vững
Hệ cơ sở dữ liệu GIS tài nguyờn - mụi trƣờng tỉnh Phỳ Thọ đƣợc thiết kế thành hai phần: Hệ cơ sở dữ liệu nền GIS nhƣ: ranh giới hành chớnh, địa hỡnh, cơ sở hạ tầng, giao thụng, thủy hệ, phủ bề mặt và hệ cơ sở dữ liệu GIS chuyờn ngành mụi trƣờng: Tài nguyờn mụi trƣờng nƣớc, đất, khụng khớ, tài nguyờn rừng.
Cơ sở dữ liệu nền GIS bao gồm những dữ liệu mà hệ thống thụng tin địa lý trong cựng một địa bàn đều cần đến và cú thể sử dụng chung. Nhƣ vậy, tập dữ liệu nền GIS của hệ thống thụng tin địa lý là phần giao của cỏc tập dữ liệu chuyờn ngành trong cựng hệ thống.
Cơ sở dữ liệu GIS tài nguyờn - mụi trƣờng đƣợc tổ chức theo mụ hỡnh nhƣ hỡnh sau:
Sơ đồ 3. Mụ hỡnh tổ chức dữ liệu trong cơ sở dữ liệu GIS tài nguyờn - mụi trƣờng tỉnh Phỳ Thọ
CSDL
Tài nguyờn mụi trƣờng
Biờn giới địa giới DC Cơ sở hạ tầng Địa hỡnh Giao thụng Thủy hệ Phủ bề mặt Mụi trƣờng đất Mụi trƣờng nƣớc Mụi trƣờng khụng khớ Tài nguyờn rừng CSDL nền CSDL chuyờn đề Sinh thỏi Tài nguyờn mụi trƣờng
* Quy định phõn lớp, nhúm lớp trong ArcGis.
- Tờn của cơ sở dữ liệu: PHÚTHỌTÀINGUYấNMễITRƢỜNG
- Tờn của mỗi nhúm lớp chuyờn đề bắt đầu bằng tờn của cơ sở dữ liệu rồi đến tờn của từng nhúm lớp chuyờn đề:
+ Nhúm cơ sở dữ liệu nền 1: PTTNMT_Biờn giới địa giới + Nhúm cơ sở dữ liệu nền 2: PTTNMT _DC cơ sở hạ tầng + Nhúm cơ sở dữ liệu nền 3: PTTNMT _Địa hỡnh
+ Nhúm cơ sở dữ liệu nền 4: PTTNMT _Giao thụng + Nhúm cơ sở dữ liệu nền 5: PTTNMT _Thủy hệ + Nhúm cơ sở dữ liệu nền 6: PTTNMT _Phủ bề mặt + Nhúm chuyờn đề 1: PTTNMT _Mụi trƣờng đất + Nhúm chuyờn đề 2: PTTNMT _Mụi trƣờng nƣớc + Nhúm chuyờn đề 3: PTTNMT _Mụi trƣờng khụng khớ + Nhúm chuyờn đề 4: PTTNMT _Tài nguyờn rừng
3.3.1 Xõy dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý.
Cơ sở thiết kế
Mụ hỡnh dữ liệu địa hỡnh đƣợc xõy dựng dựa trờn:
- Bản đồ địa hỡnh làm lớp nền cho mục đớch chuyờn đề tài nguyờn-mụi trƣờng. - Tài liệu quy định kỹ thuật số húa bản đồ tỷ lệ 1:10.000
Nguồn dữ liệu
- Bản đồ địa hỡnh tỷ lệ 1:10.000 đƣợc thành lập bằng phƣơng phỏp cụng nghệ ảnh số năm 2009 tại Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ, hệ tọa độ quốc gia VN2000, mỳi chiếu 30, kinh tuyến TW 105000’ với khuụn dạng *.DGN đƣợc chia thành 7 file, tƣơng ứng với 7 nhúm lớp: cơ sở toỏn học, thủy hệ, địa hỡnh, giao thụng, dõn cƣ, ranh giới và thực vật. Cỏc lớp dữ liệu này đó đƣợc cập nhật thờm một số thụng tin từ bản đồ địa chớnh tỷ lệ 1:15.000 do Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ thành lập năm 2004.
- Ảnh viễn thỏm SPOT độ phõn giải 5 m và 2,5 m toàn sắc và 10 m đa phổ để cập nhật cỏc đối tƣợng địa lý mới xuất hiện (nguồn Trung tõm Viễm Thỏm Quốc gia, năm chụp 2008)
Hỡnh 3.6. BĐĐH tỉ lệ 1:10.000 sử dụng để xõy dựng CSDL nền địa lý
Khảo sỏt hiện trạng dữ liệu
Dữ liệu Micro Station (DGN) của vựng nghiờn cứu gồm 82 mảnh bản đồ địa hỡnh (BĐĐH) tỉ lệ 1:10.000, quỏ trỡnh khảo sỏt dữ liệu đƣợc thực hiện theo từng mảnh trờn phần mềm Microstation. Theo quy định kỹ thuật số húa bản đồ địa hỡnh, cỏc đối tƣợng tƣơng ứng với cỏc level đƣợc kiểm tra thụng tin đồ họa sau đú cộng ghộp cỏc mảnh theo cỏc level tƣơng ứng.
Dữ liệu sau khi đƣợc khảo sỏt cần đƣợc gộp lớp. Lớp dữ liệu đƣợc gộp dựa vào đặc điểm đối tƣợng và dạng đồ họa của chỳng. Cỏc lớp gộp đƣợc trỡnh bày nhƣ bảng sau đõy:
Bảng 3.6 Gộp nhúm dữ liệu
Dữ liệu gốc (dgn) Dữ liệu mới đƣợc thiết kế (dgn)
Lớp Nội dung Nội dung Dạng dữ liệu Tờn file
Thủy hệ 1 Sụng tự nhiờn 1 nột
Sụng tự nhiờn 1 nột Polyline Sg_1net
40 Kờnh đào dƣới 8m 3 Đƣờng bờ sụng 2 nột, ao hồ Đƣờng bờ Polyline Duongbo 4 Nền sụng 2 nột, ao hồ Sụng 2 nột Polygon Sg2net
24 Ranh giới cỏc bói: bựn, cỏt...
Ranh giới bói cỏt Polyline Rg_baicat
44 Đờ Đờ Polyline De
46 Tờn sụng chạy đƣợc
tàu thủy
Lớp text thủy văn Text Text
47 Tờn sụng chạy đƣợc ca nụ, tàu gỗ 48 Tờn suối, mƣơng, hồ nhỏ 52 Tờn riờng Giao thụng 5 Đƣờng sắt đơn Đƣờng sắt Polyline Duongsat 47 Đoạn đƣờng sắt đắp cao 17 Đƣờng ụ tụ nhựa, bờ tụng (viền) Đƣờng ụ tụ Polyline Duongoto 18 Đƣờng ụ tụ nhựa, bờ tụng (nền)
21 Đƣờng ụ tụ rải gạch, đỏ, cấp phối 30 Đƣờng ụ tụ đắp cao 56 Đƣờng phố chớnh 23 Đƣờng đất lớn Đƣờng đất Polyline Duongdat 24 Đƣờng đất nhỏ 25 Đƣờng mũn Đƣờng mũn Polyline Duongmon 26 Ghi chỳ đƣờng
Text giao thụng Text Text
52 Tờn riờng 28 Ga Ga Polyline Ga Dõn cƣ 42 Thị xó, tỉnh lỵ Tờn hành chớnh Text TenHC 43 Thị trấn, huyện lị 44 Tờn huyện 46 Tờn xó 47 Ủy ban hành chớnh 49 Tờn thụn , xúm Thực vật
1 Ranh giới thực vật Ranh giới thực vật Polyline rgthucvat
2 Cỏc vựng thực vật Vựng thực vật Polygon vungtv 35 Nền làng cú cõy che phủ Nền làng cú cõy che phủ Polygon lang
41 Ký hiệu lỳa lỳa lua
42 Ký hiệu rau, màu,
hoa cõy cảnh
rau, màu mau
Ranh giới hành chớnh 4 Địa giới cấp tỉnh
Ranh giới cỏc cấp Polyline Rg_caccap
7 Địa giới huyện
10 Địa giới xó
Thiết kế Geodatabase
Trong phần ArcGis việc quản lý dữ liệu đƣợc thao tỏc trờn ArcCatalog Personal Geodatabase cú tờn PHUTHOTAINGUYENMOITRUONG với cỏc Feature dataset thuộc nhúm cơ sở dữ liệu nền là: PTTNMT_BIENGIOIDIAGIOI, PTTNMT _DCCOSOHATANG, PTTNMT_DIAHINH, PTTNMT_GIAOTHONG, PTTNMT_THUYHE và PTTNMT_PHUBEMAT. Cỏc đối tƣợng trong Feature Dataset cần thống nhất về project, chuẩn project của Việt Nam là Vn-2000 của Bộ tài nguyờn và Mụi trƣờng. Import hệ tọa độ chuẩn VN-2000 cú cỏc thụng số nhƣ sau:
False_Easting: 500000.00000000 False_Northing: 0.00000000 Central_Meridian: 105.00000000 Latitude_Of_Origin: 0.00000000 Scale reduction Factor: 0.99990000
Geographic Coordinate System: GCS_WGS_1984 Datum: D_WGS_1984
Angular Unit: Degree
Nhập dữ liệu vào Geodatabase
Dữ liệu sau khi đƣợc khảo sỏt, chỉnh sửa theo quy định (bảng 3.6) đƣợc nhập vào Geodatabase đó đƣợc thiết kế ở trờn.
Nhập dữ liệu vào feature dataset bằng cỏch click chuột phải vào feature dataset\ import\feature class (multiple) lựa chọn lớp đối tƣợng cần import vào từng Feature dataset theo cỏc lớp đó gộp ở trờn.
Cỏc ràng buộc toàn vẹn dữ liệu khụng gian (quan hệ topology)
Topology thể hiện mối quan hệ khụng gian giữa cỏc đối tƣợng địa lý trong GIS (dữ liệu dạng vector). Cỏc mối quan hệ đú đƣợc xỏc định bởi cỏc nguyờn tắc topology [7]. Cơ sở dữ liệu nền địa hỡnh đó thiết kế của tỉnh Phỳ Thọ đƣợc xỏc định về khụng gian của cỏc đối tƣợng theo bảng 3.7 (nguyờn tắc topology) nhƣ sau:
Bảng 3.7. Chi tiết topology với từng đối tƣợng trong từng nhúm lớp
TT Tờn lớp đối tƣợng Topology Rule
Nhúm lớp thủy hệ
1 Sụng suối L (linestring)
Must Not Overlap Must Not Self-Overlap Must Not Have Pseudos
2 Sụng suối A (polygon) Must Not Overlap
Must Not Overlap with
3 Đƣờng bờ
Must Not Overlap Must Not Self-Overlap Must Not Have Pseudos
4 Ranh giới cỏc bói: bựn, cỏt
Must Not Overlap Must Not Self-Intersect Must Not Self-Overlap Nhúm lớp giao thụng
5 Đƣờng ụ tụ
Must Not Overlap Must Not Self-Overlap Must Not Have Pseudos
6 Đƣờng mũn
Must Not Overlap Must Not Self-Overlap Must Not Self-Intersect Must Not Have Pseudos
7 Đƣờng đất
Must Not Overlap Must Not Self-Overlap Must Not Self-Intersect Must Not Have Pseudos Nhúm lớp hành chớnh
Must Not Self-Intersect Nhúm lớp địa hỡnh
9 Đƣờng bỡnh độ Must Not Overlap
Must Not Self-Intersect Nhúm lớp cơ sở hạ tầng
10 Khu chức năng
Must Not Overlap Must Not Self-Intersect Must Not Self-Overlap
11 Ranh giới khu dõn cƣ, khu chức
năng
Must Not Overlap Must Not Self-Intersect Nhúm lớp phủ bề mặt
12 Ranh giới thực vật Must Not Overlap
Must Not Self-Intersect
13 Phủ bề mặt
Must Not Overlap Must Not Self-Intersect Must Not Self-Overlap
Sau khi dữ liệu đƣợc chạy và sửa lỗi topology, dữ liệu đó đạt đƣợc tiờu chuẩn topology theo chuẩn ISO/TC211 - chức Chuẩn thế giới (ISO-International Organisation), tiểu ban hệ thống thụng tin địa lý đó đƣa ra chuẩn thụng tin địa lý.
Nhập dữ liệu thuộc tớnh
Cụng việc này là rất quan trọng vỡ trong quản lý dữ liệu ở định dạng DGN chỉ cho phộp lƣu trữ cỏc thụng tin về đồ họa nhƣ lực nột, màu, kớ hiệu ... mà khụng cú thụng tin chuyờn đề. Chớnh vỡ vậy khi chuyển sang ArcGIS cần cú cỏc thao tỏc nhập thuộc tớnh cho đối tƣợng. Dựa vào bảng hƣớng dẫn số húa và biờn tập bản đồ tỷ lệ 1:10.000 [3], chỳng ta nhập thuộc tớnh về đối tƣợng trong ArcGIS tƣơng ứng với cỏc level trong Microstation. Với mỗi một đối tƣợng cần đƣợc xỏc định là sẽ nhập thuộc tớnh nhƣ thế nào, cỏc bảng sau đƣợc thiết kế với dữ liệu thuộc tớnh của cỏc đối tƣợng.
Bảng 3.8 Dữ liệu thuộc tớnh của cỏc đối tƣợng nền địa lý
a. Thụng tin mạng lưới thủy văn
TT Nội dung Tờn trƣờng Kiểu dữ liệu Độ rộng
Layer đối tượng đường thủy hệ: sụng suối, kờnh mương
1 ID ID Integer
2 Tờn sụng, suối, kờnh Ten String 50
3 Chiều dài C_dai Float (12,6)
4 Chiều rộng C_rong Float (12,6)
5 Đặc điểm Dac_diem String 50
Layer đối tượng vựng thủy hệ
1 ID ID Integer
2 Tờn sụng, ao, hồ Ten String 50
3 Diện tớch D_tich Float (12,6)
4 Độ sõu trung bỡnh Do_sau Float (12,6)
5 Đặc điểm Dac_diem String 50
b.Thụng tin giao thụng
TT Nội dung Tờn trƣờng Kiểu dữ liệu Độ rộng
1 ID ID Integer
2 Số đƣờng Soduong Integer
3 Tờn đƣờng Ten String 50
4 Cấp hạng Cap_hang String 50
5 Chất liệu mặt Mat_duong String 50
6 Chiều dài C_dai Float (12,6)
7 Chiều rộng C_rong Float (12,6)
c. Thụng tin biờn giới địa giới
TT Nội dung Tờn trƣờng Kiểu dữ liệu Độ rộng
1 ID ID Integer
3 Chiều dài C_dai Float (12,6)
4 Ghi chỳ G_chu String 50
d. Thụng tin địa hỡnh
TT Nội dung Tờn trƣờng Kiểu dữ liệu Độ rộng
1 ID ID Integer
2 Độ cao Do_cao Float (12,6)
3 Ghi chỳ G_chu String 50
e. Thụng tin dõn cư
TT Nội dung Tờn trƣờng Kiểu dữ liệu Độ rộng
1 ID ID Integer
2 Tờn_hành chớnh Ten_HC String 50
3 Diện tớch D_tich Float (12,6)
4 Đặc điểm Dac_diem String 50
f. Thụng tin phủ bề mặt
TT Nội dung Tờn trƣờng Kiểu dữ liệu Độ rộng
1 ID ID Integer
2 Tờn loại thực vật Ten_Tvat String 50
3 Ghi chỳ G_chu String 50
g. Thụng tin cơ sở hạ tầng
Tờn lớp Dạng Loại đối tƣợng biểu thị
PTTNMT_CSHT_YTE Điểm Cỏc cơ sở y tế
PTTNMT_CSHT_CAUCONG Điểm Cầu, cống
PTTNMT_CSHT_TRUONGHOC Điểm Trƣờng học
PTTNMT_CSHT_GIAOTHONG Đƣờng Cỏc loại đƣờng giao thụng
PTTNMT_CSHT_KENHDAO Đƣờng Cỏc loại kờnh đào
3.3.2 Kết quả xõy dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý.
- Dữ liệu Thủy hệ:
Hỡnh 3.7 Nội dung dữ liệu Thủy hệ
- Dữ liệu Phủ bề mặt:
- Dữ liệu Giao thụng:
Hỡnh 3.9. Nội dung dữ liệu Giao thụng
- Dữ liệu Địa hỡnh:
- Dữ liệu Dõn cƣ cơ sở hạ tầng:
Hỡnh 3.11. Nội dung dữ liệu Dõn cƣ cơ sở hạ tầng
- Dữ liệu Biờn giới địa giới:
Hỡnh 3.12. Nội dung dữ liệu Biờn giới địa giới
Muốn biết thụng tin về đối tƣợng trờn màn hỡnh đồ họa, ta cú thể dựng lệnh hỏi thụng tin và kớch vào đối tƣợng, tất cả cỏc thụng tin của đối tƣợng sẽ đƣợc hiện ra.
Và ngƣợc lại, từ bảng Attribute, ta cú thể dễ dàng tỡm đƣợc cỏc thụng tin cần thiết và hiển thị ra màn hỡnh đối tƣợng cần tỡm.
3.3.3 Xõy dựng cơ sở dữ liệu chuyờn đề sinh thỏi tài nguyờn mụi trƣờng
Trong sự phỏt triển của cụng nghệ tin học, Hệ thống thụng tin địa lý( GIS) đúng vai trũ rất quan trọng trong bảo vệ mụi trƣờng và phỏt triển bền vững, Những dữ liệu đầu ra ở dạng số lƣu trong cỏc phần mềm mỏy tớnh khỏc nhau, khi đƣợc tớch hợp trong một mụ hỡnh toỏn học chung sẽ giỳp ớch nhiều cho việc lƣu trữ, xử lý thụng tin, tiến tới những khả năng dự bỏo nguy cơ tai biến và hạn chế những ụ nhiễm mụi trƣờng nƣớc và đất trờn địa bàn tỉnh Phỳ Thọ.
Tổ chức dữ liệu phụ thuộc vào độ lớn của dữ liệu, mục tiờu sử dụng và phƣơng thức lƣu trữ. Độ lớn dữ liệu xỏc định phƣơng tiện dựng lƣu trữ (media for storage). Mục tiờu sử dụng xỏc định cấu trỳc và dạng kết nối với trung tõm lƣu trữ. Phƣơng thức lƣu trữ dữ liệu nếu nhƣ ở dạng mạng đƣợc chia ra thành: dữ liệu tập trung (centralized) hay dữ liệu phõn tỏn (distributed). Đối với cơ sở dữ liệu GIS tài nguyờn-mụi trƣờng tỉnh Phỳ Thọ, do chỉ lập theo mục tiờu xỏc định nờn độ lớn dữ liệu ở dạng trung bỡnh nhỏ, dữ liệu kết nối dạng mạng theo thể tập trung, cú liờn kết và ở hệ mở cho phộp thõm nhập làm mới thƣờng xuyờn.
Qui trỡnh xõy dựng chuyờn đề sinh thỏi tài nguyờn mụi trƣờng
Thiết kế cỏc bộ dữ liệu chuyờn đề của hệ thống thụng tin địa lý về mụi trƣờng là xỏc định rừ mối quan hệ, cấu trỳc của cỏc dữ liệu và tổ chức chỳng một cỏch logic để cú thể đỏp ứng đƣợc cỏc nhu cầu thụng tin của cụng tỏc bảo vệ tài nguyờn-mụi trƣờng. Trờn thực tế cú một số dữ liệu rất cơ bản và gắn kết với cỏc vấn đề ụ nhiễm mụi trƣờng. Vớ dụ nhƣ: thủy hệ, ranh giới hành chớnh, địa hỡnh, cơ sở hạ tầng …Cỏc dữ liệu này đƣợc coi nhƣ là dữ liệu nền. Cũn một số cỏc dữ liệu khỏc là cỏc dữ liệu về cỏc vấn đề mụi trƣờng cụ thể, vớ dụ nhƣ: Cỏc trạm quan trắc chất lƣợng nƣớc mặt, chất lƣợng nƣớc ngầm, chất lƣợng khụng khớ, suy thoỏi đất ... Trong cơ sở dữ liệu HTTĐL Quốc gia về mụi trƣờng phải đƣa vào đủ 2 loại dữ liệu này.
Việc xõy dựng nhúm chuyờn đề mụi trƣờng cũng đƣợc làm theo quy trỡnh chung. Trong nội dung này chỉ nờu những đặc trƣng riờng cần chỳ ý cho từng nhúm chuyờn đề sinh thỏi tài nguyờn mụi trƣờng.
Cơ sở thiết kế
Mụ hỡnh dữ liệu chuyờn đề sinh thỏi tài nguyờn - mụi trƣờng đƣợc xõy dựng dựa trờn:
- Cơ sở dữ liệu nền địa lý
- Cỏc nhúm chuyờn đề về mụi trƣờng
- Tài liệu về hiện trạng tài nguyờn mụi trƣờng tỉnh Phỳ Thọ
Nguồn dữ liệu
Tài liệu về điều kiện tự nhiờn, kinh tế - xó hội, dữ liệu hiện trạng mụi trƣờng tỉnh Phỳ Thọ. Dữ liệu về hiện trạng tài nguyờn mụi trƣờng tỉnh Phỳ Thọ đƣợc thu thập dựa vào “Bỏo cỏo hiện trạng mụi trƣờng tỉnh Phỳ Thọ” năm 2006-2010 của Sở Tài nguyờn - Mụi trƣờng tỉnh Phỳ Thọ.
Để đỏnh giỏ đƣợc hiện trạng tài nguyờn mụi trƣờng của tỉnh Phỳ Thọ cần thu thập cỏc số liệu trạm quan trắc chất lƣợng nƣớc mặt, chất lƣợng nƣớc ngầm, chất lƣợng khụng khớ, hiện trạng sử dụng đất, hiện trạng rừng cú sẵn của tỉnh Phỳ Thọ.
- Địa điểm thu thập: Sở Tài nguyờn - Mụi trƣờng tỉnh Phỳ Thọ.
- Số liệu thu thập: Vị trớ quan trắc, cỏc thụng số quan trắc và phõn tớch thành phần húa học của mụi trƣờng nƣớc (nƣớc mặt, nƣớc ngầm), chất lƣợng khụng khớ, hiện trạng rừng. Số liệu sau khi thu thập đƣợc sẽ đƣợc tổng hợp, xử lý dƣới dạng cỏc biểu đồ, bảng tổng hợp để làm cơ sở đỏnh giỏ đƣợc sự biến đổi về tài nguyờn mụi trƣờng của tỉnh Phỳ Thọ
Thiết kế Geodatabase
Việc quản lý dữ liệu đƣợc thao tỏc trờn Arccatalog. Personal Geodatabase cú tờn PHUTHO_TAINGUYENMOITRUONG với cỏc Feature dataset thuộc nhúm cơ sở dữ liệu chuyờn đề sinh thỏi mụi trƣờng đƣợc trỡnh bày cụ thể nhƣ sau:
Nhúm chuyờn đề 1: Nhúm CSDL mụi trƣờng và tài nguyờn đất:
* Phõn lớp gồm 2 nhúm lớp:
PTTNMT_QuanTracDat, PTTNMT_HienTrangSuDungDat
Tờn lớp Dạng Loại đối tƣợng biểu thị