8. Bố cục của luận văn
2.1.2 Nhu cầu quản lý và khai thỏc thụng tin
và khai thỏc thụng tin hải văn . Bởi vỡ hiện tại cỏc đơn vị tham gia thu thập và quản lý dữ liệu điều tra cơ bản về tài nguyờn và mụi trường biển cú sự phõn tỏn trong quản lý. Thực sự khụng cú đơn vị nào là đầu mối chớnh trong việc quản lý tư liệu nờu trờn đối với quy mụ quốc gia cũng như trong phạm vi Bộ Tài nguyờn và Mụi trường. Một đơn vị quản lý Nhà nước hoặc một tổ chức, cỏ nhõn sẽ gặp nhiều khú khăn khi đi tỡm kiếm cỏc dữ liệu điều tra cơ bản về tài nguyờn và mụi trường biển núi chung và đặc điểm hải văn núi riờng. Thờm vào đú, cơ sở dữ liệu của ngành là rất đồ sộ, phong phỳ, do đú việc làm thế nào để khai thỏc một cỏch cú hiệu quả là cõu hỏi lớn cần giải quyết. Do vậy, việc xõy dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu GIS - chứa hệ thống bản đồ nền, chuyờn đề về cỏc đặc điểm hải văn và thụng tin thuộc tớnh đi kốm, sẽ việc quản lý giỏm sỏt biển, phục vụ phỏt triển kinh tế biển, an ninh quốc phũng,.. trờn hệ thố thiết.
2.2. Đề xuất phƣơng phỏp luận tối ƣu xõy dựng CSDL phục vụ nghiờn cứu cỏc đặc điểm hải văn trờn biển
2.2.1 Đề xuất phƣơng phỏp xõy dựng CSDL
CSDL cần thỏa món cỏc yờu cầu sau: - Chuẩn thuật ngữ
- Chuẩn về tham chiếu khụng gian - Chuẩn về mụ hỡnh cấu trỳc dữ liệu - Chuẩn về phõn loại đối tượng - Chuẩn về thể hiện trỡnh bày - Chuẩn về Metadata
27
2.2.2 Lựa chọn phần mềm ứng dụng
Xõy dựng hệ thống GIS cần phải chọn phần mềm thớch hợp. Sự chọn lựa phần mềm nào phụ thuộc vào khả năng, nhu cầu và mục đớch sử dụng của từng nơi. Trong cỏc cụng nghệ nền GIS thương mại hiện nay, đỏng chỳ ý nhất là cụng nghệ của viện nghiờn cứu mụi trường ESRI cung cấp cỏc giải phỏp tương đối đồng bộ cho việc xõy dựng một hệ thống GIS. Điểm mạnh nhất của cụng nghệ GIS của ESRI là quản trị CSDL khụng gian đa người dựng trờn mạng diện rộng, hỗ trợ giao dịch, truyền tải dữ liệu khụng gian trờn mạng cho phần mềm khỏch. Giải phỏp mạng của ESRI được phỏt triển hoàn chỉnh và đồng bộ. Tuy nhiờn cú một nhược điểm cơ bản khi ỏp dụng ở nước ta đú là giỏ thành chuyển giao khỏ cao.
ESRI cung cấp cho nhà phỏt triển cỏc giải phỏp cụng nghệ sau đõy để xõy dựng một ứng dụng GIS hoàn chỉnh:
- ArcGIS: lưu trữ và quản trị dữ liệu khụng gian và thuộc tớnh, tớch hợp vào cỏc hệ quản trị CSDL quan hệ như Access, Foxpro,…
- MapObjects: hỗ trợ lập trỡnh GIS theo cụng nghệ nhỳng OLE (Object Linking and Embedding) trong mụi trường Windows.
* Cấu trỳc bộ phần mềm ArcGIS
ArcGIS của hóng ESRI là một bộ tớch hợp cỏc sản phẩm phần mềm với mục tiờu xõy dựng một hệ thụng tin địa lý hoàn chỉnh. ArcGIS cú thể thực hiện cỏc chức năng về GIS trờn mỏy trạm, mỏy chủ, dịch vụ Web hay thiết bị di động. Với cỏc kỹ thuật này cho phộp người dựng cú được cỏc cụng cụ quản lý một hệ thống GIS phức tạp. ArcGIS bao gồm:
- Desktop GIS: ArcView, ArcEditor, ArcInfo và cỏc phần mở rộng - Server GIS: ArcGIS Server, ArcIMS, ArcSDE
28 - Mobile GIS: ArcPad, ArcGIS Engine
* ArcGIS Desktop
ArcGIS Desktop là một module trong ArcGIS, bao gồm 3 sản phẩm: ArcView, ArcEditor, ArcInfo. Mỗi sản phẩm cung cấp cỏc chức năng về GIS và được phõn cấp theo chức năng tăng dần, từ ArcView đến ArcInfo.
ArcView là sản phẩm cú giỏ thành thấp cũng là sản phầm cơ bản nhất với cỏc tớnh năng đỏp ứng việc tạo, quan sỏt, hiển thị và phõn tớch dữ liệu GIS hay việc tạo bản đồ, bỏo cỏo. ArcView được sử dụng phổ biến và rộng rói và nú cung cấp cho người sử dụng cỏc cụng cụ làm việc với thụng tin địa lý, đặc biệt là việc quản trị và cập nhật dữ liệu trở nờn dễ dàng hơn, phự hợp với nhu cầu người sử dụng.
ArcEditor và ArcInfo cũng tương tự như Arcview, tuy nhiờn ở mỗi gúi sản phẩm thỡ cấp độ cũng như cỏc cụng cụ phõn tớch nõng cao sẽ được bổ sung và tăng dần từ ArcEditor đến ArcInfo.
ArcInfo là sản phẩm hoàn thiện nhất, trở thành sản phẩm chuẩn về GIS. Về kiến trỳc, ArcInfo gồm ba ứng dụng chớnh là ArcToolbox, ArcCatalog, ArcMap.
ArcToolbox: là ứng dụng cung cấp cỏc cụng cụ Gis dựng cho phõn tớch và xử lý dữ liệu bản đồ như:
Định nghĩa và chuyển hệ tọa độ.
Phõn tớch, xử lý bản đồ: chồng xếp, thực hiện cỏc phộp toỏn đại số về bản đồ.
Chuyển đổi khuụn dạng dữ liệu.
ArcCatalog: là ứng dụng cho phộp người sử dụng tổ chức và quản lý tất cả cỏc dạng dữ liệu địa lý trong CSDL (CSDL khụng gian hoặc dạng file shape, coverage). ArcCatalog cung cấp cỏc cụng cụ để hiển thị, tra cứu, tỡm kiếm thụng
29 tin, ghi nhận và hiển thị thụng tin metadata, định nghĩa lược đồ cấu trỳc của cỏc lớp thụng tin địa lý.
ArcMap: là ứng dụng thực hiện tất cả cỏc nhiệm vụ về bản đồ bao gồm trỡnh bày, hiển thị bản đồ, phõn tớch bản đồ và sửa chữa dữ liệu.
2.2.3 Quy trỡnh cụng nghệ xõy dựng CSDL
Phần mềm ArcGIS đó thiết kế mụ hỡnh cơ sở dữ liệu GIS Geodatabase nhằm cung cấp cỏc cụng cụ dựng để triển khai xõy dựng và quản lý một hệ thụng tin địa lý thụng minh. Quan điểm thiết kế cỏc ứng dụng GIS sử dụng cụng nghệ ESRI là đưa toàn bộ cỏc dữ liệu khụng gian (bao gồm cả dữ liệu đồ họa và thuộc tớnh, cỏc quan hệ...) vào một cơ sở dữ liệu Geodatabase.
Geodatabase là một cơ sở dữ liệu chứa dữ liệu thuộc tớnh, dữ liệu khụng gian và quan hệ tồn tại giữa chỳng. Cú thể núi Geodatabase cũn là một cơ sở dữ liệu địa lý hướng đối tượng và được quản lý thụng qua một chuẩn Hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Vỡ vậy, cỏc thực thi trờn đối tượng trong Geodatabase chớnh là cỏc luật chuẩn húa, liờn kết và quan hệ topology.
Hỡnh 2.1 Cấu trỳc của một GeoDatabase
Tất cả cỏc thành phần trong Geodatabase được quản lý trong cỏc bảng DBMS chuẩn và sử dụng kiểu dữ liệu SQL chuẩn. Cỏc thành phần cơ bản trong Geodatabase bao gồm:
GeoDatabase
Feature Dataset Feature Dataset Feature Dataset
Feature Class Feature Class Feature Class
30 Bảng 2.1 Cỏc cấu trỳc của Geodatabase
Thành phần trong
Geodatabase Biểu tƣợng Mụ tả
Feature Dataset Là một tập chứa cỏc feature class, cỏc topology và cỏc đối tượng mạng liờn kết cú cựng tham chiếu khụng gian
Feature Class Là đơn vị chứa cỏc đối tượng khụng gian của bản đồ và tương đương với một lớp (layer) trong ArcMap. Mỗi Feature Class chỉ chứa một dạng đối tượng (điểm, đường, vựng) Table Là bảng lưu thụng tin phụ trợ cho một lớp đối
tượng
Relationship class Thể hiện quan hệ giữa cỏc lớp đối tượng và cỏc bảng
Topology Bao gồm cỏc luật thống nhất về hỡnh học giữa cỏc đối tượng địa lý
Geometric network Bao gồm cỏc luật cho phộp quản lý kết nối giữa cỏc đối tượng địa lý
Survey dataset Chứa cỏc phộp đo được sử dụng trong việc tớnh toỏn tọa độ hỡnh học đối tượng địa lý trong cỏc lớp đối tượng địa lý được đo đạc Raster dataset
Là một tập dữ liệu Raster biểu diễn cỏc hiện tượng địa lý liờn tục
Metadata document
Là một XML cú liờn kết với tất cả cỏc tập dữ liệu, thường được sử dụng trong ArcIMS và cỏc ứng dụng trờn mỏy chủ
Geoprocessing tools
Là một tập luồng dữ liệu và luồng cụng việc quản lý, phõn tớch và mụ hỡnh húa dữ liệu
31
QUY TRèNH THỰC HIỆN XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ NGHIấN CỨU ĐẶC ĐIỂM HẢI VĂN VỊNH BẮC BỘ
Số liệu và tài liệu bổ trợ
Phần mềm arcgis
DATABASE SERVER Feature dataset
Nền Đặc điểm hải văn
Ranh giới quốc gia
Ranh giới tỉnh
Đường bờ biển Đường cơ sở Thủy văn Giao thụng
Nhiệt độ nước biển Độ mặn nước biển Súng
Mực nước biển Ranh giới
Bản đồ nhiệt độ bề mặt nước biển Bản đồ độ mặn nước biển Bản đồ súng biển Bản đồ mực nước biển Feature dataset Feature Class Đường đẳng sõu
32
2.2.4 Thiết kế nội dung và cấu trỳc cơ sở dữ liệu
tổng quan
nghiờn cứu và quản lý dữ liệu hải văn –
cơ quan đầu mối. Cũn cỏc trực thuộc, hoặc cấp thấ – : - - - - - - : - - - - - C -
33 - ấp thấp hơn, ở cỏc tỉnh. - , web browser ... sau:
a) Cơ quan trung ƣơng
: + + + + + + +
34
b)
Gis và
CSDL phục vụ nghiờn cứu đặc điểm hải văn vựng vịnh Bắc Bộ được chia làm hai nhúm lớn
Dữ liệu bản đồ
Là những mụ tả số của hỡnh ảnh bản đồ. Chỳng bao gồm toạ độ, quy luật và cỏc ký hiệu dựng để xỏc định hỡnh ảnh cụ thể của bản đồ trong một khuụn dạng hiểu được của mỏy tớnh. HTTĐL dựng cỏc dữ liệu đồ thị để tạo ra một bản đồ hay hỡnh ảnh bản đồ trờn màn hỡnh hoặc trờn giấy thụng qua thiết bị ngoại vi.
Dữ liệu bản đồ cú thể lưu trữ ở dạng Vector hoặc dạng Raster. Dữ liệu dạng Vector là cỏc điểm tọa độ (X,Y) hoặc là cỏc quy luật tớnh toỏn toạ độ và nối chỳng thành cỏc đối tượng trong một hệ thống tọa độ nhất định. Dữ liệu Raster (ảnh đối tượng) là dữ liệu được tạo thành bởi cỏc ụ lưới cú độ phõn giải xỏc định.
Dữ liệu thuộc tớnh
Là những mụ tả về đặc tớnh, đặc điểm và cỏc hiện tượng xảy ra tại vị trớ địa lớ xỏc định mà chỳng khú hoặc khụng thể biểu thị trờn bản đồ được.
2.2.4.1 Ranh giới
Nhúm CSDL ranh giới hành chớnh: cỏc ranh giới địa lý của cỏc đơn vị hành chớnh, bao gồm cả biờn giới quốc gia, địa giới tỉnh,..
35 Bảng 2.2 Lớp thụng tin ranh giới
STT Lớp thụng tin Nguồn khai thỏc thụng tin Dạng dữ liệu 1 Ranh giới quốc gia Theo cỏc tài liệu của nhà nước Đường, Vựng 2 Ranh giới tỉnh Theo cỏc tài liệu của nhà nước Đường, Vựng
2.2.4.2 Dữ liệu nền
Nhúm CSDL nền cú chức năng giới hạn và mụ tả địa lý vựng lónh thổ: gồm cỏc lớp thụng tin như: đường cơ sở, đường bờ biển, thủy văn, giao thụng,…
Bảng 2.3 Cỏc lớp thụng tin nền cơ bản
STT Lớp thụng tin Nguồn khai thỏc thụng tin Dạng dữ liệu 1 Đường bờ biển Theo cỏc tài liệu của nhà nước Đường 2 Đường cơ sở Theo cỏc tài liệu của nhà nước Đường 3 Thủy văn Theo cỏc tài liệu của nhà nước Đường, vựng 4 Giao thụng Theo cỏc tài liệu của nhà nước Đường 5 Đường đẳng sõu Theo cỏc tài liệu của nhà nước Đường
2.2.4.3 Nhúm dữ liệu về nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, súng biển và mực nước biển nước biển
Nhúm CSDL về đặc điểm hải văn khu vực nghiờn cứu bao gồm lớp thụng tin về độ mặn, nhiệt độ nước biển, súng biển và mực nước biển.
36 Bảng 2.4 Cỏc lớp thụng tin về đặc điểm hải văn
STT Lớp thụng tin Nguồn khai thỏc thụng tin Dạng dữ liệu 1 Nhiệt độ nước biển -Số liệu khảo sỏt, đo đạc
- Download từ trang web Điểm, Vựng 2 Độ mặn nước biển -Số liệu khảo sỏt, đo đạc
- Download từ trang web Điểm, Vựng 3 Súng -Số liệu khảo sỏt, đo đạc Đường, Vựng 4 Mực nước biển -Số liệu khảo sỏt, đo đạc Điểm
37
Chƣơng 3. ỨNG DỤNG CễNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ BẢN ĐỒ ĐẶC ĐIỂM HẢI VĂN VỊNH BẮC BỘ
3.1. Giới thiệu chung về vịnh Bắc Bộ 3.1.1 Lịch sử nghiờn cứu 3.1.1 Lịch sử nghiờn cứu
Vịnh Bắc Bộ là một trong những vịnh lớn ở Đụng Nam Á và thế giới, vịnh cú diện tớch khoảng 126.250 km2 (36.000 hải lý vuụng), chiều ngang nơi rộng nhất khoảng 310 km (176 hải lý), nơi hẹp nhất ở cửa vịnh rộng khoảng 220km (119 hải lý). Vịnh hoàn toàn do bờ biển của hai nước Việt Nam và Trung Quốc bao bọc, bao gồm bờ biển Đụng Bắc Việt Nam chạy qua 10 tỉnh, thành phố và bờ biển hai tỉnh Quảng Tõy, Hải Nam của Trung Quốc. Vịnh cú hai cửa là eo biển Quỳnh Chõu nằm giữa bỏn đảo Lụi Chõu và đảo Hải Nam với bề rộng khoảng 19 hải lý và cửa chớnh của cửa vịnh từ đảo Cồn Cỏ (Việt Nam) tới mũi Oanh Ca (đảo Hải Nam, Trung Quốc) rộng khoảng 112 hải lý. Chiều dài bờ biển phớa Việt Nam khoảng 763km, phớa Trung Quốc khoảng 695km. Phần vịnh phớa Việt Nam cú khoảng trờn 3000 hũn đảo đỏ ven bờ, ngoài ra cũn cú đảo Bạch Long Vĩ nằm cỏch đất liền Việt Nam khoảng 110km, cỏch đảo Hải Nam (Trung Quốc) khoảng 130km. Phớa Trung Quốc chỉ cú một số ớt đảo nhỏ ở phớa Đụng Bắc vịnh như đảo Vị Chõu, Tà Dương…Vịnh Bắc Bộ là cửa ngừ giao lưu lớn và lõu đời của Việt Nam ra thế giới, nú cú tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phỏt triển kinh tế, thương mại quốc tế cũng như quốc phũng và bảo vệ an ninh, chủ quyền của nước ta.
Hoạt động điều tra, khảo sỏt và nghiờn cứu biển ở VBB đó được ụng cha ta tiến hành từ thời xa xưa. Theo Bỏo cỏo tổng kết đề tài,” Điều tra tổng hợp điều kiện tự nhiờn, tài nguyờn và mụi trường biển Vịnh Bắc Bộ, mó số KC.09 – 17”. Nguyễn Thế Tưởng và nnk (2006) từ những năm 1922 tàu Nghiờn cứu biển Dc Lanessan và một số tàu của hải quõn Phỏp đó tiến hành điều tra khảo sỏt VBB với cỏc mặt cắt định kỳ để thu thập cỏc yếu tố khớ tượng, thủy văn, địa chất, sinh vật nổi và sinh vật đỏy của vịnh. Cụng cuộc điều tra nghiờn cứu biển ở VBB liờn tục thực hiện và phỏt triển với quy mụ ngày càng được mở rộng nhất là sau năm 1960 nhằm đỏp ứng yờu cầu phỏt triển kinh tế biển, quản lý và khai thỏc bền vững tài nguyờn mụi trường
38 biển. Trong hơn 20 năm gần đõy, cỏc giai đoạn kế tiếp của chương trỡnh biển do GS.TSKH Đặng Ngọc Thanh chủ trỡ đó cú nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu, khảo sỏt động lực cỏc vựng cửa sụng ven biển với cỏc yếu tố như thủy triều, dũng triều, súng, xúi lở bờ biển, trong đú cú nhiều cơ quan tham gia như viện Địa lý, Tổng cục Khớ tượng Thủy văn, Viện Cơ học Việt Nam, Viện Hải dương học Nha Trang, Viện nghiờn cứu Thủy Lợi ở cỏc khu vực như cửa Nam Triệu, khu vực bờ biển Hải Hậu (Nam Định), cỏc nghiờn cứu khỏc về hệ sinh thỏi ven biển, bói triểu của Phõn viện Hải dương học Hải Phũng, điều tra nghiờn cứu ụ nhiễm biển từ cỏc dũng sụng đổ ra, điều tra tổng hợp vựng nước cửa sụng của Đại học Quốc Gia Hà Nội và Viện Cơ học Việt Nam.
3.1.2 Khỏi quỏt điều kiện tự nhiờn, tài nguyờn thiờn nhiờn khu vực vịnh Bắc Bộ Bộ
3.1.2.1 Đặc điểm về điều kiện tự nhiờn
Vịnh Bắc Bộ nằm trong vựng khớ hậu nhiệt đới giú mựa, vịnh nửa kớn với hoàn lưu ở tõm, thành phần húa học nước biển biến đổi mạnh tựy theo từng vựng, cú cấu trỳc địa chất đỏy phức tạp nhất là phần bờ phớa tõy và đủ điều kiện thuận lợi cho sinh vật biển phỏt triển.
a. Khớ quyển.
Khớ hậu nhiệt đới giú mựa ảnh hưởng rất lớn đến sự biến đổi của tầng khớ, tầng nước, của hoạt động địa chất đới bờ và sự phỏt triển của sinh vật.
*) Nhiệt độ khụng khớ
Trong hơn 40 năm qua, nhiệt độ khụng khớ tại VBB khụng cú sự biến động đỏng kể. Nền nhiệt độ tại đõy cú xu thế tăng nhưng tốc độ tăng khụng cao, trung bỡnh mỗi năm tăng khoảng 0,01520C. Phớa bắc vịnh là khu vực cú nhiệt độ thấp nhất và cú xu thế tăng dần xuống phớa nam, sự chờnh lệch lớn chỉ vào khoảng