Output file ĐAỊ HOC̣ QUỐC GIA HÀ NÔỊ TRƢỜNG ĐAỊ HOC̣ KHOA HOC̣ TƢ ̣NHIÊN Trần Thanh Hà NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TỈNH PHÚ THỌ PHỤC VỤ BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG VÀ[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN - Trần Thanh Hà NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TỈNH PHÚ THỌ PHỤC VỤ BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nợi - 2011 ĐẠI HỌC Q́C GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƢ̣ NHIÊN - Trần Thanh Hà NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TỈNH PHÚ THỌ PHỤC VỤ BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 608502 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Văn Thụy Hà Nội - 2011 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng biểu, sơ đồ Danh mục hình vẽ, đồ MỞ ĐẦU Chƣơng - TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊNCỨU 1.1 Hệ thống thông tin địa lý(GIS), ứng dụng khoa học thực tiễn 1.1.1 Khái niệm GIS lịch sử phát triển 1.1.2 Cấu trúc Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 1.1.3 Các chức GIS 1.1.4 Cơ sở liệu GIS 10 1.1.4.1 Khái niệm sở liệu GIS 10 1.1.4.2 Cấu trúc sở liệu GIS 11 1.1.4.3 Cơ sở liệu thuộc tính 14 1.1.4.4 Mối liên kết liệu 1.1.4.5 Tổ chức sở liệu 14 15 1.1.4.6 Chuẩn sở liệu GIS 17 1.1.5 Các ứng dụng sở liệu GIS phục vụ bảo vệ tài nguyên - môi trƣờng ……………………………………….……………………… 18 1.1.5.1 Trên giới…………………………………………………… 18 1.1.5.2 Ở Việt Nam …………….……………………………………… 22 1.2 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp xây dựng sở liệu GIS phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên - môi trƣờng 23 1.2.1 Các giải pháp công nghệ GIS 23 1.2.2 Tích hợp tƣ liệu viễn thám xây dựng sở liệu GIS 24 Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững 1.2.3 Nguyên tắc gắn kết liệu khơng gian thuộc tính phân tích liệu 25 1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng GIS lĩnh vực tài nguyên môi trƣờng tỉnh Phú Thọ 26 Chƣơng - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 28 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 Chƣơng - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 33 3.1 Đánh giá khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội 33 3.1.1 Vị trí địa lý 33 3.1.2 Đặc điểm tự nhiên 34 3.1.3 Kinh tế - xã hội…………………………………………………… 35 3.2 Đánh giá khái quát tài nguyên - môi trƣờng tỉnh Phú Thọ 37 3.2.1 Tài nguyên môi trƣờng đất 37 3.2.2 Tài nguyên môi trƣờng nƣớc 39 3.2.3 Tài nguyên mơi trƣờng khơng khí 48 3.3 Xây dựng sở liệu GIS phục vụ bảo vệ môi trƣờng phát triển bền vững 51 3.3.1 Xây dựng sở liệu địa lý 52 3.3.2 Kết xây dựng sở liệu địa lý 61 3.3.3Xây dựng sở liệu chuyên đề sinh thái tài nguyên môi trƣờng 64 3.3.4 Kết xây dựng sở liệu chuyên đề sinh thái môi trƣờng 71 3.3.5 Phát triển ứng dụng GIS bảo vệ môi trƣờng phát triển bền vững 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………… ….…… 87 PHỤ LỤC 90 Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐĐH: Bản đồ địa hình BVMT: Bảo vệ môi trƣờng BVTV: Bảo vệ thực vật CSDL: Cơ sở liệu CSHT: Cơ sở hạ tầng DC: Dân cƣ HTTĐL: Hệ thông tin địa lý KCN: khu công nghiệp PTTNMT: Phú Thọ tài nguyên môi trƣờng RSH: Rác sinh hoạt TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TNTN: Tài nguyên thiên nhiên TNMT: Tài nguyên môi trƣờng DBMS (Database Management System): Hệ thống quản trị liệu ESRI (Enviromental System Reseach Institute): Viện Nghiên cứu hệ thống Môi trƣờng GIS (Geographic Information System): Hệ thống thông tin địa lý GEMS (Global environmental monitoring system): Hệ thống quan trắc toàn cầu GML (Geography Markup Language): Ngôn ngữ đánh dấu địa lý mở rộng GFM (General Feature Model): Mơ hình đối tƣợng địa lý tổng quát UML (Unifield modeling language): Ngôn ngữ mơ hình hóa thống XML (eXtensible Markup Language): Ngơn ngữ đánh dấu mở rộng WRI (World Resources Institute): Viện Tài nguyên Thế giới ISO (International Organization for Standardization): Tổ chức Quốc tế tiêu chuẩn hoá Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU, SƠ ĐỒ Trang Biểu đồ 3.1 Dƣ lƣợng thuốc BVTV đất tại huyện Cẩm Khê 37 Biểu đồ 3.2 Diễn biến ô nhiễm BOD5 nƣớc ao, đầm, hồ……… ………… 37 Biểu đồ 3.3 Diễn biến ô nhiễm COD nƣớc ao, đầm, hồ………… ……… 37 Biểu đồ 3.4 Diễn biến ô nhiễm TSS nƣớc ao, đầm, hồ 40 Biểu đồ 3.5 Diễn biến ô nhiễm NH4+ nƣớc ao, đầm, hồ 41 Biểu đồ 3.6 Diễn biến ô nhiễm TSS, COD, BOD5 Sông Chảy…… 46 Biểu đồ 3.7 Diễn biến ô nhiễm NH4+ địa bàn huyện Phù Ninh…… 47 Biểu đồ 3.8 Diễn biến ô nhiễm NH4+ địa bàn huyện Lâm Thao…… 47 Biểu đồ 3.9 Diễn biến ô nhiễm NH4+ địa bàn huyện Hạ Hòa 48 Biểu đồ 3.10 Diễn biến độ cứng nƣớc ngầm huyện Cẩm Khê 48 Biểu đồ 3.11 Nồng độ bụi lơ lửng khơng khí 50 Bảng 1.1 Các nguyên tắc topology………………… 13 Bảng 3.1 Kết phân tích mơi trƣờng nƣớc sơng Hồng …………… … 42 Bảng 3.2 Kết phân tích môi trƣờng nƣớc sông Lô 43 Bảng 3.3 Kết phân tích mơi trƣờng nƣớc sơng Đà……………… 44 Bảng 3.4 Kết phân tích mơi trƣờng nƣớc sông Bứa 45 Bảng 3.5 Trữ lƣợng nƣớc dƣới đất địa bàn tỉnh Phú Thọ………… 46 Bảng 3.6 Gộp nhóm liệu…………….……………………………… 54 Bảng 3.7 Chi tiết topology với đối tƣợng nhóm lớp….… 57 Bảng 3.8 Dữ liệu thuộc tính đối tƣợng địa lý…………… 59 Sơ đồ 1.1 Tổ chức sở liệu – GeoDatabase 16 Sơ đồ 2.1 Qui trình xây dựng sở liệu GIS………………………… 32 Sơ đồ 3.1 Mơ hình tổ chức liệu sở liệu GIS tài nguyên môi trƣờng tỉnh Phú Thọ………………………………………………… Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 51 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢN ĐỒ Trang Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức hệ thống GIS…………….………………… Hình 1.2 Biểu diễn thơng tin dạng điểm, đƣờng, vùng theo cấu trúcvector 11 Hình 1.3 Minh họa thơng tin raster…………………………………….… 12 Hình 1.4 Liên kết liệu khơng gian thuộc tính 15 Hình 1.5 Tổ chức sở liệu Shape files 17 Hình 1.6 Ảnh Viễn thám Sport 25 Hình 3.1 Bản đồ hành tỉnh Phú Thọ 33 Hình 3.2 Một số hình ảnh kinh tế - xã hội tỉnh Phú Thọ……….… 36 Hình 3.3 Chât thải RSH vứt bừa bãi gây nhiễm đất………………… … 37 Hình 3.4 Bao bì đựng thuốc BVTV vứt bừa bãi 38 Hình 3.5 Một số hình ảnh nhiễm khơng khí……………………….…… 50 Hình 3.6 BĐĐH tỉ lệ 1:10.000 sử dụng để xây dựng CSDL địa lý 53 Hình 3.7 Nội dung liệu Thủy hệ 61 Hình 3.8 Nội dung liệu Phủ bề mặt 61 Hình 3.9 Nội dung liệu Giao thơng 62 Hình 3.10 Nội dung liệu Địa hình 62 Hình 3.11 Nội dung liệu Dân cƣ sở hạ tầng Hình 3.12 Nội dung liệu Biên giới địa giới 63 63 Hình 3.13 Nội dung liệu chuyên đề tài nguyên - mơi trƣờng đất 71 Hình 3.14 Nội dung liệu chuyên đề tài nguyên - môi trƣờng nƣớc 72 Hình 3.15 Nội dung liệu chuyên đề mơi trƣờng khơng khí 72 Hình 3.16 Nội dung liệu chuyên đề tài nguyên rừng 73 Hình 3.17 Lựa chọn hàm lƣợng NH4>0.1mg/l nƣớc ngầm 74 Hình 3.18 Các lớp thông tin tài nguyên môi trƣờng 75 Hình 3.19 Mơ hình số độ cao địa hình 75 Hình 3.20, Hình 3.21 Các bƣớc lập lớp thơng tin chun đề 76 Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Hình 3.22, Hình 3.23 Các bƣớc lập lớp thông tin chuyên đề 77 Hình 3.24, Hình 3.25 Các bƣớc lập lớp thơng tin chun đề 78 Hình 3.25 Ví dụ minh họa cho lớp chuyên đề trạng ô nhiễm NH4 78 Hình 3.26 Ví dụ minh họa cho lớp phủ thực vật 79 Hình 3.27 Ví dụ minh họa cho lớp trạng sử dụng đất 79 Hình 3.28 Lớp trạng hàm lƣợng BOD môi trƣờng nƣớc mặt tỉnh Phú Thọ 80 Hình 3.29 Lớp trạng hàm lƣợng COD môi trƣờng nƣớc mặt tỉnh Phú Thọ 81 Hình 3.30 Lớp trạng sử dụng đất tỉnh Phú Thọ 2011 82 Hình 3.31 Lớp phủ thực vật tỉnh Phú Thọ 2011 83 Hình 3.32 Lớp trạng nhiễm NH4 mơi trƣờng nƣớc ngầm tỉnh Phú Thọ Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 84 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững MỞ ĐẦU Ngày nay, giới với bùng nổ dân số, phát triển cơng nghiệp hóa, đại hóa nhƣ việc khai thác tài nguyên thiên nhiên cách mức, làm cho nguồn tài nguyên cạn kiệt Các q trình thải mơi trƣờng lƣợng lớn chất thải loại làm cho môi trƣờng sống trái đất bị cân sinh thái, ô nhiễm nguồn nƣớc, khơng khí, nhiễm đất… gây nên tình trạng lũ lụt, lở đất, hạn hán toàn giới Chính vậy, nhiễm mơi trƣờng vấn đề đƣợc quan tâm toàn nhân loại Với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin, đặc biệt việc thu nhận xử lý số, việc tích hợp từ liệu Viễn thám (Remote Sensing-RS), hệ thống định vị toàn cầu (Global Possition System - GPS), hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) đƣợc áp dụng nhiều lĩnh vực nhƣ nghiên cứu tài nguyên môi trƣờng, nghiên cứu tai biến, thiên tai…và thu đƣợc kết đáng ghi nhận Phú Thọ tỉnh thuộc vùng miền núi trung du Bắc Bộ, nằm khu vực giao lƣu vùng Đông Bắc, đồng sông Hồng vùng Tây Bắc, Phú Thọ có vị trí địa lý mang ý nghĩa trung tâm tiểu vùng Tây - Đông - Bắc; cách trung tâm Hà Nội 80km, cách sân bay Nội Bài 60km, Phú Thọ nằm trung tâm hệ thống giao thông đƣờng bộ, đƣờng sắt đƣờng sông từ tỉnh thuộc Tây - Đơng - Bắc Hà Nội, Hải Phịng nơi khác, nơi trung chuyển hàng hóa thiết yếu, cầu nối giao lƣu kinh tế - văn hóa - khoa học, kỹ thuật tỉnh đồng Bắc Bộ với tỉnh Trung du miền núi Bắc Bộ Ngồi ra, Phú Thọ cịn có yếu tố khác để phát triển kinh tế - xã hội nhƣ ngƣời, tài nguyên, khu công nghiệp, khu du lịch văn hoá lịch sử Đền Hùng, khu du lịch sinh thái Xuân Sơn… Trong năm gần đây, với việc tăng thêm sở sản xuất, khu tập trung dân cƣ phát triển ngày nhiều, nhu cầu tiêu dùng sản phẩm vật chất ngày lớn, điều tạo điều kiện kích thích ngành sản xuất, kinh doanh dịch vụ mở rộng phát triển nhanh chóng, nâng cao mức sống chung xã hội; mặt khác gây nhiễm, suy thối thành phần tài nguyên - môi trƣờng ngày nghiêm trọng Trong thời gian tới, mục tiêu Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững bảo vệ môi trƣờng Tỉnh Phú Thọ tăng cƣờng công tác quản lý tài nguyên môi trƣờng, ngăn ngừa ô nhiễm mơi trƣờng nƣớc, khơng khí, quản lý chất thải rắn cải thiện trạng sử dụng đất, phục hồi bảo tồn đa dạng sinh học, bƣớc nâng cao chất lƣợng môi trƣờng khu công nghiệp, thị nơng thơn, góp phần phát triển bền vững Muốn có hoạt động bảo vệ mơi trƣờng sử dụng tài nguyên thiên nhiên hiệu quả, cần phải có sở liệu đầy đủ đƣợc xây dựng hệ thống thông tin đại, đáp ứng đƣợc nhu cầu diễn biến mạnh mẽ thời đại Trong năm gần đây, GIS đƣợc sử dụng phổ biến nƣớc ta Với ƣu điểm trội khả cập nhật, lƣu trữ, phân tích, hiển thị chia sẻ thông tin, GIS thực trở thành công cụ đại có hiệu hỗ trợ công tác xây dựng sở liệu phục vụ sử dụng hợp lý tài nguyên môi trƣờng Với ý nghĩa khoa học thực tiễn nêu trên, lựa chọn đề tài nghiên cƣ́u khoa ho ̣c cho luận văn thạc sỹ của mình là: “ Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững” Cơ sở liệu GIS tỉnh Phú Thọ đƣợc xây dựng dựa bản của đồ địa hình, kết hợp xƣ̉ lý tƣ liệu ảnh viễn thám, số liệu thống kê trạng môi trƣờng nguồn tài liệu có liên quan, thể đầy đủ chi tiết tất liệu, thông tin phục vụ đắc lực cho công tác bảo vệ môi trƣờng sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên tại tƣơng lai, đảm bảo tính bền vững cho phát triển kinh tế - xã hội Tỉnh Đề tài luận văn nhằm đáp ứng mục tiêu sau: -Nghiên cứu sở khoa học phƣơng pháp luận xây dựng sở liệu địa lý tỉnh Phú Thọ - Xây dựng lớp sở liệu chuyên đề sinh thái tài nguyên môi trƣờng Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Chƣơng ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài bao gồm diện tích tự nhiên ranh giới hành tỉnh Phú thọ Các huyê ̣n đƣơ ̣c khảo sát đồng : Đoan Hùng, Hạ Hòa, Thanh Ba, Phù Ninh, Yên Lập, Cẩm Khê, Tam Nông, Lâm Thao, Thanh Sơn, Thanh Thủy, Tân Sơn Đối tƣợng nghiên cứu gồ m yếu tố môi trƣờng tự nhiên kinh tế xã hội , tƣ̀ đó xây dƣ̣ng c ác lớp thơng tin bản nhƣ : mơ hình số độ cao, hệ thống giao thông, hệ thống thủy văn, dân cƣ sở hạ tầng, biên giới tỉnh, huyện, xã, lớp phủ thực vật Từ liệu sở trên, xƣ̉ lý số liê ̣u xây dựng tiếp lớp thông tin chuyên đề tài nguyên môi trƣờng nhƣ: Chuyên đề môi trƣờng nƣớc, mơi trƣờng đất, mơi trƣờng khơng khí, tài ngun rừng 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực nô ̣i dung của luâ ̣n v ăn, sử dụng phƣơng pháp sau đây: Phương pháp điều tra- khảo sát thực địa: Tỉnh Phú Thọ khu vực miền núi trung du bắc bộ, địa hình đa dạng, chủ yếu đồi đất, địa hình chia cắt, khu vực phía tây phía bắc tỉnh chủ yếu vùng núi trung bình, khu vực phía nam tây nam có nhiều dãy núi cao, cịn lại phía đơng đơng nam đồng bằng, địa hình đa dạng phong phú, hội tụ đầy đủ dạng địa hình: Núi, đồi bát úp, đồi thoải lƣợn sóng, thung lũng cánh đồng phù sa ven sông nên việc điều tra thực địa gặp nhiều khó khăn Chúng tơi đã thƣ̣c hiê ̣n điề u tra khảo sát điạ bàn các huyê ̣n tỉnh Bên ca ̣nh viê ̣c sƣ̉ du ̣ng phƣơng pháp chuyên gia ta ̣i thƣ̣c điạ , tiến hành thu thâ ̣p các tài liê ̣u ở điạ phƣơng , sƣ̉ du ̣ng phƣơng pháp xƣ̉ lý tƣ liê ̣u t hƣ́ cấ p để góp phầ n xây dƣ̣ng các lớp thông tin Đây đƣơ ̣c xem là phƣơng pháp bản và đầ u tiên xây dƣ̣ng sở dƣ̃ liê ̣u Phương pháp GIS: Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 34 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Là phƣơng pháp chủ yếu đƣợc sử dụng đề tài, từ việc xây dựng ̣ thố ng sở dƣ̃ liê ̣u , trình bày, hỏi đáp đến truy xuất liệu ArcGIS phần mềm ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý Viện nghiên cứu hệ thống môi trƣờng (ESRI) Do ArcGIS đƣợc thiết kế tích hợp sản phẩm mềm với mục tiêu xây dựng hệ thống thông tin địa lý hồn chỉnh Hệ thống thực chức GIS máy trạm, máy chủ ArcGIS hệ thống đa chức với khả biên tập, phân tích liệu GIS với hiệu suất cao cho mơ hình quản lý mơ hình liệu đại cao cấp Sử dụng phần mềm tƣơng thích nhằm xây dựng sở liệu phân tích tổng hợp liệu theo nguyên tắc tổ hợp không gian địa lí Xây dựng trƣờng liệu phần mềm ArcGIS, hoàn chỉnh liệu phần mềm ARC/INFO (ArcCatalog ArcMap) Thông tin tài nguyên - môi trƣờng đƣợc biểu đạt dƣới dạng đồ chuyên đề công cụ cần thiết cho công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ tài nguyên có hiệu Bản đồ đƣợc coi nhƣ phƣơng tiện thông tin nhà nghiên cứu, nhà lãnh đạo ngƣời làm công tác qui hoạch Phƣơng pháp đƣợc lựa chọn để xây dựng sở liệu GIS theo kiểu kết nối trực tiếp đơn vị thông tin đồ họa với thật nhiều thông tin khác sở liệu, phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để nắm bắt thông tin nhanh vùng lãnh thổ tạo điều kiện thuận lợi cho nhà quản lý ngƣời sử dụng Cơ sở liệu GIS đƣợc xây dựng theo chuẩn: chuẩn hệ qui chiếu, chuẩn tổ chức liệu (geodatabase), chuẩn topology chuẩn liệu thuộc tính Qui trình xây dựng sở liệu GIS Qui trình chung: - Mục đích, đối tƣợng, phạm vi: Qui trình xây dựng hệ sở liệu đƣợc bắt đầu việc xác định rõ mục đích, phạm vi qui mơ sử dụng hệ sở liệu Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 35 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững - Yêu cầu cho liệu: Là yêu cầu nội dung liệu, chất lƣợng, cách thức tổ chức hình thức khai thác liệu - Lập thiết kế kỹ thuật: Xác định nhiệm vụ thực hiện, nguồn liệu thu thập phân công thực nhiệm vụ - Thu thập liệu: Dữ liệu đồ họa nhƣ đồ địa hình, địa chính, kết đo đạc, v.v… Các liệu gồm nhiều loại nhiều khuôn dạng khác nhau, việc khảo sát trạng liệu bƣớc quan trọng để đánh giá chi tiết liệu thu thập Đó q trình chun gia, nhà phân tích làm sáng tỏ đƣa đề nghị việc sử dụng liệu hay không - Khảo sát trạng liệu: Khảo sát liệu đồ họa đƣợc thực phần mềm Microstation, AutoCad, Softdesk, v.v… Kiểm tra lỗi đồ hoạ, sau đƣa tài liệu đồ vào máy tính dạng số (dạng vectơ) liệu phải đƣợc kiểm tra sửa lỗi có Đối với thơng tin thuộc tính (các liệu thống kê) cần đƣợc xem xét kỹ tính xác, loại thơng tin, nguồn gốc mức độ chi tiết thông tin Thiết kế mơ hình liệu theo chuẩn thơng tin (Chuẩn ISO - TC211 theo chuẩn Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng) - Nhập liệu vào ArcGIS: Dữ liệu sau đƣợc khảo sát, gộp nhóm, đƣợc nhập vào GeoDatabase thiết kế, thông qua công cụ ArcCatalog phần mềm ArcGIS Phải đảm bảo ràng buộc tồn vẹn mối quan hệ khơng gian đối tƣợng Các nguyên tắc topology đối tƣợng khác Việc lựa chọn nguyên tắc cho đối tƣợng phụ thuộc vào tính chất loại đối tƣợng - Nhập thuộc tính cho đối tƣợng: Nhập liệu thuộc tính cho đối tƣợng tức liên kết lớp liệu không gian phi không gian Liên kết công cụ nhập liệu hay vào giá trị thuộc tính cho yếu tố không gian, thực lệnh mơ hình quản lý liệu cụ thể Các biểu bảng số liệu thuộc tính đối tƣợng cần phải có số hay số hiệu đối tƣợng dùng số hiệu để liên kết đối tƣợng với thuộc tính chúng Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 36 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững - Lƣu trữ, lập đồ chuyên đề: Trƣớc lƣu trữ sử dụng, phải kiểm tra kết hợp hai dạng liệu liên kết chúng Để sửa lỗi liệu thuộc tính cần chồng ghép đồ chuyên đề với đồ để phát vô lý mặt logic có Cơng tác kiểm tra đƣợc thực cẩn thận cho đối tƣợng đồ hoạ đƣợc gắn với giá trị thuộc tính chúng - Yêu cầu thể đối tƣợng: Tuân theo khung pháp lý tiêu chuẩn kỹ thuật Chuẩn thông tin địa lý Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 37 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Sơ đồ 1.2 Qui trình xây dựng sở liệu GIS Mục đích, đối tƣợng, phạm vi Đề yêu cầu cho liệu Lập thiết kế kỹ thuật Thu thập liệu Khảo sát trạng liệu Bổ sung liệu từ nguồn khác Thiết kế mơ hình liệu Chuyển đổi hệ toạ độ Có lỗi Sửa lỗi đồ hoạ (microstation ) Kiểm tra thiết kế mô hình liệu Có lỗi Khơng lỗi ó lỗi Sửa lỗi thiết kế mơ hình liệu Nhập liệu vào ArcGIS Không lỗi Kiểm tra sửa liệu ArcGIS (topology) Khơng lỗi Nhập thuộc tính đối tƣợng Cơ sở liệu GIS Lƣu trữ, lập đồ chuyên đề Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 38 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Đánh giá khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội 3.1.1 Vị trí địa lý Hình 3.1 Bản đồ hành tỉnh Phú Thọ Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 39 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Phú Thọ tỉnh trung du miền núi phía Bắc Việt Nam, điều kiện tự nhiên đa dạng ba vùng sinh thái: Đồng bằng, trung du miền núi Nằm toạ độ địa lý 20055' đến 21043' vĩ độ Bắc từ 104048' đến 105027' Kinh Đông, tỉnh Phú Thọ cách thủ đô Hà Nội 80 km, điểm tiếp giáp vùng Đông Bắc, đồng sông Hồng vùng Tây Bắc; phía Bắc tỉnh Phú Thọ giáp tỉnh Tun Quang, n Bái ; phía Nam giáp tỉnh Hồ Bình; phía Đơng giáp tỉnh Vĩnh Phúc, Hà Nội; phía Tây giáp tỉnh Sơn La 3.1.2 Đặc điểm tự nhiên Địa hình: Phú Thọ tỉnh miền núi, trung du nên địa hình bị chia cắt, đƣợc chia thành tiểu vùng chủ yếu Tiểu vùng núi cao phía Tây phía Nam Phú Thọ, gặp số khó khăn việc lại, giao lƣu song vùng lại có nhiều tiềm phát triển lâm nghiệp, khai thác khoáng sản phát triển kinh tế trang trại Tiểu vùng gò, đồi thấp bị chia cắt nhiều, xen kẽ đồng ruộng dải đồng ven sông Hồng, hữu Lô, tả Đáy Vùng thuận lợi cho việc trồng loại công nghiệp, phát triển lƣơng thực chăn ni Khí hậu Phú Thọ nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa; mùa hè nắng, nóng, mƣa nhiều, hƣớng gió thịnh hành gió mùa Đơng Nam; mùa đơng khơ, lƣợng mƣa ít, hƣớng gió thịnh hành gió mùa Đơng Bắc Khí hậu Phú Thọ phù hợp cho việc sinh trƣởng phát triển đa dạng hóa loại trồng nhiệt đới, nhiệt đới chăn nuôi gia súc, khả cho suất chất lƣợng cao Tuy nhiên, lƣợng mƣa tập trung vào mùa hè điều kiện hình thành lũ cƣờng vùng đất dốc, gây khó khăn cho canh tác đời sống nhân dân Vùng miền núi phía Tây thƣờng xuất sƣơng muối vào mùa đông nên tác động xấu tới sinh trƣởng trồng, vật nuôi đời sống ngƣời Để khắc phục hạn chế cần giải tốt thủy lợi bố trí hệ thống trồng phù hợp với vùng sinh thái Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 40 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Thủy văn Nằm trung lƣu hệ thống sông Hồng, Phú Thọ có hệ thống sơng suối dày đặc với sông lớn sông Hồng, sông Đà sơng Lơ; ngồi cịn có hàng chục sơng, suối nhỏ tạo nguồn cung cấp nƣớc dồi cho sản xuất sinh hoạt nhân dân Tài nguyên rừng Rừng Phú Thọ có dạng : Rừng phòng hộ, rừng đặc dụng rừng sản xuất với hệ động thực vật rừng phong phú đa dạng chủng loài Khu hệ thực vật rừng: Gỗ có từ nhóm đến nhóm 8, trữ lƣợng gỗ ƣớc khoảng 3,5 triệu m3 Hiện rừng tự nhiên toàn tỉnh phần lớn rừng non phục hồi, nhƣng số rừng tự nhiên rừng già Xuân Sơn (Tân Sơn), Yên Lập, Hạ Hịa, Việt Trì với diện tích khoảng 16 nghìn Đối với rừng sản xuất, tại gỗ làm nguyên liệu giấy đáp ứng đƣợc 40 – 50% yêu cầu nhà máy giấy Bãi Bằng Độ che phủ rừng đạt 49,4%[10] 3.1.3 Kinh tế- xã hội Bằng nỗ lực vƣợt bậc Đảng bộ, Chính quyền nhân dân dân tộc tỉnh, hỗ trợ có hiệu Chính phủ, Bộ, ngành Trung ƣơng, năm qua, tình hình kinh tế- xã hội có chuyển biến tích cực với mức tăng trƣởng GDP bình qn hàng năm đạt 9%[10], cấu kinh tế chuyển dịch theo hƣớng cơng nghiệp hố, đại hố; lĩnh vực văn hố, y tế, giáo dục cơng tác xã hội có tiến đáng kể; điều kiện mức sống nhân dân tỉnh đƣợc nâng cao rõ rệt, bƣớc đầu tạo diện mạo kinh tế- xã hội, đƣa Phú Thọ nƣớc trình phát triển hội nhập kinh tế khu vực, quốc tế Với phƣơng trâm khai thác có hiệu tiềm lợi so sánh tỉnh, thời gian qua tỉnh Phú Thọ ban hành nhiều sách ƣu đãi hấp dẫn, mở rộng cửa mời gọi nhà đầu tƣ nƣớc đầu tƣ phát triển ngành cơng nghiệp có lợi ngun liệu tại chỗ, có khả thu hồi vốn nhanh đạt hiệu cao, tập trung vào nhóm ngành có lợi so sánh là: Cơng nghiệp chế biến nơng, lâm sản, thực phẩm; khai khống, hố chất, phân bón; sản xuất vật Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 41 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững liệu xây dựng công nghiệp sản xuất hàng may mặc, hàng tiêu dùng Ngoài Phú Thọ giành 1000ha đất để ƣu tiêu cho phát triển khu công nghiệp tập trung phía Bắc, phía Nam phía Tây thành phố Việt Trì; định hình số cụm cơng nghiệp huyện Tam Nông, Thanh Thuỷ, Lâm Thao, Phù Ninh, Thanh Ba, Hạ Hoà, Đoan Hùng, gắn liền với việc thực công nghiệp nông thôn Để nhanh tốc độ phát triển kinh tế- xã hội, nhân dân quyền tỉnh Phú Thọ tạo điều kiện tốt nhằm thu hút vốn đầu tƣ nhà đầu tƣ nƣớc ngoài, tỉnh vào đầu tƣ, nhanh chóng đƣa Phú Thọ trở thành trung tâm kinh tế vùng Tây Bắc Trong năm gần đây, thực chủ trƣơng, sách đổi Đảng nhà nƣớc phát triển kinh tế, xã hội, xố đói, giảm nghèo Các thị ngày đƣợc mở rộng khu dân cƣ phát triển theo hƣớng tập trung xây dựng đại Vì vậy, việc xây dựng sở liệu GIS theo định dạng chuẩn đòi hỏi xúc thực tế để phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội thời kỳ Hình 3.2 Một số hình ảnh kinh tế - xã hội tỉnh Phú Thọ Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 42 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững 3.2 Đánh giá khái quát tài nguyên - môi trƣờng tỉnh Phú Thọ 3.2.1 Tài ngun mơi trƣờng đất Tổng diện tích loại đất tỉnh 353.247,76 ha[10] Trong năm gần đây, trình phát triển kinh tế thi trƣờng, chế khoáng sản, với phát triển công nghiệp, khu công nghiệp, đô thị hố diễn cách ạt khó kiểm sốt dẫn đến ô nhiễm môi trƣờng nhiều mức độ khác Hệ chúng làm cho môi trƣờng đất ngày biển đổi chất lƣợng trí khơng đƣợc kiểm sốt xử lý tốt nguồn gây ô nhiễm thải vào môi trƣờng đất dẫn đến nhiễm suy thối đất thời gian tới Với lợi du lịch, giai đoạn 2006 – 2010 tỉnh Phú Thọ thu hút triệu lƣợt khách du lịch từ khắp miền kéo theo vấn đề nhiễm môi trƣờng Sự tăng lên đột ngột số luợng khách du lịch vào dịp lễ hội kéo theo dịch vụ sinh hoạt ăn uống Mỗi năm hoạt động xả vào môi trƣờng đất lƣợng chất ô nhiễm đáng kể làm thay đổi đột ngột cân mơi trƣờng đất Hình 3.3 Chât thải RSH vứt bừa bãt Diện tích đất nơng nghiệp Phú Thọ 272.179,32 ha[10]; chiếm 77,05% diện tích tự nhiên Hoạt động sản xuất nơng nghiệp với thói quen sử dụng hóa chất nơng 0,45 Năm 2008 0,4 tháng đầu năm 2009 0,35 tháng cuối năm 2009 0,3 0,25 0,2 nghiệp nhƣ phân bón hóa học, thuốc bảo vệ 0,15 thực vật khơng có kiểm soát làm cho vi 0,05 0,1 sinh vật có ích nằm đất canh tác bị suy giảm Đất cánh đồng Chuông Lau khu xã Yên Tập đất Khu xã Yên Tập Đất Ruộng Đình Xa khu xã Thanh Nga Biểu đồ 3.1.Dư lượng thuốc BVTV đất huyện Cẩm Khê[10] Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 43 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Kết quan trắc môi trƣờng đất địa bàn tỉnh cho thấy ta ̣i xã Yên Tập xã Thanh Nga nồng độ dƣ lƣợng hoá chất bảo vệ thực vật đất vƣợt 36,3 – 37,1 lần, tiêu phân tích khác giới hạn cho phép Các khu vực khác địa bàn tỉnh không phát thấy dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật đất Hình 3.4 Bao bì đựng thuốc BVTV vứt bừa bãi đồng ruộng sau sử dụng Các hoạt động công nghiệp, làng nghề tăng nhanh năm gần Tỉnh Phú Thọ có 19 ngành cơng nghiệp, chế biến với 19.736 đơn vị, đó: Sản xuất thực phẩm đồ uống 8454 đơn vị, sản xuất giấy 66 đơn vị, sản xuất hoá chất 103 đơn vị, sản xuất trang phục 1170 đơn vị, chế biến gỗ 5723 đơn vị [10]…với tốc độ phát triển nhƣ vậy, đến tỉnh chƣa đầu tƣ hoàn thành khu quy hoạch xử lý chất thải, lƣợng chất thải số sở sản xuất đƣợc thải vào môi trƣờng đất gây ô nhiễm kim loại nặng nhƣ: Hg, Pb, Cd, Cr, As…chứa thành phần chất thải Do đặc điểm tự nhiên số vùng tỉnh đồi, chịu tác động thiên nhiên nên đa số bị ảnh hƣởng xói mịn, rửa trơi, sạt lở đất làm suy thoái, chất dinh dƣỡng chất hữu làm đất bạc màu, phèn hoá làm giảm suất trồng, vật nuôi, suy giảm đa dạng sinh học nhƣ vùng đất đồi chè tại xã Ninh Dân, huyện Thanh Ba, Tam Nông chịu tác động hoang mạc hoá, bao gồm đất trồng bị thoái hoá mạnh, đất bị đá ong hoá, tại xã Hy Cƣơng, huyện Lâm Thao, xã huyện Yên Lập, Cẩm Khê với gia tăng dân số, đói nghèo, kỹ thuật canh tác kém, xây dựng thị, khu cơng nghiệp, khai thác khống Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 44 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững sản làm biến đổi tính chất đất, làm cho mơi trƣờng đất dần bị bạc màu khơng có độ phì nhiêu Trong thời gian tới với phát triển kinh tế xã hội, môi trƣờng đất bị tác động mạnh từ nhiều lĩnh vực, đặc biệt lĩnh vực sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, đô thị, xây dựng, giao thông, dịch vụ nên cần gắn trình phát triển kinh tế - xã hội với bảo vệ môi trƣờng đặc biệt cơng tác kiểm sốt xử lý nguồn chất thải thải trực tiếp vào môi trƣờng đất mà không qua xử lý 3.2.2 Tài nguyên môi trƣờng nƣớc Tài nguyên nƣớc mặt Phú Thọ có nguồn tài ngun nƣớc dồi dào, có sơng lớn chảy qua: sơng Hồng, sơng Lơ, sơng Đà; ngồi có sông Chảy, sông Bứa với 42 phụ lƣu ao, hồ, đầm, suối với tổng diện tích mặt nƣớc khoảng 121.567 ha[10] Nước ao, đầm, hồ: Theo số liệu điều tra địa bàn tỉnh Phú Thọ có 3.940 ha[10] mặt nƣớc ao, hồ, đầm phân bố đồng Đây nguồn nuôi trồng thuỷ sản lớn nguồn cung cấp nƣớc tƣới, nƣớc sinh hoạt quan trọng cho nhân dân Tuy nhiên, nƣớc ao, đầm, hồ tại số khu vực có dấu hiệu bị ô nhiễm chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, vi sinh vật, amôni đƣợc tập trung chủ yếu tại khu vực sản xuất công nghiệp, chăn nuôi không tập trung số làng nghề Nông độ chất ô nhiễm cao tiêu chuẩn cho phép có dấu hiệu tăng dần Qua kết quan trắc phân tích cho thấy nồng độ chất ô nhiễm năm 2009 cao năm 2008, cụ thể: Tại số địa bàn huyện, thành thị: BOD5 vƣợt tiêu chuẩn cho phép từ 1,2 đến lần (Biểu đồ 3.2); COD vƣợt tiêu chuẩn cho phép từ đến 3,4 lần (Biểu đồ 3.3); TSS vƣợt mức tiêu chuẩn cho phép từ đến 1,5 lần (Biểu đồ 3.4); NH4+ vƣợt tiêu chuẩn cho phép từ 1,2 đến 5,2 lần (Biểu đồ 3.5) Diễn biến ô nhiễm đƣợc so sánh kết quan trắc phân tích mơi trƣờng năm 2008 với mùa khơ mùa mƣa năm 2009 Trần Thanh Hà - Lớp Cao học Môi trường K17 45 Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS) tỉnh Phú Thọ phục vụ bảo vệ môi trường phát triển bền vững Biểu đồ 3.2 Diễn biến ô nhiễm B0D5 nƣớc ao, đầm, hồ 90 75 TCCP