Nghiên cứu thiết kế xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu Địa động học lãnh thổ Việt Nam

TÓM TẮT Ở Việt Nam, nghiên cứu Địa động lực hiện đại trong đó nghiên cứu dịch chuyển của vỏ Trái đất bằng tổ hợp các phương pháp địa chất, địa mạo, địa vật lý, trắc địa,… đã được triển k

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ

-*** -

Tác giả: - TS Dương Chí Công

- CN Lê Chí Thịnh

- ThS Nguyễn Công Sơn

- ThS Bùi Thị Lê Hoàn

- KS Nguyễn Thanh Bình

BÁO CÁO KẾT QUẢ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ XÂY DỰNG MÔ HÌNH

CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA ĐỘNG HỌC LÃNH THỔ VIỆT NAM

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA CHÍNH

1 TS Dương Chí Công Viện KH Đo đạc và Bản đồ

2 CN Lê Chí Thịnh Viện KH Đo đạc và Bản đồ

3 ThS Nguyễn Công Sơn Viện KH Đo đạc và Bản đồ

4 ThS Bùi Thị Lê Hoàn Viện KH Đo đạc và Bản đồ

5 KS Nguyễn Thanh Bình Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam

6 TS Vy Quốc Hải Viện Địa chất - Viện KHCN Việt Nam

7 TS Nguyễn Đại Trung Viện KH Địa chất và Khoáng sản

8 ThS Nguyễn Văn Tình Viện KH Địa chất và Khoáng sản

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT viii

TÓM TẮT ix

SUMMARY xi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA ĐỘNG LỰC 6

I.1 Mô hình CSDL địa động lực khu vực và toàn cầu 6

I.1.1 CSDL đứt gãy của Nhật 6

I.1.2 CSDL đứt gãy của New Zealand 9

I.1.3 CSDL đứt gãy của Hoa Kỳ 10

I.1.4 CSDL động đất ở Châu Âu 12

I.2 Cơ sở khoa học của mô hình CSDL địa động lực 13

I.2.1 Khái quát về cơ sở dữ liệu địa động lực 14

I.2.2 Mô hình hệ thống thông tin địa lý GIS 15

CHƯƠNG II TỔNG QUAN DỮ LIỆU VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA ĐỘNG LỰC 19

II.1 Tổng quan về tình hình dữ liệu địa động lực lãnh thổ Việt Nam 19

II.1.1 Dữ liệu nền 19

II.1.2 Dữ liệu hành chính 19

II.1.3 Dữ liệu địa chất 20

II.1.4 Dữ liệu kiến tạo 25

II.1.5 Dữ liệu đứt gãy 32

II.1.6 Dữ liệu động đất 51

II.1.7 Dữ liệu trắc địa 57

II.2 Thiết kế mô hình hệ thống 80

II.2.1 Phân tích nội dung dữ liệu 80

II.2.2 Thiết kế mô hình hệ thống 81

II.3 Thiết kế mô hình logic 85

II.4 Thiết kế mô hình CSDL vật lý 87

II.4.1 Dữ liệu địa chất 87

II.4.2 Dữ liệu kiến tạo 87

II.4.3 Dữ liệu đứt gãy 88

II.4.4 Dữ liệu động đất 89

II.4.5 Dữ liệu trắc địa 90

II.4.6 Dữ liệu vùng hành chính cấp huyện 91

II.4.7 Nhóm dữ liệu nền 91

CHƯƠNG III PHẦN MỀM QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA ĐỘNG LỰC VÀ

MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 95

III.1 Thiết kế tổng quan 95

III.2 Giới thiệu các chức năng chính trong phần mềm 96

III.3 Các kết quả thực nghiệm 99

III.3.1 Mô hình dịch chuyển cho điểm đo trắc địa 99

III.3.2 Mô hình dịch chuyển khu vực đứt gãy Lai Châu - Điện Biên 102

III.3.3 Mô hình dịch chuyển khu vực đứt gãy Sông Mã 105

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

PHỤ LỤC 116

PHỤ LỤC 1 117

PHỤ LỤC 2 129

PHỤ LỤC 3 131

Đứt gãy Lai Châu - Điện Biên 131

Đứt gãy Sông Mã 132

Đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn 132

Đứt gãy Sông Đà 133

Đứt gãy Mường La - Bắc Yên (Tú Lệ) 133

Đứt gãy Phong Thổ - Than Uyên 134

Đứt gãy Sông Hồng 134

Đứt gãy Sông Chảy 135

Đứt gãy Sông Lô 135

Đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên 135

Đứt gãy Đông Triều - Hạ Long (Đường 18A) 136

Đứt gãy Sông Cả 136

Đứt gãy Rào Nạy 137

Đứt gãy Đakrong - Huế 137

Đứt gãy Khe Sanh - A Lưới 138

Đứt gãy Đà Nẵng 138

Đứt gãy Tam Kỳ - Phước Sơn 139

Đứt gãy Sông Trà Bồng 139

Đứt gãy Sông Pô Cô 140

Đứt gãy Sông Ba 141

Đứt gãy Tuy Hòa - Củ Chi 141

Đứt gãy Nha Trang - Tánh Linh 141

Đứt gãy Vũng Tàu - Lộc Ninh 141

Đứt gãy Sông Hậu 142

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: Các đứt gãy trong CSDL đứt gãy của Nhật Bản 7

Hình 2: Mô hình cấu trúc của CSDL đứt gãy động đất nam California 11

Hình 3: Các nguồn động đất trên 5.5 độ richter ở Châu Âu 13

Hình 4: Mô hình phân cấp 16

Hình 5: Mô hình lưới 17

Hình 6: Mô hình quan hệ 18

Hình 7: Sơ đồ bảng chắp bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000 phần đất liền lãnh thổ Việt Nam 24

Hình 8: Sơ đồ vận tốc chuyển động thẳng đứng trũng Sông Hồng 58

Hình 9: Bản đồ vận tốc chuyển động thẳng đứng lãnh thổ miền Bắc Việt Nam 59

Hình 10: Sơ đồ lưới GPS Tam Đảo - Ba Vì 60

Hình 11: Sơ đồ lưới GPS Thác Bà 63

Hình 12: Sơ đồ lưới GPS Sơn La 66

Hình 13: Sơ đồ lưới GPS Lai Châu - Điện Biên 69

Hình 14: Sơ đồ lưới GPS Sông Mã 71

Hình 15: Sơ đồ lưới GPS Kẻ Gỗ - Sông Rác và và vận tốc dịch chuyển hiện đại dọc đứt gãy Đức Thọ - Kỳ Anh 74

Hình 16: Sơ đồ lưới GPS TP Hồ Chí Minh 77

Hình 17: Mô hình hệ thống CSDL địa động lực 83

Hình 18: Lược đồ mô hình use case CSDL địa động lực 85

Hình 19: Mô hình liên kết của nhóm các dữ liệu địa động lực 86

Hình 20: Mô hình nhóm dữ liệu nền 86

Hình 21: Sơ đồ cấu trúc thư viện của ArcObject 95

Hình 22: Sơ đồ tổng quan phần mềm quản trị CSDL địa động lực 95

Hình 23: Giao diện chính của phần mềm quản trị CSDL địa động lực 96

Hình 24: Menu hệ thống 97

Hình 25: Menu quản lý lớp dữ liệu 97

Hình 26: Menu cập nhật số liệu quan trắc 97

Hình 27: Menu trợ giúp 98

Hình 28: Chức năng tìm kiếm 98

Hình 29: Chức năng xem thông tin 99

Hình 30: Mô hình dịch chuyển ngang điểm NGA1 104

Hình 31: Mô hình dịch chuyển đứng điểm NGA1 105

Hình 32: Mô hình dịch chuyển ngang điểm CHI1 107

Hình 33: Mô hình dịch chuyển đứng điểm CHI1 108

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Các thông tin thuộc tính của từng đứt gãy trong CSDL đứt gãy của Nhật 8

Bảng 2: Danh mục bản đồ địa chất Việt Nam đã được thành lập 21

Bảng 3: Các yếu tố xác định đứt gãy của đới đứt gãy Lai Châu - Điện Biên 46

Bảng 4: Hoạt động kiến tạo của đới đứt gãy Lai Châu - Điện Biên 46

Bảng 5: Các yếu tố xác định đứt gãy của đới đứt gãy Sông Mã 49

Bảng 6: Hoạt động kiến tạo của đới đứt gãy Sông Mã 49

Bảng 7: Danh mục các vùng phát sinh động đất mạnh trên lãnh thổ Việt Nam 53

Bảng 8: Danh mục các trận động đất trên lãnh thổ Việt Nam - (nguồn USGS) 54

Bảng 9: Danh sách các điểm thuộc lưới GPS Tam Đảo - Ba Vì 60

Bảng 10: Các chu kỳ đo lưới GPS Tam Đảo - Ba Vì 61

Bảng 11: Vận tốc dịch chuyển các điểm thuộc lưới GPS Tam Đảo - Ba Vì xác định theo phần mềm Bernese 4.2 trong khoảng thời gian (1994 - 2007) 62

Bảng 12: Danh sách các điểm thuộc lưới GPS Thác Bà 62

Bảng 13: Các chu kỳ đo lưới GPS Thác Bà 63

Bảng 14: Vận tốc dịch chuyển các điểm thuộc lưới GPS Thác Bà theo Bernese 4.2 trong khoảng thời gian (1994 - 2000) 64

Bảng 15: Danh sách các điểm thuộc lưới GPS Sơn La 65

Bảng 16: Các chu kỳ đo lưới GPS Sơn La 67

Bảng 17: Kết quả dịch chuyển các điểm thuộc lưới GPS Sơn La theo Bernese 4.2 trong khoảng thời gian 2001 - 2005 68

Bảng 18: Danh sách các điểm thuộc lưới GPS Lại Châu - Điện Biên 68

Bảng 19: Các chu kỳ đo lưới GPS Lai Châu - Điện Biên 69

Bảng 20: Danh mục các điểm thuộc lưới GPS Sông Mã 70

Bảng 21: Các chu kỳ đo lưới GPS Sông Mã 71

Bảng 22: Kết quả dịch chuyển các điểm thuộc lưới GPS Sông Mã theo GUST 1.2 trong

khoảng thời gian (2006 - 2008) 72

Bảng 23: Danh sách các điểm thuộc lưới GPS Kẻ Gỗ - Sông Rác 73

Bảng 24: Các chu kỳ đo lưới GPS Kẻ Gỗ - Sông Rác 74

Bảng 25: Kết quả dịch chuyển các điểm lưới GPS Kẻ Gỗ - Sông Rác theo GPSurvey 2.35 trong khoảng thời gian (2005 - 2006) 75

Bảng 26: Danh sách các điểm thuộc lưới GPS TP Hồ Chí Minh 76

Bảng 27: Các chu kỳ đo lưới GPS TP Hồ Chí Minh 78

Bảng 28: Kết quả dịch chuyển các điểm thuộc lưới GPS TP Hồ Chí Minh theo Bernese 4.2 trong khoảng thời gian (2007 - 2009) 78

Bảng 29: Các tác nhân của hệ thống 84

Bảng 30: Mô hình dữ liệu địa chất 87

Bảng 31: Mô hình dữ liệu kiến tạo 87

Bảng 32: Mô hình dữ liệu đứt gãy 88

Bảng 33: Bảng thông tin về các pha hoạt động của đứt gãy 88

Bảng 34: Mô hình dữ liệu động đất 89

Bảng 35: Mô hình bảng thông tin động đất 90

Bảng 36: Mô hình dữ liệu trắc địa 90

Bảng 37: Mô hình bảng tọa độ điểm GPS 91

Bảng 38: Mô hình dữ liệu vùng hành chính 91

Bảng 39: Mô hình dữ liệu lớp điểm độ cao 92

Bảng 40: Mô hình dữ liệu lớp đường bình độ 92

Bảng 41: Mô hình dữ liệu lớp bờ nước 93

Bảng 42: Mô hình dữ liệu lớp nước mặt 93

Bảng 43: Mô hình dữ liệu lớp đường giao thông 94

Bảng 44: Số liệu quan trắc theo chu kỳ lưới GPS Lai Châu - Điện Biên 103

Bảng 45: Số liệu quan trắc theo chu kỳ lưới GPS Sông Mã 105

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

CORS Continuously Operating Reference

Station

Trạm tham chiếu đo thường xuyên (bằng công nghệ định vị toàn cầu) COSMOS Consortium of Organizations for

Strong-Motion Observation Systems

Tổ chức các hệ thống quan trắc dịch chuyển mạnh

DEM Digital Elevation Model Mô hình số độ cao

GMT Greenwich Mean Time Giờ quốc tế (giờ mặt trời trung bình)

tại Greenwich (Anh) GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu

HTML Hypertext Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản IGS International Global Navigation

Satellite System Service

Tổ chức dịch vụ quốc tế về hệ thống

vệ tinh dẫn đường toàn cầu ITRF International Terrestrial Reference

Frame

Khung qui chiếu Quả đất quốc tế

MySQL My Structured Query Language Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

WRMS Weighted Root Mean Square Sai số trung phương trọng số

TÓM TẮT

Ở Việt Nam, nghiên cứu Địa động lực hiện đại trong đó nghiên cứu dịch chuyển của vỏ Trái đất bằng tổ hợp các phương pháp địa chất, địa mạo, địa vật lý, trắc địa,… đã được triển khai từ những năm 80 thế kỷ XX như: thiết lập Bản đồ chuyển động thẳng đứng vỏ Trái đất Bắc Việt Nam từ kết quả đo lặp thủy chuẩn, nghiên cứu tính chất hoạt động và cơ chế dịch chuyển các đới đứt gãy trong Tân kiến tạo và Hiện đại, ứng dụng kĩ thuật định vị vệ tinh toàn cầu GPS để đo đạc chuyển động hiện đại dọc các đới đứt gãy hoạt động trên lãnh thổ Việt Nam: đứt gãy Sông Hồng, đứt gãy Lai Châu - Điện Biên, đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn, đứt gãy Sông Đà, đứt gãy Sông Mã,

Từ đó đến nay, đã có một số lượng lớn các kết quả nghiên cứu dịch chuyển hiện đại

vỏ Trái đất ở nước ta Tuy nhiên, vẫn chưa có công trình nào tổng hợp các kết quả này

Do đó, từ góc độ chuyên môn việc ứng dụng công nghệ thông tin trong xây dựng mô hình

cơ sở dữ liệu (CSDL) địa động lực sẽ góp phần hệ thống hóa, nâng cao khả năng liên kết

và sử dụng các kết quả nghiên cứu Địa động lực hiện đại trong nước

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế xây dựng mô hình CSDL địa động học lãnh thổ Việt Nam” với mục tiêu chính là đề xuất mô hình CSDL địa động lực lãnh thổ Việt Nam làm cơ sở

khoa học cho việc ứng dụng công nghệ thông tin trong thu thập, quản lý các kết quả nghiên cứu liên ngành địa chất, địa vật lý, trắc địa, trong một hệ quy chiếu thống nhất, phục vụ công tác quản lý lãnh thổ, giảm nhẹ các tai biến thiên nhiên, ổn định cuộc sống cho nhân dân tại các vùng

có nguy cơ cao và tạo cơ sở cho việc triển khai cung cấp các số liệu trợ giúp công tác nghiên cứu về tai biến tự nhiên, phòng tránh giảm nhẹ thiên tai ở nước ta hiện nay

Để đạt được mục tiêu trên đề tài đã sử dụng các phương pháp chủ yếu sau: phân tích tổng hợp, mô hình hóa, xử lý toán học và thể hiện bản đồ Công việc đầu tiên là đã tiến hành nghiên cứu đánh giá tổng quan một số mô hình CSDL địa động lực tiêu biểu trên thế giới để bước đầu xác định các cơ sở khoa học xây dựng mô hình CSDL Việc thu thập, hệ thống hóa một số dữ liệu chủ yếu trong nghiên cứu địa động lực như dữ liệu nền, địa chất, kiến tạo, đứt gãy hoạt động, động đất, trắc địa được tiến hành chủ yếu trên tỉ lệ 1 :500.000

và tham khảo chuẩn ISO/TC211, bộ chuẩn thông tin địa lý quốc gia (đang được Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam xây dựng) và các chuẩn thông tin địa lý của các dự án đã được phê duyệt Trên cơ sở các dữ liệu được thu thập và biên tập, đã thiết kế mô hình hệ thống,

mô hình CSDL logic và mô hình CSDL vật lý cho mô hình CSDL địa động lực Đề tài đã ứng dụng hệ quản trị CSDL MySQL, các ngôn ngữ Visual Basic, ArcEngine để lập trình

các môđun quản lý, cập nhật, tra cứu, tìm kiếm, hiển thị dữ liệu và tạo đĩa CD cho mô hình CSDL

Đề tài đã giải quyết được một số vấn đề sau:

1 Thu thập và hệ thống hóa các nguồn dữ liệu nền, địa chất, kiến tạo, đứt gãy hoạt động, động đất, tai biến địa chất, trắc địa liên quan đến địa động lực lãnh thổ Việt Nam;

2 Đề xuất giải pháp xây dựng mô hình CSDL địa động lực lãnh thổ Việt Nam;

3 Thiết kế xây dựng mô hình CSDL địa động lực trên cơ sở ứng dụng hệ quản trị CSDL MySQL, các ngôn ngữ lập trình Visual Basic, ArcEngine;

4 Thử nghiệm xây dựng mô hình dịch chuyển ngang và thẳng đứng từ kết quả đo trắc địa dọc theo đứt gãy Lai Châu - Điện Biên và đứt gãy Sông Mã

Các kết quả mà đề tài này đã đạt được là cơ sở khoa học quan trọng cho việc xây dựng bộ CSDL địa động lực trên lãnh thổ Việt Nam

SUMMARY

In Vietnam, recent geodynamic research including study of Crustal Movements with combination of methods of geology, geomorphology, geophysics, geodesy, etc has been carried out from the 80s last century such as: establishment of Vertical Movement Scheme of North Vietnam from repeated levelling data, study of characteristics and mechanisms of fault’s activity and movement in Neotectonic - Present time, use of GPS technique for observation of Recent Movements along active faults as: Red River, Lai Chau – Dien Bien, Son La – Bim Son, Song Da, Song Ma, ones

Since then there have been a large number of results of Recent Crustal Movements studies However, there is no synthesis of such results Therefore, from a technical point

of view the application of information technology to build the model of Geodynamics database will contribute to systematization and enhancement of the ability to link and use

of these results inland

This project titled “Research and design of model of Geodynamics database for Vietnam’s territory” with the main objective to initialize a model of Geodynamics

database for Vietnam’s territory as scientific basis of application of information technology to collect, systematize and manage the results related to multidisciplinary geology, geophysics, geodesy, etc in a uniform reference system, for territory management, to minimize damage caused by natural hazards, to stabilize people’s lives in highly risk areas and to provide the basis for implementation of supply of data which support research, prevention and mitigation of natural disasters in our country today

To achieve this goal our project has used the following main methods: analysis, synthesis, modeling, mathematical processing and mapping The first step was an evaluation of several of Geodynamics databases on the World in order to initially determine the scientific basis of database modeling Collecting, systematizing a number of key data in geodynamic study as base map, geological, tectonic, active faults, earthquakes, geodetic geodynamic networks data, was carried out mainly on the scale of 1: 500,000 and referenced to ISO/TC211, the national geographic information standard (is establishing by the Department of Survey and Mapping Vietnam) and ones of other approved projects On the basis of collected and edited data, the systematic, logical and physical models for database were designed Our project used MySQL database management system, Visual

Basic, ArcEngine languages to write management, update, data look – up, data retrieve and display modules and created CD for model of database

Our project has solved the followings:

1 Collect and systematize the data sources of base map, geology, tectonics, active faults, earthquakes, geohazards, and geodetic networks related to geodynamics in Vietnam’s territory;

2 Propose solution of building model of Geodynamics database for Vietnam’s territory;

3 Design and build model of Geodynamics database on the basis of application of MySQL database management system, Visual Basic and ArcEngine programming languages;

4 Test experimental models of vertical and horizontal movement from geodetic observations along Lai Chau - Dien Bien and Song Ma faults

The results achieved by this project are an important scientific basis for building Geodynamic database for the whole territory of Vietnam

MỞ ĐẦU

Địa động lực là một bộ môn khoa học nghiên cứu về Trái đất, nằm giao tiếp giữa các lĩnh vực địa chất, địa vật lý, trắc địa, thiên văn, hải dương học, Nhiệm vụ của địa động lực là nghiên cứu các vấn đề động học liên quan tới các quá trình nội sinh và tương

tác ngoại sinh xảy ra trên Trái đất (Journal of Geodynamics) Trên quan điểm chuyên

ngành địa chất, nghiên cứu địa động lực bao gồm nghiên cứu chuyển động kiến tạo, nghiên cứu sự biến dạng do chúng tạo nên và nghiên cứu cả nguyên nhân sinh ra chúng Địa động lực hiện đại (ĐĐLHĐ) được hiểu là những quá trình địa động lực xảy ra trong thời gian khoảng từ 200 năm trở lại đây

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu ĐĐLHĐ đã được khởi đầu từ những năm 80 thế kỷ

XX bằng Chương trình tiến bộ khoa học – kỹ thuật cấp Nhà nước mã số 48.02: “Nghiên cứu sự thành tạo khe nứt hiện đại và một số biện pháp phòng chống chủ yếu” giai đoạn

1981 – 1985 do GS Nguyễn Trọng Yêm làm chủ nhiệm Từ đó đến nay, các nhà khoa học

đã tập trung nghiên cứu các vấn đề như: cấu trúc vỏ Trái đất, trường ứng suất kiến tạo (TƯSKT), xác lập các mảng, vi mảng, khối cấu trúc, các đới đứt gãy hoạt động, đặc điểm chuyển động của các khối cấu trúc, hoạt động núi lửa, động đất, nứt đất, v.v… Như vậy các dữ liệu thu thập được và các kết quả nghiên cứu về địa động lực rất phong phú và đa dạng, có thể kể đến như sau: các dữ liệu về cấu trúc vỏ Trái đất với các trường địa vật lý; các dữ liệu về bình đồ kiến trúc (gồm các mảng, vi mảng, khối, vi khối,…); các dữ liệu về kiến tạo, trường ứng suất kiến tạo, đứt gãy hoạt động, chuyển động hiện đại vỏ Trái đất (dữ liệu về mạng lưới đo, kết quả đo chuyển động hiện đại) và các dữ liệu về quá trình địa chất động lực (động đất, nứt đất, núi lửa,…) Trong đó phải kể đến các mạng lưới đo chuyển động hiện đại thường xuyên hoặc theo chu kỳ như: lưới đo trắc địa, lưới hoặc tuyến đo địa hóa khí đất, địa nhiệt,… Có nhiều đề tài, dự án nghiên cứu ĐĐLHĐ được các viện, trường đại học và các tổ chức khoa học trong và ngoài nước phối hợp cùng thực hiện Các nghiên cứu đã dần làm sáng tỏ cơ chế biến dạng, bối cảnh địa động lực Kainozoi (65 triệu năm trở lại đây), đặc biệt là bối cảnh ĐĐLHĐ lãnh thổ nước ta Một số công trình nổi bật như: Lê Như Lai (1983), Phan Văn Quýnh và nnk (1995, 1997), Nguyễn Cẩn (1991), Lê Duy Bách (1988), Nguyễn Trọng Yêm và nnk (1996, 2005, 2006), Nguyễn Đình Xuyên và nnk (1992, 1997, 2003), Phạm Văn Thục và nnk (2004),

Vũ Nghiễm và nnk (1986), Trần Đình Lữ và nnk (1991), Trần Đình Tô và nnk (1991,

1994, 2001), Bùi Yên Tĩnh (2005), Hà Minh Hòa và nnk (2005, 2009), Vũ Văn Chinh

Đà, đứt gãy Sông Mã; từ dữ liệu tọa độ địa tâm không gian XYZ Bùi Yên Tĩnh (2005) đã xác định được mô hình dịch chuyển ngang và thẳng đứng các điểm đo GPS, từ đó đề xuất

áp dụng mô hình hiệu chỉnh tọa độ các điểm trong mạng lưới IGS quốc tế và lưới trắc địa quốc gia Việt Nam; Nguyễn Trọng Yêm (2006) đã thiết lập Bản đồ tổng hợp và phân vùng nguy cơ một số dạng tai biến như trượt lở, lũ quét, động đất, nứt đất, liên quan đến hoạt động địa động lực vỏ Trái đất lãnh thổ Việt Nam ở 3 tỷ lệ: 1:3.000.000, 1:1.000.000

và 1:500.000

Năm 2010, Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ kết hợp với Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản đã đề xuất và được phê duyệt Dự án “Xây dựng mạng lưới Trắc địa địa động lực trên khu vực các đứt gãy thuộc lãnh thổ Việt Nam phục vụ công tác dự báo tai biến tự nhiên” Trong khuôn khổ dự án sẽ khảo sát đánh giá địa chất các đới đứt gãy đang hoạt động, tiến hành đo đạc nhiều chu kỳ bằng công nghệ GPS và xác định vận tốc dịch chuyển các đứt gãy nhằm dự báo và đề xuất các biện pháp ứng phó, giảm thiểu thiệt hại của các tai biến tự nhiên liên quan (Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ, 2010)

Trong năm 2012, “Dự án Quy hoạch mạng lưới trạm định vị toàn cầu (GPS) trên lãnh thổ Việt Nam” sẽ được Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam triển khai thực hiện (thiết lập các điểm cơ sở cho hệ tọa độ quốc gia, phục vụ công tác xây dựng hệ quy chiếu động, phục vụ cho hoạt động đo đạc thành lập bản đồ địa chính, địa hình các tỷ lệ, các hoạt động khảo sát, thi công các công trình xây dựng, giao thông; phục vụ cho công tác giám sát, điều khiển, dẫn đường các phương tiện hàng không, đường sắt, đường bộ, hàng hải yêu cầu độ chính xác cao,…) nhằm đáp ứng các nhu cầu quản lý Nhà nước về lãnh thổ, quản

lý các hoạt động kinh tế xã hội, bảo đảm quốc phòng an ninh, hỗ trợ công tác đo đạc dịch chuyển hiện đại vỏ Trái đất, phòng chống thiên tai…

Như đã nêu trên, hiện đang có một số lượng lớn các kết quả nghiên cứu ĐĐLHĐ ở nước ta Nhưng vẫn chưa có công trình nào tổng hợp các kết quả này Do đó, từ góc độ

chuyên môn việc ứng dụng công nghệ thông tin trong xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu (CSDL) địa động lực sẽ góp phần hệ thống hóa các kết quả chủ yếu trong nghiên cứu

ĐĐLHĐ Vì vậy thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế xây dựng mô hình CSDL địa động học lãnh thổ Việt Nam” với mục đích ứng dụng công nghệ thông tin trong thu thập, hệ thống hóa, quản lý các kết quả nghiên cứu về địa động lực liên quan đến đa ngành địa chất, địa vật lý,

trắc địa, trong một hệ quy chiếu thống nhất, phục vụ công tác quản lý lãnh thổ, giảm thiểu thiệt hại do tai biến thiên nhiên gây ra là rất cần thiết Chính vì mục đích trên trong nội dung báo cáo

tổng kết đề tài sẽ sử dụng thuật ngữ CSDL địa động lực thay cho CSDL địa động học

Về mặt xã hội, việc thực hiện đề tài này còn là một bước quan trọng trong triển khai cung cấp các số liệu trợ giúp công tác nghiên cứu về tai biến tự nhiên, phòng tránh giảm nhẹ thiên tai ở nước ta hiện nay Do đó, kết quả của đề tài sẽ có ý nghĩa khoa học và

ý nghĩa thực tiễn to lớn

Mục tiêu tổng quát của đề tài là tạo cơ sở ban đầu cho việc thiết lập mô hình cơ sở

dữ liệu địa động lực lãnh thổ Việt Nam

Mục tiêu cụ thể của đề tài như sau:

- Đề xuất mô hình cơ sở dữ liệu địa động lực lãnh thổ Việt Nam

- Thử nghiệm mô hình dịch chuyển theo kết quả đo trắc địa tại khu vực đứt gãy Lai Châu - Điện Biên và đứt gãy Sông Mã

Để đạt được các mục tiêu nêu trên, phạm vi nhiệm vụ của đề tài gồm:

- Thu thập, hệ thống hóa một số dữ liệu địa động lực cơ bản

- Nghiên cứu khả năng sử dụng và liên kết của các dữ liệu thành phần

- Đề xuất mô hình CSDL Địa động lực

Nội dung các nhiệm vụ cụ thể như sau:

1) Nghiên cứu đánh giá tổng quan các mô hình CSDL địa động lực trên thế giới

2) Thu thập, hệ thống hóa một số nguồn dữ liệu địa động lực lãnh thổ Việt Nam (dữ liệu nền, địa chất, địa khu kiến tạo, đứt gãy hoạt động, động đất, trắc địa)

3) Thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu địa động lực

4) Lập trình môđun quản trị cơ sở dữ liệu địa động lực lãnh thổ Việt Nam

5) Thử nghiệm thiết lập mô hình CSDL địa động lực khu vực đứt gãy Lai Châu - Điện Biên và đứt gãy Sông Mã

Các phương pháp phân tích tổng hợp, mô hình hóa, xử lý toán học và thể hiện bản

đồ đã được sử dụng để thực hiện các nội dung nghiên cứu

Các sản phẩm chủ yếu của đề tài là:

- Mô hình CSDL địa động lực,

- Quy trình xây dựng, sử dụng mô hình CSDL địa động lực,

- Báo cáo tổng kết đề tài

Nội dung báo cáo tổng kết đề tài bao gồm phần Mở đầu, 3 chương, Kết luận và Kiến nghị và Tài liệu tham khảo được trình bày trong 115 trang, có 33 hình vẽ, 45 bảng, tham khảo 48 văn liệu trong nước và quốc tế, một số trang web, cùng 27 trang phụ lục kèm theo:

Phần MỞ ĐẦU trình bày tính cấp thiết, mục tiêu tổng quát, mục tiêu cụ thể, phạm

vi nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

CHƯƠNG I nghiên cứu đánh giá tổng quan các mô hình CSDL địa động lực trên thế

giới, giới thiệu cơ sở khoa học xây dựng mô hình CSDL địa động lực lãnh thổ Việt Nam

CHƯƠNG II thu thập, đánh giá, phân tích các dữ liệu địa động lực (dữ liệu nền,

địa chất, kiến tạo, đứt gãy hoạt động, động đất, trắc địa) và thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu địa động lực lãnh thổ Việt Nam

CHƯƠNG III giới thiệu phần mềm Quản trị CSDL và thử nghiệm thiết lập mô

hình dịch chuyển theo kết quả đo trắc địa khu vực đứt gãy Lai Châu - Điện Biên và đứt gãy Sông Mã

Phần KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ khẳng định việc nghiên cứu thiết kế xây

dựng mô hình CSDL địa động lực lãnh thổ Việt Nam là hoàn toàn phù hợp với thực tiễn nước ta hiện nay, đánh giá các kết quả đạt được: đã thu thập và hệ thống hóa các nguồn dữ liệu địa động lực chủ yếu ở Việt Nam, đề xuất giải pháp và xây dựng mô hình CSDL địa động lực lãnh thổ Việt Nam, thử nghiệm thiết lập mô hình dịch chuyển theo kết quả đo trắc địa khu vực đứt gãy Lai Châu - Điện Biên và đứt gãy Sông Mã, đưa ra quy trình xây dựng, sử dụng mô hình CSDL địa động lực phù hợp với các xu thế phát triển hiện nay trên thế giới Các công việc cần tiến hành trong thời gian tới cũng được đề xuất trong hướng tiếp tục hoàn thiện các mô hình dịch chuyển theo kết quả đo trắc địa

Một số hình vẽ trong mô hình CSDL địa động lực này đã được hoàn thành bởi phần mềm Công cụ bản đồ mã nguồn mở GMT (Generic Mapping Tools) (Wessel and Smith, 1998)

Chúng tôi xin cảm ơn Ông Trịnh Anh Cơ - Hội Trắc địa - Bản đồ - Viễn thám Việt Nam - đã đóng góp những ý kiến quan trọng phục vụ thiết thực cho công tác chuẩn hóa dữ liệu nền

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và các đồng nghiệp tại Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ, Vụ Khoa học-Công nghệ (Bộ Tài nguyên và Môi trường) đã tạo điều kiện và giúp đỡ nhiệt tình trong quá trình thực hiện đề tài này

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC

XÂY DỰNG MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA ĐỘNG LỰC I.1 Mô hình CSDL địa động lực khu vực và toàn cầu

Nghiên cứu ĐĐLHĐ trong đó nghiên cứu chuyển động hiện đại vỏ Trái đất đã được triển khai từ những năm 60 thế kỷ trước tại một số nơi trên Thế giới như Thụy Điển, Liên

Xô cũ,… Các kết quả đo chuyển động hiện đại thường xuyên hoặc theo chu kỳ ngày càng được cập nhật nhiều hơn cùng với sự ra đời và phát triển của công nghệ định vị vệ tinh (Lưới hơn 1000 điểm đo GPS thường xuyên tại Nhật Bản, SCIGN: hệ thống các lưới đo GPS tại Nam California Mỹ,…) Vì vậy việc thống nhất, tập hợp các kết quả nghiên cứu ĐĐLHĐ vào các CSDL đã trở nên rất cấp thiết và đã được thực hiện theo từng khu vực, từng quốc gia Sau đây sẽ điểm qua một số CSDL địa động lực của Nhật Bản, NewZealand, Mỹ,…

I.1.1 CSDL đứt gãy của Nhật

CSDL này được xuất bản lần đầu tiên năm 2005 với phiên bản tiếng Anh do Viện

Khoa học và Công nghệ Công nghiệp quốc gia Nhật (National Institute of Advanced

Industrial Science and Technology AIST) xây dựng Năm 2006, CSDL được đưa lên

mạng internet Năm 2008, CSDL được tích hợp trên Google Maps Đến năm 2009, CSDL cho phép những người quan tâm có thể khai thác dưới dạng shape file và các dữ liệu liên quan CSDL thể hiện các hệ thống đứt gãy theo các đoạn khác nhau CSDL các đoạn đứt gãy gồm các thông tin về địa chất và địa chấn cổ sinh như tốc độ trượt, mức độ trượt sau mỗi dư chấn, khoảng thời gian đứt gãy hoạt động trở lại Hiện nay, CSDL này được tổ chức trong hệ thông tin địa lý và được tích hợp vào hệ thống bản đồ ảnh vệ tinh toàn cầu Google Maps Trên CSDL trực tuyến người dùng có thể tìm kiếm thông tin về các đứt gãy thông qua các dữ liệu thuộc tính của đứt gãy như tên, tuổi, chiều dài, tốc độ trượt, các trận động đất đã xảy ra…

Hình 1: Các đứt gãy trong CSDL đứt gãy của Nhật Bản

Kiểu đứt

Tốc độ trượt (m/1000 năm)

Khoảng trượt [m]

Khoảng thời gian ngừng hoạt động (1000 năm)

I.1.2 CSDL đứt gãy của New Zealand

CSDL đứt gãy của New Zealand được xây dựng năm 2004 do Viện Khoa học địa chất và hạt nhân New Zealand (Institute of Geological and Nuclear Sciences Limited, năm

2006 trở thành GNS Science) thực hiện CSDL này được thiết kế nhằm lưu trữ toàn bộ dữ liệu thu thập từ sự điều tra, khảo sát những đứt gãy hoạt động CSDL lưu trữ các thông tin

đo đạc ngoài thực địa, ngày tháng, những lý giải về hình dạng của đứt gãy, khoảng thời gian đứt gãy tái hoạt động, tốc độ trượt, ngày dịch chuyển cuối cùng của đứt gãy Các thông tin chi tiết này bao gồm: tên đứt gãy, hướng đứt gãy, khoảng thời gian đứt gãy tái hoạt động, thời điểm hoạt động gần nhất, tốc độ trượt, sự dịch chuyển của mỗi cánh đứt gãy

a CSDL thông tin động đất quốc gia

Những thông tin động đất của New Zealand gồm các tâm động đất, độ sâu và độ lớn cùng với thông tin khác Ngoài ra, những thông tin động đất cũng bao gồm cả các biểu đồ địa chấn được ghi bởi mạng lưới các biểu đồ địa chấn của New Zealand CSDL này cho phép người sử dụng chiết tách những thông tin về vị trí xảy ra động đất ở New Zealand ở định dạng KML, CSV hoặc IMS 1.0, hoặc vẽ các vị trí này dưới dạng bản đồ ảnh địa chấn với định dạng JPEG Các thông tin gồm có ngày, vị trí, độ sâu chấn tâm, độ lớn và các giải pháp ứng phó

b CSDL núi lửa New Zealand

CSDL quan hệ gồm 2 nhóm tập hợp dữ liệu bao trùm các núi lửa đã ngừng hoạt động và đang hoạt động của New Zealand

Dữ liệu theo thời gian gồm chủ yếu những giá trị đo địa vật lý (vi địa chấn, nhiệt độ

hồ và suối), những đo đạc địa động lực, những quan sát phun trào và biểu đồ ảnh

Tuyển tập các bài báo trong lịch sử gồm bài báo, giá trị ghi chép hàng ngày, các báo cáo, bài báo khoa học và biểu đồ ảnh

c CSDL địa từ của New Zealand

CSDL này gồm những dao động trong thời gian dài và ngắn trong trường điện từ của từng khu vực ở New Zealand Chúng bao gồm ảnh hưởng cảm ứng và ảnh hưởng hàng ngày

New Zealand thực hiện các quan sát điện từ tại Eyrewell ở Canterbury và Scott Base

ở Nam bán cầu và trợ giúp trạm giám sát Apia ở Samoa Những trạm quan sát cho biết

• Dữ liệu theo phút từ những năm gần đây sẵn có ở trên các đĩa CDROM, và khi tải

dữ liệu này thì quyên ưu tiên sẽ thấp hơn

• Dữ liệu 1 giây và 5 giây được lập kế hoạch để tạo ra các dữ liệu sẵn có trong tương lai

d CSDL các vận động mạnh

Những ghi chép về vận động mạnh (chuyển động địa chấn đủ mạnh được quan tâm bởi các nhà kỹ sư liên quan để việc thiết kế mức kháng chấn) từ mạng lưới rộng khắp New Zealand

Biểu đồ gia tốc vận động mạnh được đặt ở trung tâm dân cư, gần các đứt gãy quan trọng hoặc trong các loại cấu trúc xây dựng khác nhau Chúng có thể đo đạc các rung lắc rất mạnh gây ra các trận động đất nguy hiểm

Các nguồn dữ liệu vận động mạnh trên toàn thế giới được kiểm sát tại trung tâm dữ liệu COSMOS Chúng ta có thể truy cập vào CSDL về các thông số dữ liệu chuyển động mặt đất mạnh và các mối liên hệ đến các trung tâm dữ liệu và các website của các cơ quan cộng tác

I.1.3 CSDL đứt gãy của Hoa Kỳ

Tính đến năm 2009, Cục địa chất Mỹ đã xây dựng CSDL động đất, đứt gãy và uốn nếp cũng như bản đồ và dữ liệu nguy cơ động đất trên toàn nước Mỹ Trong CSDL cũng đưa ra hệ thống giám sát biến dạng vỏ Trái đất dựa vào các giá trị đo GPS, mức độ biến dạng vỏ Trái đất do động đất, đứt gãy CSDL này đã được đưa lên Website sử dụng Năm 2003, Cục địa chất Mỹ, phòng địa chất mỏ California và trung tâm động đất nam California đã xây dựng CSDL tương đối đầy đủ nhằm đánh giá các thông số dịch chuyển lớp vỏ Trái đất Hệ thống CSDL này quản lý các loại dữ liệu và thông tin động đất Các đứt gãy trong CSDL được chia thành các đoạn đặc trưng Tốc độ trượt địa chất được gán cho các đoạn đứt gãy lớn và được đo đạc ngoài thực địa CSDL này cũng đưa ra

các thông số đứt gãy địa chấn cổ sinh và đứt gãy địa chất Các thông số trong CSDL này gồm vị trí, hình dạng đứt gãy, tốc độ trượt tại các vị trí được đo đạc Ngoài các thông số này trong CSDL còn có các thông số đứt gãy được nội suy như đoạn đặc trưng, khoảng thời gian trung bình mà đứt gãy có thể hoạt động trở lại, độ lớn của các đứt gãy đặc trưng CSDL này được xây dựng dựa trên hệ quản trị CSDL quan hệ (MySQL) Hệ quản trị CSDL này chạy trên máy PC, hệ điều hành LINUX Hệ CSDL đứt gãy động đất được xây dựng trợ giúp xác định, lưu trữ, truy cập và điều khiển các dữ liệu liên quan

Hình 2: Mô hình cấu trúc của CSDL đứt gãy động đất nam California

(nguồn: http://infogroup.usc.edu:8080) Trong mô hình trên, phần giao diện người sử dụng “User Interface” ngôn ngữ HTML (Hypertext Markup Language) và JavaScript được sử dụng để lập trình Dữ liệu đứt gãy gồm dữ liệu không gian và các dữ liệu thuộc tính liên quan như:

- tên đứt gãy;

- ID;

- tác giả nghiên cứu;

- quy mô (độ rộng) của đới đứt gãy;

- tọa độ điểm bắt đầu và kết thúc đứt gãy;

- năm xảy ra động đất gần đây nhất;

- phương pháp thu thập dữ liệu đứt gãy;

- khoảng thời gian trung bình giữa các trận động đất có độ lớn hoặc khoảng độ lớn nào

đó có thể xảy ra trên đứt gãy;

- khoảng thời gian nhỏ nhất giữa các trận động đất có độ lớn hoặc khoảng độ lớn nào

đó có thể xảy ra trên đứt gãy;

- khoảng thời gian lớn nhất giữa các trận động đất có độ lớn hoặc khoảng độ lớn nào

đó có thể xảy ra trên đứt gãy;

- mức độ trượt trung bình trên một đứt gãy khi các trận động đã xảy ra và đã được quan sát;

- mức độ trượt nhỏ nhất trên một đứt gãy khi các trận động đã xảy ra và đã được quan sát;

- mức độ trượt lớn nhất trên một đứt gãy khi các trận động đã xảy ra và đã được quan sát;

- mức độ lún trung bình của đứt gãy do các trận động đã xảy ra và đã được quan sát;

- mức độ lún nhỏ nhất của đứt gãy do các trận động đã xảy ra và đã được quan sát;

- mức độ lún lớn nhất của đứt gãy do các trận động đã xảy ra và đã được quan sát

I.1.4 CSDL động đất ở Châu Âu

CSDL các nguồn động đất tiềm tàng trên 5.5 độ richter ở Châu Âu là kết quả chính của FAUST (Faults as a Seismologists' Tool), một dự án được tài trợ bởi chương trình Môi trường và Khí hậu của EU (1994 - 1998) Mục tiêu chính của dự án là tập hợp tất cả các thông tin sẵn có về các đứt gãy địa chấn riêng lẻ ở châu Âu thành một CSDL có thể sử dụng rộng rãi trên internet Việc tham thảo trên mạng này chỉ ra sự hữu ích của dữ liệu đối với các nhóm quan tâm (các nhà địa chất, các nhà địa chấn, kỹ sư xây dựng…) CSDL này

đã hoạt động nhưng cần được cập nhật thường xuyên

Cấu trúc nội dung và dữ liệu của CSDL được lấy mẫu từ CSDL các nguồn động đất tiềm năng lớn hơn 5.5 độ richter ở Italia, một tài liệu về khoảng 300 nguồn địa chấn tại Italy Tuy nhiên, không giống bản gốc, CSDL này được phát triển như một ứng dụng trên nền GIS, được thực hiện như giao diện mạng đơn giản và hiệu quả CSDL có thể được truy cập qua mạng internet với các trình duyệt đơn giản Dữ liệu được giới thiệu bằng các bản đồ và các bảng Giao diện được cải tiến cho phép người dùng lựa chọn và tải xuống các dữ liệu cần thiết Để khai thác được CSDL trên cần phải tải về một số phần mềm cần thiết được hiển thị trong cửa sổ giao diện trang web của CSDL Mối nguồn động đất được

mô tả bằng một hình chữ nhật với các dữ liệu về vị trí, kích thước, hình dạng, động năng, các tính chất lặp lại theo thời gian và các thông tin nền liên quan

Các đứt gãy được chia thành ba loại chính theo kiểu dữ liệu lấy từ:

* Nguồn thu được từ dữ liệu địa vật lý/địa chất;

* Nguồn thu được từ dữ liệu cường độ (cấp độ tin cậy cao);

* Nguồn thu được từ dữ liệu cường độ (cấp độ tin cậy thấp);

Mỗi nguồn được đặc trưng bởi một mô tả bản đồ tượng trưng và bảng mô tả đầy đủ các thông số chính của nó, bao gồm vị trí, kích thước, hình học, động lực, tính tái phát, thông tin nền có sẵn Các loại và số lượng thông tin có sẵn cho mỗi nguồn phụ thuộc vào thể loại của nó và mức độ điều tra Độ tin cậy của mỗi nguồn riêng biệt được đánh giá theo các tiêu chuẩn xác định

Hình 3: Các nguồn động đất trên 5.5 độ richter ở Châu Âu

Như vậy, có thể thấy tình hình nghiên cứu, xây dựng mô hình CSDL địa động lực đã được nhiều nước quan tâm và thực hiện Tuy nhiên, do đặc thù địa động lực nên các mô hình CSDL địa động lực được nghiên cứu, xây dựng theo sát nhu cầu thực tiễn của mỗi quốc gia, nhằm ứng phó linh hoạt, phục vụ giảm thiểu các thiệt hại mà tai biến thiên nhiên

có thể gây ra

I.2 Cơ sở khoa học của mô hình CSDL địa động lực

Động đất, sóng thần hiện nay được xếp vào một trong những thảm hoạ thiên nhiên có sức huỷ diệt lớn nhất đối với loài người, nó không chỉ cướp đi sinh mạng con người mà còn

Trong vài năm trở lại đây, một số đơn vị trong và ngoài Bộ Tài nguyên và Môi trường đã tiến hành đo đạc, xác định các thông số địa động lực để dự báo về các tai biến

tự nhiên Một số mô hình đã được đưa ra, tuy nhiên vẫn mang tính rời rạc và chưa có sự liên kết cũng như thống nhất sử dụng trong một hệ thống

Trước đòi hỏi đó, việc nghiên cứu thiết kế xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu địa động lực lãnh thổ Việt Nam là một nhiệm vụ vừa có tính khoa học, vừa có tính thực tiễn cao

I.2.1 Khái quát về cơ sở dữ liệu địa động lực

Xuất phát từ thực tế hiện nay ở Việt Nam chúng tôi đề xuất dữ liệu địa động lực cần được xây dựng dựa trên sự kết hợp của các loại dữ liệu sau:

- Nhóm dữ liệu địa hình;

- Nhóm dữ liệu địa chất;

- Nhóm dữ liệu kiến tạo;

- Nhóm dữ liệu đứt gãy hoạt động;

I.2.2 Mô hình hệ thống thông tin địa lý GIS

Dữ liệu trong hệ thông tin địa lý bao gồm dữ liệu không gian (hay dữ liệu đồ họa) và

dữ liệu phi không gian (hay dữ liệu thuộc tính)

* Dữ liệu không gian: bao gồm các thể loại

- Bản đồ địa lý tổng hợp từ các loại bản đồ địa hình

Các loại ảnh và bản đồ nói trên đều ở dạng số và lưu lại dưới dạng vector, raster hoặc hỗn hợp raster - vector Các dữ liệu không gian dưới dạng vector được phân lớp thông tin yêu cầu của việc tổ chức các thông tin Thông thường người ta hay phân lớp theo tính chất thông tin: lớp địa hình, lớp thuỷ văn, lớp đường giao thông, lớp dân cư, lớp thực phủ, lớp ranh giới hành chính v.v… Trong nhiều trường hợp, để quản lý sâu hơn, người

ta sẽ phân lớp chuyên biệt hơn như trong lớp thuỷ văn được phân thành các lớp con: các lớp sông lớn, sông nhỏ, lớp biển, lớp ao hồ v.v…

Các thông tin ở dạng raster là các thông tin nguồn và các thông tin hỗ trợ, không gian quản lý như một đối tượng địa lý Các thông tin ở dạng vector tham gia trực tiếp quản

lý và được định nghĩa như những đối tượng địa lý Các đối tượng này thể hiện ở 3 dạng: điểm, đường và vùng (miền) Mỗi đối tượng đều có thuộc tính hình học riêng như kích thước, miền vị trí Vấn đề được đặt ra là tổ chức lưu trữ và hiển thị các thông tin vector như thế nào để thoả mãn các yêu cầu sau:

- Thể hiện đầy đủ các thông tin cần thiết

- Độ dư và độ thừa nhỏ nhất

- Truy cập thông tin nhanh

- Cập nhật thông tin dễ dàng và không sai sót (xoá bỏ thông tin không cần thiết, bổ sung thông tin mới, chỉnh lý các thông tin đã lạc hậu)

- Thuận lợi cho việc hiển thị thông tin

* Dữ liệu phi không gian (dữ liệu thuộc tính): là các số liệu, biểu bảng mô tả tính

chất của dữ liệu không gian

Như vậy, dữ liệu không gian cho ta biết vị trí địa lý của các đối tượng, còn dữ liệu thuộc tính thể hiện các tính chất, đặc điểm của các đối tượng đó Kết quả của sự liên kết giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính là một cơ sở dữ liệu có đầy đủ các thông tin của các đối tượng cần thể hiện Bản thân các thông tin này có thể được tích hợp với nhau

để tạo thành các thông tin mới theo nhu cầu và mục đích của người sử dụng

a Mô hình phân cấp (Hierachical)

Mô hình dữ liệu là một cây, trong đó các nút biểu diễn các tập thực thể, giữa các nút con và nút cha được liên hệ theo một mối quan hệ xác định Điểm nổi bật trong các thủ tục truy xuất đến một đối tượng trong mô hình phân cấp là đường dẫn đi từ gốc đến phần

tử cần xét trong cây phân cấp

Mô hình phân cấp khá phù hợp với những hình thức tổ chức phân cấp trong xã hội Thường gặp trong các hệ thống máy tính là mô hình quản lý thư mục:

Hình 4: Mô hình phân cấp

b Mô hình lưới (Network Model)

Mô hình dữ liệu kiểu lưới là mô hình cho phép dùng một mô hình đồ thị trực tiếp và đơn giản cho dữ liệu

Để dễ dàng minh hoạ và phân biệt giữa mô hình phân cấp và mô hình lưới, xem xét

ví dụ sau đây:

Cho một bản đồ A đơn giản gồm 2 đa giác I và II được xác định bởi tập hợp các đường thẳng trong đó có được một đường chung của 2 đa giác Mỗi đường thẳng được xác định bởi các cặp toạ độ

Hình 5: Mô hình lưới (Theo Phạm Trọng Mạnh, Phạm Vọng Thành, 1999)

Mô hình lưới và mô hình phân cấp nói chung là khá bất tiện cho lưu trữ và khai thác

xử lý bởi vì toạ độ các điểm, một số cạnh phải lưu trữ nhiều lần (như ví dụ trên các cạnh c phải lưu trữ 2 lần) v v gây nên sự dư thừa dữ liệu Ngoài ra, hệ thống còn phải cần lưu trữ một số lớn các con trỏ móc nối gây nên phức tạp trong quá trình cập nhật, biến đổi dữ liệu, đặc biệt khi thêm bớt một cạnh hoặc một một đỉnh nào đó

c Mô hình quan hệ (Relational Model)

Mô hình này dựa trên cơ sở khái niệm lý thuyết tập hợp của các quan hệ, tức là tập các K - bộ với K cố định

Thuận lợi của mô hình quan hệ là được hình thức hoá toán học chặt chẽ do đó các xử

lý, thao tác với dữ liệu là dễ dàng, có tính độc lập dữ liệu cao Cấu trúc dữ liệu đơn giản mềm dẻo trong xử lý và dễ dàng cho người sử dụng Đặc biệt, các phép tính cập nhật dữ liệu cho mô hình quan hệ nói chung là ít phức tạp hơn nhiều so với các mô hình khác Một cách đơn giản hơn có thể hiểu mối quan hệ là một bảng 2 chiều tệp độc lập, trong đó mỗi cột (trường) là một thuộc tính, mỗi hàng (bộ) là một đối tượng Trong ví dụ trên, có cấu trúc các quan hệ (bảng) như sau:

Hình 6: Mô hình quan hệ (Theo Phạm Trọng Mạnh, Phạm Vọng Thành, 1999)

Trong 3 loại mô hình nêu trên thì mô hình quan hệ có tính độc lập cao, lại dễ dàng

sử dụng nên được nhiều người quan tâm hơn cả Quan trọng hơn, mô hình quan hệ được hình thức hoá toán học tốt, do đó được nghiên cứu, phát triển và cho được nhiều kết quả

lý thuyết cũng như ứng dụng trong thực tiễn

Trên cơ sở mô hình dữ liệu quan hệ, đến nay đã phát triển thêm một số loại mô hình khác nhằm mô tả và thể hiện thế giới thực một cách chính xác và phù hợp hơn như mô hình quan hệ thực thể (Entily Relationship model), mô hình dữ liệu hướng đối tượng (Object - Oriented Model)

Như các phân tích chi tiết về ưu, nhược điểm của các mô hình tổ chức dữ liệu ở trên, với quy mô và tính chất của dữ liệu, việc áp dụng mô hình hệ thông tin địa lý GIS sử dụng

mô hình dữ liệu quan hệ trong việc xây dựng CSDL địa động lực là rất phù hợp và có tính khả thi cao

CHƯƠNG II TỔNG QUAN DỮ LIỆU VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ

LIỆU ĐỊA ĐỘNG LỰC II.1 Tổng quan về tình hình dữ liệu địa động lực lãnh thổ Việt Nam

II.1.1 Dữ liệu nền

CSDL địa động lực được thiết kế theo mô hình GIS nên một phần không thể thiếu của bộ CSDL là phần thông tin không gian, ở đây được thiết kế thành một bộ bản đồ nền

tỷ lệ 1: 500.000

Bản đồ nền gồm các lớp thông tin địa lý nhằm định hướng vị trí không gian cho các

dữ liệu còn lại Trong mô hình CSDL địa động lực chúng tôi chỉ đưa vào ba lớp dữ liệu nền chủ yếu gồm dữ liệu địa hình, dữ liệu hệ thống giao thông và dữ liệu hệ thống thủy văn:

- Dữ liệu địa hình: gồm hai loại chính là đường đồng mức và điểm độ cao Dữ liệu này ngoài việc định vị còn tham gia vào các bài toán phân tích mô hình khi các thuật toán được đưa vào

- Dữ liệu hệ thống giao thông: Ngoài khả năng định hướng, dữ liệu này còn tham gia vào quá trình thiết kế các hệ thống điểm quan trắc Hệ thống giao thông được đưa vào CSDL gồm các đường quốc lộ, tỉnh lộ, huyện lộ, các đường giao thông chính trong vùng

- Dữ liệu hệ thống thủy văn: Dữ liệu này chủ yếu phục vụ xác định thành phần và các yếu tố địa chất cũng như tham gia định hướng cho các yếu tố địa lý khác Dữ liệu được đưa vào gồm hai lớp: lớp bờ nước và lớp nước mặt với dữ liệu chủ yếu từ các hệ thống sông, hồ chính

II.1.2 Dữ liệu hành chính

Đây cũng là dữ liệu nền địa lý, tuy nhiên, trong khuôn khổ của đề tài, để tất cả các

dữ liệu khác có tính định danh và phục vụ liên kết cũng như tra cứu thông tin theo địa

danh, chúng tôi bố trí dữ liệu hành chính thành một lớp dữ liệu riêng và liên kết với các

dữ liệu địa động lực khác

Dữ liệu hành chính được đưa vào CSDL nhằm xác định vị trí hành chính của các hiện tượng địa động lực cũng như các yếu tố địa lý khác Dữ liệu vùng hành chính được lấy đến đơn vị cấp huyện và thể hiện ở dạng diện (shape), thông tin chủ yếu của dữ liệu này là mã đơn vị hành chính và tên địa danh

II.1.3 Dữ liệu địa chất

1 Tổng quan về dữ liệu địa chất

Từ năm 1919, và nhất là từ sau 1925 Sở Địa chất Đông Dương đã điều tra mở rộng nhằm thành lập bộ bản đồ 1: 500.000 toàn Đông Dương, đến năm 1945, công việc gần như được hoàn thành Giai đoạn 1945 đến 1975, công việc nghiên cứu của các nhà khoa học Pháp vẫn tiến hành, hai nhà khoa học E Saurin và H Fontaine đã hoàn thành nốt các các công việc và đồng thời có chỉnh lí bổ sung các tờ bản đồ đã hoàn thiện ở các thập kỉ trước

Từ năm 1954 ở miền Bắc, các nhà khoa học Việt Nam với sự giúp đỡ của các nhà khoa học Liên Xô (cũ) đã tổ chức các đơn vị chuyên ngành tiến hành các công tác điều tra nghiên cứu phục vụ thành lập bản đồ địa chất Đặc biệt, giai đoạn 1960 – 1963, với A.E Đovjikov làm chủ biên, loạt tờ 1:500.000 đã được chỉnh lí, bổ sung với hầu hết các dữ liệu

do nhóm tác giả khảo sát, tăng mức độ chi tiết, tính đồng đều nhất quán

Hiện nay, hệ thống bản đồ địa chất Việt Nam có nhiều loại bản đồ với nội dung và tỷ

lệ khác nhau Ngoài những bản đồ do các nhà địa chất Việt Nam biên tập còn có một số loại khác do các nhà địa chất người nước ngoài thành lập trong nhiều công trình đo vẽ lập bản

đồ địa chất Việt Nam và Đông Dương như Đovjikov A.E, Saurin E.v.v

Bảng 2: Danh mục bản đồ địa chất Việt Nam đã được thành lập

3 Bản đồ địa chất phần Miền Bắc 1:1.000.000 1973 Trần Văn Trị

4 Bảnđồ địa chất Campuchia, Lào,

7 Bản đồ khoáng sản Việt Nam 1:1.000.000 2000 Trần Văn Trị

8 Bản đồ khoáng sản Việt Nam 1:1.500.000 1982 Lê Văn Trảo

+.Loạt Tây Bắc (7 tờ), Hà Nội, 1978

- Lào Cai-Kim Bình (F- 48-XIV, F - 48-VIII)

- Thanh Hoá (E- 48- IV)

- Sầm Nưa (E- 48- XXXIII)

- Khang Khay- Mường Xén (E- 48- II, E- 48- III)

- Xiêng Khoảng- Tương Dương (E- 48- VIII, E- 48- IX)

- Hà Tĩnh- Kỳ Anh (E- 48- XVI, E- 48- XVII)

- Lệ Thuỷ- Quảng Trị (E- 48- XXIX, E- 48- XXX)

- Mahaxay- Đồng Hới (E- 48- XXII, E- 48- XXIII)

- Hương Hoá- Huế- Đà Nẵng (E- 48- XXXV, E- 48- XXXVI)

- Bà Nà (E- 48- VI)

- Hội An (E- 48- I)

+ Loạt Trung Trung Bộ (10 tờ), Hà Nội, 1998

- Đak Tô (D- 48- XII)

- Quảng Ngãi (D- 49- XII, D- 49- VIII)

- Kon Tum (D- 48- XVIII)

- Măng Đen-Bồng Sơn (D- 49- XIII, D- 49- XIV)

+.Loạt Nam Trung Bộ (7 tờ), Hà Nội, 1999

- Bu Prang (D- 48- XXXVI)

- Bến Khế (D- 49- XXXI)

- Nha Trang (D- 49- XXXII)

- B’Lao (C- 48- VI)

- Đà Lạt- Cam Ranh (C- 49- I, C- 49- II)

- Phan Thiết (C- 49- VII)

- Gia Ray-Bà Rịa (C- 48- XII, C- 48- XVII)

+.Loạt Đồng Bằng Nam Bộ (9 tờ), Hà Nội, 1996

- Mỹ Tho (C- 48- XVII)

- An Biên-Sóc Trăng (C- 48- XXI, C- 48- XXII)

- Trà Vinh-Côn Đảo (C- 48- XXIII, C- 48- XXIX)

- Cà Mau-Bạc Liêu (C- 48- XXVII, C- 48- XXVIII)

- Long Xuyên (C- 48- XVI)

Hình 7: Sơ đồ bảng chắp bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000 phần đất liền lãnh thổ Việt Nam

Qua xem xét thực tế nguồn dữ liệu hiện có, đề tài sử dụng bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000 xuất bản năm 1981 do Nguyễn Xuân Bao và Trần Đức Lương chủ biên Trong khuôn khổ đề tài, dữ liệu địa chất sẽ có vai trò nền tảng trong nghiên cứu địa động lực hiện đại lãnh thổ

II.1.4 Dữ liệu kiến tạo

Việt Nam và các khu vực kế cận nằm trên phần đông nam của mảng thạch quyển Âu – Á, tiếp giáp với các mảng thạch quyển Ấn Độ - Australia ở phía tây nam và mảng Thái Bình Dương ở phía đông, mà ranh giới giữa chúng là các đới hội tụ đang hoạt động hút chìm Trên bình đồ cấu trúc hiện tại Việt Nam có thể được chia thành các đơn vị kiến tạo chính sau: Địa khu biến chất cao Hoàng Liên Sơn, Địa khu biến chất cao Phu Hoạt - Nậm

Sư Lư, Địa khu biến chất cao Kon Tum, Phân hệ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi – Paleozoi sớm Việt Trung, Phân hệ tạo núi đa kỳ Paleozoi giữa – Mesozoi sớm Đông dương và các

trũng nội lục Paleozoi muộn-Kainozoi (Trần Văn Trị, Vũ Khúc và nnk, 2009)

II.1.4.1 Địa khu biến chất cao Hoàng Liên Sơn

1 Á địa khu Phan Si Pan

Nằm kẹp giữa đứt gãy Sông Hồng và các đới đứt gãy phân đoạn Mường Hum, Nghĩa

Lộ, Phù Yên - Hồ Hoà Bình, á địa khu này có thể chia làm hai khối: Khối Sa Pa ở phía TB

và Ca Vịnh phía đông nam, có dạng phức nếp vồng mà nhân lộ ra các đá kết tinh Tiền Cambri và hai cánh là các dãy địa tầng - kiến tạo Neoproterozoi – Paleozoi

Á địa khu Phan Si Pan gồm có hai phức hệ:

Phức hệ móng kết tinh tái biến cải: Các đá móng kết tinh của á địa khu Phan Si Pan lộ

ra trong các cấu tạo uốn nếp dạng tuyến tây bắc-đông nam được xếp vào loạt Xuân Đài có tuổi Mesoarkei – Paleoproterozoi sớm gồm hai phức hệ Suối Chiềng và phức hệ Sin Quyền

Phức hệ lớp phủ tái biến cải: Nằm không chỉnh hợp trên các đá móng kết tinh Neoarkei của á địa khu Phan Si Pan là các dãy địa tầng - kiến tạo thềm lục địa gồm đá phiến thạch anh – sericit – chlorit xen với quarzit ở phần dưới và đá vôi, dolomit tái kết tinh hoa hóa, nhiều nơi bị tremolit, talc hóa ở phần trên, được xếp vào loạt Sa Pa có tuổi Neoproterozoi-Cambri sớm, bề dày chung khoảng 800m

Meso-2 Á địa khu Núi Con Voi

Á địa khu Núi Con Voi gồm các đá biến chất cao và siêu cao có dạng nêm kiến tạo kiểu địa luỹ có bề rộng 10-18km, kéo dài trên 250km, nằm kẹp giữa hai địa hào Đệ Tam trên các đới đứt gãy Sông chảy ở phía đông bắc và Sông Hồng ở phía tây nam

II.1.4.2 Địa khu biến chất cao Phu Hoạt - Nậm Sư Lư

1 Á địa khu Phu Hoạt

Á địa khu này có dạng một khối nhô phức nếp lồi kéo dài trên 100km từ Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp lên Quỳ Châu, Kim Sơn (Nghệ An) Theo cấu trúc hiện tại, ranh giới phía nam của á địa khu này tiếp giáp với đới đứt gãy Sông Cả qua các hệ đứt gãy Mường Lâm - Quỳ Hợp, phía đông là các hệ đứt gãy Sông Con và rift nội lục Mesozoi Sầm Nưa dọc các lưu vực Sông Chu, Sông Hiếu

2 Á địa khu Nậm Sư Lư

Phần tây bắc của địa khu Phu Hoạt – Nậm Sư Lư nhiều nơi bị các trầm tích Paleozoi che phủ còn lộ ra một vòm đá biến chất khoảng 129km2 dưới dạng tách biệt ở vùng Nậm

Sư Lư, cách TP Điện Biên khoảng 30km về phía đông nam

II.1.4.3 Địa khu biến chất cao Kon Tum

Địa khu này phân bố ở Trung Trung Bộ, bao gồm các cao nguyên Kon Tum, Pleiku với các ngọn núi cao như Ngọc Linh (2598m) Ngọc Crinh (2025m) và các địa hình phân bậc thấp dần xuống vùng đồng bằng ven biển

1 Á địa khu Kan Nack

Á địa khu này nằm phía đông nam đứt gãy Mộ Đức-Cheo Reo, phân bố chủ yếu ở các tỉnh Bình Định và Gia Lai Á địa khu này phổ biến phức hệ Kan Nack bao gồm các nhóm đá: 1 – Granulit mafic Kon Cot, 2 – Leptynit Xa Lam Cô, và 3 – Khondalit Kim Sơn Các

đá của phức hệ Kan Nack bị biến chất phổ biến ở tướng Granulit với nhiệt độ dao động từ 800-1000oC

2 Á địa khu Ngọc Linh

Đây là vùng trồi của phức hệ biến chất Ngọc Linh được xếp tạm vào Mesoproterozoi, phân bố trên địa phận các tỉnh Quảng Ngãi, Kon Tum và Gia Lai, nằm phía tây bắc đới đứt gãy Mộ Đức – Cheo Reo, tiếp giáp với á địa khu Kan Nack Phức hệ gồm các nhóm đá: 1-Đá phiến kết tinh Đắk Mi lộ ra ở thượng nguồn sông Đắk Mi, sông Re, nam Ngọc Linh; 2-Gneis amphibol Sông Re phân bố chủ yếu ở lưu vực sông Re, thành phần thạch hóa tương ứng với các đá andesit, dasit và diorit; 3-Gneis biotit Ba Điền gồm các đá biến

chất chủ yếu từ đá phiến sét, cát kết, đá vôi và đá vôi sét, phân bố ở các huyện Minh Long, Ba Tơ (Quảng Ngãi); 4-Amphibolit Ia Ban có khối lượng lớn, lộ rời rạc ở vung A Yun Pa (Gia Lai) thành dải đứt đoạn

3 Á địa khu Nam Ngãi

Á địa khu này có dạng uốn cong (oroclinal) và bẻ gập lại, tạo thành hai nhánh hình thành trong Paleozoi sớm, tương ứng kiến sinh Pan-Africa muộn hay Caledoni sớm, nằm giữa á địa khu Ngọc Linh và đai tạo núi Trường Sơn, bị tái biến cải sâu sắc trong kiến sinh Indosini Nhánh phương á vĩ tuyến phân bố trên địa phận nam Quảng Nam và bắc Quảng Ngãi, giữa hai đới đứt gãy Tam Kỳ - Phước Sơn ở phía bắc và Trà Bồng ở phía nam Nhánh phương á kinh tuyến nằm ở rìa tây địa khu Kon Tum, tiếp giáp với đai tạo núi uốn cong Đà Nẵng – Sê Kông, dọc biên giới Việt Nam với Lào và Campuchia

II.1.4.4 Phân hệ tạo núi đa kỳ Neoproterozoi – Paleozoi sớm Việt Trung

Phân hệ tạo núi đa kỳ này nằm phía bắc đới khâu Sông Mã, chiếm phần lớn diện tích Bắc Bộ và nam Trung Quốc

1 Đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm Đông Bắc Bộ

Đai tạo núi này phát triển trên vỏ lục địa Neoproterozoi phân bố ở phía bắc địa khu Hoàng Liên Sơn, có thể chia ra các đới tây Việt Bắc và đông bắc Bắc Bộ

a Đới tây Việt Bắc: Nằm giữa hai đới đứt gãy Sông Chảy và Sông Đáy, gồm cả đới Sông Lô và phần bắc đới Sông Hiến, có các tổ hợp thạch kiến tạo rìa lục địa thụ động lục nguyên – carbonat Neoproterozoi thượng – Ordovic và Devon – Permi Đới tây Việt Bắc có thể chia thành hai phụ đới: phụ đới Sông Lô ở phía tây, chủ yếu là trầm tích Neoproterozoi thượng - Ordovic hạ; và phụ đới Sông Gâm ở phía Đông, gồm các trầm tích Cambri - Ordovic hạ, Devon - Permi với hoạt động magma nhiều thế hệ đa dạng hơn

b Đới đông bắc Bắc Bộ: phân bố ở phía đông đứt gãy Sông Đáy trải ra rìa tây Vịnh Bắc Bộ, nối tiếp sang Quảng Đông, Quảng Tây (Trung Quốc) Đới này có thể chia

là hai phụ đới đông Việt Bắc và Quảng Ninh

2 Đai tạo núi nội lục Paleozoi sớm Tây Bắc Bộ

Đai tạo núi này nằm phía bắc đới khâu Sông Mã, tiếp giáp với hệ rift Permi muộn – Mesozoi Sông Đà – Tú Lệ qua đới đứt gãy Sơn La – Bỉm Sơn, phía tây bắc bị đới đứt gãy Lai Châu - Điện Biên cắt chéo Kéo dài trên 400km theo phương tây bắc-đông nam, đai