Xây dựng hệ thống thông tin địa lý quản lý tổng hợp tài nguyên nước đồng bằng sông Cửu Long

Xây Dựng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý<br /> Quản Lý Tổng Hợp Tài Nguyên Nước Đồng bằng Sông Cửu Long<br /> Th.S.Nguyễn Hiếu Trung, Ths. Nguyễn Võ Châu Ngân, P.GS. TSKH. Lê Quang Minh, Khoa<br /> Công Nghệ, ĐH Cần Thơ<br /> <br /> Tóm tắt: Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng Hệ Thống Thông Tin Địa lý (GIS) nhằm<br /> cung cấp thông tin cần thiết cho công tác nghiên cứu, qui hoạch quản lý tổng hợp tài<br /> nguyên nước ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL). Hệ thống được thiết kế để cung cấp<br /> dữ liệu cho 3 cấp quản lý: cấp vùng, cấp tỉnh và cấp dự án. Hệ thống cũng cho phép người<br /> sử dụng nhập số liệu cho một mô hình thủy văn, hệ thống phân tích qui hoạch sử dụng đất<br /> (LUPAS: Land use plan analysis system) và thể hiện kết quả của các mô hình này trên bản<br /> đồ. Đề tài là 1 trong những đề tài nghiên cứu trong khuôn khổ chương trình INCO-DELTA<br /> giữa trường ĐH Cần Thơ và cộng đồng Châu Âu từ năm 1998 đến 2001, và luôn được cập<br /> nhật cho đến nay.<br /> <br /> Từ khóa: GIS, quản lý nước<br /> <br /> Abstract: The main objective of this study is to develop a Geographic Information System<br /> for integrated water resource management of the Mekong delta. The GIS database is<br /> constructed at three levels of detail: region level, province level and water management<br /> project level representing for natural resources, socio-econoic condition of the Mekong<br /> Delta. In addition, a water management model and a land use plan analysis system are<br /> integrated with the MKWATERGIS. This study was conducted under the framework of the<br /> INCO-DELTAS project, funded by the European Union (INCO) from 1998-2001. The<br /> system has been continuously updated.<br /> <br /> Key words: GIS, water management<br /> <br /> 1. Giới thiệu:<br /> Công tác nghiên cứu, quản lý và quy hoạch sử dụng tài nguyên nước nói chung và ở Đồng<br /> bằng Sông Cửu Long nói riêng phải sử dụng một khối lượng dữ liệu rất lớn, đa lãnh mực,<br /> với nhiều cấp độ chi tiết khác nhau, ngoài ra rất nhiều phân tích mang tính không gian được<br /> sử dụng. Ở nhiều nơi trên thế giới, GIS được sử dụng rất hiệu quả cho công tác qui hoạch và<br /> quản lý tài nguyên nước vì GIS hỗ trợ rất nhiều công cụ mạnh để thu thập, xử lý, lưu trữ và<br /> phân tích dữ liệu không gian. Do đó, việc xây dựng một hệ thốngthông tin địa lý nhằm phục<br /> vụ cho công tác quản lý tài nguyên nước cho vùng là hệt sức cần thiết. Hệ thống thông tin<br /> địa lý phục vụ quản lý tổng hợp tài nguyên nước ĐBSCL (MKWATERGIS) được xây dựng<br /> với ba cấp độ chi tiết khác nhau: cấp vùng, cấp tỉnh và cấp các dự án quản lý nước. Hệ<br /> thống cũng có một bộ phận để liên kết với một mô hình tính toán xâm nhập mặn (SAL99)<br /> do Phân viện Qui hoạch Thủy Lợi thiết kế, và mô hình giải các bài toán tối ưu hoá phục vụ<br /> cho công tác qui hoạch (LUPAS) được xây dựng bởi viện lúa quốc tế IRRI. Dữ liệu để chạy<br /> mô hình được truy xuất từ CSDL trong hệ thống, sau khi chạy mô hình, kết quả của mô hình<br /> được thể hiện ngược lại trong GIS.<br /> Hệ thống MKWATERGIS được xây dựng trên nền MapInfo, bằng ngôn ngữ MapBasic, và<br /> Visusal Basic.<br /> <br /> <br /> 1<br /> 2. Phương pháp thực hiện và kết quả<br /> 2.1. Cấu trúc của hệ thống<br /> Tổng quan, hệ thống MKWATERGIS có hai bộ phận chính (xem hình 1):<br /> Bộ phận Thu thập số liệu thực hiện việc xử lý số liệu thô như bản đồ chuyên đề trên giấy,<br /> ảnh vệ tinh và các báo cáo thống kê, v.v... để đưa vào CSDL của hệ thống.<br /> Để cung cấp dữ liệu cho mô hình SAL99 và LUPAS, cần phải có một bộ phận chuyển đổi<br /> dữ liệu. Bộ phận này cũng cho phép chuyển đổi kết quả của SAL99, LUPAS sang dạng mà<br /> thống MKWATERGIS có thể thể hiện kết quả trên bản đồ.<br /> Dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau như:<br /> • Chi cục thủy lợi các tỉnh ĐBSCL<br /> • Bộ môn KH Đất, Khoa Nông Nghiệp, ĐHCT<br /> • Viện Hệ thống Canh tác và Phát triển Nông thôn ĐBSCL, ĐHCT<br /> • Khoa Công nghệ, ĐHCT<br /> • Các dữ liệu đã thu thập được:<br /> • Các bản đồ sử dụng đất của ĐBSCL ở các thời đoạn khác nhau (1974, 1976, 1991,<br /> 1996).<br /> • Bản đồ địa hình ĐBSCL (1:250.000)<br /> • Bản đồ hệ thống thủy nông khu vực Tứ giác Long Xuyên và khu vực dự án Qủan lộ<br /> Phụng hiệp.<br /> • Bản đồ địa hình khu vực TGLX<br /> • Bản đồ đất ĐBSCL<br /> • Bản đồ địa hình tỉnh Đồng Tháp<br /> • Các ảnh vệ tinh SPOT về ĐBSCL<br /> • Số liệu thứ cấp về đất đai, khí tượng thủy văn, công trình thủy lợi (kênh, cống, đập) theo<br /> từng cấp thể hiện .<br /> Ảnh<br /> Bản đồ Ảnh viễn thám<br /> viễn thám<br /> <br /> Thu thập, xử lý số<br /> liệu<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Cơ sở dữ liệu<br /> Dữ liệu đã chuyển đổi DL HÀNH CHÁNH DL CS Hạ Tầng<br /> Số liệu yêu cầu<br /> DLSử Dụng Đất DL KTXH<br /> DLKhí TượngThủy Văn<br /> <br /> SAL99 Kết quả Bộ phận chuyển đổi DL và<br /> LUPAS Trình bày kết quả<br /> Số liệu yêu cầu<br /> <br /> Kết quả<br /> Số liệu nhập Truy vấn<br /> Nhập SL<br /> Bản dồ chuyên đề<br /> Người sử dụng Kết quả phân tích<br /> HT Biểu đồ<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ tổng quan của MKGIS<br /> 2<br /> 2.2. Cấu trúc dữ liệu<br /> Hệ thống CSDL bao gồm:<br /> - CSDL quản lý hành chánh cấp tỉnh, huyện, xã<br /> - Quá trình sử dụng đất theo các giai đoạn khác nhau<br /> - Hệ thống kênh bao gồm vị trí, các thông số kỹ thuật của các kênh chính, kênh cấp<br /> hai của ĐBSCL<br /> - Hệ thống đê bao<br /> - Thủy công: cống, trạm bơm<br /> <br /> 2.3. Giao diện hệ thống<br /> Menus<br /> Giao diện hệ thống được thiết kế bằng ngôn ngữ VisualBasic. Menu của hệ thống như hình<br /> 2 dưới đây.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. menu của MKWATERGIS<br /> <br /> Hệ thống menu của MKWATERGIS được phân theo :<br /> • Điều kiện tự nhiên, cho phép truy vấn các thông tin về điều kiện tự nhiên của vùng<br /> ĐBSCL;<br /> • Điều kiện kinh tế xã hội, cho phép truy vấn thông tin về điều kiện kinh tế xã hội của<br /> vùng và của các tỉnh trong vùng;<br /> • Các công cụ truy suất, tìm kiếm thông tin theo điều kiện đơn hay điều kiện phức;<br /> • Công cụ (tool): là các công cụ cho phép nhập, kích hoạt các mô hình toán liên quan<br /> đến quản lý tài nguyên nước;<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3<br /> 2.4. Thông tin về điều kiện tự nhiên của ĐBSCL<br /> Thông tin về điều kiện tự nhiên của ĐBSCL bao gồm:<br /> - Các đơn vị đất đai phục vụ cho công tác qui hoạt của ĐBSCL phân theo điều kiện<br /> thổ nhưỡng và khí tượng thủy văn<br /> - Phân vùng sinh thái nông nghiệp của ĐBSCL<br /> - Nguồn nước:<br /> Lượng mưa<br /> Bốc hơi<br /> Nước ngầm<br /> Lụt<br /> Xâm nhập mặn<br /> - Quản lý nước: các dự án quản lý nước trong vùng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Menu "Điều kiện tự nhiên"<br /> <br /> Dưới đây là một số bản đồ được lưu trữ trong hệ thống:<br /> <br /> Các đơn vị đất đai Bản đồ sinh thái nông nghiệp<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 4<br />  Mưa và bốc hơi trung bình : Bản đồ nước ngầm<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Bản đồ đất Bản đồ cao độ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Bản đồ ngập lũ<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 5<br /> 2.5. Thông tin về điều kiện kinh tế xã hội của ĐBSCL<br /> Thông tin về kinh tế xã hội bao gồm:<br /> - Đơn vị hành chánh: bao gồm các thông tin tổng quát như dân số, mật độ dân số,<br /> diện tích canh tác và năng suất của các cây nông nghiệp chính của các tỉnh được<br /> thể hiện.<br /> - Thành phần kinh tế chính của ĐBSCL như nông nghiệp, thủy sản, lâm nghiệp<br /> - Các thành phần kinh tế xã hội khác như cấp nước, sức khoẻ cộng đồng, năng<br /> lượng,v.v…<br /> - Chi tiết về KTXT của các tỉnh trong vùng ĐBSCL<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Menu “Kinh tế xã hội”<br /> <br /> 2.6. Các công cụ (tools)<br /> Trong menu " tools", menu con SAL và LUPAS cho phép người dùng nhập dữ liệu, xuất<br /> dữ liệu, chạy mô hình từ môi trường GIS. Các file số liệu của các mô hình nói trên được<br /> định dạng rất nghiêm ngặt, nên khi nhập liệu bằng cách truyền thống thì người nhập phải hết<br /> sức cẩn thận, tuy nhiên vì dữ liệu nhập rất nhiều nên sai sót là điều khó tránh. Với cách nhập<br /> trực quan trên bản đồ của GIS và công cụ tự động chuyển đổi định dạng file số liệu của mô<br /> hình, người nhập ít nhầm lẫn hơn, ngoài ra dữ liệu được lưu trữ trong database nên dễ cập<br /> nhật, truy suất (hình 5).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Menu “Tool”<br /> <br /> <br /> Đối với mô hình SAL, một bản đồ nền của hệ thống thủy lợi trong khu vực ĐBSCL đã được<br /> nhập sẵn với tất cả các dữ liệu cơ bản của từng đối tượng (cống, trạm bơm, đoạn kênh).<br /> Trên các con kênh, các điểm tính toán cũng được vẽ. Sau khi tính toán, một chương trình<br /> con sẽ chuyển ngược kết quả của SAL99 vào các nút tính toán trên bản đồ. MKWATERGIS<br /> sẽ dựa trên kết quả đó xây dựng các bản đồ đẳng mặn.<br /> <br /> <br /> 6<br />  Hình 6. Sơ đồ nhập số liệu cho mô hình sal99 và kết quả mô hình cho thấy đường đẳng<br /> mặn tháng 4/ 1996<br /> <br /> 3. Kết luận<br /> Đề tài đã thực hiện được mục tiêu là xây dựng một cấu trúc của HTTT địa lý phục vụ công<br /> tác quản lý tổng hợp tài nguyên nước ĐBSCL. Hệ thống MKWATERGIS được thiết kế với<br /> giao diện dễ sử dụng. Hệ thống khi được xây dựng hoàn chỉnh sẽ rất hữu dụng trong công<br /> tác qui hoạch quản lý tài nguyên nước của Đồng Bằng Sông Cửu Long, góp phần nâng cao<br /> sự phát triển bền vững của vùng. Ngòai ra, hệ thống có thể hỗ trợ rất hiệu quả cho công tác<br /> đào tạo các chuyên ngành về tài nguyên, môi trường của Trường ĐHCT.<br /> Cấu trúc dữ liệu của hệ thống hợp lý, đi từ tổng quan (cấp vùng) đến chi tiết (cấp tỉnh, dự<br /> án). Tuy nhiên, do giới hạn về tài chính và thời gian, chỉ một số tỉnh như An Giang và Bạc<br /> Liêu có dữ liệu chi tiết, các tỉnh còn lại chỉ có bản đồ hành chính. Để nâng cao độ tin cậy<br /> của dữ liệu, cần phải có những bản đồ chính xác và cập nhật hơn.<br /> Trong tương lai, việc liên kết các cơ quan ban ngành có liên quan đến công tác qui họach và<br /> quản lý tài nguyên nước trong việc khai thác và xây dựng hê thống là hết sức cần thiết. Các<br /> cơ quan này sẽ góp ý cho cấu trúc dữ liệu của hệ thống và nêu yêu cầu về công cụ phân tích<br /> đánh giá sao cho hệ thống đáp ứng được nhu cầu sử dụng thực tế của họ.<br /> Hệ thống<br /> <br /> <br /> <br /> Tài liệu tham khảo:<br /> ESSA, 1992. Water Control Project for the Quang Lo/Phung Hiep Area Mekong Delta, Vietnam.<br /> A Pre-Frasibility Study. International Environmental Management Inc. Thailand<br /> <br /> General statistical office, 1999. Statistical yearbook 1998. Statistical publishing house,<br /> Vietnam.<br /> <br /> General statistical office, 2000. Statistical yearbook 1999. Statistical publishing house,<br /> Vietnam.<br /> <br /> 7<br /> Vo-Tong-Xuan and Shigeo Matsui, 1998. Development of farming systems in the Mekong Delta.<br /> JIRCAS, CTU, CLRRI, Vietnam.<br /> <br /> Mekong Delta Master Plan, 1991. Mekong delta Master Plan (Vie/87/031), Working paper No.4<br /> Agriculture . The Nethelands Engineering Consultants.<br /> <br /> Mekong Delta Master Plan, 1993. Master Plan for the Mekong delta in Vietnam, A perspective<br /> for sustainable development of land and water resources. The Nethelands Engineering<br /> Consultants.<br /> <br /> Mekong Delta Master Plan, 1993. Mekong delta Master Plan (Vie/87/031), Thematic study on<br /> management of water resources. T1: Optinal use of water resources . The Nethelands<br /> Engineering Consultants<br /> <br /> Sanh et al. 1998. History and Future of Farming Systems in the Mekong Delta in "Development<br /> of Farming Systems in the Mekong Delta of Vietnam", Ho Chi Minh City Publishing House.<br /> <br /> The Netherland Delta Development Team, 1974. Recommendations Concerning Agricultural<br /> Development with improved water control in the MekongDelta, Irrigation and Drainage.<br /> Committee For The Coordinations of the Lower Mekong Basin.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 8<br />