Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý rừng ngập mặn hậu lộc thanh hoá

đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với

-*** -

LÊ THỊ LIÊN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ RỪNG NGẬP MẶN

HẬU LỘC - THANH HÓA

Ngành: Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý

Mã số: 60440214

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG XUÂN

HÀ NỘI -2013

1

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà nội, ngày… tháng 11 năm 2013

Tác giả

LÊ THỊ LIÊN

2

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 8

MỞ ĐẦU 9

1 Tính cấp thiết của đề tài 9

2 Mục đích nghiên cứu 11

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 11

3.1 Đối tượng nghiên cứu 11

3.2 Phạm vi nghiên cứu 11

4 Nội dung nghiên cứu 11

5 Phương pháp nghiên cứu 11

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 12

6.1 Ý nghĩa khoa học 12

6.2 Ý nghĩa thực tiễn 12

7 Cấu trúc của luận văn 12

CHƯƠNG 1 13

TỔNG QUAN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 13

1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 13

1.1.1 Giới thiệu hệ thông tin địa lý 13

1.1.2 Tầm quan trọng của GIS 14

1.1.3 Các khả năng của GIS 15

1.1.4 Các thành phần của hệ thống thông tin 20

1.1.4.1 Con người 21

1.1.4.2 Phần cứng 21

1.1.4.3 Phần mềm GIS 21

3

1.1.4.4 Phần dữ liệu 22

1.1.5 Các nhiệm vụ của GIS 23

1.1.5.1 Nhập dữ liệu 23

1.1.5.2 Thao tác dữ liệu 23

1.1.5.3 Lưu trữ và quản lý dữ liệu 24

1.1.5.4 Hỏi đáp và phân tích dữ liệu 24

1.1.5.5 Hiển thị dữ liệu 25

1.1.5.6 Xuất dữ liệu 25

1.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS 26

1.2.1 Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu và cấu trúc CSDL 26

1.2.1.1 Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu 26

1.2.1.1 Cấu trúc CSDL 27

1.2.2 Nội dung của các CSDL 27

1.2.2.1 Các cơ sở dữ liệu không gian (Spatial Data Base) 27

1.3 MỘT SỐ PHẦN MỀM GIS HIỆN NAY 28

1.3.1 Mapinfo 28

1.3.2 ArcGIS 28

1.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 29

1.4.1 Nghiên cứu trên thế giới 29

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 30

1.5 ỨNG DỤNG GIS TRONG CÔNG TÁC QUẢN LÝ 30

1.5.1 Môi trường 31

1.5.2 Khí tượng thuỷ văn 31

1.5.3 Nông nghiệp 31

1.5.4 Dịch vụ tài chính 31

1.5.5 Y tế 32

1.5.6 Chính quyền địa phương 32

4

1.5.7 Bán lẻ và phân phối 32

1.5.8 Giao thông 33

1.5.9 Các ngành điện, nước, gas, điện thoại… 33

1.5.10 Quản lý rừng ngập mặn 33

CHƯƠNG 2 35

PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 35

PHỤC VỤ QUẢN LÝ RỪNG NGẬP MẶN 35

2.2 CÁC YÊN CẦU CƠ BẢN CSDL RỪNG NGẬP MẶN 42

2.2.1 Các yêu cầu chất lượng về CSDL rừng ngập mặn 42

2.2.2 Các yêu cầu về nội dung của CSDL rừng ngập mặn 42

2.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUẢN LÝ RỪNG NGẬP MẶN 43

2.3.1 Khảo sát phần mềm Mapinfo thành lập bản đồ rừng ngập mặn 43

2.3.1.1 Tổ chức thông tin trong Mapinfo 44

2.3.1.2 Tạo cơ sở dữ liệu trong Mapinfo 47

2.3.2 Biên tập thành lập bản đồ rừng ngập mặn 48

CHƯƠNG 3 54

XÂY DỰNG CSDL GIS PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ 54

RỪNG NGẬP MẶN HUYỆN HẬU LỘC TỶ LỆ 1/50 000 54

3.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ KHU VỰC 54

3.1.1 Vị trí địa lý 54

3.1.2 Địa hình 54

3.1.3 Thổ nhưỡng 55

3.1.4 Khí hậu 56

3.1.5 Thủy văn 57

3.1.6 Sinh vật 57

3.2 ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI 58

5

3.2.1 Tình hình xã hội 58

3.2.2 Dân cư và lao động 59

3.2.3 Văn hóa – xã hội 60

3.2.4 Cơ sở vật chất – cơ sở hạ tầng 60

3.3 XÂY DỰNG CSDL PHỤC VỤ QUẢN LÝ RỪNG NGẬP MẶN 62

3.3.1 Mục đích của việc xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý rừng ngập mặn ở huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa 62

3.3.2 Quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu rừng ngập mặn 62

3.3.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý rừng ngập mặn huyện Hậu Lộc 64

3.3.4 Xây dựng CSDL GIS phục vụ quản lý rừng ngập mặn huyện Hậu Lộc – tỉnh Thanh Hóa 67

3.4 VẬN HÀNH CHẠY THỬ VÀ KIỂM TRA SẢN PHẨM 71

3.4.1 Tìm kiếm bằng công cụ Info tool 71

3.4.2 Tìm kiếm bằng công cụ Find 72

3.4.3 Tìm kiếm bằng công cụ Query 73

3.4.5 Kiểm tra và sửa chữa 74

3.5 THỐNG KÊ DIỆN TÍCH ĐỂ QUẢN LÝ RỪNG NGẬP MẶN 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

GIS Geographical Information Systems

Layer Lớp thông tin

HTTT Hệ thống thông tin

HTTTĐL Hệ thống thông tin địa lý

LIS Land Information Systems

MDL MicroStation Development Language

SQL Structure Query Language

Featurecode Mã đối tượng

Mapinfo Phần mềm hệ thống thông tin địa lý của hãng Mapinfo Tab Một định dạng dữ liệu địa lý của phần mềm Mapinfo Map Một định dạng dữ liệu địa lý của phần mềm Mapinfo Geomedia Phần mềm thông tin địa lý của hãng Intergraph

TOC Table of contents

KT-XH Kinh tế xã hội

7

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Tổ chức thông tin theo các lớp đối tượng 44

Bảng 2.2: Định dạng không gian dữ liệu nền địa lý. 50

Bảng 2.3: Hệ thống kí hiệu dùng trong bản đồ 50

Bảng 3.1: Diện tích đất phân theo mục đích sử dụng năm 2011 56

Bảng 3.2: Chuyển dịch cơ cấu GDP giai đoạn(1995 – 2010) của huyện Hậu Lộc 58

Hình 3.3 Bảng View/Modify Table Structure 68

Bảng 3.5 Bảng chi tiết về trạng thái, diện tích, chức năng… của từng loại cây ở các xã 77

Bảng 3.6 Bảng thống kê diện tích các loại cây ở từng xã 78

Bảng 3.7 Phân bố diện tích đất và RNM ven biển huyện Hậu Lộc năm 2011(ĐV: ha) 79

8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Nguyên lý khi chồng xếp các bản đồ 16

Hình 1.2: Mô tả việc phân loại lại một bản đồ 17

Hình 1.3: Bản đồ vùng đệm với các khoảng cách khách nhau 18

Hình 1.4: Nội suy khoảng cách vùng đệm đến dòng sông 18

Hình 1.5: Phương thức và kết quả nội suy điểm 19

Hình 1.6: Các thành phần của hệ thống thông tin 20

Hình 2.4 : Thông báo đăng ký tập tin ảnh 51

Hình 2.5 : Đăng ký ảnh bản đồ 51

Hình 2.6: Tô màu cho đối tượng 52

Hình 3.1: Quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu rừng ngập mặn 63

Hình 3.2 Thêm trường thông tin 68

Hình 3.3 Bảng View/Modify Table Structure 68

Hình 3.4 Thêm trường dữ liệu 69

Hình 3.5 Mở file dữ liệu từ Exel 69

Hình 3.6 Bảng dữ liệu Exel mở trong phần mềm 70

Hình 3.7 Nhập thuộc tính cho đối tượng 70

Hình 3.8 Bảng dữ liệu được nhập vào cho đối tượng 71

Hình 3.9 Tìm kiếm thông tin bằng công cụ Info 72

Hình 3.10 Hình ảnh tìm kiếm thông tin bằng Find 73

Hình 3.11 Hình ảnh chọn thông tin bằng Select 74

Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện trạng diện tích đất LN ven biển huyện Hậu Lộc – 2011 75

9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Rừng ngập mặn (RNM) là hệ sinh thái đa dạng, có vai trò rất quan trọng ở khu vực ven biển, được ví như “bức tường xanh” bảo vệ vùng cửa sông, cửa biển để chống xói lở, hạn chế tác hại của gió bão, mở rộng đất liền RNM còn được ví như một nhà máy lọc sinh học khổng lồ, không chỉ hấp thụ khí CO2 do hoạt động công nghiệp và sinh hoạt thải ra, mà còn sinh ra một lượng ô-xy rất lớn, làm cho bầu không khí trong lành Ngoài ra RNM còn cung cấp nguồn lâm sản có giá trị như: gỗ, củi, than, thực phẩm, thuốc chữa bệnh… đồng thời là nơi sinh sống và phát triển của nhiều loại thủy sản, chim nước và nhiều loại sinh vật có giá trị khác Do vậy, RNM có ảnh hưởng nhất định đến môi trường tự nhiên cũng như phát triển KT - XH của khu vực ven biển Với vai trò như vậy, nghiên cứu HST RNM có ý nghĩa rất quan trọng trong mọi mặt đời sống, KT - XH…là tiền đề cho việc giải quyết hàng loạt các vấn đề khác có liên quan

Tuy nhiên, trong thời gian qua RNM của nước ta đang đứng trước nguy

cơ bị khai thác quá mức Số liệu của Bộ NN & PTNT cho thấy, năm 1943 diện tích RNM Việt Nam trên 400.000 ha, đến năm 1996 giảm còn 290.000

ha và 279.000 ha vào năm 2006 Việc tàn phá rừng ngập mặn ở Việt Nam là

do sự phát triển ồ ạt của các khu sản xuất nông nghiệp, khu dân cư, khu nuôi tôm ven biển, ven sông khiến diện tích rừng ngập mặn bị thu hẹp Việc quai

đê lấn biển lấy đất rừng ngập mặn trồng lúa, đắp đầm với diện tích lớn cũng thu hẹp bãi bồi ven sông ven biển, làm giảm lượng phù sa bồi đắp cho các bãi triều, mất đi bình phong bảo vệ đê biển Còn có thể kể đến những hậu quả tai hại khác như gây ô nhiễm đất và nước đầm nuôi trồng thủy sản, giảm nguồn lợi sinh vật cũng như giống thủy sản tự nhiên, giảm năng suất nuôi tôm, nhất

là ảnh hưởng đến sinh kế người dân và phân hóa giàu nghèo Thêm vào đó

10

nhận thức về bảo vệ môi trường, cảnh quan cũng như vai trò của RNM của người dân địa phương còn chưa cao

RNM vùng ven biển huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa cũng không ngoại

lệ, RNM Hậu Lộc có vai trò hết sức quan trọng về KT - XH và môi trường của huyện Đây là nơi tập trung đông dân cư và các hoạt động sản xuất nông – lâm – thủy sản, đặc biệt đây là nơi có hệ thống đê biển, đê sông, các công trình phúc lợi xã hội khu vực ven biển Hàng năm, vùng ven biển huyện Hậu Lộc phải đối mặt với sự tàn phá của thiên tai, gió bão, lũ lụt, triều cường…Thiệt hại hằng năm do thiên tai gây ra đối với vùng ven biển là rất lớn, đến hàng trăm tỷ đồng Hệ thống đê biển tuy được xây dựng kiên cố nhưng không đủ sức chống chịu với bão lũ trên cấp 10 Trong khi đó, các công trình phúc lợi xã hội, dân sinh, kinh tế và hệ thống đê điều chưa có đai rừng che chắn, bảo vệ và nếu có cũng chưa đủ lớn để chống lại sự tàn phá của thiên tai Hơn thế nữa, diện tích RNM ở Hậu Lộc, Thanh Hóa cũng đang đứng trước nguy cơ bị thu hep diện tích, gây thiệt hại lớn về môi trường, kinh tế cũng như đời sống người dân

Chính vì vậy, chúng ta cần phải có những giải pháp nhằm khôi phục lại diện tích rừng ngập mặn và bảo vệ rừng hiện có Để thực hiện được điều này cần có nhiều biện pháp thực hiện một cách đồng bộ, khoa học, phù hợp với điều kiện của từng địa phương, trong đó biện pháp quản lý RNM dựa vào cộng đồng là biện pháp đã đem lại hiệu quả, như vậy sẽ có hàng loạt câu hỏi đang đặt ra, như vị trí, vai trò của cộng đồng trong hệ thống tổ chức quản lý RNM ở Việt Nam như thế nào? Có nên khuyến khích phát triển rừng cộng đồng hay không? Những vấn đề nảy sinh trong quá trình phát triển rừng cộng đồng là gì? Khuôn khổ pháp lý nhằm khuyến khích cộng đồng tham gia bảo

vệ và phát triển rừng cần được xác lập như thế nào? Với lý do trên tôi chọn

đề tài: “Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý rừng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Rừng ngập mặn huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi về thời gian: Từ tháng 02 năm 2013 đến tháng 09 năm 2013

- Phạm vi về không gian: Toàn bộ diện tích rừng ngập mặn thuộc 5 xã ven biển huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa

4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về hệ thông tin địa lý

- Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý rừng ngập mặn

- Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý rừng ngập mặn huyện Hậu Lộc tỉnh Thanh Hóa

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu

Đây là phương pháp rất quan trọng được áp dụng trong quá trình nghiên cứu Thu thập số liệu từ nhiều nguồn khác nhau như: Tài liệu, báo cáo tại địa phương, tài liệu về các dự án, công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài Sau đó tiến hành phân tích, tổng hợp, so sánh và hệ thống hóa các nguồn tài liệu để tìm ra số liệu cần thiết cho đề tài

- Phương pháp điều tra thực địa

Điều tra, khảo sát ngoài thực địa:

12

+ Điều tra khảo sát theo tuyến: Đa Lộc - Hưng Lộc - Minh Lộc – Ngư Lộc - Hải Lộc, tuyến nghiên cứu được xác lập theo vòng rìa ngoài phía tây và

từ ngoài vào trong

+ Đo đếm ô tiêu chuẩn (OTC): Theo phương pháp của Thái Văn Trừng, kích thước ô 10 m × 10 m, số ô tiêu chuẩn là 3 ô, bố trí ô tiêu chuẩn theo kết quả điều tra theo tuyến cách chân đê biển 250 m Vì khu vực nghiên cứu rộng, không thể tiến hành đo đếm toàn bộ diện tích, nên việc đặt vị trí OTC mang tính chất đại diện cho một khu vực nghiên cứu là việc làm cần thiết và quan

trọng Từ kết quả đo đếm OTC ta có thể xác định được thành phần

- Phương pháp xử lý số liệu

Phương pháp cũng được sử dụng trong nghiên cứu như: Sử dụng phần mềm Mapinfo để lập bản đồ, xử lý số liệu trên Excel, xử lý số liệu bằng biểu

đồ, đồ thị để phục vụ cho nghiên cứu đề tài

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu, ba chương, phần kết luận được trình bày trong trang với 11 bảng biểu và 12 hình vẽ

13

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ

1.1.1 Giới thiệu hệ thông tin địa lý

Hệ thông tin địa lý (Geographic Information System) là một nhánh của công nghệ thông tin, đã hình thành từ những năm 60 của thế kỷ trước và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây

GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian và các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ

Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng, đối phó với thảm hoạ thiên tai GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền bản đồ số nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu bản đồ đầu vào

Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung đã thống nhất quan niệm chung: 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, quản lý nhất định

Xét dưới góc độ là công cụ, GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể

Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các đối tượng Có thể nói các chức năng phân tích không gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS

14

Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ để biến chúng thành các thông

tin trợ giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý

1.1.2 Tầm quan trọng của GIS

Hệ thông tin địa lý GIS là công cụ để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở

dữ liệu thông thường như cấu trúc hỏi đáp và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược như:

- Xác định vùng ưu tiên cần sửa chữa cống thoát nước sau trận động đất

- Tạo bản đồ các tuyến đường dành cho xe buýt, xe đạp

- Quản lý cầu, đường và lập các bản đồ dự phòng trong trường hợp xảy

ra thiên tai

- Khoanh vùng tội phạm để nhanh chóng triển khai nhân sự và quản lý các chương trình giám sát tội phạm

- Xác định các van để khóa một đường ống nước bị vỡ

- Tạo bản đồ sử dụng đất để phục vụ công tác định giá và kế hoạch sử dụng đất

15

- Tạo mô hình lưới điện để giảm thất thoát năng lượng và lập kế hoạch lắp đặt các thiết bị mới

- Xây dựng tuyến dẫn dầu rẻ nhất

- Nghiên cứu địa hình để xác định vị trí đặt trạm thu phát trong thông tin liên lạc

- Đánh giá về khả năng phát triển của một vị trí bán lẻ mới dựa trên số lượng khách hàng lân cận

- Dò tìm ngược theo nguồn nước để xác định nguồn bị ô nhiễm

- Tìm đường đi nhanh nhất đến vị trí xảy ra sự cố

- Dự đoán cháy rừng dựa trên những nghiên cứu về địa thế và thời tiết,…

Hiện nay, những thách thức chính mà chúng ta phải đối mặt - bùng nổ dân số, ô nhiễm, phá rừng, thiên tai - chiếm một không gian địa lý quan trọng Khi xác định một công việc kinh doanh mới như tìm một khu đất tốt cho trồng trọt, hoặc tính toán lộ trình tối ưu cho một chuyến xe khẩn cấp, GIS cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp thông tin, khái quát các viễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp, và phát triển các giải pháp hiệu quả mà trước đây không thực hiện được GIS là một công cụ được các cá nhân, tổ chức, trường học, chính phủ và các doanh nghiệp sử dụng nhằm hướng tới các phương thức mới giải quyết vấn đề Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công

1.1.3 Các khả năng của GIS

GIS là một phần mềm có thể kết nối thông tin về vị trí địa lý của đối tượng với những thông tin về bản thân đối tượng Khác với bản đồ trên giấy, bản đồ GIS có thể tích hợp nhiều lớp thông tin Mỗi loại thông tin trên bản đồ

16

có thể bố trí trên một lớp riêng, người sử dụng có thể bật hoặc tắt các lớp theo nhu cầu làm việc và sử dụng của người sử dụng

Điểm mạnh của GIS so với các bản đồ giấy chính là khả năng lựa chọn

và xử lý những thông tin cần thiết tuỳ theo những mục đích khác nhau

Khả năng chồng xếp các bản đồ (Map Overlaying)

Việc chồng xếp các bản đồ trong kỹ thuật GIS là một khả năng ưu việt của GIS trong việc phân tích các số liệu thuộc về không gian, để có thể xây dựng thành một bản đồ mới mang các đặc tính hoàn toàn khác với bản đồ trước đây Dựa vào kỹ thuật chồng xếp các bản đồ mà ta có các phương pháp sau:

Phương pháp cộng (sum)

Phương pháp nhân (multiply)

Phương pháp trừ (substract)

Phương pháp chia (divide)

Phương pháp tính trung bình (average)

Phương pháp hàm số mũ (exponent)

Phương pháp che (cover)

Phương pháp tổ hợp (crosstabulation)

Hình 1.1: Nguyên lý khi chồng xếp các bản đồ

17

Khả năng phân loại thuộc tính (Reclassification)

Một trong những điểm nổi bật của tất cả các chương trình GIS trong việc phân tích các thuộc tính số liệu thuộc về không gian là khả năng phân loại các thuộc tính nổi bật của bản đồ Nó là một quá trình nhằm chỉ ra một nhóm thuộc tính thuộc về một cấp hoặc nhóm nào đó Một lớp bản đồ mới được tạo ra mang giá trị mới, mà nó được tạo ra dựa vào CSDL bản đồ trước đó

Hình 1.2: Mô tả việc phân loại lại một bản đồ

Việc phân loại bản đồ rất quan trọng vì nó cho ra các mẫu khác nhau Một trong những điểm quan trọng trong GIS là giúp để nhận biết được các mẫu đó Đó có thể là những vùng thích nghi cho việc lựa chọn Việc phân loại bản đồ có thể được thực hiện trên một hay nhiều bản đồ.Khả năng phân tích (Spatial Analysis)

Tìm kiếm (Searching)

Vùng đệm (Buffer zone)

Nội suy (Spatial Interpolation)

Tính diện tích (Area Calculation)

Tìm kiếm (Searching)

18

Nếu dữ liệu được mã hoá trong hệ vecter sử dụng cấu trúc lớp hoặc lớp phủ, thì dữ liệu được nhóm lại với nhau sao cho có thể tìm kiếm 1 lớp một cách dễ dàng

Trong GIS phương pháp này khó khăn khi mỗi một thành phần có nhiều thuộc tính Một hệ lớp đơn giản yêu cầu dữ liệu đối với mỗi lớp phải được phân lớp trước khi đưa vào

Vùng đệm (Buffer zone)

Nếu đường biên bên trong thì gọi là lõi còn nếu bên ngoài đường biên thì gọi là đệm (buffer) Vùng đệm sử dụng nhiều thao tác phân tích và mô hình hoá không gian

Hình 1.3: Bản đồ vùng đệm với các khoảng cách khách nhau

Hình 1.4: Nội suy khoảng cách vùng đệm đến dòng sông

19

Nội suy (Spatial Interpolation)

Trong tình huống thông tin cho ít điểm, đường hay vùng lựa chọn thì nội suy hay ngoại suy phải thực hiện để có nhiều thông tin hơn Nghĩa là phải giải đoán giá trị hay tập giá trị mới, phần này mô tả nội suy hướng điểm, có nghĩa một hay nhiều điểm trong không gian được sử dụng để phát sinh giá trị mới cho vị trí khác nơi không đo dữ liệu được trực tiếp

Hình 1.5: Phương thức và kết quả nội suy điểm

Tính diện tích (Area Calculation)

+ Dữ liệu Vecter: chia nhỏ bản đồ dưới dạng đa giác

+ Dữ liệu Raster: tính diện tích của một ô, sau đó nhân diện tích này với số lượng ô của bản đồ

Với các chức năng nêu trên, kỹ thuật GIS có khả năng giải đáp được các dạng câu hỏi như sau:

Xu hướng thay đổi của đối tượng: cung cấp hướng thay đổi của đối tượng thông qua phân tích các lãnh thổ trong vùng nghiên cứu theo thời gian

Cấu trúc và thành phần có liên quan của đối tượng: cung cấp mức độ sai lệch của các đối tượng so với kiểu mẫu và nơi sắp đặt chúng đã có từ các nguồn khác

Các giải pháp tốt nhất để đáp ứng mục tiêu nghiên cứu

Các mô hình nhằm giả định các phương án khác nhau

1.1.4 Các thành phần của hệ thống thông tin

GIS được kết hợp bởi năm thành phần chính: Con người, phần cứng, phần mềm, dữ liệu và phương pháp (quy trình)

Hình 1.6: Các thành phần của hệ thống thông tin

21

1.1.4.1 Con người

Vì hệ thống thông tin là một hệ thống tổng hợp của nhiều công việc kỹ thuật, do đó đòi hỏi người điều hành phải được đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực Người điều hành là một phần không thể thiếu được của HTTTĐL Hơn nữa sự phát triển không ngừng của các kỹ thuật phần cứng và phần mềm đòi hỏi người điều hành phải luôn được đào tạo

Trong hệ thống thông tin địa lý con người tham gia vào việc thiết lập, khai thác và bảo trì hệ thống một cách gián tiếp hay trực tiếp Có hai nhóm người quan trọng trực tiếp quyết định sự tồn tại và phát triển của GIS là người

sử dụng và người quản lý sử dụng GIS

1.1.4.2 Phần cứng

Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý thông tin của phần mềm Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) được liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet

Máy tính điện tử là nhóm chỉ đạo của toàn bộ hệ thống Chức năng chính của nó là xử lý số liệu, kiểm tra số liệu và hiển thị số liệu

Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý

Giao diện đồ hoạ người - máy để truy cập các công cụ dễ dàng

1.1.4.4 Phần dữ liệu

Dữ liệu được sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý (geo

- referenced data) riêng lẻ mà còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu (database) Có 2 dạng dữ liệu được sử dụng trong HTTT là:

Dữ liệu không gian:

Dữ liệu không gian là dữ liệu được lấy từ các nguồn như: ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, bản đồ số hoặc bản đồ giấy (dạng analog) và các loại tranh ảnh khác

Thông thường, tư liệu không gian được trình bày dưới dạng các bản đồ giấy với các thông tin chi tiết được tổ chức ở một file riêng Các tư liệu đó không đáp ứng được các nhu cầu hiện nay về tư liệu không gian là vì những

23

nay tư liệu dạng số với một khối lượng rất lớn có thể được lưu trữ trong các đĩa CD, tương ứng với những khối lượng rất lớn của tư liệu analoge Tư liệu

số còn cho khả năng xử lý tự động trên máy tính

Dữ liệu thuộc tính (Attribute):

Là các số liệu thống kê, số liệu quan trắc thực địa, các thông tin về đối tượng nhằm mô tả các thông tin về đối tượng Trong các dạng số liệu trên, số liệu Vecter là dạng thường sử dụng nhất Tuy nhiên, số liệu Raster rất hữu ích

để mô tả các dãy số liệu có tính liên tục như: nhiệt độ, cao độ và thực hiện các phân tích không gian (Spatial analyses) của số liệu Còn số liệu thuộc tính được dùng để mô tả cơ sở dữ liệu Có nhiều cách để nhập số liệu, nhưng cách thông thường nhất hiện nay là số hoá (digitizing) bằng bàn số hoá (digitizer), hoặc thông qua việc sử dụng máy quét ảnh (Scanner)

1.1.5 Các nhiệm vụ của GIS

1.1.5.1 Nhập dữ liệu

Trước khi dữ liệu địa lý có thể được dùng cho GIS, dữ liệu này phải được chuyển sang dạng số thích hợp Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy sang các file dữ liệu dạng số được gọi là quá trình số hoá

Công nghệ GIS hiện đại có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này với công nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn; những đối tượng nhỏ hơn đòi hỏi một số quá trình số hoá thủ công (dùng bàn số hoá) Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các định dạng tương thích GIS Những dữ liệu này có thể thu được từ các nhà cung cấp dữ liệu và được nhập trực tiếp vào GIS

24

nhau (hệ thống đường phố được chi tiết hoá trong file về giao thông, kém chi tiết hơn trong file điều tra dân số và có mã bưu điện trong mức vùng) Trước khi các thông tin này được kết hợp với nhau, chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết) Đây có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết

1.1.5.3 Lưu trữ và quản lý dữ liệu

Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu các thông tin địa lý dưới dạng các file đơn giản Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng người dùng cũng nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu để giúp cho việc lưu giữ, tổ chức và quản lý thông tin Một DBMS chỉ đơn giản là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu

Có nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, nhưng trong GIS cấu trúc quan hệ

tỏ ra hữu hiệu nhất Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng Các trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng này với nhau Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được

sử dụng và triển khai khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS

1.1.5.4 Hỏi đáp và phân tích dữ liệu

Khi đã có một hệ GIS lưu giữ các thông tin địa lý, có thể bắt đầu hỏi các câu hỏi đơn giản như:

Ai là chủ mảnh đất ở góc phố?

Hai vị trí cách nhau bao xa?

Vùng đất dành cho hoạt động công nghiệp ở đâu?

Và các câu hỏi phân tích như:

Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các toà nhà mới nằm ở đâu? Kiểu đất ưu thế cho rừng sồi là gì?

25

Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao thông sẽ chịu ảnh hưởng như thế nào?

GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản "chỉ và nhấn" và các công

cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý

và phân tích Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong

đó có hai công cụ quan trọng đặc biệt:

Phân tích liền kề

Tổng số khách hàng trong bán kính 10 km khu hàng?

Những lô đất trong khoảng 60 m từ mặt đường?

Để trả lời những câu hỏi này, GIS sử dụng phương pháp vùng đệm để xác định mối quan hệ liền kề giữa các đối tượng

Phân tích chồng xếp

Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý Sự chồng xếp này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế,

1.1.5.5 Hiển thị dữ liệu

Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông tin địa lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ

liệu khác (đa phương tiện)

1.1.5.6 Xuất dữ liệu

Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả quá trình phân tích tới người sử dụng, có thể là: bản đồ (MAP), bảng biểu (TABLE), biểu đồ, lưu đồ (FIGURE) được thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ

26

1.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS

1.2.1 Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu và cấu trúc CSDL

1.2.1.1 Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu (CSDL) là tuyển tập các dữ liệu không dư thừa về các đối tượng và các hiện tượng cần được quản lý, đang có mặt hoặc xảy ra trên

bề mặt trái đất Các dữ liệu (data) này được sắp xếp thành một hệ thống thông tin Các dữ liệu này có khả năng trao đổi và biến đổi để phục vụ cho đa ngành, nhiều người sử dụng và để sử dụng cho các mục đích khác như quản lý cũng như các nghiên cứu khác nhau

CSDL không gian là tuyển tập các dữ liệu tham khảo không gian, hoạt động như một mô hình thực tế, phục vụ cho những mục đích xác định Các CSDL được tổ chức có cấu trúc dưới dạng các tệp tin (Files) hoặc các bảng (Tables) Xây dựng một CSDL có nghĩa là xây dựng và kết hợp phần mềm, các kho lưu trữ, các dữ liệu để tạo ra khả năng thao tác và quản lý dữ liệu Các CSDL nói chung đều có khả năng nhập, xuất, chế tác, chuyển đổi, cập nhật, sửa chữa thông tin CSDL còn làm nhiệm vụ duy trì và bảo quản thông tin của các đối tượng được quản lý ở các tệp tin trong máy tính hoặc các thiết

27

Nhiều CSDL kết nối với nhau để tạo thành một hệ thống thông tin Hệ thống thông tin đó có thể là một hệ thông tin địa lý (GIS) hoặc hệ thống thông tin đất đai (LIS),…

1.2.1.1 Cấu trúc CSDL

Một cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý có thể chia ra làm 2 loại

dữ liệu cơ bản: dữ liệu không gian (dữ liệu bản đồ) và phi không gian (dữ liệu thuộc tính) Mỗi loại có những đặc điểm riêng và chúng khác nhau về yêu cầu lưu trữ dữ liệu, hiệu quả, xử lý và hiển thị dữ liệu

Dữ liệu không gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồm toạ độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụ thể trên từng bản đồ Hệ thống thông tin địa lý dùng các dữ liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi, …

Dữ liệu phi không gian là những diễn tả đặc tính, số lượng, mối quan

hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng Các dữ liệu phi không gian được gọi là dữ liệu thuộc tính, chúng liên quan đến vị trí địa lý hoặc các đối tượng không gian và liên kết chặt chẽ với chúng trong hệ thống thông tin địa lý thông qua một cơ chế thống nhất chung

1.2.2 Nội dung của các CSDL

Nội dung CSDL bao gồm CSDL không gian và CSDL thuộc tính

1.2.2.1 Các cơ sở dữ liệu không gian (Spatial Data Base)

Đó là hệ thống các bản đồ hoặc các ảnh hàng không và các ảnh vệ tinh (trên đó có lưu trữ rất nhiều các đối tượng cần quản lý) được sắp xếp theo chủ

đề rõ ràng Các bản đồ này có thể chồng xếp lên nhau theo một hệ thống tọa

độ và độ cao thống nhất để tạo thành một hệ thống thông tin trong một không gian hoàn chỉnh về bề mặt địa lý của khu vực quản lý

1.2.2.2 Các cơ sở dữ liệu phi không gian ( None spatial data)

28

Đó là hệ thống các thông tin về tính chất của các vật thể được quản lý ở dạng biểu bảng và cũng có thể đưa ra hiển thị trên bản đồ cùng với các đối tượng trên đồ họa

Sự kết nối hai loại dữ liệu trên sẽ tạo nên một cơ sở dữ liệu rất hùng mạnh vừa đầy đủ lại vừa chi tiết và có tính trực quan cao Nếu các dữ liệu phi không gian được kết nối đúng thì nó sẽ được hiển thị đúng theo lệnh gọi hiển thị và biểu thị các đối tượng không gian theo các thứ bậc hoặc theo các chủ đề

đã được phân loại sẵn trong CSDL Điều này sẽ dẫn đến sự đòi hỏi các dữ liệu trong CSDL phải được sắp xếp có cấu trúc chặt chẽ và phải tuân thủ theo một

mô hình cấu trúc nào đó

1.3 MỘT SỐ PHẦN MỀM GIS HIỆN NAY

1.3.1 Mapinfo

Mapinfo là một trong các phần mềm đang được dùng như là một hệ thống GIS trong thành lập, quản lý thông tin địa lý Là phần mềm thích hợp cho việc xây dựng các CSDL có quy mô vừa và nhỏ Mapinfo có thể chạy trên tất cả các máy tính thông thường và có khả năng ứng dụng thực tế rất lớn

Là một phần mềm của hãng MAPINFO (Mỹ) được hoà nhập vào Việt Nam vào khoảng đầu những năm của thập kỷ 90 Ưu điểm nổi bật của chương trình

là khả năng hỏi đáp với cơ sở dữ liệu địa lý và sử dụng các môi trường Windows Mapinfo cũng cung cấp đầy đủ các phép toán không gian Ngoài ra còn có Mapbasic để tạo các ứng dụng riêng

1.3.2 ArcGIS

ArcGIS là một phần mềm áp dụng công nghệ hệ thông tin địa lý với một giao diện đồ họa rất tiện lợi cho phép làm việc với dữ liệu không gian và thuộc tính, hiển thị các dữ liệu này dưới dạng bản đồ, bảng biểu, đồ thị… ArcGIS cũng cung cấp các công cụ tra cứu và phân tích dữ liệu, cho phép trình bày các kết quả cuối cùng dưới dạng bản đồ có chất lượng cao ArcGIS

29

vượt ra khỏi khuôn khổ của một phần mềm vẽ bản đồ bằng máy tính cá nhân

do có những chức năng khác nhau như thực hiện phép phân tích không gian, xác lập địa chỉ bằng tham chiếu địa lý và hiển thị trên bản đồ, tạo mới chỉnh sửa các dữ liệu không gian và thuộc tính, xây dựng các bản đồ chuyên đề và tạo các sản phẩm có chất lượng cao

1.4 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

1.4.1 Nghiên cứu trên thế giới

Các ứng dụng GIS được liên tục phát triển trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ môi trường Từ chương trình kiểm kê nguồn tài nguyên thiên nhiên của Canada trong những năm 1930, đến các chương trình GIS cấp bang của

Mỹ bắt đầu vào cuối những năm 1970, đến mô hình hóa quản lý các sự cố môi trường hiện đang được phát triển, công nghệ GIS đã cung cấp các phương tiện để quản lý và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường ngày càng hữu hiệu hơn Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế có ISO/TC211 - tiêu chuẩn về các thông tin địa lý, dự án "Hệ thống thông tin và quan trắc môi trường tiểu vùng Mêkông mở rộng" (SEMIS) đã đưa ra cấu trúc chuẩn HTTĐL cho các nước thuộc Tiểu vùng Mêkông mở rộng Một số nước như

Mỹ, Canada, Thái Lan, đã thiết kế các chuẩn dữ liệu HTTĐL về môi trường cho riêng mình

Sử dụng khả năng phân tích của GIS, bạn có thể quản lý được mối quan

hệ giữa các nhân tố môi trường tự nhiên cũng như xã hội Từ những phân tích này, các chiến lược quy hoạch cho từng đối tượng và cho tổng thể chung được xây dựng Chẳng hạn, GIS được sử dụng để xây dựng mô hình kiểm soát động vật hoang dã Califorlia trong cơ cấu kế hoạch chung của thành phố

Sở Đo đạc Địa chất bang Georgia (GGS) đã dùng GIS để quản lý cơ sở

dữ liệu về 118 bãi chôn lấp chất thải rắn cho phép Các thông tin trong cơ sở

dữ liệu bao gồm tên bãi chôn lấp, vị trí, kinh độ, vĩ độ, đường vào bãi chôn

Board of Public Works (BPW) for Holland, Michigan, đã thay thế hệ thống kiểm soát nước/ nước thải thủ công cũ bằng GIS GIS cho phép mỗi đơn vị cập nhật số liệu của mình và bảo quản tính toàn vẹn một cách tự động

GIS cung cấp cho người sử dụng khả năng tập hợp tất cả các mẫu chất lượng nước hoặc chỉ một số mẫu được lựa chọn trong quá trình phân tích Sau

đó các mẫu được phân tích và hiển thị nhờ GIS

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Ở nước ta bắt đầu từ năm 1990 hệ thống thông tin địa lý mới đưa vào nghiên cứu sử dụng Hiện nay, nhiều cơ quan nhà nước, các trường đại học, các viện nghiên cứu và các doanh nghiệp đã và đang nghiên cứu áp dụng công nghệ này trong công tác quản lý nhà nước; điều tra và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường v.v và xu hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ này ngày càng tăng Các phần mềm sử dụng ở nước ta rất đa dạng và chủ yếu

là phần mềm thương mại nhập ngoại như Arc/Info, Arc/View, Arc/GIS (của ESRI), MGE, Geomedia (của Intergraph), Map/Info (của Mapinfor), IDRSI (của Đại học Clark), GRASS (của Trung tâm thông tin GRASS), SIS

- hệ thống thông tin không gian (của Cadcorp), ILWIS, ER Mapper

1.5 ỨNG DỤNG GIS TRONG CÔNG TÁC QUẢN LÝ

Vì GIS được thiết kế như một hệ thống chung để quản lý dữ liệu không gian, nó có rất nhiều ứng dụng trong việc phát triển đô thị và môi trường tự nhiên như là: quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống công ích, lộ trình nhân khẩu, bản đồ giám sát vùng biển, cứu hỏa và

31

bệnh tật Trong phần lớn lĩnh vực này, GIS đóng vai trò như một công cụ hỗ

trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động

1.5.1 Môi trường

Theo những chuyên gia GIS kinh nghiệm nhất thì có rất nhiều ứng dụng đã phát triển trong những tổ chức đã quan tâm phát triển đến môi trường Với mức đơn giản nhất thì người dùng sử dụng GIS để đánh giá môi trường, ví dụ như vị trí và thuộc tính của cây, rừng Ứng dụng GIS với mức phức tạp hơn là dùng khả năng phân tích của GIS để mô hình hóa các tiến trình xói mòn đất sự lan truyền ô nhiễm trong môi trường khí hay nước, hoặc

sự phản ứng của một lưu vực sông dưới sự ảnh hưởng của một trận mưa lớn Nếu những dữ liệu thu thập gắn liền với đối tượng vùng và ứng dụng sử dụng các chức năng phân tích phức tạp thì mô hình dữ liệu dạng ảnh (raster) có khuynh hướng chiếm ưu thế

1.5.2 Khí tượng thuỷ văn

Trong lĩnh vực này GIS được dùng như là một hệ thống đáp ứng nhanh, phục vụ chống thiên tai như lũ quét ở vùng hạ lưu, xác định tâm bão, dự đoán các luồng chảy, xác định mức độ ngập lụt, từ đó đưa ra các biện pháp phòng chống kịp thời vì những ứng dụng này mang tính phân tích phức tạp nên mô hình dữ liệu không gian dạng ảnh (raster) chiếm ưu thế

1.5.3 Nông nghiệp

Những ứng dụng đặc trưng: Giám sát thu hoạch, quản lý sử dụng đất,

dự báo về hàng hoá, nghiên cứu về đất trồng, kế hoạch tưới tiêu, kiểm tra nguồn nước

1.5.4 Dịch vụ tài chính

GIS được sử dụng trong lĩnh vực dịch vụ tài chính tương tự như là một ứng dụng đơn lẻ Nó đã từng được áp dụng cho việc xác định vị trí những chi nhánh mới của Ngân hàng Hiện nay việc sử dụng GIS đang tăng lên trong

32

lĩnh vực này, nó là một công cụ đánh giá rủi ro và mục đích bảo hiểm, xác định với độ chính xác cao hơn những khu vực có độ rủi ro lớn nhất hay thấp nhất Lĩnh vực này đòi hỏi những dữ liệu cơ sở khác nhau như là hình thức vi phạm luật pháp, địa chất học, thời tiết và giá trị tài sản

1.5.5 Y tế

Ngoại trừ những ứng dụng đánh gía, quản lý mà GIS hay được dùng, GIS còn có thể áp dụng trong lĩnh vực y tế Ví dụ như, nó chỉ ra được lộ trình nhanh nhất giữa vị trí hiện tại của xe cấp cứu và bệnh nhân cần cấp cứu, dựa trên cơ sở dữ liệu giao thông GIS cũng có thể được sử dụng như là một công

cụ nghiên cứu dịch bệnh để phân tích nguyên nhân bộc phát và lây lan bệnh tật trong cộng đồng

1.5.6 Chính quyền địa phương

Chính quyền địa phương là một trong những lĩnh vực ứng dụng rộng lớn nhất của GIS, bởi vì đây là một tổ chức sử dụng dữ liệu không gian nhiều nhất Tất cả các cơ quan của chính quyền địa phương có thể có lợi từ GIS GIS có thể được sử dụng trong việc tìm kiếm và quản lý thửa đất, thay thế cho việc hồ sơ giấy tờ hiện hành Nhà cầm quyền địa phương cũng có thể sử dụng GIS trong việc bảo dưỡng nhà cửa và đường giao thông GIS còn được sử dụng trong các trung tâm điều khiển và quản lý các tình huống khẩn cấp

1.5.7 Bán lẻ và phân phối

Phần lớn siêu thị vùng ngoại ô được xác định vị trí với sự trợ giúp của GIS GIS thường lưu trữ những dữ liệu về kinh tế-xã hội của khách hàng trong một vùng nào đó Một vùng thích hợp cho việc xây dựng môt siêu thị có thể được tính toán bởi thời gian đi đến siêu thị, và mô hình hoá ảnh hưởng của những siêu thị cạnh tranh GIS cũng được dùng cho việc quản lý tài sản và tìm đường phân phối hàng ngắn nhất

33

1.5.8 Giao thông

GIS có khả năng ứng dụng đáng kể trong lĩnh vực vận tải Việc lập kế hoạch và duy trì cở sở hạ tầng giao thông rõ ràng là một ứng dụng thiết thực, nhưng giờ đây có sự quan tâm đến một lĩnh vực mới là ứng dụng định vị trong vận tải hàng hải, và hải đồ điện tử Loại hình đặc trưng này đòi hỏi sự

hỗ trợ của GIS

1.5.9 Các ngành điện, nước, gas, điện thoại…

Những công ty trong lĩnh vực này là những người dùng GIS linh hoạt nhất, GIS được dùng để xây dựng những cơ sở dữ liệu là cái thường là nhân

tố của chiến lược công nghệ thông tin của các công ty trong lĩnh vự này Dữ liệu vector thường được dùng trong các lĩnh vực này những ứng dụng lớn nhất trong lĩnh vực này là Automated Mapping và Facility Management (AM-FM) AM-FM được dùng để quản lý các đặc điểm và vị trí của các cáp, valve Những ứng dụng này đòi hỏi những bản đồ số với độ chính xác cao

Một tổ chức dù có nhiệm vụ là lập kế hoạch và bảo dưỡng mạng lưới vận chuyền hay là cung cấp các dịch vụ về nhân lực, hỗ trợ cho các chương trình an toàn công cộng và hỗ trợ trong các trường hợp khẩn cấp, hoặc bảo vệ môi trường, thì công nghệ GIS luôn đóng vai trò cốt yếu bằng cách giúp cho việc quản lý và sử dụng thông tin địa lý một cách hiệu quả nhằm đáp ứng các yêu cầu hoạt động và mục đích chương trình của tổ chức đó

1.5.10 Quản lý rừng ngập mặn

Dưới sự tác động của con người và biến đổi khí hậu, diện tích rừng ngập mặn đã thay đổi (tăng hoặc giảm) theo thời gian Để cập nhật về diện tích, hiện trạng nhằm phục vụ công tác kiểm kê rừng thì đòi hỏi rất nhiều thời gian và kính phí Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ thông tin hiện nay, trong đó công nghệ hệ thông tin địa lý cũng được phát triển theo, đây là công cụ giúp các nhà quản lý trong công tác quản lý nguồn tài nguyên thiên

34

nhiên nói chung, trong quản lý và thống kê diện tích rừng ngập mặn nói riêng Giúp chúng ta cập nhật và quản lý diện tích rừng ngập mặn; đánh giá sự thay đổi hiện trạng, diện tích rừng ngập mặn theo thời gian, xây dựng bản đồ hiện trạng rừng, trạng thái rừng…giúp cải thiện công tác quản lý rừng ngập mặn cho địa phương

35

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ RỪNG NGẬP MẶN

1.Rừng ngập mặn ven biển tìm thấy ở giữa đại dương và đất liền trong điều kiện mặn

2.Rừng ngập mặn ven sông thấy ở dọc bờ sông trong điều kiện nước ngọt

Do sống trong môi trường ngập nước triều định kỳ, nên các cây ngập mặn (CNM) có một số các đặc tính thích nghi rất đặc biệt như: hệ rễ phát triển, ngoài những rễ ở dưới mặt đất các cây này còn có thêm những rễ trên mặt đất đảm nhiệm chức năng hô hấp, và giúp cho cây đứng vững trong đất bùn, hạt của một số loại cây có thể nảy mầm ngay khi quả còn ở trên cây mẹ

Các cây ngập mặn (CNM) sống ở vùng chuyển tiếp giữa môi trường biển và đất liền Tác động của các nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến sự tồn tại

và phân bố của chúng Tuy nhiên cho đến nay chưa có ý kiến thống nhất về

ra tính chất chung cho thảm thực vật này (Phan Nguyên Hồng, 1999)

2.1.2 Khái quát về thành phần và sự phân bố của hệ thực vật trong vùng RNM khu vực nghiên cứu

Dựa vào các yếu tố địa lý, khảo sát thực địa và một phần kết quả ảnh viễn thám, P.N.Hồng (1991, 1993) đã chia RNM Việt Nam ra làm 4 khu vực

và 12 tiểu khu:

Khu vực I: ven biển Đông Bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn

Khu vực II: ven biển đồng bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường

Khu vực III: ven biển Trung Bộ: Từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu

Khu vực IV: ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nải, Hà Tiên

Như vậy khu vực nghiên cứu thuộc khu vực II ven biển Đông Bắc Bờ biển Đông Bắc là khu vực phức tạp nhất, thể hiện trong các đặc điểm về địa mạo, thuỷ văn, và khí hậu, có những mặt thuận lợi cho sự phân bố của RNM nhưng cũng có những nhân tố hạn chế sự sinh trưởng và mức độ phong phú của các loài cây, trong đó nhiệt độ đã có vai trò quan trọng

2.1.3 Vai trò và tiềm năng của thảm thực vật RNM

a Trong tự nhiên

RNM là một phần không thể thiếu đối với hệ sinh thái biển Ai cũng biết vai trò của RNM trong việc bảo vệ môi trường, là “lá phổi xanh” rất quan

Không chỉ làm giảm cường độ sóng khi đổ bộ mà nó còn tham gia vào

hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới, điều hoà khí hậu, tham gia kiến tạo bảo vệ cảnh quan ven bờ, chống xói mòn, bảo vệ đê biển…Đặc biệt RNM góp phần làm sạch môi trường do có thể làm giảm hàm lượng kim loại nặng có trong nước thải nội địa đổ ra vùng cửa sông, ven biển, đồng thời giữ gìn sự cân bằng sinh thái tự nhiên cho những vùng đất bị ngập nước

Nhiều nhà khoa học trong nước và trên thế giới đã tập trung nghiên cứu

về khả năng tích luỹ cacbon của rừng đặc biệt là rừng ngập mặn và đã đưa ra

cơ sở khoa học cho thấy, vai trò của rừng trong việc hấp thụ và tích luỹ cacbon trong sinh khối của cây và đất rừng – tạo bể chứa cacbon, hạn chế sự gia tăng của khí nhà kính Ngoài ra, việc nghiên cứu tích luỹ cacbon trong hệ sinh thái RNM còn có ý nghĩa quan trọng, cung cấp các thông tin và số liệu cần thiết cho việc nâng cao khả năng quản lý rừng (Nguyễn thị Hồng Hạnh, Mai Sỹ Tuấn-2007)

38

b Vai trò trong việc bảo tồn đa dạng sinh học cho đới biển ven bờ

Hệ sinh thái RNM chứa đựng mức đa dạng sinh học rất cao, chẳng kém

gì mức đa dạng của hệ sinh thái san hô trong đới biển ven bờ Dễ dàng nhận biết rằng, nơi ở trong RNM phân hoá rất mạnh: trên không, mặt đất, trong nước với các dạng đáy cứng, đáy mềm, hang trong đất, những không gian chật hẹp trong bụi cây, bộ rễ; điều kiện sống, nhất là độ muối lại biến động thường xuyên, phù hợp với hoạt động có nhịp điệu của dòng nước ngọt và thuỷ triều Sinh vật sống trong RNM không những có số lượng loài đông mà trong nội bộ mỗi loài còn có những biến dị phong phú dễ thích nghi với những nơi ở khác nhau, nguồn sống khác nhau và điều kiện sống biến đổi muôn màu Bởi vậy RNM là nơi lưu trữ nguồn gen giàu có và có giá trị không chỉ cho các hệ sinh thái trên cạn mà cho cả vùng biển ven bờ

RNM là một trong những hệ sinh thái quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học cho đới biển ven bờ, đồng thời duy trì nguồn lợi sinh vật tiềm tàng cho sự phát triển (trước hết đối với nghề cá) lâu bền (Phạm thị Làn-2006)

c Vai trò trong nền kinh tế

Cây ngập mặn sống ở vùng chuyển tiếp giữa môi trường biển và đất liền, có biên độ thích nghi rất rộng với khí hậu, đất nước, độ mặn(P.N.Hồng-2000) Do đó RNM có nguồn tài nguyên phong phú về cả thực vật và động vật có giá trị kinh tế cao như:

+ Động vật: có Tôm he, tôm sú, tôm rào, tôm hộp, tôm sắt… chúng là

cư dân trong vùng nhiệt đới ở cửa sông, đời sống của chúng rất gắn bó với môi trường RNM, nhiều loài cá có giá trị kinh tế cao lại là cá con như cá Hồng (Lutianus), cá mú (Epinephelus), cá lượng (Nemipterus)… chúng tham gia vào nhiều bậc dinh dưỡng trong vùng, đồng thời cũng tham gia chính trong cơ cấu đàn cá khai thác ở vùng cửa sông ven biển

39

+ Thực vật: có nhiều loài cây có giá trị kinh tế cao như gỗ các loài cây Đước, Vẹt, Cóc…rất cứng, mịn, bền dùng làm đồ dùng gia đình Tanin chiết xuất từ vỏ các cây Đước, Vẹt, Dà có chất lượng tốt, tỷ lệ cao dùng nhuộm vải, lưới, và thuộc da Ngoài ra chúng còn làm chất đốt, làm các sản phẩm công nghiệp, thức ăn đồ uống cho gia súc, và làm thuốc chữa bệnh

RNM không tồn tại độc lập mà liên hệ mật thiết với các hệ sinh thái liên đới trong lục địa và biển Không những thế, nó còn duy trì một nguồn lợi sinh vật tiềm tàng cho biển, nhất là ở vùng thềm lục địa… Nhìn chung, vai trò, chức năng của RNM đối với nuôi trồng thủy sản có thể được tóm tắt theo

sơ đồ sau:

Hình 2.1.Vai trò, chức năng của RNM đối với nuôi trồng thủy sản