phương pháp luận xây dựng cơ cở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐỊA LÝ NGUYỄN KIM ANH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN Hà Nội, 10/2011 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐỊA LÝ NGUYỄN KIM ANH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN Ngành : Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý Khóa : 2009-2011 Mã ngành : 60.44.76 Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Đình Dương Hà Nội, 10/2011 4 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài 13 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 14 2.1 Mục tiêu 14 2.2 Nhiệm vụ 14 3. Phạm vi nghiên cứu 15 3.1 Phạm vi không gian 15 3.2 Phạm vi thời gian 15 4. Phương pháp nghiên cứu 15 5. Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài 16 6. Ý nghĩa khoa học và thự c tiễn của đề tài 16 7. Các kết quả dự kiến đạt được của đề tài 17 8. Cấu trúc luận văn 17 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MỘT SỐ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 19 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam 19 1.1.1 Trên thế giới 19 1.1.2 Trong nước 25 1.2 Tổng quan về chia sẻ cơ sở dữ liệu GIS qua hệ thống GIS Server 27 1.2.1 Các thành phần của hệ thống GIS Server 27 1.2.1.1 Máy chủ GIS ( GIS server) 28 1.2.1.2 Máy chủ Web ( Web Server) 29 1.2.1.3 Máy Khách ( Clients) 29 1.2.1.4 Dữ liệu máy chủ (Data Server) 29 1.2.1.5 Quản lý và quản trị ( Manager and ArcCatalog administrators) 29 1.2.1.6 Máy tác giả tài nguyên GIS (ArcGIS Desktop content authors) 30 5 1.2.2 Các ứng dụng của ArcGIS Server 30 1.2.2.1 Chia sẻ tài nguyên 30 1.2.2.2 Tạo ứng dụng Web 33 1.2.2.3 Tạo ứng dụng GIS trên điện thoại di dộng 34 1.3 Khái quát về vị trí địa lý và tình hình ô nhiễm dầu trên biển Đông 35 1.3.1 Vị trí địa lý 35 1.3.2 Tình hình ô nhiễm dầu 36 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN 41 2.1 Đánh giá kết quả xây dựng CSDL đề tài KC.09.22/06-10 41 2.1.1 Đánh giá về số liệu sử dụng 41 2.1.2 Đánh giá về phương pháp xây dựng 42 2.1.3 Đánh giá mức độ hiện đại của sản phẩm so với trong nước và trên thế giới 42 2.2 Đề xuấ t phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển 44 2.2.1 Đề xuất phương pháp xây dựng CSDL 44 2.2.1.1 Quy trình công nghệ xây dựng CSDL 44 2.2.1.2. Lựa chọn công nghệ sử dụng 46 2.2.1.3. Thiết kế nội dung và cấu trúc cơ sở dữ liệu 46 2.2.2 Đề xuất phương pháp chia sẻ tài nguyên cơ sở dữ liệu 55 2.2.2.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL đa ng ười dùng 58 2.2.2.2 Chia sẻ thông tin ô nhiễm dầu 59 CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU CHO VÙNG BIỂN VIỆT NAM VÀ BIỂN ĐÔNG 61 3.1 Thiết kế xây dựng cơ sở dữ liệu 61 3.1.1 Hệ qui chiếu 61 3.1.2.1 Lớp CSDL nền cơ bản 61 3.1.2.2 Lớp CSDL về các cơ sở khai thác chế biến dầu khí 68 6 3.1.2.3. Lớp CSDL về các sự cố tràn dầu trong quá khứ 70 3.1.2.4 Lớp CSDL giao thông vận tải biển 72 3.1.2.5 Lớp CSDL vùng có nguy cơ ô nhiễm dầu 74 3.1.2.6 Lớp CSDL về các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển 76 3.1.2.7 Lớp CSDL thông tin bổ trợ 79 3.1.2.8 Lớp CSDL về điều kiện khí tượng thủy văn biển 81 3.1.2.9 Lớp thông tin tổng hợp phục vụ phân tích vết dầu trên ảnh siêu cao tần 84 3.2 K ết quả xây dựng cơ sở dữ liệu trong phần mềm ArcSDE 85 3.2.1 Lớp thông tin nền 86 3.2.2 Lớp thông tin về cơ sở khai thác chế biến dầu khí 87 3.2.3 Lớp thông tin về các sự cố tràn dầu trong quá khứ 89 3.2.4 Lớp thông tin về giao thông vận tải biển 90 3.2.5 Lớp thông tin về vùng có nguy cơ ô nhiễm dầu 92 3.2.6 Lớp thông tin về hoạt động kinh tế - xã hội dải ven biển 93 3.2.7 Các lớp thông tin bổ trợ 94 3.2.8 Lớp thông tin cơ sở dữ liệu ảnh siêu cao tần 96 3.2.9 Lớp thông tin điều kiện khí tượng thủy hải văn 97 3.2.10 Lớp thông vết dầu trên tư liệu vệ tinh 99 3.2.11 Lớp thông tin phục vụ phân tích vết dầu trên ảnh siêu cao tần 100 3.3 Chia sẻ cơ sở dữ liệu cho đa người dùng 103 3.3.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu 103 3.3.2 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua ứng dụng Web 104 KẾT LUẬN 106 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 7 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CSDL Cơ sở dữ liệu GIS Geographical Infomation System Hệ thống thông tin địa lý SCTD Sự cố tràn dầu SQL Structured Query Language Ngôn ngữ truy vấn mang tính cấu trúc KTTV Khí tượng thủy văn URL Universal Resource Locator Siêu liên kết tham chiếu tới địa chỉ nguồn trên Internet MT Môi trường LAN Local Area Network Mạng máy tính cục bộ ECS East China Sea Biển Đông Trung Quốc WAN Wide Area Network Mạng diện rộng SCS South China Sea Biển Nam Trung Hoa (Biển Đông) SOM Server Objects Manager Các đối tượng máy chủ quản lý IWS Image Web Server SOC Sever Object Containers Các đối tượng máy chủ chứa Web ADF Web Application Developer Framework Web API Web Application Developer Interface IMO International Maritime Organization 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các thông tin mô tả các sự cố thể biểu diễn trực tuyến 20 Hình 1.3 Hệ thống CSDL sự cố tràn dầu trên biển Địa Trung Hải phát hiện từ dữ liệu SAR 20 Hình 1.4 Bản đồ mật độ sự cố tràn dầu trên biển địa Trung Hải được phát hiện từ 9000 cảnh ảnh SAR với số lượng vụ tràn dầu là 5.530 vụ 21 Hình 1.5 Sơ đồ của hệ thống OCEANIDES 22 Hình 1.6 Sơ đồ tổng thể dữ liệu ảnh vệ tinh các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây bắc Thái Bình Dương 23 Hình 1.7 Cơ sở dữ liệu ảnh vệ tinh cùng các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây bắc Thái Bình Dương 23 Hình 1.8 Mô hình chia sẻ dữ liệu hãng kongsberg trong dự án Oceanides 24 Hình 1.9 CSDL dầu tràn của hãng Kongsberg trong dự án Oceanides 25 Hình 1.10 Kiến trúc một hệ thống ArcGIS Server 28 Hình 1.11 Trang ArcGIS Server Manager và các tính năng ứng dụng 31 Hình 1.12 Ví dụ về chia sẻ một dịch vụ 33 Hình 1.13 Một ví dụ tạo ứng dụng Web có sử dụng hyperlink để liên kết ảnh 33 Hình 1.14 Các tính năng bản đồ và tìm kiếm không gian trên điện thoại di động 34 Hình 1.15 Bản đồ biển Đông và khu vực nghiên cứu 36 Hình 1.16 Ước tính ô nhiễm dầu trên toàn cầu do tàu gây ra (triệu tấn/năm) từ IMO 37 Hình 2.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu 58 Hình 2.2 Chia sẻ CSDL và thông tin qua một ứng dụng Web 59 Hình 2.3 Các chức năng hỗ trợ tùy chỉnh dữ liệu trên trang tạo ứng dụng Web 60 Hình 3.1 Hệ thống CSDL xây dựng theo cấu trúc Personal Geodatabase và lưu trữ trong Database Sever 85 Hình 3.2 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin nền 86 Hình 3.3 Thông tin đồ họa lớp ranh giới quốc gia 86 Hình 3.4 Thông tin thuộc tính lớp đường bờ biển 87 9 Hình 3.5 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin các cơ sở khai thác chế biến dầu khí 87 Hình 3.6 Ví dụ lớp thông tin các điểm mỏ dầu ở Việt Nam 88 Hình 3.7 Thông tin thuộc tính lớp điểm mở dầu các nước khác 88 Hình 3.8 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin tràn dầu quá khứ 89 Hình 3.9 Ví dụ lớp thông tin các sự cố đắm tàu trong thế chiến thứ II 89 Hình 3.10 Ví dụ thông tin thuộc tính lớp sự cố tràn dầu 90 Hình 3.11 Tổ chức dữ liệu của các lớp thông tin về giao thông vận tải biến 90 Hình 3.12 Lớp thông tin về các cảng biển 91 Hình 3.13 Ví dụ bảng thông tin thuộc tính lớp cảng biển 91 Hình 3.14 Ví dụ lớp thông tin phân vùng nguy cơ ô nhiễm 92 Hình 3.15 Ví dụ bảng thông tin thuộc tính lớp phân vùng nguy cơ ô nhiễm 93 Hình 3.16 Ví dụ lớp thông vùng sinh thái 93 Hình 3.17 Ví dụ thông tin thuộc tính của lớp các khu kinh tế, đô thị hóa ven biển.94 Hình 3.18 Cấu trúc các lớp dữ liệu trong lớp thông tin bổ trợ 94 Hình 3.19 Lớp thông tin bể trầm tích 95 Hình 3.20 Ví bụ thông tin thuộc tính lớp bể trầm tích 95 Hình 3.21 Cấu trúc các lớp thông tin trong lớp CSDL ảnh vệ tinh 96 Hình 3.22 Lớp thông tin sơ đồ ảnh vệ tinh Alos Palsar 2008 96 Hình 3.23 Ví dụ bảng thông tin thuộc tính lớp thông tin ảnh vệ tinh Alos Palsar 2008 97 Hình 3.24 Cấu trúc các lớp thông tin điêu kiện khí tượng thủy hải văn 97 Hình 3.25 Ví dụ lớp thông tin trường gió ở dạng raster 98 Hình 3.26 Ví dụ lớp thông tin về trường sóng dạng raster 98 Hình 3.27 Ví dụ lớp thông tin trường nhiệt ở dạng raster 99 Hình 3.28 Cấu trúc các lớp thông tin trong lớp vết dầu trên tư liệu vệ tinh 99 Hình 3.29 Ví dụ Lớp thông tin vết dầu trên ảnh vệ tinh 100 Hình 3.30 Các vết dầu bị biến đổi trên mặt biển 101 10 Hình 3.31 Các vết dầu phổ biến được mô tả trong tệp Excel 101 Hình 3.32 Các vết dầu giả được mô tả trong tệp Excel 102 Hình 3.33 Chia sẻ tài nguyên dữ liệu qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu 103 Hình 3.34 CSDL sơ đồ ảnh vệ tinh được chia sẻ qua một ứng dụng Web 104 Hình 3.35 CSDL khai thác chế biến dầu khí được chia sẻ qua ứng dụng Web 104 11 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các kiểu dịch vụ và yêu cầu tài nguyên GIS tương ứng 31 Bảng 1.2 Thống kê phân bố và xả thải của các giếng dầu khí Trung Quốc năm 2000 38 Bảng 1.3 Cường độ thải của các nguồn vào biển Việt Nam 38 Bảng 1.4 Các sự cố tràn dầu lớn ở Bà Rịa - Vũng Tàu 39 Bảng 2.1 Các lớp thông tin nền cơ bản 48 Bảng 2.2 Các lớp thông tin về các cơ sở khai thác chế biến dầu khí 49 Bảng 2.3 Các lớp thông tin về các sự cố tràn dầu trong quá khứ trên vùng biển Đông và biển Việt Nam 49 Bảng 2.4 Các lớp thông tin về giao thông vận tải biển 50 Bảng 2.5 Các lớp thông tin về các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển 51 Bảng 2.6 Các lớp thông tin về điều kiện khí tượng thủy văn biển 52 Bảng 2.7 Thông tin viễn thám bổ trợ cho phân tích vết dầu trên biển 53 Bảng 2.8 Các lớp thông tin bổ trợ 54 Bảng 3.1 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới quốc gia 62 Bảng 3.2 Cấu trúc thông tin lớp đường cơ sở 62 Bảng 3.3 Cấu trúc thông tin lớp đường bờ biển 63 Bảng 3.4 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới lãnh hải 64 Bảng 3.5 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới vùng tiếp giáp lãnh hải 64 Bảng 3.6 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới vùng đặc quyền kinh tế 65 Bảng 3.7 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới thềm lục địa 66 Bảng 3.8 Cấu trúc thông tin lớp địa chất biển 67 Bảng 3.9 Cấu trúc thông tin lớp phân vùng địa mạo biển 67 Bảng 3.10 Cấu trúc thông tin lớp địa hình đáy biển 67 Bảng 3.11 Cấu trúc thông tin lớp điểm mỏ dầu của Việt Nam và các nước khác 68 Bảng 3.12 Cấu trúc lớp thông tin nhà máy chế biến hóa dầu Việt Nam và các nước lân cận 69 [...]... ra luận vặn phải triển khai thực hiện các nhiệm vụ sau: • Đánh giá lại công tác xây dựng CSDL đề tài KC.09.22/06-10 đã thực hiện nhằm tối ưu hóa các số liệu sẵn có • Nghiên cứu phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển • Xây dựng được cơ sở dữ liệu hoàn thiện phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển theo phương pháp đã đề xuất • Bước đầu chia sẻ cơ sở dữ liệu đã xây. .. sẻ cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển dựa trên nền tảng GIS và WebGIS - Phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ phục nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển - CSDL và hệ thống chia sẻ dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông 8 Cấu trúc luận văn Bố cục của luận văn gồm: phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận, kiến nghị và tài liệu tham khảo với khối... chuẩn dữ liệu và những nguyên tắc 15 xây dựng dữ liệu theo cấu trúc Personal Geodatabase cùng nhiều kỹ thuật GIS khác sẽ được tích hợp sử dụng để xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển 5 Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài Để đề xuất được cơ sở khoa học và phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển, học viên cần nghiên cứu một cách có hệ thống các công... nhiễm dầu trên biển 2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 2.1 Mục tiêu Xác lập cơ sở khoa học và phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL • phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển trong điều kiện thực tế ở Việt Nam Xây dựng quy trình và phương thức khai thác hợp lý nội dung thông • tin và dữ liệu phục vụ công tác phát hiện, dự báo và giám sát hiện trạng ô nhiễm dầu trên biển 2.2 Nhiệm vụ Để đạt... • Phương pháp tổng quan tài liệu: thu thập tài liệu, tìm hiểu và tổng hợp, đánh giá chung về tình hình nghiên cứu, xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam • Phương pháp thu thập số liệu: Với phương pháp này có thể kế thừa được các kết quả nghiên cứu trước đó và giảm được đáng kể công sức • Phương pháp phân tích hệ thống: Xử lý hệ thống hóa các thông tin về khu vực nghiên. .. việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển - Ý nghĩa thực tiễn: Cơ sở dữ liệu và hệ thống chia sẻ dữ liệu được xây dựng có ý nghĩa quan trọng trong công tác phối hợp giữa các cơ quan đơn vị để thực hiện các mục tiêu như nâng cao chất lượng quản lý, hiệu quả các công tác cứu hộ cứu nạn cũng như theo dõi, quan trắc môi trường Với một hệ thống cơ sở dữ liệu đa người... Dương, trưởng phòng Nghiên cứu và Xử lý thông tin Môi trường, Viện Địa lý, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn 18 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MỘT SỐ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam Ô nhiễm dầu trên biển là một vấn đề... thống cơ sở dữ liệu (CSDL) phục vụ cho việc phát hiện, phân vùng và tính toán dự báo lan truyền ô nhiễm dầu Trong thời gian từ năm 2008 đến năm 2010, đề tài khoa học cấp Nhà nước: Ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông, mã số: KC.09.22/06-10” đã được triển khai thành công Một trong các nhiệm vụ của đề tài là xây dựng được cơ sở dữ liệu hỗ trợ công tác giám sát, phát hiện sớm vết dầu trên biển, ... mô hình tối ưu nhất trên thế giới đã công bố và ở Việt Nam đang ứng dụng đến đâu Dựa trên điều kiện Việt Nam học viên đề xuất phương pháp luận phù hợp để xây dựng CSDL và có tính khả thi cao Nghiên cứu ô nhiễm dầu cần có một hệ thống số liệu lớn và phải có tính kế thừa các kết quả nghiên cứu đã được công nhận nên học viên dựa trên bộ số liệu đã được xây dựng trong khuôn khổ Đề tài cấp Nhà nước: Ô nhiễm. .. http://www.kongsberg.com Hình 1.7 Mô hình chia sẻ dữ liệu hãng kongsberg trong dự án Oceanides 24 Hình 1.8 CSDL dầu tràn của hãng Kongsberg trong dự án Oceanides 1.1.2 Trong nước Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ cho nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển ở các quy mô và khía cạnh khác nhau, tiêu biểu có thể kể đến một số công trình: Dự án: Xây dựng phần mềm OILSAS (Oil . số liệu sẵn có • Nghiên cứu phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển • Xây dựng được cơ sở dữ liệu hoàn thiện phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển. dầu trên biển dựa trên nền tảng GIS và WebGIS - Phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ phục nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển - CSDL và hệ thống chia sẻ dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm. sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển . 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 2.1 Mục tiêu • Xác lập cơ sở khoa học và phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên