8. Bố cục của luận văn
1.2. Chuẩn CSDL quốc gia trong GIS
1.2.1 Khỏi niệm chuẩn CSDL
Trong cụng nghệ hệ thống thụng tin địa lý (HTTTĐL), người sử dụng đồng thời là người sản xuất và cung cấp thụng tin. Do đú khối lượng dữ liệu tăng nhanh ngay cả ở trong từng đơn vị hoặc tổ chức. Việc chia sẻ dữ liệu đú ngay cả trong cựng một đơn vị hoặc giữa cỏc đơn vị với nhau là điều vụ cựng cần thiết.
Thụng tin địa lý ngày càng chiếm vai trũ quan trọng trong tất cả cỏc hoạt động của con người trờn trỏi đất. Thu thập dữ liệu và sử dụng dữ liệu luụn chiếm phần lớn thời gian cũng như chi phớ cho cỏc dự ỏn ỏp dụng HTTTĐL. Do đú vấn đề chuẩn hoỏ - như là một biện phỏp – thỳc đẩy việc trao đổi dữ liệu này đó được cỏc tổ chức quốc tế, cỏc quốc gia và vựng phỏt triển xõy dựng từ rất lõu. Vớ dụ tổ chức chuẩn hoỏ thụng tin địa lý Mỹ (FGDC) xõy dựng năm 1994, uỷ ban TC211 của ISO năm 1994, v.v.
Cơ sở dữ liệu trong HTTTĐL rất đồ sộ, phong phỳ, đa dạng cả về chủng loại và khuụn dạng, đến mức khụng một cơ quan chuyờn ngành nào cú thể đơn phương thu thập, xử lý một cỏch đầy đủ, hoàn chỉnh trong thời gian ngắn. Chuẩn hoỏ dữ liệu thụng tin địa lý là xõy dựng những quy định và cơ chế bảo đảm cho dữ liệu cú thể cung cấp cho nhiều ứng dụng khỏc nhau, tương thớch với nhiều hệ thống phần cứng, phần mềm khỏc nhau, là biện phỏp để khai thỏc dữ liệu một cỏch hiệu quả nhất, được thế giới và nhiều quốc gia quan tõm để thực hiện việc chia sẻ sử dụng dữ liệu.
ISO định nghĩa chuẩn như sau: "Cỏc thoả thuận trờn văn bản chứa cỏc đặc tả kỹ thuật hoặc cỏc tiờu chớ chớnh xỏc khỏc được sử dụng một cỏch thống nhất như cỏc luật, cỏc chỉ dẫn, hoặc cỏc định nghĩa của cỏc đặc trưng, để đảm bảo rằng cỏc vật liệu, sản phẩm, quỏ trỡnh, và dịch vụ phự hợp với mục đớch của chỳng”.
1.2.2 Thực trạng xõy dựng chuẩn CSDL GIS trờn thế giới và trong nƣớc
Hệ thống thụng tin địa lý (HTTTĐL) ra đời từ những năm 60, cựng với sự phỏt triển nhanh mạnh của cụng nghiệp mỏy tớnh đó được thế giới biết đến như một cụng cụ đắc lực khụng thể thiếu để trợ giỳp ra những quyết định đỳng đắn trong
20 phỏt triển cỏc chương trỡnh và dự ỏn xõy dựng kinh tế xó hội. Vấn đề chuẩn hoỏ dữ liệu như là một biện phỏp thỳc đẩy việc trao đổi dữ liệu đó được cỏc tổ chức quốc tế, cỏc quốc gia và khu vực phỏt triển xõy dựng từ rất lõu (Tổ chức chuẩn hoỏ thụng tin địa lý Mỹ - FGDC xõy dựng năm 1994, Tiểu ban TC211 của ISO năm 1994 v.v.) Theo Dự ỏn chuẩn hoỏ hệ thống thụng tin địa lý cơ sở quốc gia, Bộ Tài nguyờn và Mụi trường (2005),Hệ thống thụng tin địa lý (HTTTĐL) ra đời từ những năm 60, cựng với sự phỏt triển nhanh mạnh của cụng nghiệp mỏy tớnh đó được thế giới biết đến như một cụng cụ đắc lực khụng thể thiếu để trợ giỳp ra những quyết định đỳng đắn trong phỏt triển cỏc chương trỡnh và dự ỏn xõy dựng kinh tế xó hội. Vấn đề chuẩn húa dữ liệu như là một biện phỏp thỳc đẩy việc trao đổi dữ liệu đú được cỏc tổ chức quốc tế, cỏc quốc gia và khu vực phỏt triển xõy dựng từ rất lõu (Tổ chức chuẩn húa thụng tin địa lý Mỹ - FGDC xõy dựng năm 1994, Tiểu ban TC211 của ISO năm 1994 v.v.)
Mỹ: Bản thõn quốc gia này cũng đó cú rất nhiều tổ chức chuẩn liờn quan đến TTĐL, nhưng cao nhất là uỷ ban chuẩn quốc gia ANSI. Đơn vị thực hiện triển khai đó ỏp dụng chuẩn như một cơ sở hạ tầng thụng tin địa lý (CSHTTTĐL) là Uỷ ban dữ liệu địa lý quốc gia (FGDC – Federal Geographical Data Committee). Đõy là một đơn vị chịu trỏch nhiệm triển khai và ỏp dụng cỏc chuẩn, tăng cường chia sẻ dữ liệu giữa người sử dụng và người cung cấp. Cỏc dạng chuẩn mà FGDC ỏp dụng được ISO và cỏc uỷ ban chuẩn của cỏc quốc gia khỏc thừa kế và ỏp dụng. Vớ dụ chuẩn về xõy dựng metadata.
Australia: Đõy là một quốc gia đó triển khai rất nhiều chuẩn về TTĐL trờn cơ sở cỏc hướng dẫn về chuẩn của ISO và FGDC. ANZLIC là tổ chức giữa Australia và Newzealand, triển khai thỳc đẩy và phỏt triển cỏc chuẩn. Cỏc chuẩn này bao gồm: Hệ quy chiếu, trao đổi dữ liệu, khuụn dạng cho cỏc dữ liệu vector địa hỡnh, địa chớnh, mụ hỡnh dữ liệu, chất lượng dữ liệu, metadata, v.v.
21 DGIWG: Nhúm làm việc về thụng tin địa lý số (Digital Geographic Information Working Group) cú trỏch nhiệm xõy dựng và phỏt triển cỏc chuẩn hỗ trợ trao đổi thụng tin địa lý số (Digital Geographic Information) trong cỏc nước thuộc khối Bắc Đại tõy dương (NATO). Sản phẩm chớnh của nhúm là bộ chuẩn DIGEST được phỏt triển và hoàn thiện liờn tục từ những năm đầu thập kỷ 90. Tại thời điểm hiện nay, DGIWG đang hoạt động và phối hợp tớch cực với ISO nhằm sửa đổi và phỏt triển DIGEST theo hướng kiến trỳc của ISO.
Thực trạng xõy dựng CSDL GIS ở Việt Nam
Thụng tin địa lý đó được ỏp dụng ở Việt Nam từ khỏ sớm (từ những năm 80 của thế kỷ trước) và phỏt triển mạnh mẽ cả về lý thuyết, cụng nghệ và tổ chức trong những thập niờn gần đõy. Hệ thụng tin địa lý đó được dựng trong nghiờn cứu ở nhiều lĩnh vực khỏc nhau như địa lý, giao thụng, địa chất, nụng nghiệp, đụ thị, nghiờn cứu thực vật, mụi trường,…Tuy nhiờn hiện tại hầu như chưa cú một hệ thống chuẩn cho thụng tin địa lý theo đỳng nghĩa của nú. Cỏc đơn vị, địa phương thường tự xõy dựng lấy hệ thụng tin địa lý phục vụ cho cỏc mục đớch riờng của mỡnh từ nhiều nguồn tư liệu khỏc nhau, sử dụng nhiều phần mềm khỏc nhau. Cỏc hệ thụng tin địa lý này thường cú cấu trỳc dữ liệu, phõn loại đối tượng cũng như trỡnh bày hiển thị khỏc nhau do vậy hầu như khụng thể trao đổi dữ liệu được với nhau.
Trong lĩnh vực hệ thống thụng tin địa lý, ở Việt Nam hiện nay chuẩn về hệ quy chiếu và toạ độ quốc gia là chuẩn đó được hoàn thiện một cỏch đầy đủ. Hiện nay chuẩn Hệ quy chiếu và hệ toạ độ quốc gia VN-2000 đó được ban hành tạo nền tảng thống nhất về cơ sở quy chiếu cho dữ liệu đo đạc bản đồ núi chung và dữ liệu thụng tin địa lý núi riờng. Chuẩn này bao gồm cỏc quy định về:
o Phạm vi ỏp dụng cho tất cả hệ thống toạ độ cỏc cấp hạng, bản đồ địa hỡnh, bản đồ nền, bản đồ địa chớnh, bản đồ hành chớnh quốc gia và cỏc loại bản đồ chuyờn dụng khỏc.
22 o Cỏc tham số của hệ quy chiếu: Ellipsoid WGS-84 toàn cầu, cỏc kớch thước, tốc độ gúc 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 cỏc tỷ lệ.
o Bờn cạnh đú hiện nay đó cú một số cỏc quy phạm, quy định kỹ thuật về thành lập bản đồ hiện đang được ỏp dụng trong ngành được coi như là chuẩn của hệ thống bản đồ. Một số cỏc quy phạm, quy định kỹ thuật cú liờn quan đến việc chuẩn húa hệ thống thụng tin địa lý cơ sở quốc gia bao gồm:
- Quy định kỹ thuật số hoỏ bản đồ địa hỡnh tỷ lệ 1/ 10.000, 1/ 25.000, 1/ 50.000, 1/ 100.000 ban hành năm 1999. Trong đú cú đề cập đến quy định về cỏc lớp, nội dung thụng tin, ký hiệu ỏp dụng cho cụng việc số hoỏ bản đồ địa hỡnh. Quy định được thực hiện trờn khuụn dạng phần mềm MicroStation.
- Quy phạm thành lập bản đồ địa chớnh 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 đú cú quy định cỏc nội dung thụng tin và phõn lớp trong xõy dựng và thành lập bản đồ địa chớnh.
Một số thụng tin khỏc cú liờn quan đến chuẩn húa hệ thống thụng tin địa lý bao gồm:
- Hệ thống địa danh sử dụng trong bản đồ
- Hồ sơ địa giới hành chớnh thực hiện theo Chỉ thị 364/CT-CP.
- Chuẩn về cấu trỳc dữ liệu TTĐL cho cỏc ứng dụng bảo vệ mụi trường (do dự ỏn PEMSEA giỳp xõy dựng).
Ngoài ra cũn một số đề tài nghiờn cứu khoa học đang triển khai. Vớ dụ đề tài nghiờn cứu ỏp dụng chuẩn ISO trong quản lý chất lượng dữ liệu địa lý, đề tài chuẩn hệ thống thụng tin địa lý v.v.
23 Như vậy, nếu nhỡn nhận dưới khớa cạnh thụng tin địa lý thỡ cú thể xem cỏc cụng việc xõy dựng chuẩn cần được bắt đầu từ đầu. Cỏc quy định về chuẩn bản đồ hiện cú sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xõy dựng dữ liệu HTTTĐL ban đầu cho cỏc cơ sở dữ liệu chuẩn sau này. Khi chuẩn thụng tin địa lý được xỏc định thỡ những yờu cầu của nú sẽ tỏc động ngược trở lại quy định về thành lập bản đồ với mục tiờu sao cho dữ liệu đầu vào càng ngày càng thớch hợp hơn với cỏc ứng dụng của HTTTĐL.
24
Chƣơng 2. PHƢƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIấN CỨU ĐẶC ĐIỂM HẢI VĂN TRấN BIỂN
2.1. Thực trạng và nhu cầu quản lý, khai thỏc thụng tin đặc điểm hải văn trờn biển biển
2.1.1 Thực trạng quản lý và khai thỏc thụng tin
Biển cú một vai trũ đặc biệt quan trọng đối với sự nghiệp phỏt triển bền vững kinh tế-xó hội, bảo đảm an ninh, quốc phũng và toàn vẹn lónh thổ của nước ta.Tiến ra biển là một xu thế tất yếu để tỡm kiếm và đảm bảo cỏc nhu cầu về nguyờn liệu, năng lượng, thực phẩm và khụng gian sinh tồn trong tương lai của nước ta. Để thực hiện tốt việc phục vụ cỏc ngành kinh tế biển đỏp ứng được nhu cầu khai thỏc tài nguyờn, khoỏng sản trờn biển thỡ cụng tỏc điều tra cơ bản về tài nguyờn và mụi trường biển núi chung và điều tra cơ bản về đặc điểm hải văn núi riờng cần phải tiến trước một bước làm cơ sở khoa học cho cỏc quy hoạch, kế hoạch phỏt triển kinh tế biển. Điều tra cơ bản về đặc điểm hải văn sẽ cho phộp nõng cao việc phục vụ dự bỏo cỏc nguồn lợi biển phục vụ cho việc xõy dựng cỏc cụng trỡnh trờn biển, khai thỏc tổng hợp cỏc nguồn tài nguyờn thiờn nhiờn từ biển, phỏt triển bền vững kinh tế biển, đảm bảo an ninh quốc phũng trờn biển. Theo Bỏo cỏo Điều tra cơ bản về tài nguyờn – mụi trường biển – hiện trạng mạng lưới quan trắc và một số giải phỏp nhằm tăng cường hiệu quả, Trung tõm hải văn (2012)
Hiện trạng mạng lưới điều tra cơ bản về đặc điểm hải văn gồm cú:
- Mạng lưới trạm cố định: Mạng lưới quan trắc khớ tượng hải văn do Trung tõm Khớ tượng Thuỷ văn Quốc gia quản lý bao gồm: 17 trạm cố định ven bờ, hải đảo, trờn giàn khoan. Đo đạc và quan trắc cỏc yếu tố: khớ tượng biển, thủy văn biển (súng, mực nước biển, nhiệt độ, độ mặn, sỏng biển).
- Mạng lưới khảo sỏt ngoài khơi: Đối với mạng lưới khảo sỏt ngoài khơi bằng tàu Nghiờn cứu biển thuộc Trung tõm Hải văn (Tổng cục Biển và Hải
25 đảo Việt Nam) trước đõy được thực hiện 02 chuyến/năm cho mỗi khu vực (toàn vựng biển Việt Nam được phõn chia thành 4 khu vực: Vịnh Bắc bộ; vựng biển Trung Trung bộ; vựng biển Nam Trung bộ và vựng biển Tõy Nam và Vịnh Thỏi Lan)
- Cỏc mạng lưới quan trắc khỏc:
Mạng lưới quan trắc mụi trường biển thuộc Tổng cục Mụi trường, bao gồm 5 khu vực thuộc vựng biển nước ta trong đú 3 vựng ven bờ, 2 vựng ngoài khơi và do cỏc cơ quan khỏc nhau đảm nhận.
Mạng lưới quan trắc biển và hệ thống giỏm sỏt tài nguyờn của Trung tõm Viễn thỏm 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 nhiờn, chu kỳ quan trắc vẫn cũn rất thưa và chưa thể đỏp ứng được nhu cầu cung cấp thụng tin tài nguyờn và mụi trường biển của Việt Nam.
Mạng lưới của Trung tõm Trắc địa bản đồ biển thuộc Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam.
Mạng lưới quan trắc mụi trường quốc gia Viện Khoa học & Cụng nghệ Việt Nam hiện đang quản lý, bao gồm: Trạm quan trắc và phõn tớch mụi trường nước biển tại Đồ Sơn, Trạm Nghiờn cứu tổng hợp đa nghành tài nguyờn và mụi trường Miền Trung. Trạm này đảm trỏch việc giỏm sỏt mụi trường biển. Thời gian quan trắc gồm 2 hoặc 4 đợt trong năm.
Mạng lưới quan trắc của cỏc bộ, ngành khỏc và cỏc địa phương: Nhiều bộ, ngành, và cỏc địa phương theo chức năng, nhiệm vụ của mỡnh cũng cú quan trắc một số yếu tố mụi trường biển. Tuy nhiờn, hoạt động quan trắc chưa mang tớnh hệ thống. Cỏc bộ, ngành đú đó xõy dựng được một số trạm quan trắc mụi trường biển với trang bị quan trắc ban đầu và cũng đó thu được những dữ liệu cơ bản phục vụ yờu cầu quản lý mụi trường theo chức năng nhiệm vụ của bộ, của ngành và địa phương mỡnh.
26
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,…