3.3.5 Phát triển ứng dụng GIS trong bảo vệ môi trƣờng và phát triển bền vững
Một trong những phát triển ứng dụng GIS là phân tích dữ liệu, đó cũng là chức năng quan trọng và mang đặc điểm khác biệt và ƣu điểm hơn hẳn so với các hệ thống thơng tin khác. Phân tích dữ liệu khơng gian bao gồm việc sử dụng các phép tốn để sắp xếp các dữ liệu đó cũng nhƣ dữ liệu thuộc tính có liên quan. Các phép tốn khơng gian có thể đƣợc sử dụng liên tiếp nhau để giải quyết vấn đề nào đó. Trong GIS, việc phân tích hay khai thác dữ liệu có thể đƣợc thực hiện ở các mức độ khác nhau nhƣ sau:
- Dữ liệu thuộc tính trong các bảng đƣợc sắp xếp lại để trình bày trong các báo cáo hay sử dụng ở các hệ máy tính khác.
- Các thao tác đƣợc thực hiện trên các dữ liệu hình học hay ở chế độ tìm kiếm hay vì mục đích tính tốn.
- Các thao tác logic, số học và thống kê đƣợc thực hiện ở các bảng thuộc tính.
- Hình học và thuộc tính đƣợc dùng chung để lập các bộ dữ liệu mới dựa trên các thuộc tính gốc và phat sinh; hay lập bộ dữ liệu mới dựa trên các mối quan hệ địa lý.
Nói cách khác, phân tích dữ liệu GIS có thể đƣợc xếp thành 3 nhóm: Hỏi đáp cơ sở dữ liệu, lập bản đồ phát sinh và mơ hình hóa q trình. Hỏi đáp đơn thuần là tìm kiếm thơng tin có sẵn trong cơ sở dữ liệu. Lập bản đồ phát sinh là quá trình tạo ra các lớp dữ liệu mới từ các lớp dữ liệu cũ. Ví dụ nhƣ trong cơ sở dữ liệu có lớp hiện trạng của hai thời điểm, ta có thể chồng xếp để có đƣợc lớp bản đồ phát sinh là lớp biến động hiện trạng sử dụng đất.
Hỏi đáp: Phép hỏi đáp bao gồm việc nhận biết các đối tƣợng thỏa mãn một hay
nhiều điều kiện hay tiêu chí nào đó. Các đối tƣợng đƣợc lựa chọn có thể đƣợc ghi lại trên một lớp dữ liệu mới hoặc dữ liệu hình học hay thuộc tính của chúng và đƣợc lƣu lại theo vài cách khác nhau.
Có rất nhiều phép lựa chọn tùy thuộc vào nhu cầu khai thác dữ liệu của ngƣời sử dụng, hình 3.17 sau đây là mơ phỏng cách chọn đối tƣợng theo thuộc tính. Lựa chọn hàm lƣợng NH4 có trong nƣớc ngầm vƣợt tiêu chuẩn cho phép
Hình 3.17. Lựa chọn hàm lƣợng NH4>0.1mg/l trong nƣớc ngầm
Chồng ghép: Chồng ghép lớp thông tin là cơng cụ phân tích khơng gian lợi thế và là một yếu tố quan trọng đứng phía sau sự phát triển của công nghệ GIS. Chồng ghép là sự gộp chung dữ liệu khơng gian và dữ liệu thuộc tính của hai hay nhiều lớp dữ liệu.
Với cơ sở dữ liệu của tỉnh Phú Thọ, ta có thể chồng ghép để có đƣợc các lớp thơng tin phát sinh tùy thuộc vào yêu cầu của ngƣời khai thác dữ liệu
Hình 3.18. Các lớp thơng tin tài ngun mơi trƣờng
Chiết xuất:
Là khả năng tách lọc các thông tin cần thiết phục vụ cho một mục đích nào đó. Ví dụ Mơ hình số địa hình đƣợc xây dựng dựa trên nhóm lớp thơng tin địa hình. Mơ hình cho thấy rõ mức độ chia cắt địa hình tỉnh phú thọ, màu nâu thể hiện núi cao ở phía tây, tây nam, thuận lợi phát triển rừng, màu xanh thể hiện vùng đồng bằng có địa hình thấp hơn, phù hợp phát triển cây lƣơng thực, chăn nuôi.
Hình 3.19. Mơ hình số độ cao địa hình
Lập các bản đô chuyên đê:
Từ cơ sở dữ liệu GIS đã đƣợc xây dựng , các bản đồ chuyên đề tài nguyên - môi trƣờng đƣợc thành lập. Nội dung của bản đồ chun đề đƣợc trình bày thơng
qua phần mềm ArcMap. Đây là phần mềm có các thƣ viện về ký hiệu, chữ và màu sắc khá phong phú . Đảm bảo việc thành lập bản đồ chuyên đề đƣợc nhanh chóng , tiện dụng và chất lƣợng. Các bản đồ chuyên đề đề tài nguyên - môi trƣờng dƣới đây đƣợc lập dựa trên cơ sở dữ liệu tài nguyên - môi trƣờng tỉnh Phú Thọ.
Các bƣớc chung xây dựng lớp thông tin chuyên đề:
Thiết kế khung chuẩn
Hình 3.20 đến Hình 3.24 Các bƣớc lập lớp thơng tin chun đề
.
- Lớp hiện trạng hàm lƣợng BOD, COD môi trƣờng nƣớc mặt tỉnh Phú Thọ và lớp hiện trạng ô nhiễm NH4 nƣớc ngầm tỉnh Phú Thọ. Chiết xuất ra lớp thông tin chuyên đề tƣ cơ sở dữ liệu đƣợc xây dựng ở trên
Sử dụng cơng cụ phân tích 3D Analyst, kết hợp với số liệu quan trắc đƣợc xây dựng ở trên, chất nào bị ơ nhiễm có thể hiển thị trên lớp bản đồ chuyên đề
Lớp thông tin chuyên đề đƣợc xây dựng nhƣ sau
nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 1.Nội suy khoảng cách
Tạo khung, lƣới grids, sử dụng hệ tọa độ chuẩn quốc
gia Vn 2000
2. Chạy ra các vùng ô nhiễm dƣới dạng raster từ điểm quan
trắc
3. Convert từ raster sang dạng
vùng
Hình 3.22
Hình 3.25 Ví dụ minh họa cho lớp chuyên đề hiện trạng ô nhiễm NH4
- Lớp phủ thực vật tỉnh Phú Thọ: Đƣợc xây dựng dựng dựa cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trƣờng , tổng hợp từ lớp phủ bề mặt , khung chuẩn, lớp thơng tin về
Hình 3.24
4. Dùng công cụ clip trên arcToolbox đế cắt dữ liệu thừa bên ngoài địa phận tỉnh
5. Biên tập lại các lớp thông tin trên bản đồ
giao thơng chính đƣợc tách từ nhóm lớp giao thơng trong gói dữ liệu nền địa lý, lớp thông tin thủy hệ, lớp thơng tin về BiênGioiDiaGioi
Hình 3.26 Ví dụ minh họa cho lớp phủ thực vật
- Lớp hiện trạng sử dụng đất tỉnh Phú Thọ: Đƣợc chiết xuất từ gói cơ sở dữ liệu gồm một số nhóm lớp: Lớp khu chức năng, lớp giao thông, lớp thủy hệ đƣờng, thủy hệ vùng, lớp phủ bê mặt …tùy theo mức độ chi tiết có thể trình bày thêm trên bản đồ. Bản đồ hiện trạng đƣợc chiết xuất từ nguồn dữ liệu này có ƣu điểm nhanh, có độ chính xác cao. Tùy theo từng tỷ lệ có thể hiển thị chi tiết
Hình 3.27 Ví dụ minh họa cho lớp hiện trạng sử dụng đất
Sau đây là các lớp thông tin chuyên đề đƣợc chiết xuất từ cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trƣờng tỉnh Phú Thọ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
1. Lần đầu tiên đ ã xây dựng đƣợc cơ sở dữ liệu nền địa lý và cơ sở dữ liệu chuyên đề tài nguyên - môi trƣờng cho tỉnh Phú Thọ. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu đƣợc thực hiện dựa trên các thao tác chuyển đổi dữ liệu gốc từ khn dạng DGN sang ArcGIS. Kết quả của q trình chuyển đổi đƣợc tổ chức theo Geodatabase, là một hệ tổ chức dữ liệu khoa học chuẩn thế giới trong GIS.
2. Bên cạnh các cơng cụ hữu hiệu nhƣ chính sách, pháp luật, kinh tế, cơ sở dữ liệu GIS là công nghệ và công cụ quan trọng hỗ trợ hiệu quả cho công tác quản lý môi trƣờng. Đây là nội dung quan trọng, thể hiện hành động rõ ràng và cụ thể trong nỗ lực bảo vệ môi trƣờng của Nhà nƣớc và các cơ quan, ban ngành.
3. Cơ sở dữ liệu GIS cung cấp những thông tin quan trọng về sự biến đổi các thành phần tài nguyên và môi trƣờng của tỉnh Phú Thọ; cập nhật, lƣu trữ, chia sẻ và phân tích khơng gian, giúp các nhà lãnh đạo, các nhà quản lý có những quyết định đúng đắn và kịp thời. Là tài liệu thiết thực để góp phần bảo vệ mơi trƣờng và phát triển bền vững.
4. Từ các tổ chức cơ sở dữ liệu GIS, đã chọn lọc và tổng hợp các các lớp thông tin xây dựng một số bản đồ chuyên đề truyền thống thể hiện các đối tƣợng khác nhau của lãnh thổ nhƣ bản đồ lớp phủ thực vật, bản đồ hiện trạng sử dụng đất…cũng nhƣ các bản đồ chuyên đề thể hiện rất chi tiết các bản chất của đối tƣợng về định tính và định lƣợng nhƣ: mức độ ô nhiễm NH4 trong nƣớc ngầm, hàm lƣợng COD, BOD trong môi trƣờng nƣớc mặt...Cả hai kiểu trên đƣợc biểu diễn dƣới dạng bản đồ bằng thủ pháp mơ hình hóa tốn học các thơng số thành một mặt cong liên tục, có thể phân chia các thơng số ơ nhiễm theo bảng màu, từ đó đánh giá đƣợc khu vực ô nhiễm dựa trên bản đồ.
5. Trên cơ sở dữ liệu Tài nguyên môi trƣờng đã đƣợc xây dựng, bằng cách sử dụng các chức năng chuyên dụng của ArGIS có thể đƣa ra yêu cầu để đƣợc cung cấp thêm một số chức năng, chiết xuất, trình bày dữ liệu, lập báo cáo đƣa ra giải pháp tối ƣu phục vụ mục đích bảo vệ mơi trƣờng.
Kiến nghị
Đề tài mới chỉ dừng lại ở việc xây dựng cơ sở dữ liệu chuyên đề tài nguyên - mơi trƣờng mang tính chất tổng hợp với 4 nhóm lớp, cần tiếp tu ̣c phát triển nghiên cƣ́u nhằm tích hợp đƣợc cơ sở dữ liệu mơi trƣờng đầy đủ để có thể đƣa ra những phân tích đánh giá khách quan hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Trần Quốc Bình(2004), “Bài giảng ESRI AGIS 8.1” Đại học quốc gia Hà Nội - Đại học Tự nhiên
2. Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng (2008), “Quyết định 06/07/QĐ-BTNMT về
việc ban hành Quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia”
3. Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam - Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2009), “Hướng dẫn số hóa và biên tập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000”
4. Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam - Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2008), “Mơ hình cấu trúc và nội dung dữ liệu nền địa lý 1:10000”
5. Cục Công nghệ thông tin - Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2009), “Hướng
dẫn sử dụng phần mềm Arcgis”
6. Thạc Bình Cƣờng (2005), “Phân tích và thiết kế hệ thống thơng tin”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
7. Nguyễn Ngọc Dung (2008), “Quản lý tài nguyên và môi trường”, NXB Xây
Dựng, Hà Nội.
8. Nguyễn Văn Đài (2002), “Hệ thông tin địa lý (GIS)”, Giáo trình trƣờng đại học khoa học tự nhiên - Hà Nội.
9. Võ Chí Mỹ (2010), “Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS mơi trường ”¸ Bài giảng sau đại học cho ngành kỹ thuật trắc địa, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội. 10. Sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Phú Thọ (2010), “Báo cáo hiện trạng Môi
trường tỉnh Phú Thọ”.
11. Sở Tài nguyên và Môi trƣờng tỉnh Phú Thọ(2010), “Tình hình thực hiện
nhiệm vụ, dự án về tài nguyên và môi trường”
12. Trần Văn Thụy, Trân Minh, Nguyễn Đình Dƣơng, Mia Lammens, William De Genst, BeataM.de Vliegher (TP Hơ Chí Minh-2007) “GIS (Hệ thống
thông tin địa lý) trong nghiên cứu sinh thái và đa dạng sinh học” Tập bài
giảng cao học
13. Tổng cục môi trƣờng - Bộ tài nguyên và môi trƣờng, htt:vea.gov.vn
14. Tổng cục môi trƣờng, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
mặt”
15. Tổng cục môi trƣờng, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khơng khí xung
quanh “
16. Tổng cục môi trƣờng, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép về
kim loại nặng trong đất”
17. Tổng cục môi trƣờng, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
ngầm”
18. Tổng cục môi trƣờng, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dư lượng hóa chất
bảo vệ thực vật trong đất”
19. Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ (2008 - 2009), Dự án: “Thành lập cơ sở
dữ liệu nền địa lý 1/10.000 gắn với mơ hình số độ cao phủ trùm các tỉnh Thái Nguyên, Phú Thọ”.
20. Ngô Trung Việt (1999), “Phát triển hệ thống thơng tin, góc nhìn của người
quản lý”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
21. Viện khoa học và công nghệ Việt Nam (Phân viện vật lý tại TP Hơ Chí Minh - 2005), “Giáo trinh AGis cơ bản”
22. Nguyễn Trƣờng Xuân (2006), “Giáo trình hệ thơng tin địa lý”, ĐH Mỏ Địa Chất, Hà Nội.
Tiếng Anh
23. Andrew MacDonal, “Building a Geodatabase”
24. Bernhardsen T. (1999) ” Geographic information systems”. An introduction. 2nd edition. New York (USA)
25. Burrough P.A., McDonnell R.A. (1998) “Principles of geographical
information systems”. Oxford (UK): Oxford University Press, 333 p. ISBN
0-19-823365-5
26. Burrouch P.A(1987), “Principle of Geographycal Information System for
Land Resources Assessment”, Oxford.
27. Keith C.Clare * Bradley O.Parks * Michael P.Crane (2006), “Geographic
Infomation Systems and Environmental Modeling”, Published by Prentice -
Hall of India, New Delhi.
28. Jil McCoy, Kevin Jonhston, Steve Kopp, Brett Borup, Jacson Willison, Bruce Payne(2001-2002), “Using_ArcGIS_Spatial_Analyst_Tutorial”
29. John Picle (1999), “Cartography, Digitan Transition and Questions of
Hystory”, ICA Ottawa.
30. Robert Laurini, Derek Thompson. “Fundamentals of spatial information