Xác lập cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá chất lượng môi trường nước mặt vùng mỏ cẩm phả, quảng ninh (tt)

Mặc dù đã được quan trắc nhiều, nhưng dữ liệu nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả Quảng Ninh vẫn còn bị phân tán về định dạng, về cấu trúc, về chuẩn hoá dữ liệu v.v…Một cơ sở dữ liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN THỊ LỆ HẰNG

XÁC LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA TIN HỌC XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT VÙNG MỎ CẨM PHẢ, QUẢNG NINH

Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ

Mã số: 9.52.05.03

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2018

Khoa Trắc địa Bản đồ và Quản lý đất đai

Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Kiều Kim Trúc

2 TS Vương Trọng Kha

Phản biện 1: PGS.TS Trần Xuân Trường

Phản biện 2: GS.TS Võ Chí Mỹ

Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại , Trường Đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … giờ … ngày … tháng… năm 2018

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội

hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nước là một nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, là thành phần thiết yếu của sự sống và môi trường Có thể coi nước là thành phần quyết định đến sự tồn tại và phát triển của mỗi quốc gia

Việt Nam là một nước có nguồn tài nguyên nước mặt phong phú

Do đặc thù về vị trí địa lý và đặc điểm điều kiện tự nhiên, tổng lượng nước mặt của nước ta phân bố không đồng đều cả về thời gian và không gian, dẫn đến tình trạng có những vùng bị lũ lụt thường xuyên, trong khi đó có những vùng lại bị khô hạn kéo dài Hơn nữa, mặc dù có nguồn tài nguyên nước dồi dào, tuy nhiên tài nguyên nước mặt ở Việt Nam không phải là vô tận Nước mặt cũng dễ bị tổn thương do được khai thác tối đa phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt và phát triển kinh tế xã hội Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế - xã hội, những ảnh hưởng tiêu cực của các hoạt động này đến nguồn nước khiến tình trạng ô nhiễm nước mặt diễn ra nghiêm trọng Tốc độ công nghiệp hoá, đô thị hoá nhanh chóng, hoạt động giao thông đường thủy, hoạt động khai thác khoáng sản, hoạt động nuôi trồng thủy hải sản và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước mặt ở các hệ thống sông, hồ cũng như ven biển Môi trường nước mặt ở nhiều khu vực trên thế giới đang bị ô nhiễm nặng nề bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn Xây dựng cơ sở dữ liệu chất lượng nước mặt đang

là một vấn đề có tính cấp thiết, phục vụ công tác quản lý, bảo vệ và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên nước mặt ở Việt Nam

Việt Nam là một quốc gia có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, trong đó một số loại có trữ lượng thuộc loại lớn ở khu vực như than đá, sắt, dầu khí Khai thác mỏ là ngành công nghiệp giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, góp phần quan trọng đối với sự phát triển kinh tế - xã hội ở nước ta thời gian qua Bên cạnh những lợi ích to lớn mang lại, công nghiệp khai thác mỏ cũng tác động mạnh mẽ đối với các thành phần tài nguyên, môi trường, phá vỡ thế hài hòa vốn

có của cảnh quan thiên nhiên trên một diện tích rộng lớn Tại các khu vực khai thác mỏ lộ thiên, do không có ao chứa lắng, xử lý nên phần lớn các nhà máy đưa trực tiếp nước thải ra môi trường mà không qua bất kỳ

hình thức xử lý nào Bên cạnh đó, trong những năm trước đây, nhiều đơn vị khai thác khoáng sản chỉ quan tâm đến lợi ích kinh tế trước mắt

mà xem nhẹ công tác bảo vệ môi trường Hậu quả là nhiều thành phần tài nguyên và môi trường vùng mỏ bị tác động và biến đổi mạnh mẽ, ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến đời sống dân sinh trong khu vực

mà nước mặt là một đối tượng quan trọng

Cũng như nhiều vùng khác trong cả nước, Cẩm Phả là thành phố công-nông nghiệp Bên cạnh công nghiệp mỏ, các loại hình công nghiệp khác như nhiệt điện, xi măng, cơ khí v.v ngày càng được phát triển Cùng với quá trình công nghiệp hoá và đô thị hoá, dân số ngày một tăng, nhu cầu cung cấp nước cho các ngành công-nông nghiệp và sinh hoạt ngày càng lớn Một nghịch lý đang diễn ra gay gắt: công nghiệp càng phát triển, dân số càng tăng thì tài nguyên nước mặt ngày càng bị suy thoái cả về số lượng và chất lượng Các nguồn nước mặt trong các

ao hồ, sông suối và nước ven biển vùng mỏ Cẩm Phả đang bị ô nhiễm trầm trọng Ngoài những nguyên nhân phổ quát do ô nhiễm không khí, chất thải rắn, chất thải lỏng từ hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải, nông nghiệp và sinh hoạt của người dân, chất lượng nước mặt vùng

mỏ Cẩm Phả còn bị suy giảm nặng nề bởi nguyên nhân khai thác mỏ Nước mỏ lộ thiên, hầm lò; nước mỏ từ các cơ sở tuyển khoáng, nước chảy tràn từ bãi thải và bãi chứa than v.v…là các nhân tố làm gia tăng quy mô và mức độ ô nhiễm làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả Dân số ngày càng tăng, các hoạt động du lịch, công nghiệp khai thác khoáng sản, cơ khí, xi măng ngày càng mở rộng là các nguyên nhân tổng hợp làm suy giảm chất lượng tài nguyên nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả Mọi nghiên cứu xác định nguyên nhân, phân tích các thành phần, đánh giá chất lượng nguồn nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả Quảng Ninh là nhu cầu cấp thiết nhằm xác định diễn biến chất lượng nước, phân vùng và nhận diện các thành phần ô nhiễm, hướng tới xây dựng các giải pháp xử lý, quản lý các nguồn nước mặt trong khu vực, góp phần ngăn ngừa, giảm thiểu các tác động tiêu cực, nâng cao chất lượng nước sạch cho dân cư vùng Quảng Ninh nói chung và khu vực Cẩm Phả nói riêng

Có nhiều phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt Mỗi

phương pháp đều có ưu nhược điểm và điều kiện ứng dụng riêng Dù là đánh giá bằng phương pháp nào cũng phải dựa trên cơ sở dữ liệu Mặc dù đã được quan trắc nhiều, nhưng dữ liệu nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả Quảng Ninh vẫn còn bị phân tán về định dạng, về cấu trúc, về chuẩn hoá dữ liệu v.v…Một cơ sở dữ liệu đầy đủ, được xây dựng bằng các phương pháp và công nghệ hiện đại với các khả năng cập nhật, quản lý, phân tích, hiển thị và chia sẻ kịp thời là cơ sở cho công tác đánh giá chính xác và hiệu quả các thành phần tài nguyên, môi trường nói chung

và tài nguyên nước mặt nói riêng [10] Công nghệ địa tin học mà tiêu biểu là viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) là các công cụ hiện đại

đáp ứng các yêu cầu đó Với những lý do trên, đề tài luận án“Xác lập cơ

sở khoa học ứng dụng công nghệ địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá chất lượng môi trường nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh” là xuất phát từ yêu cầu thực tiễn và có tính khoa học Kết quả

nhận được trong luận án góp phần nâng cao hiệu quả ứng dụng công nghệ Địa tin học cũng như cung cấp thông tin kịp thời, giúp các nhà quản lý trong giám sát, đánh giá và bảo vệ môi trường nước mặt khu vực khai thác mỏ

2 Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu

a/ Mục tiêu:

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là xác lập được cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ địa tin học trong xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá chất lượng môi trường nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh

b/ Nhiệm vụ:

- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu: tổng quan về tài nguyên nước mặt và các nguyên nhân gây ô nhiễm nước mặt ở Việt Nam, các phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt; tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến ứng dụng công nghệ địa tin học trong xây dựng cơ sở dữ liệu và đánh giá chất lượng nước mặt

- Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng và khai thác cơ sở dữ liệu nước mặt bằng công nghệ địa tin học phục vụ công tác quản lý, giám sát và đánh giá chất lượng nước mặt

- Thu thập số liệu quan trắc chất lượng nước mặt tại 15 điểm quan trắc trong đất liền và 20 điểm khu vực ven biển Cẩm Phả phục vụ

xây dựng cơ sở dữ liệu Thu thập dữ liệu viễn thám (ảnh vệ tinh Sentinel-2A) phục vụ xác định hàm lượng một số thông số chất lượng nước khu vực ven biển

- Nghiên cứu kết hợp các phần mềm GIS và phần mềm quản lý, đánh giá môi trường EQWin trong xây dựng cơ sở dữ liệu môi trường nước mặt, thử nghiệm cho khu vực Cẩm Phả, Quảng Ninh

- Khai thác sử dụng cơ sở dữ liệu chất lượng môi trường nước mặt nhằm thành lập các bản đồ chuyên đề về các thông số chất lượng nước, đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số WQI, đánh giá chất lượng nước kết hợp với tư liệu viễn thám

3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

a/ Đối tượng nghiên cứu

Xuất phát từ yêu cầu của đề tài, đối tượng nghiên cứu của luận án

là chất lượng nước mặt khu vực khai thác mỏ

số chất lượng nước khu vực ven biển Cẩm Phả

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích, tổng hợp: tổng hợp, phân tích các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến nội dung luận án; các số liệu, tài liệu về chất lượng nước mặt khu vực nghiên cứu

- Phương pháp thu thập số liệu: trong luận án tiến hành thu thập

số liệu tại 15 điểm quan trắc chất lượng nước mặt khu vực đất liền và

20 điểm khu vực ven biển Cẩm Phả, Quảng Ninh giai đoạn 2011 - 2016

- Phương pháp GIS: kết hợp các phần mềm GIS (MapInfo, ArcGIS) và phần mềm đánh giá môi trường EQWin Manager trong xây dựng và khai thác cơ sở dữ liệu chất lượng môi trường nước mặt khu vực Cẩm Phả, Quảng Ninh

- Phương pháp thống kê: sử dụng trong phân tích thống kê nhằm

đánh giá diễn biến theo quý và năm chất lượng môi trường nước mặt khu vực Cẩm Phả, Quảng Ninh tại 15 trạm đo trong đất liền

- Phương pháp viễn thám: sử dụng trong xử lý ảnh vệ tinh quang học Sentinel 2A nhằm xác định phân bố hàm lượng một số thông số chất lượng nước khu vực ven biển Cẩm Phả, Quảng Ninh

5 Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1:

Công nghệ Địa tin học là công cụ hiệu quả trong xây dựng cơ sở dữ liệu chất lượng môi trường nước mặt khu vực khai thác mỏ trên cơ sở tích hợp các phần mềm GIS và phần mềm quản lý, đánh giá môi trường

6 Những điểm mới của luận án

Thứ nhất, kết hợp các phần mềm GIS và phần mềm quản lý, đánh

giá môi trường EQWin trong xây dựng cơ sở dữ liệu chất lượng nước mặt là phương án phù hợp và hiệu quả đối với hiện trạng cơ sở hạ tầng

và số liệu quan trắc chất lượng nước mặt khu vực khai thác mỏ ở nước

ta hiện nay

Thứ hai, cơ sở dữ liệu xây dựng trong luận án là công cụ hiệu quả

phục vụ quản lý, đánh giá và giám sát chất lượng môi trường nước mặt thông qua thành lập các bản đồ thông số chất lượng nước, đánh giá bằng chỉ số WQI, kết hợp tư liệu viễn thám trong xác định hàm lượng các thông số chất lượng nước…

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án giúp

hoàn thiện cơ sở khoa học và chứng minh tính hiệu quả, tính tin cậy của phương pháp ứng dụng công nghệ Địa tin học trong xây dựng và khai thác cơ sở dữ liệu môi trường nước mặt

Ý nghĩa thực tiễn:cơ sở dữ liệu môi trường nước mặt xây dựng

trong đề tài luận án có thể được khai thác ứng dụng phục vụ công tác

quản lý, giám sát và sử dụng bền vững tài nguyên nước mặt nói chung,

tài nguyên nước mặt khu vực khai thác mỏ nói riêng

1.2 Những yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng nước mặt

1.2.1 Nước thải sinh hoạt

1.2.2 Nước thải công nghiệp

1.2.3 Nước thải y tế

1.2.4 Nước thải nông nghiệp

1.3 Sử dụng chỉ số WQI đánh giá chất lượng nước mặt

Để đánh giá chất lượng nước cũng như mức độ gây ô nhiễm nước

có thể dựa vào một số chỉ tiêu tổng hợp Các chỉ tiêu này được chia thành 3 nhóm: nhóm chỉ tiêu vật lý (pH, độ màu, độ đục, chất rắn lơ lửng), nhóm chỉ tiêu hóa học (hàm lượng oxy hòa tan trong nước - DO, nhu cầu oxy sinh học - BOD, nhu cầu oxy hóa học - COD, kim loại nặng, các hợp chất photpho, sunphat, các hợp chất nitơ ) và nhóm chỉ tiêu sinh học (vi khuẩn E.coli) Việc đánh giá chất lượng nước mặt bằng theo các chỉ tiêu tổng hợp có thể được thực hiện bằng cách so sánh với QCVN 08-MT:2015/BTNMT

Chỉ số chất lượng nước (viết tắt là WQI) là một chỉ số được tính

toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó và được biểu diễn qua một thang điểm Đây là một phương pháp đánh giá chất lượng nước hiệu quả, được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam [1,7,12,16] Chỉ số WQI có giá trị trong khoảng từ 0 đến 100, trong đó chất lượng nước được chia thành 5 cấp như bảng 1.2

Bảng 1.2 Bảng xác định giá trị WQI tương ứng với mức đánh giá chất

lượng nước

Loại Giá trị

WQI Mức đánh giá chất lượng nước Thang màu

I 91 – 100 Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước

sinh hoạt

Xanh nước biển

III 51 – 75 Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và

mục đích tương đương khác Vàng

IV 26 – 50 Sử dụng cho giao thông thủy và các

mục đích tương đương khác Da cam

V 0 – 25 Nước ô nhiễm nặng, cần các biện

pháp xử lý trong tương lai Đỏ

1.4 Tổng quan các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ địa tin học xây dựng CSLD và đánh giá chất lượng nước mặt

1.4.1 Trên thế giới

Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ địa tin học nói chung, công nghệ GIS và viễn thám nói riêng đã trở thành công cụ hiệu quả trong xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá môi trường nước mặt trên thế giới Có thể kể đến các nghiên cứu của Bilhimer [28], Boubakri and Rhinane [29], Silberbauer [67], Zaidi [79], Zeilhofer et al [80], Từ cơ sở dữ liệu chất lượng nước mặt, các phương pháp nội suy như IDW, Kriging đã được sử dụng trong các nghiên cứu của Gharbia et al [40], Gunarathna et al [43], McKinney and Annning [52], Mayer [53], Nas [53], Oke et al [59], Raikar et al [61], nhằm xây dựng bản đồ phân bố hàm lượng các thông số chất lượng nước mặt

Tư liệu viễn thám cũng được kết hợp với kỹ thuật GIS trong đánh giá chất lượng môi trường nước mặt Do phản xạ phổ xác định từ ảnh vệ tinh quang học có khả năng thể hiện đặc điểm phản xạ của một số thông

số chất lượng nước [62-64], dữ liệu viễn thám đã được sử dụng hiệu quả

khi kết hợp với kết quả quan trắc nhằm xây dựng hàm hồi quy đánh giá chất lượng nước Có thể kể đến các nghiên cứu của Doxaranet al [37, 38], Cheng and Lei [35], He et al [46], Olet [60], Wang et al [73], Sudheer et al [69], Xing-Ping Wen [78], Yuan - Fong Su [77],… Nước thải do quá trình khai thác khoáng sản là một nguyên nhân quan trọng gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm ở các vùng

mỏ Một số nghiên cứu như của Alaghmand et al [26], Evans [39], Mays [50], Pierre-Yves [65], Twardowska and Szczepanska [70], Tomic [71], Woldai [74]…đã sử dụng kỹ thuật Địa tin học phục vụ xây dựng cơ sở dữ liệu và đánh giá chất lượng môi trường nước mặt các khu vực khai thác mỏ

1.4.2 Trong nước

Các nghiên cứu trước đây ở Việt Nam trong đánh giá chất lượng nước mặt chủ yếu sử dụng chỉ số WQI thông qua các mẫu nước, trong đó có thể kể đến các nghiên cứu của Phạm Thế Anh và Nguyễn Văn Huy [1], Trương Văn Đàn và cộng sự [3], Tôn Thất Lãng [7], Nguyễn Duy Phú [12], Lê Văn Thăng và cộng sự [15]…

Từ đầu thế kỷ XXI, ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật địa tin học phục vụ xây dựng CSDL và đánh giá chất lượng nước mặt Có thể kể đến các nghiên cứu của các nhà khoa học tại Cục Viễn thám quốc gia (Bộ Tài nguyên và Môi trường), nghiên cứu của Nguyễn Thị Thu Hà và cộng sự [5], Nguyễn Quốc Phi và cộng sự [11], Nguyễn Văn Thảo [14], Trịnh Lê Hùng [72]…Đối với khu vực Quảng Ninh, bên cạnh các dự án đánh giá môi trường nước mặt do ảnh hưởng của khai thác than còn có một số nghiên cứu như của Đoàn Văn Kiển và cộng sự [4], Kiều Kim Trúc và cộng sự [17, 18] đã bước đầu sử dụng kỹ thuật địa tin học phục vụ quản lý, đánh giá và ứng phó với ô nhiễm nước mặt

1.5 Khai thác khoáng sản và ảnh hưởng của nó tới chất lượng nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh

1.5.1 Tài nguyên nước mặt ở vùng mỏ Quảng Ninh

Quảng Ninh có hệ thống sông, suối dài trên 10 km, diện tích lưu vực xấp xỉ 3000 km2 Các sông lớn là sông Ka Long, Tiên Yên, Ba Chẽ

có diện tích lưu vực gần 1000 km2 Mạng lưới sông, suối dày đặc, mật

độ trung bình 1 - 1,9km/km2, có nơi đến 2-2,4 km/km2 Ngoài các con sông lớn, tỉnh Quảng Ninh còn có một số con sông nhỏ có chiều dài khoảng 10km, lưu vực dưới 300 km2, phân bố dọc theo ven biển từ thị xã Móng Cái đến huyện Hoàng Bồ, Đông Triều, Yên Hưng

1.5.2 Ảnh hưởng của khai thác khoáng sản tới chất lượng nước mặt vùng mỏ Cẩm Phả, Quảng Ninh

Để sản xuất 1 tấn than cần bóc đi từ 8 - 10 m3 đất phủ và thải ra

từ 1 - 3 m3 nước thải mỏ Chỉ tính riêng trong năm 2006, các mỏ than của Tập đoàn Than khoáng sản Việt Nam đã thải vào môi trường tới 182.6 m3 đất đá, khoảng 70 triệu m3 nước thải mỏ, dẫn đến một số vùng bị ô nhiễm đến mức báo động, trong đó có Cẩm Phả Năm 2009, tổng lượng nước thải mỏ là hơn 38 triệu m3 (chưa kể nước rửa trôi từ các bãi thải mỏ) Chất lượng nước mặt khu vực Cẩm Phả đã bị suy giảm trong nhiều năm Các chỉ số TSS, BOD, COD v.v trong nước tại sông Mông Dương, suối Bàng Nâu, suối Bàng Tẩy, suối Khe Chàm v.v quan trắc trong giai đoạn năm 2005-2009 là khá cao, vượt tiêu chuẩn cho phép, hàm lượng cặn lơ lửng trong các năm 2006, 2007, 2008 vượt QCVN về nước mặt từ 1÷15,2 lần Hầu hết nước mặt trong các sông, suối khu vực Cẩm Phả, đặc biệt là các vị tró gần khu vực khai thác than đều bị ô nhiễm chất hữu cơ, vô cơ và ô nhiễm dầu mỡ Kết quả quan trắc trong giai đoạn 2005-2009 cho thấy: hàm lượng amoni, nitrit trong nước song, suối đều tăng cao so với tiêu chuẩn Các thông số kim loại nặng độc hại, vi sinh vật trong nước đều nằm vượt ngưỡng cho phép của QCVN

thông tin còn hạn hẹp và hiển thị một cách khó theo dõi, kết quả mô hình hóa dữ liệu chưa sát với thực tế Do đó tính ứng dụng của các công trình này chưa phù hợp thực tiễn

Đối với công tác quan trắc môi trường nước vùng mỏ, có thể nhận thấy khối lượng công việc là rất lớn, dẫn đến khối lượng dữ liệu cũng rất lớn, được nhiều cơ quan khác nhau quan trắc trong nhiều năm, mỗi năm nhiều đợt, và mỗi đợt nhiều thông số, nhiều trạm đo Khối lượng dữ liệu lớn nhưng tình trạng quản lý còn nhiều khó khăn, hạn chế Các biểu mẫu báo cáo giữa các cơ quan, giữa các đợt quan trắc khác nhau thì khác nhau Dữ liệu chưa được cập nhật thành CSDL thống nhất, chưa tiêu chuẩn hóa, gây khó khăn cho người sử dụng Công nghệ địa tin học nói chung, công nghệ GIS và viễn thám nói riêng là một công cụ hiệu quả trong xây dựng cơ sở dữ liệu đánh giá chất lượng môi trường nước mặt Các nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy, khả năng phân tích không gian của GIS kết hợp những ưu điểm của công nghệ viễn thám như diện tích phủ trùm rộng, thời gian cập nhật ngắn, dải phổ da dạng…đã mang lại hiệu quả to lớn trong đánh giá chất lượng môi trường nước mặt

Chương 2 CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG ĐỊA TIN HỌC XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI

TRƯỜNG NƯỚC MẶT 2.1 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp ứng dụng địa tin học xây dựng

cơ sở dữ liệu phục vụ đánh giá chất lượng môi trường nước mặt 2.1.1 Khái niệm về Địa tin học và cơ sở dữ liệu

Địa tin học (Geomatics), hay còn gọi là Công nghệ không gian

địa lý là ngành khoa học thu thập, lưu trữ, xử lý và cung cấp thông tin địa lý, hoặc thông tin không gian tham chiếu Geomatics là một thuật ngữ khoa học còn tương đối mới, được đề xuất bởi Dubuisson (1969) với mục đích kết hợp khoa học Trắc địa (Geodesy) và Tin học địa lý (Geoinformation) Nó bao gồm các công cụ và kỹ thuật được sử dụng trong đo đạc khảo sát Trái Đất như viễn thám, bản đồ, hệ thông tin địa

lý (GIS), hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GPS, GLONASS, Galileo, Compass), địa lý và các khoa học liên quan Thuật ngữ này đã được sử

dụng đầu tiên ở Canada, sau đó được Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO (International Organization for Standardization) và nhiều cơ quan quốc tế khác sử dụng

Cơ sở dữ liệu (Database) là một tập hợp các thông tin được thu

thập theo mục đích sử dụng nào đó, được lưu trữ trong máy tính theo những quy tắc nhất định Đó là tập hợp dữ liệu mà có thể điều khiển và lưu trữ một số lượng lớn dữ liệu và dữ liệu có thể chia sẻ giữa các ứng dụng khác nhau Cơ sở dữ liệu là một thành phần quan trọng, được xem như là cốt lõi của hệ thông tin địa lý Tùy mục đích và yêu cầu của người dùng mà người ta thiết kế cơ sở dữ liệu (tổ chức và cấu trúc) có mức độ phức tạp khác nhau

2.1.2 Khả năng ứng dụng kỹ thuật địa tin học xây dựng cơ sở dữ liệu và đánh giá chất lượng môi trường nước mặt

Công nghệ GIS với khả năng lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu

là một công cụ hiệu quả trong xây dựng cơ sở dữ liệu cũng như đánh giá chất lượng môi trường nước mặt Các phần mềm GIS thông dụng hiện nay như AcrGIS, MapInfo, MicroStation…đều cho phép xây dựng

cơ sở dữ liệu nói chung, cơ sở dữ liệu chất lượng môi trường nước mặt nói riêng một cách thuận tiện Dữ liệu quan trắc có thể được chuẩn hóa, chuyển đổi định dạng một cách dễ dàng trên các phần mềm GIS, lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu thống nhất và sử dụng thuận tiện phục vụ đánh giá chất lượng nước mặt Người dùng có thể dễ dàng tiếp cận, khai thác, sử dụng và cập nhật dữ liệu chất lượng nước Cơ sở dữ liệu GIS chất lượng môi trường nước mặt cũng có thể cung cấp thông tin giúp các nhà quản lý đưa ra các biện pháp cụ thể trong đánh giá, giám sát và sử dụng bền vững tài nguyên nước mặt Đặc biệt hiện nay với sự phát triển của Internet, một công nghệ mới đã ra đời - công nghệ WebGIS, cho phép người sử dụng có thể khai thác và sử dụng cơ sở dữ liệu ở bất kỳ đâu Cùng với công nghệ GIS, từ cuối thế kỷ XX, kỹ thuật viễn thám đã được sử dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả quan trọng trong nghiên cứu đánh giá chất lượng nước Tư liệu ảnh viễn thám với độ phân giải không gian đa dạng cho phép nghiên cứu, giám sát các vùng nước ở các quy mô khác nhau (bảng 2.1)