Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ chuyên đề phục vụ quản lý tổng hợp đới bờ tỉnh Thanh Hóa Nguyễn Thị Bích Hường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Khoa Địa lý Luận văn Thạc sĩ
Trang 1Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ chuyên đề phục vụ quản lý tổng hợp đới bờ
tỉnh Thanh Hóa Nguyễn Thị Bích Hường
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Khoa Địa lý Luận văn Thạc sĩ ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý
Mã số: 60 44 76 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đình Minh
Năm bảo vệ: 2012
Abstract Nghiên cứu khả năng khai thác và sử dụng tư liệu ảnh viễn thám trong
thành lập bản đồ chuyên đề phục vụ công tác quản lý tổng hợp đới bờ Phân tích hiện trạng ứng dụng viễn thám và GIS trong xây dựng bản đồ chuyên đề ở Việt Nam
và trên thế giới Xây dựng quy trình công nghệ thành lập bản đồ chuyên đề trên cơ
sở ứng dụng viễn thám và GIS Thu thập, tổng hợp tư liệu ảnh viễn thám, bản đồ và các tài liệu cần thiết khác và xây dựng cơ sở dữ liệu chuyên đề khu vực đới bờ tỉnh Thanh Hóa Triển khai thử nghiệm thành lập các bản đồ chuyên đề hiện trạng lớp phủ rừng; các vùng đất ngập nước; các vùng đô thị, khu công nghiệp và khai thác
khoáng sản phục vụ công tác quản lý tổng hợp khu vực đới bờ tỉnh Thanh Hóa
Keywords Viễn thám; GIS; Bản đồ chuyên đề; Hệ thông tin địa lý; Thanh Hóa
Content
MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam có đường bờ biển chạy dài từ cực Bắc đến cực Nam của Tổ quốc, trong tổng số 63 tỉnh, thành phố của Việt Nam có gần một nửa số tỉnh, thành phố tiếp giáp với biển Nhiều thành phố lớn, khu du lịch, khu công nghiệp lớn và quan trọng, khai thác mỏ và khoáng sản, các hoạt động nuôi trồng thủy sản, giao thông vận tải và các hoạt động phát triển kinh tế quan trọng khác tập trung ở đới bờ
Trang 2Tuy nhiên, cùng với các hoạt động sử dụng đất và phát triển kinh tế cũng kéo theo những tác động xấu đối với môi trường, làm cạn kiệt các nguồn tài nguyên, gây tai biến thiên nhiên, Sự cân bằng giữa tăng trưởng kinh tế, bảo vệ môi trường và mục tiêu phát triển bền vững ngày càng bị đe dọa
Công tác quản lý tổng hợp đới bờ rất cần thiết và quan trọng đối với chính quyền địa phương các tỉnh, thành phố ven biển giúp quản lý và quy hoạch kinh tế - xã hội, môi trường một cách có hiệu quả, đáp ứng nhu cầu quy hoạch tổng thể - khai thác nguồn lợi thiên nhiên hợp lý, phục vụ công cuộc xây dựng - phát triển bền vững kinh tế vùng ven biển
Thanh Hóa là một tỉnh ven biển, với đường bờ biển dài, lãnh hải rộng, có nhiều cửa lạch lớn, rất thuận lợi phát triển kinh tế biển Dân cư sống tập chung đông đúc ở các huyện thị vùng đồng bằng và ven biển Vì vậy, việc quản lý tổng hợp đới bờ nhằm mục tiêu phát triển bền vững vùng ven biển Thanh Hóa cũng là một trong những vấn đề vô cùng cần thiết
và cấp bách
Ngày nay, việc sử dụng thông tin vệ tinh viễn thám trong nghiên cứu, giám sát trái đất trở thành một nhu cầu thiết yếu của nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam Công nghệ khai thác thông tin vệ tinh đang thực sự phục vụ con người, mang lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực khoa học-công nghệ, phục vụ đời sống, sản xuất và kiểm soát tài nguyên - môi trường
Với những lý do trên, học viên đã lựa chọn đề tài: “ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ PHỤC VỤ QUẢN LÝ TỔNG HỢP ĐỚI BỜ TỈNH THANH HÓA” nhằm cung cấp một số thông tin và hệ thống cơ sở dữ liệu cần thiết và hữu ích phục vụ công tác QLTHĐB khu vực
2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
* Mục tiêu:
Sử dụng tư liệu ảnh viễn thám kết hợp với công nghệ GIS để thành lập một số bản đồ chuyên đề phục vụ công tác QLTHĐB tỉnh Thanh Hóa, bao gồm các bản đồ sau:
+ Bản đồ Hiện trạng lớp phủ rừng
+ Bản đồ Các vùng đất ngập nước
+ Bản đồ Các vùng đô thị, khu công nghiệp và khai thác khoáng sản
Các bản đồ được thành lập ở tỷ lệ 1: 100000, hệ tọa độ VN-2000 (lưới chiếu UTM, Elipxoid WGS-84, múi chiếu 60, kinh tuyến trục 1050
)
* Nhiệm vụ:
- Nghiên cứu khả năng khai thác và sử dụng tư liệu ảnh viễn thám trong thành lập bản
đồ chuyên đề phục vụ công tác quản lý tổng hợp đới bờ
Trang 3- Nghiên cứu hiện trạng ứng dụng viễn thám và GIS trong xây dựng bản đồ chuyên đề
ở Việt Nam và trên thế giới
- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ thành lập bản đồ chuyên đề trên cơ sở ứng dụng viễn thám và GIS
- Thu thập, tổng hợp tư liệu ảnh viễn thám, bản đồ và các tài liệu cần thiết khác và xây dựng cơ sở dữ liệu chuyên đề khu vực đới bờ tỉnh Thanh Hóa
- Triển khai thử nghiệm thành lập các bản đồ chuyên đề hiện trạng lớp phủ rừng; các vùng đất ngập nước; các vùng đô thị, khu công nghiệp và khai thác khoáng sản phục vụ công tác quản lý tổng hợp khu vực đới bờ tỉnh Thanh Hóa
3 Phạm vi nghiên cứu
- Phần biển: bao gồm vùng biển ven bờ cách 06 hải lý trở vào của tỉnh Thanh Hóa
- Phần đất liền: bao gồm các huyện và thị xã ven biển tỉnh Thanh Hóa (5 huyện và 1
thị xã): huyện Nga Sơn, huyện Hậu Lộc, huyện Hoằng Hoá, TX Sầm Sơn, huyện Quảng Xương, huyện Tĩnh Gia
4 Các phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập, tổng hợp và phân tích tài liệu
- Phương pháp viễn thám và GIS
- Phương pháp khảo sát thực địa
- Phương pháp kế thừa
- Phương pháp chuyên gia
* Phương pháp nghiên cứu chính: Viễn thám và GIS
* Phần mềm sử dụng:
+ Số hóa: MicroStation
+ Phân tích thông tin, biên tập và lưu trữ dữ liệu: ArcGIS 9.0
5 Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, danh mục các bảng, danh mục các hình, các phụ lục, …luận văn bao gồm các nội dung chính sau:
Chương 1 Tổng quan về ứng dụng viễn thám và GIS trong thành lập bản đồ chuyên đề phục vụ quản lý tổng hợp đới bờ
Chương 2 Phương pháp thành lập bản đồ chuyên đề phục vụ QLTHĐB tỉnh Thanh Hóa
Chương 3 Bản đồ chuyên đề phục vụ QLTHĐB tỉnh Thanh Hóa
I Khái quát về quản lý tổng hợp đới bờ
a Định nghĩa về đới bờ
Đã có nhiều định nghĩa khác nhau của các nhà khoa học trong và ngoài nước về đới
Trang 4bờ Đới bờ có thể được hiểu như một không gian bao gồm phần biển ven bờ và phần đất lục địa liền kề, hay là các vùng đất ven biển Theo Bách khoa Từ điển về Hải dương học xuất
bản tại Mỹ năm 1966, thì đới bờ được định nghĩa là “Một không gian trải dọc theo đường
bờ và có chiều ngang mở rộng về hướng đất liền khoảng 0,5 dặm Anh và về phía biển đến hết biên giới trên biển của quốc gia đó” Đới bờ thực chất là một hệ thống nhất các nguồn
tài nguyên lục địa và đại dương, nó cung cấp không gian sống và các nguồn tài nguyên sinh học và vi sinh học cho con người
Đến năm 1972 các nhà khoa học trong Hội thảo tại Mỹ về đới bờ đã thống nhất định
nghĩa rằng “Đới bờ là một dải lục địa và biển kế cận nhau, có chiều rộng thay đổi Tại đây,
việc sử dụng các hệ sinh thái trên đất liền có ảnh hưởng trực tiếp đến các hệ sinh thái biển
và ngược lại” Về phía đất liền, đới bờ không có giới hạn cụ thể, nhưng về phía biển, tùy
thuộc vào khả năng quản lý, nó được mở rộng đến mép thềm lục địa Ngoài ra còn nhiều khái niệm khác về đới bờ của mỗi quốc gia nhằm định nghĩa một cách tổng quát và phù hợp nhất với đặc điểm đới bờ của mình
Đến năm 1992 tại Rio De Janiero, Hội nghị môi trường và phát triển đã đưa ra khái niệm về quản lý tổng hợp đới bờ Theo đó, đới bờ được hiểu là phạm vi không gian bao gồm
vùng biển ven bờ và vùng đất ven biển, là khu vực chuyển tiếp giữa biển và lục địa Ở Việt
Nam Cục Bảo vệ Môi trường (2003) và Chương trình nghị sự 21 năm 2005 đã nêu: “Vùng bờ
là vùng biển ven bờ và đất ven biển có ranh giới phía đất liền là nơi tác động qua lại với biển không còn đáng kể và ranh giới phía biển là nơi mà các hoạt động của con người ảnh hưởng đến” Trong thực tế, đới bờ được xác định một cách tương đối, thường phụ thuộc vào
ranh giới hành chính, khả năng và mục tiêu quản lý [14]
Ranh giới đới bờ thường được xác định tương đối dựa trên sự kết hợp của 3 yếu tố chính là:
- Ranh giới hành chính, các huyện, xã có biển
- Mức độ tác động của các hoạt động kinh tế và dân sinh đến tài nguyên và môi trường biển ven bờ và tác động tương hỗ của các điều kiện tự nhiên vùng bờ đến các hoạt động đó
- Khả năng quản lý của địa phương trong điều kiện hiện nay [14]
b Định nghĩa về quản lý tổng hợp đới bờ
Vùng bờ và đại dương có nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú như hải sản, dầu khí, hệ sinh thái biển Hệ thống tài nguyên biển ở vùng bờ đều thuộc hệ thống tài nguyên chia sẻ, không thuộc riêng một ngành nào Chính vì tiềm năng đa ngành nên nhiều ngành kinh tế cùng khai thác, sử dụng trên một không gian bờ và đại dương Cụ thể: Ngành Công thương khai thác dầu khí, cảng biển; Ngành Nông nghiệp và Phát triển nông thôn khai thác thủy sản; ngành Văn hóa – Du lịch - Thể thao khai thác du lịch, danh thắng; ngành Tài nguyên và Môi trường khai thác đất đai chưa kể đến hệ thống ngang là các tỉnh có biển, bờ
Trang 5biển, đảo Trong khi đó, việc quản lý chỉ dựa trên quản lý đơn ngành mà chưa có QLTHĐB Việc quản lý đơn ngành chỉ chú ý đến lợi ích của ngành mình mà không chú ý đến lợi ích của ngành khác, chú trọng mục đích phát triển nhiều hơn là bảo vệ tài nguyên và môi trường, chú trọng khai thác theo hướng tăng trưởng kinh tế nhiều hơn là theo hướng kế hoạch hóa Điều này làm mâu thuẫn về lợi ích giữa ngành này với ngành khác trong việc sử dụng hệ thống tài nguyên ở vùng bờ, đại dương và biển ngày càng tăng Hậu quả là một loạt các vấn đề về môi trường biển và sử dụng kém hiệu quả tài nguyên biển đang diễn ra [25]
Quản lý tổng hợp đới bờ cho đến nay được thừa nhận là phương pháp tiếp cận thích hợp nhất để giải quyết các vấn đề môi trường và phát triển ở các vùng bờ hiện tại và trong tương lai Quản lý tổng hợp đới bờ đã thay thế một cách hiệu quả cho các phương thức quản
lý truyền thống trước đây trên hầu khắp các quốc gia giáp biển trong công tác quy hoạch và
sử dụng đới bờ
Tại Hội nghị Quốc tế về đới bờ, quản lý tổng hợp đới bờ được định nghĩa: “Quản lý
tổng hợp đới bờ bao gồm việc đánh giá toàn diện, đặt ra các mục tiêu, quy hoạch và quản
lý các hệ thống tài nguyên ven biển, có xét đến các yếu tố lịch sử, văn hoá và truyền thống, các lợi ích trong mâu thuẫn sử dụng; là quá trình liên tục tiến triển nhằm đạt được sự phát triển bền vững”
Quản lý tổng hợp đới bờ còn phác thảo kết hợp các luật, chính sách có ảnh hưởng đến vùng bờ khác nhau, nhằm đem lại sự hợp tác giữa các địa phương, vùng miền và giữa các quốc gia
Quản lý tổng hợp đới bờ không chỉ là những chính sách về môi trường đơn thuần, mà còn nhằm đạt được sự phát triển bền vững về kinh tế xã hội ở các vùng ven biển và giúp phát triển toàn diện các tiềm năng như những cộng đồng mạnh, đa dạng và hiện đại
c Hệ thống thông tin tổng hợp cần xác lập phục vụ QLTHĐB
Để thực hiện quản lý tổng hợp đới bờ cần phải có một hệ thống các thông tin tổng hợp được thu thập, tổng hợp, xây dựng thành một CSDL chi tiết với những nội dung như sau:
- Các thông tin cần thu thập và xây dựng: thông tin về số liệu thống kê, bảng biểu, bản
đồ, biểu đồ, báo cáo, … [1]
A Cơ sở dữ liệu về điều kiện tự nhiên, tài nguyên
1 Tài nguyên đất
2 Tài nguyên nước
3 Tài nguyên sinh vật
4 Tài nguyên khoáng sản
5 Tài nguyên vị thế
6 Tài nguyên du lịch
7 Năng lượng sạch (sóng, thủy triều, gió)
8 Cảng, giao thông
Trang 69 Kinh tế - xã hội
B Cơ sở dữ liệu về môi trường
10 Suy thoái môi trường đất
11 Ô nhiễm môi trường (tự nhiên, nhân sinh)
12 Nhiễm mặn
13 Xói lở - bồi tụ
14 Cát lấn
15 Sa mạc hóa
16 Bão lụt
17 Động đất
18 Núi lửa
19 Sóng thần
20 Tràn dầu
CÁC BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐÊ PHỤC VỤ QLTHĐB
A Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội
1 Địa chất
2 Địa mạo
3 Thổ nhưỡng
4 Mạng lưới thủy văn
5 Lượng mưa
6 Chế độ nhiệt
7 Thủy văn - hải văn
8 Các khu bảo tồn thiên nhiên
9 Các khu di tích lịch sử - văn hóa, danh lam thắng cảnh
10 Hiện trạng lớp phủ rừng
11 Hiện trạng các vùng nuôi trồng thủy sản
12 Các vùng đất ngập nước
13 Các vùng sinh thái
14 Các vùng đô thị, khu công nghiệp và khai thác khoáng sản
15 Hiện trạng sử dụng đất
B Tài nguyên và môi trường
16 Tài nguyên rừng
17 Tài nguyên nước
18 Tài nguyên khoáng sản
19 Ô nhiễm môi trường
20 Các khu vực bị ô nhiễm nước
Trang 721 Xâm nhập mặn
22 Các vùng ngập lụt
23 Dự báo tác động của biến đổi khí hậu (nhiệt độ, mực nước biển dâng)
24 Tai biến thiên nhiên (đường đi của bão, động đất, cát bay, cát chảy )
25 Biến động đường bờ sông và biển
II Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ chuyên đề
III MỘT SỐ BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ PHỤC VỤ QUẢN LÝ TỔNG HỢP ĐỚI
BỜ TỈNH THANH HÓA
a Vị trí địa lý:
Thanh Hoá nằm ở phía Nam của Bắc Bộ, phía Bắc của Bắc Trung Bộ, ở vị trí từ
19018’ đến 20040’ vĩ độ Bắc; 104022’ đến 106005’ kinh độ Đông, có địa giới hành chính:
- Phía Bắc giáp với 3 tỉnh: Sơn La, Hoà Bình và Ninh Bình
Trang 8- Phía Nam giáp tỉnh Nghệ An
- Phía Tây giáp tỉnh Hủa Phăn (nước cộng hoà dân chủ nhân dân Lào)
- Phía Đông mở ra phần giữa của Vịnh Bắc Bộ thuộc Biển Đông
Thanh Hoá có 24 huyện, 01 thành phố (TP Thanh Hóa) và 02 thị xã (Sầm Sơn và Bỉm Sơn), trong đó có 11 huyện thuộc đồi núi, 08 huyện thuộc đồng bằng và 05 huyện ven biển với tổng diện tích là 11.133,41km2, bằng 3,3% diện tích toàn quốc, trên 70% đất đai là đồi núi và rừng Với tổng số dân là 3.405.000 người [17]
Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm các 5 huyện và 1 thị xã ven biển cùng với vùng nước ven bờ cách 06 hải lý trở vào của tỉnh Thanh Hóa
Trang 9b Cơ sở dữ liệu thành lập bản đồ chuyên đề
* Nhóm lớp dữ liệu nền địa lý
- Cơ sở đo đạc- CoSoDoDac
- Địa giới hành chính-BienGioiDiaGioi
- Địa hình – DiaHinh
- Thủy hệ - ThuyHe
- Giao thông – GiaoThong
- Dân cư và Cơ sở hạ tầng – DanCuCoSoHaTang
* Nhóm lớp dữ liệu chuyên đề
- Hiện trạng lớp phủ rừng:
- Các vùng đất ngập nước
- Các vùng đô thị, khu công nghiệp và khai thác khoáng sản
c Một số bản đồ chuyên đề khu vực đới bờ tỉnh Thanh Hóa
* Bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng
Trang 10* Bản đồ các vùng đất ngập nước
Trang 11* Bản đồ các vùng đô thị, khu công nghiệp và khai thác khoáng sản
Trang 13KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Tư liệu viễn thám với khả năng cung cấp thông tin bề mặt trái đất trên một diện rộng
và luôn được cập nhật mới, kết hợp với nguồn thông tin từ bản đồ địa hình, các tư liệu khác
và khảo sát thực địa, cùng với khả năng quản lý và phân tích thông tin của công nghệ GIS đã giúp cho việc thành lập bản đồ chuyên đề nhanh chóng, hiệu quả, chính xác và có tính hiện thời cao
Đề tài đã hoàn thiện quy trình công nghệ ứng dụng viễn thám và GIS trong xây dựng bản đồ chuyên đề phục vụ quản lý tổng hợp đới bờ Các bản đồ chuyên đề được thành lập từ CSDL chuyên đề khu vực đới bờ tỉnh Thanh Hóa trong đề tài nghiên cứu đã thể hiện được về không gian một số lĩnh vực tài nguyên, môi trường đang nổi cộm ơe đới bờ tỉnh Thanh Hóa boa gồm vấn đề khai thác và phát triển tài nguyên rừng, các loại hình đất ngập nước, các vùng đô thị, khu công nghiệp và khai thác khoáng sản
Tính hiện thời, đồng bộ, có độ chính xác cao của các lớp dữ liệu bản đồ là công cụ hữu hiệu cho các nhà quản lý và quy hoạch CSDL chuyên đề đã xây dựng cũng rất thuận lợi cho các nhà khoa học chuyên ngành khai thác, chỉnh sửa, cập nhật những nội dung chuyên sâu hơn cho từng lĩnh vực, từ đó tổng hợp và đưa ra những đánh giá, kết luận, định hướng phục vụ cho công tác quản lý tổng hợp đới bờ nói chung và khu vực đới bờ tỉnh Thanh Hóa nói riêng
KIẾN NGHỊ
Để có thể thực hiện việc thành lập các bản đồ theo quy trình công nghệ đã đưa ra thuận lợi, thì việc xây dựng hệ phân loại đúng, hợp lý có nguyên tắc là rất cần thiết Xây dựng một hệ phân loại chung, thống nhất như vậy đòi hỏi có sự kết hợp của các chuyên gia nhiều lĩnh vực
Để thuận lợi cho việc triển khai xây dựng các bản đồ chuyên cũng như hệ thống thông tin tổng hợp phục vụ quản lý đới bờ tỉnh Thanh Hóa cũng như các tỉnh ven biển trên cả nước,
cần phải có sự đầu tư lớn về thời gian, kinh phí, nguồn nhân lực,
Sau đề tài nghiên cứu này, nếu có điều kiện và cơ hội, tác giả xin tiếp tục được phát triển và mở rộng hướng nghiên cứu xây dựng, hoàn thiện bộ bản đồ chuyên đề và CSDL tài nguyên thiên nhiên, môi trường phục vụ công tác quản lý tổng hợp đới bờ ở quy mô, cấp độ lớn hơn