Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phương pháp luận xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:110

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn nhằm xác lập cơ sở khoa học và phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển trong điều kiện thực tế ở Việt Nam; xây dựng quy trình và phương thức khai thác hợp lý nội dung thông tin và dữ liệu phục vụ công tác phát hiện, dự báo và giám sát hiện trạng ô nhiễm dầu trên biển.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phương pháp luận xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐỊA LÝ ------------- NGUYỄN KIM ANH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN Hà Nội, 10/2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐỊA LÝ ------------- NGUYỄN KIM ANH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN Ngành : Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý Khóa : 2009-2011 Mã ngành : 60.44.76 Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS. Nguyễn Đình Dương Hà Nội, 10/2011 2
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng 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. Tác giả luận văn Nguyễn Kim Anh 3
MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài.............................................................................................13 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài ........................................................14 2.1 Mục tiêu ..............................................................................................................14 2.2 Nhiệm vụ .............................................................................................................14 3. Phạm vi nghiên cứu...............................................................................................15 3.1 Phạm vi không gian.............................................................................................15 3.2 Phạm vi thời gian ................................................................................................15 4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................15 5. Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài................................................................................16 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ..............................................................16 7. Các kết quả dự kiến đạt được của đề tài ...............................................................17 8. Cấu trúc luận văn ..................................................................................................17 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MỘT SỐ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................19 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam ................................................................................19 1.1.1 Trên thế giới .....................................................................................................19 1.1.2 Trong nước .......................................................................................................25 1.2 Tổng quan về chia sẻ cơ sở dữ liệu GIS qua hệ thống GIS Server....................27 1.2.1 Các thành phần của hệ thống GIS Server ........................................................27 1.2.1.1 Máy chủ GIS ( GIS server) ...........................................................................28 1.2.1.2 Máy chủ Web ( Web Server) ........................................................................29 1.2.1.3 Máy Khách ( Clients) ....................................................................................29 1.2.1.4 Dữ liệu máy chủ (Data Server) .....................................................................29 1.2.1.5 Quản lý và quản trị ( Manager and ArcCatalog administrators)...................29 1.2.1.6 Máy tác giả tài nguyên GIS (ArcGIS Desktop content authors) ..................30 4
1.2.2 Các ứng dụng của ArcGIS Server....................................................................30 1.2.2.1 Chia sẻ tài nguyên .........................................................................................30 1.2.2.2 Tạo ứng dụng Web........................................................................................33 1.2.2.3 Tạo ứng dụng GIS trên điện thoại di dộng....................................................34 1.3 Khái quát về vị trí địa lý và tình hình ô nhiễm dầu trên biển Đông....................35 1.3.1 Vị trí địa lý .......................................................................................................35 1.3.2 Tình hình ô nhiễm dầu .....................................................................................36 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN ........................................................41 2.1 Đánh giá kết quả xây dựng CSDL đề tài KC.09.22/06-10 .................................41 2.1.1 Đánh giá về số liệu sử dụng .............................................................................41 2.1.2 Đánh giá về phương pháp xây dựng ................................................................42 2.1.3 Đánh giá mức độ hiện đại của sản phẩm so với trong nước và trên thế giới..42 2.2 Đề xuất phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển ..............................................................................................................44 2.2.1 Đề xuất phương pháp xây dựng CSDL............................................................44 2.2.1.1 Quy trình công nghệ xây dựng CSDL ..........................................................44 2.2.1.2. Lựa chọn công nghệ sử dụng .......................................................................46 2.2.1.3. Thiết kế nội dung và cấu trúc cơ sở dữ liệu .................................................46 2.2.2 Đề xuất phương pháp chia sẻ tài nguyên cơ sở dữ liệu ...................................55 2.2.2.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL đa người dùng......................................................58 2.2.2.2 Chia sẻ thông tin ô nhiễm dầu.......................................................................59 CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU CHO VÙNG BIỂN VIỆT NAM VÀ BIỂN ĐÔNG .......................................61 3.1 Thiết kế xây dựng cơ sở dữ liệu..........................................................................61 3.1.1 Hệ qui chiếu .....................................................................................................61 3.1.2.1 Lớp CSDL nền cơ bản...................................................................................61 3.1.2.2 Lớp CSDL về các cơ sở khai thác chế biến dầu khí .....................................68 5
3.1.2.3. Lớp CSDL về các sự cố tràn dầu trong quá khứ.........................................70 3.1.2.4 Lớp CSDL giao thông vận tải biển ...............................................................72 3.1.2.5 Lớp CSDL vùng có nguy cơ ô nhiễm dầu ....................................................74 3.1.2.6 Lớp CSDL về các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển.................................76 3.1.2.7 Lớp CSDL thông tin bổ trợ ..........................................................................79 3.1.2.8 Lớp CSDL về điều kiện khí tượng thủy văn biển .......................................81 3.1.2.9 Lớp thông tin tổng hợp phục vụ phân tích vết dầu trên ảnh siêu cao tần .....84 3.2 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu trong phần mềm ArcSDE.................................85 3.2.1 Lớp thông tin nền .............................................................................................86 3.2.2 Lớp thông tin về cơ sở khai thác chế biến dầu khí...........................................87 3.2.3 Lớp thông tin về các sự cố tràn dầu trong quá khứ..........................................89 3.2.4 Lớp thông tin về giao thông vận tải biển .........................................................90 3.2.5 Lớp thông tin về vùng có nguy cơ ô nhiễm dầu...............................................92 3.2.6 Lớp thông tin về hoạt động kinh tế - xã hội dải ven biển ................................93 3.2.7 Các lớp thông tin bổ trợ ...................................................................................94 3.2.8 Lớp thông tin cơ sở dữ liệu ảnh siêu cao tần ...................................................96 3.2.9 Lớp thông tin điều kiện khí tượng thủy hải văn...............................................97 3.2.10 Lớp thông vết dầu trên tư liệu vệ tinh............................................................99 3.2.11 Lớp thông tin phục vụ phân tích vết dầu trên ảnh siêu cao tần....................100 3.3 Chia sẻ cơ sở dữ liệu cho đa người dùng ..........................................................103 3.3.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu.........................103 3.3.2 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua ứng dụng Web .....................................104 KẾT LUẬN .............................................................................................................106 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ..............................................107 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................108 6
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CSDL Cơ sở dữ liệu GIS Geographical Infomation System Hệ thống thông tin địa lý SCTD Sự cố tràn dầu SQL Structured Query Language Ngôn ngữ truy vấn mang tính cấu trúc KTTV Khí tượng thủy văn URL Universal Resource Locator Siêu liên kết tham chiếu tới địa chỉ nguồn trên Internet MT Môi trường LAN Local Area Network Mạng máy tính cục bộ ECS East China Sea WAN Wide Area Network Biển Đông Trung Quốc Mạng diện rộng SCS South China Sea SOM Server Objects Manager Biển Nam Trung Hoa Các đối tượng máy chủ quản lý (Biển Đông) IWS Image Web Server SOC Sever Object Containers Các đối tượng máy chủ chứa Web Web Application Web Web Application Developer ADF Developer Framework API Interface IMO International Maritime Organization 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các thông tin mô tả các sự cố thể biểu diễn trực tuyến .............................20 Hình 1.3 Hệ thống CSDL sự cố tràn dầu trên biển Địa Trung Hải phát hiện từ dữ liệu SAR ....................................................................................................................20 Hình 1.4 Bản đồ mật độ sự cố tràn dầu trên biển địa Trung Hải được phát hiện từ 9000 cảnh ảnh SAR với số lượng vụ tràn dầu là 5.530 vụ .......................................21 Hình 1.5 Sơ đồ của hệ thống OCEANIDES .............................................................22 Hình 1.6 Sơ đồ tổng thể dữ liệu ảnh vệ tinh các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây bắc Thái Bình Dương ................................................................................................23 Hình 1.7 Cơ sở dữ liệu ảnh vệ tinh cùng các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây bắc Thái Bình Dương.......................................................................................................23 Hình 1.8 Mô hình chia sẻ dữ liệu hãng kongsberg trong dự án Oceanides ..............24 Hình 1.9 CSDL dầu tràn của hãng Kongsberg trong dự án Oceanides ....................25 Hình 1.10 Kiến trúc một hệ thống ArcGIS Server....................................................28 Hình 1.11 Trang ArcGIS Server Manager và các tính năng ứng dụng.....................31 Hình 1.12 Ví dụ về chia sẻ một dịch vụ....................................................................33 Hình 1.13 Một ví dụ tạo ứng dụng Web có sử dụng hyperlink để liên kết ảnh........33 Hình 1.14 Các tính năng bản đồ và tìm kiếm không gian trên điện thoại di động ...34 Hình 1.15 Bản đồ biển Đông và khu vực nghiên cứu...............................................36 Hình 1.16 Ước tính ô nhiễm dầu trên toàn cầu do tàu gây ra (triệu tấn/năm) từ IMO ...................................................................................................................................37 Hình 2.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu.....................58 Hình 2.2 Chia sẻ CSDL và thông tin qua một ứng dụng Web..................................59 Hình 2.3 Các chức năng hỗ trợ tùy chỉnh dữ liệu trên trang tạo ứng dụng Web ......60 Hình 3.1 Hệ thống CSDL xây dựng theo cấu trúc Personal Geodatabase và lưu trữ trong Database Sever.................................................................................................85 Hình 3.2 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin nền ........................................86 Hình 3.3 Thông tin đồ họa lớp ranh giới quốc gia....................................................86 Hình 3.4 Thông tin thuộc tính lớp đường bờ biển ....................................................87 8
Hình 3.5 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin các cơ sở khai thác chế biến dầu khí .......................................................................................................................87 Hình 3.6 Ví dụ lớp thông tin các điểm mỏ dầu ở Việt Nam .....................................88 Hình 3.7 Thông tin thuộc tính lớp điểm mở dầu các nước khác...............................88 Hình 3.8 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin tràn dầu quá khứ...................89 Hình 3.9 Ví dụ lớp thông tin các sự cố đắm tàu trong thế chiến thứ II ....................89 Hình 3.10 Ví dụ thông tin thuộc tính lớp sự cố tràn dầu ..........................................90 Hình 3.11 Tổ chức dữ liệu của các lớp thông tin về giao thông vận tải biến ...........90 Hình 3.12 Lớp thông tin về các cảng biển ................................................................91 Hình 3.13 Ví dụ bảng thông tin thuộc tính lớp cảng biển........................................91 Hình 3.14 Ví dụ lớp thông tin phân vùng nguy cơ ô nhiễm .....................................92 Hình 3.15 Ví dụ bảng thông tin thuộc tính lớp phân vùng nguy cơ ô nhiễm ...........93 Hình 3.16 Ví dụ lớp thông vùng sinh thái.................................................................93 Hình 3.17 Ví dụ thông tin thuộc tính của lớp các khu kinh tế, đô thị hóa ven biển .94 Hình 3.18 Cấu trúc các lớp dữ liệu trong lớp thông tin bổ trợ..................................94 Hình 3.19 Lớp thông tin bể trầm tích........................................................................95 Hình 3.20 Ví bụ thông tin thuộc tính lớp bể trầm tích..............................................95 Hình 3.21 Cấu trúc các lớp thông tin trong lớp CSDL ảnh vệ tinh ..........................96 Hình 3.22 Lớp thông tin sơ đồ ảnh vệ tinh Alos Palsar 2008 ...................................96 Hình 3.23 Ví dụ bảng thông tin thuộc tính lớp thông tin ảnh vệ tinh Alos Palsar 2008...........................................................................................................................97 Hình 3.24 Cấu trúc các lớp thông tin điêu kiện khí tượng thủy hải văn ...................97 Hình 3.25 Ví dụ lớp thông tin trường gió ở dạng raster ...........................................98 Hình 3.26 Ví dụ lớp thông tin về trường sóng dạng raster .......................................98 Hình 3.27 Ví dụ lớp thông tin trường nhiệt ở dạng raster.........................................99 Hình 3.28 Cấu trúc các lớp thông tin trong lớp vết dầu trên tư liệu vệ tinh .............99 Hình 3.29 Ví dụ Lớp thông tin vết dầu trên ảnh vệ tinh .........................................100 Hình 3.30 Các vết dầu bị biến đổi trên mặt biển.....................................................101 9
Hình 3.31 Các vết dầu phổ biến được mô tả trong tệp Excel .................................101 Hình 3.32 Các vết dầu giả được mô tả trong tệp Excel ..........................................102 Hình 3.33 Chia sẻ tài nguyên dữ liệu qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu..........................103 Hình 3.34 CSDL sơ đồ ảnh vệ tinh được chia sẻ qua một ứng dụng Web .............104 Hình 3.35 CSDL khai thác chế biến dầu khí được chia sẻ qua ứng dụng Web......104 10
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các kiểu dịch vụ và yêu cầu tài nguyên GIS tương ứng ...........................31 Bảng 1.2 Thống kê phân bố và xả thải của các giếng dầu khí Trung Quốc năm 2000 ...................................................................................................................................38 Bảng 1.3 Cường độ thải của các nguồn vào biển Việt Nam .....................................38 Bảng 1.4 Các sự cố tràn dầu lớn ở Bà Rịa - Vũng Tàu.............................................39 Bảng 2.1 Các lớp thông tin nền cơ bản .....................................................................48 Bảng 2.2 Các lớp thông tin về các cơ sở khai thác chế biến dầu khí........................49 Bảng 2.3 Các lớp thông tin về các sự cố tràn dầu trong quá khứ trên vùng biển Đông và biển Việt Nam ......................................................................................................49 Bảng 2.4 Các lớp thông tin về giao thông vận tải biển .............................................50 Bảng 2.5 Các lớp thông tin về các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển ...................51 Bảng 2.6 Các lớp thông tin về điều kiện khí tượng thủy văn biển...............................52 Bảng 2.7 Thông tin viễn thám bổ trợ cho phân tích vết dầu trên biển......................53 Bảng 2.8 Các lớp thông tin bổ trợ.............................................................................54 Bảng 3.1 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới quốc gia..................................................62 Bảng 3.2 Cấu trúc thông tin lớp đường cơ sở ...........................................................62 Bảng 3.3 Cấu trúc thông tin lớp đường bờ biển........................................................63 Bảng 3.4 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới lãnh hải...................................................64 Bảng 3.5 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới vùng tiếp giáp lãnh hải...........................64 Bảng 3.6 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới vùng đặc quyền kinh tế ..........................65 Bảng 3.7 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới thềm lục địa............................................66 Bảng 3.8 Cấu trúc thông tin lớp địa chất biển...........................................................67 Bảng 3.9 Cấu trúc thông tin lớp phân vùng địa mạo biển ........................................67 Bảng 3.10 Cấu trúc thông tin lớp địa hình đáy biển .................................................67 Bảng 3.11 Cấu trúc thông tin lớp điểm mỏ dầu của Việt Nam và các nước khác ....68 Bảng 3.12 Cấu trúc lớp thông tin nhà máy chế biến hóa dầu Việt Nam và các nước lân cận .......................................................................................................................69 11
Bảng 3.13 Cấu trúc thông tin lớp tính chất lý hóa của một số loại dầu và sản phẩm hóa dầu phổ biến .......................................................................................................69 Bảng 3.14 Cấu trúc thông tin lớp các sự cố ô nhiễm dầu trong quá khứ..................71 Bảng 3.15 Các cấp độ tràn dầu..................................................................................71 Bảng 3.16 Các kiểu sự cố tràn dầu............................................................................72 Bảng 3.17 Cấu trúc lớp thông tin các sự cố đắm tàu ................................................72 Bảng 3.18 Cấu trúc thông tin lớp cảng biển..............................................................72 Bảng 3.19 Cấu trúc lớp thông tin các tuyến giao thông nội địa................................73 Bảng 3.20 Cấu trúc lớp thông tin các tuyến giao thông quốc tế ...............................74 Bảng 3.21 Cấu trúc thông tin lớp vùng có nguy cơ ô nhiễm dầu .............................75 Bảng 3.22 Cấu trúc lớp thông tin lớp các điểm dân cư vùng ven biển .....................76 Bảng 3.23 Cấu trúc lớp thông tin lớp các khu công nghiệp vùng ven biển .................76 Bảng 3.24 Cấu trúc lớp thông tin lớp các khu kinh tế, đô thị hóa trên dải ven biển..77 Bảng 3.25 Cấu trúc lớp thông tin lớp các khu vực nuôi trồng đánh bắt thủy hải sản77 Bảng 3.26 Cấu trúc thông tin lớp sinh thái khu vực ven bờ.......................................78 Bảng 3.27 Cấu trúc lớp thông tin các khu du lịch, dịch vụ ven biển ........................78 Bảng 3.28 Cấu trúc thông tin lớp các khu vực làm muối...........................................78 Bảng 3.29 Cấu trúc thông tin lớp các bể trầm tích .....................................................79 Bảng 3.30 Cấu trúc thông tin lớp các điểm lộ dầu .....................................................79 Bảng 3.31 Cấu trúc thông tin lớp gió mùa Đông Bắc và Tây Nam ...........................79 Bảng 3.32 Cấu trúc thông tin lớp dòng chảy biển tháng 1 và tháng 6 .......................80 Bảng 3.33 Cấu trúc thông tin lớp các vết dầu được giải đoán từ ảnh vệ tinh ...........80 Bảng 3.34 Cấu trúc thông tin lớp mật độ vết dầu .....................................................81 Bảng 3.35 Cấu trúc thông tin viễn thám bổ trợ cho phân tích vết dầu trên biển ......82 Bảng 3.36 Cấu trúc lớp thông tin các trạm quan trắc khí tượng ...............................83 12
MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Ô nhiễm dầu trên biển hiện nay đang là vấn đề thời sự được dư luận đặc biệt quan tâm. Gần đây, hàng loạt các vụ tràn dầu không rõ nguồn gốc trên vùng biển Việt Nam và biển Đông được phát hiện. Điển hình như các vụ từ tháng 12 năm 2006 đến cuối tháng 04 năm 2007 đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái và thiệt hại nặng về kinh tế - xã hội. Vùng biển Việt nam, nơi được coi là một trong những địa điểm nhộn nhịp nhất về hoạt động giao thông vận tải và khai thác dầu khí sẽ có nguy cơ cao về ô nhiễm dầu. Việc xác định nguồn gốc, mức độ ô nhiễm, sự phân bố ô nhiễm, xu thế của quá trình ô nhiễm cùng nhiều vấn đề phức tạp khác đang là đề tài được các nhà khoa học, nhà quản lý chuyển môn và xã hội đặc biệt quan tâm. Ô nhiễm dầu có nhiều đặc thù riêng. Để phát hiện ra nguồn gốc ô nhiễm dầu đòi hỏi cần có một hệ thống quan trắc thường xuyên, kể từ lúc phát hiện ra vết dầu, trong một thời gian rất ngắn các thông tin sơ bộ về vết dầu cần phải được xác định và tính toán. Kết hợp với các thông tin như điều kiện khí tượng hải văn, thông tin vùng bờ và các thông tin bổ trợ khác, báo cáo và dự báo về sự cố ô nhiễm dầu cần phải được xây dựng và cung cấp kịp thời cho các cơ quan có liên quan để ra các lệnh ứng phó cần thiết. Để thỏa mãn những đòi hỏi cấp bách đó, yêu cầu cần phải có sẵn một hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL) phục vụ cho việc phát hiện, phân vùng và tính toán dự báo lan truyền ô nhiễm dầu. Trong thời gian từ năm 2008 đến năm 2010, đề tài khoa học cấp Nhà nước: “Ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông, mã số: KC.09.22/06-10” đã được triển khai thành công. Một trong các nhiệm vụ của đề tài là xây dựng được cơ sở dữ liệu hỗ trợ công tác giám sát, phát hiện sớm vết dầu trên biển, tính toán và dự báo lan truyền vết dầu và công tác ứng phó sự cố tràn dầu. Tuy nhiên, do thời gian có hạn và không có điều kiện nghiên cứu một cách hệ thống các vấn đề liên quan cho nên mặc dù các sản phẩm đã được xây dựng và đáp ứng được nhiệm vụ đặt ra nhưng về căn bản các vấn đề lý luận khoa học vẫn chưa được tổng kết. 13
Xuất phát từ thực tế đó, học viên chọn đề tài: “Phương pháp luận xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển”. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 2.1 Mục tiêu • Xác lập cơ sở khoa học và phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển trong điều kiện thực tế ở Việt Nam • Xây dựng quy trình và phương thức khai thác hợp lý nội dung thông tin và dữ liệu phục vụ công tác phát hiện, dự báo và giám sát hiện trạng ô nhiễm dầu trên biển. 2.2 Nhiệm vụ Để đạt được các mục tiêu đề ra luận vặn phải triển khai thực hiện các nhiệm vụ sau: • Đánh giá lại công tác xây dựng CSDL đề tài KC.09.22/06-10 đã thực hiện nhằm tối ưu hóa các số liệu sẵn có • Nghiên cứu phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển • Xây dựng được cơ sở dữ liệu hoàn thiện phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển theo phương pháp đã đề xuất • Bước đầu chia sẻ cơ sở dữ liệu đã xây dựng cho vùng biển Việt Nam và biển Đông qua hệ thống mạng với sự trợ giúp của công nghệ Arcgis Server. 14
3. Phạm vi nghiên cứu 3.1 Phạm vi không gian Khu vực được chọn trong luận văn là vùng biển Việt Nam và biển Đông, một trong những cửa ngõ của hoạt động giao thông vận tải và là nơi có các hoạt động khai thác và chế biến dầu khí nhộn nhịp nhất sẽ có nguy cơ cao về ô nhiễm dầu. Về giới hạn địa lý, vùng nghiên cứu nằm trong phạm vi từ 10 đến 25o vĩ bắc và từ 990 đến 121o độ kinh đông. 3.2 Phạm vi thời gian Các số liệu và khả năng công nghệ sử dụng trong luận văn được thu thập và tổng hợp từ quá khứ đến thời điểm thực hiện luận văn năm 2010. 4. Phương pháp nghiên cứu Đề tài đã kết hợp giữa các phương pháp truyền thống và hiện đại. Có thể liệt kê một số phương pháp được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài là: • Phương pháp tổng quan tài liệu: thu thập tài liệu, tìm hiểu và tổng hợp, đánh giá chung về tình hình nghiên cứu, xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam • Phương pháp thu thập số liệu: Với phương pháp này có thể kế thừa được các kết quả nghiên cứu trước đó và giảm được đáng kể công sức • Phương pháp phân tích hệ thống: Xử lý hệ thống hóa các thông tin về khu vực nghiên cứu phục vụ cho quá trình xây dựng CSDL • Phương pháp đánh giá tổng hợp: trên cơ sở tìm hiểu những công trình nghiên cứu, đề tài, dự án liên quan đến nội dung đề tài, tiến hành tổng hợp, đánh giá các kỹ thuật và lý luận, cơ sở của việc ứng dụng công nghệ GIS trong nghiên cứu tràn dầu • Phương pháp GIS: Đây là mục tiêu chính của đề tài, Phương pháp GIS được sử dụng để biểu diễn đồ họa, hiển thị thông tin và xem xét chúng một cách toàn diện. Các chuẩn dữ liệu và những nguyên tắc 15
xây dựng dữ liệu theo cấu trúc Personal Geodatabase cùng nhiều kỹ thuật GIS khác sẽ được tích hợp sử dụng để xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển. 5. Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài Để đề xuất được cơ sở khoa học và phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển, học viên cần nghiên cứu một cách có hệ thống các công nghệ hiện đại, mô hình tối ưu nhất trên thế giới đã công bố và ở Việt Nam đang ứng dụng đến đâu. Dựa trên điều kiện Việt Nam học viên đề xuất phương pháp luận phù hợp để xây dựng CSDL và có tính khả thi cao. Nghiên cứu ô nhiễm dầu cần có một hệ thống số liệu lớn và phải có tính kế thừa các kết quả nghiên cứu đã được công nhận nên học viên dựa trên bộ số liệu đã được xây dựng trong khuôn khổ Đề tài cấp Nhà nước: Ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông, mã số KC.09.22/06-10 do PGS. TS. Nguyễn Đình Dương và nhóm cộng sự Viện Địa lý, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam xây dựng. Trên cơ sở đó hoàn thiện về mặt lý luận khoa học, xây dựng thành một hệ cơ sở dữ liệu hoàn thiện, hiện đại. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Góp phần xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận trong việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển. - Ý nghĩa thực tiễn: Cơ sở dữ liệu và hệ thống chia sẻ dữ liệu được xây dựng có ý nghĩa quan trọng trong công tác phối hợp giữa các cơ quan đơn vị để thực hiện các mục tiêu như nâng cao chất lượng quản lý, hiệu quả các công tác cứu hộ cứu nạn cũng như theo dõi, quan trắc môi trường. Với một hệ thống cơ sở dữ liệu đa người dùng có thể cho một tập thể cán bộ làm việc trên quy mô tập trung hay phân tán. Bên cạnh đó, hệ thống chia sẻ cở sở dữ liệu thông qua ứng dụng Web cũng đã góp phần truyền tải thông tin ô nhiễm dầu, cho người dùng không chuyên nghiệp về GIS cũng có thể khai thác sử dụng và chỉnh sửa thông tin trực tuyến thông qua trình duyệt Web. 16
7. Các kết quả dự kiến đạt được của đề tài - Tổng quan về các phương pháp xây dựng và chia sẻ cơ sở dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển dựa trên nền tảng GIS và WebGIS - Phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ phục nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển - CSDL và hệ thống chia sẻ dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam và biển Đông. 8. Cấu trúc luận văn Bố cục của luận văn gồm: phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận, kiến nghị và tài liệu tham khảo với khối lượng 111 trang, 53 hình, 48 bảng. 17
LỜI CẢM ƠN Đề tài luận văn là một lĩnh vực mới và phức tạp, thời gian nghiên cứu không nhiều, trình độ kiến thức cũng như kinh nghiệm của bản thân cũng cần nghiên cứu nhiều hơn và tích lũy dần. Do đó, luận văn không tránh khỏi những thiếu xót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các chuyên gia, các nhà khoa học, các thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để kết quả của luận văn hoàn thiện và có tính ứng dụng cao. Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới PGS. TS. Nguyễn Đình Dương, trưởng phòng Nghiên cứu và Xử lý thông tin Môi trường, Viện Địa lý, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn. 18
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MỘT SỐ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam Ô nhiễm dầu trên biển là một vấn đề mã tính, nó được ví như một câu chuyện không có hồi kết. Cho đến thời điểm này, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu, xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo sớm ô nhiễm dầu trên biển với công nghệ tiên tiến, hiện đại. Trong đó, có sự đóng góp của viễn thám và GIS. CSDL phục vụ cho nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển với những đòi hỏi toàn diện từ xây dựng, biểu diễn, tìm kiếm đến chỉnh sửa đa phương tiện và điều quan trọng là cảnh báo phải phát tán nhanh và rộng. Trong bối cảnh đó, công nghệ GIS đã làm hài lòng các nghiên cứu. 1.1.1 Trên thế giới Dự án tràn dầu Midiv của Châu Âu với hai báo cáo “The way forward: Towards a European Atlas and Database” và “Developping an harmonised oil spill reporting”, Oceanides Final Workshop, JRC - Annalia Bernardini, European Commission, Joint Research, Institute for the protection and Security of the Citizen, 25-26 October và Nov, 2005 đã trình bày cách thức xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu tràn dầu trực tuyến qua hệ thống GIS Server. GIS Server với một công cụ quản lý GIS, ArcIMS được cài đặt bên ngoài tường lửa. Trang web bao gồm các chức năng: Zoom đồ họa, truy vấn thuộc tính; Biểu diễn bản đồ kết hợp với nhiều thông tin bổ trợ khác: sóng, gió, dòng chảy, mạng lưới hàng hải,…;Oracle db cài đặt bên trong tường lửa giúp quản trị hệ cơ sở dữ liệu; ArcSDE cho GIS có khả năng truyền thông kết nối an toàn; Tools : Công cụ để thực thi các cơ sở dữ liệu. Mô hình này đã được dự án Midiv nghiên cứu đề xuất và đã ứng dụng để xây dựng dữ liệu tràn dầu cho tất cả các biển thuộc Châu Âu: biển Baltic, biển Bắc, biển Địa Trung Hải và biển Đen. Với tổng số vụ tràn dầu được thống kê qua vệ tinh, trên không và từ tàu lên tới 17.650 vụ. Số liệu này đã được thu thập từ năm 1998 cho đến khi kết thúc dự án cuối năm 2005. Theo đó, các tác giả đã xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu tràn dầu trực tuyến và thành lập hệ thống các bản đồ mật độ tràn dầu cho năm vùng biển, chi tiết có thể xem tại Website Oceanides (http://Oceanides.jrc.it/ ). Có thể nói, đây 19
là một sản phẩm hoàn thiện và hiện đại. Trong đó, đã thể hiện rõ quy luật phân bố ô nhiễm dầu trên các vùng biển được thống kê từ một khối lượng ảnh SAR lớn. Người dùng có thể tìm kiếm thông tin, truy vấn và xem trực tuyến, thậm chí có thể tùy chỉnh thành bản đồ riêng cùng với các dữ liệu về gió, sóng và các tuyến hàng hải từ hệ thống. Một vài ví dụ về hệ thống cơ sở dữ liệu xem hình 1.1, 1.2 và 1.3. Hình 1.1 Các thông tin mô tả các sự cố thể biểu diễn trực tuyến Hình 1.2 Hệ thống CSDL sự cố tràn dầu trên biển Địa Trung Hải phát hiện từ dữ liệu SAR 20