ỨNG DỤNG GIS THÀNH lập bản đồ PHÂN LOẠI SINH KHÍ hậu KHU vực QN HP PHỤC vụ ĐÁNH GIÁ tài NGUYÊN DU LỊCH CHO PHÁT TRIỂN bền VỮNG

Sử dụng bản đồ này để đánh giá mức độ thuận lợi của điều kiện sinh khí hậu trên lãnh thổ cụ thể đối với việc tổ chức các hoạt động du lịch.. GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp t

Chuyên đề:

ỨNG DỤNG GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN LOẠI SINH KHÍ

HẬU KHU VỰC QN -HP PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN DU

LỊCH CHO PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Đình Dương

Người thực hiện : NCS Nguyễn Đăng Tiến

Hà Nội - 2013

1

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

NỘI DUNG 2

1 Tổng quan về hệ thông tin địa lý - GIS 2

1.1 Định nghĩa GIS 2

1.2 Các thành phần chính của GIS 2

1.3 Các chức năng cơ bản của GIS 5

1.4 Ứng dụng của GIS 6

2 Ứng dụng GIS (phần mềm Mapinfo 9.0 và Arcgis 9.3) thành lập bản đồ phân loại sinh khí hậu khu vực Quảng Ninh – Hải Phòng 7

2.1 Xây dựng tiêu chí và chỉ tiêu khí hậu để xây dựng bản đồ 7

2.2 Cơ sở dữ liệu trong xây dựng bản đồ 10

2.3 Cơ sở toán học của các bản đồ 10

2.4 Sử dụng chương trình Mapinfo 9.0 và Arcgis 9.3 thành lập bản đồ 11

2.4.1 Xây dựng các bản đồ thành phần 11

2.4.1.1 Quy trình ứng dụng Mapinfo và Arcgis trong xây dựng các bản đồ thành phần 11

2.4.1.2 Các bước thực hiện trong Mapinfo 9.0 và ArcGis 9.3 12

2.4.2 Xây dựng bản đồ sinh khí hậu bằng cách chồng xếp các bản đồ thành phần 16

2.4.2.1 Quy trình ứng dụng Arcgis trong chồng xếp các bản đồ 16

2.4.2.2 Các bước thực hiện trên chương trình Arcgis 9.3 16

2.4.3 Kết quả ứng dụng 18

KẾT LUẬN 19

Tài liệu tham khảo 20

2

LỜI MỞ ĐẦU

Sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin đã đưa tin học ứng dụng

vào nhiều lĩnh vực khoa học và đời sống, mở ra một giai đoạn mới trong quá trình

phát triển khoa học Hệ thống thông tin địa lý – GIS là một trong những ứng dụng

rất có giá trị của công nghệ tin học trong ngành địa lý, điều tra cơ bản, quy hoạch đô

thị và cảnh báo môi trường

Kỹ thuật GIS đã được bắt đầu sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới và

Việt Nam với những tính năng ưu việt, và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

nghiên cứu và quản lý, đặc biệt trong quản lý và quy hoạch sử dụng khai thác các

nguồn tài nguyên một cách bền vững và hợp lý

Khí hậu là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hướng rất lớn đến mọi

hoạt động của con người Đối với hoạt động du lịch, khí hậu xem xét ở 2 khía cạnh:

sự phù hợp của điều kiện đối với sức khỏe con người và ảnh hưởng của điều kiện khí

hậu thời tiết đối với triển khai các hoạt động du lịch Trong đánh giá tài nguyên khí

hậu đối với du lịch, việc thành lập bản đồ sinh khí hậu du lịch có ý nghĩa khoa học

cũng như thực tiễn rất cao Sử dụng bản đồ này để đánh giá mức độ thuận lợi của

điều kiện sinh khí hậu trên lãnh thổ cụ thể đối với việc tổ chức các hoạt động du lịch

Bài báo trình bày ý nghĩa, vai trò của việc thành lập bản đồ phân loại sinh

khí hậu trong việc đánh giá tài nguyên khí hậu phục phụ phát triển du lịch bền vững

khu vực Quảng Ninh - Hải Phòng

1

NỘI DUNG

1 Tổng quan về hệ thông tin địa lý - GIS

1.1 Định nghĩa GIS

Hệ thông tin địa lý (Geographic Information System- gọi tắt là GIS) là một

nhánh của công nghệ thông tin, được hình thành vào những năm 60 của thế kỷ trước

và phát triển rất mạnh mẽ trong những năm gần đây GIS được sử dụng nhằm xử lý

đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính,

phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ Ngày nay,

GIS đã trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế-xã

hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới

Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa GIS

"Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con

(subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích" theo Calkin vàTomlinson, 1977

"Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để

thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian" ( theo định nghĩa của National

Center for Geographic Information and Analysis, 1988)

Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute) thì "

Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy

tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập

nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất“

Cho đến nay, đã thống nhất quan niệm chung là: GIS là một hệ thống kết

hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ,

xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên

cứu nhất định

1.2 Các thành phần chính của GIS

1.2.1 Hệ thống phần cứng

Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện

các chức năng vào, ra và xử lý thông tin của phần mềm

1.2.2 Hệ thống phần mềm

Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ mềm có tối thiểu 4

nhóm chức năng sau đây:

- Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau

- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông

tin thuộc tính

2

- Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài

toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian

- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp

khác nhau

Phần mềm được phân thành ba lớp : hệ điều hành, các chương trình tiện ích

đặc biệt và các chương trình ứng dụng

1.2.3 Cơ sở dữ liệu

GIS phải bao gồm một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian (thông tin

địa lý) và các thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và được tổ chức theo

một ý đồ chuyên ngành nhất định

Cấu trúc dữ liệu trong CSDL GIS:

Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản trong GIS Đó là dữ liệu không gian và dữ

liệu thuộc tính Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian(bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một CSDL và có quan hệ chặt chẽvới nhau

Thông tin thuộc tính

Thông tin không gian

* Dữ liệu không gian:

Dữ liệu không gian là dữ liệu phản ánh sự phân bố, vị trí và hình dạng củacác đối tượng địa lý

Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc Đó là dạng raster và dạng vector

- Cấu trúc raster

Chia bề mặt không gian theo lớp thành những phần tử nhỏ bằng một lưới

điều hòa gồm các hàng và cột, tính theo thứ tự bắt đầu từ đỉnh phía trái Những

phần tử nhỏ này gọi là những những pixel hay cell Mỗi pixel mang một giá trị đơn.3

Một mặt phẳng chứa đầy các pixel tạo thành raster Cấu trúc này thường

được áp dụng để mô tả các đối tượng, hiện tượng phân bố liên tục trong không gian,dùng để lưu giữ thông tin dạng ảnh (ảnh mặt đất, hàng không, vũ trụ )

Cấu trúc vector và raster

Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu dạng raster là dễ thực hiện các chức năng xử lý và

phân tích Tốc độ tính toán nhanh, thực hiện các phép toán bản đồ dễ dàng Dễ dàng liênkết với dữ liệu viễn thám Cấu trúc raster có nhược điểm là kém chính xác về vị trí khônggian của đối tượng Khi độ phân giải càng thấp (kích thước pixel lớn) thì sự sai lệch nàycàng tăng

- Cấu trúc vector

Cấu trúc vector mô tả vị trí và phạm vi của các đối tượng không gian bằng

tọa độ cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng Về

mặt hình học, các đối tượng được phân biệt thành 3 dạng : đối tượng dạng điểm

(point), đối tượng dạng đường (line) và đối tượng dạng vùng (region)

Cấu trúc vector có ưu điểm là vị trí của các đối tượng được định vị chính xác

(nhất là các đối tượng điểm, đường và đường bao); Cấu trúc này giúp cho người sửdụng dễ dàng biên tập bản đồ, chỉnh sửa, in ấn Tuy nhiên cấu trúc này có nhược

điểm là phức tạp khi thực hiện các phép chồng xếp bản đồ

Có thể chuyển đổi dữ liệu từ cấu trúc raster sang vector và ngược lại thông

qua các chức năng của các phần mềm GIS

* Dữ liệu thuộc tính

Dữ liệu thuộc tính dùng để mô tả đặc điểm của đối tượng Dữ liệu thuộc tính

có thể là định tính - mô tả chất lượng hay là định lượng Về nguyên tắc, số lượng

các thuộc tính của một đối tượng là không có giới hạn Để quản lý dữ liệu thuộc

tính của các đối tượng địa lý trong CSDL, GIS đã sử dụng phương pháp gán các giátrị thuộc tính cho các đối tượng thông qua các bảng số liệu Mỗi bản ghi đặc trưng

4

cho một đối tượng địa lý, mỗi cột của bảng tương ứng với một kiểu thuộc tính của

đối tượng đó

Các dữ liệu trong GIS thường rất lớn và lưu trữ ở các dạng file khác nhau

nên tương đối phức tạp

1.2.4 Phần con người

Có hai nhóm, người trực tiếp sử dụng GIS và người quản lý sử dụng Hai nhóm nàytham gia vào việc thành lập, khai thác và bảo trì hệ thống một cách gián tiếp hay trực tiếp.1.3 Các chức năng cơ bản của GIS

1.3.1.Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý

Đây là quá trình biến đổi dạng dữ liệu từ dạng bản đồ giấy, từ tài liệu, văn

bản khác nhau thành dạng số để có thể sử dụng được trong GIS

Với dữ liệu văn bản, tài liệu và những thông tin thuộc tính thì nhập qua bàn

phím hoặc qua các chương trình xử lý và quản trị số liệu Còn với dữ liệu không

gian (bản đồ) thì được số hoá bằng bàn vẽ (Digitizer), hoặc quét vào máy (Scanner)rồi số hoá tự động hoặc bán tự động trên màn hình máy tính bằng chuột

Ngoài ra còn có thể nhập từ nguồn dữ liệu GIS đã có và từ nguồn ảnh viễn thám

Sau khi nhập số liệu và bản đồ vào máy tính, khâu tiền xử lý cho phép hoàn

thiện dữ liệu-bản đồ trên máy với các nội dung như:

- Gắn thuộc tính cho các đối tượng bản đồ : thực chất đây là liên kết các dữ

liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Có thể gán thuộc tính cho đối tượng bằng tay(chọn từng đối tượng và gán thuộc tính) hoặc có thể dùng chương trình (yêu cầu cácbảng số liệu và đối tượng bản đồ tương ứng phải có một chỉ số chung để liên kết)

- Xây dựng cấu trúc topo

- Biên tập các lớp thông tin và trình bày bản đồ

- Chuyển đổi hệ quy chiếu

- Chuyển đổi khuôn dạng, cấu trúc dữ liệu bản đồ

1.3.2 Quản lý dữ liệu

Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ đề, theo

không gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được lưu trữ ởcác thư mục một cách hệ thống

Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện quan các nội dung sau :

- Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS

- Khôi phục dữ liệu từ CSDL

- Tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp

- Thực hiện các chức năng lưu trữ và khôi phục trong các thiết bị lưu trữ

5

- Truy nhập và cập nhật dữ liệu GIS có thể tìm kiếm đối tượng thỏa mãn

những điều kiện cho trước một cách dễ dàng và chính xác Có thể chọn lọc đối

tượng theo một tiêu chuẩn cho trước để từ đó có thể thực hiện tổng quát hóa tự động1.3.3 Xử lý và phân tích dữ liệu

GIS cho phép xử lý trên máy tính hàng loạt các phép phân tích bản đồ và số

liệu một cách nhanh chóng chính xác, phục vụ các yêu cầu xây dựng bản đồ và phântích quy hoạch lãnh thổ GIS có thể thực hiện các phép biến đổi bản đồ cơ bản, chồngxếp bản đồ, xử lý dữ liệu không gian theo các mô hình Những kỹ thuật phân tích xử

lý chính bao gồm:

- Các phép đo đếm diện tích, chiều dài; thống kê diện tích tự động theo các

loại biểu thiết kế.

- Các phân tích theo vùng lựa chọn, thống kê vùng biên theo các mục tiêu

như : phạm vi thu hút của mạng đường vận chuyển, vùng nguyên liệu cho các nhàmáy, phân loại, phân lớp mới cho các bản đồ vùng

- Các phép nội suy tạo đường đẳng trị, phân tích địa hình (độ dốc, hướng

dốc, phân tích hệ thuỷ), mô phỏng không gian, mô tả theo hướng nhìn

- Chồng xếp bản đồ theo các tiêu chuẩn hoặc mô hình tính toán để tạo ra các

bản đồ chuyên đề mới Đưa ra các mô hình dữ liệu và thực hiện các bài toán raquyết định, các bài toán quy hoạch, phân vùng, dự báo khuynh hướng phát triển.1.3.4 Xuất và trình bày dữ liệu

Đưa ra kết quả phân tích tổng hợp số liệu dưới dạng bảng biểu, bản đồ, hình

vẽ bằng các phương tiện khác nhau (màn hình, đĩa, giấy ) với chất lượng, độ chínhxác và khả năng tiện dụng cao

1.4 Ứng dụng của GIS

Lĩnh vực

Ứng dụng GIS

1 Hỗ trợ trong quản lý -Hỗ trợ trong định vị ống ngầm, cáp ngầm

-Hỗ trợ trong qui hoạch

-Trong mạng lưới dịch vụ viễn thông

-Trong quy hoạch và theo dõi sử dụng năng lượng

2 Quản lý tài nguyên -Nghiên cứu thích hợp mùa vụ

và môi trường

-Trong quản lý đất nông nghiệp, quản lý rừng, nguồn

nước và đất ẩm ướt

-Phân tích các tác động môi trường

-Giám sát các thảm hoạ thiên nhiên và giảm nhẹ các ảnh

-Quy hoạch giao thông

4 Qui hoạch và xây dựng -Qui hoạch đô thị

-Qui hoạch vùng

-Tuyến, vị trí xa lộ

-Phát triển dịch vụ công cộng

5 Hệ thống thông tin -Quản lý địa chính

về đất

-Thuế

-Quy hoạch sử dụng đất

-Hiệu quả sử dụng đất

2 Ứng dụng GIS (phần mềm Mapinfo 9.0 và Arcgis 9.3) thành lập bản

đồ phân loại sinh khí hậu khu vực Quảng Ninh – Hải Phòng

2.1 Xây dựng tiêu chí và chỉ tiêu khí hậu để xây dựng bản đồ

Trong công tác đánh giá, việc quan trọng đầu tiên là xác định được mục tiêu

và đối tượng đánh giá Đối tượng đánh giá là mối quan hệ giữa chủ thể đánh giá vàkhách thể đánh giá và dựa trên mối quan hệ này để xác định được các chỉ tiêu đánhgiá Đánh giá điều kiện SKH cho mục đích phát triển du lịch thì chủ thể đánh giá làcác điều kiện khí hậu, khách thể đánh giá là con người và điều kiện tổ chức các hoạtđộng du lịch

Việc đánh giá điều kiện khí hậu đối với du lịch cần phải dựa vào các chỉ tiêu

sinh học, sinh lí đối với con người, các điều kiện cho tổ chức các hoạt động du lịchtheo các đặc trưng khí hậu, đặc biệt là yếu tố nhiệt - ẩm Qua phân tích, đánh giácác chỉ tiêu cũng như các điều kiện khí hậu cho mục đích du lịch và nghỉ dưỡng khuvực QN-HP, tác giả sử dụng chủ yếu hai yếu tố cơ bản là nhiệt và ẩm với hai tiêuchí chính là nhiệt độ không khí trung bình năm và tổng lượng mưa năm

Ngoài ra, do nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa, có khí hậu phân hóa theo hai

mùa rõ rệt, tiểu vùng du lịch Quảng Ninh - Hải Phòng là nơi đầu tiên chịu ảnhhưởng của các đợt không khí lạnh cực đới tràn về, tiêu chí nhiệt - ẩm lại được phânchia chi tiết hơn thông qua độ dài mùa lạnh và độ dài mùa khô Cụ thể các tiêu chí

để đánh giá điều kiện SKH khu vực QN-HP như sau:

Chỉ tiêu nhiệt độ trung bình năm

7

Nhiệt độ là một trong những yếu tố của khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến cơ

thể con người Cơ thể con người cảm thấy mát hoặc nóng là do không khí xungquanh chúng ta có nhiệt độ cao hay thấp Cơ thể người luôn điều tiết để phù hợp vớimôi trường ngoài gọi là điều hòa thân nhiệt Con người cảm thấy dễ chịu khi khôngcần phải tăng hoặc giảm sự tiếp xúc của cơ thể với nhiệt độ bên ngoài hay nói cáchkhác, chức năng điều hoà thân nhiệt của cơ thể không phải làm việc

Dựa vào các kết quả nghiên cứu trên, căn cứ theo quy luật giảm nhiệt độ theo

độ cao địa hình, qua phân tích các số liệu quan trắc thực tế tại các địa điểm cụ thểkhu vực QN-HP, chúng tôi phân chia nhiệt độ trung bình năm thành 4 cấp tươngứng với mức độ cảm nhận nhiệt chung nhất của cơ thể con người (bảng 1)

Bảng 1: Chỉ tiêu và phân cấp nhiệt độ trung bình năm

Cấp

I

II

Chỉ tiêu lượng mưa trung bình năm

Yếu tố mưa ảnh hưởng lớn đối với hoạt động du lịch, những nơi mưa nhiều

thường có nhiều ngày mưa, ít thuận lợi cho sức khỏe con người cho du lịch Đểđánh giá sự phân hóa của nền ẩm lãnh thổ chúng tôi lưa chọn tổng lượng mưa năm,thông qua sự phân bố lượng mưa cao hay thấp phần nào đã thấy được sự phân hóacủa độ ẩm không khí; lượng mưa cùng với yếu tố nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đếnsức khỏe của con người Đồng thời, lượng mưa cũng phản ánh được điều kiện để tốchức các hoạt động du lịch Đối với khách du lịch, không ai muốn đi du lịch tạinhững khu vực mưa nhiều, khí hậu ẩm ướt Một số hình thái mưa như mưa lớn, mưaphùn… đã làm tăng tính rủi ro trong việc tổ chức, triển khai thành công các hoạtđộng du lịch

Dựa trên các kết quả nghiên cứu trên cơ sở phân tích các số liệu về tổng

lượng mưa nhiều năm tại các trạm khí tượng, thủy văn khu vực QN-HP, tổng lượng

mưa được chia thành 4 cấp với các mức độ đánh giá khác nhau (bảng 2).

Bảng 2: Chỉ tiêu và phân cấp lượng mưa trung bình năm

Chỉ tiêu độ dài mùa lạnh

Để nghiên cứu sự phân hóa và ảnh hưởng của mùa đông lạnh ở QN-HP đối với

sức khỏe con người với hoạt động du lịch, chúng tôi lựa chọn số tháng lạnh trong năm(tháng lạnh là tháng có nhiệt độ trung bình tháng 18C Độ dài mùa lạnh có ảnh hưởngrất lớn đến hoạt động du lịch, thời tiết lạnh nó ảnh hướng đến sức khỏe của con ngườicũng như nó chi phối đến thời gian triển khai các hoạt động du lịch

Dựa vào số liệu thống kê số tháng lạnh tại các trạm trong khu vực, phân tích

sự phân bố nền nhiệt độ (đã được nội ngoại suy theo độ cao của địa hình), tiêu chí

độ dài mùa lạnh được phân chia thành 3 cấp tương ứng với số lượng các tháng lạnhtrong năm như sau (bảng 3):

Bảng 3:Chỉ tiêu và phân cấp độ dài mùa lạnh

Trong hoạt động du lịch, độ dài mùa khô cũng phản ánh điều kiện thời gian

tổ chức và triển khai các hoạt động du lịch Bên cạnh đó, độ dài mùa khô cũng phảnánh mức ẩm theo thời gian và có tác động đến sức khỏe của con người, đến việc tổchức một số loại hình du lịch đặc trưng như nghỉ dưỡng, chữa bệnh

Theo các kết quả nghiên cứu và số liệu thống kê số tháng khô trên khu vực

nghiên cứu Độ dài mùa khô được phân chia thành 3 cấp tương với thời gian mùakhô dài ngắn khác nhau (bảng 4)

Bảng 4: Chỉ tiêu và phân cấp độ dài mùa khô