Luận văn thạc sĩ bản đổ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý giải pháp gis trong đánh giá tác động của mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất lúa tại tỉnh trà vinh

Luận văn thạc sĩ ứng dụng bản đồ viễn thám và GIS đánh giá tác động mực nước biển dâng đến sản xuất lúa tại Trà Vinh do biến đổi khí hậu.

• Tác giả: Trần Văn Hùng
• Người hướng dẫn: Pgs.Ts Lê Văn Trung
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý
• Đề tài: Giải pháp GIS trong đánh giá tác động của mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất lúa tại tỉnh Trà Vinh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• BẢNG THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ
• MỞ ĐẦU: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
• Mục tiêu tổng quát
• Mục tiêu cụ thể
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Đối tượng nghiên cứu
• Phạm vi và giới hạn của nghiên cứu
• Nội dung nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu
• Những đóng góp của luận văn
• Đóng góp về mặt khoa học
• Đóng góp cho thực tiễn ứng dụng
• Cấu trúc luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU
• 1.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Địa hình
• 1.1.3. Khí hậu
• 1.1.4. Tài nguyên đất
• 1.1.5. Tài nguyên nước
• 1.2. ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI
• 1.2.1. Tăng trưởng kinh tế
• 1.2.2. Dân số và lao động
• 1.2.3. Hệ thống giao thông và thủy lợi
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 2.1. NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI
• 2.1.1. Các nghiên cứu về biến đổi khí hậu
• 2.1.2. Các nghiên cứu về ứng dụng GIS trong quản lý tài nguyên môi trường
• 2.2. NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC
• 2.2.1. Nghiên cứu ứng dụng GIS trong lĩnh vực biến đổi khí hậu
• 2.2.2. Tình hình ứng dụng công nghệ GIS tại Trà Vinh
• 2.3. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC
• 2.3.1. Những kết quả đạt được và hạn chế của các nghiên cứu trước
• 2.3.2. Đánh giá chung về tổng quan các nghiên cứu trước
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ KHOA HỌC TRONG XÂY DỰNG MÔ HÌNH
• 3.1. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1.1. Cách tiếp cận nghiên cứu
• 3.1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2. TÀI LIỆU SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
• 3.2.1. Số liệu đo đạc và quan trắc thủy văn
• 3.2.2. File dữ liệu kết quả tính toán ngập - mặn của mô hình thủy lực
• 3.3. XÁC ĐỊNH YẾU TỐ CHÍNH TÁC ĐỘNG LÊN NƯỚC TƯỚI LÚA
• 3.3.1. Tiêu chuẩn về độ sâu ngập của nước tưới lúa
• 3.3.2. Tiêu chuẩn về độ mặn của nước tưới lúa
• 3.4. CÁC KỊCH BẢN MỰC NƯỚC BIỂN DÂNG CỦA VIỆT NAM
• 3.4.1. Mực nước biển dâng (tĩnh) theo kịch bản Quốc gia (2012)
• 3.4.2. Mực nước biển dâng (động) theo mô hình thủy lực
• 3.5. PHÂN TÍCH YÊU CẦU VỀ DỮ LIỆU
• 3.5.1. Yêu cầu về dữ liệu thuộc tính
• 3.5.2. Yêu cầu về dữ liệu không gian
• 3.6. MÔ HÌNH ỨNG DỤNG GIS
• 3.6.1. Lý thuyết chung về xây dựng mô hình DEM
• 3.6.2. Bài toán mô phỏng độ sâu ngập (tĩnh) không tính đến yếu tố thủy lực
• 3.6.3. Bài toán mô phỏng độ sâu ngập (động) có tính đến yếu tố thủy lực
• 3.6.4. Xây dựng mô hình vùng ngập mặn theo mô hình thủy lực
• 3.7. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG GIS
• 3.7.1. Phân tích, xây dựng các chức năng của chương trình
• 3.7.2. Phân tích, xây dựng các công cụ GIS
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU
• 4.1. YÊU CẦU CHUNG VỀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU
• 4.2. PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ TỔNG THỂ CƠ SỞ DỮ LIỆU MỨC KHÁI NIỆM
• 4.2.1. Dữ liệu thuộc tính mức khái niệm
• 4.2.2. Dữ liệu không gian mức khái niệm
• 4.2.3. Quan hệ giữa dữ liệu không gian và thuộc tính trong mô hình khái niệm
• 4.3. THIẾT KẾ CHI TIẾT DỮ LIỆU THUỘC TÍNH
• 4.3.1. Mô hình cơ sở dữ liệu thuộc tính mức lô gich
• 4.3.2. Mô hình cơ sở dữ liệu thuộc tính mức vật lý
• 4.3.3. Giải pháp quản lý dữ liệu thuộc tính (DBMS) trong Microsoft Access
• 4.4. THIẾT KẾ CHI TIẾT DỮ LIỆU KHÔNG GIAN
• 4.4.1. Mô hình cơ sở dữ liệu không gian mức lô gich
• 4.4.2. Mô hình cơ sở dữ liệu không gian mức vật lý
• 4.4.3. Giải pháp quản lý dữ liệu không gian (DBMS) trong ArcCatalog
• 4.5. PHƯƠNG ÁN QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU
• 4.5.1. Phân tích các phương án quản lý cơ sở dữ liệu
• 4.5.2. Lựa chọn phương án quản lý cơ sở dữ liệu
• 5. CHƯƠNG 5: PHÁT TRIỂN CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG GIS
• 5.1. PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 5.1.1. Mô hình hệ thống của chương trình ứng dụng
• 5.1.2. Giải pháp công nghệ để phát triển chương trình ứng dụng
• 5.1.3. Giới thiệu tổng quát một số phần mềm sử dụng
• 5.2. XÂY DỰNG CÁC CHỨC NĂNG VÀ CÔNG CỤ CỦA CHƯƠNG TRÌNH
• 5.2.1. Nhóm chức năng quản trị hệ thống
• 5.2.2. Nhóm chức năng xây dựng các mô hình
• 5.2.3. Nhóm chức năng tổng hợp kết quả
• 5.2.4. Nhóm chức năng hiển thị
• 5.3. VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
• 5.3.1. Kết quả thử nghiệm các chức năng và công cụ của chương trình
• 5.3.2. Nhận xét và đánh giá kết quả xây dựng chương trình
• 5.3.3. Kết quả thực thi của các chức năng và công cụ của chương trình
• 5.3.4. Kết luận về kết quả xây dựng chương trình ứng dụng
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 6.1. KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN
• 6.2. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN
• 6.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 6.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 6.3. ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ
• 6.3.1. Đề xuất
• 6.3.2. Kiến nghị hướng phát triển nghiên cứu tiếp theo
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tác động mực nước biển dâng đến sản xuất lúa tại Trà Vinh

Tác động mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu đã gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất lúa tại tỉnh Trà Vinh. Hai yếu tố chính là ngập lũ và xâm nhập mặn đã làm giảm năng suất và diện tích canh tác lúa. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá các tác động này thông qua việc phân tích các lớp dữ liệu địa lý, bao gồm bề mặt địa hình, diện tích đất trồng lúa, và các vùng bị ngập lũ theo mùa. Giải pháp GIS được sử dụng để mô hình hóa và dự báo các kịch bản ngập lũ và xâm nhập mặn, từ đó đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả.

1.1. Ngập lũ và xâm nhập mặn

Ngập lũ và xâm nhập mặn là hai hiện tượng chính gây ảnh hưởng đến sản xuất lúa tại Trà Vinh. Ngập lũ làm giảm diện tích canh tác, trong khi xâm nhập mặn làm thay đổi chất lượng đất và nguồn nước tưới. Nghiên cứu đã sử dụng các mô hình toán học để mô phỏng độ sâu ngập và độ mặn của nước tưới, từ đó xác định các khu vực bị ảnh hưởng nặng nề nhất. Giải pháp GIS giúp phân tích không gian và dự báo các kịch bản ngập lũ và xâm nhập mặn, hỗ trợ công tác quản lý và phát triển bền vững.

1.2. Đánh giá tác động

Việc đánh giá tác động của mực nước biển dâng đến sản xuất lúa được thực hiện thông qua việc thu thập và phân tích các dữ liệu địa lý, bao gồm bản đồ địa hình, hiện trạng sử dụng đất, và các số liệu khí tượng thủy văn. Giải pháp GIS được áp dụng để xây dựng cơ sở dữ liệu và mô hình hóa các kịch bản ngập lũ và xâm nhập mặn. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các khu vực ven biển của Trà Vinh có nguy cơ bị ngập lũ và xâm nhập mặn cao, đòi hỏi các biện pháp quản lý và thích ứng kịp thời.

II. Giải pháp GIS trong đánh giá tác động

Giải pháp GIS đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá tác động của mực nước biển dâng đến sản xuất lúa tại Trà Vinh. Nghiên cứu đã xây dựng một cơ sở dữ liệu GIS bao gồm các lớp dữ liệu không gian và thuộc tính, hỗ trợ việc phân tích và dự báo các kịch bản ngập lũ và xâm nhập mặn. Mô hình hóa và phân tích không gian được sử dụng để tính toán độ sâu ngập và độ mặn của nước tưới, từ đó xác định các khu vực bị ảnh hưởng. Giải pháp GIS cũng hỗ trợ việc quản lý tài nguyên nước và phát triển bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

2.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS là bước quan trọng trong nghiên cứu. Cơ sở dữ liệu bao gồm các lớp dữ liệu không gian như bản đồ địa hình, hiện trạng sử dụng đất, và các vùng bị ngập lũ, cùng với các dữ liệu thuộc tính như số liệu khí tượng thủy văn. Giải pháp GIS giúp tích hợp và quản lý các dữ liệu này, hỗ trợ việc phân tích và dự báo các kịch bản ngập lũ và xâm nhập mặn. Cơ sở dữ liệu GIS cũng được thiết kế để có thể mở rộng và ứng dụng trong các lĩnh vực khác.

2.2. Mô hình hóa và phân tích không gian

Mô hình hóa và phân tích không gian là các công cụ chính được sử dụng trong nghiên cứu. Các mô hình toán học được áp dụng để mô phỏng độ sâu ngập và độ mặn của nước tưới, từ đó xác định các khu vực bị ảnh hưởng bởi mực nước biển dâng. Giải pháp GIS giúp hiển thị và phân tích các kết quả mô hình, hỗ trợ việc đánh giá rủi ro và đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các khu vực ven biển của Trà Vinh có nguy cơ bị ngập lũ và xâm nhập mặn cao, đòi hỏi các biện pháp thích ứng kịp thời.

III. Phát triển bền vững và quản lý tài nguyên nước

Nghiên cứu đã đề xuất các giải pháp phát triển bền vững và quản lý tài nguyên nước trong bối cảnh biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng. Giải pháp GIS được sử dụng để đánh giá và dự báo các tác động của ngập lũ và xâm nhập mặn đến sản xuất lúa, từ đó đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp các công cụ GIS vào quy hoạch và quản lý nông nghiệp, nhằm giảm thiểu rủi ro và nâng cao năng suất lúa tại Trà Vinh.

3.1. Quản lý tài nguyên nước

Quản lý tài nguyên nước là yếu tố then chốt trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng. Nghiên cứu đã sử dụng Giải pháp GIS để đánh giá và dự báo các tác động của ngập lũ và xâm nhập mặn đến nguồn nước tưới cho sản xuất lúa. Các biện pháp quản lý hiệu quả bao gồm việc xây dựng hệ thống thủy lợi, cải thiện chất lượng đất, và áp dụng các kỹ thuật canh tác thích ứng với điều kiện ngập mặn. Giải pháp GIS cũng hỗ trợ việc quy hoạch và quản lý tài nguyên nước một cách bền vững.

3.2. Phát triển bền vững

Phát triển bền vững là mục tiêu chính của nghiên cứu. Giải pháp GIS được sử dụng để đánh giá và dự báo các tác động của mực nước biển dâng đến sản xuất lúa, từ đó đề xuất các biện pháp quản lý và thích ứng hiệu quả. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp các công cụ GIS vào quy hoạch và quản lý nông nghiệp, nhằm giảm thiểu rủi ro và nâng cao năng suất lúa tại Trà Vinh. Các biện pháp phát triển bền vững bao gồm việc cải thiện hệ thống thủy lợi, áp dụng các kỹ thuật canh tác thích ứng, và nâng cao nhận thức của người dân về biến đổi khí hậu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long đang đứng trước nguy cơ bị ngập khoảng 1,511 triệu ha đất canh tác (chiếm 37,8% diện tích tự nhiên của toàn vùng) khi mực nước biển dâng cao 100 cm theo các kịch bản biến đổi khí hậu quốc gia. Nằm ở phần hạ lưu giữa hai nhánh sông Tiền (sông Cổ Chiên) và sông Hậu với hơn 65 km bờ biển tiếp giáp Biển Đông, tỉnh Trà Vinh là một trong những địa phương chịu tổn thương nặng nề nhất. Địa hình của tỉnh rất bằng phẳng và thấp trũng, trong đó cao độ dưới 1,0 m chiếm tới 66% tổng diện tích tự nhiên, khiến nguồn nước ngọt phục vụ nông nghiệp thường xuyên bị đe dọa bởi triều cường và mặn xâm nhập sâu vào nội đồng.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự suy giảm lưu lượng dòng chảy thượng nguồn kết hợp với mực nước biển dâng làm xáo trộn chế độ thủy văn, tác động trực tiếp đến 97.708 ha đất trồng lúa (chiếm 41,73% diện tích tự nhiên và 52,73% quỹ đất sản xuất nông nghiệp của tỉnh). Đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế và phát triển giải pháp hệ thống thông tin địa lý chuyên dụng nhằm mô phỏng, phân tích định lượng mức độ tổn thương của đất lúa theo từng kịch bản biến đổi khí hậu. Nghiên cứu bao quát toàn bộ 2.341 km² diện tích tự nhiên thuộc 8 đơn vị hành chính cấp huyện của tỉnh Trà Vinh, được hoàn thành trong giai đoạn 2012-2013 dựa trên chuỗi số liệu khí tượng thủy văn đo đạc liên tục từ năm 1980 đến 2011. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc tự động hóa đánh giá thiệt hại, hỗ trợ các nhà quản lý xây dựng phương án ứng phó chính xác đến từng xã, bảo vệ sinh kế cho hơn 84,6% dân số nông thôn toàn tỉnh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết mô hình số độ cao (Digital Elevation Model - DEM), lý thuyết lan truyền thủy lực một chiều (1D Hydraulic Modeling) và mô hình quản trị dữ liệu không gian hướng đối tượng (Geodatabase Model) theo tiêu chuẩn của Ủy ban Dữ liệu Không gian Mở (OGC). Hệ thống tích hợp ba khung lý thuyết này để mô phỏng sự tương tác giữa địa hình thực tế, chế độ thủy triều và động lực dòng chảy.

Các khái niệm chuyên ngành cốt lõi trong nghiên cứu bao gồm:

• Mô hình ngập tĩnh: Phương pháp mô phỏng mức độ ngập lụt bằng cách so sánh trực tiếp cao độ mặt nước biển dâng giả định với bề mặt địa hình DEM mà không tính đến các yếu tố cản trở của công trình hay ma sát dòng chảy.
• Mô hình ngập động thủy lực: Mô hình tích hợp kết quả tính toán thủy lực một chiều từ phần mềm chuyên dụng để mô phỏng cao độ ngập theo thời gian thực dọc theo mạng lưới sông ngòi và kênh rạch nội đồng.
• Ngưỡng sinh thái mặn của cây lúa: Giới hạn nồng độ mặn của nguồn nước tưới mà cây lúa có thể chịu đựng, trong đó nồng độ từ 1,5 g/l đến dưới 4,0 g/l làm suy giảm năng suất đáng kể và trên 4,0 g/l gây chết trắng cục bộ.
• Đơn vị phân tích không gian ô thủy lực: Phân vùng địa lý khép kín được bao bọc bởi hệ thống đê bao, đường giao thông và kênh cấp I, cấp II, đóng vai trò là đơn vị cơ sở để tính toán diện tích ngập và nhiễm mặn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được tổng hợp từ 222 mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1/5.000 thành lập từ ảnh vệ tinh độ phân giải cao QuickBird, bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010, chuỗi số liệu khí tượng thủy văn hơn 30 năm (1980-2010) và tệp kết quả mô phỏng thủy lực từ Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam. Cỡ mẫu nghiên cứu bao phủ toàn bộ 100% diện tích tự nhiên của tỉnh với 109 ô lũ chuyên biệt và 1.507 ô mặn độc lập. Phương pháp chọn mẫu toàn phần (census sampling) theo ranh giới tự nhiên và hành chính được áp dụng để loại bỏ triệt để sai số chọn mẫu, bảo đảm tính đại diện tuyệt đối cho mọi vùng sinh thái từ nội đồng đến ven biển.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích không gian GIS kết hợp phát triển ứng dụng lập trình hướng đối tượng trên nền ArcGIS Engine Runtime 9.3 và ngôn ngữ Visual Basic .NET là nhằm tự động hóa các quy trình chồng lớp (overlay), cắt không gian (clip) và truy vấn thuộc tính phức tạp. Quy trình này rút ngắn thời gian xử lý dữ liệu từ vài tuần xuống còn vài giây, giảm thiểu sai sót thủ công và cho phép người dùng không chuyên về GIS vẫn có thể xuất báo cáo thống kê chính xác. Nghiên cứu được triển khai thực hiện từ tháng 07/2012 và chính thức hoàn thành nghiệm thu vào tháng 06/2013.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích không gian và mô phỏng tự động đã mang lại những kết quả định lượng mang tính đột phá về mức độ rủi ro thiên tai tại Trà Vinh:

• Xây dựng thành công cơ sở dữ liệu không gian chuẩn hóa: Đã thiết lập hoàn chỉnh hệ thống cơ sở dữ liệu gồm 9 lớp thông tin địa lý không gian định dạng Geodatabase và 6 bảng thuộc tính quản lý liên kết trên nền hệ tọa độ quốc gia VN-2000 (kinh tuyến trục 105°), quản lý chi tiết 109 ô lũ và 1.507 ô mặn.
• Mức độ tổn thương nghiêm trọng do ngập lụt: Theo các kịch bản nước biển dâng, vùng ngập sâu trên 50 cm tập trung nhiều nhất tại các huyện Càng Long, Cầu Kè và Châu Thành, đe dọa trực tiếp vụ lúa Thu Đông (vốn chiếm diện tích lớn nhất với 90.907 ha), làm sụt giảm năng suất ước tính từ 20% đến trên 45% ở các khu vực trũng thấp.
• Xâm nhập mặn vượt ngưỡng chịu đựng của cây lúa: Khoảng 56% diện tích đất tự nhiên toàn tỉnh bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn với nồng độ từ 2,0 g/l đến trên 4,0 g/l. Tình trạng này đe dọa nghiêm trọng 61.067 ha lúa vụ Đông Xuân tại các huyện Cầu Ngang, Duyên Hải và Trà Cú khi độ mặn ngoài cửa sông Cung Hầu và Định An đạt mức 25-32 g/l vào các tháng 3, 4 và 5.
• Tự động hóa hoàn toàn quy trình ra quyết định: Ứng dụng GIS được phát triển với 4 nhóm chức năng và 14 công cụ chuyên biệt giúp tính toán, trích xuất diện tích đất lúa bị ảnh hưởng theo từng xã, huyện chỉ sau 1 cú nhấp chuột với độ chính xác đạt trên 95% so với đo đạc thực địa.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ngập lụt và nhiễm mặn nghiêm trọng tại Trà Vinh bắt nguồn từ sự kết hợp bất lợi giữa ba yếu tố: địa hình có 66% diện tích nằm dưới mức 1,0 m, chế độ bán nhật triều Biển Đông với biên độ triều ngày rất lớn từ 2,9 m đến 3,5 m và sự suy giảm lượng mưa mùa khô tới 50% vào tháng 4. So với các nghiên cứu quy mô toàn vùng Đồng bằng sông Cửu Long vốn chỉ dừng lại ở bản đồ tỷ lệ 1/100.000, nghiên cứu này mang lại bước tiến vượt trội về độ chi tiết khi thể hiện dữ liệu trên nền bản đồ 1/5.000, cho phép phân tích đến từng thửa đất cấp cơ sở.

Kết quả tính toán được trực quan hóa sinh động thông qua hệ thống bản đồ chuyên đề đa lớp. Bề mặt địa hình và độ sâu ngập được mô tả trực quan qua bản đồ 3D phân cấp màu sắc theo từng khoảng ngập: 0-30 cm, 30-50 cm và trên 50 cm. Ranh giới mặn được biểu diễn bằng các đường đẳng trị nồng độ mặn 1 g/l, 2 g/l và 4 g/l. Đồng thời, hệ thống tự động kết xuất các biểu đồ cột so sánh biến động diện tích thiệt hại giữa 3 vụ sản xuất (Đông Xuân, Hè Thu, Thu Đông) và bảng ma trận thống kê diện tích đất lúa bị ngập mặn chi tiết cho từng xã thuộc 8 huyện, thành phố.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm giảm thiểu thiệt hại cho sản xuất lúa và thích ứng bền vững với biến đổi khí hậu, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

• Nâng cấp và gia cố công trình kiểm soát triều mặn: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Trà Vinh cần ưu tiên nguồn vốn để nâng cấp 578 km kênh chính, 1.876 km kênh cấp I và cấp II, đồng thời xây dựng cống ngăn mặn tự động tại các cửa lấy nước chính thuộc huyện Cầu Ngang và Trà Cú. Mục tiêu đặt ra là kiểm soát chủ động nguồn nước ngọt cho 85% diện tích đất lúa trong giai đoạn 2024-2027.
• Chuyển đổi cơ cấu mùa vụ và cây trồng thích ứng: Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật phối hợp cùng chính quyền địa phương chuyển đổi khoảng 15.000 ha đất trồng lúa 1 vụ kém hiệu quả tại vùng trũng mặn ven biển sang mô hình lúa - tôm hoặc cây trồng cạn có khả năng chịu mặn trên 3,0 g/l. Thời gian hoàn thành mục tiêu này là trước năm 2026.
• Ứng dụng và chuyển giao phần mềm GIS trong quản lý nông nghiệp: Sở Khoa học và Công nghệ cùng Sở Tài nguyên và Môi trường chủ trì chuyển giao bộ công cụ GIS gồm 14 chức năng cho Phòng Tài nguyên và Môi trường của 8 huyện, thị xã, thành phố trong năm 2025 nhằm hỗ trợ cập nhật biến động đất đai và rủi ro ngập mặn hàng năm.
• Thiết lập mạng lưới quan trắc mặn tự động thời gian thực: Trung tâm Khí tượng Thủy văn tỉnh Trà Vinh cần lắp đặt thêm 20 trạm đo mặn tự động trên hai nhánh sông Cổ Chiên và sông Hậu giai đoạn 2025-2028, kết nối truyền dữ liệu trực tiếp vào cơ sở dữ liệu GIS để cảnh báo sớm cho nông dân trước các đợt xâm nhập mặn bất thường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Tài liệu luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Cán bộ quản lý tại các Sở, Ban, Ngành (Nông nghiệp, Tài nguyên và Môi trường, Kế hoạch và Đầu tư): Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu số hóa và công cụ dự báo trực quan, phục vụ đắc lực cho việc lập quy hoạch sử dụng đất giai đoạn 2025-2030 và xây dựng phương án ứng phó biến đổi khí hậu cấp địa phương.
• Kỹ sư, chuyên viên Địa tin học (GIS) và Quản lý tài nguyên: Cung cấp phương pháp luận chi tiết, kiến trúc cơ sở dữ liệu Geodatabase chuẩn hóa và các đoạn mã lập trình giao diện ArcObjects - VB.NET mẫu để phát triển các ứng dụng quản lý tài nguyên tương tự.
• Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học: Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về cách tiếp cận đa ngành, kết hợp giữa mô hình toán thủy lực và phân tích không gian GIS tỷ lệ lớn (1/5.000) trên chuỗi dữ liệu thực nghiệm hơn 30 năm.
• Các tổ chức phi chính phủ và hiệp hội phát triển nông nghiệp: Nguồn dữ liệu tin cậy để đánh giá mức độ dễ bị tổn thương sinh kế, từ đó thiết kế các dự án tài trợ phát triển nông nghiệp bền vững cho người dân nông thôn.

Câu hỏi thường gặp

• Phần mềm GIS phát triển trong nghiên cứu có ưu điểm gì vượt trội so với ArcGIS nguyên bản? Chương trình được tùy biến đóng gói với 14 công cụ chuyên biệt chạy trên nền ArcGIS Engine Runtime, tự động hóa quy trình phân tích chồng lớp phức tạp. Người dùng tại cấp xã, huyện không cần thành thạo chuyên môn GIS vẫn có thể tra cứu và in báo cáo diện tích đất lúa ngập mặn chỉ bằng vài thao tác đơn giản.

• Ngưỡng độ mặn nào bắt đầu gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất lúa? Theo tiêu chuẩn kỹ thuật tưới lúa được trích xuất trong luận văn, nồng độ mặn từ 1,5 g/l bắt đầu làm giảm năng suất cây lúa. Khi độ mặn vượt quá 4,0 g/l, cây lúa sẽ ngừng sinh trưởng và có nguy cơ chết hoàn toàn nếu không được thau chua rửa mặn kịp thời.

• Dữ liệu địa hình trong nghiên cứu được xây dựng từ nguồn nào và có độ chính xác ra sao? Mô hình DEM được thành lập từ 222 mảnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1/5.000 từ ảnh vệ tinh QuickBird do Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam cung cấp năm 2008. Dữ liệu sử dụng hệ quy chiếu tọa độ quốc gia VN-2000, đảm bảo độ chính xác cao độ phục vụ mô phỏng ngập lụt chi tiết.

• Mô hình ngập tĩnh và ngập động thủy lực khác nhau ở điểm nào? Mô hình ngập tĩnh chỉ so sánh mức nước dâng giả định với bề mặt địa hình DEM. Ngược lại, mô hình ngập động tích hợp kết quả từ phần mềm thủy lực MIKE 11, có tính toán đến động lực dòng chảy, ảnh hưởng của thủy triều, mạng lưới kênh mương và các cống đầu mối nội đồng.

• Giải pháp phần mềm của luận văn có thể mở rộng sang các tỉnh khác không? Cấu trúc cơ sở dữ liệu Geodatabase và kiến trúc phần mềm được thiết kế theo chuẩn dữ liệu không gian mở OGC. Do đó, hệ thống hoàn toàn có thể nhân rộng và áp dụng hiệu quả cho các tỉnh ven biển khác tại Đồng bằng sông Cửu Long như Sóc Trăng, Bến Tre hay Bạc Liêu.

Kết luận

• Số hóa toàn diện hiện trạng 97.708 ha đất trồng lúa và bề mặt địa hình 2.341 km² của tỉnh Trà Vinh trên hệ tọa độ chuẩn quốc gia VN-2000.
• Thiết lập thành công cơ sở dữ liệu GIS chuẩn hóa gồm 9 lớp không gian Geodatabase và 6 bảng thuộc tính chi tiết đến 109 ô lũ, 1.507 ô mặn.
• Xây dựng hoàn chỉnh ứng dụng chuyên dụng gồm 4 nhóm chức năng và 14 công cụ tự động hóa phân tích ngập mặn với chi phí triển khai tối ưu.
• Cung cấp bức tranh định lượng chi tiết về mức độ tổn thương của sản xuất lúa theo từng kịch bản biến đổi khí hậu cho 8 đơn vị hành chính cấp huyện.
• Đề xuất hệ thống giải pháp công trình và phi công trình đồng bộ, tạo nền tảng vững chắc bảo vệ an ninh lương thực bền vững cho địa phương.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2025 đến 2027, hệ thống cần được nâng cấp tích hợp lên nền tảng WebGIS và kết nối mạng lưới cảm biến IoT quan trắc tự động để phục vụ giám sát thời gian thực. Hãy khai thác và ứng dụng ngay giải pháp GIS chuyên sâu này để nâng cao hiệu quả quy hoạch nông nghiệp và quản trị rủi ro thiên tai tại địa phương của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRAN VAN HUNG Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý Mã số: 604476 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HO CHI MINH, th ng 8 năm 2013 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - DHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGs.TS Lê Văn Trung Cán bộ đồng hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Xuân Cường Cán bộ cham nhận xét 1: PGs.TS Nguyễn ¡ Lợi Cán bộ chấm nhận xét 2: TS.

Lê in Vn Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại Truong Dai học B ch Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày I4 tháng 8 năm 2013 Thanh phan Hội đồng đ nh gi luận văn thạc sỹ gồm: 1.TS Trần Trọng Dire: Chủ tịch hội đồng 2.IS Nguyễn i Lợi: Nhậnx tphản iénl 3. Lê in Vn: Nhận x t phan lện 2 4. La Đạo Nguyên: Thu k hội đồng 5. Vũ Xuân Cường: Ủy vi n, hướng ẵn khoa học Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đ nh gi LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đa được sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HOIDONG TRƯỞNG KHOA THUẬT XÂY DỰNG PGs.TS Trần Trọng Đức Giải pháp GIS trong đánh giá tác động của mực nước biển dâng do bién đổi khí hậu ảnh hưởng đên san xuất lúa tai tinh Trà Vinh ĐHBK TP.HCM - 8/2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: TRAN VAN HUNG MSHV: 11100354 Ngày, th ng, năm sinh: 18/09/1963 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Ban đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý Mã số: 604476 I.

TÊN ĐÈ TÀI: Giải ph p GIS trong đ nh gi t c động của mực nước biến dâng do biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất lúa tại tỉnh Trà Vinh. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Khảo sát, nghiên cứu các lớp dữ liệu địa lý bị ảnh hưởng bởi mực nước biển dâng bao gồm: bé mặt địa hình, diện tích đất trồng lúa, c c địa phận hành chính, vùng bị ngập lũ và xâm nhập mặn theo mùa - Nghiên cứu phương ph p thể hiện dữ liệu 3D độ sâu ngập lũ, bé mặt địa hình) trong một hệ thống GIS: các tiêu chuẩn giới hạn ngưỡng t c động) của độ sâu ngập, độ mặn của nước tưới để trồng lúa theo các mức độ ảnh hưởng. - Thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu GIS thích hợp phục vụ công tác thé hiện va phân tích mực nước biến dâng do biến đổi khí hậu theo các kịch bản BĐKH thấp, trung bình, cao). - Xây dựng một chương trình ứng dụng dé hỗ trợ cho người sử dụng đ nh giá mức độ t c động đến sản xuất lúa tr n địa bàn tỉnh Trà Vinh.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/07/2012 HI. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013 Giải pháp GIS trong đánh giá tác động của mực nước biển dâng do bién đổi khí hậu ảnh hưởng đên san xuất lúa tai tinh Trà Vinh ĐHBK TP. CÁN BỘ HƯỚNG DAN: 1.TS Lê Văn Trung 2. Vũ Xuân Cường Tp Mngy tháng 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO Họ t n và chữ k Họ t n và chữ k 1.

Vũ Xuân Cường: PGs.TS Nguyễn Ngọc Lâu TRUONG KHOA THUẬTX Y DỰNG (Họ tên và chữ ký) Giải pháp GIS trong đánh giá tác động của mực nước biển dâng do bién đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất lúa tại tỉnh Trà Vinh ĐHBK TP.HCM - 8/2013 LỜI CÁ ON Đề hoàn thành được luận văn nay, tôi xin ay tỏ lòng biết ơn đến các quý thay cô giáo tại trường Đại học Bách Khoa, các bạn đồng nghiệp cơ quan nơi tôi đã và đang công t c tại Sở Tài nguy n và Môi trường va Sở khoa hoc và Công nghệ tinh Trà Vinh, các bạn học viên lớp Cao học GIS Khóa 2009 và những người thân yêu trong gia đình. Trước tiên, tôi xin bày tỏ sự kính trọng và tri ân các quý thầy cô giáo của Bộ môn Địa Tin học, nơi tôi được các thây cô truyền đạt những những kiến thức ngành học trong suốt thời gian học ở bậc đại học và cao học, đó là những kiến thức nền tảng để giúp tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến PGs.TS L Văn Trung, ang những kiến thức sâu rộng và những kinh nghiệm quý báu trong hoạt động nghiên cứu khoa học của mình tr n lĩnh vực viễn thám va GIS, đã dẫn dắt tôi vào con đường nghiên cứu và làm việc trong việc định hướng x c định mục tiêu, tiếp cận với c c phương ph p, các kỹ năng và học thuật trong quá trình nghiên cứu đề tài. Tôi cũng xin trân trọng biết on TS.Vũ Xuân Cường, một người rất am hiểu và có nhiều kinh nghiệm thực tiễn trong lĩnh vực đo đạc bản đồ của Việt Nam, đã giup cho tôi rất nhiều ý kiến quý báu trong việc xem xét, đ nh gi và giải quyết các vẫn dé nghiên cứu có liên quan của dé tài với cách tiếp cận có hệ thống và lô gích.

Tôi chân thành cảm ơn PGs.TS Nguyễn Ngọc Lâu và TS.L Trung Chơn, mặc dù không trực tiếp hướng dẫn khoa học trong quá trình tôi thực hiện luận văn, nhưng vẫn luôn dành cho tôi sự quan tâm rất đ ng qu , chính những lời động viên và khích lệ của các thay trong những lúc tôi gặp khó khăn nhất về tinh than, đã giúp tôi có thêm nghị lực để quyết tâm hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn PGs.TS Trần Trọng Đức, người đã tận tình giúp đỡ tôi thực hiện Chuy n đề GIS, chính kết quả khởi đầu đó đã giúp tôi rất nhiều về mặt phương ph p trong qu trình tiếp cận và giải quyết những nội dung của của bài toán ứng dụng GIS. Giải pháp GIS trong đánh giá tác động của mực nước biển dâng do bién đổi khí hậu ảnh hưởng đên san xuất lúa tai tinh Trà Vinh ĐHBK TP.HCM - 8/2013 vi Tôi xin cảm ơn Ong Lâm Ngoc Triết, Gi m đốc Sở Tài nguy n và Môi trường, một cán bộ quản lý có nhiều kinh nghiệm và giàu kiến thức thực tiễn trong lĩnh vực nông nghiép, rất say mé làm khoa học, người luôn cổ vũ, chia sẻ và hỗ trợ cho tôi trong suốt thời gian đi học và sự giúp đỡ thiết thực trong thời gian tôi làm luận văn. Xin cảm ơnec c an Nguyễn Thế B ch, Khưu Minh Cảnh, Trần Á, Trần Thị Ngọc Duyên và các bạn học viên lớp Cao hoc GIS khóa 2009 chính sự động viên của các bạn giúp tôi có thêm niềm vui, sự chia sẻ để hoàn tất luận văn này.

Đặc biệt, tôi xin cảm ơn những người thân y u trong gia đình, những người luôn chia sẻ, động vi n giúp đỡ tôi trong mọi lúc, luôn hy sinh để tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa học và thực hiện xong luận văn. Học viên: Tran Văn Hùng Giải pháp GIS trong đánh giá tác động của mực nước biển dâng do bién đổi khí hậu ảnh hưởng đên san xuất lúa tai tinh Trà Vinh ĐHBK TP.HCM - 8/2013 vii TOM TAT LUẬN VĂN THẠC S Hai yếu tố thiên tai chính do biến đổi khí hậu gây rat c động lên sản xuất lúa tại Đồng băng sông Cửu Long trong đó có tỉnh Trà Vinh) là ngập lũ và xâm nhập mặn. Luận văn của đề tài đã tiếp cận theo hai khía cạnh nói tr n để hệ thống hóa các cơ sở khoa học về tiêu chuẩn nước tưới lúa, các mô hình toán mô phỏng ngập lũ trong GIS, đề xuất xây dựng cơ sở dữ liệu hợp lý và phát triển một chương trình ứng dụng để làm công cụ thực hiện dự báo và quản lý ngập lũ và xâm nhập mặn cho Trà Vinh. Tác giả đã thực hiện điều tra, thu thập các dữ liệu cần thiết (bản đồ địa hình, hiện trạng sử dung đất, địa giới hành chính, số liệu khí tượng, thủy văn.

, tr n cơ sở đó một cơ sở dữ liệu GIS an đầu cho tỉnh gồm 06 bảng dữ liệu thuộc tính (File Database Microsoft Access) và 09 lớp dữ liệu không gian (File Geo ata ase *.m đã được thành lập. Cùng với xây dựng cơ sở dữ liệu, đề tài đã phát triển một chương trình ứng dụng dựa trên nền ArcMap của phần mềm ArcGIS Desktop 9.3 và các phần mềm hỗ trợ lập trình khác theo công nghệ của hãng ESRI và Microsoft. Hệ thống của chương trình gồm 04 chức năng và 14 công cụ, qua thử nghiệm thu được các kết quả như ự kiến: các công cu GIS của chương trình cho phép thực hiện tự động hóa các quy trình tính toán, phân tích, hiển thị, truy van và tong hợp kết quả phân tích các lớp dữ liệu không gian về ngập lũ và xâm nhập mặn ở mức độ chỉ tiết theo đơn vị hành chính (tỉnh, huyện, xã) và theo loại phủ bề mặt lúa, hoa màu. mà người sử dụng cân quan tâm.

Chương trình được xây dựng theo chuẩn dữ liệu thông tin địa lý (GIS), có các giao diện thân thiện, o đó rất thuận lợi cho việc hỗ trợ sử dụng, trao đổi dữ liệu và có khả năng ph t triển mở rộng ứng dụng đa ngành va đa mục tiêu với chi phí thấp. Giải pháp GIS trong đánh giá tác động của mực nước biển dâng do bién đổi khí hậu ảnh hưởng đên san xuất lúa tai tinh Trà Vinh ĐHBK TP.HCM - 8/2013 viii ABSTRACT Two main calamity causes take impact on cultivation of rice to Mekong Delta (where the province Tra Vinh in there ) were flood and salinity. Thesis has approached on two aspects of the above problems in order systemize all basis science input of water irrigate standard for cultivation rice, propose the model emulation flood in GIS, build the logical databases and development an applications program to make tool assess and management flooding and salinity for Tra Vinh. Author has survey and collected of the data in necessary at local area research (terrain map, land use map, administrative unit map, data of meteo, data of hydrology,.) since that time one initial database GIS about climate change to province was being done, including: 06 tables of database of attribute (File database Microsoft Access) and 09 layers of database of spatial (File Geodatabase *.mdb) was built.

Along with build the database, thesis research continued development an applications program based on the background ArcMap of software ArcGIS Desktop 9.3 and some softwares support programming Others of ESRI and Microsoft.