DÂY LƯNG & VÍ DA CHẤT LƯỢNG CAO THƯƠNG HIỆU H2


SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUẢN LÝ TỔNG HỢP ĐỚI VEN BỜ TỈNH BÌNH ĐỊNH

1. Mở đầu :
Việc xây dựng phương án quản lý tổng hợp đới ven bờ ( QLTHĐVB ) đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế biển, sử dụng và bảo vệ hợp lý bền vững nguồn tài nguyên ven biển. Để thoả mản các yêu cầu trên, một trong những nhiệm vụ quan trọng của việc xây dựng phương án QLTHĐVB  là thiết lập một Cơ Sở Dữ Liệu – GIS ( bao gồm một hệ thống thông tin bản đồ và cả thư viện thông tin liên quan đến các tài liệu hiện có ) về các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội , môi trường vùng đất và nước ven bờ của khu vực. 
Bài báo này sử dụng công nghệ GIS trong việc một CSDL – GIS cho vùng đất và nước ven bờ của tỉnh Bình Định , và tiềm năng ứng dụng trong việc quản lý tổng hợp đới ven bờ Bình Định .
Việc xây dựng một CSDL – GIS ( bao gồm hệ bản đồ và các thông tin nguồn ) vùng ven bờ Bình Định được xử lý tổng hợp trên cơ sở các kết quả của các đề tài nghiên cứu đã nghiệm thu, các điều tra khảo sát mới nhất vùng đất và nước ven bờ ở Tỉnh , các luật định, chính sách , các chiến lược phát triển kinh tế, khai thác và bảo vệ môi trường của Tỉnh. 
2- Tài liệu và phương pháp nghiên cứu :
Việc xây dựng một CSDL – GIS ( bao gồm hệ bản đồ và các thông tin nguồn ) vùng ven bờ Bình Định được xử lý tổng hợp trên cơ sở các kết quả của các đề tài nghiên cứu đã nghiệm thu, các điều tra khảo sát mới nhất vùng đất và nước ven bờ ở Tỉnh , các luật định, chính sách , các chiến lược phát triển kinh tế, khai thác và bảo vệ môi trường của Tỉnh. 
·        Nhóm dữ liệu để xây dựng bản đồ bao gồm :
+ Các tài liệu liên quan đến vùng đất liền như :
-         Các bản đồ về ranh giới hành chính các cấp ( TL 1/50.000 ) , các thông tin kinh tế  xã hội, điều kiện cơ sở hạ tầng, các cơ sở kinh tế trong tỉnh,…
-         Các bản đồ địa hình , độ dốc, hướng dốc, mạng lưới thủy văn, phân vùng lưu vực ( TL 1/50.000 ) và các thuộc tính đi kèm,…
-         Các bản đồ , bản đồ, sơ đồ về điều kiện khí hậu, khí tượng ( mưa, gió, nền nhiệt-ẩm, … )
-         Các bản đồ hiện trạng sử dụng đất, lớp phủ thực vật,nông hóa thổ nhưỡng ( TL 1/50.000 )     
-         Các bản đồ, sơ đồ về phân vùng chức năng, quy hoạch phát triển kinh tế  ngành ( nông nghiệp, thủy sản, công nghiệp, giao thông, du lịch,… ) ( TL 1/50.000 )
·        Nhóm số liệu trong môi trường nước được thu thập từ  kết quả đo đạc bao gồm :
-         Tài liệu, bản đồ về địa hình đáy, địa hình bờ, bản đồ trầm tích đáy ,…
-         Số liệu, bản đồ, sơ đồ về điều kiện sinh thái, các tham số môi trường
Ngoài ra dựa vào công nghệ GIS, một số phương án phân vùng , quy hoạch chi tiết cũng được thành lập vào đưa vào CSDL – GIS    
Cơ sở dữ liệu – bản đồ GIS khu vực đất và vùng nước ven bờ được xây dựng theo sơ đồ chỉ ra ở hình 1 và các vấn đề chính cần lưu ý sau  :
-         Giai đoạn đo đạc , thu thập dữ liệu là cần thiết khi không có số liệu trong khu vực và chúng phải thường được đo đạc và cập nhật dữ liệu thường xuyên . Hệ thống định vị vệ tinh ( GPS ) trước khi đo đạc cần phải được cài đặt trước cho phù hợp với hệ lưới chiếu quy định chung của cơ sở dữ liệu bản đồ .
-         Giai đoạn đo đạc , thu thập dữ liệu là cần thiết khi không có số liệu trong khu vực và chúng phải thường được đo đạc và cập nhật dữ liệu thường xuyên . Hệ thống định vị vệ tinh ( GPS ) trước khi đo đạc cần phải được cài đặt trước cho phù hợp với hệ lưới chiếu quy định chung của cơ sở dữ liệu bản đồ .
-         Giai đoạn thu thập các bản đồ giấy và số hoá chúng trong phòng thí nghiệm thường được tiến hành đồng thời với giai đoạn I . Do điều kiện lịch sữ các nguồn bản đồ được thu thập từ các nguồn khác nhau thường khác biệt nhau về hệ lưới chiếu ( Projection )  và các thông số đi kèm như độ lệch Đông (False Easting) , độ lệch Bắc (False Northing), kinh tuyến gốc ( Prime meridian ), kinh tuyến chuẩn ( Central meridian ), vĩ độ chuẩn ( Central parallel ), hệ số co giản của quả đất ( Earth’s scale factor ), mốc trắc địa ( Geodetic datum ) , hệ tọa độ trắc cầu ( Geodetic  Ellipsoid ). Sử dụng các công cụ chuyển đổi hệ lưới chiếu trong một số phần mềm GIS thông dụng như ArcInfo, Arview, MGE- Microstation ,… ) cho phép chúng ta chuyển đổi các thông số này  về cùng thông số  chuẩn của hệ lưới chiếu quy định chung trong CSDL .
-         Giai đoạn nắn chỉnh hình học : dựa vào hệ lưới chiếu và các thông số đi kèm ( đọc từ các thông tin gốc có trên bản đồ ).
-         Giai đoạn số hoá bản đồ : trong điều kiện hiện nay, có nhiều công cụ khác nhau để số hoá như  : 
+ Số hóa trực tiếp bằng bàn số ( Calcomp , HP digitizer,… ),
Hình 1: Sơ đồ nhập liệu và xây dựng CSDL bản đồ

+ Số hoá từ  file được quét ảnh (scan) và dùng các phần mềm số hoá bán tự động ( như  Geovect-Microstation, CAD-Overlay Map, GTX, DolVect ,… )
+ Số hóa bằng các phép nội suy số liệu đo đạc ( bằng thuật toán Kridging ) và biến đổi thành file số.
Các công cụ này đều được sử dụng trong quá trình số hoá, trong đó việc số hoá bán tự  động bằng hệ phần mềm Microstation được chúng tôi sử dụng rộng rãi hơn cả .    
Chuyển đổi file số về cùng một hệ lưới chiếu , trong điều kiện thực tế để xây dựng CSDL-GIS ở Bình Định chúng tôi tạm quy định thống nhất chung chuyển mọi loại bản đồ số về hệ lưới chiếu UTM ( Universal Tranvert Mercator), đới 49, datum WGS-84, Elipsoid D-WGS84 với tỉ lệ bản đồ chung là 1/50.000 nhằm tiện việc hiển thị, chồng lớp và phân tích thông tin về sau.
Nhóm số liệu về thông tin nguồn ( Metadata ) bao gồm các tư liệu liên quan đến các luật định, chính sách phát triển kinh tế xã hội, khai thác và bảo vệ môi trường, các tư liệu về hiện trạng ( niên giám thống kê, bản đồ hiện trạng,… ) và các tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế ngành và kế hoạch phát triển kinh tế tổng hợp ( các bản đồ quy hoạch ) của tỉnh. Các tư liệu này được tổ chức, quản lý bằng phần mềm Microsoft Access , có thể liên kết được với CSDL – GIS
           
Thư viện thông tin dữ  liệu ( Metadata ) này cũng được kết nối với CSDL – GIS để hiển thị và truy tìm các thông tin một cách dể dàng.
Cấu trúc dữ liệu của thư viện thông tin nguồn và CSDL-GIS được thể hiện mối quan hệ nội tại của các trường thông tin và được trình bày ở các hình  2 và hình 3
Hình 2: Cấu trúc dữ liệu của Thư viện thông tin (MetaData)   được xây dựng trên MS ACCESS thể hiện mối quan hệ của các trường thông tin
Hình 3 : Cấu trúc dữ liệu của Hệ thông tin bản đồ ( GISMap ) được xây dựng trên MS ACCESS thể hiện mối quan hệ của các trường thông tin
3- CSDL – GIS  tỉnh Bình Định phục vụ quản lý tổng hợp đới ven bờ khu vực  : 
Cơ sở dữ liệu – GIS tỉnh Bình Định là một công cụ phục vụ quản lý tổng hợp đới ven bờ tỉnh Bình Định được xây dựng trên cơ sở kết hợp giữa xây dựng cấu trúc dữ liệu (bằng phần mềm MS ACCESS) và lập trình hướng đối tượng ( bằng phần mềm Visual Basic 6.0 và MapBasic 4.5). CSDL – GIS tỉnh Bình Định  bao gồm hai thành phần chính là Hệ thống thông tin bản đồ nhằm quản lý thông tin bản đồ  và thư viện thông tin nguồn ( MetaData) quản lý các dữ liệu ban đầu của các tài liệu hiện có của tỉnh ( các luật định, chính sách, các dự án, báo cáo, các chiến lược phát triển kinh tế – xã hội,… ).
Hệ thống thông tin bản đồ  quản lý 7 nhóm bản đồ chính :
-         Nhóm bản đồ địa hình và mạng lưới thủy văn tỉnh Bình Định
-         Nhóm bản đồ điều kiện Khí hậu – Khí tượng  tỉnh Bình Định.
-         Nhóm bản đồ Nông hóa thỗ nhưỡng tỉnh Bình Định.
-         Nhóm bản đồ điều kiện tự nhiên, phân bố  các Hệ sinh thái và nguồn lợi thủy sản ven bờ tỉnh Bình Định.
-         Nhóm bản đồ hiện trạng môi trường tỉnh Bình Định.
-         Nhóm bản đồ điều kiện nhân văn và kinh tế – xã hội tỉnh Bình Định.
-         Nhóm bản đồ phân vùng chức năng và quy hoạch lãnh thổ  tỉnh Bình Định bằng công nghệ GIS.
Thư viện thông tin nguồn ( Metadata ) : bao gồm các tư liệu liên quan đến các luật định, chính sách phát triển kinh tế xã hội, khai thác và bảo vệ môi trường, các tư liệu về hiện trạng ( niên giám thống kê, bản đồ hiện trạng,… ) và các tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế ngành và kế hoạch phát triển kinh tế tổng hợp ( các bản đồ quy hoạch ) của tỉnh. Thư viện thông tin nguồn có cấu trúc  như sau :
+ Mã định danh ( ID ) của dữ liệu ( tự động cập nhật ) 
+ Tiêu đề của dữ liệu
+ Kiểu định dạng ( văn bản, file số  liệu, bản đồ ,…)
+ Kích thước dữ liệu ( số trang, dung lượng file, tỉ lệ bản đồ,… )  
+ Tên tác giả, biên tập viên, cơ quan lưu trử, quản lý dữ liệu.
      + Năm công bố
+ Người cung cấp , thời gian cung cấp
Trên các giao diện này tồn tại nhiều thực đơn ( menu) cho phép cập nhật , sửa chửa , tạo mới các lớp thông tin, tìm kiếm thông tin, liên kết giữa CSDL – Bản đồ và các thông tin văn bản một cách dễ dàng .
Hình 4: trình bày một số giao diện chính của CSDL –GIS tỉnh Bình Định
Hình 4: Một số giao diện thể hiện tính năng hiển thị, truy cập
của Hệ thống CSDL - thông tin địa lý bản đồ tỉnh Bình Định
CSDL - GIS này cho phép việc tìm kiếm thông tin bất cứ dạng nào ( bản đồ hay văn bản ) một cách dễ dàng và giúp cho các nhà chuyên môn, nhà quản lý và cả các nhà ra quyết định có một cái nhìn tổng hợp về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội toàn khu vực và đưa ra các quyết định , các luật định chính sách một cách thuyết phục nhất.
4- Sử dụng công nghệ GIS trong phân vùng chức năng và quy hoạch lãnh thổ :
Một trong những lợi thế của công nghệ GIS là chồng ghép nhiều lớp thông tin khác nhau để phân tích, tính toán và xây dựng các bài toán phân vùng và quy hoạch lãnh thổ. Các bài toán phân vùng và quy hoạch thường được tiến hành trên CSDL – GIS dạng raster.  Cơ sở quản lý của các bản đồ GIS dạng raster là các ô vuông cơ sở - ÔVCS (pixel), trên từng ô vuông cơ sở sẽ chứa giá trị trung bình của yếu tố môi trường tại ô vuông nhờ các phép nội ngoại suy thích hợp. Tuỳ theo mục đích và nhu cầu thực tiễn mà đặt ra các bài toán phân vùng, quy hoạch khác nhau. Một số bài toán phân vùng , quy hoạch đã được chúng tôi xây dựng là :
-         Đánh giá và ước lượng tải lượng ô nhiễm vùng đất liền
-         Xây dựng bản đồ độ xói mòn đất tiềm tàng
-         Xây dựng bản đồ tổn thương và nhạy cảm môi trường vùng biển ven bờ 
Việc xây dựng các bản đồ này dựa trên một nguồn tài liệu tổng hợp về địa hình và hệ thống thủy văn vùng đất liền, các điều kiện khí hậu-khí tượng, nông hóa thỗ nhưỡng, lớp phủ thực vật, các tài liệu về kinh tế – xã hội ( dân cư, nông nghiệp, chăn nuôi, công nghiệp, dịch vụ,… ), các nguồn nguyên cũng như các tai biến của thiên nhiên và nhân văn cũng được đưa vào để xử lý. Trong quá trình xử lý các phép toán đặc biệt của GIS trong phân tích không gian như ( terrain aspest, terrain slope, các phép tổ hợp boolean, đánh giá đa chỉ tiêu MCE ,… ) được sử dụng triệt để để hình thành nên các bản đồ thành phẩm. Các kết quả này được báo cáo chi tiết trong dự án quản lý tổng hợp đới ven bờ Bình Định.
5- Kết luận :
Nhờ sử dụng công nghệ GIS trong việc quản lý tổng hợp vùng đất và nước ven bờ Tỉnh Bình Định, chúng tôi đã thu thập được một số kết quả sau:
-         Đã xây dựng được một cơ sở dữ liệu - bản đồ ( CSDL – GIS ) và thư viện thông tin nguồn vùng đất và nước ven bờ Tỉnh Bình Định có độ chính xác cao về mặt hình học và chứa đầy đủ các thông tin (cả định tính và định lượng) tin cậy và cần thiết.
-   Cơ sở dữ liệu hệ thống thông tin bản đồ và thư viện thông tin nguồn được quản lý bằng một phần mềm riêng , được xây dựng trên cơ sở kết hợp giữa hệ quản trị dữ liệu trên nền của Ms Access 2000 và hệ lập trình hướng đối tượng trên nền của Visual Basic 6.0 , MapInfo 6.0 và MapBasic 4.5 . Phần mềm này có đầy đủ các tính năng đơn giản như hiển thị, truy cập, sửa chửa , tìm kiếm thông tin như một phần mềm GIS thông thường nhưng đã được chuyển đổi thành phông tiếng Việt,  phục vụ tốt cho việc quản lý, sử dụng và khai thác bền vững vùng biển Tỉnh Bình Định.
-   Hệ thống thư viện thông tin nguồn ( MetaData ) trong CSDL lưu trữ quản lý những thông tin ban đầu về các luật định, chính sách, các chiến lược phát triển kinh tế, các dự án, báo cáo khoa học hiện có ở tỉnh Bình Định.
-   Hệ thống thông tin bản đồ ( GISMap) và thư viện thông tin nguồn ( MetaData ) được lưu trữ , quản lý và được liên kết với nhau  trong CSDL – GIS , chúng dể dàng được hiển thị , tìm kiếm thông tin và sử dụng linh hoạt  trong những mục đích khác nhau .
-   Đã ứng dụng hiệu quả công nghệ GIS trong việc xây dựng các bài toán phân vùng chức năng và quy hoạch lãnh thổ  vùng đất và nước ven bờ tỉnh Bình Định, tạo ra hàng loạt bản đồ chuyên đề như bản đồ đánh giá tải lượng ô nhiễm vùng đất ven bờ do các hoạt động nhân sinh, bản đồ đánh giá  độ xói mòn đất tiềm tàng, bản đồ phân vùng tổn thương và nhạy cảm môi trường vùng nước ven bờ tỉnh Bình Định
Các kết quả vừa nêu mở ra một hướng tiếp cận mới trong việc phân tích đánh giá tác động môi trường và quy hoạch, quản lý tổng hợp vùng ven bờ. Việc xử dụng các cơ sở dữ liệu này kết hợp với việc sử dụng các phân tích không gian bằng kỹ thuật GIS, các thuật toán thống kê , phân tích đa chỉ tiêu  sẽ giúp chúng ta tạo ra một hệ thống bổ trợ quyết định (Desision Support System - DSS) thích hợp, tạo điều kiện tối ưu trong việc phân vùng, quy hoạch phát triển môi trường sinh thái chung một cách bền vững cho vùng đất và nước ven bờ.
TỐNG PHƯỚC HOÀNG SƠN*,  HUỲNH CAO VÂN