Tài liệu tập huấn Hệ thống thông tin Địa lý

Đề tài: Thiết lập, sử dụng sở liệu hệ thông tin địa lý kết hợp ứng dụng viễn thám phục vụ qui hoạch môi trờng bền vững tỉnh ven biển Hải Phòng Quảng Ninh Tài liệu tập huấn hệ thông tin địa lý Biên tập: ThS Trần Văn Điện Hải Phòng - 2002 Mục lục Chơng Các khái niệm 1.1 Định nghĩa GIS 1.2 Tại lại cần GIS 1.3 Yêu cầu hàm cho GIS Hệ thống máy tính cho GIS 1.5 GIS nh khoa học đa ngành 1.6 Các lĩnh vực ứng dụng GIS 1.6 Các lĩnh vực ứng dụng GIS GIS hỗ trợ cho việc định Chơng Mô hình cấu trúc liệu 2.1 Mô hình liệu 2.2 Hình học quan hệ không gian cấu trúc liệu vector 2.2 Hình học quan hệ không gian cấu trúc liệu vector 2.4 Quan hệ không gian đối tợng 2.5 Hình học quan hệ không gian liệu raster 2.6 Đặc tính quan hệ không gian liệu raster 2.7 Mô hình liệu chuyên đề 2.8 Cấu trúc liệu cho mô hình bề mặt liên tục Chơng Dữ liệu không gian đợc nhập vào GIS 3.1 Yêu cầu nguồn liệu cho GIS 3.2 Số hoá để nhập vào liệu vectơ 3.3 Máy quét (scanner) cho nhập liệu raster 3.4 Lập đồ số ảnh máy bay trắc đạc 3.5 Viễn thám với ảnh vệ tinh 3.6 Raster hoá 3.7 Vectơ hoá 3.8 Những công nghệ tiên tiến cho thu nhận liệu gốc Chơng Cơ sở liệu không gian 4.1 Khái niệm sở liệu không gian 4.2 Thiết kế sở liệu không gian 4.3 Hệ thống quản lý sở liệu 4.4 Mô hình thứ bậc 4.5 Cơ sở liệu quan hệ 4.6 Cơ sở liệu hớng đối tợng Chơng Yêu cầu phần cứng phần mềm cho GIS 5.1 Yêu cầu hệ thống máy tính 5.2 Yêu cầu hàm phần mềm GIS 5.3 PC GIS cho giảng dạy 5.4 Hiển thị hình ảnh 5.5 Máy in màu 5.6 Máy tính bút Chơng Thiết đặt hệ thông thống tin địa lý 6.1 Kế hoạch cho thiết đặt GIS 6.2 Sự xem xét cho việc thiết đặt GIS 6.3 Chìa khóa cho thành công GIS 6.4 Những nguyên nhân để GIS không thành công 6.5 Nguồn nhân lực cần thiết cho GIS Trang 1 10 12 12 12 13 14 16 17 18 19 21 21 22 24 25 27 28 29 30 32 32 33 34 34 37 38 40 40 40 42 44 46 47 49 49 51 52 54 54 6.6 Chi phí phân tích dự án GIS Chơng Hệ thống toạ độ phép chiếu đồ 7.1 Hệ thống toạ độ 7.2 Hình dạng Trái đất 7.3 Phép chiếu đồ 7.4 Phép biến đổi tọa độ 7.5 Khoảng cách 7.6 Tỷ lệ, độ xác độ phân giải Chơng Phép nội suy 8.1 Nguyên lý phép nội suy 8.2 Phép nội suy Pointwise 8.3 Đờng cong thích hợp 8.4 Bề mặt phù hợp 8.5 Phơng pháp bình phơng nhỏ 8.6 Phép nội suy liệu ảnh Chơng Mô hình số địa hình (DTM) 9.1 DEM DTM 9.2 Lới tam giác không (TIN) 9.3 Sự tạo đờng đồng mức (contour) 9.4 Phép nội suy độ cao từ đờng đồng mức 9.5 Tạo DEM cách tự động 9.6 Tạo ảnh ba chiều 9.7 Tách thông tin địa hình 9.8 Bóng bóng khuất Chơng 10 Phân tích không gian 10.1 Khái niệm phân tích không gian 10.2 Truy vấn 10.3 Phân loại lại 10.4 Xây dựng lại lớp thông tin 10.5 Chồng liệu raster 10.6 Chồng liệu vectơ 10.7 Phân tích kết nối 10.8 Phép đo phân tích hình dạng Chơng 11 Trực quan hoá liệu không gian 11.1 Biến đổi đồ hoạ 11.2 Thang độ xám 11.3 Sự chuyển đổi màu RGB HIS 11.4 Sự biểu diễn đồ hoạ thuộc tính 11.5 Bản đồ màu 11.6 Bản đồ địa hình 11.7 Cảnh quan từ mắt chim - phép chiếu song song 11.8 Cảnh quan từ mắt chim - phép chiếu trung tâm Tài liệu tham khảo 56 58 58 59 60 62 64 64 67 67 68 69 71 73 74 76 76 76 79 80 81 83 83 85 87 87 87 89 90 91 92 94 95 97 97 97 100 101 102 103 108 106 108 Chơng Các khái niệm 1.1 Định nghĩa GIS Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đợc định nghĩa nh hệ thống thông tin mà dùng để nhập, lu trữ, truy cập, thao tác, phân tích hiển thị liệu địa lý liệu không gian, để hỗ trợ việc định, qui hoạch quản lý sử dụng đất, tài nguyên thiên nhiên, môi trờng, giao thông vận tải, hạ tầng đô thị, hồ sơ hành khác Những hợp phần quan trọng GIS hệ thống máy tính, liệu không gian địa lý và ngời sử dụng, nh đợc thấy hình 1.1 Hệ thống máy tính Dữ liệu không gian Bản đồ, ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, bảng thống kê, v.v Phần cứng phần mềm cho nhập, cất giữ, truy cập, thao tác, phân tích hiển thị Ngời sử dụng Thiết kế chuẩn, cập nhật, phân tích bổ sung Hình 1.1 Các hợp phần quan GIS Hình 1.2 Khái niệm liệu không gian địa lý Hệ thống máy tính cho GIS bao gồm phần cứng, phần mềm thủ tục đợc thiết kế cho việc thu nhận liệu, xử lý, phân tích, mô hình hiển thị liệu địa không gian Nguồn liệu không gian đồ số, ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, bảng thống kê, tài liệu liên quan khác Dữ liệu địa không gian đợc phân thành liệu địa lý (gọi liệu hình học) liệu thuộc tính (hoặc đợc gọi liệu chuyên đề) nh đợc cho thấy hình 1.2 Dữ liệu địa không gian có ba yếu tố; điểm (gọi nút), đờng (gọi cung) vùng (gọi polygon) dạng vectơ dạng lới chúng thể cấu trúc hình học, cỡ, hình dạng, vị trí hớng Vai trò ngời sử dụng để lựa chọn thông tin thích hợp, đặt tiêu chuẩn cần thiết, thiết kế giá phù hợp cập nhật lên đồ, phân tích đầu GIS phụ vụ mục đích thích hợp lập kế hoạch bổ sung 1.2 Tại lại cần GIS Có lý sau giải thích cần GIS: - Dữ liệu không gian đợc bảo trì - Bản đồ thông tin thống kê cũ - Dữ liệu thông tin không xác - Không có dịch vụ phục lấy liệu - Không có chia sẻ liệu Một hệ thống GIS đợc triển khai, mong đợi lợi ích sau: - Dữ liệu không gian đợc bảo trì tốt khuôn dạng chuẩn - Sửa chữa cập nhật dễ - Dữ liệu không gian thông tin dễ tìm kiếm, phân tích hiển thị - Nhiều giá trị đợc thêm vào sản phẩm - Dữ liệu không gian đợc chia sẻ trao đổi tùy thích - Năng suất làm việc nhân viên đợc cải tiến hiệu - Tiết kiệm thời gian tiền bạc - Ra nh ững định đợc tốt Bảng 1.1 cho thấy lợi GIS bất lợi công việc tay truyền thống GIS Hình 1.3 cho thấy so sánh quản lý thông tin không gian với GIS Bảng 1.1 GIS khác với công việc tay Bản đồ Lu trữ Lấy Cập nhật Chồng lớp Phân tích không gian Hiển thị GIS Đợc chuẩn hoá thống Cơ sở liệu số Tìm máy tính Đợc thực hệ thống Rất nhanh Dễ dàng Rẻ nhanh Công việc tay Tỷ lệ khác chuẩn khác Bản đồ giấy, bảng Kiểm tra tay Đắt tốn thời gian Tốn thời gian lợng Phức tạp Đắt Hình 1.3 So sánh quản lý thông tin không gian địa lý 1.3 Yêu cầu hàm cho GIS Các câu hỏi mà GIS đợc yêu cầu trả lời chủ yếu nh sau: - cài ? (câu hỏi vị trí: tồn vị trí cụ thể) - Nó đâu ? (câu hỏi điều kiện: vị trí thoả mãn điều kiện định) - Nó biến động nh ? (câu hỏi khuynh hớng: xác định biến cố địa lý hớng mà thay đổi trình thay đổi) - Dữ liệu có liên quan ? (câu hỏi quan hệ: phân tích mối quan hệ không gian đối tợng đặc trng địa lý) - Cái ? (câu hỏi mô hình; tính toán hiển thị đờng tối u, khu đất thích hợp, khu vực rủi ro thiên tai v.v dựa vào mô hình) Hình 1.4 cho thấy ví dụ câu hỏi đợc trả lời GIS Để đạt yêu cầu trên, hàm sau cần thiết cho GIS (xem bảng 1.2): - Thu nhận tiền xử lý liệu - Quản lý truy cập sở liệu - Đo đạc phân tích không gian - Đầu hiển thị hình ảnh Hình 1.4 Các hàm yêu cầu GIS Bảng 1.2 Các hàm GIS Hàm Thu nhận tiền xử lý liệu Quản lý truy cập liệu Đo đạc phân tích không gian Đầu hiển thị hình ảnh Phụ hàm Số hoá Sửa chữa Xây dựng quan hệ không gian Chuyển đổi hệ qui chiếu Chuyển dạng liệu Gán thuộc tính Lu trữ liệu Mô hình thứ bậc Mô hình mạng lới Mô hình quan hệ Chất vấn thuộc tính Cơ sở liệu định hớng mục đích Phép đo đạc Làm vòng đệm Phép toán chồng lớp Phép toán kết nối Biến đổi tỉ lệ Khái quát hoá Vẽ đồ địa hình Vẽ đồ thống kê Hiển thị không gian chiều Hệ thống máy tính cho GIS Một hệ thống máy tính chủ yếu đợc hợp thành phần cứng phần mềm 1.4.1 Hệ thống phần cứng Một hệ thống phần cứng đợc cung cấp số hợp phần: Bộ xử lý trung tâm (CPU): CPU thực chơng trình xử điều khiển hoạt động tất hợp phần Thông thờng máy tính cá nhân PC hay máy trạm đợc lựa chon theo yêu cầu CPU nh máy tính server Bộ nhớ: Bộ nhớ quan trọng cho thao tác máy tính tất liệu chơng trình phải nhớ để truy cập nhanh Một máy tính cá nhân cho GIS yêu cầu nhớ 64 Mbytes Bộ nhớ phụ: đợc sử dụng cho tệp tin lớn thờng xuyên hay bán thờng xuyên với truy cập chậm Đĩa cứng, đĩa mềm, băng từ đĩa CD đợc sử dụng làm nhớ phụ Yêu cầu GBytes ổ cứng GIS Thiết bị ngoại vi Thiết bị đầu vào: Bàn phím, chuột, bàn số, máy quét ảnh, máy ảnh số, trạm quan trắc số Thiết bị đầu ra: hình màu, máy in, máy vẽ màu, máy ghi phim v.v Hình 1.5 cho thấy ví dụ thành phần hệ thống phần cứng GIS Hình 1.5 Các hợp phần hệ thống phần cứng GIS 1.4.2 Phần mềm Hệ thống phần mềm đợc tạo thành từ chơng trình bao gồm hệ điều hành, biên dịch trình ứng dụng Hệ điều hành (OS): điều khiển hoạt động chơng trình nh nhập xuất Cho máy tính cá nhân: MS-DOS (IBM PCs) WINDOWS hệ điều hành phổ biến Cho trạm làm việc: Unix VMS hệ điều hành phổ biến Biên dịch: chuyển chơng trình đợc viết dạng ngôn ngữ máy thành mã máy cho CPU thực phép tính nhị phân Các ngôn ngữ thông dụng nh C, Pascal, FORTRAN BASIC Các trình ứng dụng: nhiều công ty cung cấp hệ thống phầm mềm GIS đợc liệt kê bảng 1.3 Bảng 1.3 Một số công ty phần mềm GIS Phần mềm CPU Côn ty Mô hình liệu PC WS ARC/INFO ESRI MGE Intergraph Geo/SQL Generation Technology GFIS IBM IDRISI* Clack Univ GRASS* GRASS Information Center Vector Raster ứng dụng Phân tích DTM Mạng Chú ý: * phần mềm công cộng 1.5 GIS nh khoa học đa ngành GIS khoa học tổng hợp đa ngành gồm có môn truyền thống sau: Địa lý Thống kê Đồ học Các hoạt động nghiên cứu Viễn thám Tin học Quan trắc Toán học Trắc địa Công trình dân dụng Địa Qui hoạch đô thị Bảng 1.4 tổng kết môn khoa học tạo nên GIS nh với với khía cạnh hàm GIS có thay đổi nhiều tên sử dụng qua nhiều năm theo phạm vi ứng dụng tầm quan trọng đợc liệt kê dới đây: - Hệ thông tin đất (LIS) - Bản đồ quản lý thiết bị tự động (AM/FM) - Hệ thông tin môi trờng (EIS) - Hệ thông tin tài nguyên - Hệ thông tin qui hoạch - Hệ thống quản lý thông tin không gian GIS ngày trở thành môn khoa học độc lập với tên "Geomatic", "Geoinformatics" hay "Geospatial Information Science đợc dùng nhiều phủ trờng đại học Bảng 1.4 Quan hệ ngành khoa học truyền thống với GIS Các hàm GIS Các ngành khoa học Thu nhận liệu Lập đồ Tiền xử lý Cấu trúc liệu Cơ Phân Mô sở tích hình liệu không hóa gian Địa lý Hiển thị ứng dụng Bản đồ Viễn thám Quang trắc Trắc địa Đo đạc Thống kê Hoạt động Nghiên cứu Công trình dân dụng Qui hoạch đô thi Tin học Toán học 1.6 Các lĩnh vực ứng dụng GIS Các lĩnh vực ứng dụng GIS đợc nhóm thành nhóm sau: Quản lý phơng tiện (AM/FM) Các đồ tỷ lệ lớn xác phân tích mạng lới đợc sử dụng chủ yếu cho quản lý vật dụng AM/FM thờng sử dụng lĩnh vực Quản lý môi trờng tài nguyên thiên nhiên Các đồ tỷ lệ nhỏ đến trung bình công nghệ chống lớp kết hợp với ảnh máy bay vệ tinh đợc sử dụng cho quản lý tài nguyên thiên nhiên phân tích tác động môi trờng Mạng lới giao thông Các đồ tỷ lệ lớn đến trung bình phân tích không gian đợc dùng cho định tuyến xe cộ, xác định vị trí nhà đờng, v.v Qui hoạch công trình Bản đồ tỷ lệ lớn tới trung bình mô hình công trình đợc sử dụng chủ yếu công trình dân dụng Hệ thông tin đất Kết hợp sở liệu phi không gian không gian quản lý tổng hợp đới bờ biển Trần Đình Lân Phân viện Hải dơng học Hải Phòng 246 Đờng Đà Nẵng, Hải Phòng Tel: 031-761523; Fax: 031-761521 Email: tdlan@hio.ac.vn Mở đầu Với phát triển nhanh chóng công nghệ thông tin, ngày hầu hết ngành kinh tế, khoa học tự nhiên, khoa học xã hội, công nghệ có chiến lợc ứng dụng công nghệ thông tin Điểm mấu chốt cho ứng dụng công nghệ phải xây dựng cho đợc sở liệu hệ thống sở liệu Thực khái niệm sở liệu (database) đời với đời máy tính điện tử Do nhu cầu phát triển sở liệu, nhiều công ty sản xuất phần mềm cho đời sản phẩm phần mềm hệ quản trị liệu tiện dụng xây dựng sở liệu (CSDL), chẳng hạn PARADOX, Spans, ORACLE, DBASE, MS ACCESS, v.v theo qui mô khác Cùng với sừ bùng phát công nghệ thông tin công nghệ không gian (Viễn thám GIS) phát triển mạnh thập niên gần với mục tiêu phục vụ kinh tế, dân sinh Sự phát triển kết hợp khoa học địa lý với công nghệ thông tin cho đời hệ thông tin địa lý (GIS) GIS chức thiếu quản lý sở liệu Và nh vậy, ngày tồn hai loại sở liệu: phi không gian - quản lý liệu thuộc tính không gian - quản lý liệu không gian (bản đồ, ảnh viễn thám) Trong xu phát triển chung toàn gới, phát triển bền vững trở thành mục đích tất quốc gia, khu vực, từ lục địa đến đại dơng Nhiều công cụ đợc phát triển mức khác để đạt đến mục đích Trong số công cụ Quản lý tổng hợp đới bờ biển công cụ đắc lực Quản lý tổng hợp đới bờ biển (QLTHĐB) đời nhằm đáp ứng mục tiêu sử dụng lâu bền tài nguyên bảo vệ môi trờng đới bờ biển, cụ thể hơn, trì trình sinh thái bản, hệ thống đảm bảo đời sống trái đất đa dạng sinh học Đối tợng QLTHĐB tài nguyên hoạt động vùng đất vùng nớc ven bờ Khi bắt đầu hình thành kế hoạch QLTHĐB, cần có thông tin t liệu thuộc nhóm: sở tài nguyên (coastal resource base), tổ chức xã hội, chơng trình liên quan lực thể chế, luật pháp tài Nhu cầu hệ thống hoá t liệu tài nguyên QLTHĐB QLTHĐB trình động liên tục định việc sử dụng tài nguyên bảo vệ môi trờng bờ Mục đích quản lý tổng hợp quản lý phát triển cho không gây phơng hại tới tài nguyên môi trờng Nh QLTHĐB phạm vi khác dự án, chơng trình, v.v để triển khai, ngời ta cần phải có t liệu (đó nguyên liệu đầu vào) Khi bắt đầu tiến hành chơng trình, dự án, kế hoạch phát triển, v.v sở đầu vào cho việc thiết kế, triển khai công việc liệu, kế hoạch QLTHĐB Thực tế cho thấy nớc ta t liệu thờng có đợc từ nhiều nguồn, dới nhiều dạng, theo nhiều tiêu chuẩn khác quản lý nhiều quan khác Các thông tin, t liệu thờng đợc thu thập, quản lý theo vùng lãnh thổ (thờng hành chính), theo ngành có lợi ích trực tiếp gián tiếp đến khu vực, theo hệ thống quan nghiên cứu, v.v Đây kết tất yếu phơng thức quản lý mang tính truyền thống, tức quản lý đơn ngành theo khu vực hành Để áp dụng phơng thức quản lý - Quản lý tổng hợp - cho vịnh Bắc Bộ, cần phải có hệ thống sở liệu thống nhất, đa lĩnh vực thờng xuyên đợc cập nhật Trong t liệu đợc chuẩn hoá theo tiêu chuẩn định, đợc lu trữ quản lý theo phơng thức thống nhất, hay nói chung cần phải hệ thống hoá t liệu Trong trình triển khai hệ thống quản lý tổng hợp đới bờ, t liệu cần đợc đánh giá, lựa chọn theo nội dung quản lý, cho từ phát triển đợc thị (indicators) sử dụng lâu bền đới bờ biển phục vụ trớc hết cho việc xây dựng hồ sơ môi trờng, sau cho việc đánh giá giám sát môi trờng tài nguyên nh dự án Các dạng t liệu phơng pháp xây dựng hệ thống sở liệu đới bờ biển 2.1 Các dạng t liệu Hiện có hai dạng t liệu đợc sử dụng để nghiên cứu đới bờ biển liệu thuộc tính (phi không gian) liệu không gian (geographic data) Dữ liệu dạng thuộc tính số liệu, mô tả báo cáo điều tra, v.v đề cập đến thuộc tính đối tợng tự nhiên nh trữ lợng, số lợng, tốc độ phát triển, tăng trởng, giá trị, v.v nh tác nhân liên quan, nh hoạt động khai thác, sử dụng ngời, tai biến tự nhiên Dữ liệu không gian bao gồm chủ yếu đồ, sơ đồ, ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, v.v đề cập đến phân bố (theo không gian thời gian), qui mô, hình thái, v.v đối tợng Với trợ giúp công nghệ thông tin, ngày dạng liệu không gian đợc phát triển mạnh, lu trữ kết hợp với liệu thuộc tính hệ quản lý (sử dụng hệ thông tin địa lý) 2.2 Phơng pháp xây dựng Các phơng pháp tổ hợp phơng pháp đợc sử dụng để xây dựng hệ thống sở liệu phục vụ QLTHĐB hệ phơng pháp đợc nhiều ngành sử dụng Các phơng pháp đợc sử dụng dới đợc đề cập chi tiết nhiều công trình Phơng pháp nghiên cứu tài liệu Phơng pháp đánh giá nhanh môi trờng Phơng pháp viễn thám hệ thông tin địa lý Phơng pháp xây dựng sở liệu 2.3 Sơ đồ kết hợp CSDL phi không gian không gian Việc xây dựng mô hình quản trị liệu phát triển đến hệ thứ ba Tuy nhiên mô hình sử dụng phổ biến mô hình hệ thứ hai - mô hình quan hệ (relational database management system) - với trợ giúp hiệu phần mềm máy tính điện tử Hiện nay, việc sử dụng mô hình quản trị liệu quan hệ thích hợp, thuận tiện việc phối hợp sử dụng phần mềm quản trị liệu thuộc tính với ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý quản trị liệu không gian Hầu hết liệu đặc trng phân bố không gian đối tợng đợc quản lý hệ quản trị liệu không gian phần mềm GIS, thông tin t liệu khác đợc quản lý dới dạng bảng liệu hệ quản trị liệu quan hệ phi không gian Ngày phần mềm GIS, có phần quản lý liệu thuộc tính có trình liên kết với CSDL phi không gian Tuy nhiên thông thờng để dễ dàng qản lý, bảo trì tăng tốc độ xử lý, ngời ta thờng quản lý riêng CSDL GIS CSDL thuộc tính phi không gian Quá trình liên kết t liệu đợc thực thông qua phần mềm sở liệu, đợc xây dựng thông qua chơng trình ứng dụng tin học Liên kết t liệu không gian phi không gian Dữ liệu viễn thám (ảnh) Dữ liệu đầu vào (Đồng toạ độ, Dữ liệu GIS (bản đồ) Dữ liệu thuộc tính (số liệu) dạng liệu) Bổ trợ thông tin Hệ thống hóa Phân tích Giải đoán, phân loại Cơ sở liệu GIS (các lớp thông tin nền, thông tin chuyên đề, ) Cơ sở liệu phi không gian (các bảng chứa thông tin thuộc tính) Kết nối, phân tích, mô hình hình hoá Các ứng dụng đầu phục vụ QLTHĐB (Bản đồ chuyên đề, phân vùng chức năng, mô hình dự báo, giám sát, đánh giá, hệ thống hỗ trợ hoạch định sách, v.v.) Những kết ban đầu lồng ghép CSDL không gian phi không gian phục vụ quản lý vùng bờ biển Trong cố gắng tiếp cận sử dụng t liệu viễn thám công nghệ GIS phục vụ QLTHĐB Việt Nam, số sở liệu GIS đợc xây dựng theo mục tiêu Đáng ý bốn tập sở liệu GIS đợc xây dựng, tập Phân viện Hải dơng học Hà Nội thực khuôn khổ hợp tác ASEAN - Australia, ba tập lại Phân viện Hải dơng học Hải Phòng xây dựng có sở liệu thuộc tính kèm Các tập đợc trình bày chi tiết dới 3.1 Cơ sở liệu GIS điều kiện tự nhiên vùng bờ tây Vịnh Bắc Bộ Trong sở liệu này, tập sở liệu GIS điều kiện tự nhiên đợc xây dựng, tập CSDL thuộc tính đợc xây dựng quản lý phần mềm VODC Dựa t liệu đợc thu thập 40 năm Phân viện, đồ chuyên đề tỉ lệ 1:250000 đới bờ đợc chuẩn hoá đa vào sở liệu dùng phần mềm ARCVIEW GIS Ngoài đồ tỉ lệ 1:250000 phù hợp việc qui hoạch cấp vùng tỉnh, nhiều đồ chuyên đề đợc xây dựng từ lớp thông tin sở liệu đợc sử dụng vào dự án liên quan đến quản lý tài nguyên môi trờng biển Chẳng hạn, đồ tài nguyên môi trờng đầm phá Thừa Thiên - Huế đợc chuyển giao cho Sở Khoa học, Công nghệ Môi trờng Thừa Thiên - Huế để lồng ghép vào việc qui hoạch quản lý đầm phá Các đồ điều kiện tự nhiên vùng nớc ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh đợc sử dụng cho phát triển nuôi trồng hải sản bền vững Dới số đồ đợc xây dựng sở liệu Vùng Hải Phòng Cảnh quan địa hoá vùng bờ biển Hải Phòng Địa mạo vùng bờ Hải Phòng lân cận Môi trờng địa hoá trầm tích bãi triều vùng bờ Hải Phòng Động lực vùng bờ Hải Phòng Hiện trạng bãi triều vùng bờ Hải Phòng Phân bố hàm lợng Sunphua trầm tích tầng mặt xám nâu vùng bãi triều Hải Phòng Trầm tích đệ tứ bãi triều vùng bờ Hải Phòng Phân bố trầm tích đáy vùng bờ Hải Phòng Vùng Thừa Thiên - Huế Phân bố thành phần độ hạt lớn 0,1mm trầm tích đáy đầm phá Tam Giang Cầu Hai Phân bố thành phần độ hạt 0,1mm - 0,01mm trầm tích đáy đầm phá Tam Giang Cầu Hai Phân bố thành phần độ hạt nhỏ 0,01mm trầm tích đáy đầm phá Tam Giang Cầu Hai Hình thái cấu trúc đầm phá Tam Giang - Cầu Hai Động lực hình thái đầm phá Tam Giang - Cầu Hai Địa mạo đầm phá Tam Giang - Cầu Hai Phân bố mầu sắc trầm tích đầm phá Tam Giang - Cầu Hai Hiện trạng môi trờng đầm phá Tam Giang - Cầu Hai Môi trờng trầm tích đầm phá Tam Giang - Cầu Hai 10 Địa động lực nội sinh vùng đầm phá Tam Giang - Cầu Hai 11 Phân bố trầm tích đáy đầm phá Tam Giang - Cầu Hai 12 Phân bố đất ớt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai năm 1992 (từ t liệu ảnh vệ tinh) 13 Phân bố đất ớt đầm phá Tam Giang - Cầu Hai năm 1997 (từ t liệu ảnh vệ tinh) 14 Phân bố đất ớt đầm Lăng Cô năm 1992 (từ t liệu ảnh vệ tinh) 15 Phân bố đất ớt đầm Lăng Cô năm 1997 (từ t liệu ảnh vệ tinh) Vùng Quảng Ninh Các đồ phân bố khoáng vật nặng vùng bờ biển Quảng Ninh Phân bố Sk trầm tích vùng bờ biển Quảng Ninh Phân bố màu sắc trầm tích vùng bờ biển Quảng Ninh Vùng Quảng Ninh - Thanh Hoá Biến động đờng bờ Cát Hải, Hải Phòng Biến động xói lở bờ biển vùng Đầm hà - Móng Cái Hiện trạng xói lở bờ biển vùng Tiên Yên - Cửa Lục Biến động xói lở bờ biển vùng Hải Phòng - Hạ Long Hiện trạng xói lở bờ biển vùng Móng Cái - Đồ Sơn Biến động đờng bờ vùng Móng Cái - Lạch Trờng Hiện trạng xói lở bờ biển miền bắc Việt Nam Biến động đờng bờ biển vùng châu thổ sông Hồng Lớp phủ đất vùng Hải Hậu 10 Tai biến xỏi lở bờ biển Cát Hải (Hải Phòng) 11 Tai biến xói lở bờ biển miền bắc Việt Nam 12 Tai biến xói lở bờ biển Hải Hậu (Nam Định) Nguồn: Trần Đình Lân nnk, 2000 [12] 3.2 Cơ sở liệu GIS phục vụ nghiên cứu quản lý tổng hợp vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Đà Nẵng Trong sở liệu có tập CSLD thuộc tính đợc quản lý MS ACCESS tập CSDL GIS dùng phần mềm MAPINFO Tập CSDL GIS đợc xây dựng với liệu đầu vào (ảnh vệ tinh đồ) đợc cung cấp từ nhiều quan ứng dụng đầu sở liệu chủ yếu liên quan đến việc biên soạn đồ khu vực điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên phát triển kinh tế - xã hội, số đồ quy hoạch vùng hai khu vực Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Đà Nẵng Phần lớn lớp thông tin chuyên đề sở liệu GIS đợc sử dụng để lập đồ minh hoạ trình xây dựng hồ sơ môi trờng hai khu vực Sau số đồ đợc xây dựng sở liệu 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Địa hình vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Thuỷ hệ vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Tai biến Tân kiến tạo địa động lực nội sinh vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Địa chất môi trờng vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Chất lợng nớc vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Phân bố tài nguyên sinh vật vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Phân bố rừng vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Phân bố tài nguyên phi sinh vật vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Nhạy cảm bờ vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Chất lợng nớc Vịnh Hạ Long Các hệ sinh thái vùng bờ biển Hải Phòng từ ảnh vệ tinh SPOT 1994 Habitat vùng bờ biển Hải Phòng Sử dụng đất thành phố Hạ Long (từ ảnh vệ tinh) Nhạy cảm bờ Việt Nam Sử dụng đất vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Tần xuất ngập lụt mực biển dâng 0m vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Tần xuất ngập lụt mực biển dâng 1m vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Sử dụng đất vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long mực biển dâng 0m Sử dụng đất vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long mực biển dâng 1m Môi trờng địa chất thành phố Đà Nẵng Nhạy cảm bờ vùng bờ biển Đà Nẵng Ranh giới hành vùng bờ biển Hải Phòng - Cát Bà - Hạ Long Hệ thống đờng vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Dân số vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Hệ thống Văn hoá, y tế, giáo giục công nghiệp vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà Hạ Long Phát triển kinh tế - xã hội vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Phân vùng bảo vệ môi trờng vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Phân vùng chức vùng bờ biển Đồ Sơn - Cát Bà - Hạ Long Rang giới hành thành phố Đà Nẵng Phân vùng lãnh thổ du lịch thành phố Đà Nẵng 31 32 33 34 35 36 37 Qui hoạch phát triển nông - lâm - ng thành phố Đà Nẵng Vị trí trạm quan trtắc môi trờng vùng bờ biển Đà Nẵng Phát triển văn hoá, xã hội đến 2010 thành phố Đà Nẵng Qui hoạch lãnh thổ nông - lâm - ng thành phố Đà Nẵng Tổ chức du lịch thơng mại dịch vụ đến 2010 thành phố Đà Nẵng Tổ chức không gian hạ tầng sở thành phố Đà Nẵng đến 2010 Phân bố khu công nghiệp thành phố Đà Nẵng Nguồn: KHCN 06-07 [8] 3.3 Cơ sở liệu nguồn thải lục địa vùng ven biển miền bắc Việt Nam Tập CSDL thuộc tính CSDL đợc xây dựng quản lý MS ACCESS tập CSDL GIS dùng phần mềm ARCVIEW GIS Các lớp thông tin chuyên đề đợc xâydựng quản lý CSDL GIS sau đợc sử dụng để xây dựng đồ phân bố hàm lợng số chất ô nhiễm, điểm nóng ô nhiễm, bãy ô nhiễm, v.v Tập CSDL thuộc tính quản lý liệu nguồn gây ô nhiễm, chất lợng môi trờng nớc trầm tích, hệ sinh thái, sách luật liên quan, tiêu chuẩn môi trờng tính toán tổng lợng thải, số liên quan đến kim loại nặng Tiềm sử dụng t liệu công nghệ không gian quản lý tổng hợp đới bờ biển Việt Nam 4.1 Viễn thám GIS công cụ mạnh phục vụ lập kế hoạch QLTHĐB Ngày hệ thống quan trắc trái đất vệ tinh máy bay ngày đợc cải tiến Độ phân giải ngày cao số kênh phổ nhiều chi tiết, chẳng hạn độ phân giải đạt dới 1m số kênh phổ có đến 10 Việc xử lý liệu đạt đợc tiến to lớn, có hệ thống siêu máy tính tốc độ cao khả lu trữ liệu khổng lồ với phần mềm xử lý mạnh Khả thông tin trao đổi liệu nh kinh nghiệm đợc mở rộng nhanh chóng thông qua hệ thống Internet Tất điều kiện thuận lợi tạo khả ứng dụng rộng rãi ngày nhiều viễn thám công nghệ không gian vào nhiều lĩnh vực trái đất, đặc biệt nghiên cứu triển khai phạm vi biển đại dơng, nơi mà ngời gặp khó khăn thu thập t liệu liên kết thông tin phạm vi rộng Đối với đới bờ biển Việt Nam, công nghệ viễn thám hệ thông tin địa lý phối hợp với góp phần ngày nhiều vào việc xây dựng sở liệu tài nguyên thiên nhiên môi trờng, lập mô hình dự báo tai biến môi trờng mô hình sử dụng lâu bền quản lý tài nguyên đới bờ biển Đặc biệt hệ thống quản lý tổng hợp tài nguyên đới bờ biển, điều phối lại việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên hành động thiết yếu Do giám sát việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên cần thiết tất cấp May thay, kể từ nay, nhiều nội dung trình giám sát đợc giải nhờ ứng dụng viễn thám GIS Ví dụ, nh thực việc đánh giá biến động quĩ đất hệ sinh thái, sau lập mô hình dự báo biến động loại tài nguyên hoạch định sách ứng phó nhanh chóng Có thể lấy ví dụ khác quản lý bảo vệ môi trờng đới bờ biển, viễn thám GIS phối hợp giúp phát dự báo gia tăng tai biến môi trờng nh lũ lụt, tràn dầu, xói lở sa bồi, thuỷ triều đỏ, v.v sau xây dựng mô hình dự báo ứng phó Trong tơng lai viễn thám GIS đợc ứng dụng giám sát môi trờng đới bờ biển Tất thông tin thu đợc từ việc xử lý phân tích t liệu viễn thám đợc lồng ghép vào hồ sơ môi trờng mà tài liệu cần thiết trình thực kế hoạch QLTHĐB Trong điều kiện Việt Nam, việc trang bị đồng phần cứng, phần mềm nh đào tạo nhân lực cho ứng dụng công nghệ viễn thám GIS nghiên cứu triển khai lĩnh vực biển vấn đề cần ý Hơn nữa, ảnh vệ tinh t liệu đầu vào cho ứng dụng thờng đắt, đặc biệt ảnh cập nhật Tuy nhiên xét lâu dài ứng dụng viễn thám GIS lại phơng pháp rẻ hiệu nghiên cứu biển đại dơng Trong nghiên cứu ứng dụng liên quan đến hàng loạt ảnh vệ tinh phục vụ đánh giá biến động tài nguyên thiên nhiên theo thời gian chẳng hạn, phơng pháp phối hợp viễn thám GIS hiệu quả, đặc biệt biết sử dụng kinh nghiệm kết hợp hàng loạt liệu có đợc từ trớc đến nhà chuyên môn 4.2 Lồng ghép t liệu viễn thám GIS vào bớc QLTHĐB Về việc lập kế hoạch cho hệ thống QLTHĐB trải qua bớc: 1) khởi thảo, 2) phân tích, 3) hình thành, 4) định, 5) phê duyệt, 6) thực hiện, 7) giám sát đánh giá, 8) tổng hợp kế hoạch Trong ba bớc cần sở liệu nh sở liệu phục vụ đánh giá nhanh môi trờng đới bờ biển, bớc thứ bảy, thông tin thu đợc từ sở liệu phục vụ QLTHĐB đầu vào cốt yếu Để có đợc trình hoạch định sách đắn, nhà hoạch định sách lập kế hoạch cần tất thông tin phải dạng dễ hiểu rõ ràng Công nghệ GIS thực việc hiệu quả, đặc biệt ba bớc đầu lập kế hoạch cho hệ thống QLTHĐB khu vực Đối với bớc thứ bảy, t liệu viễn thám đầu vào có lợi hiệu Những t liệu cho thấy biến đổi chung vùng dự án nh thay đổi cụ thể khu vực thuộc phạm vi dự án cách định kỳ Kỹ thuật xử lý t liệu viễn thám hiển thị chúng theo dạng khác đợc thực hệ thống máy tính mạnh với phần mềm viễn thám GIS Việt Nam, viễn thám GIS bớc đầu đợc sử dụng lồng ghép trình triển khai bớc đầu việc lập kế hoạch QLTHĐB Kết luận Sự lồng ghép hai loại CSDL không gian phi không gian để phục vụ cho mục tiêu QLTHĐB giúp cho việc xây dựng ứng dụng nh loại đồ, mô hình dự báo, v.v nhanh chóng Đồng thời việc cập nhật, quản lý, bảo trì CSDL dễ dàng thực CSDL riêng biệt Những ứng dụng rộng rãi t liệu viễn thám công nghệ không gian thực phát triển mạnh thập kỷ 90 mà công nghệ thông tin đợc đa sử dụng rộng rãi Việt Nam Khoảng năm trở lại đây, viễn thám hệ thông tin địa lý đợc đa vào sử dụng lĩnh vực biển Sự kết hợp viễn thám hệ thông tin địa lý bổ trợ ngày nhiều vào lĩnh vực nghiên cứu động lực đới bờ, tài nguyên đới bờ tai biến đới bờ T liệu viễn thám kỹ thuật GIS gần đợc áp dụng để xây dựng sở liệu phục vụ mục tiêu quản lý tổng hợp đới bờ biển Trong số sở liệu đó, CSDL Phân viện Hải dơng học Hải Phòng xây dựng đề gồm hai tập: Tập CSDL GIS - xây dựng MAPINFO ARCVIEW tập CSDL thuộc tính - thờng đợc xây dựng tron MS ACCESS Tài liệu tham khảo Aronoff, Stan 1995 Geograhic information Systems: A Management Perspective WDL Publications, Ottawa, Canada 291p Chua Thia-Eng, Huming Yu & Chen Guoqiang 1997 From Sectoral to Integrated Coastal Management: a Case in Xiamen, China Ocean & Coastal Management, Vol 37, No.2, pp 233-251 Nguyễn Đình Hoè, Nguyễn Thị Loan, 1998 Đánh giá nhanh môi trờng dự án Sở Khoa học, Công nghệ Môi trờng Ninh Thuận 206 trang Nguyễn Đình Hoè, 1999 Viễn thám: Phơng pháp giải đoán mắt thờng ứng dụng Viễn thám Hệ thông tin địa lý qui hoạch môi trờng Viện địa lý, Khoa sinh thái nhân văn, Đại học Tự do, Bỉ khoa Môi trờng, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội 10/1999 Trang 174-182 ITTXDP, 1996 The Coastal Environmental Profile of Xiamen MPP-EAS Technical Report No.6, 110 p GEF/UNDP/IMO Regional Programme for the Prevention and Management of Marine Pollution in the East Asian Seas, Quezon City, Philippines Jan C Post and Carl G Lundin, Editors, 1996 Environmentally Sustainable Development Studies and Monographs Series No.9 The World Bank, Washington D.C Trần Đình Lân, 1999 Nội dung sở liệu phục vụ đánh giá nhanh môi trờng đới bờ biển Việt Nam Tài nguyên môi trờng biển, Tập VI NXB Khoa Học Kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Ngọc Liên, 1998 ACCESS thiết kế xây dựng ứng dụng sở liệu NXB Giao thông vận tải, 956 trang Trần Minh, 1999 Hệ thông tin địa lý - Phần sở Viện Địa lý, Khoa sinh thái nhân văn, Đại học Tự do, Bỉ khoa Môi trờng, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội 10/1999 Trang 183-210 10 Nguyễn Hồng Phơng, 1998 Xây dựng sở liệu GIS cho khu vực vịnh Văn Phong (Khánh Hoà) phục vụ quản lý tài nguyên môi trờng dải ven biển Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ biển toàn quốc lần thứ IV, Hà Nội, 12-13 tháng 11 - 1998 11 Raghu Ramakrishnan, 1998 Database Management Systems WCB/McGaw-Hill, USA 727 p 12 Nguyễn Ngọc Thạch, Bùi Công Quế, Ngô Bích Trâm, Trịnh Hoài Thu, 1999 áp dụng Viễn thám Hệ thông tin địa lý để nghiên cứu quản lý tổng hợp vịnh Văn Phong, tỉnh Khánh Hoà Viện Địa lý, Khoa sinh thái nhân văn, Đại học Tự do, Bỉ khoa Môi trờng, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Hà Nội 10/1999 Trang 308-314 13 Nguyễn Tiến, Đặng Xuân Hờng, Nguyễn Văn Hoài, 1998 Hớng dẫn lập trình Microsoft Access 97 từ A đến Z Tập NXB Giáo Dục 14 Đỗ Trung Tuấn, 1998 Cơ sở liệu (DataBase) NXB Giáo Dục, 369 trang ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu biển đại dơng Trần Đức Thạnh Phân viện Hải dơng học Hải Phòng 246 Đờng Đà Nẵng, Hải Phòng Tel: 031-761523; Fax: 031-761521 Email: tdthanh@hio.ac.vn Mở đầu Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng kỹ thuật Viễn thám GIS ngày rộng rãi nhiều lĩnh vực, có nghiên cứu biển đại dơng Việc ứng dụng nhóm kỹ thuật thông tin không gian không nâng cao hiệu điều tra nghiên cứu bản, mà tạo bớc tiến nhảy vọt trong quản lý tài nguyên môi trờng ven biển đại dơng, ngăn ngừa phòng tránh thiên tai Việt Nam, ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu biển đại dơng gần kết đạt đợc khiêm tốn Tuy nhiên, công việc có triển vọng to lớn cần đợc quan tâm phát triển ứng dụng viễn thám 2.1 Những vấn đề chung Viễn thám phơng pháp nghiên cứu đối tợng bề mặt trái đất bầu khí bao quanh nhờ t liệu quan trắc từ xa nhờ hệ thống vệ tinh tầng cao tầng thấp, bóng thám không máy bay Hiện nay, t liệu ảnh vệ tinh (ví dụ: Landsat, Spot, Radasate, NOAA, v.v.) đợc sử dụng tơng đối phổ biến, chủ yếu ảnh số ứng dụng tài liệu ảnh vệ tinh nghiên cứu đối tợng, trình bề mặt trái đất có nhiều u việt: Chi phí rẻ thời gian thực nhanh so với phơng pháp khảo sát mặt đất Có thể tiếp cận đối tợng mà dới mặt đất khó tới gần Có khả phủ diện rộng cảnh chụp từ hàng trăm dến hàng chục nghìn km2 tuỳ tính chất đầu chụp nên đảm bảo đợc tính đồng thời trình tự nhiên diện rộng Có khả cập nhật thông tin, tài liệu nghiên cứu phục vụ cho nghiên cứu nhanh đáp ứng yêu cầu bất thờng nhờ đặt ảnh mạng từ nhiều vệ tinh có quỹ đạo định luân đổi bay khu vực nghiên cứu Có tính chất đa thời gian (multitime) vệ tinh có khả bay chụp lặp lại quỹ đạo sau thời khoảng định, giúp ích cho theo dõi nghiên cứu biến động đối tợng, trình tự nhiên hay nhân tác Có tính chất đa phổ (multi spectral), cảnh chụp đồng thời nhiều kênh phổ khác nhau, nhờ thế, giải đoán xác định nhiều đối tợng mặt đất, mặt biển quan hệ không gian chúng với Các kênh phổ dải nhìn thấy nh lam lục đỏ, cận hồng ngoại - hồng ngoại nhiệt Có khả đặt đa đầu chụp (multi sensors) vệ tinh (platform) với tính chất khác độ phân giải không gian, độ phân giải phổ, diện phủ thời gian chụp lặp lại để giải đồng nhiều vấn đề khác Đó đầu chụp ảnh quang học kênh sóng ánh sáng rađa dải tần khác 2.2 Những ứng dụng nghiên cứu biển đại dơng Nghiên cứu địa hình trầm tích dải ven bờ biển Các ảnh đa phổ kết hợp với ảnh toàn sắc có độ phân giải không gian cao cho phép xác định kiểu bờ biển với đặc trng hình thái vật chất cấu tạo; phân biệt rõ đối tợng hình thái nh bãi cát biển, bãi triều, cồn cát cổ đại, hệ thống lạch triều, cửa sông, đầm phá vũng vịnh Có thể phân định trầm tích vùng triều với thành phần nhơ bùn, bùn cát cát Trong điều kiện thuận lợi, giải đoán đợc địa hình trầm tích mặt đáy độ sâu nhỏ vài chục mét Đánh giá ảnh hởng vật chất từ lục địa đa dải ven biển ảnh hởng phù sa sông vùng biển ven bờ theo mùa biến đông năm nhận biết ảnh đa phổ Nếu kết hợp với phân tích quan trắc mặt đất thành lập đồ phân bố phù sa với nồng độ bùn cát đợc định lợng Vật chất dinh dỡng ven bờ đợc đánh giá nhờ xác định phân bố vật chất màu vàng Kiểm kê giám sát biến động đất ngập nớc hệ sinh thái ven bờ ven bờ Đất ngập nớc ven bờ dạng tài nguyên quan trọng, sử dụng vào nhiều mục đích phát triển kinh tế xã hội, nơi c trú sinh vật, bãi đẻ, bãi giống đối tợng bảo vệ tự nhiên Đất ngập nớc ven bờ gồm bốn nhóm: đất phủ thực vật, đất không phủ thực vật, đất ngập nớc thờng xuyên đất ngời sử dụng Rất đáng ý, đất phủ thực vật có rừng ngập mặn, đất ngập nớc thờng xuyên có rạn san hô thảm cỏ biển đất ngời sử dụng Do tự nhiên nhân tác, quĩ đất ngập nớc thờng xuyên thay đổi cần đợc kiểm kê, giám sát Kinh nghiệm cho thấy tài liệu ảnh vệ tinh quang học radar phối hợp đảm nhiệm tốt nhiệm vụ Đánh giá trạng, giám sát hoạt động sử dụng đất tình hình khai thác số dạng tài nguyên ven biển Tài liệu viễn thám giúp cho đánh gía trạng biến động diện tích đầm nuôi, đồng muối khu khai hoang lấn biển làm nông nghiệp số hoạt động khác nh xây dựng công trình, bến cảng, v.v để từ kịp thời có giáp pháp điều chỉnh quy hoạch phát triển Giám sát trạng biến động số yếu tố môi trờng Một số yếu tố nh dòng đục ảnh hởng đến hệ sinh thái san hô cỏ biển, bãi tắm du lịch, tình hình ô nhiễm váng dầu phát giám sát tài liệu đa phổ radar Nghiên cứu đánh giá số yếu tố trình động lực ven bờ ảnh radar, toàn sắc phân giải cao kết hợp đa phổ quan trắc hớng, độ cao, chiều dài bớc sóng sóng biển đặc điểm chung trờng sóng Phát theo dõi tai biến ven biển Đây u ứng dụng viễn thám Các tai biến nh xói lở, sa bồi, chuyển lấp cửa biển đợc phát hiện, theo dõi dự báo Đặc biệt khả ảnh radar chụp đợc điều kiện ma bão, trời nhiều mây mù cho phép nghiên cứu giám sát lũ ngập ven bờ có hiệu ảnh đa kết hợp với đa phổ toàn sắc phân giải cao chụp lập thể xây dựng mô hình số địa hình, tính toán mức ngập lũ, thể tích khối nơcá lũ dự báo lũ điều kiện dự báo đợc điều kiện khí tợng thuỷ văn Nghiên cứu đánh giá yếu tố khí tợng thuỷ văn biển Một số đầu chụp chuyên dụng nghiên cứu khí tợng hải văn biển (Ví dụ, SeaWind, OCTS/ADEOS, GLI, , NOAA) có khả nghiên cứu dự báo trờng khí tợng hải văn biển nh gió mặt biển, dòng chảy, độ trong, tỷ trọng, nhiệt độ, độ mặn nớc biển, chí quan sát đợc dịch chuyển dong hải lu Phân tích dự báo ng trờng Dựa vào phân tích yếu tố hoá lý nớc biển, hàm lợng chất dinh dỡng (vật chất màu vàng), vệ tinh màu nớc cho phép xác định hàm lợng Clorophyll, để từ tính toán sinh khối thực vật nổi, xuất sơ cấp dự báo ng trờng phục vụ nghề cá biển có hiệu Các vệ tinh màu nớc chụp lặp lại ngày/lần giúp cho theo dõi diến biến ng trờng Giám sát môi trờng theo dõi cố biển Các vụ tràn dầu cố giàn khoan hay tai nạn tầu thuyền giám sát ảnh vệ tinh để theo dõi lan truyền màng dầu Tài liệu quan trắc từ tài liệu ảnh vệ tinh Radarsat khoảng thời gian 9/1995-5/1998 nhà khoa học Singapor cho thấy khu vực nhiễm dầu nặng đờng hàng hải quốc tế, toạ độ 4030 - 12030B 107030 110030Đ (15-20 vết dầu/10.000km2 vệt/10.000 km2) Tiếp đến vùng nớc ven bờ phía nam Cà Mau (ng trờng) vùng cảng Cam Ranh, Đà Nẵng ứng dụng GIS 3.1 Những vấn đề chung Định nghĩa cách đầy đủ, GIS hệ thông tin đặc biệt áp dụng cho liệu địa lý, chủ yếu sử dụng phần cứng, phần mềm thiết bị ngoại vi giúp cho cập nhật, quản lý, thao tác, phân tích, mô hình hoá trình diễn liệu không gian nhằm giải vấn đề phức tạp quy hoạch quản lý (Burroughs, 1986) Nói cách đơn giản hơn, hệ thông tin địa lý (GIS) hệ thống máy tính thiết kế cho lu trữ, quản lý, thao tác, phân tích trình diễn liệu tra cứu địa lý Nền tảng công nghệ GIS đợc Charles Colby thiết lập từ năm 1936 Trong trình phát triển, công nghệ GIS trải qua ba thời kỳ Thời kỳ khởi đầu vào cuối năm 50 đến đầu năm 70; thời kỳ nghiên cứu phát triển phục vụ lợi ích quốc gia vào đầu năm 70 đến đầu năm 80 thời kỳ phát triển thơng mại vào đầu năm 80 đến GIS có chức cập nhật lu trữ liệu, tra cứu, đánh gía biến động phân tích - tổng hợp lựa chọn phơng án quản lý - quy hoạch tối u GIS bao gồm liệu không gian phi không gian Nguồn tài liệu cho GIS bao gồm t liệu ảnh vệ tinh máy bay, tài liệu đồ, biểu bảng tài liệu điều tra khảo sát GIS hình thành nên liệu, ví dụ: Dữ liệu tài nguyên thiên nhiên dải ven bờ, vùng biển; liệu kinh tế xá hội dải ven biển; liệu đánh bắt nuôi trồng thuỷ sản, liệu ô nhiễm môi trờng, liệu tai biến ven bờ, v.v 3.2 Những ứng dụng nghiên cứu biển đại dơng GIS đợc ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, có nghiên cứu biển đại dơng Những ứng dụng GIS biển daie ven biển gộp thành nhóm nh sau: Điều tra nghiên cứu - Hệ thống sở liệu biển dải ven biển giúp cho việc tham khảo, tra cứu nhanh chóng, thuận tiện, đặc biệt với tông tin không gian Nhờ đó, lập kế hoạch điều tra khảo sát với hệ thống trạm vị nhanh, khách quan, hợp lý tiến độ nghiên cứu, phân tích tổng hợp số liệu nhanh Nhiều sản phẩm điều tra nghiên cứu đợc GIS hoá tiện lợi cho sửa chữa, biên tập, tổng hợp lu trữ - Đánh gía biến động nhờ GIS cho kêt định lợng, cho phép có nhận định đắn biến động, xu diễn biến đa dự báo Quản lý tài nguyên môi trờng - Hệ thống tài liệu đợc cập nhật cho phép quản lý có hiệu nguồn tài nguyên thiên nhiên nh hệ sinh thái rừng ngập mặn, rạn san hô, thảm cỏ biển, bãi tắm du lịch, kuồng vào cảng bến, loại khoáng sản, ng trờng - Những vấn đề môi trờng nh tình trạng đổ thải, ô nhiễm, huỷ hoại habitat, diễn biến đe doạ khu bảo tồn tự nhiên hệ sinh thái, qui mô diễn biến tai biến nh ngập lụt, xói lở, sa bồi, lấp cửa sông cửa đầm phá đợc đánh giá theo dõi để kiểm soát đa phơng án ứng sử Quy hoạch phát triển kinh tế xã hội Các lớp thông tin đợc chồng phủ phân tích, tổng hợp để tìm phơng án tối u cho quy hoạch lãnh thổ quy hoạch phát triển ngành kinh tế, ví dụ nh làm muối, nuôi trồng thuỷ sản, khai hoang nông nghiệp, phòng chống ngập lụt, quy hoạch khu làng cá, dịch vụ nghề cá Quản lý tổng hợp vùng biển dải ven biển Quản lý tổng hợp dải ven biển xu hớng đợc quan tâm lợi ích phát triển bền vững, bảo vệ tài nguyên môi trờng, bảo đảm lợi ích cồng đồng giảm thiểu dung hoà mẫu thuẫn lợi ích sử dụng GIS trở thành công cụ dắc lực cho quản lý tổng hựp dải ven biển nhừ thuộc tính chức quý giá 3.3 Kết hợp Viễn thám GIS Viễn thám nguồn t liệu quan trọng cho GIS, thoả mãn đợc nhiều thông tin không gian đồng diện rộng có khả cập nhật cao T liệu viễn thám sau phân tích đợc chuyển sang lu trữ GIS đợc làm tăng giá trị hiệu sử dụng, khả đánh giá biến động tài nguyên môi trờng dải ven bờ vốn nhạy cảm Vì vậy, số phần mềm xử lý ảnh số viễn thám, ngời ta đa vào số modules GIS Kết luận Lợi ích ứng dụng Viễn thám GIS nghiên cứu biển đại dơng to lớn Tuy nhiên, thành tựu lĩnh vực Việt Nam khiêm tốn, đặc biệt đói với ứng dụng viễn thám nghiên cứu đại dơng Đối với GIS, khả ứng dụng phần nhiều dừng mức cập nhật, lu trữ tra cứu, phân tích biến động khả phân tích lựa chọn phơng án quy hoạch quản lý tôí u thực thu dờng nh cha có Việc ứng dụng Viễn thám GIS nghiên cứu biển đại dơng Việt Nam cần đợc đẩy mạnh để vợt qua tính hình thức nhầm đạt đợc kết thực chất Tài liệu tham khảo CEOS (Committee on Earth Observation Sattellite), 1995 Coordination for the next decade Published by Smith System Engineering Limited UK.Pp 1-133 Dien, T.V., T.D.Thanh, et all, 2001 Detecting the inlet change in Tam Giang - Cau Hai lagoon, Vietnam Centre, and a contribution from remote sensing data Nguyễn Đình Dơng, 1997 Kỹ thuật viễn thám hệ thông tin địa lý vấn đề đánh giá tác dộng môi trờng Việt nam Tuyển tập báo cáo hội thảo lần thứ đào tạo đánh giá tác động môi trờng Hà Nôi 6-7 tháng năm 1997 4 Nguyễn Đình Dơng, 1999 Quản lý môi trờng công nghệ viễn thám Tuyển tập hội thảo ứng dụng viễn thám quản lý môi trờng Việt Nam Hà Nội tr 18-33 ESCAP, 1996 Manual on GIS for planners and decision maker New York Pp.1-153 Huy D V & T.D Thanh, 1996 Preliminary application of remote sensing data for mangrove mapping in Bach Dang Estuary ( North Vietnam) Proc Reforestation and management of mangrove ecosystems in Vietnam MERC, HIO, ACTMANG Doson, 810 Oct., 1996 P 183-187 Đinh Văn Huy, Trần Đức Thạnh nnk, 1999 ứng dụng tài liệu viễn thám thành lập đồ habitat khu vực đảo Bạch Long Vỹ Tuyển tập hội thảo: ứng dụng viễn thám quản lí môI trờng Việt Nam Hà Nội, 10/1999 Tr.112-116 Trần Đức Thạnh, Nguyễn Chu Hồi, Đinh Văn Huy nnk, 1996 Một số kết ứng dụng t liệu viễn thám nghiên cứu dải ven bờ Phân Viện HảI Dơng Học Hải Phòng Tài nguyên Môi trờng biển Tập III Nxb Khoa học Kỹ thuật Tr.93- 102 Trần Đức Thạnh, Đinh Văn Huy, Nguyễn Văn Tiến, Nguyễn Huy Yết, 1998 Kết bớc đầu sử dụng tài liệu ảnh vệ tinh nghiên cứu phân bố cỏ biển, rong biển san hô miền Trung Việt Nam Tài nguyên môi trờng biển, tập V- Nxb KH&KT Hà Nội Tr.94-102 10 Thanh T.D., D.V Huy, T.D Lan, et all, 1999 Application of ADEOS AVNIR data to the study of tidal wetland distribution in the Da Nang Hoi An Area Asian-Pacific remote sensing and GIS Journal Vol.12, No.1, p 23-30 11 Nguyễn Văn Thảo, 2000 ứng dụng viễn thám thành lập đồ đát ngập nớc hệ đầm phá Tam Giang-Cầu Hai Tài nguyên Môi trờng biển T.VII NXb KH&KT Hà Nội, tr 256-266 Hớng dẫn sử dụng Cơ sở liệu GIS phục vụ qui hoạch môi trờng bền vững tỉnh ven biển hải phòng quảng ninh Copy toàn liệu CD tới ổ đĩa cứng máy C:\ Các file th mục: C:\GIS_HPQN\ANH_KSTT\ C:\ GIS_HPQN\ANH_VT\ mở phần mềm xem xử lý ảnh nh PhotoShop, Painshop Pro, ACDSee, MS Photo Editor, v.v Các file th mục: C:\GIS_HPQN\VAN_BAN\ mở phần mềm đọc văn Adobe Acrobat Các lớp thông tin đồ th mục C:\ GIS_HPQN\BD_NEN\ Các lớp thông tin đồ điểm khảo sát th mục C:\ GIS_HPQN\SD_THUMAU\ Các lớp thông tin đồ chuyên đề th mục C:\ GIS_HPQN\BD_CDE\ Bản đồ đồ chuyên đề, điểm khảo sát mở phần mền ArcView GIS cách: - Copy phần mềm ArcView GIS 3.2 vào ổ C:\ - Tạo biểu tợng ShortCut cho ArcView GIS hình từ file C:\ ArcViewGIS\Bin32\ Arcview.exe - Khởi động Arcview GIS, cửa số ArcView xuất - Mở đồ tạo sẵn, từ Menu File chọn Open Project + Chuyển đến th mục chứa file có đuôi *.apr, chọn tên file nhấn chuột vào OK Nếu cửa sổ chọn tập tin MSAccess (*.mdb), chọn tên tập tin xuất th mục th mục Tables kích OK + Để xem đồ, từ Menu Windows chọn Layout, + Để truy vấn thông tin từ sở liệu, từ Menu Windows chọn View, dùng nút (i) công cụ ArcView kích chuột vào đối tờng cần truy vấn thông tin + Để tìm kiến đối tợng theo số, chọn công cụ Query Builder, nhập thông số cần thiết kích newset Các đối tợng đợc lựa chọn chuyển sang màu vàng - Lập View đa lớp liệu vào để khai thác: + Từ cửa sổ Project ArcView, chọn Views nhấn nút New - cửa số View đợc mở + Từ menu View chọn Add Theme (hoặc kích chuột vào biểu tợng (+) công cụ) + Xác định th mục chứa lớp thông tin cần đa vào (*.shp), chọn lớp thông tin cần hiển thị + Kích chuột lên nút lựa chọn bên cạnh tên lớp thông tin bên trái hình, lớp thông tin đợc hiển thị cửa sổ View + Nháy đúp chuột vào tên lớp thông tin cửa bên trái hình, cửa sổ Legend editor xuất Chọn loại giải, màu loại ký hiệu cho đối tợng thể Nhấn chuột vào nút apply + Từ Menue View, chọn Properties, chọn Map Units Meters Distance Units Kilometers + Sử dụng công cụ phóng to, thu nhỏ, kéo, v.v để thay đổi tỷ lệ xem đồ, gõ tỷ lệ muốn xem vào ô Scale công cụ + Bổ sung chữ vào đồ dung công cụ T hàng thứ 2, gõ chữ vào cửa sổ Text Properties Chọn phông cỡ chữ từ cửa sổ Show Symbol - Tạo đồ với đầy đủ giải, tên, thớc tỷ lệ để in ấn: + Từ cửa sổ Project, chon Layout kích chuột vào New - cửa sổ Layout đợc mở + Dùng lệnh Layout Page Setup để đặt kích thớc trang in + Trên công cụ (dòng 2) chuyển chuột đến nút cuối có dòng chữ View Frame, kích chuột rê chuột thành hình chữ nhật khung trang giấy - cửa sổ chọn chọn view để làm in xuất hiện, chọn view làm đồ, tỷ lệ nhấn OK + Làm giải đồ kích chuột vào công cụ Legend Frame, chọn vị trí đặt giải cách khéo chuột thành khung hình chữ nhật + Viết tên đồ công cụ T hàng thứ + Đặt thớc tỷ lệ công cụ Scale Bar Frame Chỉnh sữa thông số thớc tỷ lệ lệnh Graphics\ Properties + Dùng lệnh Files\ Print Setup để đặt trang giấy chọn máy in + Dùng lệnh File\Print để in đồ [...]... sẻ thông tin, dữ liệu Đa kỷ luật Nối mạng Hình 1.7 Một hệ thông tin địa lý (GIS) lý tởng Tiêu chuẩn hóa Những tiêu chuẩn cho khuôn dạng và cấu trúc dữ liệu cần phải phát triển để cho phép truyền và trao đổi dữ liệu không gian 9 Chia sẻ dữ liệu / thông tin Để tiết kiệm tiền bạc và thời gian cho số hoá, chia sẻ dữ liệu cần phải đợc đẩy mạnh Để khuyến khích các hoạt động sử dụng dữ liệu không gian, thông. .. - Vị trí tuyến đờng cao tốc - Phát triển phơng tiện công cộng Hệ thông tin đất - Quản lý địa chính - Hệ thống thuế - Phân vùng sử dụng đất - Thu hồi đất 1.7 GIS nh một cơ sở hạ tầng thông tin Thông tin đã trở thành là một vấn đề quan trọng trong thời đại máy tính, công nghệ không gian và phơng tiện truyền thông bởi vì cơ sở hạ tầng thông tin đóng góp vào chất lợng cuộc sống nh cơ sở hạ tầng sau: Cơ... chuyển đổi raster-vector 3.8 Những công nghệ tiên tiến cho sự thu nhận dữ liệu gốc Vài công nghệ tiên tiến đã có cho sự thu nhận dữ liệu gốc của dữ liệu không gian cũng nh mô hình số độ cao (DEM) Những công nghệ tiên tiến sau sẽ hữu ích cho tơng lai GIS Hệ thống khảo sát điện tử mặt đất Một hệ thống tổng hợp của toàn bộ trạm với tự động hóa theo dõi hàm, hệ thống định vị toàn cầu ( GPS) động học và... quan hệ không gian là phải xây dựng thật chính xác bộ dữ liệu có quan hệ không gian với không có một lỗi nào và không thể có các đảo ở trong vùng Hình 2.3 Xây dựng quan hệ không gian 2.4 Quan hệ không gian giữa các đối tợng Trong các ứng dụng thực tế, tất cả các quan hệ trong dữ liệu phải đợc sử dụng một cách lôgic với cấu trúc dữ liệu phức tạp Sau đây là các quan hệ không gian thông dụng: Quan hệ điểm... dữ liệu - Hiệu suất cao bởi hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu với ngôn ngữ cơ sở dữ liệu - Bảo đảm an toàn bao gồm điều khiển truy nhập Trong thập kỷ 1980, trụ sở của GIS đợc tập trung với một cơ sở dữ liệu không gian tập trung Trong nhng năm 1990, khái niệm mạng xuất hiện, nó sẽ tiện lợi hơn để đáp ứng nhu cầu của ngời dùng với những cơ sở dữ liệu đợc phân bố nh thấy trong hình 4.1 Những cơ sở dữ liệu. .. xã hội Dữ liệu tài nguyên Cập nhật định kỳ Cập nhật định kỳ Cập nhật liên tục Kho dữ liệu trao đổi Hình 4.1 Phân loại dữ liệu không gian 32 4.2 Thiết kế sở dữ liệu không gian Thiết kế cơ sở dữ liệu không gian sẽ đợc thực hiện bởi bởi ngời quản lý cơ sở dữ liệu, ngời mà có trách nhiệm với những vấn đề sau: - Xác định nội dung cơ sở dữ liệu - Lựa chọn cấu trúc cơ sở dữ liệu - Phân phối dữ liệu tới những... trữ dữ liệu và sự cập nhật tốt hơn - Truy nhập hiệu quả hơn - Đầu ra hiệu quả hơn Cập nhật định kỳ Cập nhật định kỳ Cập nhật liên tục Cập nhật liên tục Dữ liệu địa hình Quyền sử dụng đất Thiết bị công cộng Thông tin môi trờng Cục đo đạc bản đồ Cục địa chính Cơ quan phục vụ công cộng Cục Môi trờng Dự án chung Trung tâm GIS Cục quản lý đờng bộ Văn phòng dân số Phòng quản lý đất đai Dữ liệu đờng Dữ liệu. .. 4 Cơ sở dữ liệu không gian 4.1 Khái niệm cơ sở dữ liệu không gian Cơ sở dữ liệu không gian đợc định nghĩa là sự thu thập các dữ liệu không gian có quan hệ với nhau mà nó có thể quản lý và bảo quản một lợng lớn các dữ liệu đợc chia sẻ đợc giữa các ứng dụng GIS khác nhau Các chức năng của cơ sở dữ liệu không gian nh sau: - Vững chắc với ít hoặc không có sự d thừa nào - Bảo trì chất lợng dữ liệu bao gồm... GIS thông tin cơ sở hạ tầng Cảnh sát, chữa cháy Đờng cáp, ống Giao thông, v.v Dân số Đất sử dụng Địa chính Cơ sở hạ tầng môi trờng Tài nguyên thiên nhiên ô nhiễm Thiên tai Cơ sở hạ tầng kinh tế Cơ sở hạ tầng giáo dục Tiếp thị Giao dịch ngân hàng Xác định tuyến xe Kiến thức cơ bản Máy tính trợ giúp giáo dục Hình 1.6 Cơ sở hạ tầng thông tin GIS Chính sách dữ liệu mở Thủ tục nội suy Chuẩn hóa GIS lý tởng... hạ tầng môi trờng quản lý tốt hơn Cơ sở hạ tầng đô thị cuộc sống tốt hơn Cơ sở hạ tầng kinh tế doanh nghiệp tốt hơn Cơ sở hạ tầng giáo dục hiểu biết tốt hơn Hình 1.6 cho thấy những thành phần chính của cơ sở hạ tầng thông tin GIS Để đạt đợc cơ sở hạ tầng thông tin GIS, những vấn đề sau cần phải đợc giải quyết và đẩy mạnh (hình 1.7) Chính sách dữ liệu mở 8 Dữ liệu và thông tin GIS cần phải có thể ... dới đây: - Hệ thông tin đất (LIS) - Bản đồ quản lý thiết bị tự động (AM/FM) - Hệ thông tin môi trờng (EIS) - Hệ thông tin tài nguyên - Hệ thông tin qui hoạch - Hệ thống quản lý thông tin không... niệm 1.1 Định nghĩa GIS Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đợc định nghĩa nh hệ thống thông tin mà dùng để nhập, lu trữ, truy cập, thao tác, phân tích hiển thị liệu địa lý liệu không gian, để hỗ... vệ tinh, bảng thống kê, tài liệu liên quan khác Dữ liệu địa không gian đợc phân thành liệu địa lý (gọi liệu hình học) liệu thuộc tính (hoặc đợc gọi liệu chuyên đề) nh đợc cho thấy hình 1.2 Dữ liệu