Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin về khí nông trong nước và trầm tích biển khu vực Gò Công - Vũng Tàu

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin về khí nông trong nước và trầm tích biển khu vực Gò Công - Vũng Tàu nghiên cứu cơ sở khoa học xác lập tổ hợp các phương pháp định hướng khoanh định túi khí nông phục vụ điều tra cơ bản tài nguyên môi trường biển, thí điểm áp dụng tại khu vực vùng biển vịnh Gành Rái (Gò Công - Vũng Tàu).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin về khí nông trong nước và trầm tích biển khu vực Gò Công - Vũng Tàu

XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU THÔNG TIN VỀ KHÍ NÔNG TRONG NƯỚC VÀ TRẦM TÍCH BIỂN KHU VỰC GÒ CÔNG - VŨNG TÀU Nguyễn Hồng Lân, Lê Phú Hưng, Vũ Văn Lân Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Tóm tắt Việc xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin phục vụ công tác quản lý đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ biển là rất cần thiết. Cơ sở dữ liệu thông tin được xây dựng dựa trên hệ quản trị dữ liệu GIS, có giao diện thuận tiện cho việc tra cứu, cập nhật, chỉnh sửa thông tin theo thời gian và không gian một cách trực quan. Phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu thông tin và dữ liệu các chất khí Voxler đã được ứng dụng một cách hiệu quả trong việc thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác lập tổ hợp các phương pháp định hướng khoanh định túi khí nông phục vụ điều tra cơ bản tài nguyên môi trường biển, thí điểm áp dụng tại khu vực vùng biển vịnh Gành Rái (Gò Công - Vũng Tàu), mã số: TNMT.2017.06.15”. Từ khóa: Dữ liệu thông tin; Metadata; Địa chất biển. Abstract Building information database system of shallow gases in marine water and sediment of Go Cong - Vung Tau The building an information database system (metadata) for serving management of marine science and technology research projects is also neccesary. The information database system is built based on the GIS data management system, with a convenient interface for looking up, updating and editing data in visualy interface by time and space. The softwares Voxler gas data and Information database system have been effectively applied in the implementation of ministerial- level scientific research projects: “Research of the scientific bases for establishing a combination of methods for the identification of shallow gas pocket, applicated in the basical investigation of marine environmental resources, and to pilot the application in Ganh Rai bay area of Go Cong - Vung Tau province. Code number: TNMT2017.06.15”. Keywords: Information data; Metadata; Marine geology. 1. Đặt vấn đề Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin về dữ liệu điều tra khảo sát tài nguyên và môi trường biển phục vụ công tác cung cấp thông tin dữ liệu nghiên cứu cho các cơ quan, ban ngành, đồng thời là tiêu chí quan trọng để quản lý và bảo vệ tài nguyên và môi trường biển. Có thể nói việc xây dựng cơ sở dữ liệu về điều tra, khảo sát tài nguyên môi trường biển rất cần thiết để nâng cao hiệu quả quản lý, cấp phép và theo dõi về tài nguyên môi trường biển nhằm đáp ứng được các mục tiêu: Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về tài nguyên môi trường biển; nâng cao hiệu quả tham mưu quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường trong toàn ngành; tăng cường tính thống nhất thông tin giữa các cấp, các lĩnh vực; đáp ứng theo nhu cầu thông tin về tài nguyên, môi trương biển cho các cơ quan quản lý nhà nước, các tổ chức, cá nhân. Với các dữ liệu địa chất - địa vật lý biển thì việc trao đổi dữ liệu là hết sức cần thiết. Hiện nay, với các dạng dữ liệu thì việc công bố, trao đổi dữ liệu không chỉ thực hiện trên từng máy đơn mà còn được trao đổi trên diện rộng (internet), tuy nhiên các định dạng dữ liệu bản đồ thường chiếm tải lượng lớn do đó việc trao đổi dữ liệu trên mạng cần phải có những qui chuẩn cụ thể. Nhằm đảm bảo cho khả năng truyền tải thông tin dữ liệu được đảm bảo và có tính hiệu quả cao, với việc sử dụng 3 định dạng XML, GML, KML là hoàn toàn có thể thực hiện được. Để giải quyết các vấn đề 40 Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường
nêu trên, bài báo đã trình bày nghiên cứu để xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu thông tin và kết nối với ứng dụng phần mềm lưu trữ xử lý dữ liệu chuyên ngành phục vụ cho việc nghiên cứu, quản lý đề tài nghiên cứu khoa học. 2. Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng 2.1. Phương pháp nghiên cứu Xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) phục vụ cho các đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ (KHCN) biển phục vụ công tác cung cấp thông tin dữ liệu cho ban chủ nhiệm đề tài cũng như những người quan tâm, phục vụ cho quá trình thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ biển. Hiện nay, nhu cầu xây dựng hệ thống tin học phục vụ điều tra khảo sát đo đạc bổ sung cho các đề tài nghiên cứu là rất cần thiết. Yêu cầu đặt ra ở đây là cần có sự thống nhất về việc chuẩn hóa dữ liệu trao đổi trong hệ thống danh mục, làm nguyên tắc cơ bản cho việc tích hợp dữ liệu vào cơ sở dữ liệu chính sách tài nguyên và môi trường. Các phương pháp chính được sử dụng bao gồm: Phương pháp thu thập và xử lý thông tin, tổng hợp tài liệu; phương pháp phân tích thiết kế hệ thống, phương pháp này được áp dụng để phân tích thông tin các đề tài nghiên cứu, các nhiệm vụ khoa học công nghệ biển, phục vụ cho việc thiết kế mô hình hệ thống, thiết kế các cơ sở dữ liệu, kết nối với các phần mềm chuyên ngành để khai thác và cập nhật dữ liệu; phương pháp phân tích chuyên gia chuyên ngành, chuyên gia trong ngành chuyên môn về việc xây dựng phân tích các kết quả nghiên cứu khoa học và công nghệ biển. 2.2. Kỹ thuật sử dụng a) Kỹ thuật xây dựng cơ sở dữ liệu GIS - Kỹ thuật GIS để liên kết số liệu; - Kỹ thuật xây dựng bản đồ bằng các phần mềm đồ hoạ chuyên dụng Mapinfo, ArcGIS; - Ngôn ngữ Visual Basic kết hợp với thư viện ArcObjects trên ArcGIS; - Phân tích thiết kế hệ thống. Để xây dựng hệ thống trao đổi thông tin dữ liệu biển, tiến hành thực hiện các bước sau: - Xây dựng danh mục và nhập siêu dữ liệu; - Nhập dữ liệu; - Biên tập dữ liệu; - Kiểm tra sản phẩm; - Giao nộp sản phẩm; - Bảo trì cơ sở dữ liệu. b) Kỹ thuật xây dựng hệ thống thông tin METADATA * Xây dựng danh mục thông tin dữ liệu (metada): Việc xây dựng danh mục dữ liệu sẽ hỗ trợ cho việc quản lý và xử lý dữ liệu một cách tổng quát, dễ dàng. Để xây dựng danh mục dữ liệu cho các loại thông tin dữ liệu biển cần tiến hành theo các bước nhất định. c) Kết nối với phần mềm lưu trữ xử lý dữ liệu chuyên ngành Việc xử lý và lưu trữ các dữ liệu chuyên ngành cần có các phần mềm chuyên dụng, để có thể quản lý, hiển thị, cập nhật, sửa chữa các dữ liệu đặc thù đối với từng lĩnh vực. Các phần mềm này được thiết kế cho riêng lĩnh vực chuyên ngành đó. Do vậy trong cơ sở dữ liệu thông tin cũng cần thiết kế và xây dựng các đầu mối có thể kết nối với các phần mềm này. Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, 41 quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 3.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin Xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) phục vụ cho các đề tài nghiên cứu KHCN biển phục vụ công tác cung cấp thông tin dữ liệu cho ban chủ nhiệm đề tài cũng như những người quan tâm, phục vụ cho quá trình thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ biển. Có thể nói việc xây dựng cơ sở dữ liệu nhằm đáp ứng được các mục tiêu: Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về đề tài nghiên cứu để tăng cường tính thống nhất thông tin giữa các cấp, các lĩnh vực; đáp ứng theo nhu cầu thông tin về đề tài và quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu [1]. Hình 1: Sơ đồ khối thiết kế phần mềm quản lý dữ liệu thông tin Một hệ quản trị cơ sở dữ liệu hay cụ thể hơn là một công cụ quản lý cơ sở dữ liệu là một phần mềm mang đầy đủ tính năng của một hệ quản trị cơ sở dữ liệu cho từng chuyên ngành riêng biệt. Để xây dựng một phần mềm thì việc phân tích thiết kế hệ thống, cơ sở dữ liệu đóng vai trò rất quan trọng. Thiết kế cơ sở dữ liệu là một quá trình rất phức tạp nhằm đưa dữ liệu các dạng khác nhau về một số dạng chuẩn hoá được công nhận trên thế giới. Ngoài ra cần áp dụng các tiến bộ trong tin học để tạo ra những công cụ thuận lợi, thao tác, xử lý trên các dữ liệu đó. Phần mềm xây dựng nên cần có cấu trúc mở, thân thiện với người sử dụng. Sơ đồ phân tích thiết kế hệ thống, cơ sở dữ liệu và thuật toán được sử dụng trong việc xây dựng phần mềm như Hình 2: 42 Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường
Hình 2: Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu [2, 3] Do đặc thù công việc, trong chuyên ngành địa vật lý - thuỷ văn các kết quả nghiên cứu thường được đưa ra dưới dạng bản đồ. Chính vì vậy phần mềm được xây dựng dựa trên ý tưởng sử dụng công nghệ GIS cho phép quản lý dữ liệu theo không gian và thời gian. Việc thiết kế cơ sở dữ liệu, viết phần mềm quản lý dữ liệu được tiến hành dựa trên công nghệ GIS sử dụng hệ quản trị dữ liệu ArcGIS. Công nghệ GIS trên ArcView là hệ thống phần mềm với những chức năng xử lý và quản lý đồ hoạ rất mạnh, có độ linh hoạt và tuỳ biến rất cao. Điều này cho phép dựa trên môi trường GIS có thể xây dựng nên những phần mềm chuyên nghiệp quản lý dữ liệu bản đồ, tính toán các bản đồ chuyên dụng dựa theo các mô hình có sẵn một cách hiệu quả, tập trung và đảm bảo với độ chính xác an toàn cao. Những ưu điểm trên đây đã khiến việc lựa chọn công nghệ GIS dựa trên ArcGIS trong việc thực hiện đề tài là hoàn toàn hợp lý và khả thi. Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, 43 quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường
Cơ sở dữ liệu đề tài nghiên cứu trong môi trường WEB chứa toàn bộ thông tin liên quan dưới dạng các bản đồ thành phần, các bản đồ cấu trúc, các dữ liệu đo và kết quả tính toán được cung cấp bởi các chuyên gia từ các kết quả chuyên đề và đề tài nghiên cứu. Để xây dựng một phần mềm thì việc phân tích thiết kế hệ thống, cơ sở dữ liệu đóng vai trò rất quan trọng. Thiết kế cơ sở dữ liệu là một quá trình rất phức tạp nhằm đưa dữ liệu các dạng khác nhau về một số dạng chuẩn hoá được công nhận trên thế giới. Ngoài ra cần áp dụng các tiến bộ trong tin học để tạo ra những công cụ thuận lợi, thao tác, xử lý trên các dữ liệu đó. Phần mềm xây dựng nên cần có cấu trúc mở, thân thiện với người sử dụng. Sơ đồ phân tích thiết kế hệ thống, cơ sở dữ liệu và thuật toán được sử dụng trong việc xây dựng phần mềm như Hình 2. Một cơ sở dữ liệu được định nghĩa là một tập hợp các dữ liệu về các đối tượng cần được quản lý và lưu trữ theo một cơ chế thống nhất nhằm thực hiện các chức năng sau đây một cách tối ưu: - Mô tả dữ liệu; - Cập nhật dữ liệu; - Tìm kiếm dữ liệu; - Trao đổi dữ liệu. Cơ sở dữ liệu là một hợp phần quan trọng của mỗi một dự án, đề tài có khuôn khổ bao trùm những khoảng thời gian và không gian rộng lớn. Cơ sở dữ liệu không chỉ quan trọng từ góc độ lưu trữ một khối lượng lớn dữ liệu, mà còn từ góc độ đảm bảo các chuẩn mực về tính ổn định dữ liệu, cho phép dễ dàng bảo vệ và sử dụng dữ liệu. Các dữ liệu dạng ghi chép có thể tiện lợi sử dụng trong khoảng thời gian ngắn, nhưng trong thực tế, chúng không cho phép làm việc hiệu quả với các tập dữ liệu lớn hay phức tạp. Thiết kế cơ sở dữ liệu là bước đầu tiên và cũng là một trong những bước quan trọng nhất của quy trình xây dựng một cơ sở dữ liệu. Một cơ sở dữ liệu được thiết kế tốt sẽ tạo điều kiện cho các thao tác nhập liệu dễ dàng và cho phép truy xuất dữ liệu nhanh, hiệu quả. Thiết kế cơ sở dữ liệu là một quá trình lặp đi lặp lại cho đến khi cơ sở dữ liệu thoả mãn các yêu cầu của các dữ liệu thu thập được cũng như nhu cầu của người sử dụng (Hình 2). Các tập dữ liệu lớn (chứa dữ liệu thu thập được trong một phạm vi rộng lớn về không gian và thời gian) đòi hỏi một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu trên máy tính. Dưới đây liệt kê những ưu điểm vượt trội của một cơ sở dữ liệu được xây dựng và quản lý trên máy tính nếu đem so sánh với các tập dữ liệu được thu thập bằng các phương pháp thủ công, phi tin học (mà ta tạm gọi là các số liệu dạng ghi chép). 44 Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường
Hình 3: Giao diện CSDL phục vụ đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác lập tổ hợp các phương pháp định hướng khoanh định túi khí nông phục vụ điều tra cơ bản tài nguyên môi trường biển, thí điểm áp dụng tại khu vực vùng biển vịnh Gành Rái (Gò Công - Vũng Tàu) - Tính ổn định dữ liệu: Các cơ sở dữ liệu thường có cấu trúc xác định, sẽ giúp cho tính ổn định của các dữ liệu lưu trữ trong đó. Quá trình thiết kế cơ sở dữ liệu và phân tích sơ bộ các dữ liệu đưa vào cơ sở dữ liệu sẽ tạo ra cấu trúc cho cơ sở dữ liệu. Các cơ sở dữ liệu có cùng cấu trúc có thể được nối kết rất dễ dàng, cho phép gộp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau và được thu thập trong những khoảng thời gian khác nhau về cùng một cơ sở dữ liệu lớn; - Tính hiệu quả: Các cơ sở dữ liệu cho phép làm việc với một khối lượng lớn các dữ liệu. Các hệ cơ sở dữ liệu quan hệ có chức năng lưu trữ rất hiệu quả do loại trừ được các dữ liệu trùng lặp; - Chất lượng dữ liệu: Nhiều đặc tính của cơ sở dữ liệu cho phép kiểm soát được chất lượng dữ liệu. Chẳng hạn, giao diện nhập liệu trên màn hình giúp cho những người nhập dữ liệu chưa có nhiều kinh nghiệm, các chương trình kiểm tra cho phép phát hiện và loại trừ lỗi và sai số và cấu trúc nền của cơ sở dữ liệu đảm bảo tính ổn định dữ liệu; - Phân tích dữ liệu: Các cơ sở dữ liệu tạo ra những cổng nối tới các phần mềm đóng gói khác như các chương trình thống kê hay các phần mềm trợ giúp cho công tác văn phòng. Phần lớn các phần mềm đóng gói này cho phép làm việc trực tiếp với cơ sở dữ liệu hoặc với các tệp dữ liệu kết xuất từ cơ sở dữ liệu; - Tích hợp dữ liệu: Cấu trúc của cơ sở dữ liệu xác lập các tiêu chuẩn cho phép nối kết nhiều tập dữ liệu khác nhau. Nhờ thế, các tập dữ liệu đơn lẻ có thể được tích hợp thành các cơ sở dữ liệu ở phạm vi khu vực hay quốc tế, dựng nên bức tranh toàn cảnh của các tập dữ liệu. Trước đây, hình thức lưu trữ các dữ liệu dạng ghi chép đã tồn tại và được coi là rất phổ biến trong một thời gian dài. Tính linh hoạt và dễ sử dụng của các dữ liệu dạng ghi chép thường khiến cho người ta có thiên hướng dùng phương thức này để lưu trữ các dữ liệu. Mặc dù có vẻ tiện lợi khi sử dụng các dữ liệu ghi chép, chẳng hạn, bạn không phải thiết lập các bảng hay các mối quan hệ, nhưng các dữ liệu dạng ghi chép rất không thích hợp với các tập dữ liệu lớn và có thể làm ảnh hưởng đáng kể tới tính ổn định và tính tích hợp dữ liệu. Dưới đây là một vài ví dụ chứng minh những nhược điểm của các dữ liệu dạng ghi chép; - Tính ổn định dữ liệu: Chính tính linh hoạt khiến cho các dữ liệu dạng ghi chép dễ sử dụng lại gây ra khó khăn trong việc duy trì và củng cố tính ổn định của chúng. Chẳng hạn, một bảng số liệu dạng ghi chép có thể cho phép ghi nhiều giá trị khác loại nhau trong cùng một cột (như ghi lẫn lộn các giá trị số với ngày tháng, các giá trị số với các kí tự dạng văn bản,...). Trong khi đó, một cơ sở dữ liệu với một cấu trúc đã được xác lập sẽ không cho phép sự pha trộn đó và vì thế sẽ phát Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, 45 quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường
hiện rất nhanh chóng các giá trị sai quy tắc và cho phép tự động kiểm tra các dữ liệu nhập vào cơ sở dữ liệu; - Tích hợp dữ liệu: Các khó khăn trong việc bảo tồn tính ổn định dữ liệu trong trường hợp sử dụng các dữ liệu dạng ghi chép cũng gây khó khăn trong việc tích hợp các tập dữ liệu được lưu trữ ở dạng này. Các cơ sở dữ liệu tuân thủ một cấu trúc đã định trước, là nền tảng cho việc tích hợp các tập dữ liệu khác nhau về các tập dữ liệu ở phạm vi khu vực hay quốc tế; - Tốc độ: Các cơ sở dữ liệu cho phép làm việc hiệu quả với một khối lượng lớn dữ liệu, do chúng có các chức năng thiết lập chỉ số và các thuật toán tìm kiếm chuyên biệt cho phép nhanh chóng tìm kiếm và hiển thị dữ liệu. Một tập dữ liệu dạng ghi chép không thể có các chức năng này, do vậy sẽ khiến cho người sử dụng gặp vất vả khi phải tìm kiếm dữ liệu trong một tập dữ liệu lớn. Phần lớn các cơ sở dữ liệu hiện đại có thể chứa được rất nhiều dữ liệu trong các đĩa của máy tính, trong khi điều này là hạn chế đối với các dữ liệu dạng ghi chép; - Kết xuất dữ liệu: Sức mạnh thực sự của một cơ sở dữ liệu là khả năng truy cập dữ liệu trên cơ sở các tra vấn nhiều khi khá phức tạp. Các cơ sở dữ liệu thường chứa các ngôn ngữ tra vấn ngầm định và hỗ trợ các cấu trúc, chẳng hạn như một cơ sở dữ liệu quan hệ có thể tạo ra các tra vấn rất phức tạp, nhờ đó tạo ra khả năng truy cập tối đa tới dữ liệu. Các dữ liệu dạng ghi chép thường không có chức năng tra vấn này. 3.2. Kết nối với phần mềm xử lí số liệu khí Voxler a) Giới thiệu về phần mềm Voxler Phần mềm Voxler là một chương trình nghiên cứu sự biến đổi của một hệ dữ liệu dựa trên kết quả phân tích các mô hình trực quan 3 chiều. Mặc dù chú trọng đến mô hình ba chiều, tuy nhiên phần mềm Voxler cũng có thể sử dụng lưới hiển thị hai chiều bao gồm các tệp DEM, hình ảnh và điểm nội suy. Voxler có thể hiển thị kết quả lược giản tập số liệu, sơ đồ vector, biểu đồ đường đồng mức các tham số, bề mặt nội suy của một đơn vị thành phần, các mặt cắt, sơ đồ phân bố điểm số liệu ba chiều, mô hình hóa dữ liệu dạng khối trong không gian ba chiều,... Các môđun tính toán bao gồm chia lưới tính, các phép nội suy, các thao tác phân chia lớp và xử lý hình ảnh. Trong đó, Voxler được thiết kế để hiển thị dữ liệu XYZC, trong đó C là biến thành phần tại mỗi vị trí X, Y và Z. Phần mềm Voxler cho phép xây dựng các mô hình đồ họa ba chiều theo ý tưởng của người muốn xây dựng. Các mô hình có thể được điều chỉnh ở mọi góc độ theo thang màu tiêu chuẩn hoặc tùy chỉnh theo mục tiêu nghiên cứu hướng tới. Các mô hình không gian ba chiều xây dựng trên các tệp dữ liệu, bằng cách áp dụng các quy trình tính toán đã xây dựng sẵn (lưới chiếu, gắn dữ liệu vào môđun đồ họa vào đầu ra). Dữ liệu đầu ra được Voxler tự động đưa vào chế độ mặc định phù hợp trước khi người dùng tùy chỉnh theo mục đích. Trên mô hình không gian ba chiều, người sử dụng có thể tính toán trực tiếp từ các mô hình khối ba chiều và cung cấp kết quả [5]. Áp dụng phần mềm Voxler khi tìm hiểu đặc điểm phân bố địa hóa khí trong nước và trong trầm tích giúp người nghiên cứu có những quan sát trực quan về sự phân bố các thành phần của khí trong không gian ba chiều theo chiều sâu cột nước. Đồng thời dựa và các kết quả phân tích, bằng các phép nội suy phần mềm đưa ra các dự báo về thành phần khí tại các vị trí lân cận nhằm mở rộng vùng nghiên cứu. Hệ thống cơ sở dữ liệu thông tin được xây dựng trong Phần 3.1 được kết nối với phần mềm Voxler để có thể sử dụng trực tiếp trong giao diện sử dụng của cơ sở dữ liệu thông tin. b) Cơ sở dữ liệu khí Để minh họa việc ứng dụng phần mềm Voxler trong việc quản lý dữ liệu đo đạc khảo sát phân tích các thành phần khí nông trong nước và trầm tích biển bài báo sử dụng dữ liệu đầu vào 46 Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường
để xây dựng mô hình là kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác lập tổ hợp các phương pháp định hướng khoanh định túi khí nông phục vụ điều tra cơ bản tài nguyên môi trường biển, thí điểm áp dụng tại khu vực vùng biển vịnh Gành Rái (Gò Công - Vũng Tàu)”, mã số TNMT2017.06.15” bao gồm: + Số liệu địa hình khu vực nghiên cứu được thể hiện dưới dạng DEM bao gồm ba tham số x, y, z trong đó x, y là giá trị kinh độ, vĩ độ và z là độ cao địa hình tương ứng; + Số liệu địa hóa khí bao gồm 4 tham số x, y, z, c trong đó x, y, z lần lượt là các giá trị kinh độ, vĩ độ, và độ sâu điểm lấy mẫu. Giá trị c là hàm lượng của khí tương ứng với độ sâu. Ngoài ra có thể bổ sung thêm cột giá trị tên vị trí lấy mẫu. Dữ liệu địa hóa khí đầu vào được bố trí trong bảng excel Hình 4. Hình 4: Dữ liệu đầu vào xây dựng mô hình địa hóa khí. Cột A, B, C tương ứng kinh độ, vĩ độ, độ sâu. Cột D tương ứng với giá trị hàm lượng khí theo độ sâu. Cột E ký hiệu vị trí lấy mẫu c) Các bước xây dựng mô hình Mô hình được xây dựng dựa trên các bước sau: - Chuẩn hóa dữ liệu đầu vào; - Xây dựng bề mặt địa hình; - Xây dựng mô hình địa hóa khí: + Khởi tạo đường đồng mức theo độ sâu (Hình 5a); + Khởi tạo mô hình nội suy dạng khối; + Khởi tạo mô hình liên kết các dị thường (Hình 5b) Với các dữ liệu địa chất - địa vật lý biển thì việc trao đổi dữ liệu là hết sức cần thiết. Hiện nay, với các dạng dữ liệu thì việc công bố, trao đổi dữ liệu không chỉ thực hiện trên từng máy đơn mà còn được trao đổi trên diện rộng (internet), tuy nhiên các định dạng dữ liệu bản đồ thường chiếm tải lượng lớn do đó việc trao đổi dữ liệu trên mạng cần phải có những qui chuẩn cụ thể. Nhằm đảm bảo cho khả năng truyền tải thông tin dữ liệu được đảm bảo và có tính hiệu quả cao, nghiên cứu đã sử dụng 3 định dạng dữ liệu là XML, GML, KML. Phần mềm đáp ứng đầy đủ yêu cầu đề ra đối với một công cụ quản lý cơ sở dữ liệu bản đồ gắn kết với các thuộc tính. Giao diện thân thiện và có chức năng mở để người sử dụng có thể bổ sung dữ liệu mới. Các thông tin có thể tra cứu, truy vấn thuận tiện, kết quả được thể hiện bằng bản đồ hoặc bản in đầy đủ. Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, 47 quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường
Chuẩn hóa dữ liệu đầu vào: Mô hình 3 chiều được xây dựng dưới dạng khối lập phương 3D với 3 trục x, y, z tương ứng với các giá trị kinh độ, vĩ độ và độ sâu. Do kinh độ và vĩ độ là tọa độ địa lý (độ, phút, giây) và độ sâu là đơn vị tính theo m hoặc km do đó thường phát sinh bất đồng nhất về dữ liệu. Để giải quyết vấn đề này có thể thực hiện bằng hai phương pháp: Phương pháp 1: Chuyển đổi hệ tọa độ từ Long - Lat sang UTM; Phương pháp 2: Giữ nguyên hệ tọa độ và chia độ sâu cho 1 tham số hợp lý. Trong nghiên cứu này, việc chuyển đổi tọa độ sang Long - Lat sẽ kéo theo chuyển đổi tọa độ địa hình khu vực nghiên cứu. Việc này khá phức tạp nên lựa chọn phương án chia độ sâu cho một tham số. Đối với khu vực cận xích đạo 1 độ khoảng 100 - 110 km, diện tích vùng nghiên cứu khoảng 1 km2 nên độ sâu có thể được chuyển đổi sang km. Điều này có nghĩa chia độ sâu cho 1000. Kết quả sau khi chuẩn hóa được trình bày trên Hình 5. (a) (b) (c) (d) (e) (f) Hình 5: Ví dụ minh họa việc sử dụng phần mềm Voxler trong nghiên cứu khí nông (1) Khởi tạo các đường đồng mức giá trị hàm lượng theo độ sâu; (2) Modul Cuting Plante điều chỉnh vị trí các mặt nội suy (trong không gian ba chiều và các bề mặt nội suy Contour, Contour 1, Contour 2 tương ứng với tầng trên, tầng giữa và tầng đáy); (3) Khởi tạo mô hình liên kết các dị thường; (4) Mô hình liên kết các dị thường xanh nước biển; (5) Mô hình liên kết đặc điểm phân bố dị thường địa hóa khí với kết quả đường đồng mức theo độ sâu nhằm đánh giá khả năng phân tán của dòng địa hóa khí; (6) Mô hình liên kết đặc điểm phân bố dị thường địa hóa khí với mô hình nội suy dạng khối (nhằm đánh giá về đặc điểm phân bố và nguồn sinh khí). 48 Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường
Các bước tiếp theo được xây dựng bằng cách sử dụng phần mềm, các kết quả được thể hiện trên các Hình 5a - 5f. Phần mềm Voxler cho phép xây dựng các mô hình đồ họa ba chiều theo ý tưởng của người muốn xây dựng. Các mô hình có thể được điều chỉnh ở mọi góc độ theo thang màu tiêu chuẩn hoặc tùy chỉnh theo mục tiêu nghiên cứu hướng tới. Các mô hình không gian ba chiều xây dựng trên các tệp dữ liệu, bằng cách áp dụng áp dụng các quy trình tính toán đã xây dựng sẵn (lưới chiếu, gắn dữ liệu vào môđun đồ họa vào đầu ra). Dữ liệu đầu ra được Voxler tự động đưa vào chế độ mặc định phù hợp trước khi người dùng tùy chỉnh theo mục đích. Trên mô hình không gian ba chiều, người sử dụng có thể tính toán trực tiếp từ các mô hình khối ba chiều và cung cấp kết quả. 4. Kết luận Cơ sở dữ liệu thông tin giúp cho việc lưu trữ thông tin về các kết quả nghiên cứu khoa học công nghệ biển một cách có hệ thống tạo nền tảng vững chắc cho một kho tư liệu về KHCN biển hoàn chỉnh và bền vững. Việc tra cứu, thu thập, quản lý thông tin từ đó sẽ tập trung hơn. hiệu quả hơn, tiết kiệm thời gian, chi phí đầu tư công nghệ và các chi phí khác liên quan. Các lợi ích về mặt chia sẻ thông tin: - Các công trình, báo cáo, thông tin khoa học sẽ được chuyển giao, chia sẻ một cách hệ thống, hiệu quả, an toàn theo quy định của pháp luật tới các tổ chức, cơ quan, ban, ngành theo đúng thẩm quyền chức năng, nhanh chóng thuận tiện và phù hợp với quy chế chung của pháp luật; - Cơ sở dữ liệu thông tin cung cấp thông tin tin cậy giúp cho các nhà nghiên cứu. Các nhà quản lý nhanh chóng đưa ra các quyết định hiệu quả trong việc quản lý, xây dựng các đề án lớn về nghiên cứu, điều tra cơ bản về biển; - Các sản phẩm này là nguồn tư liệu khoa học quan trọng có thể chuyển giao cho các cơ quan quản lý nhà nước, các sở, ban ngành để làm căn cứ đề xuất những chính sách, quy hoạch, chương trình phát triển kinh tế biển và nhiều chương trình khác, tạo cơ sở cho sự phát triển bền vững kỳ quan sinh thái, tài nguyên vị thế, phục vụ các nhu cầu về phát triển kinh tế, xã hội của đất nước và hội nhập quốc tế; - Có thể sử dụng phần mềm Voxler được kết nối với cơ sở dữ liệu thông tin để phân tích các mô hình ba chiều sự phân tán và di chuyển khí trong nước biển. Áp dụng phần mềm Voxler khi tìm hiểu đặc điểm phân bố địa hóa khí trong nước và nước và trong trầm tích giúp người nghiên cứu có những quan sát trực quan về sự phân bố các thành phần của khí trong không gian ba chiều theo chiều sâu cột nước. Kết quả liên kết các mô hình độc lập cho phép xác định đặc điểm phân bố địa hóa khí cũng như nguồn hình thành. Đây là cơ sở quan trọng để luận giải về nguồn gốc hình thành các mỏ khí cũng như đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường do khí nông thoát ra gây nên. Lời cảm ơn: Nhóm nghiên cứu xin cảm ơn Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu cơ sở khoa học xác lập tổ hợp các phương pháp định hướng khoanh định túi khí nông phục vụ điều tra cơ bản tài nguyên môi trường biển, thí điểm áp dụng tại khu vực vùng biển vịnh Gành Rái (Gò Công - Vũng Tàu)”, mã số TNMT2017.06.15 đã cung cấp dữ liệu cho bài báo này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Hồng Lân và cộng sự (2012). Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin điều tra khảo sát tài nguyên môi trường biển. Viện Địa chất địa vật lý biển, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Các công trình nghiên cứu địa chất và địa vật lý biển. Tập XII, 2012, tr. 148 - 160. [2]. Tổng cục Môi trường (2009). Xây dựng chuẩn các lớp thông tin cơ sở dữ liệu môi trường Quốc gia, Hà Nội. [3]. Tổng cục Môi trường (2009). Xây dựng, hệ thống hóa CSDL môi trường biển Quốc gia về các kết quả điều tra cơ bản điều kiện tự nhiên, tài nguyên và môi trường các vùng biển Việt Nam, Hà Nội. [4]. Metadata ISO 19115 - Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế. http://www.ncits.org/ref-docs/FDIS_19115.pdf. [5]. Nguyễn Hồng Lân, Renat Shakirov (2019). The methane flux into atmosphere in Bien Dong. Kỷ yếu Hội thảo quốc tế lần thứ 5 “Nghiên cứu biển, cửa sông và bãi bồi” - ECSS 2019, trang 81 - 86. Chấp nhận đăng: 10/12/2021; Người phản biện: TS. Bùi Đắc Thuyết Giải pháp kết nối và chia sẻ hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ công tác đào tạo, 49 quản lý lĩnh vực tài nguyên môi trường