ỨNG DỤNG GEOSERVER xây DỰNG bản đồ hệ SINH THÁI NHẠY cảm KHU bảo tồn cù LAO CHÀM

ỨNG DỤNG GEOSERVER xây DỰNG bản đồ hệ SINH THÁI NHẠY cảm KHU bảo tồn cù LAO CHÀM

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu và nhiệm vụ 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 5

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5

6 Bố cục của luận văn 5

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 7

1.1.KBTB CÙ LAO CHÀM 7

1.1.1.Cù Lao Chàm 7

1.1.2.Đối tượng tài nguyên đặc trưng rừng 8

1.1.3.Đối tượng tài nguyên đặc trưng biển 12

1.2.HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS ) 16

1.2.1.Khái niệm chung 16

1.2.2.Nền tảng của hệ thống thông tin địa lý GIS 18

1.2.3.Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý GIS 22

1.2.4.Quan hệ giữa GIS và các ngành khoa học khác 23

1.2.5.Ứng dụng của GIS 25

1.3.CHUẨN OPENGIS 31

1.3.1.Tổng quan về OGC 31

1.3.2.Các dịch vụ hỗ trợ bởi OpenGIS 33

1.4.GIỚI THIỆU WEBGIS 35

1.4.1.Xây dựng WebGIS Server 36

1.4.2.Xây dựngWebGIS Client 37

1.4.3.Định hướng lựa chọn công nghệ 40

1.5.HỆ QUẢN TRỊ CSDL POSTGRESQL VÀ POSTGIS 45

1.8.GIỚI THIỆU OPENLAYERS 51

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 53

2.1 ĐẶC TẢ YÊU CẦU HỆ THỐNG 53

2.1.1.Yêu cầu xây dựng hệ thống 53

2.1.2.Yêu cầu chức năng 53

2.1.3.Yêu cầu dữ liệu 54

2.1.4.Yêu cầu các lớp dữ liệu 55

2.2 PHÂN TÍCH 56

2.2.1.Mô hình Use Case 56

2.2.2.Mô hình lớp dữ liệu 57

2.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 58

2.3.1 Sơ đồ chức năng 59

2.3.2 Mô hình luồng dữ liệu 59

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG WEBSITE 62

3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH 62

3.1.1 Giao diện chính cho người dùng 62

3.1.2 Trang cho cán bộ quản lý 72

KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 73

4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 73

4.1.1.Kết quả ứng dụng 73

4.1.2.Kiến thức đạt được 73

4.2.HẠN CHẾ VÀ KHÓ KHĂN 74

4.2.1.Hạn chế 74

4.2.2.Khó khăn 74

4.3.HƯỚNG PHÁT TRIỂN 75

PHỤ LỤC

IPPC Ủy ban Liên Chính Phủ về Biến đổi khí hậu

WB Ngân hàng Thế giới

UNDP Chương trình Môi Trường của Liên hiệp quốc

KBTB Khu bảo tồn biển

TOPP The Open Planning Project

PCDA Hợp phần kiểm soát ô nhiễm khu vực đông dân nghèo52D Two-DimensionalIPPC Ủy ban Liên Chính Phủ về Biến

đổi khí hậuCSDL Cơ sở dữ liệu

DBMS Database Management System

GeoServer Máy chủ nguồn mở WebGIS, được viết bằng Java

GIS Geographi2Dc Information System

GML Geography Markup Language

GPS Global Positioning System - Hệ thống định vị toàn cầuHTTT Hệ thống thông tin

KML Keyhole Markup Language

MapInfo Phần mềm GIS thương mại chạy trên desktop

MIS Management Information System

OGC Open GIS Consortium

OpenGIS Open Geodata Interoperability Specification

OpenLayers Thư viện Javascript dùng cho WebGIS client

OSGeo Open Source Geospatial Foundation

Polygon Đa giác

PostGIS Plugin bổ sung khả năng không gian cho PostgreSQLPostgreSQL Một hệ quản trị CSDL

RIA Rich Internet Application

SLD Styled Layer Descriptor

SOAP Simple Object Access Protocol

Spatial data Dữ liệu không gian

SVG Scalable Vector Graphics

Topo Là một ngành toán học nghiên cứu các đặc tính còn được

bảo toàn qua các sự biến dạng, sự xoắn, và sự kéo dãnnhưng ngoại trừ việc xé rách và việc dán dính

WebGIS Hệ thống GIS vận hành qua Internet

WFS Web Feature Service

XML eXtensible Markup Language

Số hiệu

Số hiệu

1.1 Hệ thống thông tin địa lý trong hệ thống thông tin nói chung 7

1.4 Mô hình tương tác giữa WebGIS Server và WebGIS Client 38

1.7 Các sản phẩm của ESRI và mô hình triển khai của ESRI 42

1.11 OpenLayers có thể giao tiếp thông qua nhiều giao thức 52

3.3 Cửa sổ lựa chọn thông tin hiển thị trên bản đồ 64

3.9 Thanh công cụ tìm kiếm 67

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang là thách thức lớn với hầu hết mọi quốc giatrên toàn thế giới Cho đến hôm nay nhiệt độ toàn cầu tăng lên một cách nhanhchóng dẫn đến hang loạt những biến đổi nghiêm trọng và không thể đảo ngượccủa môi trường tự nhiên là điều không thể phủ nhận Vì vậy vấn đề đặt ra bâygiờ không những là đi tìm hiểu nguyên nhân của quá trình đó mà còn là việc tìmcác giải pháp để thích ứng với nó Nếu không có những biện pháp giảm thiểu vàthích nghi với sự biến đổi khí hậu, có thể sẽ dẫn đến những tác động nghiêmtrọng đến an ninh con người, môi trường và kinh tế xã hội trên phạm vi toàn cầutrong một tương lai không xa.[1]

Đối với Việt Nam, vấn đề biến đổi khí hậu càng trở nên cấp bách hơn nữakhi hầu hết các báo cáo chính thức xuất bản từ năm 2007 đến nay của Ủy banLiên Chính Phủ về Biến đổi khí hậu (IPPC), Ngân hàng Thế giới (WB), Chươngtrình Môi Trường của Liên hiệp quốc (UNDP) đều cảnh báo Việt Năm nằmtrong nhóm các quốc gia chịu tác động cao do hiện tượng biến đổi khí hậu vànước biển dâng Theo kết quả phân tích, thống kê của Bộ Tài nguyên và Môitrường, trong khoảng 50 năm qua biến đổi khí hậu ở Việt Nam đã có những biểuhiện rõ rệt

Cũng theo kịch bản biến đổi khí hậu thì Khu bảo tồn biển Cù Lao Chàm(KBTB), thuộc thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam được dự báo chịu tác độngmạnh mẽ của sự biến đổi khí hậu gây ra KBTB Cù Lao Chàm từ lâu được xemnhư là khu bảo tồn tập trung có tính chất lâu dài các hệ sinh thái, cảnh quan, đadạng sinh học, bảo tồn tính toàn vẹn các hệ sinh thái, các quá trình tự nhiên cácvùng hoang dã, với tác động mức độ đảo lộn tối thiểu do con người gây ra, đồngthời phát huy các giá trị bảo tồn đó trong phát triển kinh tế xã hội địa phương sẽ

bị ảnh hưởng nghiêm trọng

Để góp giảm thiểu các tác động trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay,thích ứng với biến đổi khí hậu ở KBTB Cù Lao Chàm đồng thời ứng dụng côngnghệ thông tin để quản lý các hệ sinh thái quan trọng gồm rừng, rạn san hô, thảm

cỏ biển, động vật…Đề tài: “Lập bản đồ hệ sinh thái KBTB Cù Lao Chàm” đượchình thành Nói đến bản đồ thì việc ứng dụng công nghệ GIS (GIS - GeographicInformation System) và đặc biệt trong quản lý môi trường là một xu hướng phổbiến trên thế giới hiện nay Thông tin có vai trò quan trọng đối với công tác quản

lý môi trường Việc có được thông tin kịp thời, khai thác hiệu quả thông tin sẽgiúp các cán bộ quản lý nắm bắt được mọi tình hình để từ đó đưa ra được nhữngquyết định kịp thời Để đáp ứng được việc đó thì cần xây dựng một hệ thốngthông tin tin tổng thể, tích hợp tất cả những thông tin liên quan đến môi trườngnhư: hiện trạng môi trường, các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường, các số liệuquan trắc môi trường, các thông tin kinh tế - xã hội ….xử lý thông tin kịp thời,phục vụ quá trình tra cứu và khai thác thông tin của các các bộ quản lý môitrường WebGIS (webmaps) ngoài việc hiển thị thông tin mạnh mẽ không chỉdưới góc độ thông tin thuộc tính thuần túy mà đó còn kết hợp được với thông tinkhông gian hữu ích cho người sử dụng Nó là một trong những hướng đi choviệc giám sát và quản thông tin về tài nguyên và môi trường Một trong nhữngcông nghệ xây dựng WebGIS mã nguồn mở phổ biến hiện nay trên thế giới và ởViệt Nam là GeoServer GeoServer là một máy chủ mã nguồn mở với mục đíchkết nối những thông tin địa lý có sẵn tới các Geoweb (trang Web địa lý) sử dụngchuẩn mở Được bắt đầu bởi một tổ chức phi lợi nhuận có tên The OpenPlanning Project (TOPP), nhằm mục đích hỗ trợ việc xử lý thông tin không gianđịa lý với chất lượng cao, đơn giản trong sử dụng

Từ những lý do trên em đã chọn đề tài “ỨNG DỤNG GEOSERVER

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HỆ SINH THÁI NHẠY CẢM KHU BẢO TỒN CÙ LAO CHÀM” với mục tiêu tìm hiểu, thử nghiệm và ứng dụng GeoServer xây

dựng bản đồ hệ sinh thái nhạy cảm để phục vụ cán bộ môi trường quản lý thôngtin đồng thời nâng cao ý thức người dân Cù Lao Chàm trong việc bảo tồn những

hệ sinh thái đặc hữu nơi đây

2 Mục tiêu và nhiệm vụ

Tìm hiểu WebGIS với giải pháp mã nguồn mở GeoServer trên nềnGoogle map xây dựng bản đồ hệ sinh thái nhạy cảm (rừng, rạn san hô, thảm cỏbiển, bờ đá,…) KBTB Cù Lao Chàm, ứng dụng cho quản lý,quy hoạch và sửdụng hợp lý tài nguyên trong tương lai

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu

Khu bảo tồn biển Cù Lao Chàm bao gồm 8 đảo, nằm về phía đông cáchphố cổ Hội An khoảng 18km Tổng diện tích của KBTB Cù Lao Chàm là 235

km2 ( kể cả phần diện tích các đảo và diện tích mặt nước biển ) Sự hiện diện củacác hệ sinh thái quan trọng gồm rạn san hô, thảm cổ biển, bờ đá và rừng làm choKBTB Cù Lao Chàm có tính đa dạng sinh học cao Đề tài sẽ quan tâm đến 2 đốitượng chính là tài nguyên rừng (thực vật, sinh vật rừng) và tài nguyên biển CùLao Chàm (thảm cỏ biển, thảm rong biển, rạn san hô, động vật không xươngsống kích thước lớn, …)

Hình 1: KBTB Cù Lao Chàm

WebGIS với giải pháp mã nguồn mở GeoServer trên nền Google map xâydựng bản đồ hệ sinh thái nhạy cảm đặc trưng Khu bảo tồn biển Cù lao Chàm

Hình 2: WebGIS với các giải pháp mã nguồn mở

Phạm vi nghiên cứu

Thu thập dữ liệu về hệ sinh thái nhạy cảm (rừng, rạn san hô, thảm cỏ biển,

…) Xây dựng cơ sở dữ liệu sử dụng công cụ Quantum GIS kết hợp hệ quản trị

dữ liệu không gian PostgreSQL + PostGIS

Xây dựng WebGIS server sử dụng GeoServer kết hợp với các công cụ hỗtrợ Google map phía client Hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian sử dụngPostgreSQL + PostGIS WebGIS server tương tác với cơ sở dữ liệu không gianlấy về dữ liệu không gian của Cù Lao Chàm… sau đó cung cấp các dịch vụ bản

đồ WebGIS client cho phép hiển thị bản đồ và thao tác trên bản đồ thông quacác dịch vụ mà WebGIS server cung cấp Hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gianquản lý dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của các đối tượng như rừng,thảm cỏ biển,…

Xây dựng tập các công cụ hỗ trợ quản lý và khai thác bản đồ:

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết

Tìm hiểu hệ sinh thái Khu bảo tồn biển Cù lao Chàm

Tìm hiểu GIS, WebGIS, GeoServer, Google map, PostgreSQL vàPostGIS

Nguyên cứu thực nghiệm

Thu thập dữ liệu hệ sinh thái nhạy cảm: đặc điểm, khu vực phân bố, sốlượng …tài nguyên đặc trưng biển và tài nguyên đặc trưng rừng của Khu bảo tồnbiển Cù lao Chàm

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu và ứng dụng có thể được đưa lên mạng Internet đểcho cán bộ môi trường và người dân thấy được thực trạng của hệ sinh thái nhạycảm từ đó có kế hoạch quản lý và khai thác nhằm bảo tồn và phát triển khu Khubảo tồn biển Cù lao Chàm

6 Bố cục của luận văn

Luận văn được trình bày bao gồm các phần chính như sau:

Chương 1 - Nghiên cứu tổng quan:

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

1.1 KBTB CÙ LAO CHÀM

1.1.1 Cù Lao Chàm

Cù Lao Chàm là xã đảo Tân Hiệp, thuộc thị xã Hội An, tỉnh QuảngNam, cách thị xã Hội An 18km về phía Biển Đông Cù Lao Chàm bao gồm 8đảo diện tích gần 15km2 và hiện có hơn 3000 dân thuộc 600 hộ, phần lớn làmnghề đánh cá và buôn bán nhỏ, tập trung ở khu vực Bãi Làng thuộc đảo Hòn

La Đây cũng là một trong 4 khu bảo tồn biển được công nhận từ năm 2004

do Chính phủ Đan Mạch tài trợ và mới đây là Khu dự trữ sinh quyển thế giới

do UNESCO công nhận Chuyên gia Hans Dilev của Đại học Aarhus (ĐanMạch) đã khẳng định: "Đây là một trong số rất ít đảo của Việt Nam còn giữđược thảm thực vật có độ che phủ tương đối lớn, là nơi cư trú của nhiều loạiđộng vật quý hiếm trên bờ, dưới biển"

Khu bảo tồn biển Cù lao Chàm được công nhận năm 2004 bao gồm cácđảo và vùng nước xung quanh, với tổng diện tích 6.719ha, trong đó có khoảng165ha rạn san hô và 500ha thảm có biển Về sinh vật, tại đây đã được xácđịnh có 947 loài sinh vật sống trên vùng nước quanh các đảo, quanh các vỉasan hô cứng và mềm phát triển dày đặc Hệ thực vật Cù Lao Chàm gồm 342loài có ích, trên 60% trong đó có thể được sử dụng vào các mục đích khácnhau

Rừng Cù Lao Chàm có 12 loài thú, 13 loài chim, hàng trăm loài bò sát,ếch nhái Khỉ đuôi dài và chim yến là các loài quý hiếm đã được ghi trongSách Đỏ động vật Việt Nam Hòn Lao, nơi có nhiều vách đã thẳng đứng lànơi cư trú và làm tổ của loài yến sào nổi tiếng, là đặc sản xuất khẩu có giá trịcủa Hội An.[1]

Cù Lao Chàm còn chứa đựng nhiều giá trị lịch sử nhân văn như các dichỉ khảo cổ, di tích lịch sử, văn hóa còn được lưu giữ từ các nền văn hoá SaHuỳnh, Việt đã được công nhận di tích quốc gia Đây còn là một tiền cảngcủa thị Hội An, một đầu mối giao thương và giao lưu văn hóa khá sớm củaĐàng Trong với các nước trên thế giới, trong đó có những giá trị thuộc các

"con đường gốm sứ", "con đường tơ lụa" nổi tiếng

Tuy nhiên, sự đa dạng sinh học và sự bền vững môi trường và cả nhữnggiá trị lịch sử văn hóa tại đây đang bị thách thức bởi không chỉ việc sử dụnghóa chất, chất nổ trong khai thác hải sản, mà còn từ nguy cơ bùng phát củacác làn sóng du lịch được tính bằng con số hàng triệu du khách đến Hội Anmỗi năm; thậm chí còn bị ảnh hưởng không ít của hàng loạt các khu du lịchbãi biển đang xây dựng ở phía đất liền Tiến sĩ Donal J.Macintosh, Cố vấntrưởng dự án Khu bảo tồn biển Cù Lao Chàm, từng cảnh báo cần phải kiểmsoát chặt chẽ các hoạt động du lịch ở Cù Lao Chàm, và đảm bảo một chiếnlược cho việc phát triển du lịch từng giai đoạn trên đảo và quần đảo, cần phảiđược xây dựng và thảo luận trước khi bất cứ một công trình xây dựng hay mộthoạt động phát triển quan trọng nào được duyệt Sự phát triển du lịch ồ ạt,vội vã hiện nay trên đảo sẽ tác động lớn đến môi trường sinh thái Các chuyêngia tư vấn dự án "Hợp phần kiểm soát ô nhiễm khu vực đông dân nghèo"PCDA khuyến cáo công việc bảo vệ môi trường trên xã đảo Cù Lao Chàmkhông chỉ là trách nhiệm của chính quyền địa phương hay tổ chức nào mà cần

có chung tay góp sức của mọi người dân.[10]

1.1.2 Đối tượng tài nguyên đặc trưng rừng

a Thực vật rừng

Rừng Cù Lao Chàm thuộc kiểu rừng mưa ẩm nhiệt đới, được đặc trưngbởi rừng lá rộng thường xanh hôn giao phức tạp nhiều tần tán Có thể coi đây

là những đặc trưng đáp ứng vai trờ cực kỳ quan trọng trong việc tạo ra sinhcảnh có đa dạng loài động vật sinh sống.

Thực vật rừng có 499 loài thuộc 352 chi, 115 họ của 5 ngành thực vậtbậc cao có mạch Dưới đây là một số đại diện cho khu hệ thực vật phong phú,

đa dạng của rừng Cù Lao Chàm.[1]

Gõ mật: Tên khoa học là Sindora cochinchinensis H.Bail, thuộc họCaesa Ipniaceae Cây gỗ lớn, thường xanh, thân cột cao 30-35m, đường kính08-1m Tán xòe hình ô, cành lá rườm rà Lá kép lông chim chẵn từ 6-8 lá.[1]

Lim xanh: Tên khoa học là Erythrophloeum fordii Oliver, thuộc họVang Cây gỗ lớn, thường xanh cao 20-25m, đường kính 70-90cm Tán ládày, xòe rộng, thân tròn, gốc có bạnh nhỏ Lá kép lông chim 2 lần Lim xanh

là cây gỗ lớn, phân bố trong vành đai nhiệt đới thấp, từ 200-800m.[1]

Dầu lông: Tên khoa học là Dipterocaprpus tybereulatus Roxb thuộc họDipterocarpaceae Cây gỗ lớn, lá đơn, mọc cách, có lá kèm sớm rụng.[1]

Chò nâu: Tên khoa học là Dipterocarpus tonkinensis, cây gỗ lớn, họDầu Thân thẳng, tròn cao 35-40m, đường kính 1m, phân cành ngan.[1]

Huỳnh: Tên khoa học là Tarrietia javanica Blume, phân bố ở độ cao200-400m.[1]

Bời lời đỏ: Bời lời ở KBTB Cù Lao Chàm có 2 loại là Bời lời đỏ vàBời lời nhớt, nhưng số lượng Bời lời đỏ chiếm ưu thế nhiều hơn Bời lời nhớt

có tên khoa học là Litsea glutinosa Bời lời đỏ có tên khoa học là Machilusodoratissima Ness, cả hai đều thuộc họ Long não Bời lời đỏ là cây gỗ loạitrung bình, thường xanh, cao 25-35m, đường kính 40-60cm Thân tròn thẳng,tán hình trứng hẹp Vỏ thân màu xám trắng đến nâu, có mùi thơm Lá đơn,mọc cách, phiến là dày có mùi thơm nhẹ.[1]

Sến mật: Tên khoa học là Madhuca pasquieri H.J.Lam, thuộc họSaporcceae Là cây gỗ lớn, thân thẳng, cao 35-40m, đường kính lên đến 1,2m

Tán dày, lá đơn, mọc cách, hình trứng ngược dài, nhiều gân song song Vỏthân mày nâu nứt hình ô vuông Toàn thân có nhựa mủ trắng, phân bố ở độcao 200-1000m.[1]

- Mây nép: Tên khoa học là Calamus tetradactylus Hance, thuộc họ Caudừa Cây leo mọc thành bụi, với nhiều thân kí sinh, có thân ngầm giống “củgừng” nhưng rất cứng và đen nhu sừng Thân ký sinh chỉ to bằng ngón tay,nhưng có thể dài 20-30m Toàn bộ thân được bao bọc trong các bẹ lá màuxanh, có gai Lá dài khoảng 1m, bẹ lá hình ống, ôm lấy thân; lá nhỏ hình mũimác, dài 15cm có 3-5 gân hình cung Mây nép phân bố ở độ cao 100-800m,chủ yếu tập trung ở độ cao 100-500m.[1]

Ngũ gia bì gai: Tên khoa học là Acanthopanax trifoliatus Merr, thuộc

họ Ngũ gia bì Cây bụi cao 2-7m, có nhiều gai Lá kép chân vịt, 3-5 lá chét, láchét lớn hình trừng thô, dài 4-8m Ngũ gia bì thường phân bố ở độ cao 200-1500m , ven suối, vách đá, ẩm, ven đường mòn.[1]

Sâm nam: Tên khoa học là Boerhavia chinensis, thuộc họ Hoa phấn.Cây thảo mảnh, dễ gãi, có cành dài 1m và hơn Lá mọc đối, trái xoan, lá hìnhtim ở gốc.[1]

b Động vật rừng

Khỉ đuôi dài: Tên khoa học là Macaca fascicularis, còn có tên là khỉ ăncua, khỉ nước Khỉ đuôi dài nặng đến 8kg, thân dài 580mm Lông dày, ngắn vàmịn với hai màu cơ bản: nâu phớt xám và nâu phớt đỏ Đuôi tròn, to khỏe, dàibằng hoặc hơn thân, lông đuôi trắng Ngủ trong hang, sống đàn từ 5-40 con, leotrèo giỏi, kiếm ăn ban ngày, leo trèo hái quả và thò tay vào trong hang bắt cuatôm vên các khen đá Thức ăn chính là quả cây rừng, cá, ốc hến, sò, giáp xác.[1]

Bìm bịp: Tên khoa học là Centropus sinensis Chim trung bình lớn, cánhdài 180-220mm Đầu, cổ, ngực, bụng, đuôi đen ánh kim loại, trên vai có vằn đennhỏ, mờ Mắt đỏ, mỏ và chân đen, ngón cái có vuốt rất dài Bìm bịp sống ven

rừng, trong các lùm cây bụi Kiếm ăn trên các bãi cỏ ven suối.Thức ăn chính làrắn, chim, gà con và cá.[1]

Diều hâu: Tên khoa học là Milvus korschum Đầu có màu hung, lưng nâuthẩm, lông bao cánh và lông cánh sơ cấp đen Đuôi nâu với vằn nâu thẩm, xẻđôi Mỏ đen, da gốc mỏ vàng, chân vàng nhặt Là loài chim trú đông và kiếm ănngày, thường bay lượn trên cao để kiếm mồi Thức ăn chín là chuột, chim, gàcon và cá.[1]

Gà rừng: Tên khoa học là Gallus gallus Con đực có lông đầu, cổ đỏ dacam, lưng và cánh đỏ thẩm; ngực, bụng và đuôi đen Con mái nhỏ hơn màu nâuxỉn Mắt gà rừng màu nâu hay vàng cam Mỏ nâu sừng hoặc xám chỉ, mào thịt

đỏ, chân xám nhạt Sống trong các bụi cây cao dưới 5m Thức ăn chính là cácloại quả mềm, các loại động vật nhỏ như mối, kiến, giun đất, các loại côn trùng.[1]

Tắc kè: Tên khoa học là Gekko gekko Tắc kè có hình dạng giống thạchsùng, thân dài khoảng 150mm, đuôi 120 mm, đàu dẹp 3 cạnh, màu xám nhạthoặc xám vàng, lưng màu xám có nhiều hoa vàng sáng, nhiều nốt sần lớn, bụngtrắng xám Chân năm ngón, ngón có giác bám, con đực có lỗ hậu môn đen hơncon cái Chúng sống trong các hang đá, hốc cây mỗi hốc có 2-3 con, mùa đông8-10 con Thức ăn chín là những loài côn trùng như bướm, muỗi, dán đất, càocào.[1]

Trăn: Trăn ở rừng KBTB Cù Lao Chàm là loại Trăn mốc, có tên khoahọc là Python molurus Trăn mốc thường dài 4,5-5m, nặng đến 30kg, mặt lưngxám nhạt, bụng trắng đục, vẩy thân 64 hàng, vẩy hình vuông, xếp hình ngói lợp.Trăn sống ven rừng, mùa lạnh thường ở hang đất, mùa nóng thường vắt mìnhtrên cây Thức ăn các loại động vật có xương sống như ếch, nhái, trứng, chim,chuột.[1]

Bên cạnh những loài động vật kể trên, còn có những loài đặc hữu, tạo nêntính đa dạng đặc thù của rừng Cù Lao Chàm là chim Yến, Cua đá mà sự có mặtcủa chúng có giá trị cả về mặt sinh thái và giá trị kinh tế.[1]

Chim Yến (Yến sào): Tên khoa học là Collocalia francica sinh sống trongcác hang đá ờ bờ đông của Hòn Lao và một số hòn khác như Hòn Tai, Hòn Khô,Hòn Lá và Hòn Ông Quần thể chim Yến khoảng 100000 con Thức ăn là cácloại con trùng nhỏ bay lượn Làm tổ bằng chín nước bọt của mình và đã từ lâu là

1 loại thực phẩm quý hiếm có giá trị dinh dưỡng cao đối với con người ChimYến làm tổ trên các vách núi trong những hang núi hướng ra biển mà người dângọi là hang Yến Ở KBTB Cù Lao Chàm Yến sào được khai thác 1 năm 2 lần.Vào tháng 4, tổ Yến được lấy đi trước khi chim chuẩn bị đẻ trứng sẽ cho sảnlượng và sản lượng cao hơn khoảng 600kg/mùa vào tháng 9 sau khi chim nonvừa rời tổ có sản lượng và chất lượng thấp nhất khoảng 400kg/mùa Trung bình

mỗ năm nguồn tài nguyên này mang về cho Hội an khoảng 3.000.000USD.[1][11]

Cua đá: Tuy là động vật biển nhưng lại sống trên rừng trong các hang đá,khi trưởng thành mang trứng đến mùa sinh sản theo suối tìm về các bờ đá đẻ conxuống biển, rồi từ đó cua non bò ngược lại lên rừng Mùa sinh sản từ tháng 5-8trong năm Mùa khai thác cua đá từ 2-8 sản lượng ít nhất từ 10-30con/đêm/người và nhiều nhất từ 40-100 con/đêm/người, khai thác tập trung nhấtvào tháng 4-8, trung bình 50con/đêm/người Cua lớn có kích thước 17cm, nhỏnhất là 2cm, trung bình 9-10cm tính theo chiều dai mai cua.[1]

1.1.3 Đối tượng tài nguyên đặc trưng biển

a Thảm cỏ biển, thảm rong biển, rạn san hô, cá rạn san hô và động vật không xương sống kích thước lớn

Thảm cỏ biển: Kết quả báo cáo tháng 6/2008 cho thấy thảm cỏ biển phân

bố trong KBTB Cù Lao Chàm chủ yếu ưu thế bởi 3 loài cỏ biển Halophila

decipiens, Halophila ovalis và Halodule pinifolia Số liệu độ phủ, mật độ và sinhlượng: Halophila decipiens có mật độ dao động từ 4000 - 5.500 cây/m2 , mật

độ trung bình tại Bãi Bắc là 4.715 cây/m2 , còn tại Bãi Ông là 4.289 cây/m2 Sinh lượng trung bình tại Bãi Bắc là 16,7 g khô/m2 , còn tại Bãi Ông là 13,3 gkhô/m2 Mật độ trung bình loài này tại Bãi Bìm là 3.015 cây/m2 với sinh lượngtrung bình là 9,7 g khô/m2 Tại khu vực Bãi Chồng và Bãi Nần mật độ và sinhlượng thấp nhất, mật độ trung bình là 3.015 thân/m2 với sinh lượng là 5,1 g khô/m2 tại Bãi Chồng, còn tại Bãi Nần, mật độ trung bình là mật độ trung bình là1.978 cây/m2 với sinh lượng là 4,0 g khô/m2 Riêng tại Bãi Hương, thảm cỏbiển đã suy giảm rất mạnh, cỏ biển không tạo thành thảm như những khu vựckhác mà chỉ rãi rác dưới dạng các đốm nhỏ Tại Bãi Bắc và Bãi Bìm, Halodulepinifoliatạo thành thảm đơn loài với mật độ trung bình dao động 1.824 -4.181cây/m2, sinh lượng 13,562 - 28,184g khô/m2 Đối với loài Halophilaovalis, giá trị mật độ và sinh lượng cao nhất tại Bãi Nần, tương ứng 944 cây/m2

và 8,224 g khô/m2 Mật độ trung bình tại Bãi Ông là 720 cây/m2 với sinh lượngtrung bình là 6,544 g khô/m2.[9]

Thảm rong biển: Tên khoa học của các loài phổ biến được xác định:Lyngbia majuscula, Boodlea composita, Caulerpa ravemosa var peltata, C.verticillata f charoides, Neomeris annulata, Chnoospora implexa, Dictyotadichotoma, Lobophora variegata, Padina australis, Actinotrichia fragilis,Amphiroa fragilissima, Asparagopsis taxiformis, Halymenia dilatata Tổng cộng

76 loài rong biển thuộc 4 ngành rong Phân bố trong vùng biển của KBTB CùLao Chàm nhưng tại Vũng Đá Bao (Nam Hòn Lá) thảm rong biển có sinh lượng

và mật độ cao nhất Độ phủ trung bình có sự khác nhau giữa các địa điểm, trungbình dao động 30 – 90% Mật độ và sinh lượng trung bình dao động tương ứng

30 – 60% và 0,2 - 0,4 kg khô/m2 Xét theo từng khu vực thì Vũng Đá Bao (namHòn Lá) có sinh lượng và mật độ cao nhất, chiều dài rong mơ> 1 m, mật độ khá

dày bao phủ nền đáy trong các vũng Trữ lượng rong mơ ước tính cho toàn khuvực đạt khoảng 6 - 10 tấn khô Theo thông tin của ngư dân có kinh nghiệm trongvùng thì các thảm rong biển ở KBTB Cù Lao Chàm có xu hướng ngày càng ít

đi so với trước đây.[1][9]

Rạn san hô: khoảng 165 ha rạn san hô với tổng cộng 277 loài san hô cứngtạo rạn thuộc 40 giống của 17 họ, họ có số lượng loài nhiếu nhất là Acroporidae(78 loài), tiếp theo là họ Faviidae (65 loài), Poritidae (31 loài), Dendrophylliidae(21 loài), Agariciidae (15 loài) và Fungiidae (12 loài), 15 loài thuộc 11 giống của

6 họ san hô mềm, 3 loài thuỷ tức san hô, 1 loài san hô xanh và 2 loài san hô gai.Phân bố khá rộng trong vùng nước nông ven bờ, tập trung tại khu vực phía BắcHòn Khô, Hòn Lá, Hòn Tai và Vũng Cây Chanh - Tây Bắc Hòn Mồ là những

nơi giàu có nhất về thành phần giống loài san hô Các loài san hô này sinh trưởng rất chậm, trung bình tăng từ 5-15mm theo bán kính mỗi năm Độ phủ

thành phần nền: tình trạng các rạn san hô trong KBTB Cù Lao Chàm không cònduy trì trong tình trạng tốt, độ phủ san hô sống trung bình chỉ đạt 30,56% và chủyếu là san hô mềm (17,29%) và san hô cứng (6,52%) Số lượng rạn san hô trongtình trạng tốt và rất tốt (độ phủ san hô sống đạt bậc 4 & 5: 51 – 75%) có 42,4 ha(chiếm 13,54%), ở mức trung bình (bậc 3: 31 – 50%) có 110,2 ha (chiếm35,42%), ở mức xấu (bậc 2: 11 – 30%) có 93,9 ha (chiếm 30,20%) và rất xấu(bậc 1: < 10%) là 64,7 ha (chiếm 20,84%) Nhìn chung, san hô mềm chiếm ưuthế với 14,57% số tow đạt bậc 3 (31 – 50%) và bậc 4 (51 – 75%) Độ phủ là23,75%, trong đó san hô cứng chiếm 11,75% và san hô mềm là 12,0% Thànhphần đá tảng và san hô chết lâu năm chiếm tỉ lệ khá cao (dao động từ 31,56 -57,81%), tiếp theo là rong lớn Độ phủ của thành phần san hô mới chết (RKC),hải miên (SP) và bùn (SI) chiếm một tỉ lệ khá thấp, trung bình dao động từ 0,0 –2,51% Khu vực Bãi Hương độ phủ trung bình của san hô vụn khá cao (22,5%).[1][9]

Cá rạn san hô: Tổng cộng 270 loài cá rạn thuộc 105 giống và 40 họ cá,các họ cá có số lượng loài cao là họ cá Thia Pomacentridae và họ cá Bàngchài Labridae (46 loài) Tiếp theo là họ cá Bướm Chaetodontidae (25 loài), họ

cá Mó Scaridae (15 loài), họ cá Đuôi gai Acanthuridae (13 loài), họ cá

Mú Serranidae (11 loài) và họ cá Dìa Siganidae (10 loài) Phân bố trongvùng biển của KBTB Cù Lao Chàm tuy nhiên tại Vũng Đá Đen có mật độ tậptrung cá rạn san hô cao nhất (157,5 con/100m2) và thấp nhất là Bãi Hương(41,5 con/100m2) Phần lớn cá rạn trong KBTB Cù Lao Chàm thuộc nhómkích thước nhỏ 1 – 10cm (75,6 con/100m2; chiếm tỉ lệ 77,06% tổng số),nhóm kích thước 11 – 20cm (18,8 con/100m2; chiếm 19,31%) và nhómkích thước > 20cm có mật độ rất thấp (3,0 con/100m2; chiếm 3,63%).[1][9]

Động vật không xương sống kích thước lớn: Tổng cộng 97 loài thuộc 61 giống và 39 họ thuộc hai lớp chân bụng Gastropoda và haimảnh Bivalvia thuộc ngành thân mềm Mollusca Các họ có số lượng loàiphong phú gồm họ Muricidae (13 loài), Phyllidiidae (11 loài), Conidae (8loài) và Cypraeidae (5 loài) Tổng cộng 11 loài thuộc 8 giống và 7 họ Da gaikích thước lớn có giá trị sinh thái và thực phẩm, các loài phổ biến gồmLinckia laevigata, Echinothrix calamaris và Diadema setosum Họ hải sâmHolothuriidae có 3 loài (Holothuria atra, Holothuria edulis và Holothuria leucospilota), trong đó hải sâm Bụng đỏ Holothuria edulis và hải sâm CátHolothuria leucospilota xuất hiện khá phổ biến và với mật độ cao hơn so vớicác loài khác Tổng cộng 4 loài tôm Hùm: Panulirus longipes, P ornatus, P.stimpsony và P versicolor và một loài cua Charybdis feriata được tìm thấytrên các rạn san hô Phân bố trong vùng biển của KBTB Cù Lao Chàm tuynhiên mật độ động vật không xương sống (ĐVKXS) kích thước lớn tập trungcao nhất ở Bãi Đâu Tai và thấp nhất là Bãi Hương.[1]

1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)

1.2.1 Khái niệm chung

Hệ thống thông tin địa lý có thuật ngữ tiếng Anh là GeographicalInformation System Nó được hình thành từ 3 khái niệm: địa lý(Geographical), thông tin (Information) và hệ thống (System)

Khái niệm “địa lý” (Geographical) được sử dụng vì GIS trước hết liênquan đến các đặc trưng “địa lý” hay “không gian” Các đặc trưng này đượcánh xạ hay liên quan đến các đối tượng không gian Chúng có thể là các đốitượng vật lý, văn hóa hay kinh tế trong tự nhiên Các đặc trưng trên bản đồ làbiểu diễn ảnh của các đối tượng không gian trong thế giới thực Biểu tượng,màu và kiểu đường được sử dụng để thể hiện các đặc trưng không gian khácnhau trên bản đồ 2D

Khái niệm “thông tin” (Information) được sử dụng vì nó liên quan đếnkhối dữ liệu khổng lồ do GIS quản lý Các đối tượng thế giới thực đều có tậpriêng các dữ liệu chữ số thuộc tính hay đặc tính (còn gọi là dữ liệu phi hìnhhọc, dữ liệu thống kê) và các thông tin vị trí cần cho lưu trữ, quản lý các đặctrưng không gian

Khái niệm “hệ thống” (System) đề cập đến cách tiếp cận hệ thống củaGIS Môi trường hệ thống GIS được chia nhỏ thành các module, để dễ hiểu,

dễ quản lý, nhưng chúng được tích hợp thành hệ thống thống nhất, toàn vẹn.Công nghệ thông tin đã trở thành quan trọng, cần thiết cho tiệm cận này vàhầu hết các hệ thống thông tin đều được xây dựng trên cơ sở máy tính [2]

Hình 1.1: Hệ thống thông tin địa lý trong hệ thống thông tin nói chung Hình 1.1 cho ta biết “hệ thống thông tin địa lý” nằm ở khoảng nào trong

“hệ thống thông tin” nói chung “Hệ thống thông tin” bao gồm hệ thống thôngtin phi hình học (kế toán, quản lý nhân sự…) và hệ thống thông tin không gian

“Hệ thống thông tin địa lý” bao gồm nhiều hệ thống thông tin khác: Hệ thốngthông tin đất đai (Hệ thống thông tin địa chính, hệ thống thông tin quản lý đất sửdụng: rừng, lúa…), hệ thống thông tin địa lý quản lý kinh tế, xã hội, dân số…

“Thông tin địa lý” bao gồm dữ liệu về bề mặt trái đất và các diễn giải dữliệu, để chúng trở nên dễ hiểu Thông tin địa lý được thu thậy qua bản đồ, qua đođạc trực tiếp, đo đạc bằng máy bay, viễn thám, hoặc được thu thập thông quađiều tra, phân tích hay mô phỏng Thông tin địa lý bao gồm hai loại dữ liệu: dữliệu không gian và dữ liệu thuộc tính (phi không gian); trả lời các câu hỏi “có cáigì?”; “ở đâu?” [2]

1.2.2 Nền tảng của hệ thống thông tin địa lý GIS

Khái niệm cơ bản cần nắm vững trước khi đưa ra các định nghĩa, cầnxem xét các yếu tố cấu thành, cơ sở dữ liệu liên quan, phạm vi ứng dụng của

hệ thống thông tin địa lý

Tiếp theo đó, sẽ nghiên cứu những khái niệm cơ bản của mô hình hóa

dữ liệu địa lý, nghiên cứu một số phương pháp để mô hình hóa các bề mặtliên tục, các đối tượng riêng rẽ và các hình ảnh Đôi khi không phải là chỉ cómột cách lựa chọn hợp lý cho mô hình dữ liệu [2]

Các bộ phận của hệ thống thông tin địa lý [2]

Hệ thống thông tin địa lý GIS bao gồm năm thành phần:

Những con người được đào tạo (People)

Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính (Data)

Phương pháp phân tích (Analysis)

Phần mềm (Software)

Phần cứng (Hardware)

Tất cả được kết hợp, tổ chức, tự động hóa, điều hành, cung cấp thôngtin thông qua sự diễn tả địa lý

Con người xây dựng và sử dụng GIS:

Khi ta thiết lập một kiểu dữ liệu, xây dựng một phần mềm tin học, haybiên soạn một tài liệu, điều quan trọng là cần làm rỏ công việc mình đang tiếnhành phục vụ đối tượng nào

Có thể thấy những vai trò căn bản của con người trong GIS như sau:

Sử dụng bản đồ - đó là người tiêu dùng, đầu cuối của GIS Họ tìm trongbản đồ được tạo ra cho nhu cầu chung hay nhu cầu riêng của họ Tất cả cácthành viên đó là người sử dụng bản đồ Người sử dụng hệ thống là nhữngngười sử dụng GIS để giải quyết các vấn đề không gian Nhiệm vụ chủ yếu

của họ là số hóa bản đồ, kiểm tra lỗi, soạn thảo, phân tích dữ liệu thô và đưa

ra các giải pháp cuối cùng để truy vấn dữ liệu địa lý

Xây dựng bản đồ - Sử dụng một số lớp bản đồ từ một vài nguồn khácnhau và thêm vào đó những dữ liệu cần thiết, tạo ra những bản đồ theo ýngười sử dụng

Phát hành bản đồ - in bản đồ Những người này tạo ra những bản đồ cóchất lượng cao

Thao tác viên hệ thống có trách nhiệm vận hành hệ thống hàng ngày, đểngười sử dụng hệ thống làm việc hiệu quả: sửa chữa khi chương trình bị tắcnghẽn, trợ giúp nhân viên thực hiện các phân tích có độ phức tạp cao, huấnluyện người dùng, quản trị hệ thống, quản trị CSDL, an toàn, toàn vẹn CSDL

để tránh hư hỏng mất mát dữ liệu

Chuyên viên phân tích hệ thống GIS là nhóm người chuyên nghiên cứuthiết kế hệ thống có trách nhiệm xác định mục tiêu của hệ thống GIS trong cơquan, hiệu chỉnh hệ thống trong cơ quan Thông thường, chuyên gia phân tích

hệ thống là nhân viên của các hãng lớn chuyên về cài đặt GIS

Nhà cung cấp GIS có trách nhiệm cung cấp phần mềm, cập nhật phầnmềm, phương pháp nâng cấp cho hệ thống, huấn luyện người dùng GIS thôngqua các hợp đồng với quản trị hệ thống

Phân tích và giải quyết các vấn đề địa lý – như các vấn đề sự phát táncác chất hóa học, tìm kiếm đường đi ngắn nhất, xác định địa điểm

Xây dựng và nhập dữ liệu địa lý – từ một vài dạng biên tập khác nhau,chuyễn đổi, và truy cập Nhà cung cấp dữ liệu có thể là tổ chức Nhà nước hay

tư nhân Thông thường các cơ quan Nhà nước cung cấp dữ liệu được xâydựng cho chính nhu cầu của họ, những dữ liệu này có thể được sử dụng trongcác cơ quan, tổ chức khác hoặc được bán với giá rẻ hay cho không tới các dự

án GIS phi lợi nhuận Các công ty tư nhân thì thường cung cấp dữ liệu sửa đổi

từ dữ liệu các cơ quan Nhà nước cho phù hợp với ứng dụng cụ thể

Quản trị dữ liệu – điều hành cơ sở dữ liệu của GIS và đảm bảo cho GIShoạt động suôn sẽ

Thiết kế cơ sở dữ liệu – Xây dựng các kiểu dữ liệu logic và xây dựng

cơ sở dữ liệu

Phát triển – xây dựng GIS theo ý người sử dụng phục vụ một số yêucầu riêng và yêu cầu của ngành nghề Người phát triển ứng dụng là những lậptrình viên được đào tạo để xây dựng các giao diện người dùng, làm giảm khókhăn khi thực hiện các thao tác cụ thể trên các hệ thống GIS chuyên nghiệp.Phần lớn, lập trình GIS bằng ngôn ngữ macro do nhà cung cấp GIS xây dựng

để người phát triển ứng dụng có khả năng ghép nối với các ngôn ngữ máytính truyền thống

Nguồn dữ liệu cho GIS:

Một hệ thống thông tin địa lý GIS bất kỳ nào cũng bào gồm thành phần

dữ liệu không gian Dữ liệu không gian này có thể từ những ảnh chụp từ máybay, ảnh vệ tinh, đường đồng mức, bản đồ số về môi trường hay địa bạ vềquyền sử dụng đất

GIS còn có thể ở những nơi khác nữa, như được các công ty, họ giữ cơ

sở dữ liệu về khách hàng của mình đi kèm với dữ liệu địa lý Hay GIS tínhtoán vị trí của bất kỳ địa điểm nào trên trái đất từ địa chỉ bưa điện

Thủ tục và phân tích: Các chuyên gia điều hành GIS bằng các hàm,

thủ tục và các quyết định Đó là tập hợp kinh nghiệm của con người và làphần không thể thiếu được của GIS

Một vài ví dụ về chức năng phân tích là:

Khoa học được ứng dụng có liên quan tới không gian như thủy văn, khítượng hay dịch tể học

Chất lượng các thủ tục đảm bảo dữ liệu là chính xác, nhất quán và đúngđắn.

Thuật toán giải quyết vấn tin trên tuyến, mạng hay mặt

Những kiến thức áp dụng đễ vẽ bản đồ tạo ra những bản đồ thể hiệnhoàn hảo

Phần cứng máy tính: Máy tính với đủ loại từ loại cầm tay đến những

máy chủ mạng Có thể cài đặt phần mềm của GIS cho gần như hầu hết cácloại máy tính

Với sự cải thiện của mạng máy tính băng thông rộng, một máy chủ đã

có thể phục vụ cho GIS trong phạm vi doanh nghiệp

Internet kết nối các máy tính thành mạng toàn cầu, là một cách cơ bản

để truy cập dữ liệu

Một hướng khác, đó là sự tăng nhanh việc sử dụng hệ thống định vịtoàn cầu GPS (Global Positioning System) để xác định vị trí theo thời gianthực

Phần mềm GIS: Một hệ thống GIS bao gồm nhiều modules phần mềm

trong đó hệ quản trị CSDL địa lý là quan trọng nhất, nó thể hiện khả năng lưutrữ, quản lý dữ liệu Các module khác là công cụ thu thập dữ liệu, chuyển đổi

dữ liệu, phân tích dữ liệu, làm báo cáo, truyền tin, giao diện người dùng

Một vài chức năng của phần mềm GIS:

Khả năng lưu trữ các dạng thức hình học trực tiếp dưới dạng cơ sở dữliệu cột

Khung làm việc để định nghĩa lớp bản đồ và các phương thức thể hiệnbản đồ Những phương pháp vẽ này dựa trên giá trị thuộc tính của đối tượng

Cơ sở hạ tầng để hỗ trợ việc tạo ra các bản đồ từ đơn giản đến phức tạp,làm cho công việc lập bản đồ trở nên đơn giản hơn

Tạo lập và lưu trữ các mối quan hệ hình học topo giữa các đối tượngliên kết mạng và cấu trúc hình học polygon.

Chỉ mục không gian hai chiều (2D) để thể hiện nhanh chóng các đốitượng địa lý

Một tập hợp các toán tử để xác định mối quan hể địa lý như gần, kềliền, chồng và so sánh không gian

Nhiều công cụ hỗ trợ vấn tin

Hệ thống Work-Flow cho phép chỉnh sửa, biên tập các dữ liệu địa lý cóđược từ nhiều nguồn và ở các phiên bản khác nhau

Với những phân tích trên ta có thể đi tới định nghĩa hệ thống thông tinđịa lý

1.2.3 Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý GIS

Hệ thống máy tính ngay từ đầu đã nhanh chóng được sử dụng hữu hiệuvào các công việc liên quan tới địa lý và phân tích địa lý Cùng với sự ứngdụng máy tính ngày càng tăng, khái niệm mới GIS phát triển từ những năm1960

Nhiều định nghĩa GIS đã ra đời, có thể dẫn ra đây một số định nghĩa [2]:

Burrough, 1986: GIS là những công cụ mạnh để tập hợp, lưu trữ, truy

cập, khôi phục, biểu diễn dữ liệu không gian từ thế giới thực, đáp ứng nhữngyêu cầu đặc biệt

Lord Chorley, 1987: GIS là hệ thống thu nạp, lưu trữ, kiểm tra, tích

hợp, vận dụng, phân tích và biểu diễn dữ liệu tham chiếu tới mặt đất Những

dữ liệu này thông thường là cơ sở dữ liệu tham chiếu không gian dựa trênnhững phần mềm ứng dụng

Michael Zeiler: Hệ thống thông tin địa lý GIS là sự kết hợp giữa con

người thành thạo công việc, dữ liệu mô tả không gian, phương pháp phân tích,

phần mềm và phần cứng máy tính – tất cả được tổ chức quản lý và cung cấpthông tin thông qua sự trình diễn địa lý.

François Charbonneau, Ph D: GIS là một tổng thể hài hòa của một công

cụ phần cứng và ngôn ngữ sử dụng để điều khiển và quản lý từ dữ liệu cho đếnphép chiếu không gian và của các dữ liệu mô tả có liên quan

David Cowen, NCGIA, Mỹ: GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và các

thủ tục được thiết kế để thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiểnthị các dữ liệu qui chiếu không gian, để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kếhoạch phức tạp

Mặc dù có sự khác nhau về mặt tiếp cận, nhưng nhìn các định nghĩa vềGIS đều có các đặc điểm giống nhau như sau: bao hàm khái niệm dữ liệukhông gian (spatial data), phân biệt giữa hệ thống thông tin quản lý(Management Information System – MIS) và GIS Về khía cạnh của bản đồhọc thì GIS là kết hợp của lập bản đồ trợ giúp máy tính và công nghệ cơ sở dữliệu So với bản đồ thì GIS có lợi thế là lưu trữ dữ liệu và biểu diễn chúng làhai công việc tách biệt nhau Vì vậy, có nhiều cách quan sát từ các góc độkhác nhau trên cùng tập dữ liệu

1.2.4 Quan hệ giữa GIS và các ngành khoa học khác

GIS là ngành khoa học được xây dựng trên các tri thức của nhiều ngànhkhoa học khác nhau Đó là các ngành [2]:

Ngành địa lý: Có truyền thống lâu đời về phân tích không gian và nó

cung cấp các kỹ thuật phân tích không gian khi nghiên cứu; liên quan mậtthiết đến việc hiểu thế giới và vị trí của con người trong thế giới

Ngành bản đồ (cartography): Có truyền thống lâu đời trong việc thiết

kế bản đồ, do vậy nó là khuôn mẫu quan trọng nhất của đầu ra GIS Ngàynay, bản đồ cũng là nguồn dữ liệu đầu vào chính của GIS

Công nghệ viễn thám (remote sensing): Cho phép thu thập và xử lý dữ

liệu mọi ví trí trên Trái đất với giá rẻ Các dữ liệu đầu ra của hệ thống ảnh vệtinh có thể được trộn với các lớp dữ liệu của GIS Các ảnh vệ tinh là nguồn dữliệu địa lý quan trọng cho hệ thống GIS

Ảnh máy bay: Với kỹ thuật đo chính xác, hiện nay ảnh máy bay là

nguồn dữ liệu chính về độ cao bề mặt Trái đất được sử dụng làm đầu vào củaGIS

Bản đồ địa hình: Cung cấp dữ liệu có chất lượng cao về vị trí của ranh

giới đất đai, nhà cửa…

Khoa đo đạc: Là nguồn cung cấp các vị trí cần quản lý có độ chính xác

cao cho GIS

Công nghệ thông tin: Thiết kế trợ giúp bằng máy tính

(Computer-Aided Design – CAD) cung cấp kỹ thuật nhập, hiển thị, biểu diễn dữ liệu Đồhọa máy tính (Computer Graphic) cung cấp công cụ để quản lý, hiển thị cácđối tượng đồ họa Quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) đóng góp phương pháp biểudiễn dữ liệu dưới dạng số và các thủ tục để thiết kết hệ thống, lưu trữ, truycập, cập nhật khối dữ liệu lớn Trí tuệ nhân tạo sử dụng máy tính lựa chọndựa trên cơ sở các dữ liệu có sẳn bằng phương pháp mô phỏng trí tuệ conngười Máy tính hoạt động như một chuyên gia trong việc thiết kế bản đồ,phát sinh các đặc trưng bản đồ

Toán học: Hình học, lý thuyết đồ thị được sử dụng trong thiết kế hệ

thống GIS và phân tích dữ liệu không gian

Ngành thống kê: Được sử dụng để phân tích dữ liệu GIS, đặc biệt trong

việc hiểu các lỗi hoặc tính không chắc chắn trong dữ liệu GIS

Quy hoạch đô thị: Lĩnh vực luôn liên quan tới bản đồ như bản đồ sử

dụng đất, bản đồ chuyên đề, bản đồ hạ tầng và các loại bản đồ khác Với hailoại bản đồ hiện trạng và quy hoạch tương lai, sử dụng GIS trong quy hoạch

làm cho công việc tiến hành sẽ nhanh hơn, và dễ dàng trong phân tích lịch sữhình thành và phát triển của đô thị và định hướng phát triển trong tương lai.

Quy hoạch vùng: Quy hoạch vùng cũng như quy hoạch tổng thể liên

quan tới một phạm vi lãnh thổ rộng lớn Bản đồ đóng một vai trò quan trọng

và nó giúp cho người quy hoạch phân tích đưa ra phương án Sử dụng GIS sẽ

vô cùng có ích, trong phân tích và thiết kế thể hiện đồ án, vì một trong nhữngkhái niệm của GIS là tổ chức các lớp bản đồ Các lớp bản đồ đó có thể là diệntích phát triển, điều kiện hiện trạng, chất lượng sống tại địa phương, chiềuhướng tăng trưởng dân số, sự sự dụng nguồn nhân lực và tài nguyên… Cònmột vấn đề nửa là sự phong phú về cơ sở dữ liệu, sự phong phú về thông tin,với độ chính xác trong quy hoạch cần tới

Quy hoạch môi trường: Với sinh thái học, điều kiện tự nhiên, quan hệ

giữa con người và môi trường tự nhiên, công nghiệp nhà máy bao quanh tácđộng tới điều kiện tự nhiên vượt khỏi tầm kiểm soát của con người, sự sửdụng quá mức nguồn tài nguyên, ô nhiễm bầu khí quyển, ô nhiễm nguồnnước, ô nhiễm đại dương và nhiều vấn đề khác nữa Việc sử dụng GIS sẽ rất

có ích khi phân tích, quản lý, vận dụng, quy hoạch và ngăn chặn sự hủy hoạimôi trường

Quản lý tài nguyên: Trong lĩnh vực quản lý tài nguyên, những dữ liệu

không gian có các chiều vật lý và vị trí trên mặt đất kết hợp với các yếu tốcảnh quan được biểu thị như những đối tượng trên bản đồ Quan hệ địa lýgiữa những đối tượng hình học và bản đồ và sự diễn tả nó là chìa khóa sửdụng công nghệ GIS

1.2.5 Ứng dụng của GIS

Hệ thống thông tin địa lý GIS đang được ứng dụng rộng rãi và đem lạihiệu quả rõ rệt vào nhiều lĩnh vực Để hiểu rõ hơn về GIS, sẽ có ích khi xemxét một số ứng dụng của GIS [4]:

Nông nghiệp: Với hình ảnh thu được từ về tinh, việc sử dụng đất kết

hợp với hình ảnh mô tả El Nino đã đem lại hiệu quả trong nông nghiệp củaBrazil

GPS – Hệ thống định vị toàn cầu đang được áp dụng theo thời gianthực Thiết bị nho, nhẹ, kèm theo phần mềm GPS được đem áp dụng cho việcrải hóa chất phục vụ nông nghiệp

Châu thổ San Joaquin – California, GIS được dùng để mô hình hóanguồn ô nhiễm Bản dồ cung cấp hình ảnh vùng đất bị nhiễm mặn, đượ tạo ranhờ công nghệ GIS

Địa lý thương mại: Một công ty đã dùng GIS để đánh giá thời gian đi

lại của nhân viên tới nơi làm việc để xác định vị trí cơ quan mới thuận tiệncho công việc

Một công ty nhỏ ở Quebec đang bị sức ép cạnh tranh, đã dùng GIS đểxác định địa chỉ các cụm khách hàng của mình, sau đó gửi thư tới họ, xúc tiếnmối quan hệ, nên đã giữ được khách hàng

Một công ty ở San Francisco đã dùng GIS để xác định các vị trí đặt cửahàng với mục tiêu có nhiều khách hàng, có hiệu quả kinh tế, thuận lợi về giaothông

Quân sự tình báo: Lực lượng không quân Hoa Kỳ đã sử dụng GIS để

quản lý, cập nhật và xem xét hàng triệu bảng ghi thời tiết, khí hậu

Lực lượng vũ trang Thụy Điển đã sử dụng rộng rãi GIS để tạo ra những

mô phỏng cho huấn luyện quân sự cũng như dân sự

Quân đội Canada đã tùy biến phần mềm GIS cho phù hợp với hệ thốngchỉ huy của đất nước

Sinh thái và bảo tồn: Colombia xây dựng cơ sở dữ liệu, để ưu tiên dành

đất cho vườn Quốc gia

Kenya GIS đã phát hiện ra các động vật ở hoang mạc phân tán trongmùa ẩm ướt và tập trung vào khu vực trũng vào mùa khô Sự hiểu biết vềvùng di cư đã giúp cho việc quản lý nguồn nước, dẫn nước cho đời sốnghoang dã và các vật nuôi.

GIS được áp dụng ở đảo Santa Catalina – California để đánh giá chi phísinh thái và lợi ích của các con đường Đánh giá hai mặt của vấn đề xây dựngđường: có điều kiện lui tới quản lý hệ sinh thái, nhưng đồng thời làm chia cắtcảnh quan

Cấp điện và khí đốt: Beirut phân tích dòng năng lượng để giảm bớt tổnthất và tăng mức điện áp GIS mô hình hóa các phương thức cấp điện khácnhau tìm ra phương án tối ưu

New Mexico đã sử dụng GIS để quản lý xây dựng, vận hành và bảodưỡng 2.500 dặm chuyển tải năng lượng điện Mục đích quan trọng hàng đầu

là ngăn chặn những việc làm hủy hoại môi trường

Hãng năng lượng Đan Mạch đã xây dựng cơ sở dữ liệu về sử dụngnăng lượng của từng công trình trên lãnh thổ Thông tin đó được dùng choquy hoạch năng lượng và thiết kế hệ thống phân phối năng lượng

Cứu hộ và an toàn công cộng: Năm 1997, phi thuyền Cassini đượcphóng lên thăm dò sao Thổ, GIS được sử dụng để đánh giá các nguy cơ tainạn có thể xảy ra trên tàu do polutolium gây ra

Cơ quan Khảo sát động đất quốc gia của Italia xây dựng hệ thống thôngtin thống nhất Hệ thống này tạo ra các bản báo cáo theo thời gian thực và cácbản đồ hoạt động địa chấn

Quản lý môi trường: Hàn Quốc, phân vùng các vườn quốc gia khi phân

tích vị trí xây dựng các vườn quốc gia đã sử dụng đặc tính tiêu chuẩn về độcao, độ dốc, điều kiện trạng thái tự nhiên của các vùng, đã phát hiện ra rằngmột số công viên đã được đặt ở nơi không thích hợp

Một đập chắn nước rộng lớn được xây dựng ở Thổ Nhĩ Kỳ, GIS đãđược sử dụng để đánh giá đầy đủ những ãnh hưởng của nó tới tưới tiêu, thủyđiện, sức khỏe, khai thác mỏ, giáo dục, du lịch, viễn thông.

Bavaria, mô hình cân bằng sinh thái kết hợp với phần mềm GIS cungcấp công cụ cho quản lý môi trường Những thông tin đó được quảng bá trênmạng internet

Hệ thống Chính quyền liên bang: Chính quyền thung lũng Tennessee

đã xây dựng hệ thông tin đất đai để hỗ trợ quản lý đất đai, tự nhiên, tàinguyên trồng trọt, quy hoạch sử dụng và kết hợp với luật và chính sách

Cơ quan Quản lý khí quyễn và đại dương quốc gia Hoa Kỳ đã xây dựngcông cụ để tập hợp Metadata như tọa độ biên giới, phép chiếu bản đồ vàthông tin thuộc tính

Lâm nghiệp: Việc xây dựng và sử dụng những con đường ở thung lũng

trong rừng có thể làm tăng thêm đáng kể những chất lắng đọng Một công tykhai thác rừng đã xây dựng đường hầm kiểu trầm tích để thiết lập kế hoạchduy tu

Cơ quan Dịch vụ nghề các và động vật hoang dã Hoa Kỳ đã thiết lậpmột hướng dẫn cho việc quản lý rừng nơi có chim gõ kiến mào đỏ - một loàiđang có nguy cơ tuyệt chủng GIS đã được sử dụng để tính toán diện tíchvùng sinh tồn của chúng

Chăm sóc y tế: Chính quyền California biên tập địa chỉ người điều trị

ngoại trú ở nông thôn và dân tộc ít người để chăm sóc sức khỏe GIS được sửdụng để biểu thị những yếu tố địa lý, kinh tế, xã hội, nhân khẩu và sử dụngnhững dữ liệu đó để chăm sóc y tế

Những nhà nghiên cứu ở trường Đại học tổng hợp sử dụng GIS để phântích những bệnh đặc biệt, hiếm thấy đã tính toán được sự ảnh hưởng của cácyếu tố môi trường tới căn bệnh

Cororado, tỷ lệ phần trăm trẻ sơ sinh nhẹ cân vượt quá tỷ lệ của toànquốc GIS đã được dùng để kiểm tra các yếu tố như tuổi, chủng tộc, giáo dục,

sự phát triển và đưa vào chương trình sức khỏe cộng đồng

Giáo dục: Một tổ chức giáo dục đã sử dụng GIS để trợ giúp sinh viên

phát hiện những vấn đề thuộc về địa lý, nuôi dưỡng ước muốn nghiên cứu,phân tích và thẩm định những nghiên cứu của mình

Trường đại học đã đưa GIS vào chương trình giảng dạy, nhằm giúpsinh viên một “ý thức không gian” bằng cách trình bày cho họ hiểu hành độngcủa các nhân họ phải hòa đồng với khung cảnh chung của thế giới

Địa chất và khai thác mỏ: GIS được sử dụng ở Tây Virginia để điều

khiển mỏ acid, quản lý việc thoát nước mưa

Công ty Dịch vụ mỏ đã sử dụng GIS để tạo cơ sở dữ liệu phục vụ tìmđịa điểm chôn lấp chất thải phóng xạ, chương trình thăm dò mỏ, quản lý sửdụng nước ngầm

Hải dương, bờ biển, tài nguyên biển: Cơ quan Hải dương Hoa Kỳ đã sử

dụng dữ liệu ảnh viễn thám nhiệt độ biển, tính toán sự thay đổi các điểm mũiđất và nguy cơ xói bờ biển

Bất động sản: Một tổ chức xây dựng nhà ở cho các gia đình thu nhập

thấp đã sử dung GIS phân tích yêu cầu quy hoạch mặt bằng, đã bảo tồn được

đa số các cây cối hiện có

Một công ty kinh doanh bất động sản sử dụng GIS để lựa chọn khu đấtxây dựng đáp ứng nhu cầu đa dạng của người sử dụng Các yếu tố được cânnhắc là sự tiếp cận, điểm nhìn, vùng cư trú và quá trình được cấp phép

Viễn thám và chụp ảnh bằng máy bay: Công ty chụp ảnh kỹ thuật số đã

sử dụng ảnh chụp bằng máy bay tham chiếu địa hình, tạo ra dữ liệu khônggian thời gian thực Những hình ảnh này được gửi về trạm mặt đất hợp nhất,tái định dạng và chiếc xuất tự động ra các đối tượng địa lý

Nhà nước, chính quyền địa phương: Ở Quatar, người ta đưa camera

vào trong đường ống của mạng lưới thoát nước để thu được những dữ liệuảnh về tình trạng của đường ống Những hình ảnh này được kết hợp với các

dữ liệu địa lý khác, cho thông tin vận hành và bảo dưỡng hệ thống

Ở Denver, sân bay quốc gia nằm ở vùng nông thôn GIS được áp dụng

để xây dựng viễn cảnh phát triển trong thời gian 5 năm, 10 năm, 15 năm tới

Ukraine, những thay đổi về chính trị kéo theo các làn sóng chuyển đổi

sử dụng đất Sự thiếu những ghi chép chính xác đã cản trở công việc tạo racác bản đồ trắc địa, vì vậy một hệ thống đăng ký đất mới đã được phát triển,dựa trên ảnh vệ tinh có độ phân giải cao và đổi mới các phần mềm ứng dụng

Viễn thông: Colombia mạng lưới cáp quang được chụp và biểu diễn

từng bộ phận của mạng lưới trên dữ liệu GIS

Indonesia, GIS được dùng để quản lý hệ thống radio và điện thoại,bằng phương pháp nghiên cứu vị trí trạm, nhân khẩu trong vùng, phạm vi cưtrú của người sử dụng và sự bảo dưỡng thiết bị

Ngành viễn thông sử dụng dữ liệu sử dụng đất, phủ sóng, dự đoán sựsuy giảm tín hiệu để phát triển mạng vô tuyến viễn thông

Giao thông vận tải: Hàn Quốc, GIS được dùng để điều khiển giao

thông nhằm làm giảm bớt lưu lượng ở nút cổ chai các đường cao tốc

Cung cấp nước và bảo vệ nguồn nước: Dân số tăng và sự mở rộng sản

xuất nông nghiệp ở Ai Cập đặt ra một yêu cầu quản lý nguồn nước Chínhphủ đã xây dựng một hệ thống nhằm quản lý sông Nil, các sông ngòi, kênhmương, đường ống, trạm bơm

Florida, máy điện toán được áp dụng tính toán làm giảm sự ngập úng

và đảm bảo vệ sinh môi trường Khi trận mưa lớn tới, hình ảnh vệ tinh sẽđược dùng để đánh giá lượng mưa, trợ giúp cho việc vận hành các trạm bơmthoát nước