Tổng Quan Vấn Đề Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Tài Nguyên Nước‌

là ứng dụng bộ phần mềm ArcGIS 10.2.2 để thiết kế CSDL, phục vụ cho công tác quản lý nguồn nước trên dòng chính sông Đà nhằm mục đích là công cụ tốt nhất cho việc quản lý, điều chỉnh dự báo các vấn đề liên quan đến an ninh nguồn nước.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: tài nguyên nước.

- Phạm vi nghiên cứu: trên dòng chính sông Đà.

4. Nội dung nghiên cứu của đề tài

Đề tài gồm có các nội dung nghiên cứu sau:

- Thu thập thông tin về nguồn tài nguyên nước trên dòng chính sông Đà, qua đó đánh giá hiện trạng các cơ sở dữ liệu tài nguyên nước, bản đồ số, xác định các yêu cầu dữ liệu, phân loại và chuẩn hóa các dạng số liệu.

- Thiết kế mô hình và xây dựng cấu trúc dữ liệu (CSDL) tài nguyên nước với phần mềm ArcGIS10.2.2.

- Chuyển đổi, biên tập, cập nhật dữ liệu theo chuẩn.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 180 trang tài liệu này.

- Thực nghiệm xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên nước tỷ lệ 1:100.000 trên dòng chính sông Đà phục vụ đảm bảo an ninh nguồn nước trên dòng chính sông Đà.

5. Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu và nội dung đề tài của luận văn, phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn này bao gồm các phương pháp sau:

- Phương pháp thu thập, tổng hợp tư liệu gồm:

+ Thu thập các tài liệu đã có, các tài liệu chuyên môn, đề tài khoa học có liên quan đã được công bố, cập nhật các thông tin mới trên mạng, kế thừa các thành quả có liên quan đến nội dung của luận văn.

+ Phân tích nguồn dữ liệu thu thập được từ đó lựa chọn phương pháp

nghiên cứu phù hợp.

- Phương pháp đánh giá và khai thác công nghệ gồm:

+ Đánh giá, so sánh các phương pháp nghiên cứu với các phương pháp thông thường khác.

+ Nâng cao độ chính xác của cơ sở dữ liệu.

- Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu:

Xây dựng, quản lý các thông tin hiện trạng của tài nguyên nước. Từ đó, phân tích thông tin hiện trạng và đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý, khoa học nguồn tài nguyên này.

- Phương pháp ứng dụng GIS gồm:

+ Các lớp thông tin được chiết tách từ bản đồ tỷ lệ 1:100.000 được số hóa và chuẩn hóa đưa vào cơ sở dữ liệu.

+ Sử dụng công cụ của GIS để chồng xếp các lớp thông tin, kiểm tra độ chính xác giữa các thông tin.

+ Sử dụng các công cụ trong GIS để hiển thị các thông tin đã thiết kế trong database.

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

* Ý nghĩa khoa học:

Đề tài là một sản phẩm khoa học công nghệ thể hiện rò nét ứng dụng công nghệ thông tin kết hợp với kiến thức chuyên môn vào công tác quản lý, phục vụ cho công tác bảo vệ tài nguyên nước trên dòng chính sông Đà.

Cơ sở dữ liệu tài nguyên nước trên dòng chính sông Đà được dùng là cơ sở xây dựng các phương án, giải pháp trong công tác quản lí, cũng như phối hợp tốt hơn với các đơn vị ban ngành để bảo vệ, sử dụng hợp lý và phát huy những giá trị tài nguyên nước.

Cơ sở dữ liệu GIS về tài nguyên nước trên dòng chính sông Đà được

xây dựng phục vụ công tác theo dòi, đánh giá tài nguyên nước phù hợp với độ chi tiết cần thiết của thông tin, các lớp dữ liệu bản đồ được thiết kế với tỷ lệ 1:100.000.

* Ý nghĩa thực tiễn:

Nghiên cứu đã chứng minh việc kết hợp hệ thống thông tin địa lý GIS với phần mềm ArcGIS10.2.2 trong xây dựng CSDL tài nguyên nước là phương pháp mang tính hiệu quả cao, thích hợp áp dụng vào thực tế.

7. Kết cấu của luận văn

Luận văn gồm 3 chương, phần mở đầu, phần kết luận kiến nghị và phụ lục được trình bày trong 128 trang.

Trong quá trình thực hiện luận văn với sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của TS. Đinh Xuân Vinh và PGS.TS Trần Duy Kiều cùng các thầy giáo, cô giáo, các đồng nghiệp, tôi đã nhận biết được nhiều kiến thức bổ ích phục vụ cho việc nghiên cứu và trong công tác.

Bên cạnh đó, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Trắc địa Bản đồ, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, các đồng nghiệp đã có ý kiến đóng góp quý báu cho luận văn này. Tôi xin cảm ơn các bạn học viên lớp Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN NƯỚC‌

1.1. KHÁI QUÁT VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU

1.1.1. Lịch sử phát triển của cơ sở dữ liệu

Theo xu thế phát triển của khoa học và công nghệ, khái niệm về cơ sở dữ liệu cũng được nhìn nhận ngày càng hiện đại, do đó vai trò của nó ngày càng rộng hơn. Cơ sở dữ liệu là tập hợp các thông tin có cấu trúc dữ liệu được sắp xếp, tổ chức để truy cập, khai thác, quản lý và cập nhật thường xuyên bằng phương tiện điện tử và là nền tảng cho hệ thống thông tin.

Hình 1.1. Hệ cơ sở dữ liệu

Khó có thể định nghĩa thật chuẩn xác về cơ sở dữ liệu, nhưng có thể thấy rò cơ sở dữ liệu là một hệ thống thông tin về các đối tượng được quy chiếu về một không gian và thời gian thống nhất mà trước đó có thể sản xuất các thông tin mới dựa vào các thông tin đang có trong hệ thống. Là mô hình thế giới thực ở dạng tổ hợp của một số hữu hạn lớp dữ liệu mà mỗi lớp dữ liệu đó

trong một hệ quy chiếu xác định với độ chính xác của mô hình được tính toán theo mục đích của hệ thống và khả năng kỹ thuật của việc thu nhận, lưu trữ quản lý và hiển thị các thông tin chiết xuất từ mô hình.

1.1.2. Cơ sở dữ liệu nền địa lý

Thuật ngữ GIS được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực như địa lý, kỹ thuật tin học quản lý tài nguyên môi trường, khoa học xử lý về dữ liệu không gian... Do đó có nhiều định nghĩa về GIS như sau:

Theo Burrough (1986), GIS là một hộp công cụ mạnh được dùng để lưu trữ và truy vấn tùy ý, biến đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực cho những mục tiêu đặc biệt.

Theo Smith (1987), GIS là hệ thống CSDL mà các dữ liệu gắn liến với vị trí không gian và quy trình hoạt động của nó nhằm đáp ứng những yêu cầu của đối tượng không gian trong CSDL.

Theo Nguyễn Kim Lợi và cộng tác viên (2009), GIS là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, CSDL đầu ra liên quan về mặt địa lý không gian, nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực, để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích của con người đặt ra, như hỗ trợ quy hoạch; quản lý tài nguyên thiên nhiên…

Nói chung cơ sở dữ liệu nền địa lý là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống thông tin, dữ liệu được sử dụng trong cơ sở dữ liệu nền địa lý được thiết kế theo những nguyên tắc và cấu trúc đã được xác định từ trước gọi là CSDL. Dữ liệu địa lý bao gồm dữ liệu không gian để mô tả đặc trưng không gian và dữ liệu thuộc tính phản ánh bản chất của đối tượng địa lý; dữ liệu không gian được thể hiện bằng các công cụ đồ họa của máy tính, dữ liệu thuộc tính được thể hiện bằng các chữ, số… những thông tin địa lý đó phải

bao gồm các dữ liệu về vị trí địa lý, hình dạng, kích thước, thuộc tính, mối liên hệ không gian và thời gian của các thông tin.

Hình 1.2.Cơ sở dữ liệu nền địa lý

Dữ liệu cũng có thể phân loại theo tính chất của các lớp đối tượng địa lý: các dữ liệu dùng làm cơ sở để thể hiện các dữ liệu chuyên đề riêng được gọi là các lớp dữ liệu nền cơ sở địa lý, các lớp chuyên đề riêng (giáo dục, y tế, sử dụng đất…); đối với từng mục đích khác nhau của hệ thống thông tin, có thể có sự phân chia giữa 2 nhóm dữ liệu này.

Các dữ liệu được thu thập từ các nguồn khác nhau:

+ Các tài liệu, số liệu được thu thập ngoài thực địa.

+ Các tài liệu, số liệu được thu thập từ phương pháp thống kê.

+ Các tài liệu, số liệu được thu thập từ phương pháp viễn thám.

+ Các tài liệu, số liệu được thu thập từ các hệ thông tin địa lý khác.

1.1.3. Cơ sở dữ liệu tài nguyên nước

a. Khái lược về CSDL tài nguyên nước

- Theo luật Tài nguyên nước, Tài nguyên nước bao gồm nước mưa, nước mặt, nước dưới đất, nước biển thuộc lãnh thổ một quốc gia. Tài nguyên nước mặt gồm nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo, trong lòng sông (dòng chảy sông), ao hồ, đầm lầy. Nước dưới đất là nước tồn tại trong các tầng chứa nước dưới đất.

- Cơ sở dữ liệu là tập hợp có tổ chức hợp lý các thông tin có quan hệ với nhau được sắp xếp theo những nguyên tắc và cấu trúc đã được xác định từ trước, điều khiển nhau và lưu trữ như một đơn vị thống nhất trong các thiết bị lưu trữ lớn như đĩa cứng, băng từ; các dữ liệu này có khả năng trao đổi và biến đổi để phục vụ cho đa ngành, nhiều người sử dụng và sử dụng cho các mục đích khác như quản lý, nghiên cứu.

- Cơ sở dữ liệu tài nguyên nước là tập hợp các thông tin về tài nguyên nước có quan hệ với nhau được sắp xếp lưu trữ như một đơn vị thống nhất trong cơ sở dữ liệu, các dữ liệu này có khả năng trao đổi và biến đổi để phục vụ cho đa ngành, đặc biệt là quản lý tài nguyên nước nói riêng.

b. Khái lược về CSDL tài nguyên nước

CSDL tài nguyên nước được xây dựng theo cấu trúc GIS, được hình thành phát triển từ hai nền tảng chính là khoa học địa lý và bản đồ học, cùng với sự thúc đẩy mạnh mẽ của các tiến bộ ngành kỹ thuật, khoa học máy tính và toán học.

Hệ GIS đầu tiên ra đời vào những năm đầu thập kỉ 60 và ngày càng phát triển mạnh mẽ trên nền tảng của các tiến bộ công nghệ máy tính, đồ họa, phân tích dữ liệu không gian và quản trị dữ liệu. Hệ đầu tiên được ứng dụng trong công tác quản lý tài nguyên ở Canada với tên gọi Canada Geographic Information System, 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 một sự nhảy vọt về chất, trở thành một công cụ hữu hiện trong công tác quản lý và trợ giúp quyết định. Phần mềm GIS đang hướng tới đưa công nghệ GIS thành hệ tự động thành lập bản đồ và xử lý dữ liệu Hypermedia. Phần cứng của GIS phát triển mạnh mẽ theo giải pháp máy tính để bàn, nhất là trong những năm gần đây đã ra đời các bộ vi xử lý cực mạnh; thiết bị lưu trữ dữ liệu; hiển thị và in ấn thông tin tiên tiến đã làm cho công nghệ GIS thay đổi về chất 1. Ngày nay công nghệ GIS đang phát triển mạnh theo hướng tổ hợp và liên kết mạng, công nghệ GIS luôn tự hoàn thiện để phù hợp với các tiến bộ mới nhất của khoa học kĩ thuật.

c. Yêu cầu chung khi xây dựng CSDL tài nguyên nước

- Để xây dựng và sử dụng hiệu quả CSDL tài nguyên nước cần tuân theo khung pháp lý thống nhất về kỹ thuật của sản phẩm, đó chính là chuẩn thông tin địa lý. Bao gồm 8 chuẩn đó là:

+ Chuẩn thuật ngữ (Terminology Standard).

+ Chuẩn về hệ thống tham chiếu không gian.

+ Chuẩn mô hình cấu trúc dữ liệu địa lý.

+ Chuẩn về phân loại đối tượng địa lý.

+ Chuẩn thể hiện trình bày dữ liệu địa lý.

+ Chuẩn về chất lượng dữ liệu không gia.

+ Chuẩn siêu dữ liệu (Metadata).

+ Chuẩn mã hóa và trao đổi dữ liệu.

- Dữ liệu không gian của cơ sở dữ liệu tài nguyên nước sử dụng hệ quy chiếu và hệ toạ độ Quốc gia VN-2000. Tuân thủ theo các quy định cơ bản về E-líp-xô-ít quy chiếu WSG-84.

- Các thành phần chính cấu thành nên CSDL bao gồm: