Luận Văn Thạc Sĩ: Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu và Bản Đồ Đặc Điểm Hải Văn Khu Vực Vịnh Bắc Bộ

Luận văn thạc sĩ HUS trình bày xây dựng cơ sở dữ liệu và bản đồ đặc điểm hải văn khu vực vịnh Bắc Bộ, phục vụ nghiên cứu và quản lý tài nguyên.

• Tác giả: Hoa Thúy Quỳnh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Bản Đồ Viễn Thám Và GIS
• Đề tài: Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Và Thành Lập Bản Đồ Đặc Điểm Hải Văn Khu Vực Vịnh Bắc Bộ
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục tiêu của đề tài
• 0.3. Nội dung nghiên cứu
• 0.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Tài liệu sử dụng
• 0.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 0.8. Bố cục của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CHUẨN CƠ SỞ DỮ LIỆU
• 1.1. Hệ thông tin địa lý (GIS)
• 1.1.1. Khái niệm GIS
• 1.1.2. Các thành phần của GIS
• 1.1.3. Phần cứng
• 1.1.4. Phần mềm
• 1.1.5. Dữ liệu
• 1.1.6. Quy trình
• 1.1.7. Con người
• 1.2. Chức năng cơ bản của GIS
• 1.3. Cơ sở dữ liệu (CSDL) trong GIS
• 1.4. Các kiểu dữ liệu
• 1.5. Các kiểu đối tượng không gian
• 1.6. Chuẩn CSDL quốc gia trong GIS
• 1.6.1. Khái niệm chuẩn CSDL
• 1.6.2. Thực trạng xây dựng chuẩn CSDL GIS trên thế giới và trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HẢI VĂN TRÊN BIỂN
• 2.1. Thực trạng và nhu cầu quản lý, khai thác thông tin đặc điểm hải văn trên biển
• 2.1.1. Thực trạng quản lý và khai thác thông tin
• 2.1.2. Nhu cầu quản lý và khai thác thông tin
• 2.2. Đề xuất phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu các đặc điểm hải văn trên biển
• 2.2.1. Đề xuất phương pháp xây dựng CSDL
• 2.2.2. Lựa chọn phần mềm ứng dụng
• 2.2.3. Quy trình công nghệ xây dựng CSDL
• 2.2.4. Thiết kế nội dung và cấu trúc cơ sở dữ liệu
• 2.2.4.1. Dữ liệu nền
• 2.2.4.2. Nhóm dữ liệu về nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, sóng biển và mực nước biển
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ BẢN ĐỒ ĐẶC ĐIỂM HẢI VĂN VỊNH BẮC BỘ
• 3.1. Giới thiệu chung về vịnh Bắc Bộ
• 3.1.1. Lịch sử nghiên cứu
• 3.1.2. Khái quát điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên khu vực vịnh Bắc Bộ
• 3.2. Cơ sở dữ liệu bản đồ số phục vụ nghiên cứu đặc điểm hải văn Vịnh Bắc Bộ
• 3.2.1. Hệ quy chiếu
• 3.2.2. Thiết kế cấu trúc các trường thông tin
• 3.2.2.1. Dữ liệu nền
• 3.2.2.2. Dữ liệu về nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, sóng biển và mực nước biển
• 3.3. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu trong phần mềm ArcGIS
• 3.3.1. Lớp thông tin nền
• 3.3.2. Lớp thông tin ranh giới
• 3.3.3. Lớp thông tin về nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, sóng biển và mực nước biển
• 3.3.4. Thành lập bản đồ số về nhiệt độ nước biển, độ mặn nước biển, sóng biển và mực nước biển khu vực thử nghiệm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Hải Văn Vịnh Bắc Bộ

Vịnh Bắc Bộ là một trong những vịnh lớn và quan trọng nhất ở Đông Nam Á. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu hải văn cho khu vực này không chỉ giúp quản lý tài nguyên mà còn hỗ trợ trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Cơ sở dữ liệu này sẽ cung cấp thông tin cần thiết cho các nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực hải văn.

1.1. Khái Niệm Về Cơ Sở Dữ Liệu Hải Văn

Cơ sở dữ liệu hải văn là tập hợp các thông tin về các yếu tố như nhiệt độ nước biển, độ mặn, sóng biển và mực nước biển. Những thông tin này được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau và được tổ chức một cách hệ thống để phục vụ cho việc phân tích và nghiên cứu.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Cơ Sở Dữ Liệu Hải Văn

Cơ sở dữ liệu hải văn đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý tài nguyên biển, hỗ trợ các hoạt động nghiên cứu và phát triển bền vững. Nó giúp các nhà khoa học và quản lý có cái nhìn tổng quan về tình hình hải văn, từ đó đưa ra các quyết định chính xác hơn.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Hải Văn

Mặc dù việc xây dựng cơ sở dữ liệu hải văn là cần thiết, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức. Các vấn đề như thiếu dữ liệu, sự không đồng bộ trong việc thu thập thông tin và công nghệ chưa phát triển đồng bộ là những trở ngại lớn.

2.1. Thiếu Dữ Liệu và Thông Tin

Nhiều khu vực trong Vịnh Bắc Bộ vẫn chưa được khảo sát đầy đủ, dẫn đến việc thiếu thông tin cần thiết cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng và độ tin cậy của dữ liệu.

2.2. Công Nghệ Chưa Phát Triển Đồng Bộ

Công nghệ thông tin địa lý (GIS) và các phần mềm hỗ trợ vẫn chưa được áp dụng rộng rãi. Điều này làm giảm khả năng thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu hải văn một cách hiệu quả.

III. Phương Pháp Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Hải Văn Hiệu Quả

Để xây dựng cơ sở dữ liệu hải văn hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc lựa chọn phần mềm phù hợp và quy trình công nghệ là rất quan trọng.

3.1. Lựa Chọn Phần Mềm Ứng Dụng

Việc lựa chọn phần mềm GIS phù hợp như ArcGIS sẽ giúp tối ưu hóa quá trình xây dựng cơ sở dữ liệu. Phần mềm này cung cấp nhiều công cụ hữu ích cho việc phân tích và trực quan hóa dữ liệu.

3.2. Quy Trình Công Nghệ Xây Dựng CSDL

Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu bao gồm các bước như thu thập dữ liệu, xử lý và phân tích thông tin, thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu. Mỗi bước cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo chất lượng dữ liệu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Cơ Sở Dữ Liệu Hải Văn Vịnh Bắc Bộ

Cơ sở dữ liệu hải văn không chỉ phục vụ cho nghiên cứu mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong quản lý tài nguyên biển và bảo vệ môi trường. Các kết quả nghiên cứu từ cơ sở dữ liệu này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

4.1. Quản Lý Tài Nguyên Biển

Cơ sở dữ liệu hải văn giúp các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan về tình hình tài nguyên biển, từ đó đưa ra các quyết định hợp lý trong việc khai thác và bảo vệ tài nguyên.

4.2. Nghiên Cứu Môi Trường Biển

Các thông tin từ cơ sở dữ liệu hải văn có thể được sử dụng để nghiên cứu các vấn đề môi trường như ô nhiễm, biến đổi khí hậu và tác động của con người đến hệ sinh thái biển.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Cơ Sở Dữ Liệu Hải Văn

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu hải văn cho Vịnh Bắc Bộ là một bước tiến quan trọng trong việc quản lý tài nguyên biển. Tương lai của cơ sở dữ liệu này sẽ phụ thuộc vào sự phát triển của công nghệ và sự hợp tác giữa các cơ quan nghiên cứu.

5.1. Tương Lai Của Cơ Sở Dữ Liệu

Cơ sở dữ liệu hải văn sẽ tiếp tục được cập nhật và mở rộng, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong nghiên cứu và quản lý tài nguyên biển.

5.2. Hợp Tác Giữa Các Cơ Quan

Sự hợp tác giữa các cơ quan nghiên cứu, chính phủ và cộng đồng là rất cần thiết để phát triển và duy trì cơ sở dữ liệu hải văn một cách hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận, kiến nghị và tài liệu tham khảo. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CHUẨN CƠ SỞ DỮ LIỆU 1. Hệ thông tin địa lý (GIS) 1.1 Khái niệm GIS - chữ viết tắt của “Geographical Information System” hay còn gọi là hệ thông tin địa lý ra đời vào đầu những năm 1960, trên cơ sở kế thừa những kiến thức của ngành bản đồ học, công cụ tính toán tự động của tin học và các thông tin không gian cập nhật từ lĩnh vực viễn thám.

Các chức năng và công cụ tính toán trong GIS ngày càng hoàn thiện, do đó khả năng ứng dụng của GIS rất đa dạng. a) Định nghĩa Hệ thông tin địa lý (GIS) là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng máy tính, phần mềm, tư liệu địa lý và người điều hành được thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm tiếp nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý. Hệ thông tin địa lý có mục tiêu đầu tiên là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian địa lý. (Theo Viện nghiên cứu môi trường Mỹ 1994 - ESRI ) Hoặc một định nghĩa khác mang tính giải thích GIS - Hệ thông tin địa lý: là một hệ thống bao gồm 4 thành phần: - Máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng vào ra và xử lý thông tin của phần mềm.

- Một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian ( thông tin địa lý) và các thông tin thuộc tính, được tổ chức theo một ý đồ chuyên ngành nhất định. - Một phần mềm có tối thiểu 4 nhóm chức năng: + Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] + Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông tin thuộc tính. + Phân tích , biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian – thời gian.

+ Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp khác nhau. - Các kiến thức chuyên gia, chuyên ngành. b) Các thành phần của GIS - Phần cứng máy tính - Phần mềm - Cơ sở dữ liệu - Người điều hành - Quy trình nghiên cứu - Mạng Hình 1.1 Các thành phần của GIS 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] * Phần cứng Phần cứng bao gồm các phần chính là bộ xử lý trung tâm (CPU- Central Unit Professor), các thiết bị đầu vào như bàn số hóa, máy quét các thiết bị thu nhận thông tin điện tử và các thiết bị lưu trữ, hiển thị như thiết bị ghi ngoài, màn hình, máy vẽ,…Các thiết bị này có thể được nối với nhau thông qua thiết bị truyền tin hay mạng cục bộ. Máy tính hoặc bộ xử lý trung tâm được nối với thiết bị chứa ổ đĩa, cung cấp không gian để lưu trữ số liệu và các chương trình.

Máy số hoá (digitizer) hoặc thiết bị chuyên dụng khác có nhiệm vụ chuyển hoá các số liệu từ bản đồ và các tư liệu thành dạng số rồi đưa vào máy tính. Máy vẽ (Plotter) hoặc các kiểu thiết bị biểu hiện khác được sử dụng để xuất dữ liệu ở dạng số trên màn hình hoặc trên nền vật liệu in. Sự liên hệ bên trong của máy tính cũng có thể thực hiện thông qua một hệ thống mạng với các đường dẫn dữ liệu đặc biệt. Người sử dụng máy tính và các thiết bị ngoại vi khác (như máy in, máy vẽ, máy số hoá và các thiết bị khác nối với máy tính) thông qua một thiết bị hiển thị hình ảnh (VDU - Video Display Unit) để cho phép các sản phẩm đầu ra được hiển thị nhanh chóng.

* Phần mềm Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính. Phần mềm được sử dụng trong kỹ thuật GIS phải bao gồm các tính năng cơ bản sau: - Nhập và kiểm tra dữ liệu: Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tương thích. Đây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý. - Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu: Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu đề cập đến phương pháp kết nối thông tin vị trí và thông tin thuộc tính của các đối tượng địa lý (điểm, đường đại diện cho các đối tượng trên bề mặt trái đất).

Hai thông tin 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] này được tổ chức và liên hệ qua các thao tác trên máy tính sao cho chúng có thể lĩnh hội được bởi người sử dụng hệ thống. - Xuất dữ liệu: Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả quá trình phân tích tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng: bản đồ, bảng biểu, biểu đồ, lưu đồ được thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ. - Biến đổi dữ liệu: Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp điều hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi dữ liệu có thể được thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai.

- Tương tác với người dùng: Giao tiếp với người dùng là yếu tố quan trọng nhất của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện người dùng ở một hệ thống tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng đó. Các phần mềm tiêu chuẩn và sử dụng phổ biến hiện nay trong khu vực Châu Á là ARC/INFO, MAPINFO, ILWIS, WINGIS, SPANS, IDRISIW,.Hiện nay có rất nhiều phần mềm máy tính chuyên biệt cho GIS, bao gồm các phần mềm như sau: - Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACR/INFO, SPAN, ERDAS-Imagine, ILWIS, MGE/MICROSTATION, IDRISIW, IDRISI, WINGIS,. - Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: ER- MAPPER, ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO,.

Tùy theo yêu cầu và khả năng ứng dụng trong công việc cũng như khả năng kinh phí của đơn vị, việc lưu chọn một phần mềm máy tính sẽ khác nhau. * Dữ liệu 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Có thể coi dữ liệu là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS. Các dữ liệu địa lý và dự liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng một hệ quản trị CSDL (DBMS - Database Management System) để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu.

Tuy nhiên, các dữ liệu này phải có đủ độ tin cậy và phải luôn được cập nhật. Như vậy, dữ liệu trong hệ thống sẽ là dữ liệu đa thời gian. * Quy trình Nói một cách chính xác hơn là quy trình quản lý. Đây là thành phần khá quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, là yếu tố quyết định đến sự thành công của việc phát triển công nghệ HTTĐL.

Để hoạt động thành công, hệ thống HTTĐL phải được đặt trong một khung tổ chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ, và phân tích số liệu đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống HTTĐL theo nhu cầu. * Con người Vì GIS là một hệ thống tổng hợp của nhiều cụng việc kỹ thuật, do đó đòi hỏi người điều hành phải được đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực. Người điều hành là một phần không thể thiếu được của GIS. Hơn nữa sự phát triển không ngừng của các kỹ thuật phần cứng và phần mềm đòi hỏi người điều hành phải luôn được đào tạo.

Những yêu cầu cơ bản về người điều hành bao gồm các vấn đề như: có những kiến thức cơ bản về địa lý, bản đồ, máy tính và công nghệ thông tin, có kinh nghiệm trong việc sử dụng các phần mềm GIS, có hiểu biết về các loại dữ liệu, có khả năng phân tích.2 Chức năng cơ bản của GIS Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý: 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Đây là quá trình chuyển đổi dạng dữ liệu từ dạng bản đồ giấy, từ tài liệu, văn bản khác nhau thành dạng số để có thể sử dụng được trong GIS. Sau khi nhập số liệu và bản đồ vào máy tính, khâu tiền xử lý cho phép hoàn thiện dữ liệu – bản đồ trên máy với các nội dung như: - Gắn thuộc tính cho các đối tượng bản đồ: Liên kết các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. - Xây dựng cấu trúc topo (quan hệ không gian) - Biên tập các lớp thông tin và trình bày bản đồ - Chuyển đổi hệ chiếu (hệ tọa độ) - Chuyển đổi khuôn dạng, cấu trúc dữ liệu bản đồ. Quản lý dữ liệu: Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ đề, theo không gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được lưu trữ ở các thư mục một cách hệ thống.

Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện qua các nội dung sau: - Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS - Khôi phục dữ liệu từ CSDL - Tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp - Thực hiện các chức năng lưu trữ và khôi phục trong các thiết bị lưu trữ. - Truy nhập và cập nhật dữ liệu, - GIS có thể tìm kiếm đối tượng thỏa mãn những điều kiện cho trước một cách dễ dàng và chính xác. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Xử lý và phân tích dữ liệu: GIS cho phép xử lý trên máy tính hàng loạt các phép phân tích bản đồ và số liệu một cách nhanh chóng chính xác, phục vụ các yêu cầu xây dựng bản đồ và phân tích quy hoạch lãnh thổ. GIS có thể thực hiện các phép biến đổi bản đồ cơ bản, chồng xếp bản đồ, xử lý dữ liệu không gian theo các mô hình.

Xuất và trình bày dữ liệu: Đây cũng là một chức năng bắt buộc phải có của một hệ thông tin địa lý. Không gian dưới dạng tài liệu nguyên thủy hay tài liệu được xử lý cần được hiển thị dưới các khuôn dạng như: chữ và số (text), dạng bảng biểu (tabular) hoặc dạng bản đồ.