phương pháp luận xây dựng cơ cở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển

Một trong các nhiệm vụ của đề tài là xây dựng được cơ sở dữ liệu hỗ trợ công tác giám sát, phát hiện sớm vết dầu trên biển, tính toán và dự báo lan truyền vết dầu và công tác ứng phó sự

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA ĐỊA LÝ

-

NGUYỄN KIM ANH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG

CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU

Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN

Hà Nội, 10/2011

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA ĐỊA LÝ

-

NGUYỄN KIM ANH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG

CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU

Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN

Ngành : Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý Khóa : 2009-2011

Mã ngành : 60.44.76

Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Đình Dương

Hà Nội, 10/2011

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài 13

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 14

2.1 Mục tiêu 14

2.2 Nhiệm vụ 14

3 Phạm vi nghiên cứu 15

3.1 Phạm vi không gian 15

3.2 Phạm vi thời gian 15

4 Phương pháp nghiên cứu 15

5 Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài 16

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 16

7 Các kết quả dự kiến đạt được của đề tài 17

8 Cấu trúc luận văn 17

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MỘT SỐ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 19

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam 19

1.1.1 Trên thế giới 19

1.1.2 Trong nước 25

1.2 Tổng quan về chia sẻ cơ sở dữ liệu GIS qua hệ thống GIS Server 27

1.2.1 Các thành phần của hệ thống GIS Server 27

1.2.1.1 Máy chủ GIS ( GIS server) 28

1.2.1.2 Máy chủ Web ( Web Server) 29

1.2.1.3 Máy Khách ( Clients) 29

1.2.1.4 Dữ liệu máy chủ (Data Server) 29

1.2.1.5 Quản lý và quản trị ( Manager and ArcCatalog administrators) 29

1.2.1.6 Máy tác giả tài nguyên GIS (ArcGIS Desktop content authors) 30

1.2.2 Các ứng dụng của ArcGIS Server 30

1.2.2.1 Chia sẻ tài nguyên 30

1.2.2.2 Tạo ứng dụng Web 33

1.2.2.3 Tạo ứng dụng GIS trên điện thoại di dộng 34

1.3 Khái quát về vị trí địa lý và tình hình ô nhiễm dầu trên biển Đông 35

1.3.1 Vị trí địa lý 35

1.3.2 Tình hình ô nhiễm dầu 36

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN 41

2.1 Đánh giá kết quả xây dựng CSDL đề tài KC.09.22/06-10 41

2.1.1 Đánh giá về số liệu sử dụng 41

2.1.2 Đánh giá về phương pháp xây dựng 42

2.1.3 Đánh giá mức độ hiện đại của sản phẩm so với trong nước và trên thế giới 42

2.2 Đề xuất phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển 44

2.2.1 Đề xuất phương pháp xây dựng CSDL 44

2.2.1.1 Quy trình công nghệ xây dựng CSDL 44

2.2.1.2 Lựa chọn công nghệ sử dụng 46

2.2.1.3 Thiết kế nội dung và cấu trúc cơ sở dữ liệu 46

2.2.2 Đề xuất phương pháp chia sẻ tài nguyên cơ sở dữ liệu 55

2.2.2.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL đa người dùng 58

2.2.2.2 Chia sẻ thông tin ô nhiễm dầu 59

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU CHO VÙNG BIỂN VIỆT NAM VÀ BIỂN ĐÔNG 61

3.1 Thiết kế xây dựng cơ sở dữ liệu 61

3.1.1 Hệ qui chiếu 61

3.1.2.1 Lớp CSDL nền cơ bản 61

3.1.2.2 Lớp CSDL về các cơ sở khai thác chế biến dầu khí 68

3.1.2.3 Lớp CSDL về các sự cố tràn dầu trong quá khứ 70

3.1.2.4 Lớp CSDL giao thông vận tải biển 72

3.1.2.5 Lớp CSDL vùng có nguy cơ ô nhiễm dầu 74

3.1.2.6 Lớp CSDL về các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển 76

3.1.2.7 Lớp CSDL thông tin bổ trợ 79

3.1.2.8 Lớp CSDL về điều kiện khí tượng thủy văn biển 81

3.1.2.9 Lớp thông tin tổng hợp phục vụ phân tích vết dầu trên ảnh siêu cao tần 84

3.2 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu trong phần mềm ArcSDE 85

3.2.1 Lớp thông tin nền 86

3.2.2 Lớp thông tin về cơ sở khai thác chế biến dầu khí 87

3.2.3 Lớp thông tin về các sự cố tràn dầu trong quá khứ 89

3.2.4 Lớp thông tin về giao thông vận tải biển 90

3.2.5 Lớp thông tin về vùng có nguy cơ ô nhiễm dầu 92

3.2.6 Lớp thông tin về hoạt động kinh tế - xã hội dải ven biển 93

3.2.7 Các lớp thông tin bổ trợ 94

3.2.8 Lớp thông tin cơ sở dữ liệu ảnh siêu cao tần 96

3.2.9 Lớp thông tin điều kiện khí tượng thủy hải văn 97

3.2.10 Lớp thông vết dầu trên tư liệu vệ tinh 99

3.2.11 Lớp thông tin phục vụ phân tích vết dầu trên ảnh siêu cao tần 100

3.3 Chia sẻ cơ sở dữ liệu cho đa người dùng 103

3.3.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu 103

3.3.2 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua ứng dụng Web 104

KẾT LUẬN 106

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

System

Hệ thống thông tin địa lý

Ngôn ngữ truy vấn mang tính cấu trúc

Siêu liên kết tham chiếu tới địa chỉ nguồn trên Internet

Mạng máy tính cục bộ ECS East China Sea

Biển Đông Trung Quốc

WAN Wide Area Network

Mạng diện rộng SCS South China Sea

Biển Nam Trung Hoa

(Biển Đông)

SOM Server Objects Manager

Các đối tượng máy chủ quản lý

Các đối tượng máy chủ chứa Web

ADF

Web Application

Developer Framework

Web API

Web Application Developer Interface

IMO International Maritime

Organization

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các thông tin mô tả các sự cố thể biểu diễn trực tuyến 20

Hình 1.3 Hệ thống CSDL sự cố tràn dầu trên biển Địa Trung Hải phát hiện từ dữ liệu SAR 20

Hình 1.4 Bản đồ mật độ sự cố tràn dầu trên biển địa Trung Hải được phát hiện từ 9000 cảnh ảnh SAR với số lượng vụ tràn dầu là 5.530 vụ 21

Hình 1.5 Sơ đồ của hệ thống OCEANIDES 22

Hình 1.6 Sơ đồ tổng thể dữ liệu ảnh vệ tinh các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây bắc Thái Bình Dương 23

Hình 1.7 Cơ sở dữ liệu ảnh vệ tinh cùng các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây bắc Thái Bình Dương 23

Hình 1.8 Mô hình chia sẻ dữ liệu hãng kongsberg trong dự án Oceanides 24

Hình 1.9 CSDL dầu tràn của hãng Kongsberg trong dự án Oceanides 25

Hình 1.10 Kiến trúc một hệ thống ArcGIS Server 28

Hình 1.11 Trang ArcGIS Server Manager và các tính năng ứng dụng 31

Hình 1.12 Ví dụ về chia sẻ một dịch vụ 33

Hình 1.13 Một ví dụ tạo ứng dụng Web có sử dụng hyperlink để liên kết ảnh 33

Hình 1.14 Các tính năng bản đồ và tìm kiếm không gian trên điện thoại di động 34

Hình 1.15 Bản đồ biển Đông và khu vực nghiên cứu 36

Hình 1.16 Ước tính ô nhiễm dầu trên toàn cầu do tàu gây ra (triệu tấn/năm) từ IMO .37

Hình 2.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu 58

Hình 2.2 Chia sẻ CSDL và thông tin qua một ứng dụng Web 59

Hình 2.3 Các chức năng hỗ trợ tùy chỉnh dữ liệu trên trang tạo ứng dụng Web 60

Hình 3.1 Hệ thống CSDL xây dựng theo cấu trúc Personal Geodatabase và lưu trữ trong Database Sever 85

Hình 3.2 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin nền 86

Hình 3.3 Thông tin đồ họa lớp ranh giới quốc gia 86

Hình 3.4 Thông tin thuộc tính lớp đường bờ biển 87

Hình 3.5 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin các cơ sở khai thác chế biến

dầu khí 87

Hình 3.6 Ví dụ lớp thông tin các điểm mỏ dầu ở Việt Nam 88

Hình 3.7 Thông tin thuộc tính lớp điểm mở dầu các nước khác 88

Hình 3.8 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin tràn dầu quá khứ 89

Hình 3.9 Ví dụ lớp thông tin các sự cố đắm tàu trong thế chiến thứ II 89

Hình 3.10 Ví dụ thông tin thuộc tính lớp sự cố tràn dầu 90

Hình 3.11 Tổ chức dữ liệu của các lớp thông tin về giao thông vận tải biến 90

Hình 3.12 Lớp thông tin về các cảng biển 91

Hình 3.13 Ví dụ bảng thông tin thuộc tính lớp cảng biển 91

Hình 3.14 Ví dụ lớp thông tin phân vùng nguy cơ ô nhiễm 92

Hình 3.15 Ví dụ bảng thông tin thuộc tính lớp phân vùng nguy cơ ô nhiễm 93

Hình 3.16 Ví dụ lớp thông vùng sinh thái 93

Hình 3.17 Ví dụ thông tin thuộc tính của lớp các khu kinh tế, đô thị hóa ven biển 94 Hình 3.18 Cấu trúc các lớp dữ liệu trong lớp thông tin bổ trợ 94

Hình 3.19 Lớp thông tin bể trầm tích 95

Hình 3.20 Ví bụ thông tin thuộc tính lớp bể trầm tích 95

Hình 3.21 Cấu trúc các lớp thông tin trong lớp CSDL ảnh vệ tinh 96

Hình 3.22 Lớp thông tin sơ đồ ảnh vệ tinh Alos Palsar 2008 96

Hình 3.23 Ví dụ bảng thông tin thuộc tính lớp thông tin ảnh vệ tinh Alos Palsar 2008 97

Hình 3.24 Cấu trúc các lớp thông tin điêu kiện khí tượng thủy hải văn 97

Hình 3.25 Ví dụ lớp thông tin trường gió ở dạng raster 98

Hình 3.26 Ví dụ lớp thông tin về trường sóng dạng raster 98

Hình 3.27 Ví dụ lớp thông tin trường nhiệt ở dạng raster 99

Hình 3.28 Cấu trúc các lớp thông tin trong lớp vết dầu trên tư liệu vệ tinh 99

Hình 3.29 Ví dụ Lớp thông tin vết dầu trên ảnh vệ tinh 100

Hình 3.30 Các vết dầu bị biến đổi trên mặt biển 101

Hình 3.31 Các vết dầu phổ biến được mô tả trong tệp Excel 101

Hình 3.32 Các vết dầu giả được mô tả trong tệp Excel 102

Hình 3.33 Chia sẻ tài nguyên dữ liệu qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu 103

Hình 3.34 CSDL sơ đồ ảnh vệ tinh được chia sẻ qua một ứng dụng Web 104

Hình 3.35 CSDL khai thác chế biến dầu khí được chia sẻ qua ứng dụng Web 104

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các kiểu dịch vụ và yêu cầu tài nguyên GIS tương ứng 31

Bảng 1.2 Thống kê phân bố và xả thải của các giếng dầu khí Trung Quốc năm 2000 .38

Bảng 1.3 Cường độ thải của các nguồn vào biển Việt Nam 38

Bảng 1.4 Các sự cố tràn dầu lớn ở Bà Rịa - Vũng Tàu 39

Bảng 2.1 Các lớp thông tin nền cơ bản 48

Bảng 2.2 Các lớp thông tin về các cơ sở khai thác chế biến dầu khí 49

Bảng 2.3 Các lớp thông tin về các sự cố tràn dầu trong quá khứ trên vùng biển Đông và biển Việt Nam 49

Bảng 2.4 Các lớp thông tin về giao thông vận tải biển 50

Bảng 2.5 Các lớp thông tin về các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển 51

Bảng 2.6 Các lớp thông tin về điều kiện khí tượng thủy văn biển 52

Bảng 2.7 Thông tin viễn thám bổ trợ cho phân tích vết dầu trên biển 53

Bảng 2.8 Các lớp thông tin bổ trợ 54

Bảng 3.1 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới quốc gia 62

Bảng 3.2 Cấu trúc thông tin lớp đường cơ sở 62

Bảng 3.3 Cấu trúc thông tin lớp đường bờ biển 63

Bảng 3.4 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới lãnh hải 64

Bảng 3.5 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới vùng tiếp giáp lãnh hải 64

Bảng 3.6 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới vùng đặc quyền kinh tế 65

Bảng 3.7 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới thềm lục địa 66

Bảng 3.8 Cấu trúc thông tin lớp địa chất biển 67

Bảng 3.9 Cấu trúc thông tin lớp phân vùng địa mạo biển 67

Bảng 3.10 Cấu trúc thông tin lớp địa hình đáy biển 67

Bảng 3.11 Cấu trúc thông tin lớp điểm mỏ dầu của Việt Nam và các nước khác 68

Bảng 3.12 Cấu trúc lớp thông tin nhà máy chế biến hóa dầu Việt Nam và các nước lân cận 69

Bảng 3.13 Cấu trúc thông tin lớp tính chất lý hóa của một số loại dầu và sản phẩm

hóa dầu phổ biến 69

Bảng 3.14 Cấu trúc thông tin lớp các sự cố ô nhiễm dầu trong quá khứ 71

Bảng 3.15 Các cấp độ tràn dầu 71

Bảng 3.16 Các kiểu sự cố tràn dầu 72

Bảng 3.17 Cấu trúc lớp thông tin các sự cố đắm tàu 72

Bảng 3.18 Cấu trúc thông tin lớp cảng biển 72

Bảng 3.19 Cấu trúc lớp thông tin các tuyến giao thông nội địa 73

Bảng 3.20 Cấu trúc lớp thông tin các tuyến giao thông quốc tế 74

Bảng 3.21 Cấu trúc thông tin lớp vùng có nguy cơ ô nhiễm dầu 75

Bảng 3.22 Cấu trúc lớp thông tin lớp các điểm dân cư vùng ven biển 76

Bảng 3.23 Cấu trúc lớp thông tin lớp các khu công nghiệp vùng ven biển 76

Bảng 3.24 Cấu trúc lớp thông tin lớp các khu kinh tế, đô thị hóa trên dải ven biển 77

Bảng 3.25 Cấu trúc lớp thông tin lớp các khu vực nuôi trồng đánh bắt thủy hải sản77 Bảng 3.26 Cấu trúc thông tin lớp sinh thái khu vực ven bờ 78

Bảng 3.27 Cấu trúc lớp thông tin các khu du lịch, dịch vụ ven biển 78

Bảng 3.28 Cấu trúc thông tin lớp các khu vực làm muối 78

Bảng 3.29 Cấu trúc thông tin lớp các bể trầm tích 79

Bảng 3.30 Cấu trúc thông tin lớp các điểm lộ dầu 79

Bảng 3.31 Cấu trúc thông tin lớp gió mùa Đông Bắc và Tây Nam 79

Bảng 3.32 Cấu trúc thông tin lớp dòng chảy biển tháng 1 và tháng 6 80

Bảng 3.33 Cấu trúc thông tin lớp các vết dầu được giải đoán từ ảnh vệ tinh 80

Bảng 3.34 Cấu trúc thông tin lớp mật độ vết dầu 81

Bảng 3.35 Cấu trúc thông tin viễn thám bổ trợ cho phân tích vết dầu trên biển 82

Bảng 3.36 Cấu trúc lớp thông tin các trạm quan trắc khí tượng 83

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Ô nhiễm dầu trên biển hiện nay đang là vấn đề thời sự được dư luận đặc biệt quan tâm Gần đây, hàng loạt các vụ tràn dầu không rõ nguồn gốc trên vùng biển Việt Nam và biển Đông được phát hiện Điển hình như các vụ từ tháng 12 năm

2006 đến cuối tháng 04 năm 2007 đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái và thiệt hại nặng về kinh tế - xã hội Vùng biển Việt nam, nơi được coi là một trong những địa điểm nhộn nhịp nhất về hoạt động giao thông vận tải và khai thác dầu khí sẽ có nguy cơ cao về ô nhiễm dầu Việc xác định nguồn gốc, mức độ ô nhiễm, sự phân bố ô nhiễm, xu thế của quá trình ô nhiễm cùng nhiều vấn đề phức tạp khác đang là đề tài được các nhà khoa học, nhà quản lý chuyển môn và xã hội đặc biệt quan tâm

Ô nhiễm dầu có nhiều đặc thù riêng Để phát hiện ra nguồn gốc ô nhiễm dầu đòi hỏi cần có một hệ thống quan trắc thường xuyên, kể từ lúc phát hiện ra vết dầu, trong một thời gian rất ngắn các thông tin sơ bộ về vết dầu cần phải được xác định

và tính toán Kết hợp với các thông tin như điều kiện khí tượng hải văn, thông tin vùng bờ và các thông tin bổ trợ khác, báo cáo và dự báo về sự cố ô nhiễm dầu cần phải được xây dựng và cung cấp kịp thời cho các cơ quan có liên quan để ra các lệnh ứng phó cần thiết Để thỏa mãn những đòi hỏi cấp bách đó, yêu cầu cần phải có sẵn một hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL) phục vụ cho việc phát hiện, phân vùng và tính toán dự báo lan truyền ô nhiễm dầu

Trong thời gian từ năm 2008 đến năm 2010, đề tài khoa học cấp Nhà nước: “Ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông, mã số: KC.09.22/06-10” đã được triển khai thành công Một trong các nhiệm vụ của đề tài là xây dựng được cơ

sở dữ liệu hỗ trợ công tác giám sát, phát hiện sớm vết dầu trên biển, tính toán và dự báo lan truyền vết dầu và công tác ứng phó sự cố tràn dầu Tuy nhiên, do thời gian

có hạn và không có điều kiện nghiên cứu một cách hệ thống các vấn đề liên quan cho nên mặc dù các sản phẩm đã được xây dựng và đáp ứng được nhiệm vụ đặt ra nhưng về căn bản các vấn đề lý luận khoa học vẫn chưa được tổng kết

Xuất phát từ thực tế đó, học viên chọn đề tài: “Phương pháp luận xây dựng cơ

sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển”

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

2.1 Mục tiêu

• Xác lập cơ sở khoa học và phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển trong điều kiện thực tế ở Việt Nam

• Xây dựng quy trình và phương thức khai thác hợp lý nội dung thông tin và dữ liệu phục vụ công tác phát hiện, dự báo và giám sát hiện trạng ô nhiễm dầu trên biển

2.2 Nhiệm vụ

Để đạt được các mục tiêu đề ra luận vặn phải triển khai thực hiện các nhiệm vụ sau:

• Đánh giá lại công tác xây dựng CSDL đề tài KC.09.22/06-10 đã thực hiện nhằm tối ưu hóa các số liệu sẵn có

• Nghiên cứu phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển

• Xây dựng được cơ sở dữ liệu hoàn thiện phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển theo phương pháp đã đề xuất

• Bước đầu chia sẻ cơ sở dữ liệu đã xây dựng cho vùng biển Việt Nam

và biển Đông qua hệ thống mạng với sự trợ giúp của công nghệ Arcgis Server

3 Phạm vi nghiên cứu

3.1 Phạm vi không gian

Khu vực được chọn trong luận văn là vùng biển Việt Nam và biển Đông, một trong những cửa ngõ của hoạt động giao thông vận tải và là nơi có các hoạt động khai thác và chế biến dầu khí nhộn nhịp nhất sẽ có nguy cơ cao về ô nhiễm dầu

Về giới hạn địa lý, vùng nghiên cứu nằm trong phạm vi từ 10 đến 25o vĩ bắc và

từ 990 đến 121o độ kinh đông

3.2 Phạm vi thời gian

Các số liệu và khả năng công nghệ sử dụng trong luận văn được thu thập và tổng hợp từ quá khứ đến thời điểm thực hiện luận văn năm 2010

4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài đã kết hợp giữa các phương pháp truyền thống và hiện đại Có thể liệt kê một số phương pháp được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài là:

• Phương pháp tổng quan tài liệu: thu thập tài liệu, tìm hiểu và tổng hợp, đánh giá chung về tình hình nghiên cứu, xây dựng CSDL phục

vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam

• Phương pháp thu thập số liệu: Với phương pháp này có thể kế thừa được các kết quả nghiên cứu trước đó và giảm được đáng kể công sức

• Phương pháp phân tích hệ thống: Xử lý hệ thống hóa các thông tin về khu vực nghiên cứu phục vụ cho quá trình xây dựng CSDL

• Phương pháp đánh giá tổng hợp: trên cơ sở tìm hiểu những công trình nghiên cứu, đề tài, dự án liên quan đến nội dung đề tài, tiến hành tổng hợp, đánh giá các kỹ thuật và lý luận, cơ sở của việc ứng dụng công nghệ GIS trong nghiên cứu tràn dầu

• Phương pháp GIS: Đây là mục tiêu chính của đề tài, Phương pháp GIS được sử dụng để biểu diễn đồ họa, hiển thị thông tin và xem xét chúng một cách toàn diện Các chuẩn dữ liệu và những nguyên tắc

xây dựng dữ liệu theo cấu trúc Personal Geodatabase cùng nhiều kỹ thuật GIS khác sẽ được tích hợp sử dụng để xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển

5 Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài

Để đề xuất được cơ sở khoa học và phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển, học viên cần nghiên cứu một cách có hệ thống các công nghệ hiện đại, mô hình tối ưu nhất trên thế giới đã công bố và ở Việt Nam đang ứng dụng đến đâu Dựa trên điều kiện Việt Nam học viên đề xuất phương pháp luận phù hợp để xây dựng CSDL và có tính khả thi cao

Nghiên cứu ô nhiễm dầu cần có một hệ thống số liệu lớn và phải có tính kế thừa các kết quả nghiên cứu đã được công nhận nên học viên dựa trên bộ số liệu đã được xây dựng trong khuôn khổ Đề tài cấp Nhà nước: Ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông, mã số KC.09.22/06-10 do PGS TS Nguyễn Đình Dương và nhóm cộng sự Viện Địa lý, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam xây dựng Trên

cơ sở đó hoàn thiện về mặt lý luận khoa học, xây dựng thành một hệ cơ sở dữ liệu hoàn thiện, hiện đại

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Góp phần xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận

trong việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển

- Ý nghĩa thực tiễn: Cơ sở dữ liệu và hệ thống chia sẻ dữ liệu được xây dựng có

ý nghĩa quan trọng trong công tác phối hợp giữa các cơ quan đơn vị để thực hiện các mục tiêu như nâng cao chất lượng quản lý, hiệu quả các công tác cứu hộ cứu nạn cũng như theo dõi, quan trắc môi trường Với một hệ thống cơ sở dữ liệu đa người dùng có thể cho một tập thể cán bộ làm việc trên quy mô tập trung hay phân tán Bên cạnh đó, hệ thống chia sẻ cở sở dữ liệu thông qua ứng dụng Web cũng đã góp phần truyền tải thông tin ô nhiễm dầu, cho người dùng không chuyên nghiệp về GIS cũng có thể khai thác sử dụng và chỉnh sửa thông tin trực tuyến thông qua trình duyệt Web

7 Các kết quả dự kiến đạt được của đề tài

- Tổng quan về các phương pháp xây dựng và chia sẻ cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển dựa trên nền tảng GIS và WebGIS

- Phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ phục nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển

- CSDL và hệ thống chia sẻ dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông

8 Cấu trúc luận văn

Bố cục của luận văn gồm: phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận, kiến nghị và tài

liệu tham khảo với khối lượng 111 trang, 53 hình, 48 bảng

LỜI CẢM ƠN

Đề tài luận văn là một lĩnh vực mới và phức tạp, thời gian nghiên cứu không nhiều, trình độ kiến thức cũng như kinh nghiệm của bản thân cũng cần nghiên cứu nhiều hơn và tích lũy dần Do đó, luận văn không tránh khỏi những thiếu xót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các chuyên gia, các nhà khoa học, các thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để kết quả của luận văn hoàn thiện và

có tính ứng dụng cao

Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới PGS TS Nguyễn Đình Dương, trưởng phòng Nghiên cứu và Xử lý thông tin Môi trường, Viện Địa lý, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MỘT SỐ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam

Ô nhiễm dầu trên biển là một vấn đề mã tính, nó được ví như một câu chuyện không có hồi kết Cho đến thời điểm này, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu, xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo sớm ô nhiễm dầu trên biển với công nghệ tiên tiến, hiện đại Trong đó, có sự đóng góp của viễn thám và GIS

CSDL phục vụ cho nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển với những đòi hỏi toàn diện từ xây dựng, biểu diễn, tìm kiếm đến chỉnh sửa đa phương tiện và điều quan trọng là cảnh báo phải phát tán nhanh và rộng Trong bối cảnh đó, công nghệ GIS

đã làm hài lòng các nghiên cứu

1.1.1 Trên thế giới

Dự án tràn dầu Midiv của Châu Âu với hai báo cáo “The way forward: Towards

a European Atlas and Database” và “Developping an harmonised oil spill reporting”, Oceanides Final Workshop, JRC - Annalia Bernardini, European

Commission, Joint Research, Institute for the protection and Security of the Citizen, 25-26 October và Nov, 2005 đã trình bày cách thức xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu tràn dầu trực tuyến qua hệ thống GIS Server GIS Server với một công cụ quản lý GIS, ArcIMS được cài đặt bên ngoài tường lửa Trang web bao gồm các chức năng: Zoom đồ họa, truy vấn thuộc tính; Biểu diễn bản đồ kết hợp với nhiều thông tin bổ trợ khác: sóng, gió, dòng chảy, mạng lưới hàng hải,…;Oracle db cài đặt bên trong tường lửa giúp quản trị hệ cơ sở dữ liệu; ArcSDE cho GIS có khả năng truyền thông kết nối an toàn; Tools : Công cụ để thực thi các cơ sở dữ liệu Mô hình này đã được

dự án Midiv nghiên cứu đề xuất và đã ứng dụng để xây dựng dữ liệu tràn dầu cho tất cả các biển thuộc Châu Âu: biển Baltic, biển Bắc, biển Địa Trung Hải và biển Đen Với tổng số vụ tràn dầu được thống kê qua vệ tinh, trên không và từ tàu lên tới 17.650 vụ Số liệu này đã được thu thập từ năm 1998 cho đến khi kết thúc dự án cuối năm 2005 Theo đó, các tác giả đã xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu tràn dầu trực tuyến và thành lập hệ thống các bản đồ mật độ tràn dầu cho năm vùng biển, chi tiết có thể xem tại Website Oceanides (http://Oceanides.jrc.it/ ) Có thể nói, đây

là một sản phẩm hoàn thiện và hiện đại Trong đó, đã thể hiện rõ quy luật phân bố ô nhiễm dầu trên các vùng biển được thống kê từ một khối lượng ảnh SAR lớn Người dùng có thể tìm kiếm thông tin, truy vấn và xem trực tuyến, thậm chí có thể tùy chỉnh thành bản đồ riêng cùng với các dữ liệu về gió, sóng và các tuyến hàng hải từ hệ thống Một vài ví dụ về hệ thống cơ sở dữ liệu xem hình 1.1, 1.2 và 1.3

Hình 1.1 Các thông tin mô tả các sự cố thể biểu diễn trực tuyến

Hình 1.2 Hệ thống CSDL sự cố tràn dầu trên biển Địa Trung Hải phát hiện từ

dữ liệu SAR

Hình 1.3 Bản đồ mật độ sự cố tràn dầu trên biển địa Trung Hải được phát hiện

từ 9000 cảnh ảnh SAR với số lượng vụ tràn dầu là 5.530 vụ

Trong một báo cáo khác cũng trong khuôn khổ của dự án Midiv: “GMES OCEANIDES: Report on harmonised oil spil lreporting system” được cung cấp bởi

QinetiQ cho Ủy ban châu Âu theo Hợp đồng số EVK2-CT-2002-00177, đã mô tả chi tiết cơ sở dữ liệu tràn dầu qua hệ thống mạng Mục tiêu chính của OCEANIDES

là sự phát triển hài hoà của một hệ thống giám sát tràn dầu, hệ thống báo cáo có khả năng tích hợp, lưu trữ và biểu diễn dữ liệu tràn dầu có sẵn Một hệ thống được phát triển thông qua giám sát, phát hiện và đánh giá sự cố tràn dầu Báo cáo thực hành trong khuôn khổ các hoạt động hợp tác với các tổ chức hiện đang tham gia trong giám sát tràn dầu Dựa trên hợp tác và đánh giá này, một báo cáo được chuẩn hóa danh pháp đã được thống nhất cùng với một hệ thống lưu trữ dữ liệu và siêu dữ liệu tràn dầu Xây dựng, biểu diễn và truyền tải dữ liệu được tràn dầu đã được kích hoạt bằng cách sử dụng hệ thông tin địa lý Hệ thống bản đồ dựa trên giao diện web Hệ thống báo cáo sự cố tràn dầu được thiết kế và thực hiện với mục đích tối ưu hóa các thông tin có sẵn, cho phép phát triển những phân tích sâu hơn và đầy đủ hơn về bản chất của sự cố tràn dầu trong vùng biển của Châu Âu Có thể tham khảo tại địa chỉ http://Oceanides.jrc.it/

Hình 1.4 Sơ đồ của hệ thống OCEANIDES

Trong một dự án khác có tên CEARAC được thực hiện bởi sự kết hợp của bốn nước thành viên khu vực Tây bắc Thái Bình Dương (NOWPAP) gồm: Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và Liên Bang Nga, thuộc chương trình môi trường biển của Liên Hiệp Quốc, với mục tiêu giám sát, quản lý và phát triển bền vững môi trường ven biển của khu vực Dự án này đã xây dựng được một cơ sở dữ liệu lớn ảnh vệ tinh, các sự cố tràn dầu được thu bởi nhiều vệ tinh khác nhau, (hình 1.5 và 1.6) Các

dữ liệu ảnh cùng các báo cáo phân tích chi tiết về các sự cố tràn dầu có thể xem trực

(http://cearac.poi.dvo.ru/en/main/about/) Điều đáng nói ở đây là trong các báo cáo phân tích khá kỹ lưỡng về sự khác nhau của dấu hiệu các vết dầu với các báo động giả trên ảnh SAR nó sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho các chuyên gia phân tích

và phát hiện vết dầu trên biển trên tư liệu viễn thám siêu cao tần Sản phẩm CSDL của dự án còn cung cấp nhiều thông tin bổ trợ khác như địa hình đáy biển, đường

bờ, độ sâu, trường sóng,….cho phép người sử dụng có thể phân tích phối hợp nhiều thông tin để đưa ra những đánh giá tin cậy

Hình 1.5 Sơ đồ tổng thể dữ liệu ảnh vệ tinh các sự cố tràn dầu thuộc khu vực

Tây bắc Thái Bình Dương

Hình 1.6 Cơ sở dữ liệu ảnh vệ tinh cùng các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây

bắc Thái Bình Dương

Trong bài báo: “Assessing the increasing risk of marine oil pollution spills in China”, Lisa Woolgar, Techincal Support Co-ordinator-International Tanker

oweners Pollution Federation, London, Anh, Hội thảo quốc tế về dầu năm 2008 Tác giả đã xem xét các rủi ro liên quan đến sự phát triển và gia tăng của giao thông vận tải biển và các mối đe dọa của sự cố tràn dầu trên vùng biển Trung Quốc Trong

đó, tác giả dựa trên nền tảng GIS biểu diễn đồ họa, hiển thị thông tin về các dữ liệu

quá khứ từ tàu chở dầu, CSDL sự cố tràn dầu, tích hợp thêm bộ dữ liệu về nhạy cảm của các địa phương ven biển để có thể đánh giá được những rủi ro về ô nhiễm dầu một cách toàn diện hơn và trình bày thông tin tổng hợp hiệu quả

Hãng Kongsberg đã xây dựng một hệ thống hoàn thiện từ giám sát, phát hiện đến cảnh báo và ứng phó đối với sự cố tràn dầu Trong đó một CSDL hiện đại hỗ trợ việc cảnh báo đã được xây dựng trên nền tảng GIS thông qua hệ thống Sensor Web GIS Từ hệ thống những tin nhắn thông báo về các sự cố ô nhiễm dầu có thể gửi đến các cơ quan có liên quan qua tin nhắn điện thoại, qua email và qua hệ thống mạng máy tính Ngay lập tức, một báo chi tiết về sự cố được hệ thống thiết lập để gửi đi chuẩn bị cho các hoạt động ứng phó cần thiết Chi tiết tham khảo tại Website: http://www.kongsberg.com

Hình 1.7 Mô hình chia sẻ dữ liệu hãng kongsberg trong dự án Oceanides

Hình 1.8 CSDL dầu tràn của hãng Kongsberg trong dự án Oceanides

1.1.2 Trong nước

Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu phục

vụ cho nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển ở các quy mô và khía cạnh khác nhau, tiêu biểu có thể kể đến một số công trình:

Dự án: Xây dựng phần mềm OILSAS (Oil Spill Assisstant System/Software) và

hệ cơ sở dữ liệu phục vụ công tác cảnh báo, tư vấn và đánh giá thiệt hại do sự cố tràn dầu tại Khánh hòa-giai đoạn 1, Nguyễn Hữu Nhân, 2004 Sản phẩm của dự án

gồm: Phần mềm trợ giúp quản lý SCTD OILSAS và Cơ sở dữ liệu đầu vào gồm:

• Dữ liệu về địa hình bờ, đáy biển và các thông số địa lý, địa chất liên quan đến vết dầu loang trên biển ven bờ Khánh Hòa;

• Cơ sở dữ liệu về khí tượng hải văn;

• Dữ liệu về sự độc hại các dầu mỏ đối với một số đối tượng nuôi trồng, khai thác quan trọng của vùng biển Khánh Hòa;

• Cơ sở dữ liệu và các bản đồ về nguồn lợi hải sản biển Khánh Hòa và thuyết minh

• Bản đồ hiện trạng nuôi trồng thủy sản ven bờ hải đảo Khánh Hòa và thuyết minh;

• Báo cáo khoa học về LC50 và EC50 của những sản phẩm chính của dầu mỏ lên tôm sú và một số đối tượng khác

Tuy nhiên, dự án vẫn còn một số vấn đề cần tiếp tục được hoàn thiện gồm:

• Bài toán tối ưu hóa công tác ứng phó SCTD và giảm thiểu tác động

• Nâng cao hiệu quả phần mềm OILSAS cho người dùng phải trong quá trình tác nghiệp

• Một vấn đề khác nữa là tính toán thiệt hại MT và kinh tế-xã hội do SCTD chưa được giải quyết tốt do CSDL về giá trị trước mắt và lâu dài của nguồn lợi và kinh tế-xã hội có độ tin cậy thấp, thậm chí hoàn toàn không có

số liệu Đây cũng là tình hình chung của thế giới, trong đó có Việt Nam Khi

độ tin cậy của sô liệu chưa cao thì kết quả thông tin có giá trị sử dụng thấp

• Có được một CSDL biên KTTV tin cậy khi SCTD xảy ra cũng là một thách thức không nhỏ Nếu chất lượng số liệu chỉ riêng về gió và dòng chảy biển kém, kết quả dự báo về sự lan truyền và phong hóa dầu trên OILSAS sẽ sai lệch với thực tế, do đó các kiến nghị tư vấn trong ứng phó SCTD sẽ sai lệch, rất nguy hiểm Nhưng dự báo chính xác gió là vấn đề không đơn giản

Nhiệm vụ nhà nước: “Quan trắc ô nhiễm dầu trên biển bằng công nghệ viễn thám”, 2008 của Cục Bảo vệ Môi trường - Bộ Tài nguyên và Môi trường trong đó

đơn vị thực hiện chính là Trung tâm Quan trắc và Thông tin Môi trường có mục tiêu

là sử dụng công nghệ viễn thám kết hợp với GIS thử nghiệm theo dõi, giám sát các

vị trí trên biển có khả năng phát sinh ô nhiễm dầu phục vụ công tác quản lý và kiểm soát môi trường biển bằng việc sử dụng kết hợp tư liệu quang học MODIS và tư liệu viễn thám radar bao gồm tư liệu vệ tinh ALOS PALSAR và ENVISAT ASAR được thu chụp để theo dõi định kỳ, còn tư liệu RADARSAT sẽ được đặt mua trong trường hợp có sự cố tràn dầu khẩn cấp Một CSDL hỗ trợ cũng đã bước đầu được xây dựng Tuy nhiên, học viên không có điều kiện để tiếp cận trực tiếp với CSDL

Đề tài cấp Nhà nước “Ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông”, mã

số KC.09.22/06-10, do PGS TS Nguyễn Đình Dương làm chủ nhiệm, được thực

hiện trong 3 năm từ năm 2008 đến năm 2010, đã xây dựng một CSDL hỗ trợ công tác dự báo và ứng phó sự cố tràn dầu và phân vùng nguy cơ ô nhiễm dầu theo các nguồn gốc khác nhau Trong đó, đề tài đã thu thập được một khối lượng ảnh vệ tinh lớn, cùng nhiều số liệu bổ trợ khác Các cộng sự Viện địa lý đã giải đoán vết dầu trên các ảnh SAR và tích hợp với các thông tin thủy hải văn trong môi trường GIS

để đưa ra những đánh giá tin cậy Có thể nói đây là một trong những sản phẩm quan trọng được các chuyên gia đánh giá cao Tuy nhiên, vì điều kiện thời gian nên Đề tài chưa tổng kết đưa ra phương pháp luận và chắp nối các sản phẩm thành một hệ thống CSDL hoàn hảo

Từ những nghiên cứu trên có thể thấy rằng, mỗi công trình tuy có những cách tiếp cận vấn đề khác nhau: về nguồn tư liệu sử dụng, phương pháp xây dựng CSDL, cách thức truyền tải thông tin nhưng tất cả các nghiên cứu đều cho thấy cách thức tối ưu để xây dựng CSDL hoàn thiện, đồng bộ phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu từ giám sát, phát hiện, tính toán lan truyền đến cảnh báo và đánh giá thiệt hại đều dựa

trên tư liệu viễn thám và công cụ GIS

1.2 Tổng quan về chia sẻ cơ sở dữ liệu GIS qua hệ thống GIS Server

1.2.1 Các thành phần của hệ thống GIS Server

Việc chia sẻ CSDL GIS qua hệ thống mạng dựa trên mô hình phân tán thông qua máy khách/máy chủ GIS Các máy khách sẽ được đáp ứng yêu cầu thông qua giao diện Web hoặc các dịch vụ chia sẻ tài nguyên để tương tác với dữ liệu ở các cấp độ khác nhau tùy thuộc vào sự phân quyền

Hình 1.9 Kiến trúc một hệ thống ArcGIS Server Các thành phần của một hệ thống ArcGIS Server cơ bản gồm: máy chủ GIS, máy chủ Web, các máy khách, dữ liệu máy chủ, các công cụ quản lý và các máy tác giả tài nguyên GIS

1.2.1.1 Máy chủ GIS ( GIS server)

Máy chủ GIS là nguồn lực của các tài nguyên GIS, chẳng hạn như bản đồ, CSDL tổng thể, địa chỉ định vị và chia sẻ chúng như là dịch vụ cho các ứng dụng tới máy khách Máy chủ GIS gồm hai phần riêng biệt: các đối tượng máy chủ quản

lý SOM (Server Objects Manager) và các đối tượng máy chủ SOCs (Server Object Containers) Như tên của nó, SOM quản lý các dịch vụ đang chạy trên máy chủ

SOM kết nối với một hoặc nhiều SOC Các máy chủ SOC xác định các dịch vụ mà SOM quản lý Tùy thuộc vào cấu hình của máy và mục tiêu của mỗi dự án, có thể chạy các SOM và SOC trên các máy khác nhau và cũng có nhiều máy SOC Con số trên cho thấy một máy SOM có thể kết nối với một hay nhiều máy SOC

Mục đích chính của một máy chủ GIS là dịch vụ lưu trữ và phân phối chúng đến các ứng dụng của khách hàng cần sử dụng chúng Ngoài ra, máy chủ GIS cung cấp một bộ công cụ cho phép quản lý các dịch vụ, ví dụ có thể sử dụng ArcGIS Server Manager để quản lý ứng dụng để thêm và loại bỏ dịch vụ cũng như phân quyền và giới hạn thời gian sử dụng dịch vụ

Đó là hữu ích để hiểu làm thế nào một hệ thống máy chủ GIS được đặt lại với nhau để bạn có thể xây dựng các ứng dụng có hiệu quả sử dụng ArcObjects đang chạy trong một môi trường máy chủ

1.2.1.2 Máy chủ Web ( Web Server)

Các máy chủ Web host các ứng dụng web và dịch vụ sử dụng các nguồn tài nguyên đang chạy trên máy chủ GIS

1.2.1.3 Máy Khách ( Clients)

Khách hàng có thể sử dụng từ các trình duyệt Web, điện thoại di động, và máy tính để bàn có ứng dụng ArcGIS desktop kết nối với các tài nguyên từ máy chủ thông qua dịch vụ mạng hoặc kết nối thông qua dịch vụ ArcGIS Server địa phương

1.2.1.4 Dữ liệu máy chủ (Data Server)

Dữ liệu máy chủ, các máy chủ dữ liệu chứa các nguồn tài nguyên GIS đã được công bố như các dịch vụ trên máy chủ GIS Những nguồn này có thể là các tài liệu bản đồ (map), địa chỉ định vị (address locators), tài liệu toàn cầu (globe documents),

cơ sở dữ liệu địa lý (geodatabase), và các hộp công cụ (toolboxes)

1.2.1.5 Quản lý và quản trị ( Manager and ArcCatalog administrators)

Quản lý và quản trị ArcCatalog - ArcGIS có thể sử dụng hoặc quản lý và dùng ArcCatalog để xuất bản nguồn tài nguyên GIS như các dịch vụ Manager là một ứng dụng web có hỗ trợ dịch vụ xuất bản, quản lý máy chủ GIS, tạo ra các ứng dụng Web, ArcGIS Explorer và xuất bản bản đồ trên máy chủ ArcCatalog bao gồm một nút để kết nối với máy chủ GIS, có thể được sử dụng để thêm các kết nối đến máy

chủ GIS với một máy chủ sử dụng chung hoặc quản lý tài sản và dịch vụ của một máy chủ

1.2.1.6 Máy tác giả tài nguyên GIS (ArcGIS Desktop content authors)

Các tác giả của của tài nguyên GIS trên ArcGIS Desktop, chẳng hạn như bản

đồ, công cụ xử lý dữ liệu, và dữ liệu toàn cầu sẽ được xuất bản cho máy chủ, chúng

ta sẽ cần phải sử dụng các ứng dụng của ArcGIS Desktop như: ArcMap, ArcCatalog, và ArcGlobe Ngoài ra, nếu chúng ta đang tạo ra một dịch vụ bản đồ lưu trữ thì sẽ phải sử dụng đến ArcCatalog để tạo ra bộ nhớ đệm

1.2.2 Các ứng dụng của ArcGIS Server

Khi đã tạo hoàn chỉnh nguồn tài nguyên GIS, chúng ta có thể xuất bản nó như là một dịch vụ bằng cách sử dụng ArcGIS Server Manager Cũng có thể sử dụng trang Manager để xem các dịch vụ chúng ta đã tạo, tổ chức chúng trong các thư mục, giám sát hoạt động của các máy khách và tạo các ứng dụng sử dụng dịch vụ

Xuất bản một dịch vụ đòi hỏi một số chuẩn bị để đảm bảo nguồn tài nguyên GIS

có thể truy cập vào tất cả các thành phần cần thiết của máy chủ Sao cho các tài nguyên và tất cả dữ liệu trên máy chủ SOM có thể truy cập vào nó Ngoài ra, cần cung cấp cho các tài khoản SOC cho phép thích hợp để các thư mục chứa các tài nguyên và dữ liệu hoạt động ổn định

Hình 1.11 dưới đây là các ứng dụng trên trang ArcGIS Server Manager đã được đánh dấu màu đỏ, bao gồm 3 dịch vụ (đánh số từ 1 đến 3) và các chức năng quản

lý, phân quyền đánh số từ 4 đến 5

1.2.2.1 Chia sẻ tài nguyên

Nhìn vào hình 1.11 phần khoanh tròn màu đỏ và đánh số 1 là chức năng chia sẻ tài nguyên GIS thành dịch vụ Những loại tài nguyên nào có thể chia sẻ được và có những kiểu dịch vụ gì, theo ESRI các dữ liệu có dạng như bảng 1.1 dưới đây có thể chia sẻ thành một dịch vụ tương ứng

Hình 1.10 Trang ArcGIS Server Manager và các tính năng ứng dụng Bảng 1.1 Các kiểu dịch vụ và yêu cầu tài nguyên GIS tương ứng

Loại dịch vụ Yêu cầu tài nguyên GIS

Khi tạo ra một dịch vụ, hệ thống luôn yêu cầu lựa chọn khả năng cũng như mức

độ truy cập của các nguồn tài nguyên GIS chúng ta muốn kích hoạt Tất cả các loại dịch vụ hỗ trợ một khả năng cơ bản nào đó đều liên quan chặt chẽ và phụ thuộc vào loại tài nguyên GIS Ví dụ, tất cả các dịch vụ bản đồ hỗ trợ khả năng lập bản đồ, và các dịch vụ hỗ trợ khả năng sữa chữa, tìm kiếm, cập nhật đối tượng mới Tuy nhiên, các công cụ có thể có sẵn cho một dịch vụ hay không còn tùy theo loại tài nguyên của GIS và những dữ liệu chứa các công cụ cho phép Ví dụ, xuất bản một tài liệu bản đồ có chứa một lớp công cụ, sẽ có tùy chọn để cho phép khả năng xử lý địa lý, cho phép khách hàng chạy một mô hình trên máy chủ và xem kết quả trong dịch vụ bản đồ Một ví dụ khác về khả năng một - một mà có thể kích hoạt khi xuất bản bất

kỳ dịch vụ bản đồ - là truy cập dữ liệu di động, cho phép thiết bị di động có thể trích xuất dữ liệu của bản đồ bằng cách sử dụng một dịch vụ web Chúng ta cũng có thể tìm thấy một danh sách đầy đủ các khả năng có sẵn trong chủ đề những loại dịch vụ

mà chúng ta muốn xuất bản

Theo mặc định, các dịch vụ sẽ tự động được kích hoạt để truy cập web khi tạo chúng Nếu muốn, có thể vô hiệu hóa truy cập web hoặc giới hạn thiết lập vào những gì khách hàng có thể làm với các dịch vụ qua Web Ngoài ra, có thể chỉ định người sử dụng trên mạng sẽ được tiếp cận với các dịch vụ

ArcGIS Server Manager khá dễ dàng để xuất bản nhanh các dịch vụ bởi vì nó tập hợp nhiều tính chất dịch vụ mặc định, tuy nhiên, nếu hàng trăm, hàng ngàn người dùng sẽ được truy cập vào dịch vụ, hoặc nếu người dùng sẽ được thực hiện hoạt động trạng thái chẳng hạn như thêm mới hoặc chỉnh sửa các dịch vụ Lúc đó cần phải thay đổi giá trị mặc định của dịch vụ tối ưu và phù hợp thì phần Pooled và nonPooled sẽ cung cấp các chức năng có thể sử dụng để cấu hình dịch vụ tốt nhất

Có thể sửa đổi các thuộc tính của dịch vụ để làm cho nó hoặc gộp (Pooled) hoặc không gộp (nonpooled) Trường hợp của một dịch vụ gộp có thể được chia sẻ giữa nhiều phiên ứng dụng Khi một phiên ứng dụng dịch vụ trả về một trường hợp gộp đến máy chủ, nó có sẵn để sử dụng phiên ứng dụng khác

Hình 1.11 Ví dụ về chia sẻ một dịch vụ

1.2.2.2 Tạo ứng dụng Web

Hình 1.12 Một ví dụ tạo ứng dụng Web có sử dụng hyperlink để liên kết ảnh

ArcGIS Server Manager cho phép tạo và quản lý các ứng dụng bản đồ Web có

sử dụng đến các dịch vụ Chúng ta có thể chọn các lớp có bản đồ sẽ hiển thị, cấu hình các nhiệm vụ đó sẽ đơn giản hóa công việc GIS, và thiết lập các chủ đề và sự

xuất hiện của ứng dụng Quản lý duy trì một danh sách các ứng dụng mà chúng ta

đã tạo ra, vì vậy chúng ta có thể xem, chỉnh sửa, liên kết ảnh hoặc loại bỏ bất cứ đối tượng nào vào mọi thời điểm Để bắt đầu tạo một ứng dụng web trước hết phải login vào trang ArcGIS Server Manager và các bước tiếp sau cũng khá đơn giản Các đối tượng khách hàng chỉ cần có trình duyệt Web hoặc Firefox là có thể tương tác được với tài nguyên GIS qua website mà không cần đến kiến thức GIS hoặc phần mềm trên máy Trên hình 1.11 phần khoanh tròn màu đỏ và đánh số 2 là chức năng tạo ứng dụng Web trên trang ArcGIS Server Manger và hình 1.13 dưới đây là một ví dụ

1.2.2.3 Tạo ứng dụng GIS trên điện thoại di dộng

Có lẽ các dịch vụ của chúng ta sẽ được sử dụng trong lĩnh vực này trên các thiết

bị di động Các WebADF (Web Application Developer Framework) điện thoại di động, kèm với ArcGIS Server cho Microsoft NET Framework, cung cấp các lớp và các mẫu để xây dựng ứng dụng GIS cho các thiết bị di động như Pocket PC (máy tính bỏ túi) và điện thoại thông minh Chúng ta cũng có thể sử dụng quản lý để xây dựng một trong ứng dụng di động Bản đồ dịch vụ có thể bộc lộ khả năng truy cập

dữ liệu di động, cho phép các thiết bị di động trích xuất nội dung của một tài liệu bản đồ thông qua một dịch vụ web Trên hình 1.11 phần khoanh tròn màu đỏ và đánh số 3 là chức năng tạo ứng dụng trên điện thoại di động Ví dụ như hình 1.14 này minh họa làm thế nào để tạo một dự án “end-to-end” lĩnh vực chỉnh sửa tập trung vào việc kiểm tra và thu thập các dấu hiệu đường bộ trong một khu vực đô thị

Hình 1.13 Các tính năng bản đồ và tìm kiếm không gian trên điện thoại di động

1.3 Khái quát về vị trí địa lý và tình hình ô nhiễm dầu trên biển Đông

1.3.1 Vị trí địa lý

Biển Đông là một trong những biển rìa lớn nhất của Thái Bình Dương được bao bọc bởi lục địa Trung Quốc, bán đảo Đông Dương, lục địa Thái Lan và các quần đảo Malaysia, Indonesia, Philippines, Bruney, Singapore Biển Đông được xem như một biển kín với hai vịnh lớn là vịnh Bắc Bộ và vịnh Thái Lan

Phạm vi khu vực nghiên cứu của đề tài trải dài từ vĩ độ 1o lên đến 25o độ vĩ Bắc

và từ kinh độ 99o đến 121o độ kinh Đông

Diện tích khoảng 3,4 triệu km2

Thể tích 3,928 triệu km3

Độ sâu trung bình 1.140 m, vực sâu nhất 5.016 m thuộc rìa lục địa Philippines Ranh giới phía Đông Bắc là đường nối điểm cực Bắc đảo Đài Loan kéo vào bờ Trung Quốc, ranh giới phía Nam là khối nâng giữa các đảo Sumantra và Calimantan

ở khoảng 3 o05'S (theo Phòng Thuỷ đạc quốc tế)

Việt Nam có đường bờ biển kéo dài trên 13o vĩ tuyến án ngữ gần như toàn bộ

bờ phía Tây của Biển Đông Các vùng biển của Việt Nam đã được Chính phủ tuyên

bố bao gồm vùng nội thủy (phía trong đường cơ sở), lãnh hải (rộng 12 hải lý tính từ đường cơ sở), vùng tiếp giáp lãnh hải (rộng 24 hải lý tính từ đường cơ sở), vùng đặc quyền kinh tế (rộng 200 hải lý tính từ đường cơ sở) và thềm lục địa (mở rộng đến

bờ ngoài của rìa lục địa, nơi nào hẹp hơn thì mở rộng đến 200 hải lý) Hầu hết các ngành kinh tế mũi nhọn của nước ta đều gắn kết với biển như du lịch, dầu khí, thủy sản, giao thông vận tải, công nghiệp tàu thuỷ… Năm 2003, tổng GDP từ kinh tế biển và vùng ven biển ước tính đạt khoảng 197,3 nghìn tỷ đồng, tương đương khoảng 1,54 tỷ USD, bằng khoảng 32,6% GDP của cả nước (GDP của năm 2003 đạt gần 336 nghìn tỷ đồng) và khu vực ven biển nước ta nuôi sống được khoảng 25

triệu người, bằng khoảng 31% dân số cả nước (Ủy ban biên giới quốc gia)

Vùng biển Đông và biển Việt Nam không chỉ là một trong các khu vực có tầm quan trọng chiến lược đối với các nước trong khu vực Châu Á - Thái Bình Dương nói riêng mà còn có ảnh hưởng lớn với các quốc gia khác trên thế giới Đặc biệt vùng biển này có nhiều mỏ dầu khí và nhiều tuyến hàng hải quốc tế đi qua, do

đó ở vùng biển này thường xuyên xảy ra các sự cố tràn dầu gây ảnh hưởng tới kinh

tế, xã hội của nhiều nước trong khu vực

Hình 1.14 Bản đồ biển Đông và khu vực nghiên cứu

1.3.2 Tình hình ô nhiễm dầu

Theo báo cáo của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ năm 2004 con số ước đoán, hàng năm có khoảng 3,2 triệu tấn dầu làm ô nhiễm biển từ các nguồn gốc khác nhau Trong báo cáo còn phản ảnh tỉ lệ phần trăm của các nguồn ô nhiễm đã

mang vào đại dương trong đó nguồn ô nhiễm lớn nhất xuất phát từ các cơ sở công nghiệp và dân cư đô thị

Cũng theo báo cáo, có khoảng 960.000 tấn dầu ô nhiễm từ nguồn này chiếm 30% Đứng hàng thứ hai phải kể đến ô nhiễm do hoạt động của các tàu chở dầu với mức đóng góp 22%, sau đó là các vụ tai nạn tàu chở dầu 13%

Trong khi đó các hoạt động khai thác dầu khí trên biển chỉ đóng góp vào ô nhiễm với một tỷ lệ khiêm tốn khoảng 2% Ngạc nhiên hơn cả là ô nhiễm dầu tự nhiên từ các đứt gãy, vận động của vỏ trái đất chiếm tới 8%, gấp bốn lần ô nhiễm từ các hoạt động khai thác dầu khí trên biển

Quan trọng hơn, cần để ý rằng nguyên nhân nào là lớn nhất hiện nay theo IMO vào năm 1990, ước tính toàn cầu dầu ô nhiễm từ tàu là 568.500 tấn Các đóng góp ô nhiễm từ tàu hoạt động trên biển (tàu chở dầu hoạt động và xả đáy tàu dầu và nhiên liệu) là khoảng 75%, trong khi vô ý làm ô nhiễm chiếm ít hơn 20% Tuy nhiên, tình

cờ nhận được nhiều sự cố tràn dầu sự chú ý của công chúng, truyền thông và các chính trị gia quá cố tràn dầu bất hợp pháp Đây có lẽ là bởi vì sự cố tràn dầu được đặc trưng bởimột số lượnglớn hơn dầuđược phát tán vàomột diện tích mặt nước hạn chế trongmột khoảng thời giantương đối ngắn Tuy nhiên, sự cố tràn dầu bất hợp pháp lại lànguồnlớn nhấtcủaô nhiễmdầutrên biểnvà gây racác nguy cơdàihạnlớn nhấtcho môi trườngbiểnvà ven biển Đặc biệt trong thời gian gần đây giao thông vận tải biển phát triển và hoạt động khả nhộn nhịp Biểu đồ hình 1.16 biểu thị khá rõ điều này

Hình 1.15 Ước tính ô nhiễm dầu trên toàn cầu do tàu gây ra (triệu tấn/năm) từ IMO

Trong một báo cáo của nhóm tác giả Li Daoji và Dag Daler có tên “Ocean

Pollution from Land-based Sources: East China Sea, China” Đề cập đến lượng dầu

thải ra biển Đông tính riêng cho năm 2000 có tổng cộng 13,580,000 tấn dầu tràn ra

biển, riêng chỉ đối với vùng biển Nam Trung Quốc bị ô nhiễm nghiêm trọng với

Lượng xả (x10 4 tấn)

Biển Việt Nam là một vùng biển hở là nơi trung chuyển giữa Ấn Độ Dương và

Thái Bình Dương, giữa Châu Âu, Trung Cận Đông với Trung Quốc, Nhật Bản và

các nước khác Vì địa thế như vậy nên vùng biển Việt Nam có thể coi như là thùng

rác của khu vực, mọi loại rác và chất ô nhiễm đều có thể được gió và theo dòng

nước loang dạt vào vùng biển nước ta Theo báo cáo “Nguồn nhiễm bẩn và tiềm

năng nhiễm bẩn dầu ở vùng biển Việt Nam” của PTS Tạ Đăng Minh – Trung tâm

nghiên cứu môi trường - Viện KTTV, dầu xuất hiện trên vùng biển Việt Nam có thể

từ các nguồn như bảng 1.3:

Bảng 1.3 Cường độ thải của các nguồn vào biển Việt Nam

Loại nguồn Cường độ thải (tấn/năm)

Từ đất liền thải ra

Dò rỉ trên tuyến hàng hải

Các tai nạn giao thông trên biển

Thăm dò và khai thác dầu

Bốc dỡ dầu

4,038.5 23,001.2

500

910

370

Ở nước ta hiện nay chưa có số liệu thống kê đầy đủ về sự cố tràn dầu, nhất là dữ

liệu về các sự cố tràn dầu nhỏ (có lượng < 7 tấn) Trước năm 1990, không có thông

tin về các sự cố tràn dầu có lượng dầu tràn lớn hơn 100 tấn ở Việt Nam Nhưng trong khoảng thời gian từ năm 1992 đến nay, đã ghi nhận được nhiều sự cố tràn dầu lớn, gây hậu quả nghiêm trọng, đặc biệt trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh và Bà Rịa - Vũng Tàu (bảng 1.4 )

Bảng 1.4 Các sự cố tràn dầu lớn ở Bà Rịa - Vũng Tàu

STT Loại

Lượng (tấn)

14 vệt dầu, cho thấy phần lớn dầu loang nằm ngoài lãnh hải Việt Nam và không xác định được nguồn gốc

Trong Báo cáo tổng hợp đề tài trọng điểm cấp Nhà nước; “Ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông, mã số KC.09.22/06-10” PGS TS Nguyễn Đình

Dương và các tác giả đã tổng quan tình hình ô nhiễm dầu trên biển Việt Nam và biển Đông, trong đó các tác giả đã phân tích khá kỹ nguy cơ ô nhiễm dầu từ sáu nguồn ô nhiễm chính được thống kê:

• Ô nhiêm dầu nguồn gốc tự nhiên

• Các hoạt động khai thác, thăm dò dầu khí

• Giao thông vận tải biển

• Hoạt động sản xuất và phát triển ven bờ

• Tàu đắm trong quá khứ

• Ô nhiễm dầu không rõ nguồn gốc

Giáo sư David Rosenberg đã từng cảnh cáo rằng biển Đông sẽ trở thành cái bồn

chứa ô nhiễm môi trường trong khu vực Trong bài viết mang tựa đề “The South China Sea: A Sink for Regional Enviornmental Pollution?”, tác giả giải thích: “Do

lẽ các nước trong khu vực tiếp tục bành trướng kinh tế và tiêu thụ ngày càng nhiều tài nguyên dầu hỏa, họ sẽ phải đối diện những quyết định sinh tử về mặt kỹ thuật và

hạ tầng sẽ có những hậu quả thay đổi môi trường lâu dài”

Chính vì vậy việc đề xuất một phương pháp luận tối ưu để xây dựng CSDL

hỗ trợ giám sát, phát hiện, dự báo và xử lý sự cố tràn dầu là hết sức cấp thiết Trong

đó việc phối hợp trao đổi thông tin giữa các cơ quan cần được quan tâm hơn nữa Việc nghiên cứu và thử nghiệm hệ thống chia sẻ dữ liệu qua hệ thống mạng máy tính với sự trợ giúp của công nghệ ArcGIS Server nhằm đáp ứng cao nhu cầu công việc và tăng hiệu quả hoạt động của cả hệ thống cần phải được phát triển và mở rộng trong thời gian tiếp theo

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ

NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN 2.1 Đánh giá kết quả xây dựng CSDL đề tài KC.09.22/06-10

2.1.1 Đánh giá về số liệu sử dụng

Sản phẩm cơ sở dữ liệu là một trong những sản phẩm quan trọng của đề tài

Để thực hiện nội dung này nhóm nghiên cứu đã thu thập số liệu từ khi triển khai cho tới lúc kết thúc đề tài và chủ yếu các số liệu dựa trên các nguồn sau:

- Các báo cáo, sản phẩm từ các đề tài, dự án, công trình nghiên cứu đã được công bố trong nước và trên thế giới

- Các số liệu thống kê

- Các bản đồ, dữ liệu địa không gian

- Các tư liệu ảnh vệ tinh phân tích vệt dầu

Các tư liệu này được thu thập từ nhiều phương thức khác nhau trong đó có sự liên kết hợp tác với các cơ quan khác trong và ngoài nước như:

- Viện Địa chất và Địa Vật lý Biển, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

- Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội

- Trung tâm Quan trắc Môi trường, Cục Bảo vệ Môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường

- Ban Khoan và ban Khai thác, Tập đoàn dầu khí Quốc gia Việt Nam (PNV)

- Viện Dầu khí Việt Nam (PVI)

- Tổng công ty Thăm dò – Khai thác dầu khí (PVEP)

- Tổng công ty Khoan và Dịch vụ khoan (VP Drilling)

- Xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro (VSP)

- Trung tâm Phân tích Dữ liệu và Quan trắc Trái đất Nhật bản (ERSDAC)