Ứngs dụng GIS trong quản lý tổng hợp vùng bờ tỉnh quảng nam

Để thoả mãn các yêu cầu trên, một trong những nhiệm vụ quan trọng của việc xây dựng phương án QLTHVB là thiết lập một Cơ Sở Dữ Liệu – GIS bao gồm một hệ thống thông tin bản đồ và cả thư

I GIỚI THIỆU

Việc xây dựng Mô hình quản lý tổng hợp vùng bờ (QLTHVB) đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế biển, sử dụng và bảo vệ hợp lý bền vững nguồn tài nguyên ven biển Để thoả mãn các yêu cầu trên, một trong những nhiệm vụ quan trọng của việc xây dựng phương án QLTHVB là thiết lập một Cơ Sở Dữ Liệu – GIS (bao gồm một hệ thống thông tin bản đồ và cả thư viện thông tin liên quan đến các tài liệu khác) về các điều kiện tự nhiên, kinh tế,

xã hội, môi trường vùng đất và nước ven bờ của khu vực

Mức độ phức tạp của các vấn đề về tài nguyên và môi trường vùng bờ, nhờ vào khả năng sử dụng cao phục vụ cho mọi hoạt động đời sống của con người Do đó, với tình hình thực tiễn hiện nay, để đáp ứng những đòi hỏi cao của cuộc cách mạng kinh tế phải ứng dụng các thành tựu của công nghệ thông tin, đặc biệt là hệ thông tin địa lý – GIS (Geographic Information Systems) cùng với sự hỗ trợ của các phần mềm quản lý dữ liệu, Internet, để giải quyết các bài toán do thực tiễn đặt ra: từ những vấn đề mang tính chất tra cứu đến những vấn

đề thu thập tự động và biểu diễn thông tin, quản lý, thiết kế, mô phỏng và dự báo

Trên thế giới, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, công nghệ

về hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã hình thành từ những năm đầu của thập niên

70 thế kỷ trước, chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực quân sự Đối với ngành Tài nguyên Môi trường, GIS đầu tiên được ứng dụng trong công tác quản lý tài nguyên ở Canada với tên gọi “Canada Geographic Information Systems” bao gồm các thông tin về nông nghiệp, lâm nghiệp, sử dụng đất và động vật hoang

dã Từ những năm 80 trở lại đây, công nghệ GIS đã có sự phát triển nhảy vọt về chất, trở thành công cụ hữu hiệu trong công tác quản lý và trợ giúp quyết định Đến nay, những năm đầu của thế kỷ 21, GIS đã thực sự trở thành công cụ quản

lý phổ biến trên toàn thế giới, đặc biệt là trong lĩnh vực tài nguyên và môi trường

Ở Việt Nam, trong xu thế hội nhập khu vực và quốc tế, hệ thống thông tin địa lý cũng được nghiên cứu, ứng dụng và phát triển như một tất yếu khách quan Từ chỗ ứng dụng và phất triển mang tính tự phát, những năm gần đây GIS

đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi, đặc biệt ở các thành phố lớn, các trung tâm kinh tế và khoa học của đất nước

Trong nghiên cứu QLTHVB, sử dụng GIS càng trở nên cần thiết hơn nữa

Do nhiệm vụ quản lý có nhu cầu tổng hợp một lượng lớn thông tin bản đồ, dữ

liệu số, tài liệu chuyên ngành, nên cần có một công cụ cho phép lưu trữ, quản lý

sử dụng một cách hiệu quả các nguồn dữ liệu, tư liệu khác nhau GIS chính là công cụ tốt nhất cho việc thành lập bản đồ và quản lý vùng nguyên liệu khác nhau trong cùng một cơ sở dữ liệu – bản đồ Ngoài ra chương trình quản lý còn

có nhiệm vụ là xây dựng các phương án sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên ven

bờ sao cho bền vững và hiệu quả nhất, vừa phát triển tối ưu kinh tế địa phương, vừa không làm hủy hoại, suy thoái môi trường Nhờ các tính năng chồng lớp, các phép phân tích thông tin, GIS cho phép tạo ra các hệ thống hỗ trợ quyết định giúp các nhà quản lý, nhà lập chính sách giải quyết các bài toán phân vùng chức năng và quy hoạch phát triển bền vững

Tiểu luận nghiên cứu sử dụng công nghệ GIS trong việc xây dựng CSDL – GIS cho vùng bờ của tỉnh Quảng Nam, và tiềm năng ứng dụng trong việc quản

lý tổng hợp vùng bờ Quảng Nam

Việc xây dựng CSDL – GIS (bao gồm hệ thống bản đồ và các thông tin nguồn ) vùng bờ Quảng Nam được xử lý tổng hợp trên cơ sở các kết quả của các

đề tài nghiên cứu đã nghiệm thu, các điều tra khảo sát mới nhất vùng đất và nước ven bờ ở Tỉnh, các luật định, chính sách, các chiến lược phát triển kinh tế, khai thác và bảo vệ môi trường của Tỉnh

III DỮ LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Việc xây dựng CSDL – GIS (bao gồm hệ thống bản đồ và các thông tin nguồn) vùng ven bờ Quảng Nam được xử lý tổng hợp trên cơ sở các kết quả của các đề tài nghiên cứu đã được nghiệm thu, các điều tra khảo sát mới nhất vùng đất và nước ven bờ ở Tỉnh, các luật định, chính sách, các chiến lược phát triển kinh tế, khai thác và bảo vệ môi trường của Tỉnh

•Nhóm dữ liệu để xây dựng bản đồ bao gồm :

Hệ thống bản đồ các đặc trưng sinh thái môi trường, đa dạng sinh học, kinh

tế - xã hội phục vụ quản lý tổng hợp vùng ven bờ tỉnh Quảng Nam Ở cấp tỉnh (TL 1/50.000 trên hệ lưới chiếu VN 2000, cho vùng Quảng Nam) và bản đồ cấp huyện (6 huyện, thị ven biển) TL 1/25.000, trên hệ lưới chiếu VN 2000, cho vùng Quảng Nam), bao gồm:

−Bộ bản đồ nền về địa giới hành chính, địa danh (7 bản đồ: 1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện )

−Bộ bản đồ địa hình, các điểm độ cao, mốc trắc đạt và mạng lưới thủy văn (7 bản đồ: 1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện )

−Các bản đồ dẫn xuất từ địa hình (độ dốc, hướng dốc, phân vùng lưu vực cấp I và cấp II,…) (21 bản đồ: 1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện)

−Các bản đồ , biển đồ khí tượng thủy văn từ số liệu (phân bố các đai mưa, tổng bức xạ nhiệt, số ngày nắng, khả năng bốc hơi, tổng lượng mưa năm, số ngày mưa trung bình tháng, số ngày nắng trung bình tháng,… (8 bản đồ cấp tỉnh )

−Bộ bản đồ về hiện trạng sử dụng đất đến năm 2005 (7 bản đồ: 1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện )

−Bộ bản đồ về nông hóa thỗ nhưỡng (7 bản đồ: 1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện )

−Bộ bản đồ về hiện trạng rừng tỉnh Quảng Nam (7 bản đồ: 1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện)

−Sơ đồ và diện tích phân bố của các hệ sinh thái đất ngập nước (rạn san hô, thảm cỏ biển, rừng ngập mặn,…) – 6 bản đồ - thời kỳ 1973 và 2001 (xử lý từ ảnh viễn thám Landsat MSS 1973, Landsat ETM+ và ASTER 2001)

−Sơ đồ phân bố và tần suất xuất hiện của các tai biến thiên nhiên xảy ra trên địa bản tỉnh ( Đường đi, cường độ của các cơn bão đã xảy ra trên địa bàn tỉnh, phạm vi và ảnh hưởng của các trận lũ lịch sử, xói lở - bồi tụ ven biển, xói

lở bờ sông,… (4 bản đồ) Xử lý từ dữ liệu ảnh MODIS và dữ liệu của trung tâm khí tượng –hải dương tòan cầu

−Các bản đồ sơ đồ về hiện trạng phát triển du lịch (7 bản đồ)

−Các bản đồ sơ đồ về hiện trạng phát triển công nghiệp đến năm 2005 (7 bản đồ) (1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện) được cập nhật từ dữ liệu của 534 điểm công nghiệp, du lịch, dịch vụ đã được đánh giá DTM (1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện)

−Các sơ đồ phân bố tiềm năng khóang sản trên địa bàn tỉnh (7 bản đồ) được cập nhật từ dữ liệu của 534 điểm công nghiệp, du lịch, dịch vụ đã được đánh giá DTM (1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện)

−Các bản đồ về tiềm năng xói mòn đất vùng ven bờ (7 bản đồ) (1 bản đồ vùng ven bờ và 6 bản đồ cấp huyện) phân tích từ mô hình tính toán xói mòn đất

−Các bản đồ về tải lượng ô nhiễm (BOD,COD, TN,TP và vật lơ lững) do sinh họat, nông nghiệp, chăn nuôi, công nghiệp và du lịch (25 bản đồ) phân tích

từ mô hình tính tải lượng ô nhiễm

−Các bản đồ về tổn thương và nhạy cảm môi trường vùng ven bờ (7 bản đồ ) phân tích từ mô hình đánh giá nhạy cảm môi trường

−Các bản đồ phân bố nhiệt độ nước biển tầng mặt theo tháng và theo mùa ( 18 bản đồ ) xử lý từ số liệu viễn thám và ngân hang dữ liệu biển WOA

−Các bản đồ phân bố độ muối nước biển tầng mặt theo tháng và theo mùa (

18 bản đồ ) xử lý từ số liệu viễn thám và ngân hang dữ liệu biển WOA

−Các bản đồ phân bố vật lơ lững tầng mặt theo tháng và theo mùa (18 bản

đồ ) xử lý từ số liệu viễn thám và ngân hàng dữ liệu biển WOA

−Các bản đồ phân bố chlorophyll-a tầng mặt theo tháng và theo mùa (18 bản đồ ) xử lý từ số liệu viễn thám và ngân hàng dữ liệu biển WOA

−Bộ bản đồ phân bố các tham số môi trường ở vùng đất và nước ven bờ, bao gồm nước biển ven bờ, nước mặt, nước ngầm tầng nông, không khí (cập nhật từ các dữ liệu quan trắc và giám sát môi trường từ năm 2000 đến nay cũng như các số liệu khảo sát tổng hợp năm 2005-2006)

−Bộ bản đồ về nhân khẩu học và kinh tế xã hội (dân số, mật độ dân số, cơ cấu độ tuổi, giới tính, trình độ văn hóa, tình hình thu nhập, trình độ văn hóa, cơ cấu ngành nghề, thành phần tôn giáo, dân tộc, tỉ suất sinh tử, tình hình sức khỏe,

y tế cộng đồng, dinh dưỡng, tỉ lệ hộ nghèo, dữ liệu chăn nuôi , trồng trọt, sử dụng đất,…) được cập nhật dữ liệu niên giám thống kê cấp huyện – năm 2005

(6 huyện thị ven biển) và hiển thị tự động thành các bản đồ phân bố bằng công

cụ trong hệ hỗ trợ quyết định

−Nhóm bản đồ về kinh tế xã hội ( Kinh tế nông nghiệp, chăn nuôi, trồng trọt, lâm nghiệp, nuôi trồng thủy sản, khai thác, chế biến, đánh bắt, công nghiệp,

du lịch, thương mãi dịch vụ, giao thông cảng, khai khóang,…) được cập nhật dữ liệu niên giám thống kê cấp huyện – năm 2006 (6 huyện thị ven biển) và hiển

thị tự động thành các bản đồ phân bố bằng công cụ trong hệ hỗ trợ quyết định

• Nhóm số liệu trong môi trường nước được thu thập từ kết quả đo đạc bao gồm :

Tài liệu, bản đồ về địa hình đáy, địa hình bờ, bản đồ trầm tích đáy ,…

Số liệu, bản đồ, sơ đồ về điều kiện sinh thái, các tham số môi trường

Ngoài ra dựa vào công nghệ GIS, một số phương án phân vùng , quy hoạch chi tiết cũng được thành lập và đưa vào CSDL – GIS

Cơ sở dữ liệu – bản đồ GIS khu vực đất và vùng nước ven bờ được xây dựng theo sơ đồ chỉ ra ở hình 1 và các vấn đề chính cần lưu ý sau :

− Giai đoạn đo đạc , thu thập dữ liệu là cần thiết khi không có số liệu trong khu vực và chúng phải thường được đo đạc và cập nhật dữ liệu thường xuyên Hệ thống định vị vệ tinh ( GPS ) trước khi đo đạc cần phải được cài đặt trước cho phù hợp với hệ lưới chiếu quy định chung của cơ sở dữ liệu bản đồ

− Giai đoạn đo đạc , thu thập dữ liệu là cần thiết khi không có số liệu trong khu vực và chúng phải thường được đo đạc và cập nhật dữ liệu thường xuyên Hệ thống định vị vệ tinh ( GPS ) trước khi đo đạc cần phải được cài đặt trước cho phù hợp với hệ lưới chiếu quy định chung của cơ sở dữ liệu bản đồ

− Giai đoạn thu thập các bản đồ giấy và số hoá chúng trong phòng thí nghiệm thường được tiến hành đồng thời với giai đoạn I Do điều kiện lịch sử các nguồn bản đồ được thu thập từ các nguồn khác nhau thường khác biệt nhau

về hệ lưới chiếu (Projection) và các thông số đi kèm như độ lệch Đông (False Easting) , độ lệch Bắc (False Northing), kinh tuyến gốc (Prime meridian), kinh tuyến chuẩn (Central meridian ), vĩ độ chuẩn (Central parallel), hệ số co giãn của quả đất (Earth’s scale factor ), mốc trắc địa (Geodetic datum) , hệ tọa độ trắc cầu (Geodetic Ellipsoid ) Sử dụng các công cụ chuyển đổi hệ lưới chiếu trong một số phần mềm GIS thông dụng như ArcInfo, Arview, MGE- Microstation ,

… ) cho phép chúng ta chuyển đổi các thông số này về cùng thông số chuẩn của

hệ lưới chiếu quy định chung trong CSDL

− Giai đoạn nắn chỉnh hình học : dựa vào hệ lưới chiếu và các thông số đi kèm (đọc từ các thông tin gốc có trên bản đồ)

− Giai đoạn số hoá bản đồ: trong điều kiện hiện nay, có nhiều công cụ khác nhau để số hoá như:

+ Số hóa trực tiếp bằng bàn số (Calcomp , HP digitizer,…);

+ Số hoá từ file được quét ảnh (scan) và dùng các phần mềm số hoá bán

tự động (như Geovect-Microstation, CAD-Overlay Map, GTX, DolVect ,…);

+ Số hóa bằng các phép nội suy số liệu đo đạc (bằng thuật toán Kridging)

và biến đổi thành file số

Các công cụ này đều được sử dụng trong quá trình số hoá, trong đó việc số hoá bán tự động bằng hệ phần mềm Microstation được chúng tôi sử dụng rộng rãi hơn cả

Chuyển đổi file số về cùng một hệ lưới chiếu, trong điều kiện thực tế để xây dựng CSDL-GIS ở Quảng Nam chúng tôi tạm quy định thống nhất chung chuyển mọi loại bản đồ số về hệ lưới chiếu UTM (Universal Tranvert Mercator), đới 49, datum WGS-84, Elipsoid D-WGS84 với tỉ lệ bản đồ chung là 1/50.000 nhằm tiện việc hiển thị, chồng lớp và phân tích thông tin về sau

Hình 1: Sơ đồ nhập liệu và xây dựng CSDL bản đồ

Nhóm số liệu về thông tin nguồn (Metadata) bao gồm các tư liệu liên quan đến các luật định, chính sách phát triển kinh tế xã hội, khai thác và bảo vệ môi trường, các tư liệu về hiện trạng ( niên giám thống kê, bản đồ hiện trạng,… ) và các tài liệu quy hoạch phát triển kinh tế ngành và kế hoạch phát triển kinh tế tổng hợp ( các bản đồ quy hoạch ) của tỉnh Các tư liệu này được tổ chức, quản

lý bằng phần mềm Microsoft Access , có thể liên kết được với CSDL – GIS Thư viện thông tin dữ liệu (Metadata ) này cũng được kết nối với CSDL – GIS để hiển thị và truy tìm các thông tin một cách dễ dàng

Cấu trúc dữ liệu của thư viện thông tin nguồn và CSDL-GIS được thể hiện mối quan hệ nội tại của các trường thông tin như ở các hình 2 và hình 3

Hình 2: Cấu trúc dữ liệu của Thư viện thông tin (MetaData) được xây dựng

trên MS ACCESS thể hiện mối quan hệ của các trường thông tin

Hình 3 : Cấu trúc dữ liệu của Hệ thông tin bản đồ ( GISMap ) được xây dựng

trên MS ACCESS thể hiện mối quan hệ của các trường thông tin

III CSDL – GIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ TỔNG HỢP VÙNG BỜ TỈNH QUẢNG NAM:

CSDL – GIS là một tài liệu quan trọng đối với các hoạt động của QLTHVB tại Quảng Nam, như xây dựng chiến lược, kế hoạch hành động QLTHVB, kiểm soát và phòng chống lũ lụt, phân vùng quy hoạch sử dụng đất -nước ven bờ, quan trắc tổng hợp môi trường giáo dục và nâng cao nhận thức cộng đồng… Nó còn là tài liệu cần thiết cho các dự án/chương trình nghiên cứu, phát triển liên quan đến môi trường, tài nguyên biển và ven bờ tỉnh Quảng Nam

- CSDL - GIS vùng bờ tỉnh Quảng Nam được thiết kế, xây dựng có thể thu thập đầy đủ các dữ liệu hiện có, dể sử dụng , cập nhật phân tích các thông tin cơ bản có độ tin cậy và tính đại diện cao, kết hợp với việc sử dụng các hình

vẽ, bản đồ, sơ đồ, giúp các đối tượng đa ngành cần quan tâm hiểu và dễ nắm bắt vấn đề

- CSDL-GIS bao gồm 5 hợp phần chính như ở hình 4



























vào CSDL theo cấp tỉnh cũng như cấp huyện (Hình 5, h6 và h 7)



2, Thư viện thông tin (Metadata): Các tài liệu về các luật định chính sách, quy

định pháp quy và kể các hương ước của tỉnh, huyện, xã, thôn,… liên quan đến QLTH vùng ven bờ tỉnh Quảng Nam (hình 8)

 Các tài liệu, báo cáo, dự án, đề tài hiện có ở tỉnh cũng như ở các

nơi khác liên quan trực tiếp đến vùng đất Quảng Nam

 Các thông tin nguồn về bản đồ, ảnh viễn thám, ảnh máy bay, … về

vùng đất Quảng Nam

 Metadata chứa các thông tin sau:

 Tiêu đề của văn bản, tác giả, cơ quan lưu trữ, năm công bố, từ

khóa tìm kiếm, người cung cấp tin, cộng tác viên, kiểu định dạng, kích thước văn bản/công trình (số trang, dung lượng, tỉ lệ bản đồ, tóm tắt nội dung, còn hiệu lực / không, …), kiểu định dạng

 Các ngành kinh tế, xã hội, môi trường liên quan trực tiếp, gián tiếp

đến văn bản,

 Các phản hồi từ các ngành kinh tế, các chủ thể ở địa phương (nếu

có) về văn bản

III) Dữ liệu môi trường: cho phép các nhóm dữ liệu số như sau

- Tài liệu về điều kiện tự nhiên

- Tài liệu về nguồn lợi

phi sinh vật

- Tài liệu về sinh vật

và nguồn lợi sinh vật

- Tài liệu về các

nguồn gây ô nhiễm

- Tài liệu về quan trắc

và giám sát môi trường

Xem hình 9 và hình 10

Các dữ liệu này sẽ liên kết trực tiếp với các dữ liệu không gian để hình

thành , hiển thị các bản đồ động như sẽ trình bày ở phần hệ hỗ trợ quyết định

4, Các báo cáo và tài liệu hướng dẫn: cho phép cập nhật các báo cáo tòan văn

vào CSDL-GIS (Hình 11)

5) Hệ thống hổ trợ quyết định: bao gồm