1.2. Chuẩn CSDL quốc gia trong GIS 1.2.1 Khái niệm chuẩn CSDL 1.2.1 Khái niệm chuẩn CSDL
Trong công nghệ hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL), người sử dụng đồng thời là người sản xuất và cung cấp thơng tin. Do đó khối lượng dữ liệu tăng nhanh ngay cả ở trong từng đơn vị hoặc tổ chức. Việc chia sẻ dữ liệu đó ngay cả trong cùng một đơn vị hoặc giữa các đơn vị với nhau là điều vô cùng cần thiết.
Thơng tin địa lý ngày càng chiếm vai trị quan trọng trong tất cả các hoạt động của con người trên trái đất. Thu thập dữ liệu và sử dụng dữ liệu luôn chiếm phần lớn thời gian cũng như chi phí cho các dự án áp dụng HTTTĐL. Do đó vấn đề chuẩn hoá - như là một biện pháp – thúc đẩy việc trao đổi dữ liệu này đã được các tổ chức quốc tế, các quốc gia và vùng phát triển xây dựng từ rất lâu. Ví dụ tổ chức chuẩn hố thơng tin địa lý Mỹ (FGDC) xây dựng năm 1994, uỷ ban TC211 của ISO năm 1994, v.v.
Cơ sở dữ liệu trong HTTTĐL rất đồ sộ, phong phú, đa dạng cả về chủng loại và khuôn dạng, đến mức khơng một cơ quan chun ngành nào có thể đơn phương thu thập, xử lý một cách đầy đủ, hoàn chỉnh trong thời gian ngắn. Chuẩn hố dữ liệu thơng tin địa lý là xây dựng những quy định và cơ chế bảo đảm cho dữ liệu có thể cung cấp cho nhiều ứng dụng khác nhau, tương thích với nhiều hệ thống phần cứng, phần mềm khác nhau, là biện pháp để khai thác dữ liệu một cách hiệu quả nhất, được thế giới và nhiều quốc gia quan tâm để thực hiện việc chia sẻ sử dụng dữ liệu.
ISO định nghĩa chuẩn như sau: "Các thoả thuận trên văn bản chứa các đặc
tả kỹ thuật hoặc các tiêu chí chính xác khác được sử dụng một cách thống nhất như các luật, các chỉ dẫn, hoặc các định nghĩa của các đặc trưng, để đảm bảo rằng các vật liệu, sản phẩm, quá trình, và dịch vụ phù hợp với mục đích của chúng”.
1.2.2 Thực trạng xây dựng chuẩn CSDL GIS trên thế giới và trong nƣớc
Hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL) ra đời từ những năm 60, cùng với sự phát triển nhanh mạnh của cơng nghiệp máy tính đã được thế giới biết đến như một công cụ đắc lực không thể thiếu để trợ giúp ra những quyết định đúng đắn trong
phát triển các chương trình và dự án xây dựng kinh tế xã hội. Vấn đề chuẩn hoá dữ liệu như là một biện pháp thúc đẩy việc trao đổi dữ liệu đã được các tổ chức quốc tế, các quốc gia và khu vực phát triển xây dựng từ rất lâu (Tổ chức chuẩn hố thơng tin địa lý Mỹ - FGDC xây dựng năm 1994, Tiểu ban TC211 của ISO năm 1994 v.v.) Theo Dự án chuẩn hố hệ thống thơng tin địa lý cơ sở quốc gia, Bộ Tài
nguyên và Môi trường (2005), Hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL) ra đời từ những năm 60, cùng với sự phát triển nhanh mạnh của cơng nghiệp máy tính đã được thế giới biết đến như một công cụ đắc lực không thể thiếu để trợ giúp ra những quyết định đúng đắn trong phát triển các chương trình và dự án xây dựng kinh tế xã hội. Vấn đề chuẩn hóa dữ liệu như là một biện pháp thúc đẩy việc trao đổi dữ liệu đó được các tổ chức quốc tế, các quốc gia và khu vực phát triển xây dựng từ rất lâu (Tổ chức chuẩn hóa thông tin địa lý Mỹ - FGDC xây dựng năm 1994, Tiểu ban TC211 của ISO năm 1994 v.v.)
Mỹ: Bản thân quốc gia này cũng đã có rất nhiều tổ chức chuẩn liên quan đến TTĐL, nhưng cao nhất là uỷ ban chuẩn quốc gia ANSI. Đơn vị thực hiện triển khai đã áp dụng chuẩn như một cơ sở hạ tầng thông tin địa lý (CSHTTTĐL) là Uỷ ban dữ liệu địa lý quốc gia (FGDC – Federal Geographical Data Committee). Đây là một đơn vị chịu trách nhiệm triển khai và áp dụng các chuẩn, tăng cường chia sẻ dữ liệu giữa người sử dụng và người cung cấp. Các dạng chuẩn mà FGDC áp dụng được ISO và các uỷ ban chuẩn của các quốc gia khác thừa kế và áp dụng. Ví dụ chuẩn về xây dựng metadata.
Australia: Đây là một quốc gia đã triển khai rất nhiều chuẩn về TTĐL trên cơ sở các hướng dẫn về chuẩn của ISO và FGDC. ANZLIC là tổ chức giữa Australia và Newzealand, triển khai thúc đẩy và phát triển các chuẩn. Các chuẩn này bao gồm: Hệ quy chiếu, trao đổi dữ liệu, khuôn dạng cho các dữ liệu vector địa hình, địa chính, mơ hình dữ liệu, chất lượng dữ liệu, metadata, v.v.
DGIWG: Nhóm làm việc về thông tin địa lý số (Digital Geographic Information Working Group) có trách nhiệm xây dựng và phát triển các chuẩn hỗ trợ trao đổi thông tin địa lý số (Digital Geographic Information) trong các nước thuộc khối Bắc Đại tây dương (NATO). Sản phẩm chính của nhóm là bộ chuẩn DIGEST được phát triển và hoàn thiện liên tục từ những năm đầu thập kỷ 90. Tại thời điểm hiện nay, DGIWG đang hoạt động và phối hợp tích cực với ISO nhằm sửa đổi và phát triển DIGEST theo hướng kiến trúc của ISO.
Thực trạng xây dựng CSDL GIS ở Việt Nam
Thông tin địa lý đã được áp dụng ở Việt Nam từ khá sớm (từ những năm 80 của thế kỷ trước) và phát triển mạnh mẽ cả về lý thuyết, công nghệ và tổ chức trong những thập niên gần đây. Hệ thông tin địa lý đã được dùng trong nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau như địa lý, giao thông, địa chất, nông nghiệp, đô thị, nghiên cứu thực vật, môi trường,…Tuy nhiên hiện tại hầu như chưa có một hệ thống chuẩn cho thơng tin địa lý theo đúng nghĩa của nó. Các đơn vị, địa phương thường tự xây dựng lấy hệ thông tin địa lý phục vụ cho các mục đích riêng của mình từ nhiều nguồn tư liệu khác nhau, sử dụng nhiều phần mềm khác nhau. Các hệ thông tin địa lý này thường có cấu trúc dữ liệu, phân loại đối tượng cũng như trình bày hiển thị khác nhau do vậy hầu như không thể trao đổi dữ liệu được với nhau.
Trong lĩnh vực hệ thống thông tin địa lý, ở Việt Nam hiện nay chuẩn về hệ quy chiếu và toạ độ quốc gia là chuẩn đã được hoàn thiện một cách đầy đủ. Hiện nay chuẩn Hệ quy chiếu và hệ toạ độ quốc gia VN-2000 đã được ban hành tạo nền tảng thống nhất về cơ sở quy chiếu cho dữ liệu đo đạc bản đồ nói chung và dữ liệu thơng tin địa lý nói riêng. Chuẩn này bao gồm các quy định về:
o Phạm vi áp dụng cho tất cả hệ thống toạ độ các cấp hạng, bản đồ địa hình, bản đồ nền, bản đồ địa chính, bản đồ hành chính quốc gia và các loại bản đồ chuyên dụng khác.
o Các tham số của hệ quy chiếu: Ellipsoid WGS-84 tồn cầu, các kích thước, tốc độ góc quay, hằng số trọng trường, định vị và điểm gốc toạ độ quốc gia.
o Hệ thống toạ độ phẳng, lưới chiếu bản đồ qui định cho các tỷ lệ.
o Bên cạnh đó hiện nay đã có một số các quy phạm, quy định kỹ thuật về thành lập bản đồ hiện đang được áp dụng trong ngành được coi như là chuẩn của hệ thống bản đồ. Một số các quy phạm, quy định kỹ thuật có liên quan đến việc chuẩn hóa hệ thống thơng tin địa lý cơ sở quốc gia bao gồm:
- Quy định kỹ thuật số hố bản đồ địa hình tỷ lệ 1/ 10.000, 1/ 25.000, 1/ 50.000, 1/ 100.000 ban hành năm 1999. Trong đó có đề cập đến quy định về các lớp, nội dung thông tin, ký hiệu áp dụng cho cơng việc số hố bản đồ địa hình. Quy định được thực hiện trên khuôn dạng phần mềm MicroStation.
- Quy phạm thành lập bản đồ địa chính tỷ lệ 1/500, 1/1.000, 1/2.000, 1/5.000, 1/10.000 và 1/25.000 ban hành năm 1999. Trong đó có quy định các nội dung thơng tin và phân lớp trong xây dựng và thành lập bản đồ địa chính.
Một số thơng tin khác có liên quan đến chuẩn hóa hệ thống thơng tin địa lý bao gồm:
- Hệ thống địa danh sử dụng trong bản đồ
- Hồ sơ địa giới hành chính thực hiện theo Chỉ thị 364/CT-CP.
- Chuẩn về cấu trúc dữ liệu TTĐL cho các ứng dụng bảo vệ môi trường (do dự án PEMSEA giúp xây dựng).
Ngồi ra cịn một số đề tài nghiên cứu khoa học đang triển khai. Ví dụ đề tài nghiên cứu áp dụng chuẩn ISO trong quản lý chất lượng dữ liệu địa lý, đề tài chuẩn hệ thống thông tin địa lý v.v.
Như vậy, nếu nhìn nhận dưới khía cạnh thơng tin địa lý thì có thể xem các cơng việc xây dựng chuẩn cần được bắt đầu từ đầu. Các quy định về chuẩn bản đồ hiện có sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng dữ liệu HTTTĐL ban đầu cho các cơ sở dữ liệu chuẩn sau này. Khi chuẩn thông tin địa lý được xác định thì những u cầu của nó sẽ tác động ngược trở lại quy định về thành lập bản đồ với mục tiêu sao cho dữ liệu đầu vào càng ngày càng thích hợp hơn với các ứng dụng của HTTTĐL.
Chƣơng 2. PHƢƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HẢI VĂN TRÊN BIỂN
2.1. Thực trạng và nhu cầu quản lý, khai thác thông tin đặc điểm hải văn trên biển biển
2.1.1 Thực trạng quản lý và khai thác thông tin
Biển có một vai trị đặc biệt quan trọng đối với sự nghiệp phát triển bền vững kinh tế-xã hội, bảo đảm an ninh, quốc phịng và tồn vẹn lãnh thổ của nước ta.Tiến ra biển là một xu thế tất yếu để tìm kiếm và đảm bảo các nhu cầu về nguyên liệu, năng lượng, thực phẩm và không gian sinh tồn trong tương lai của nước ta. Để thực hiện tốt việc phục vụ các ngành kinh tế biển đáp ứng được nhu cầu khai thác tài ngun, khống sản trên biển thì cơng tác điều tra cơ bản về tài nguyên và môi trường biển nói chung và điều tra cơ bản về đặc điểm hải văn nói riêng cần phải tiến trước một bước làm cơ sở khoa học cho các quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế biển. Điều tra cơ bản về đặc điểm hải văn sẽ cho phép nâng cao việc phục vụ dự báo các nguồn lợi biển phục vụ cho việc xây dựng các cơng trình trên biển, khai thác tổng hợp các nguồn tài nguyên thiên nhiên từ biển, phát triển bền vững kinh tế biển, đảm bảo an ninh quốc phòng trên biển. Theo Báo cáo Điều tra cơ bản về tài nguyên – môi trường biển –
hiện trạng mạng lưới quan trắc và một số giải pháp nhằm tăng cường hiệu quả,
Trung tâm hải văn (2012)
Hiện trạng mạng lưới điều tra cơ bản về đặc điểm hải văn gồm có:
- Mạng lưới trạm cố định: Mạng lưới quan trắc khí tượng hải văn do Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia quản lý bao gồm: 17 trạm cố định ven bờ, hải đảo, trên giàn khoan. Đo đạc và quan trắc các yếu tố: khí tượng biển, thủy văn biển (sóng, mực nước biển, nhiệt độ, độ mặn, sáng biển).
- Mạng lưới khảo sát ngoài khơi: Đối với mạng lưới khảo sát ngoài khơi bằng tàu Nghiên cứu biển thuộc Trung tâm Hải văn (Tổng cục Biển và Hải
đảo Việt Nam) trước đây được thực hiện 02 chuyến/năm cho mỗi khu vực (toàn vùng biển Việt Nam được phân chia thành 4 khu vực: Vịnh Bắc bộ; vùng biển Trung Trung bộ; vùng biển Nam Trung bộ và vùng biển Tây Nam và Vịnh Thái Lan)
- Các mạng lưới quan trắc khác:
Mạng lưới quan trắc môi trường biển thuộc Tổng cục Môi trường, bao gồm 5 khu vực thuộc vùng biển nước ta trong đó 3 vùng ven bờ, 2 vùng ngoài khơi và do các cơ quan khác nhau đảm nhận.
Mạng lưới quan trắc biển và hệ thống giám sát tài nguyên của Trung tâm Viễn thám bao gồm 3 trạm quan trắc ven bờ (cho khu vực biển miền Bắc, miền Trung và miền Nam) và 2 trạm ngoài khơi. Tuy nhiên, chu kỳ quan trắc vẫn còn rất thưa và chưa thể đáp ứng được nhu cầu cung cấp thông tin tài nguyên và môi trường biển của Việt Nam.
Mạng lưới của Trung tâm Trắc địa bản đồ biển thuộc Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam.
Mạng lưới quan trắc môi trường quốc gia Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam hiện đang quản lý, bao gồm: Trạm quan trắc và phân tích mơi trường nước biển tại Đồ Sơn, Trạm Nghiên cứu tổng hợp đa nghành tài nguyên và môi trường Miền Trung. Trạm này đảm trách việc giám sát môi trường biển. Thời gian quan trắc gồm 2 hoặc 4 đợt trong năm.
Mạng lưới quan trắc của các bộ, ngành khác và các địa phương: Nhiều bộ, ngành, và các địa phương theo chức năng, nhiệm vụ của mình cũng có quan trắc một số yếu tố môi trường biển. Tuy nhiên, hoạt động quan trắc chưa mang tính hệ thống. Các bộ, ngành đó đã xây dựng được một số trạm quan trắc môi trường biển với trang bị quan trắc ban đầu và cũng đã thu được những dữ liệu cơ bản phục vụ yêu cầu quản lý môi trường theo chức năng nhiệm vụ của bộ, của ngành và địa phương mình.
2.1.2 Nhu cầu quản lý và khai thác thông tin
và khai thác thơng tin hải văn . Bởi vì hiện tại các đơn vị tham gia thu thập và quản lý dữ liệu điều tra cơ bản về tài nguyên và môi trường biển có sự phân tán trong quản lý. Thực sự khơng có đơn vị nào là đầu mối chính trong việc quản lý tư liệu nêu trên đối với quy mô quốc gia cũng như trong phạm vi Bộ Tài nguyên và Môi trường. Một đơn vị quản lý Nhà nước hoặc một tổ chức, cá nhân sẽ gặp nhiều khó khăn khi đi tìm kiếm các dữ liệu điều tra cơ bản về tài ngun và mơi trường biển nói chung và đặc điểm hải văn nói riêng. Thêm vào đó, cơ sở dữ liệu của ngành là rất đồ sộ, phong phú, do đó việc làm thế nào để khai thác một cách có hiệu quả là câu hỏi lớn cần giải quyết. Do vậy, việc xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu GIS - chứa hệ thống bản đồ nền, chuyên đề về các đặc điểm hải văn và thơng tin thuộc tính đi kèm, sẽ việc quản lý giám sát biển, phục vụ phát triển kinh tế biển, an ninh quốc phòng,.. trên hệ thố thiết.
2.2. Đề xuất phƣơng pháp luận tối ƣu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu các đặc điểm hải văn trên biển
2.2.1 Đề xuất phƣơng pháp xây dựng CSDL
CSDL cần thỏa mãn các yêu cầu sau: - Chuẩn thuật ngữ
- Chuẩn về tham chiếu khơng gian - Chuẩn về mơ hình cấu trúc dữ liệu - Chuẩn về phân loại đối tượng - Chuẩn về thể hiện trình bày - Chuẩn về Metadata
2.2.2 Lựa chọn phần mềm ứng dụng
Xây dựng hệ thống GIS cần phải chọn phần mềm thích hợp. Sự chọn lựa phần mềm nào phụ thuộc vào khả năng, nhu cầu và mục đích sử dụng của từng nơi. Trong các công nghệ nền GIS thương mại hiện nay, đáng chú ý nhất là công nghệ của viện nghiên cứu môi trường ESRI cung cấp các giải pháp tương đối đồng bộ cho việc xây dựng một hệ thống GIS. Điểm mạnh nhất của công nghệ GIS của ESRI là quản trị CSDL không gian đa người dùng trên mạng diện rộng, hỗ trợ giao dịch, truyền tải dữ liệu không gian trên mạng cho phần mềm khách. Giải pháp mạng của ESRI được phát triển hồn chỉnh và đồng bộ. Tuy nhiên có một nhược điểm cơ bản khi áp dụng ở nước ta đó là giá thành chuyển giao khá cao.
ESRI cung cấp cho nhà phát triển các giải pháp công nghệ sau đây để xây dựng một ứng dụng GIS hoàn chỉnh:
- ArcGIS: lưu trữ và quản trị dữ liệu khơng gian và thuộc tính, tích hợp vào các hệ quản trị CSDL quan hệ như Access, Foxpro,…