Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ giám sát công viên địa chất

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI PHẠM DUY TÙNG ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ GIÁM SÁT CÔNG VIÊN ĐỊA CHẤT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2019 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI PHẠM DUY TÙNG ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ GIÁM SÁT CÔNG VIÊN ĐỊA CHẤT CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ : 8520503 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn: TS Bùi Thị Hồng Thắm Cán chấm phản biện 1: PGS.TS Doãn Hà Phong Cán chấm phản biện 2: TS Trịnh Thị Hoài Thu Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 19 tháng 01 năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu trình bày luận văn hoàn toàn trung thực chính xác Hà Nội, ngày 16 tháng 01 năm 2019 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Phạm Duy Tùng ii LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành theo chương trình đào tạo Cao học Khoa Trắc địa - Bản đồ Thông tin địa lý, chuyên ngành Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Để thực luận văn nỗ lực thân, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Bùi Thị Hồng Thắm, người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến q báu q trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng Đào tạo tồn thể thầy, cô thuộc khoa Trắc địa - Bản đồ, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội tạo mơi trường tốt cho em hồn thành luận văn Đề tài luận văn hoàn thành với tài trợ Bộ Tài nguyên Môi trường nhiệm vụ khoa học công nghệ cấp Bộ: “Nghiên cứu ứng dụng viễn thám GIS giám sát công viên địa chất”, mã số TNMT.2018.03.02 TS Bùi Thị Hồng Thắm làm chủ nhiệm Em trân trọng cảm ơn hỗ trợ nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii TÓM TẮT LUẬN VĂN v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ GIÁM SÁT CÔNG VIÊN ĐỊA CHẤT 1.1 Khái quát công viên địa chất 1.1.1 Khái quát di sản 1.1.2 Khái quát di sản địa chất công viên địa chất 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng GIS xây dựng sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất 12 1.2.1 Trên giới 12 1.2.2 Ở Việt Nam 13 1.3 Vấn đề nghiên cứu đề tài .13 Chương CƠ SỞ KHOA HỌC TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ GIÁM SÁT CÔNG VIÊN ĐỊA CHẤT .15 2.1 Mục đích, yêu cầu sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất 15 2.1.1 Mục đích việc xây dựng sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất 15 2.1.2 Yêu cầu việc xây dựng sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất 16 2.2 Thiết kế sở liệu 16 2.2.1 Các mơ hình liệu 16 2.2.2 Thiết kế sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất .21 iv 2.3 Thu thập liệu 30 2.4 Chuẩn hóa liệu 31 2.5 Cập nhật khai thác sử dụng sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất 31 Chương THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ GIÁM SÁT CÔNG VIÊN ĐỊA CHẤT 32 3.1 Khái quát khu vực thực nghiệm 32 3.2 Khái quát nguồn liệu đầu vào 34 3.3 Xây dựng sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất 36 3.3.1 Thiết kế sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất .36 3.3.2 Cơ sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất .42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined v TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ tên học viên: Phạm Duy Tùng Lớp: CH2BTĐ Khóa: Cán hướng dẫn: TS Bùi Thị Hồng Thắm Tên đề tài: Ứng dụng GIS xây dựng sở liệu phục vụ giám sát cơng viên địa chất Tóm tắt: Cơ sở liệu phục vụ cho việc giám sát công viên địa chất tỷ lệ 1:50.000 khu vực công viên địa chất Đồng Văn xây dựng phần mềm ArcGIS với thông tin không gian thuộc tính đối tượng tư nguồn tư liệu địa hình địa chất khu vực thực nghiệm Cơ sở liệu thiết kế, xếp cách có tổ chức thành nhóm lớp sở đo đạc, biên giới địa giới, địa hình, thủy hệ, giao thông, dân cư sở hạ tầng, phủ bề mặt công viên địa chất Việc xây dựng sở liệu phục vụ công tác giám sát công viên địa chất phần mềm ArcGIS giải pháp hiệu để tổ chức quản lý triển khai hệ thống thông tin lớn đem lại hiệu thiết thực cho công tác quản lý Nhà nước tài ngun thiên nhiên nói chung, cơng viên địa chất nói riêng, đặt biệt vấn đề đồng liệu quản lý cấp vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Giải thích GIS Geographic Information System - Hệ thống thông tin địa lý United Nations Educational, Scientific and Cultural UNESCO Organization - Tổ chức Giáo dục, Khoa học Văn hóa Liên Hiệp Quốc CVĐC Công viên địa chất DSĐC Di sản địa chất CSDL Cơ sở liệu HTTTĐL Hệ thống thông tin địa lý IUGS International Union of Geological Sciences - Hiệp hội địa chất Quốc tế WHC World Heritage Committee - Uỷ ban di sản giới IUCN International Union for Conservation of Nature - Hiệp hội bảo tồn thiên nhiên Quốc tế 10 CNTT Công nghệ thông tin vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các lớp thông tin sở liệu cơng viên địa chất 23 49 Hình 3.27 CSDL lớp đường bình độ Hình 3.28 Thuộc tính lớp đường bình độ - Nhóm lớp đối tượng thủy hệ Cơ sở liệu xây dựng lớp sơng suối nhóm lớp đối tượng thủy hệ Trong lớp này, thuộc tính đối tượng sông suối cập nhật ngày thu nhận, loại trạng thái nước mặt (ổn định, khơng ổn định hay khó xác định), Trong trườn hợp, đối tượng cập nhật thơng tin ngày cập nhật bảng thuộc tính thay đổi (hình vẽ 3.29) 50 Hình 3.29 CSDL lớp thủy hệ Hình 3.30 Thuộc tính lớp thủy hệ - Nhóm lớp đối tượng giao thơng Có 07 lớp đối tượng thuộc nhóm lớp lớp bến bãi, biển báo giao thông, cầu giao thông, cống giao thông, đường nội bộ, mặt đường nội ranh giới đường theo thiết kế Trong khuôn khổ nghiên cứu này, thông tin lớp đối tượng đường nội lựa chọn để xây dựng CSDL thể hình vẽ 3.31 51 Hình 3.31 CSDL lớp đường nội Các thuộc tính đối tượng thuộc lớp đường nội biểu thị hình vẽ 3.32 Hình 3.32 Thuộc tính lớp đường nội - Nhóm lớp đối tượng dân cư, sở hạ tầng Hình 3.33 CSDL lớp nhà 52 Hình 3.34 Thuộc tính lớp nhà - Nhóm lớp đối tượng phủ bề mặt Lớp ranh giới phủ bề mặt thuộc nhóm lớp đối tượng phủ bề mặt xây dựng sở liệu, cụ thể hình vẽ 3.35 3.36 Hình 3.35 CSDL lớp ranh giới phủ bề mặt Hình 3.36 Thuộc tính lớp ranh giới phủ bề mặt 53 - Nhóm lớp đối tượng cơng viên địa chất Trong nhóm lớp này, tất lớp đối tượng cụm di sản, địa tầng, điểm di sản, đứt gãy ranh giới địa chất đểu xây dựng sở liệu theo thiết kế trình bày chương Hình 3.37 CSDL lớp điểm di sản Hình 3.38 Thuộc tính lớp điểm di sản 54 Hình 3.39 CSDL lớp cụm di sản Hình 3.40 Thuộc tính lớp cụm di sản 55 Hình 3.41 CSDL lớp địa tầng Hình 3.42 Thuộc tính lớp địa tầng 56 Hình 3.43 CSDL lớp đứt gãy Hình 3.44 Thuộc tính lớp đứt gãy Hình 3.45 CSDL lớp ranh giới địa chất 57 Hình 3.46 Thuộc tính lớp ranh giới địa chất Như vậy, dựa nguồn liệu thu thập được, sở liệu tỷ lệ 1:50.000 xây dựng đáp ứng cho mục đích việc giám sát công viên địa chất khu vực thực nghiệm 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình nghiên cứu sở lý thuyết xây dựng CSDL phục vụ giám sát công viên địa chất, số kết luận rút sau: - CSDL phục vụ cho việc giám sát công viên địa chất tỷ lệ 1:50.000 khu vực công viên địa chất Đồng Văn xây dựng với thông tin không gian thuộc tính đối tượng tư nguồn tư liệu địa hình địa chất khu vực thực nghiệm Thông tin CSDL xây dựng có độ tin cậy cao nguồn gốc tư liệu rõ ràng - CSDL phục vụ cho việc giám sát công viên địa chất thiết kế, xếp cách có tổ chức thành nhóm lớp sở đo đạc, biên giới địa giới, địa hình, thủy hệ, giao thơng, dân cư sở hạ tầng, phủ bề mặt công viên địa chất Đối với nhóm lớp sở đo đạc, biên giới địa giới, địa hình, thủy hệ, giao thơng, dân cư sở hạ tầng, phủ bề mặt, đối tượng phù hợp với CSDL giám sát công viên địa chất lựa chọn, sau thiết kế, xây dựng dựa theo thông tư số 20/2014/TT-BTNMT quy định kỹ thuật mơ hình cấu trúc, nội dung CSDL địa lý tỷ lệ 1:50.000 Đối với nhóm lớp CSDL công viên địa chất, cấu trúc CSDL thiết kế xây dựng mới, phù hợp với mục tiêu phục vụ giám sát công viên địa chất Với việc bố trí nhóm lớp thơng tin vậy, CSDL xây dựng vưa đáp ứng mục tiêu phục vụ cho việc giám sát công viên địa chất, vưa tương thích với sở liệu thông tin địa lý quốc gia - Việc xây dựng CSDL phục vụ công tác giám sát công viên địa chất phần mềm ArcGIS giải pháp hiệu để tổ chức quản lý triển khai hệ thống thông tin lớn đem lại hiệu thiết thực cho công tác quản lý Nhà nước tài nguyên thiên nhiên nói chung, cơng viên địa chất nói riêng, đặt biệt vấn đề đồng liệu quản lý cấp 59 Kiến nghị - CSDL phục vụ giám sát công viên địa chất nghiên cứu đề tài xây dựng dựa nguồn tư liệu đồ địa hình năm 2003, đồ địa chất năm 2011 Bên cạnh đó, thời gian có hạn nên học viên chưa có điều kiện để thực địa thời điểm làm luận văn Vì vậy, CSDL nêu cần cập nhật, bổ sung thông tin biến động khu vực thực nghiệm - Phần mềm ArcGIS nên sử dụng để xây dựng CSDL phục vụ giám sát công viên địa chất ưu điểm phần mềm so với phần mềm MapInfo thường sử dụng xây dựng mối quan hệ hình học đối tượng lớp lớp với Với CSDL xây dựng vậy, tốn phân tích khơng gian nâng cao phân tích mạng, phân tích tính liền kề vùng, dễ dàng thực Hơn nữa, CSDL xây dựng theo mơ hình Geodatabase ArcGIS có khả xuất sạng định dạng liệu XML - định dạng trao đổi liệu Bộ Tài ngun Mơi trường quy định Vì vậy, CSDL Geodatabase có khả tương tích cao nhiều loại sản phẩm nhiều hãng khác 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trường, (2012), "Thông tư số 02/2012/TT-BTNMT ngày 19 tháng năm 2012 Bộ Tài nguyên Môi trường quy định Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuẩn thông tin địa lý sở" http://Tratu.Soha.Vn/Dict/Vn_Vn/Di_S%E1%Ba%A3n Nguyễn Đại Trung and Nkk, (2011), "Nghiên cứu sở khoa học pháp lý cho viêc xác lập, bảo tồn, sử dụng hợp lý di sản địa chất, công viên địa chất Việt Nam", Đề tài nghiên cứu khoa học Bộ Tài nguyên Môi trường Số: 50/2017/Tt-Btnmt Ngày 30 Tháng 11 Năm 2017 Về Việc Quy Định Nội Dung Công Tác Điều Tra Đ G D S Đ C., Công Viên Địa Chất, Viện Khoa Học Địa Chất Và Khống Sản, (2017), "Bảo tờn di sản địa chất, phát triển quản lý mạng lưới công viên địa chất Việt Nam", Đề án, Bộ Tài nguyên Môi trường Arturo Garrido Perez, (2004), "Developing a GIS-oriented method for landscape evaluation within the framework of Geopark launched by UNESCO Case study of the "Pico de Tancitaro" area in central Mexico", International Iinstitude for geo-information science and earth observation enschede, the Netherlands Domonik A., Dziedzic A., A J., Łukasiak D., Łukaszewski P., and Pinińska J., (2010), "Geomechanical Database – description of rocks properties with GIS application", https://www.researchgate.net/publication/278006995 Https://Www.Wattpad.Com/14925065-C%C3%A2u-3-N%C3%Aau-Nh %E1%Bb%Afng-Kh%C3%A1i-Ni%E1%Bb%87m-Quan-%C4%91i%E1%Bb %83m-Nguy%C3%Aan-T%E1%Ba%Afc-C%E1%Bb%A7a Márton Pál and Gáspár Albert, (2018), "Identifying outcrops for geological hiking maps", Proceedings, 7th International Conference on Cartography and GIS 61 10 Moulley Charaf Chabou, Abderrahmane Bendaoud, Ouahiba Bouzidi, Safouane Djemai, and Riadh Ben El Khaznadji (2013), "Use of GIS database for the enhancement of the geological heritage in Algeria", https://www.researchgate.net/publication/267748483 11 S Staridas and Ch Fassoulas, (2015), "Applying web gis technologies & best practices in promoting geoproducts and geotourism within geoparks", UNESCO'S 70th anniversary celebrations 12 Soolmaz Dashti, Seyed Masoud Monavari, Seyed Mohsen Hosseini 3, Borhan Riazi, and Mansoor Momeni, (2013), "Application of GIS, AHP, fuzzy and WLC in Island ecotourism development (case study of Qeshm Island, Iran)", http://www.lifesciencesite.com 13 Tamás Budai, Gábor Csillag, János Futó, Anna Knauer, Barnabás Korbély, György Kukely, Attila Ősi Phd, Judit Regenye, Veronika Schleicher, and József Vers, "An Application for European Geopark Status for the Aspiring Bakony– Balaton Geopark Project, Hungary" 14 Tarmiji Masron, (2015), "GIS base tourism decision support system for langkawi island, Kedah, Malaysia", Theoretical and Empirical Researches in Urban Management, Volume 10, pp.21-35 15 Theodosiou Ir, (2010), "Designation of geosites- proposals for geoparks in Greece", Proceedings of the 12th International Congress, Patras 16 United Nations Educational S a C O., (2015), "European Geoparks conference", UNESCO'S 70th anniversary celebrations LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Phạm Duy Tùng Ngày tháng năm sinh: 18/06/1993 Nơi sinh: Hải Phòng Địa liên lạc: Số 7, khu 3/2, thị trấn Vĩnh Bảo, huyện Vĩnh Bảo, thành phố Hải Phòng Q trình đào tạo: Tư tháng 9/2012 đến tháng 6/2016 sinh viên tham gia học tập trường đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Tư tháng 9/2016 đến học viên trường đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Quá trình cơng tác: Tư tháng 7/2016 đến tháng 9/2016 nhân viên Công ty Tài nguyên môi trường miền Nam Tư tháng 6/2018 đến nhân viên Văn phòng Đăng ký đất đai – Sở Tài nguyên Môi trường Hải Phòng XÁC NHẬN QUYỂN LUẬN VĂN ĐỦ ĐIỀU KIỆN NỘP LƯU CHIỂU TRƯỞNG KHOA TRẮC ĐỊA, BẢN ĐỒ VÀ THÔNG TIN ĐỊA LÝ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ... Chương CƠ SỞ KHOA HỌC TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ GIÁM SÁT CÔNG VIÊN ĐỊA CHẤT 2.1 Mục đích, yêu cầu sở liệu phục vụ giám sát cơng viên địa chất 2.1.1 Mục đích việc xây dựng sở liệu phục vụ. .. tài: Ứng dụng GIS xây dựng sở liệu phục vụ giám sát công viên địa chất Tóm tắt: Cơ sở liệu phục vụ cho việc giám sát công viên địa chất tỷ lệ 1:50.000 khu vực công viên địa chất Đồng Văn xây. .. chất Chương Thực nghiệm xây dựng sở liệu công viên địa chất 4 Chương TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ GIÁM SÁT CÔNG VIÊN ĐỊA CHẤT 1.1 Khái quát công viên địa chất 1.1.1 Khái quát di