Xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý phục vụ quản lý hoạt động của tàu tại cầu cảng Cấm và cảng Nam Hải, Hải Phòng

Header Page of 126 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đào Quốc Khánh XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ PHỤC VỤ QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TÀU TẠI CẦU CẢNG CẤM VÀ CẢNG NAM HẢI, HẢI PHÒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2017 Footer Page of 126 Header Page of 126 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đào Quốc Khánh XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ PHỤC VỤ QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TÀU TẠI CẦU CẢNG CẤM VÀ CẢNG NAM HẢI, HẢI PHỊNG Chun ngành: Bản đồ, viễn thám hệ thơng tin địa lý Mã số: 60440214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Thúy Hằng XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Giáo viên hướng dẫn Chủ tịch hội đồng chấm luận văn thạc sĩ khoa học TS Nguyễn Thị Thúy Hằng PGS.TS Đinh Thị Bảo Hoa Hà Nội - 2017 Footer Page of 126 Header Page of 126 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tôi, thực hướng dẫn khoa học Tiến sĩ Nguyễn Thị Thúy Hằng Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố hình thức Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Đào Quốc Khánh Footer Page of 126 Header Page of 126 LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài, tơi nhận giúp đỡ tận tình thầy cơ, gia đình, bạn bè đồng nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Thúy Hằng, người trực tiếp hướng dẫn tận tình định hướng phương pháp làm việc phương pháp nghiên cứu, tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo môn Bản đồ, Viễn thám Hệ thông tin địa lý, thầy cô khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện cho suốt năm học vừa qua Tôi xin cảm ơn Tổng công ty Bảo đảm an toàn hàng hải miền Bắc, Cảng vụ Hải Phịng tạo điều kiện cho tơi q trình hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn với gia đình, người thân bạn bè động viên giúp đỡ suốt q trình học tập hồn thành luận văn Đào Quốc Khánh Footer Page of 126 Header Page of 126 MỤC LỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU 11 Tính cấp thiết 12 Mục tiêu nghiên cứu 13 Nhiệm vụ nghiên cứu 13 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 14 Phương pháp nghiên cứu 14 Cơ sở tài liệu 14 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 15 Bố cục luận văn 15 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN NGHIÊN CỨU CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TÀU 16 1.1 Tổng quan cơng trình nghiên cứu sở liệu địa lý quản lý hoạt động tàu 16 1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu giới Việt Nam 16 1.1.2 Tổng quan công tác quản lý cảng Hải Phòng 17 1.1.3 Một số khái niệm sử dụng ngành hàng hải 18 1.2 Một số vấn đề xây dựng sở liệu địa lý 21 1.2.1 Khái niệm sở liệu 21 1.2.2 Cơ sở liệu địa lý 22 1.2.3 Cơ sở liệu địa lý quản lý tàu thuyền 25 1.2.4 Tình hình nghiên cứu sở liệu áp dụng vào quản lý cảng Việt Nam 27 Footer Page of 126 Header Page of 126 1.3 Các phương pháp sử dụng để xây dựng sở liệu phục vụ công tác quản lý tàu thuyền cảng quy trình nghiên cứu 28 1.3.1 Phương pháp thu thập phân tích liệu 28 1.3.2 Phương pháp đồ 28 1.3.3 Phương pháp điều tra thực địa 29 1.3.4 Phương pháp GIS 29 1.3.5 Quy trình nghiên cứu 30 CHƯƠNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TÀU THUYỀN 31 2.1 Chuẩn sở liệu quốc gia hệ thông tin địa lý 31 2.1.1 Chuẩn thuật ngữ 32 2.1.2 Chuẩn mơ hình cấu trúc liệu địa lý 33 2.1.3 Chuẩn hệ thống tham chiếu không gian 33 2.1.4 Chuẩn phân loại đối tượng địa lý 34 2.1.5 Chuẩn siêu liệu địa lý - Metadata 34 2.1.6 Chuẩn chất lượng liệu địa lý 34 2.1.7 Chuẩn thể trình bày liệu địa lý 35 2.1.8 Chuẩn mã hóa trao đổi liệu địa lý 35 2.2 Thiết kế sở liệu địa lý phục vụ công tác quản lý tàu cảng 35 2.2.1 Khái niệm sở liệu theo chuẩn S-57 35 2.2.2 Cấu trúc tiêu chuẩn 36 2.2.3 Lý thuyết mơ hình liệu tiêu chuẩn S-57 36 2.2.4 Tiêu chuẩn TC211 tiêu chuẩn S-57 39 2.3 Khái niệm hệ thống thông tin địa lý thời gian thực 40 2.3.1 Hệ thống hiển thị thông tin hải đồ điện tử ECDIS 40 Footer Page of 126 Header Page of 126 2.3.2 Hệ thống hiển thị hải đồ điện tử ECS 42 2.4 Thiết kế sở liệu khu vực cầu Cảng Cấm Nam Hải 43 2.4.1 Đặc điểm chung khu vực cảng Hải Phòng 43 2.4.2 Yêu cầu thiết kế sở liệu địa lý phục vụ quản lý tàu thuyền 47 2.4.3 Thiết kế sở liệu địa lý phục vụ quản lý tàu thuyền 47 CHƯƠNG – XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ TÀU TẠI CẢNG CẤM VÀ CẢNG NAM HẢI 50 3.1 Công tác quản lý cảng tàu thuyền cảng 50 3.1.1 Quản lý theo dõi dẫn tàu 50 3.1.2 Quản lý yếu tố sở hạ tầng cảng 52 3.2 Xây dựng sở liệu địa lý phục vụ quản lý hoạt động tàu 53 3.2.1 Khảo sát thực tế phân tích nhu cầu dạng người dùng 53 3.2.2 Lựa chọn công nghệ xây dựng sở liệu, lưu trữ xử lý thông tin 54 3.2.3 Quy trình cơng nghệ xây dựng sở liệu địa lý 56 3.2.3.1 Thu thập liệu độ sâu khu vực nghiên cứu 57 3.2.3.2 Thu thập thông tin thuộc tính 61 3.2.3.3 Tham chiếu địa lý loại tài liệu 62 3.2.3.4 Xây dựng metatada nhóm liệu khác 63 3.2.3.5 Chuẩn hóa theo S-57 lớp thơng tin sở liệu địa lý phục vụ quản lý hoạt động tàu khu vực cảng Cấm cảng Nam Hải 64 3.2.3.6 Đánh giá kiểm tra liệu 74 3.2.4 Kết sản phẩm liệu phục vụ quản lý tàu thu 76 Footer Page of 126 Header Page of 126 3.2.4.1 Hồn thiện đóng gói sản phẩm 76 3.2.4.2 Nạp thử hệ thống thông tin địa lý thời gian thực 77 3.3 Khai thác sở liệu địa lý phục vụ hoạt động tàu cầu Cảng Cấm cảng Nam Hải Sơng Cấm thuộc cảng Hải Phịng 79 3.3.1 Phục vụ giám sát tàu thuyền cảng 79 3.3.2 Phục vụ hoạt động dẫn tàu vận động vùng nước trước cảng 80 3.3.3 Phục vụ hoạt động truy vấn tra cứu thông tin kho bãi, cầu cảng 81 3.3.4 Các ứng dụng khác 82 KẾT LUẬN 84 KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 88 Phụ lục 1: Danh mục đối tượng S-57 88 Phụ lục 2: Danh mục thuộc tính S-57 93 Phụ lục 3: Danh mục đối tượng yêu cầu bổ sung người dùng 98 Footer Page of 126 Header Page of 126 CHỮ VIẾT TẮT AIS Automatic Identification System - Hệ thống nhận dạng tự động bENC bathymetric Electronic Navigation Chart- Hải đồ điện tử độ sâu BAG Bathymetric Attributed Grid - Lưới độ sâu có thuộc tính CSDL Cơ sở liệu ENC Electronic Navigational Chart - hải đồ hàng hải điện tử ECS Electronic Chart System - hệ thống hải đồ điện tử ECDIS Electronic Chart and Display Information System – hệ thống hiển thị thông tin hải đồ điện tử XML eXtensible Markup Language – ngôn ngữ đánh dấu mở rộng GIS Geographic Information System - hệ thông tin địa lý IHO International Hydrographic Organization - Tổ chức thủy đạc giới IMO International Maritime Organization - Tổ chức Hàng hải giới SOLAS Safety of Lives at Sea – Hiệp định an toàn sinh mệnh biển Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Cơ sở liệu mối quan hệ với liệu chuyên đề 24 Hình Mơ hình lớp liệu GIS 25 Hình Quy trình nghiên cứu xây dựng sở liệu 30 Hình Mơ hình cấu trúc đối tượng S-57 .37 Hình 2 Miêu tả mơ hình cấu trúc S-57 38 Hình Các thành phần lắp đặt ECDIS buồng lái .41 Hình Tổng quan khu vực khảo sát xây dựng sở liệu địa lý 46 Hình Mơ hình phát triển sở liệu quản lý hoạt động tàu cảng .47 Hình Quy trình chuẩn hóa liệu DGN S-57 49 Hình Modul chuẩn hóa từ lớp liệu Microstation sang đối tượng S-57 49 Hình Giám sát tàu thuyền trên ảnh vệ tinh Google Earth 51 Hình Tọa độ tàu hải đồ điện tử dự kiến theo khoảng thời gian cập cảng hệ thống ECDIS .52 Hình 3 Sơ đồ tổng qt quy trình cơng nghệ xây dựng CSDL địa lý khu vực .56 Hình Mơ hình đo sâu sử dụng máy đo đa tia .57 Hình Biểu diễn tham số đo đạc 58 Hình Bản vẽ kết đo đạc khu vực khảo sát nước 61 Hình 3.7 Bản đồ chi tiết quy hoạch kho bãi cảng 63 Hình 3.8 Dữ liệu Metadata cho sở liệu khu vực nghiên cứu 64 Hình Chuẩn hóa thuộc tính lớp sở liệu địa lý 65 Hình 10 Chuẩn hóa thuộc tính lớp sở thủy đạc 66 Hình 11 Quy trình xây dựng bENC BAG 71 Hình 12 Sự hiển thị củadữ liệu bENC 72 Hình 13 Bề mặt đáy biển thể với độ phân giải 1m 5m 74 Hình 14 Cơ sở liệu kết hợp bề mặt đáy biển độ phân giải 1m 74 Hình 15 Kiểm tra hợp lệ sở liệu theo tiêu chuẩn S-58 75 Hình 16 Cấu trúc thư mục chứa sản phẩm hải đồ điện tử 76 Hình 17 Sử dụng sở liệu hải đồ điện tử kết hợp AIS để giám sát tàu 80 Hình 18 Sử dụng sở liệu cho nhiệm vụ dẫn đường hỗ trợ cập cảng 81 Hình 19 Hiển thị sở liệu hải đồ điện tử phần mềm ArcGIS 82 Hình 20 Sử dụng sở liệu hải đồ điện tử cho mục đích dẫn đường thiết bị di động hệ điều hành Android .83 10 Footer Page 10 of 126 Header Page 18 of 126 người, hàng hóa cảng biển; tra, kiểm tra bảo đảm an toàn hàng hải, an ninh hàng hải phịng ngừa nhiễm mơi trường… Quản lý khai thác cảng biển Quản lý khai thác cảng biển việc tổ chức quản lý khai thác cầu, bến: Bốc dỡ, vận chuyển, lưu kho bãi, đón trả hành khách; quản lý khai thác khu đất hậu cần sau cảng, khu công nghiệp phụ trợ; cung cấp dịch vụ phụ trợ cảng: Hoa tiêu, lai dắt, đại lý hàng hải, cung ứng vật tư, sửa chữa; đầu tư, cho thuê kết cấu hạ tầng cầu bến, hậu cần; kiểm tra, giám sát hoạt động khai thác nhà khai thác cảng biển lập kế hoạch xây dựng phát triển kết cấu hạ tầng cầu, bến cảng biển theo giai đoạn 1.1.3 Một số khái niệm sử dụng ngành hàng hải Để xây dựng sở liệu địa lý phục vụ công tác quản lý hoạt động tàu cầu Cảng Cấm cảng Nam Hải, Hải Phòng, đề tài luận văn bổ sung thêm số khái niệm đối tượng đặc thù sau: - Bến cảng bao gồm cầu cảng, kho, bãi, nhà xưởng, trụ sở, sở dịch vụ, hệ thống giao thông, thông tin liên lạc, điện, nước, luồng vào bến cảng cơng trình phụ trợ khác - Cầu cảng kết cấu cố định thuộc bến cảng, sử dụng cho tàu biển neo đậu, bốc dỡ hàng hóa, đón, trả hành khách thực dịch vụ khác - Vùng đón trả hoa tiêu vùng nước thiết lập công bố cho tàu thuyền neo đậu để đón trả hoa tiêu hàng hải - Vùng kiểm dịch phần giới hạn thuộc vùng nước cảng biển thiết lập công bố cho tàu thuyền neo đậu để thực việc kiểm dịch theo quy định pháp luật - Vùng quay trở tàu thuyền phần giới hạn thuộc vùng nước cảng biển thiết lập công bố để tàu thuyền quay trở 18 Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 - Khu neo đậu phần giới hạn thuộc vùng nước cảng biển thiết lập công bố để tàu thuyền neo đậu chờ cập cầu, cập tàu chứa dầu khí, chờ vào khu chuyển tải, chờ qua luồng thực dịch vụ hàng hải liên quan khác - Khu chuyển tải phần giới hạn thuộc vùng nước cảng biển thiết lập công bố để tàu thuyền neo đậu thực chuyển tải hàng hóa, hành khách - Khu tránh bão phần giới hạn thuộc vùng nước cảng biển thiết lập công bố để tàu thuyền neo đậu tránh bão - Khu nước, vùng nước bao gồm vùng đón trả hoa tiêu, vùng kiểm dịch, vùng quay trở tàu, khu neo đậu, khu chuyển tải, khu tránh bão vùng nước cảng biển - Luồng hàng hải công cộng luồng cảng biển đầu tư xây dựng quản lý, khai thác phục vụ hoạt động chung cảng biển - Luồng hàng hải chuyên dùng luồng nhánh cảng biển luồng hàng hải khác đầu tư xây dựng quản lý, khai thác phục vụ hoạt động cảng chuyên dùng - Thông báo hàng hải văn quan có thẩm quyền ban hành, cơng bố để cung cấp thông tin, dẫn cho người biển tổ chức, cá nhân liên quan nhằm bảo đảm an toàn hàng hải, an ninh hàng hải phịng ngừa nhiễm mơi trường - Báo hiệu hàng hải thiết bị cơng trình, tàu thuyền dùng làm báo hiệu hàng hải thiết lập vận hành mặt nước đất liền để dẫn cho người biển tổ chức, cá nhân liên quan định hướng, xác định vị trí tàu thuyền - Tàu thuyền bao gồm tàu biển, tàu quân sự, tàu công vụ, tàu cá, phương tiện thủy nội địa, thủy phi phương tiện thủy khác - Khu thả neo khu vực nhiều tàu thả neo thả neo 19 Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 - Bến thả neo khu vực thiết kế mặt nước để tàu phương tiện hàng hải thả neo - Bến khu vực đặt tên đánh số để tàu neo đậu cầu cảng - Phao đối tượng neo với đáy biển dây xích khu vực cụ thể nhằm hỗ trợ hàng hải cho mục đích thủy đạc khác xác định giới hạn luồng, nguy hiểm độc lập, vùng nước an tồn, cơng trình xây dựng - Tiêulà đối tượng đặc biệt bật để tạo nên điểm dễ nhận biết phục vụ cho an toàn hàng hải mục đích thủy đạc - Điểm kiểm tra khu vực thức để đăng ký, khai báo kiểm tra hàng hóa người - Cần trục thiết bị để nâng hạ, bốc dỡ, dịch chuyển đối tượng vật liệu trục xoay thiết bị di động theo tuyến cố định - Tuyến phà tuyến phà chạy từ bờ sang bờ khác - Đốc cấu trúc gồm nhiều phần có phần điều khiển để ngập nước lên cho mục đích nhận tàu vào sửa chữa, bảo trì - Cơ sở thả neo thiết bị cấu trúc sử dụng để neo tàu, ví dụ cọc bích, dây xích, phao buộc tàu - Ngư trường tập hợp lồng, lưới cọc để nuôi trồng loại thủy hải sản - Đường hàng hải đường thẳng định hướng đến khu vực quan tâm, thường xác định hai báo hiệu hàng hải báo hiệu phương vị - Khu vực hạn chế khu vực thiết kế quan có thẩm quyền hàng hải bị hạn chế tuân theo điều khoản định 20 Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 - Vật cản hàng hảilà đối tượng ngăn cản di chuyển, đặc biệt gây nguy hiểm cho tàu, ví dụ: cọc ngầm, thiết bị đánh cá khơng cịn sử dụng 1.2 Một số vấn đề xây dựng sở liệu địa lý 1.2.1 Khái niệm sở liệu Hiện nay, thuật ngữ sở liệu hiểu hệ thống thông tin đặt cho mục đích sử dụng cụ thể thiết kế quản lý lưu trữ máy tính Có nhiều loại hình sở liệu, chúng xử lý phần mềm quản lý sở liệu Đặc điểm hệ thống CSDL GIS liệu số, bao gồm liệu thuộc tính liệu không gian khu vực địa lý định Cơ sở liệu địa lý hợp phần Hệ thống thông tin địa lý, tổ chức, lưu trữ, khai thác sử dụng theo mục đích cụ thể GIS CSDL địa lý tổ chức theo kiểu quan hệ, số liệu lưu trữ, xếp theo bảng ghi chứa đối tượng giá trị thuộc tính Cơ sở liệu địa lý sở liệu đặc biệt gồm liệu vị trí, hình dạng khơng gian đối tượng địa lý thể dạng điểm, đường, vùng, ô mạng (pixel) với giá trị thuộc tính phi không gian chúng Đặc điểm bật CSDL bao gồm thơng tin xếp gắn với lãnh thổ định Dữ liệu phải bao gồm quản lý hai dạng thơng tin: khơng gian thuộc tính Các hệ thống quản trị CSDL túy quản lý thông tin thuộc tính mà khơng có thơng tin khơng gian CSDL phần quan trọng hệ thông tin địa lý gọi nhân hệ thống Những đặc điểm liệu địa lý phương pháp quản lý hệ thông tin địa lý tạo nên đặc thù CSDL địa lý Đây CSDL đặc biệt gồm liệu vị trí, hình dạng khơng gian đối tượng địa lý thể dạng điểm, đường, vùng cấu trúc vector ô vuông cấu trúc raster với giá trị thuộc tính phi không gian chúng 21 Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 Một đặc điểm CSDL thơng tin địa lý tổ chức theo kiểu quan hệ, số liệu lưu trữ, xếp theo ghi chứa đối tượng giá trị thuộc tính Mối liên kết liệu phản ánh mối quan hệ mật thiết hai loại thông tin Mối liên kết đảm bảo cho đối tượng địa lý gắn liền với thơng tin thuộc tính, phản ánh trạng điểm riêng biệt đối tượng Đồng thời qua nó, người sử dụng dễ dàng tra cứu, tìm kiếm chọn lọc đối tượng theo yêu cầu thông qua xác định hay số index 1.2.2 Cơ sở liệu địa lý a Cơ sở liệu địa lý Cơ sở liệu địa lý sản phẩm xây dựng từ liệu tập hợp đối tượng địa lý dựa tiêu chuẩn kỹ thuật định (ví dụ: OGC, ISO TC211, …), có khả mã hoá, cập nhật trao đổi qua dịch vụ truyền tin đại Định dạng mở, không phụ thuộc vào phần mềm gia công liệu Cơ sở liệu địa lý CSDL địa lý để mô tả giới thực mức sở, có độ chi tiết độ xác đảm bảo để làm “nền” cho mục đích xây dựng hệ thống thông tin địa lý chuyên đề khác Mỗi khu vực địa lý cần mô tả loại liệu “ ” phù hợp cho mức độ khái lược thu nhỏ mơ hình thực địa nhất, cho phép đủ phục vụ đa mục đích Theo đó, tuỳ thuộc vào mơ hình quản lý, khai thác ứng dụng, cập nhật sản phẩm liệu địa lý để định hướng cho công tác đo đạc xây dựng CSDL phạm vi nước theo khu vực địa lý phục vụ đa mục đích (ví dụ CSDL địa lý tỷ lệ 1/10.000 bao trùm toàn lãnh thổ; CSDL địa lý tỷ lệ 1/2000, 1/5000 có mức độ chi tiết độ xác cao hơn, thường dành cho khu vực đô thị, thành phố…) Tài liệu mô tả sản phẩm liệu địa lý xây dựng sở văn hướng dẫn áp dụng Quy chuẩn thông tin địa lý sở Quốc gia cho loại CSDL [1] 22 Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 Các quy chuẩn chuẩn thông tin địa lý sở quốc gia: + Quy chuẩn mơ hình cấu trúc liệu địa lý + Quy chuẩn mơ hình khái niệm khơng gian + Quy chuẩn mơ hình khái niệm thời gian + Quy chuẩn phân loại đối tượng địa lý + Quy chuẩn hệ quy chiếu toạ độ + Quy chuẩn siêu liệu địa lý + Quy chuẩn chất lượng liệu địa lý + Quy chuẩn trình bày liệu địa lý + Quy chuẩn mã hoá trao đổi liệu địa lý b Cấu trúc sở liệu địa lý Cơ sở liệu địa lý hệ thống liệu mà hệ thông tin địa lý địa bàn (vùng quản lý) cần đến sử dụng chung Cơ sở liệu = ∩ Cơ sở liệu chuyên ngành Sau sở liệu địa lý xây dựng cách chuẩn mực, hệ thống sở liệu khơng gian chun ngành phát triển độc lập mà khơng cần theo trình tự nhóm chun ngành tài nguyên thiên nhiên, môi trường, hạ tầng kỹ thuật, địa chính, kinh tế - xã hội [1] 23 Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 Hình 1 Cơ sở liệu mối quan hệ với liệu chuyên đề Hầu hết chuyên gia giới cho liệu địa lý gồm lớp  Cơ sở toán học  Dân cư  Địa giới hành ranh giới  Cơ sở hạ tầng giao thông  Thủy hệ đối tượng có liên quan  Thực vật  Địa hình 24 Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 Hình Mơ hình lớp liệu GIS 1.2.3 Cơ sở liệu địa lý quản lý tàu thuyền Cơ sở liệu địa lý quản lý tàu thuyền dạng sở liệu hàng hải có tảng tích hợp cơng nghệ thơng tin địa lý để cung cấp giải pháp toàn diện cho phép tương tác tất thông tin tăng cường khả kiểm soát định hàng hải, điều hành cảng vụ, hỗ trợ hoạt động vận động tàu biển, giám sát tàu thuyền, hoạt động nạo vét… Cơ sở liệu địa lý tàu thuyền bao gồm phần hải đồ (giấy điện tử), kết hợp với số ấn phẩm bổ sung bảng thủy triều, hướng hành hải, danh mục đèn biển, danh mục tín hiệu vơ tuyến…Hải đồ chứa đựng đầy đủ thông tin cần thiết cho an toàn hàng hải, hầu hết chi tiết thông tin thủy thủ yêu cầu nằm bề mặt nước khơng nhìn thấy thực địa, ví dụ: liệu đá ngầm, vật cản hàng hải, hình dáng đảo bãi đá, sở hạ tầng cảng, tuyến hàng hải, thủy triều dịng triều Sự an tồn tàu phụ thuộc vào độ xác chi tiết biên tập, miêu tả đối tượng mà thủy 25 Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 thủ khơng có phương tiện để kiểm tra trực quan Cơ sở liệu địa lý quản lý tàu thuyền trở nên nguy hiểm cho người dùng trường hợp khơng cập nhật kịp thời tương ứng với thay đổi môi trường biển, thơng tin ln nhận hiệu chỉnh hàng ngày để chuyển tải tới thủy thủ [8] Hải đồ phải cập nhật theo Quy định an toàn sinh mệnh biển SOLAS Đối với sản phẩm hải đồ giấy, số lượng màu định dùng để trình bày yếu tố thơng tin giới hạn để giảm chi phí hiệu chỉnh để thích ứng với điều kiện quan sát ban đêm, dễ dàng phân biệt yếu tố Phần địa hình (topography) sở liệu địa lý phần lớn thể khu vực nhìn thấy từ hướng biển, chọn lọc ưu tiên đối tượng bật, dễ nhận biết có tính chất định hướng, nhận dạng đất liền từ xa bờ Đặc biệt, sở liệu địa lý có tính chất quốc tế tuân theo tiêu chuẩn quốc tế Thể qua việc hải đồ quốc gia thành viên Tổ chức Thủy đạc Quốc tế (IHO - International Hydrographic Organization) dùng chung hệ thống kí hiệu tồn cầu INT1 Cơ sở địa lý thơng tin quản lý tàu thuyền phân chia thành nhóm dùng cho hàng hải, tham khảo hàng hải, dạng hải đồ chuyên đề tỷ lệ khác tương ứng với mục đích sử dụng, cụ thể sau [2]: Cảng/Bến tàu >1:12.500 Khu vực cảng/thả neo >1:50.000 Lối vào cảng 1:75.000 - 1:100.000 Vùng nước ven biển 1:75.000 - 1:150.000 Ven biển 1:200.000 - 1:300.000 Nhận dạng đất liền 1:1.000.000 26 Footer Page 26 of 126 Header Page 27 of 126 Lối đại dương 1:3.500.000 Lập tuyến 1:10.000.000 Tương ứng với tỷ lệ cho hoạt động hàng hải biển, sở liệu địa lý hàng hải sử dụng với mục đích sau: - Lập kế hoạch chuyến triển khai hành trình dự kiến Nhiệm vụ bao gồm tính tốn ảnh hưởng gió thủy triều, đo khoảng cách, tính thời gian chuyến đi, phương vị hành trình, chuyển đổi tọa độ mảnh, xác định điểm quay tàu với khoảng cách cho phép, xác định báo hiệu hàng hải cố định báo hiệu hàng hải có ích, bảo đảm tương thích với lược đồ tuyến giao thơng có liên quan - Nhận dạng kiểm tra độ khớp ảnh radar chi tiết xung quanh Đối với yêu cầu đặc thù quản lý hoạt động tàu thuyền vùng nước trước cảng, sở liệu địi hỏi độ xác chi tiết cấp độ cao Hải đồ điện tử thơng thường phục vụ vận động tàu từ phao báo hiệu vùng nước an tồn đến hết phao luồng, khơng đáp ứng hoạt động cập bến, rời bến, quay tàu nhiệm vụ phân tích đánh giá nhằm bảo trì luồng hàng hải, ngồi mật độ thơng tin độ sâu thưa thớt nên khơng tối ưu chức cảnh báo đường bình độ an tồn hệ thống ECS/ECDIS Chưa hỗ trợ người dùng phân tích đánh giá trực quan đáy biển dạng 3D 1.2.4 Tình hình nghiên cứu sở liệu áp dụng vào quản lý cảng Việt Nam Hiện hệ thống CSDL quản lý tàu thuyền chia làm hai nhóm sau: Nhóm 1: CSDL Bản đồ - Hệ thống hải đồ giấy khu vực cảng bao gồm hải đồ tỷ lệ 1:25.000 1:75.000 sản xuất Tổng công ty bảo đảm an toàn hàng hải miền Bắc Hải quân Nhân dân Việt Nam 27 Footer Page 27 of 126 Header Page 28 of 126 Dữ liệu hiển thị thông tin loại đối tượng cố định hải đồ giấy, khơng có chức hiển thị thơng tin theo lớp đối tượng theo yêu cầu người sử dụng, không cho phép truy vấn tra cứu thông tin Ngoài đặc điểm liệu đồ giấy không hỗ trợ chức làm sở tảng để phát triển ứng dụng phần mềm tin học hỗ trợ dẫn đường thời gian thực Nhóm 2: loại liệu thống kê, báo cáo, phân tích dự báo liên quan đến giao thơng hàng hải như: thống kê lý lịch báo hiệu hàng hải, thông số kỹ thuật cảng biển luồng, kho bãi cảng…Các loại liệu thường tổng hợp dạng bảng, thuận tiện cho việc tra cứu cập nhật thông tin hạn chế chức hiển thị [8] 1.3 Các phương pháp sử dụng để xây dựng sở liệu phục vụ công tác quản lý tàu thuyền cảng quy trình nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu đóng vai trị quan trọng việc xây dựng nội dung sở liệu truyền tải thông tin đến người dùng Để đạt mục tiêu nhiệm vụ đề tài đặt học viên sử dụng phương pháp sau 1.3.1 Phương pháp thu thập phân tích liệu Phương pháp nhằm thu thập thông tin vấn đề có liên quan, xử lý chúng để đưa nhận xét, kết luận kiến nghị giải pháp Các tư liệu có luận văn gồm cơng trình nghiên cứu trước lĩnh vực an tồn giao thơng hàng hải, viết, báo cáo phương tiện thông tin đại chúng, sách báo internet…Phương pháp giúp tiết kiệm thời gian chi phí có tầm nhìn khái quát vấn đề nghiên cứu 1.3.2 Phương pháp đồ Phương pháp nhằm đối chiếu, so sánh đối tượng địa lý cũ để xử lý chuẩn hóa liệu Phương pháp nhằm bổ sung thông tin mà phương pháp khác khơng cung cấp cung cấp chưa xác Ở luận văn này, học viên sử dụng đồ thiết kế quy hoạch cảng tỷ lệ lớn để so sánh, đối chiếu, hiệu chỉnh yếu tố sai cũ bổ sung yếu tố dân cư, giao thông 28 Footer Page 28 of 126 Header Page 29 of 126 Kiểm tra yếu tố địa giới sai lệch với trạng yếu tố địa hình, thủy hệ mâu thuẫn trình làm trước sai sót liệu bị mát 1.3.3 Phương pháp điều tra thực địa Để đảm bảo độ tin cậy xác thơng tin thể sở liệu, phương pháp nhằm thu thập số liệu độ sâu địa vật khu vực cảng, kiểm tra, chỉnh sửa đối tượng nghi ngờ thay đổi bổ sung đối tượng xây Thử nghiệm với liệu thực tế để kiểm nghiệm quy trình lý thuyết đề Trong luận văn này, phương pháp thử nghiệm áp dụng CSDL hệ thống thông tin địa lý thời gian thực ECDIS nhằm đánh giá độ xác, tiện ích đem lại sử dụng cho công tác quản lý tàu thuyền cảng 1.3.4 Phương pháp GIS Luận văn xây dựng phát triển sở liệu địa lý theo mơ hình đối tượng, thuộc tính ứng với khu vực nghiên cứu đề tài hệ thông tin địa lý Phương pháp GIS sử dụng để cải biên tạo lớp đối tượng từ tiêu chuẩn sở liệu GIS có IHO - S57 29 Footer Page 29 of 126 Header Page 30 of 126 1.3.5 Quy trình nghiên cứu Hình Quy trình nghiên cứu xây dựng sở liệu 30 Footer Page 30 of 126 Header Page 31 of 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Giao thông vận tải (2015), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hải đồ điện tử (ENC) 2.Bộ Giao thông vận tải (2014), Khảo sát độ sâu lĩnh vực hàng hải – Yêu cầu kỹ thuật Bộ Tài nguyên Môi trường (2007), Quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý sở quốc gia, Quyết định số 06/2007/QĐ-BTNMT Bộ Tư lệnh Hải Quân (2015), Thực hành sử dụng ENC hệ thống ECDIS, Hải Phòng Dương Văn Bạo (2015), “Thực trạng giải pháp pháp triển bền vững cảng Hải Phòng”, Tạp chí Giao thơng Vận tải, (4), tr 2-5 Phạm Minh Châu (2013), Xây dựng sở liệu GIS khu vực ven biển phục vụ quản lý giao thông hàng hải khu vực Hải Phòng - Quảng Ninh, Luận văn thạc sỹ khoa học hàng hải, Đại học Hàng hải Việt Nam Bùi Bá Khiêm (2015), “Hướng cho mơ hình quản lý cảng biển Việt Nam”, Tạp chí Giao thơng Vận tải, (4), tr 4-6 Nguyễn Ngọc Thạch, Trần Tuấn Dũng (2005), "Viễn thám Hệ thông tin địa lý ứng dụng", Tập giảng, Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh Lee Alexander (2015), “S-100 Overlays: A Brave New World?”, U.S Hydrographic Conference, 3(1) pp 10-15 10 Annette Hadler (2015), Visualisation of Port related Information, Master Thesis, HafenCity University, Hamburg 11 Friedhelm Moggert-Kageler (2008) “Application Ready for Bathymetric ENCs”, Hydro-International Article,Germany 12 Ehab Ibrahim Othman (2004), Vessel Traffic Services: The management and mornitoring of maritime traffic in light of the new technology of the automatic identification system, Master Thesis, World Maritime University, Sweden 86 Footer Page 31 of 126 Header Page 32 of 126 13 Dieter Seefeldt (2011), “Enhance Berth to Berth Navigation Requires High Quality ENC’s - The Port ENC a Proposal for a New Port Related ENC Standard”, TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 5(2), pp 163-166 14 International Hydrographic Organization (2012), A guide to the requirements and processes necessary to produce ENC, Special Publication No 65, International Hydrographic Bureau, Monaco 15 International Hydrographic Organization (2012), Bathymetric Surface Product Specification Edition 1.0.0 S-102, Monaco 16 International Hydrographic Organization (2010), Specifications for chart content and display aspects of ECDIS S-52, Monaco 17 The United Kingdom Hydrographic Office (2015), Admiralty Guide to ENC symbols used in ECDIS, England 18 IMO Resolution A.817(19) (1995), IMO Performance Standards for Electronic Chart Display and Information System (ECDIS), London 19 http://www.caris.com/products/s57-composer/S-57Data Production 20 https://www.sevencs.com/enc-production-tools/s-100-data-model 87 Footer Page 32 of 126 ... 1: Tổng quan sở liệu địa lý quản lý hoạt động tàu Chương 2: Cơ sở liệu địa lý quản lý hoạt động tàu Chương 3: Xây dựng sở liệu địa lý phục vụ công tác quản lý tàu Cảng Cấm cảng Nam Hải 15 Footer... kế sở liệu địa lý phục vụ quản lý tàu thuyền 47 CHƯƠNG – XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ TÀU TẠI CẢNG CẤM VÀ CẢNG NAM HẢI 50 3.1 Công tác quản lý cảng tàu thuyền cảng. .. - Đào Quốc Khánh XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ PHỤC VỤ QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TÀU TẠI CẦU CẢNG CẤM VÀ CẢNG NAM HẢI, HẢI PHÒNG Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám hệ thông tin địa lý Mã số: 60440214