giống nhau, Cần thống chung đưa toàn liệu định dạng thống nhất, hỗ trợ tốt cho việc nhập liệu truy xuất thông tin, cụ thể là: Chuẩn hóa mạng lưới liệu khảo sát, liệu phân tích xử lý ảnh, liệu mơ hình hóa hệ lưới chiếu địa lý Trong trình khảo sát, thu thập tọa độ địa lý điểm khảo sát, sử dụng cài đặt thơng số hệ thống định vị tồn cầu GPS theo định dạng khác độ - phút giây, độ thập phân, độ phút phần nghìn, tọa độ mét theo lưới chiếu VN2000, tọa độ mét theo lưới chiếu UTM, WGS84, Tùy theo quy mô không gian nghiên cứu, quản lý liệu đối tượng hiển thị đồ giống nhau, ví dụ tính tốn, mơ hình hóa yếu tố thủy văn-động lực biển cho toàn vùng Ninh Thuận - Bình Thuận, đồ thành lập tỉ lệ nhỏ 1/100.000, thường hiển thị liệu đồ lưới chiếu long/lat độ thập phân Trong lúc đó, để hiển thị yếu tố giải đốn hệ sinh thái rạn san hô, thảm cỏ biển, hay đo đạc địa hình, địa ven bờ quy mô lớn, chi tiết, lại cần hệ lưới chiếu VN2000 địa phương múi 6o (ở cấp tỉnh) múi 3o (ở cấp huyện, xã phường) Một điểm đặc thù khác khu vực Ninh Thuận - Bình Thuận, đồ địa tỉnh Ninh Thuận, thường quy định chọn lưới chiếu VN2000, múi kinh tuyến trục 111o Đông (hay hệ chiếu UTM, WGS84 Zone 49) Trong lúc đó, tỉnh Bình Thuận thường quy định 450 chọn lưới chiếu VN2000, múi kinh tuyến trục 105o Đông (hay hệ chiếu UTM, WGS84 Zone 48) Để đảm bảo liệu sử dụng cho đối tượng khác (nghiên cứu, hoạch định sách, văn phịng, ) cần hiển thị hệ tọa độ điểm nghiên cứu cho toàn hệ lưới chiếu Một ghi tọa độ địa lý điểm nghiên cứu phải bao hàm đầy đủ thông tin hệ lưới chiếu long/lat độ thập phân, hệ lưới chiếu VN2000 múi 6o kinh tuyến trục 111o Đông, hệ lưới chiếu VN2000 múi 3o kinh tuyến trục 108o15’ Đông, hệ lưới chiếu VN2000 múi 6o kinh tuyến trục 105o Đông hệ lưới chiếu VN2000 múi 3o kinh tuyến trục 108o30’ Đông (bảng 1) Bảng Bảng ghi tọa độ thông tin địa lý điểm khảo sát Tên trường Station ID Ship Platform Name Ship Platform Code Cruise No/Name Longitude/X Latitude/Y Zone Datum Station Date Station Time Time Zone Country Code Depth Bottom Chuẩn hóa mạng lưới liệu khảo sát, liệu phân tích xử lý ảnh, liệu mơ hình hóa mạng lưới “Grid” thống Ngoài liệu khảo sát, phần lớn kết nghiên cứu đề tài tài liệu xử lý ảnh viễn thám, tài liệu mơ hình hóa thường dạng mảng Các tư liệu giải đoán ảnh vệ tinh dạng mảng có kích thước lưới vng ‘Grid” khác nhau, tùy thuộc vào độ phân giải ảnh viễn thám Các tư liệu dự báo mơ hình hóa tại, thường dùng phương pháp phần tử hữu hạn để xử lý định dạng dạng mảng lưới tam giác không dạng lưới “Mesh” Để thống chung, xây dựng mạng lưới vuông thống cho nhập liệu liệu đề tài, với phạm vi địa lý không chế từ 107,800 đến 109,500 kinh độ Đông từ 10,500 đến 11,800 vĩ độ Bắc, với mắt lưới 0,005 độ (khoảng 500 m) Mạng lưới Xây dựng khung sở liệu số hải dương,… này, hỗ trợ tốt cho công tác chồng lớp, phân tích, xử lý thơng tin cho nhà nghiên cứu, người sử dụng kế thừa CSDL Bảng thể đoạn liệu độ sâu tầng ưu quang giải đoán vào ngày 10 tháng 10 năm 2015 Bảng Một đoạn liệu độ sâu tầng ưu quang Zeu (m) vào ngày 10 tháng 10 năm 2015, chuẩn hóa ô lưới thống chung đề tài Long Lat Zeu (m) Long Lat Zeu (m) Long Lat Zeu (m) 107.8 10.5 35.7817 108.3 10.5 47.8639 108.8 10.5 65.4355 107.85 10.5 37.0099 108.35 10.5 50.7906 108.85 10.5 62.7765 107.9 10.5 38.3594 108.4 10.5 53.3723 108.9 10.5 64.914 107.95 10.5 40.0303 108.45 10.5 56.3605 108.95 10.5 50.3158 108 10.5 41.2447 108.5 10.5 56.8031 109 10.5 96.5084 108.05 10.5 42.8764 108.55 10.5 58.3893 109.05 10.5 142.518 108.1 10.5 43.7008 108.6 10.5 59.952 109.1 10.5 148.948 108.15 10.5 44.1282 108.65 10.5 56.1777 109.15 10.5 149.852 108.2 10.5 45.2334 108.7 10.5 56.3087 109.2 10.5 152.158 108.25 10.5 46.2901 108.75 10.5 58.6641 109.25 10.5 154.517 Ngồi định dạng text (ASCII), mảng lưới này, xây dựng chuyển đổi bổ sung sang định dạng CSV, định dạng NetCDF hỗ trợ tốt cho người sử dụng CSDL này, truy xuất liệu phục vụ phân tích chuyên sâu thân Đối với thơng số thủy văn - động lực biển: Lớp nước (m), nhiệt độ nước biển (oC), độ muối nước biển (‰) Đối với thông số quang học biển: Bức xạ hướng lên Lu (µE/cm2/s), phát xạ hướng xuống Ed (µE/cm2/s), xạ quang hợp hoạt động (µE/cm2/s), hệ số suy giảm ánh sáng Kd (1/m), hệ số tán xạ ngược bb (1/m), hệ số hấp thụ thực vật phù du aph (1/m), hệ số hấp thụ hạt chất hữu hòa tan adg (1/m) Chuẩn hóa thơng tin bảng liệu thuộc tính Trong bảng liệu thuộc tính, phải chứa đầy đủ thông tin thiết bị đo đạc trường, tên máy, mã máy, phục vụ tra cứu thông tin sau, liệu thuộc tính phải chuyển hệ đơn vị thống Cụ thể là: Đối với thơng số khí tượng: Tốc độ gió (m/s), hướng gió (o), lượng mưa (mm/12 h), áp suất khí (mbs), Đối với thông số sinh thái môi trường: Lớp nước (m), suất sinh học thô (mgC/m3 ngày), hàm lượng chlorophyll-a (mg/l), hàm lượng vật lơ lửng (mg/l), DO (mg/l), Các bảng liệu thuộc tính, thiết kế theo định dạng thống (bảng 3, bảng 4, bảng 5, bảng 6) Bảng Giới thiệu phân đoạn nhập liệu dùng cho thông số sinh thái - môi trường Cruise No/Name Station Date Station Time Long Lat Layer Primary production TSS DO Chl- a Bảng Giới thiệu phân đoạn nhập liệu dùng cho thông số thủy văn - động lực biển Cruise No/Name Station Date Station Time Long Lat Layer Temperature Salinity Bảng Giới thiệu phân đoạn nhập liệu dùng cho thơng số khí tượng - thủy văn Cruise No/Name Station Date Station Time Long Lat Time step Wind Velocity Wind Direction Rainfall Barometric 451 Ngô Mạnh Tiến, Nguyễn Hữu Huân,… Bảng 6a Bảng nhập liệu thông số xạ hướng lên Lu bước sóng khác Cruise No/Name Station Date Station Time Long Lat Lu380 Lu412 Lu443 Lu380 Lu490 Lu555 Lu625 Lu665 Bảng 6b Bảng nhập liệu thông số phát xạ hướng xuống Ed bước sóng khác Cruise No/Name Station Date Station Time Long Lat Ed380 Ed412 Ed443 Ed380 Ed490 Ed555 Ed625 Ed665 PAR Bảng 6c Bảng nhập liệu thông số phản xạ viễn thám Rrs bước sóng khác Cruise No/Name Station Date Station Time Long Lat Rrs380 Rrs412 Rrs443 Rrs380 Rrs490 Rrs555 Rrs625 Rrs665 Bảng 6d Bảng nhập liệu thông số hệ số tán xạ ngược bb bước sóng khác Cruise No/Name Station Date Station Time Long Lat bb380 bb412 bb443 bb380 bb490 bb555 bb625 bb665 Bảng 6e Bảng nhập liệu thông số hệ số hệ số hấp thụ thực vật phù du Cruise No/Name Station Date Station Time Long Lat aph380 aph412 aph443 aph380 aph490 aph555 aph625 aph665 Bảng 6f Bảng nhập liệu thông số hệ số hệ số hấp thụ hữu thể màu hòa tan Cruise No/Name Station Date Station Time Long Lat aph380 aph412 aph443 aph380 aph490 aph555 aph625 aph665 Các công cụ nhập liệu đồ, liệu giải đốn thơng số mơi trường từ tư liệu ảnh viễn thám, phân tích tìm kiếm thơng tin, tiện ích liệu khảo sát, cơng cụ tìm kiếm, truy xuất thông tin định dạng theo yêu cầu, quản lý liệu metadata nguồn ảnh viễn thám, cơng cụ tiện ích Từ khung sở liệu thiết kế cho quản lý CSDL biển xây dựng module cập nhật liệu đồ, cập nhật Các công cụ cho phép cập nhật liệu, sửa chữa, biên tập, tìm kiếm truy xuất thơng tin (hình 4, hình 5, hình 6, hình 7, hình 8) Hình Bộ cơng cụ cho phép nhập liệu đồ số chiết xuất từ liệu ảnh viễn thám từ liệu mơ hình hóa vào CSDL 452 Xây dựng khung sở liệu số hải dương,… Hình Bộ cơng cụ hiển thị đồ số chiết xuất từ ảnh viễn thám từ mơ Hình Bộ cơng cụ thể số liệu dịng chảy từ số liệu phân tích Hình Bộ công cụ nhập liệu thông tin ảnh viễn thám VNREDSat-1 loại ảnh khác 453 Ngô Mạnh Tiến, Nguyễn Hữu Hn,… Hình Bộ cơng cụ nhập liệu liệu khảo sát, liệu ảnh viễn thám, liệu mơ hình hóa nguồn liệu khác Cùng với công cụ cập nhật, biên tập, truy xuất thông tin, xây dựng tiện ích nhằm hiển thị tự động đồ tạo từ liệu thu thập (hình 9), mặt cắt thể tham số môi trường, thủy văn động lực biển, profile thẳng đứng tham số mơi trường điểm lưới Hình Bộ cơng cụ phân tích liệu từ số liệu thu thập đồ động Các công cụ tiện ích khác nhằm ước lượng tham số môi trường biển từ liệu quang học biển dựa mơ hình tựa giải tích QAA (Lee nnk., (2005)), hay mơ hình giải 454 tích đảo ngược (Carder, (2002)), dạng file Excel xử lý, chuẩn bị dạng file Excel chuyển vào CSDL (hình 10) Xây dựng khung sở liệu số hải dương,… Hình 10 Bộ cơng cụ tiện ích ước lượng phản xạ bề mặt nước từ liệu quang học biển Với thông tin tài liệu tham khảo xây dựng quản lý thông tin tài liệu bao gồm văn pháp quy, tài liệu khoa học dạng phim/hình ảnh lưu trữ (hình 11) Song song với việc xây dựng phần mềm, để tiện cho việc quản lý bảo mật cho người sử dụng, thiết lập công cụ để quản lý người tham gia khai thác cập nhật cho CSDL (hình 12) Hình 11 Bộ cơng cụ tiện ích quản lý tài liệu tham khảo 455 Ngơ Mạnh Tiến, Nguyễn Hữu Hn,… Hình 12 Bộ cơng cụ tiện ích quản lý người sử dụng KẾT LUẬN Đây dạng khung liệu thể đầy đủ giá trị hải dương - môi trường nhằm tổng hợp đầy đủ chuỗi số liệu thu thập cập nhật có phạm vi vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận Để có nguồn số liệu đầy đủ phục vụ cho nghiên cứu, số liệu thực đo cần phân tích lại cách hệ thống cho phù hợp số liệu đo chủ yếu mặt rộng, thiếu tính liên tục, thiết bị đo đạc thường khơng đồng bộ, quy cách đo đạc chưa thống nhất, đơn vị đại lượng chưa quy chuẩn nên gặp khó khăn cho nhập liệu, truy xuất đồng hóa liệu Ngồi việc cung cấp liệu trình hải dương khu vực Ninh Thuận Bình Thuận, sở liệu thư viện số thu nhỏ vùng biển Ninh Thuận Bình Thuận, thể đầy đủ qua báo cáo chuyên đề cập nhật kế thừa từ đánh giá chuyên gia chuyên ngành lĩnh vực khác liên quan đến biển Các đánh giá, bình luận, nhận định vấn đề thủy văn động lực, sinh thái biển, cỏ biển, rạn san hô, tác động hệ việc xây dựng vào hoạt động nhà máy điện hạt nhân đề cập Cơ sở liệu cần phải cập nhật thường xuyên hiệu chỉnh cho phù hợp với thực phát triển vùng miền nghiên cứu vùng biển ven bờ Việt Nam nói chung vùng 456 biển Ninh Thuận - Bình Thuận nói riêng, nuôi trồng thủy sản phát triển mạnh, vùng đầm nước thường xuất nhiều hệ thống lồng, bè lồng bè thường không cố định thay đổi theo mùa vụ xây thêm chỉnh sửa cơng trình kè chắn sóng,… Điều ảnh hưởng đến nguồn số liệu lịch sử đưa vào sử dụng, khơng cịn phù hợp trình tự nhiên thay đổi Do vậy, việc phân loại loại liệu, tính đắn chúng cơng việc tương lai Để có điều chỉnh kịp thời thay đổi diện mạo vùng nghiên cứu, tiết kiệm nhiều kinh phí khảo sát trường, với sở số liệu đầu vào tương đối đồng bộ, cập nhật từ thông tin ảnh viễn thám, kết hợp với thực địa để có hiệu chỉnh hợp lý Với điều chỉnh này, cho phép sử dụng nguồn số liệu thu nhập làm đầu vào cho việc cập nhật chương trình dự báo mơ hình để phù hợp hơn, phản ánh trung thực tranh thực thủy vực Lời cảm ơn: Cơng trình thực từ nguồn tài trợ đề tài cấp nhà nước thuộc Chương trình khoa học công nghệ vũ trụ, giai đoạn 2012-2015: “Xây dựng sở liệu số yếu tố hải dương từ nguồn ảnh VNREDSat-1 ảnh viễn thám khác cho khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận phục vụ phát triển kinh tế biển bền vững, mã số: VT/UD-07/14-15” TS Nguyễn Hữu Huân làm chủ nhiệm Các tác giả chân thành cám ơn Ban chủ nhiệm chương trình, Viện Hải dương học, chủ nhiệm đề tài đồng nghiệp giúp đỡ cộng tác để hoàn thành báo TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Ngọc Thanh (chủ biên), 2001 Báo cáo tổng kết chương trình điều tra nghiên cứu biển cấp Nhà nước (19772000) Tập I: Chương trình biển Thuận HảiMinh Hải (1977-1980) Hà Nội 227 tr Đặng Ngọc Thanh (chủ biên), 2001 Báo cáo tổng kết chương trình điều tra nghiên cứu biển cấp Nhà nước (19772000) Tập III: Chương trình biển 48B (1986-1990) Hà Nội 357 tr Xây dựng khung sở liệu số hải dương,… Jeffrey, S W., and Welschmeyer, N A., 1997 Spectrophotometric and fluorometric equations in common use in oceanography In Phytoplankton Pigments in Oceanography: Guidelines to Modern Methods, ed S W Jeffrey, R F C Mantoura and S W Wright Paris: UNESCO Publishing Pp 597-615 Lee, Z., Weidemann, A., Kindle, J., Arnone, R., Carder, K L., and Davis, C., 2007 Euphotic zone depth: Its derivation and implication to ocean‐color remote sensing Journal of Geophysical Research: Oceans, 112(C3) Llewellyn‐Jones, D T., Minnett, P J., Saunders, R W., and Zavody, A M., 1984 Satellite multichannel infrared measurements of sea surface temperature of the NE Atlantic Ocean using AVHRR/2 Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 110(465), 613-631 Brown, O B., Minnett, P J., Evans, R., Kearns, E., Kilpatrick, K., Kumar, A., Sikorski, R., and Závody, A., 1999 MODIS infrared sea surface temperature algorithm algorithm theoretical basis document version 2.0 University of Miami, 31, 098-33 Skoković, D., Sobrino, J A., JimenezMunoz, J C., Soria, G., Juşien, Y., Mattar, C., and Cristóbal, J., 2014 Calibration and Validation of land surface temperature for Landsat8-TIRS sensor LPVE (Land Product Validation and Evolution, ESA/ESRIN Frascati (Italy) Carder, K L., Chen, F R., Lee, Z P., Hawes, S K., and Kamykowski, D., 1999 Semianalytic Moderate‐Resolution Imaging Spectrometer algorithms for chlorophyll a and absorption with bio‐optical domains based on nitrate‐depletion temperatures Journal of Geophysical Research: Oceans, 104(C3), 5403-5421 Clark, D K., Gordon, H R., Voss, K J., Ge, Y., Broenkow, W., and Trees, C., 1997 Validation of atmospheric correction over the oceans Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 102(D14), 1720917217 10 Siswanto, E., Tang, J., Yamaguchi, H., Ahn, Y H., Ishizaka, J., Yoo, S., Kim, S-W., Kiyomoto, Y., Yamada, K., Chiang, C., and Kawamura, H., 2011 Empirical oceancolor algorithms to retrieve chlorophyll-a, total suspended matter, and colored dissolved organic matter absorption coefficient in the Yellow and East China Seas Journal of oceanography, 67(5), 627650 11 Tống Phước Hoàng Sơn, 2014 Xây dựng thuật tốn giải đốn thơng số mơi trường vùng ven bờ Nha Trang - Cam Ranh Báo cáo chuyên đề thuộc đề tài cấp VAST “Ứng dụng số thông số quang sinh học biển nhằm nâng cao chất lượng giải đoán ảnh viễn thám phục vụ đánh giá chất lượng môi trường nước vùng biển ven bờ Việt nam” 12 Lee, Z., Carder, K L., and Arnone, R A., 2002 Deriving inherent optical properties from water color: a multiband quasianalytical algorithm for optically deep waters Applied optics, 41(27), 5755-5772 13 Morel, A., and Berthon, J F., 1989 Surface pigments, algal biomass profiles, and potential production of the euphotic layer: Relationships reinvestigated in view of remote‐sensing applications Limnology and Oceanography, 34(8), 1545-1562 14 Bùi Hồng Long, Trần Văn Chung, 2009 Tính tốn dịng chảy khu vực nước trồi Nam Trung Bộ mơ hình dịng chảy ba chiều (3-D) phi tuyến Tạp chí Khoa học Cơng nghệ biển, 9(2), 1-25 15 Jagadish, H V., Ooi, B C., Tan, K L., Yu, C., and Zhang, R., 2005 iDistance: An adaptive B+-tree based indexing method for nearest neighbor search ACM Transactions on Database Systems (TODS), 30(2), 364397 16 Breman, J (Ed.), 2002 Marine geography: GIS for the oceans and seas ESRI, Inc 457 Ngô Mạnh Tiến, Nguyễn Hữu Huân,… BUILDING AND DESIGNING THE DIGITAL DATABASE FRAME OF THE OCEANOGRAPHY AND MARINE ENVIRONMENT OF THE NINH THUAN - BINH THUAN COASTAL WATERS Ngo Manh Tien1, Nguyen Huu Huan1, Tran Van Chung1, Tong Phuoc Hoang Son1, Vo Trong Thach2, Pham Thi Thu Thuy3 Institute of Oceanography, VAST Nha Trang Institute of Technology Research and Application, VAST Nha Trang University ABSTRACT: This paper presents the building and designing of the digital database frame about the oceanographic and environmental elements of the coastal waters of Ninh Thuan and Binh Thuan provinces, based on the integration of data from the observed, multi-temporal remote sensing as well as simulated sources Especially, VNREDSat-1 the first remote sensing imagery of Vietnam with high resolution also got the attention in building the digital database frame The building of the digital database frame is the first important step in order to achieve an overview of data’s structure, then to build the database’s structure The database’s structure is built in the form of B-tree which optimize the operation when updating the data Keywords: Database, VNREDSat-1, Ninh Thuan - Binh Thuan 458 ... tồn vùng biển nước ta Các chương trình KT-03 từ 1991 đến 1995, chương trình xây dựng CSDL 446 TÀI LIỆU, PHƯƠNG PHÁP Cơ sở liệu số hải dương, môi trường vùng biển ven bờ Ninh Thuận - Bình Thuận. .. với vài điều chỉnh tích hợp thơng số thể chi tiết mối quan hệ tương tác biển- khí Khung CSDL số yếu tố hải dương vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận xây 448 dựng sở lập trình hướng đối tượng tích... liệu biển GIS hải dương học vùng ven bờ Ninh Thuận - Bình Thuận thiết kế hình Chuẩn hóa nguồn liệu có CSDL biển Như nói, CSDL GIS biển vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận thiết kế bao gồm nhiều