Hệ thống thông tin môi trường part 3 pps

57
Các dữ liệu thường được lưu trữ trên đĩa, CSDL đòi hỏi phải thiết kế cẩn thận vì
chúng lưu thông tin có cấu trúc theo tổ chức. Một phương diện quan trọng của quản lý là sử
dụng phần mềm để quản lý tất cả dữ liệu truy xuất tới CSDL. Phần mềm này, chính là hệ quản
trị CSDL, sẽ giao diện với người sử dụng và các chương trình ứng dụng và chính CSDL, do
đó sẽ cho phép kiểm soát tập trung đối với dữ liệu. Những đặc tính chính của một hệ quản trị
CSDL hiện đại là:

- Phần mềm quản lý tất cả việc đọc và viết của người sử dụng và các chương trình ứng
dụng lên CSDL.
- Có khả năng trình bày một phần của CSDL cho người sử dụng xem theo yêu cầu của
họ.
- Chỉ trình bày cách nhìn dữ liệu logic cho người sử dụng – chi tiết của dữ liệu lưu trữ và
cách truy xuất dữ liệu sẽ được dấu.
-
Bảo đảm tính thống nhất.
- Cho phép phân quyền mức truy xuất khác nhau cho những người sử dụng khác nhau
tới CSDL.
- Cho phép người sử dụng định nghĩa CSDL.
- Cung cấp các công cụ khác nhau để giám sát và kiểm soát CSDL.

Phương pháp CSDL có những điểm lợi sau đây: /[
2]/:
- Giảm hoặc không có sự dư thừa dữ liệu.
- Có thể duy trì được sự nhất quán dữ liệu.
- Có thể độc lập dữ liệu và chương trình.
- Chương trình và người sử dụng chỉ nhìn thấy cách quản lý logic về dữ liệu.
- Cho phép phát triển chương trình ứng dụng khi có thể dùng chung dữ liệu.
- Tăng cường tính tiêu chuẩn

- Dễ thực hiện bảo mật.
4.1.2.2 Phương pháp CSDL trong nghiên cứu môi trường

Phương pháp CSDL đã phát triển trong rất nhiều ngành khoa học và kỹ thuật trong đó
có môi trường. Cách tiếp cận theo quan điểm CSDL có nhiều ưu điểm nổi bật, đặc biệt trong
việc thiết lập mô hình mô phỏng các quá trình diễn ra trong môi trường (đất, nước và không
khí). Thực vậy, ngày nay các mô hình đang được phức tạp hóa một cách nhanh chóng nhằm
đạt được độ chính xác và sự tổng quát hóa hơn. Hiện nay, trên thế giới các phương pháp ứng
dụng mô hình mô phỏng các quá trình môi trường đang phát triển mạnh mẽ. Khuynh hướng
này ngày càng mạnh do khả năng tính toán của các máy tính hiện đại ngày càng nhanh. Ở đây
một trở ngại không nhỏ trong việc sử dụng các mô hình phức tạp vào thực tế: đó là chúng đòi
hỏi một số lượng lớn dữ liệu có bản chất khác nhau (khí tượng, thủy văn, địa hình, các tham
số hóa lý, sinh học …). Cùng với việc yêu cầu tính chính xác và đầy đủ về dữ liệu là yêu cầu
sao cho thông tin (các dữ liệu cần cho mô hình) được tổ chức có phương pháp và điều này dẫn
đến sự cần thiết phải nghiên cứu ứng dụng phương pháp tiếp cận cơ sở dữ liệu trong nghiên
cứu mô phỏng môi trường.
Những nghiên cứu cơ bản về phương pháp CSDL trong nghiên cứu môi trường được
trình bày trong nhiều công trình, Bùi Tá Long và CTV. /[2] - [9]/. Trong công trình của hai
nhà khoa học người Mỹ James P. Bennett và Margaret Buchen /xem [2] và tài liệu trích dẫn
trong đó / đã nghiên cứu xây dựng CSDL về ảnh hưởng của ô nhiễm không khí lên cây cối.


58
Trong công trình này, các tác giả đã xây dựng CSDL tập hợp gần 10000 bài báo khoa học từ
gần 4000 tạp chí khoa học trên thế giới về ảnh hưởng của ô nhiễm không khí lên cây cối.

4.1.3 Về vai trò của công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong nghiên cứu môi trường

Thế kỷ XX là thế kỷ của những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực tin học, điện tử và
nghiên cứu vũ trụ. Những tiến bộ đó đã thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành khoa học,

trong đó có địa lý và bản đồ học.
Vào thế kỷ XX, khi mà việc nghiên cứu địa lí phát triển mạnh theo xu hướng định
lượng, đã nảy sinh những vấn đề về dữ liệu không gian. Nghiên cứu chuyên đề đòi hỏi quá
trình điều tra, khảo sát, đo đạc thực địa ở những mức độ khác nhau, nhưng nói chung thường
rất tỉ mỉ, để xác định các đặc điểm định tính và định lượng của các thực thể địa lí không chỉ ở
một thời điểm, mà còn trong những chu kì thời gian khác nhau. Những phương pháp truyền
thống trong quá trình thu thập thông tin không đáp ứng nổi các nhu cầu về địa lí. Ngày nay,
các phương pháp và công nghệ tiên tiến trong thu thập và xử lí thông tin không gian như:
công nghệ định vị toàn cầu (GPS – Global Positioning System), trắc địa ảnh, viễn thám (bao
gồm cả thông tin mặt đất và thông tin khí quyển),… đã cho phép trong một thời gian ngắn thu
thập về một khối lượng thông tin rất lớn … Máy tính điện tử là tiền đề để phát triển công nghệ
tự động hoá thành lập bản đồ. Sự tham gia của máy tính đã cho ra đời những mô hình bản đồ
mới có nhiều ưu việt hơn: bản đồ số, cơ sở dữ liệu bản đồ, hệ thống thông tin địa lí.
Trong đã đưa ra những điểm mạnh của bản đồ điện toán so với phương pháp truyền
thống, thể hiện ở các khía cạnh sau:
- Lập ra những bản đồ có chất lượng cao cả về nội dung và phương pháp thể hiện, chất
lượng đồ hoạ, màu sắc.
- Rút ngắn thời gian làm bản đồ ở mọi công đoạn: biên tập – thiết kế, biên vẽ, in bản đồ.
- Thông tin bản đồ chứa trong máy tính điện tử luôn luôn được cập nhật, hiệu chỉnh, chế
biến, xử lí linh hoạt, cho phép bất cứ lúc nào cũng có thể lập ra những sản phẩm bản đồ
theo ý muốn và có tính thời sự cao.
- Tạo ra một số dạng sản phẩm bản đồ mới: bản đồ số, cơ sở dữ liệu bản đồ lưu trữ trong
đĩa cứng hay đĩa CD.
- Cho phép ứng dụng nhiều lĩnh vực khoa học khác, nhất là các phương pháp mô hình
hoá toán học nhằm phân tích, chế biến dữ liệu bản đồ và bổ sung thông tin phi bản đồ
để tạo ra các sản phẩm mới: bản đồ chủ đề mới, bản thiết kế, quy hoạch, thống kê, dự
báo, các quyết định…
- Xây dựng các cơ sở dữ liệu bản đồ (thay thế các xêri bản đồ) với nội dung thông tin
không hạn chế, sử dụng cho chuyên ngành hoặc đa ngành, đa mục đích, không bị hạn
chế khắt khe về không gian, tỉ lệ, kích thước….

- Có các quy tắc bảo mật dữ liệu và cung cấp cho người sử dụng với những mức độ khác
nhau.
- Tạo điều kiện cho các quá trình tiếp theo: sử dụng bản đồ, tự động hoá chế bản và in
bản đồ.

Sự hình thành hệ thống thông tin địa lý như một hướng khoa học của ngành bản đồ
học diễn ra cách đây không lâu. Theo ý kiến khá thống nhất của các chuyên gia, năm 1964, ở
Canađa ra đời hệ thống CGIS (Canadian Geographic Information System), được coi là hệ
thống thông tin địa lí đầu tiên trên thế giới. Đến năm 1990 đã có khoảng 4000 hệ thống GIS.
GIS phát triển mạnh và có định hướng rõ rệt kể từ đầu thập kỉ 90 trở lại đây và rất hoàn chỉnh


59
vào năm 2000. Đã có nhiều định nghĩa về GIS xuất phát từ những quan điểm khác nhau,
nhưng định nghĩa có lẽ hợp lý nhất ESRI: ”GIS là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần
cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lí và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt,
lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất tất cả những dạng thông tin liên quan đến
vị trí địa lí” .
Theo giáo sư khoa địa lý trường Đại học tổng hợp quốc gia Lômônôxốp của nước Nga
Berliant A.M, chuyên gia hàng đầu về hệ thống thông tin địa lý (GIS), GIS phát triển như một
sự tiếp nối trực tiếp phương pháp tiếp cận tổng hợp và hệ thống trong một môi trường thông
tin địa lý. GIS được đặc trưng bởi mức độ tự động hóa cao, dựa trên nền tảng các dữ liệu bản
đồ đã được số hóa và dựa trên cơ sở tri thức, phương pháp tiếp cận hệ thống trong biểu diễn
và phân tích các hệ thống địa vật lý. Dạng bản đồ đặc biệt này đặc trưng bởi tính tác vụ, đối
thoại và sử dụng các phương tiện mới trong xây dựng, thiết kế bản đồ. Đặc tính đầu tiên của
GIS là tính đa phương án cho phép đánh giá nhiều khía cạnh khác nhau của tình huống va các
giải pháp đa dạng. Đặc tính tiếp theo của GIS là tính đa môi trường (multimedia) nhờ đó có
thể kết hợp các biểu diễn văn bản, âm thanh và các ký hiệu. Nhưng có lẽ đặc điểm lớn nhất
của các công nghệ mới là chúng đưa chúng ta tới nhiều dạng biểu diễn mới: bản đồ điện tử,
các mô hình máy tính 3 chiều và mô hình động dạng phim,…

Hệ thống thông tin địa lý hiện nay có sự liên hệ chặt chẽ với viễn thám và các phương
pháp mô phỏng toán học, các hệ thống vệ tinh. Như giáo sư Berlant A.M. nhận xét một trong
những hướng chuyên sâu của hướng hệ thống thông tin địa lý là thiết lập bản đồ một cách
nhanh chóng, nghĩa là gắn với bài toán mô phỏng hóa bản đồ trong chế độ thời gian thực hoặc
gần với thời gian thực với mục tiêu nhanh chóng nhận được kết quả nhằm thông báo cho
người sử dụng và nhanh chóng can thiệp vào quá trình đang diễn ra. Giáo sư Berliant A.M.
hiểu thời gian thực ở đây là tốc độ đảm bảo xử lý thông tin nhanh chóng đối với những thông
tin thu nhận được, nghĩa là phải nhanh chóng thể hiện bằng bản đồ để đánh giá, quản lý, kiểm
soát các quá trình và các hiện tượng (cũng đang thay đổi với tốc độ nhanh).
Tầm quan trọng của công nghệ GIS được khẳng định trong phát biểu của tổng thống
Mỹ Bill Clinton “Hệ thống thông tin địa lý đã trở thành khâu đột phá trong bài toán hỗ trợ cho
sự phát triển kinh tế, sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên và bảo vệ môi trường. Các công
nghệ hiện đại cho phép giải quyết một cách có hiệu quả bài toán thu nhận, truyền, phân tích,
trực giác hóa các dữ liệu gắn kết với không gian, thiết lập các dữ liệu bản đồ” (trích đoạn
trong công lệnh năm 1994 “Về việc xây dựng cơ sở hạ tầng quốc gia các dữ liệu gắn kết với
không gian”).

4.1.4 Công nghệ mạng và công dụng của nó

Vào những năm 80 của thế kỷ trước khi các máy PC mới xuất hiện, các chương trình
phần mềm chỉ được phát triển cho một người sử dụng đơn lẻ. Khi đó việc kết nối máy PC hầu
như không đem lại những lợi ích rõ rệt và công nghệ lúc bấy giờ chưa thể thực hiện được điều
đó. Khi các máy tính trở nên phổ biến trong đời sống con người, và khi các chuyên gia bắt
đầu đưa ra những phần mềm phức tạp được thiết kế cho nhiều người sử dụng, nhiều tổ chức
nhanh chóng nhận thấy tầm quan trọng của việc kết nối các máy PC. Việc truyền thông dữ
liệu, tức việc truyền tải thông tin bằng phương thức điện tử giữa các máy tính, đã trở thành
một tâm điểm chú ý của ngành công nghiệp máy tính. Sự phát tri
ển nhanh chóng của Internet
cũng thúc đẩy sự phổ biến của truyền thông dữ liệu.
Các mạng có thể bao gồm tất cả các máy tính và các thiết bị trong một phòng ban, một

tòa nhà, hoặc nhiều tòa nhà trải rộng trên một khu địa lý rộng. Qua việc gắn kết nhiều mạng


60
riêng lẻ thành một mạng quy mô lớn duy nhất (như Internet), mọi người trên khắp thế giới có
thể chia sẻ các thông tin như họ chỉ cách nhau một căn phòng.
Một mạng là một cách nối kết các máy tính sao cho chúng có thể liên lạc, trao đổi
thông tin, và chia sẻ (dùng chung) các tài nguyên theo thời gian thực. Các mạng cho phép
nhiều người sử dụng truy xuất các dữ liệu và chương trình dùng chung một cách tức thời. Khả
năng này cho phép những người sử dụng riêng lẻ không cần phải lưu giữ những bản sao riêng
biệt của các dữ liệu và các chương trình trên các máy tính của riêng họ. Những lợi ích quan
trọng nhất của mạng là :
- Truy xuất đồng thời tới các chương trình và dữ liệu trọng yếu;
- Chia sẻ các thiết bị ngoại vi, chẳng hạn như các máy in và máy quét hình;
- Cải thiện tính hiệu quả của việc truyền thông cá nhân;
- Tiến trình sao lưu dự phòng dễ dàng hơn.

4.2 Nhu cầu thực tế như một yêu cầu làm xuất hiện các hệ thống thông tin môi trường

Mức độ phức tạp của các vấn đề môi trường hiện nay đòi hỏi phải ứng dụng các hệ
thống thông tin. Mức độ này ngày càng tăng lên. Nhiều ý kiến thận trọng cũng phải thừa
nhận sự cần thiết phải tiếp tục nâng cao, mở rộng các hệ thống thông tin môi trường đang tồn
tại cũng như xây dựng thêm các hệ thống thông tin mới nhiều mục tiêu mức độ toàn cầu có
khả năng hỗ trợ giải quyết các bài toán do thực tiễn đặt ra: từ những vấn đề mang tính chất tra
cứu đến những vấn đề thu thập tự động và biểu diễn thông tin, quản lý, thiết kế, mô phỏng và
dự báo các quá trình khác nhau.
Hiện nay nhiều kết quả đã được ứng dụng cho phép có được nhiều kinh nghiệm trong
xây dựng các hệ thống thông tin đa mục tiêu cho phép giải quyết những bài toán rất chuyên
sâu cũng như những những bài toán đặc thù của môi trường. Một phần trong số này đã được
nghiên cứu tương đối kỹ từ khía cạnh lý luận, một phần trong số này đã được triển khai trong

thực tế. Trong lĩnh vực môi trường nhiều nỗ lực xây dựng các hệ thống thông tin đa mục tiêu
cũng như chuyển từ lý luận sang thực tiễn chưa được thực hiện. Thậm chí ý tưởng xây dựng
những hệ thống như vậy vẫn chỉ là ý tưởng do sự thiếu vắng những nghiên cứu sâu sắc về mặt
lý luận. Có nhiều nguyên nhân dẫn tới thực trạng này, một trong những nguyên nhân khách
quan quan là thiếu vắng sự đặt hàng của các cấp chính quyền quản lý – là các cơ quan chức
năng của nhà nước chịu trách nhiệm điều phối nhiều loại thông tin đa dạng liên quan tới môi
trường, cũng như chịu trách nhiệm đưa ra các qui định quản lý môi trường. Từ thời điểm
thành lập Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng như các Sở Tài nguyên và Môi trường tình hình
có sáng sủa hơn. Đã hình thành các nhiệm vụ cho các cơ quan ban ngành chức năng trong lĩnh
vực bảo vệ môi trường. Chức năng nhà nước cũng như những nhu cầu bức xúc trong lĩnh vực
bảo vệ tài nguyên môi trường đã nảy sinh như cầu hệ thống hóa thông tin cũng như tích hợp
thông tin ngày càng cao.
Thêm vào đó theo thời gian một vấn đề khác cũng trở nên ngày càng sáng tỏ, đó là
việc sư dụng các phương tiện máy tính mạnh mẽ không kết nối mạng để tối ưu các quá trình
riêng rẽ (chủ yếu là tính toán) đã không mang lại hiệu quả mong muốn. Trên thực tế cần thiết
một hệ thống thông tin liên quan tới nhau thực hiện sự hỗ trợ các bộ phòng ban chức năng
trong mọi vấn đề có liên quan tới nhau.
Dựa trên tính thực tiễn này, nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu xây dựng một hệ
thống thông tin môi trường khác nhau, đặc trưng cho các khía cạnh sử dụng hợp lý tài nguyên
và tình trạng môi trường của vùng lãnh thổ của mình. Phần dưới đây trình bày một số phân
tích các kết này.


61

4.3 Phân tích một số công trình nghiên cứu xây dựng hệ thống thông tin môi trường
Cơ quan điều hành về tài nguyên môi trường của Phần Lan đã và đang phát triển một
luận điểm mới về hệ thông tin môi trường từ năm 1995. Toàn bộ hệ thống được hình thành từ
hơn 20 thành phần, gồm nhiều hệ cơ sở dữ liệu về khoa học và quản lý khác nhau trong lãnh
vực môi trường. Nó sẽ liên kết với các hệ thông tin hiện tại: hệ cơ sở dữ liệu quan trắc môi

trường quốc gia từ 2500 trạm; hệ ủng hộ ra quyết định, quy định cho các con kênh, sông; hệ
cơ sở dữ liệu về cấp nước vùng; mạng đo theo thời gian thực, và hệ thống dự báo và lập mô
hình về nước cấp quốc gia.
Trong công trình của các nhà khoa học Nhật Bản Yiyang Shen và các cộng tác viên đã
xây dựng hệ thống thông tin môi trường trợ giúp công tác đánh giá tác động môi trường vùng
ven biển Osaka (OBEIS – Osaka Bay Environmental Information System). OBEIS hướng tới
các khía cạnh vật lý, sinh thái và kinh tế – xã hội để giải quyết môi trường vùng ven biển
Osaka, và cho phép xem xét các kịch bản phát triển khác nhau. OBEIS sử dụng công nghệ
GIS với các công cụ thu, lưu trữ dữ liệu giúp cho người sử dụng có bức tranh rõ ràng về ảnh
hưởng của các yếu tố khác nhau lên môi trường. Công trình này được đặc trưng bởi sự chuyên
nghiệp cao về công nghệ (các phương tiện đo đạc, lấy ảnh vệ tinh).
Một cường quốc kinh tế khác của châu Á là Hàn Quốc cũng đã tập trung nghiên cứu
xây dựng những Hệ thống thông tin môi trường. Một số nghiên cứu tích hợp CSDL với các
mô hình toán học thành hệ thông tin trợ giúp cho quản lý môi trường tại Hàn Quốc được thể
hiện trong.
Nghiên cứu bài toán tự động hóa trong việc quản lý môi trường tại Hà Lan được triển
khai trong rất nhiều đề tài dự án /xem www.sciencedirect.com /. Với sự phát triển của các
thiết bị đo, việc xây dựng các hệ thống kiểm soát chất lượng tự động cũng sẽ được cải tiến.
Bằng việc sử dụng lý thuyết điều khiển các tác giả nghiên cứu xây dựng hệ thống kiểm soát
xâm nhập mặn vùng cửa sông. Hệ thống thông tin môi trường trong công trình này trợ giúp
đắc lực cho công tác quy hoạch môi trường.
Xây dựng các hệ thông tin hỗ trợ cho công tác quản lý lũ (FMIS) – một dạng của
Hệ thống thông tin môi trường được tiến hành ở Hungary. Ở Hungary với các điều kiện
địa lý đặc biệt nên công chúng rất quan tâm đến việc kiểm soát lũ. Diện tích quốc gia là
93.000 km
2
và 23% ở trong tình trạng ngập lụt do các con lũ. Tại Hungary hiện tại có
khoảng 4.000 km đê bao bảo vệ, cao từ 3 đến 8 m. FMIS được tạo ra bằng cách tích hợp
vào một mạng gồm khoảng 400 trạm tại các trung tâm của 17 cơ quan cho việc xử lý các
tình huống khẩn cấp về lũ ở cấp độ quốc gia và địa phương.

Vấn đề xây dựng Hệ thống thông tin môi trường được quan tâm xây dựng tại Serbia
vào năm 1995 trong đó coi hệ thống thông tin môi trường là một phần của quan trắc môi
trường. Các tác giả coi “một hệ thống bảo vệ môi trường thực chưa thể được coi là tồn tại nếu
thiếu vắng các thành phần tự động hóa, các hệ thống đo đạc , xử lý và quản lý thông tin” . Hệ
thống thông tin môi trường Serbia theo ý kiến các tác giả bao gồm các thành phần sau đây: hệ
thống quản lý các nguồn tài nguyên nước (tình trạng chất lượng nước và không khí); hệ thống
bảo vệ sức khoẻ cộng đồng (tình trạng không khí trong thành phố, tình trạng vệ sinh nước
uống và sinh hoạt, tiếng ồn và độ phóng xạ); hệ thống sử dụng đất (tình trạng khai thác và bảo
vệ đất và cảnh quan); hệ thống bảo vệ rừng (tình trạng rừng); và Hệ thống thông tin liên quan
tới bảo tồn thiên nhiên.


62
Vấn đề quản lý các dữ liệu quan trắc được đề cập tới trong công trình của các Trung
tâm khoa học ở Mỹ. Như đã biết các hệ quản trị Cơ sở dữ liệu quan trắc dài hạn đưa ra những
yêu cầu đặc biệt về quản lý dữ liệu. Trước hết, nhân viên người thu thập và quản lý dữ liệu
quan trắc có thể thay đổi bất kỳ lúc nào (dẫn tới kết quả là có sự mâu thuẫn trong việc thu
thập, phân tích, và lưu trữ dữ liệu) ; thứ hai, các kỹ thuật được dùng để thu thập dữ liệu quan
trắc có thể thay đổi bất kỳ lúc nào do những cải tiến trong phương pháp thu thập dữ liệu ; thứ
ba, việc lưu trữ các tập dữ liệu từ việc quan trắc dài hạn là khó khăn do nó không có “kết
thúc”.
Trong hơn 2 thập niên qua, trạm sinh học hồ Flathead (TSHHF) đã và đang quan trắc
chất lượng nước ở hồ Flathead và lưu vực của nó. Để quản lý dữ liệu trong chương trình quan
trắc này, các chuyên gia đã phát triển một hệ thống quản lý thông tin môi trường vào năm
1992, được gọi là FlatDat. Bằng cách cung cấp một nơi lưu trữ trung tâm cho các dữ liệu quan
trắc ở TSHHF, FlatDat giúp bảo đảm: a) dữ liệu được thu thập, nhập vào, và lưu trữ mộ
t cách
thống nhất; b) bất kỳ thay đổi nào trong các thủ tục chuẩn ở thực địa hay phòng thí nghiệm
đều được ghi nhận lại; và c) các trạng thái hiện tại của từng dự án được thể hiện một cách
chính xác ở chỗ mà các nhà nghiên cứu của TSHHF có thể truy xuất dữ liệu và theo dõi quá

trình.
FlatDat cung cấp một giải pháp quản lý dữ liệu tổng thể cho việc thu nhận, tính toán,
khôi phục và lưu trữ dữ
liệu được phát sinh do việc phân tích các mẫu nước tại trạm. Nó theo
dõi các trạng thái của từng mẫu nước được đem vào phòng thí nghiệm, sinh ra tự động các
tính toán trong phòng thí nghiệm phân tích bằng cách sinh ra các kiểu bảng biểu điện tử khác
nhau cho từng phương pháp thí nghiệm, lưu trữ dữ liệu ở dạng mà các nhà nghiên cứu có thể
dễ dàng truy cập, và sinh các báo cáo theo mẫu yêu cầu.
FlatDat được thiết kế dựa trên 4 tiền đề xuất phát từ việc nghiên cứu: 1) dữ liệu điện
tử phải linh động và tốt nhất khi chúng được lưu ở dạng thô nhất có thể được; 2) dữ liệu phải
an toàn nhưng có thể truy cập được; 3) các cơ sở dữ liệu trên máy tính phải làm việc theo cách
con người muốn; và 4) việc quản lý dữ liệu phải được liên kết một cách chắn chắn với các
công việc hiện tại.

4.4 Định nghĩa Hệ thống thông tin môi trường

Hệ thống thông tin môi trường được nhiều Trung tâm khoa học trên thế giới nghiên
cứu từ khía cạnh lý luận cũng như thực tiễn. Theo công trình /[11]/, Hệ thống thông tin môi
trường (HTTTMT) được định nghĩa như một hệ thống dựa trên máy tính để lưu trữ, quản lý
và phân tích các thông tin môi trường và các dữ liệu liên quan. HTTTMT chứa đựng các
thông tin về mô tả mặt đất (ví dụ các dòng chảy, đường giao thông, đất, thông tin về sử dụng
đất, lớp thực vật, các dứt gãy địa tầng v.v ) khu vực dưới đất (ví dụ nước ngầm, các mỏ
khoáng sản v.v…), dữ liệu về các hoạt động môi trường (ví dụ : các hoạt động khoan đào hố,
đào giếng, khai thác gỗ v.v ) thông tin lưu trữ về quan trắc môi trường (ví dụ: dữ liệu về các
mẫu môi trường, luồng khí ô nhiễm, ranh giới ô nhiễm v.v ), dữ liệu về điều kiện khí tượng
thủy văn (ví dụ: lượng mưa, lượng bốc hơi, nhiệt độ, bức xạ, tốc độ gió), các hồ sơ và các mô
tả về các dự án có liên quan (ví dụ: bản trình bày các tác động môi trường, bản đồ v.v ).
Thành phân cốt lõi của HTTTMT là một cơ sở dữ liệu không gian được cấu trúc
chặt chẽ và dễ truy xuất, trong đó chứa đựng các thông tin phân bố không gian cùng với các
thông tin thuộc tính liên quan của nó. Mục đích của HTTTMT là nhằm cung cấp các thông tin

môi trường cần thiết cho các nhà quản lý dự án môi trường hay các nhà nghiên cứu, các đơn
vị và cơ quan pháp chế. HTTTMT còn có thể đóng vai trò là một trung tâm thông tin công


63
cộng trong việc nâng cao nhận thức về môi trường. HTTTMT có thể được xây dựng, bảo
dưỡng và phân bố thông qua nhiều kỹ thuật thông tin khác nhau.
4.5 Cơ cấu tổ chức của HTTTMT

Thành phần cốt lõi của HTTTMT là cơ sở dữ liệu không gian, chính vì vậy nhiệm vụ
chính của công tác xây dựng HTTTMT là phát triển và quản lý một hệ cơ sở dữ liệu không
gian. Cơ cấu này cần bao gồm cả các kỹ thuật thực hiện và đào tạo. Cơ cấu tổ chức của
HTTTMT được mô tả trên Hình 4.2.

4.5.1 Phát triển hệ cơ sở dữ liệu không gian
Việc phát triển cơ sở dữ liệu không gian (CSDLKG) bao gồm 2 thành phần chính: thu
thập các thông tin môi trường từ nhiều nguồn khác nhau và chuyển đổi các dữ liệu đó thành
các định dạng dữ liệu phù hợp để có thể dễ dàng truy xuất và sử dụng.

4.5.1.1 Phát triển nguồn thông tin

Nguồn thông tin
(Loại, Địa điểm, Phương
pháp)
Duy trì và cập nhật
Phát triển dữ liệu
không gian
Quản lý dữ liệu
không gian
Xử lý dữ liệu

(Quy trình, kiểm soát chất
lượng)
Phân bố
(Trực tuyến, Internet, CD
ROM, USB)
GIS
Thực thi
Đào tạo


Hình 4.2. Cấu trúc hệ thống thông tin môi trường


Các loại thông tin môi trường



64
Theo công trình [11] dữ liệu môi trường có thể chia thành 3 loại chính: dữ liệu
mô tả vùng, dữ liệu về hiện trạng môi trường và mẫu môi trường, dữ liệu về các tiêu chuẩn
giới hạn.
Dữ liệu về vùng mô tả các đặc điểm địa lý của vùng và các thông tin thuộc tính có liên
quan của nó. Các đặc điểm địa lý mô tả đối tượng và hiện tượng thường thấy trong môi
trường tự nhiên hoặc môi trường nhân tạo (ví dụ như đường xá, sông suối, hồ, sử dụng đất,
lớp thực vật, phân bố các tầng ngậm nước, sinh cảnh v.v ). Dự liệu vùng thường được thu
thập thông qua các cuộc khảo sát có quy mô lớn được thực hiện bởi các cơ quan nhà nước
hoặc các tổ chức nghiên cứu độc lập. Các dữ liệu này có thể được thu thập bằng cách sử dụng
phương pháp tiêu chuẩn và chuyển đổi thành các định dạng phù hợp cho khắp một vùng rộng
lớn. Các số liệu này được xem xét kỹ thông qua một quá trình kiểm soát chất lượng nghiêm
ngặt trườc khi cung bố cho công chúng. Do cần công sức rất lớn để thực hiện khảo sát trên

một quy mô lớn, cho nên các dữ liệu địa lý vùng không thể được thu thập theo chuỗi thời gian
biến đổi. Bên cạnh đó, một số đặc trưng vật lý vùng (như đường xá, các toà nhà, sử dụng đất
v.v ) thường xuyên thay đổi theo thời gian, do đó hệ thống cần được cập nhật các thông tin
mới nhất nhằm có thể đảm bảo thu được các kết quả đáng tin cậy.
Dữ liệu hiện trạng và mẫu đo đạc môi trường là những dữ liệu thu thập được từ các
hoạt động tại nhiều nơi hoặc tư các vị trí lấy mẫu khác nhau. Các thông số mô tả về các địa
điểm và dữ liệu đó (ví dụ lượng mưa, dòng chảy tràn, lượng bốc hơi, dữ liệu về mẫu chất
lượng môi trường, ranh giới ô nhiễm, các hố khoan, giếng đào v.v ) cũng được xem là dữ
liệu môi trường. Các dữ liệu này thường được thu thập bởi các cơ quan nhà nước chuyên môn
(ví dụ số liệu về khí tượng thủy văn được thu thập bởi các trạm thuỷ văn), các đơn vị nghiên
cứu và các đơn vị tư nhân khác. Các dữ liệu này thường xuyên được bổ sung vào hệ cơ sở dữ
liệu vốn đòi hỏi phải có đặc tính mở và dễ dàng cập nhật.
Dữ liệu giới hạn cho phép là các tiêu chuẩn được đặt ra bởi các cơ quan nhà nước (ví
dụ như Luật, TCVN do Tổng cục đo lường chất lượng Việt Nam đo đạc phối hợp với các
Viện nghiên cứu chuyên ngành thực hiện) nơi thực hiện các nghiên cứu sâu rộng về các tác
động môi trường và sức khỏe và an toàn môi trường. Các tiêu chuẩn này thể hiện các giá trị
nồng độ hoặc mức độ của các chất thành phần tương ứng với mức độ gây hiệu ứng lên môi
trường mà dựa vào đó, các đánh giá khoa học có thể được thực hiện. Việc xác định các giá trị
chấp nhận được tuỳ thuộc vào các yếu tố chính sách, kinh tế và xã hội của từng địa phương
nhưng hầu hết đều được áp dụng theo giá trị chung. Các dữ liệu này thường không thay đổi
tuy nhiên chung có thể thay đổi trong những trường hợp đặc biệt như có sự thay đổi của các
điều Luật về môi trường.

Nguồn thông tin môi trường

Hầu hết các thông tin địa lý vùng được cung cấp bởi các cơ quan nhà nước. Dữ liệu
thường được đóng gói theo đĩa CD. Với sự phát triển của công nghệ máy tính cả phương diện
máy tính cá nhân có tốc độ xử lý cao lẫn “siêu xa lộ thông tin” - mạng internet, nhiều loại dữ
liệu có thể tải về trực tiếp từ internet. Các địa chỉ web cung cấp thông tin thường được sự bảo
hộ của các tổ chức như:

- Các cơ quan nhà nước
- Các cơ quan quốc tế
- Phòng thương mại
- Thư viện địa phương
- Các nhà cung cấp tư nhân
- Các người sử dụng GIS khác


65

Sau đây là địa chỉ các trang web hữu dụng trong việc tìm kiếm các thông tin về các
vùng: Dữ liệu địa vật lý
- 1:250 000 - Scale Digital Elevation Model (DEM)
- 1: 2 000 000- Scale Digital Line Graphs (DLG) – SDTS format
- 1: 100 000 – Scale Digital Graphs (DLG)
4.5.1.2 Thiết kế hệ cơ sở dữ liệu không gian

Một hệ cơ sở dữ liệu không gian (DLKG) được tổ chức tốt cần phải bao gồm các dữ
liệu dưới các định dạng phù hợp, mô tả được một cách chi tiết các khu vực địa lý. Tuy nhiên,
trên thực tế thông tin thu thập được từ các nguồn khác nhau thường là nhiều định dạng dữ liệu
khác nhau và mô tả nhiều khu vực khác nhau. Đây chính là một thách thức, chính vì vậy các
thông tin thô này cần phải được xử lý thông qua các biện pháp chuyển đổi và thủ tục khai báo.
Dữ liệu cuối cùng phải được kiểm tra và giảm sát nhằm đảm bảo chất lượng. Một khuyến cáo
được đưa ra ở đây là : việc lập hồ sơ lưu trữ (metadata) các dữ liệu cùng với các dữ liệu được
lưu trong hệ cơ sở DLKG cũng là một việc cần thiết.
Một hệ thống CSDL không gian được thiết kế tốt cần phải được tổ chức tốt và có cơ sở
lý luận toàn diện và chặt chẽ. Yếu tố người sử dụng cần phải được quan tâm trong quá trình
thiết kế. CSDL phải cho phép người dùng có thể xem được hết toàn bộ dữ liệu và có thể đánh
giá được cách tương tác vào các khía cạnh khác nhau của CSDL. Điều này bắt buộc người sử
dụng phải xác định được những vấn đề chính yếu, các vấn đề tiềm ẩn và các ràng buộc về tổ

chức. CSDL cần phải thỏa được các nhu cầu của người sử dụng và có thể sử dụng trong các
ứng dụng độc lập. Chúng cũng cần phải nhất quán và dễ sử dụng.
Một tiến trình thiết kế chuẩn bao gồm: xác định nội dung của CSDL, lựa chọn các tập
hợp thông tin địa lý phù hợp, tổ chức nội dung thành một chuỗi các giao diện, và lập hồ sơ mô
tả tiến trình thiết kế và kết quả thu được. Thông thường, quá trình thiết kế có thể chia thành 2
giai đoạn, thiết kế “khái niệm” và thiết kế “vật lý”.

Giai đoạn I: thiết kế “khái niệm”


Thiết kế “khái niệm” bao gồm các hoạt động: đánh giá yêu cầu của người sử dụng,
nghiên cứu và đánh giá nguồn dữ liệu và xác định vùng nghiên cứu và hệ quy chiếu.

Đánh giá nhu cầu người sử dụng

Hệ CSDL cần phải được xây dựng sao cho có thể đáp ứng nhu cầu của người sử
dụng. Dữ liệu cần được tổ chức dựa trên những đặc tính vốn có của nó thay vì theo mục đích
sử dụng hay các ứng dụng. Cấu trúc dữ liệu phải hỗ trợ tất cả các nhu cầu của người sử dụng,
(các nhu cầu này dựa theo các ứng dụng xác định theo yêu cầ
u của người sử dụng). Dựa trên
kinh nghiệm thực tế, những câu hỏi sau được đặt ra để giải quyết trong quá trình đánh giá nhu
cầu của người sử dụng:
- Ai là người sử dụng?
- Người sử dụng ở đâu?
- Loại dữ liệu nào được yêu cầu?
- Yêu cầu về tính chính xác của dữ liệu?
- Người sử dụ
ng sẽ truy xuất thông tin từ hệ CSDL như thế nào?

66
- Người sử dụng truy xuất dữ liệu có thường xuyên không?
-
Giai đoạn 2: Thiết kế “vật lý”
-Thu thập các tệp dữ liệu
-Xử lý các tệp dữ liệu
-Lập từ điển dữ liệu
-Chuẩn bị metadata
Phát triển CSDL không gian
Giai đoạn 1: Thiết kế quan điểm
- Đánh giá nhu cầu người sử dụng
-Nghiên cứu nguồn dữ liệu
- Đánh giá nguồn dữ liệu
-Xác định vùng nghiên cứu
-Xác định hệ quy chiếu bản đồ

Hình 4.3. Sơ đồ tiến trình phát triển CSDL không gian
Nghiên cứu nguồn dữ liệu

Loại dữ liệu và các yêu cầu về mức độ chính xác cần phải được xác định trước khi
thực hiện nghiên cứu nguồn dữ liệu. Các phương pháp sau có thể sử dụng để nghiên cứu
nguồn thông tin:

- Tìm kiếm từ những nguồn dữ liệu sẵn có
- Tự tạo dữ liệu bằng các phương pháp sử dụng scan (quét ảnh), hệ thống GPS, COGO
và số hoá bản đồ hay phương pháp không ảnh.
- Khai thác thông tin trên Internet
- Trao đổi, mua bán thông tin từ các nhà cung cấp

Đánh giá nguồn dữ liệu

Trong công tác đánh giá nguồn dữ liệu cần quan tâm đến các vấn đề sau:

- Hệ quy chiếu bản đồ: tất cả dạng dữ liệu cần phải được chiếu từ hệ quy chiếu nguyên
thủy ban đầu lên một bản đồ nhất định đã được xác định cho hệ CSDL không gian.
- Tỉ lệ - Mức độ chi tiết cần thiết cho ứng dụng GIS được xác định bởi tỉ lệ (scale) của
nguồn dữ liệu mà theo đó, tác động đến các dạng thuộc tính. Tỉ lệ chính là thước đo
của độ phân giải của dữ liệu GIS.
- Độ chính xác - Một vài ứng dụng sẽ đòi hỏi độ chính xác cao hơn các ứng dụng khác.


67
- Tính tương thích - Định dạng của dử liệu mà bạn thiết lập phải tương thích với các dữ
liệu khác và với phần mềm GIS mà người sử dụng đang dùng. Tính tương thích của dữ
liệu được quyết định chính yếu bởi các tiêu chuẩn về dữ liệu. Các tiêu chuẩn về dữ liệu
thiết lập trật tự cho các quá trình phát triển dữ liệu và được sự chấp thuận của tất cả các
nhà sản xuất chương trình GIS. Có rất nhiều tiêu chuẩn về dữ liệu trong công nghiệp
GIS. Tiêu chuẩn được đề cập nhiều nhất trong thời gian gần đây là Tiểu chuẩn về
truyền tải dữ liệu không gian (Spatial Data Transfer Standard – SDTS).
- Tính rõ ràng - Độ rõ ràng của các nguồn dữ liệu kỹ thuật số ra sao ? Nó có đáp ứng
được yêu cầu cho phần mềm của bạn hay không?
- Độ phân giải – nghĩa là vật thể nhỏ nhất có thể thể hiện trên bản đồ theo một tỉ lệ đã
trước (chẳng hạn những vật thể có kích thước nhỏ hơn 2 mẫu Anh sẽ được thể hiện như
các điểm trên bản đồ có tỉ lệ 1:24.000)
- Tuổi thọ của dữ liệu - Một vài đặc tính
địa lý thường xuyên thay đổi theo thời gian, ví
dụ như các con đường giao thông mới, phân bố sử dụng đất và phân bố thảm thực vật.
Việc cập nhật dữ liệu thường xuyên là một công việc cần thiết để một hệ CSDL có tính
tin cậy cao.

Xác định vùng nghiên cứu

Giới hạn của vùng nghiên cứu cần được xác định dựa trên yêu cầu của người sử dụng
trước khi thực hiện bất kỳ các tiến trình nào sau đây. Việc xác định giới hạn vùng nghiên cứu
có 2 mục đích chính. Trước hết, tỉ lệ và độ phân giải của thông tin không gian chủ yếu lệ
thuộc vào quy mô của khu vực nghiên cứu. Các file GIS thường chiếm dụng dung lượng lưu
trữ rất lớn. Việc thành lập các thông tin với số lượng nhiều và mức độ chi tiết cao không chỉ
chiếm nhiều dung lượng lưu trữ mà còn làm giảm tốc độ truy xuất dữ liệu từ đĩa lưu trữ khi
dung lượng ngày càng nhiều. Mặt khác, việc giảm tỉ lệ bản đồ đồng nghĩa với việc làm giảm
mức độ phân giải của bản đồ, các yếu tố thể hiện sẽ bị các hiệu ứng như mịn hóa, đơn giản
hóa, trùng lắp và làm giảm kích thước. Việc lựa chọn tỉ lệ là yếu tố quyết định trong sự cân
nhắc giữa yếu tố chi phí và tính hiệu dụng của CSDL. Thứ hai, một khu vực nghiên cứu được
xác định rõ ràng sẽ làm lọai bỏ được các thông tin không cần thiết không liên quan gì đến yêu
cầu của người sử dụng và các tập hợ
p dữ liệu có thể có một phạm vi địa lý phù hợp. Yếu tố
này đặc biệt quan trọng khi các tập hợp dữ liệu được thể hiện theo lớp bản đồ.

Xác định hệ quy chiếu bản đồ

Hệ quy chiếu bản đồ là một yếu tố quan trọng trong việc thiết kế CSDL không gian.
Hệ thống lưới tọa độ của trái đất được diễn đạt bằng các đường kinh tuyến và vĩ tuyến vốn có
cấu trúc không gian 3 chiều, tuy nhiên hệ lưới tọa độ Đề các dùng trong bản đồ lại dược thể
hiện trên mặt phẳng 2 chiều. Hệ lưới tọa độ là kết quả của quá trình chiếu các lưới tọa độ từ
không gian 3 chiều lên trên một mặt phẳng 2 chiều. Các tọa độ của thế giới thực được xác
định theo các trục tọa độ x, y. Việc chuyển đổi các tọa độ địa lý từ lưới tọa độ cầu sang lưới
tọa độ 2 chiều tạo nên hiệu ứng làm biến dạng một hoặc nhiều thuộc tính không gian (diện
tích, hình dạng, khoảng cách hay hướng). Một hệ quy chiếu bản đồ chuyên biệt nhất định phải
bảo toàn được một thuộc tính không gian nhờ sự hy sinh những tính chất khác. Hệ quy chiếu
bản đồ là một mô tả hệ thống tất cả hoặc một phần của mặt đất trên mặt phẳng trong đó đã có
hiệu chỉnh và tính toán đến các hiệu ứng biến dạng đề cập ở trên. Để diễn đạt các dữ liệu

không gian lên bản đồ một cách có hiệu quả, cần phải lựa chọn một hệ quy chiếu thích hợp
sao cho các hiệu ứng biến dạng là thấp nhất.


68
Tất cả tập hợp các dữ liệu không gian có thể sử dụng cùng một hệ quy chiếu chuyển
đổi từ hệ quy chiếu nguyên thủy của nó trước khi thực hiện các quá trình chồng lớp và phân
tích.

Giai đọan II: Thiết kế “vật lý”

Các yếu tố trong giai đọan thiết kế “vật lý” là thu thập các tập hợp dữ liệu dựa trên yêu
cầu của người sử dụng, xử lý các tập dữ liệu thành các định dạng phù hợp với một ranh giới
địa lý và hệ quy chiếu hợp lý, lập các hồ sơ CSDL.

Thu thập các tập dữ liệu

Chi phí cho việc thu thập dữ liệu có thể sẽ rất lớn, đặc biệt là trong trường hợp tạo mới
hoặc tự động hóa dữ liệu. Sử dụng các dữ liệu sẳn có trên internet có thể là giải pháp hiệu quả
về kinh tế. Các tập dữ liệu trên internet được xắp xếp theo đề mục dựa trên các ranh giới hành
chính hay các mảnh bản đồ. Nhiều mục dữ liệu cần thu thậ
p để phục vụ cho cả vùng nghiên
cứu. Tất cả các đề mục dữ liệu phục vụ cho vùng nghiên cứu cần phải được xác định rõ trước
khi tiến hành tải dữ liệu từ trang Web. Một vài trang web cho phép lựa chọn dữ liệu bằng
cách sử dụng phương pháp đồ họa giúp cho việc xác định dẽ dàng hơn.

Xử lý các tập dữ liệu

Có nhiều tiến trình xử lý dữ liệu khác nhau tùy thuộc vào các tập dữ liệu khác nhau và
nguồn cung cấp, tuy nhiên, quá trình này bao gồm các bước cơ bản sau ứng dụng cho công

việc xử lý các dữ liệu không gian ESRI của các phần mềm ARC/INFO:

- Giải nén các file nén;
- Định dạng lại các tập tin cho tương thích với ARC/INFO;
- Kết nối các tập dữ liệu lại để hình thành các tập lớn hơn không giống nhau;
- Hiệu chỉnh thuộc tính của các thông tin cho phù hợp với yêu cầu của khách hàng;
- Chiếu các tập dữ liệu đã được pha trộn lên một hệ quy chiếu đã định sẵn ;
- Thu nhỏ các tập dữ liệu từ tập hợp các dữ liệu lớn hơn và chỉ giới hạn trong vùng
nghiên cứu.

Một vài bước xử lý bổ sung cần được thực hiện tùy thuộc vào các dạng dữ liệu đặc
biệt. Ví dụ đôi lúc cần bổ sung thêm các thuộc tính mô tả chi tiết hơn cho các đối tượng theo
các bảng mô tả thuộc tính. Trong trường hợp này, công tác hiệu chỉnh bảng thuộc tính cần
được thực hiện.

Lập từ điển dữ liệu

Từ điển dữ liệu mô tả cấu trúc của hệ CSDL và nhiều thông tin khác nhằm giúp người
sử dụng có thể hiểu được cấu trúc của hệ CSDL. Từ điển dữ liệu cung cấp các tên của dữ liệu,
nội dung dữ liệu, các dạng của dữ liệu (dạng bao phủ, lưới, hình ảnh, v.v ) và các hệ quy


69
chiếu (nếu có). Từ điển CSDL có thể bao gồm các thông tin sau (theo ESRI educational
services, 1996b).
- Lý lịch: lý lịch dữ liệu mô tả các nguồn dữ liệu được thu thập đã sử dụng và ngày tháng
hình thành dữ liệu, cũng như các quá trình xử lý và chuyển đổi để cho ra sản phẩm cuối
cùng. Các thông tin này là cần thiết để giúp người sử dụng có thể quyết định cách sử
dụng dữ liệu phù hợp hoặc cho phép duy trì, cập nhật dữ liệu.
- Độ chính xác về vị trí: mô tả độ tin cậy của các thông tin về vị trí.

- Độ chính xác của thuộc tính: độ chính xác của thuộc tínhmô tả độ sai số được dự báo
do sự bỏ quên và trách nhiệm đối với các đặc trưng được thể hiện trên bản đồ cùng các
thuộc tính của nó.

Chuẩn bị metadata

Metadata là các dữ liệu mô tả về dữ liệu. Chúng là các thông tin bổ sung nhằm gia
tăng tính hữu dụng của các dữ liệu. Matadata là những thông tin toàn diện, có hệ thống, và
diễn giải về nội dung, cấu trúc, mối tương quan và phương thức sử dụng của hệ CSDL. Quản
lý Metadata là đa chiều, nó bao gồm các khía cạnh sau (ESRI White Paper series, 1997a):
- Kiểm kê các dữ liệu hiện có
- Định nghĩa tên và các đề mục dữ liệu
- Xây dựng hệ thống từ khóa cho tên và các định nghĩa
- Tạo mục lục cho các từ khóa để dễ truy cập
- Ghi chép lại các quá trình đã thực hiện trên dữ liệu kể cả những dữ liệu đã tham gia
vào sự lựa chọn ban đầu
- Lập hồ sơ về cấu trúc dữ liệu đã sử dụng và mô hình dữ liệu đã thực hiện
- Ghi chép các giản đồ CSDL luận lý và vật lý
- Lập hồ sơ các mối quan hệ giữa các mục dữ liệu trong các tập dữ liệu khác nhau cũng
như quan hệ giữa các tập dữ liệu
- Ghi chép các bước xử lý dữ liệu bao gồm lựa chọn phương pháp giai đoạn trước thu
thập, phương pháp thu thập, chuyển đổi, hiệu chỉnh và phân tích
- Lập hồ sơ
cách thức thể hiện dữ liệu lựa chọn (ví dụ hệ quy chiếu bản đồ)
- Lập hồ sơ các chương trình ứng dụng metadata kể cả biểu đồ tiến độ cho các chương
trình ngôn ngữ macro
- Cập nhật hệ CSDL theo cách thức phù hợp và theo định kỳ

4.5.2 Quản lý hệ CSDL không gian (CSDLKG)

Quản lý hệ CSDLKG bao gồm quản trị dữ liệu và phân phối dữ liệu (Hình 4.2).
4.5.2.1 Quản trị CSDL không gian

Quản trị CSDL bao gồm các việc như lưu trữ (storage), bảo trì (maintenance), cập
nhật (update), dự phòng (bakup) CSDL hàng ngày.
Lưu trữ CSDL


Hiện nay, dữ liệu không gian có thể được lưu trữ với nhiều định dạng khác nhau bằng
cách sử dụng phần mềm ESRI. 5 định dạng lưu trữ được liệt kê dưới đây:


70
a. Thư viện ngôn ngữ ARC/INFO (ARC/INFO librarian): Nếu hệ CSDL không gian
một cách luận lý (logically) được quản lý theo tập các lớp bản đồ, thư viện ngôn ngữ
ARC/INFO có thể được sử dụng để thực hiện vật lý các hệ thống này như một thư viện bản
đồ. Thư viện ngôn ngữ ARC/INFO quản lý một phạm vi rộng lớn bằng cách chia nó ra thành
các lát (tiles) khác nhau. Từng lát dữ liệu được thể hiện như một workspace (không gian làm
việc) trong đó chứa tất cả thông tin dữ liệu của một phạm vi không gian cho trước. Thư viện
ngôn ngữ ARC/INFO là một thư viện bản đồ có tính tương tác, nó có cơ chế theo dõi xem
người dùng nào đang làm việc với lớp bản đồ nào vì thế 2 người dùng sẽ không làm nhiễu lẫn
nhau trong suốt quá trình hiệu chỉnh dữ liệu. Nó cũng có thể theo dõi lịch sử thông tin ( nghĩa
là nó lưu lại các thông tin ai là người hiệu chỉnh lớp bản đồ nào tuy nhiên lại không lưu lại
thông tin mô tả sự thay đổi đó diễn ra theo các bước nào).
b. ArcStorm: Nếu công việc quản lý dữ liệu có những đặc điểm riêng hay nếu sự giải
quyết phức tạp kéo theo những bảng phức tạp, khi đó các đặc trưng phải được quản lý bằng
một cách phù hợp và hệ CSDL ArcStorm là một sự lựa chọn phù hợp. ArcStorm cho phép
nhiều người sử dụng có thể làm việc trên cùng một thông tin hay bảng trong cùng một thời
điểm nhưng không cùng đặc trưng hay hàng. ArcStorm còn hỗ trợ đầy đủ sự thay đổi các
rãnh. Tư liệu liên quan tới sự thay đổi (biến đổi) có thể được lưu trữ và sử dụng để hạ giá các

CSDL hay tạo ra các hiển thị sự thay đổi của dữ liệu.
c. Cỗ máy CSDL không gian (Spatial Database Engine - SDE)
Nếu hệ CSDL chứa đựng hàng triệu đối tượng và chúng đòi hỏi môi trường CSDL
quan hệ tiêu chuẩn chạy trên máy chủ, còn gọi là cấu trúc xử lý khách hàng/máy chủ
(client/server), khi đó hệ thống SDE là một sự lựa chọn phù hợp. SDE là một tập các truy vấn
dữ liệu và các công cụ xử lý địa lý cho phép tiếp cận các mức độ lập trình các ứng dụng địa
lý. Mô hình dữ liệu là hướng đối tượng, có nghĩa là các dữ liệu hình học và các dữ liệu thuộc
tính gắn liền với các đối tượng không gian (ví dụ một khoảnh đất) được lưu trữ chung với
nhau và chỉ cần một lần truy xuất đĩa lưu trữ để truy xuất dữ liệu. Các đối tượng không gian
được lưu trữ trong một hệ CSDL liên tục. Trong nhiều khía cạnh, SDE lựa chọn sáng giá cho
các server dữ liệu trong hệ thống Internet bởi vì nó có một số ưu điểm sau:
- Khả năng xử lý các đối tượng địa lý cao
- Là một hệ thống mạng máy chủ/khách đích thực
- Có được tất cả ưu điểm của hệ thống quản lý hệ CSDL (sao lưu, phục hồi, khả năng
làm việc mạng, các công cụ v.v…)
- Hộ trợ xử lý đa kênh, đa xử lý
- Giao diện các ứng dụng được mở cho sự giao tiếp với lập trình viên
- Các máy khách GIS với khả năng kết nối internet
- Hỗ trợ nhiều người dùng đọc hoặc ghi dữ liệu cùng lúc

SDE không có giao diện đồ họa người dùng. Khả năng lập trình và sử dụng thành thạo
lập trình giao diện C (API) là những yêu cầu bắt buộc khi sử dụng SDE.


71
Quản lý CSDL không gian
Quản trị CSDL không gian:
-Lưu trữ CSDL
-Bảo dưỡng CSDL
Phân phối CSDL không gian:

-CSDL trực tuyến
- CD-ROM
- Internet

Hình 4.4. Sơ đồ dòng thông tin trong bước quản lý CSDL không gian

d. Vùng làm việc (Workspace):
Nếu hệ CSDL chỉ một cách giới hạn các lớp không
gian với một phạm vi có thể quản lý, không yêu cầu các truy vấn SQL, hỗ trợ đa người dùng
và theo dõi lịch sử thông tin, khi đó hệ thống quản lý CSDL không gian theo vùng làm việc là
một sự lựa hiệu quả. Vùng lựa chọn là một thư mục có thể chứa các lớp, lưới và các file
INFO. Nó cũng có thể chứa các lọai file và thư mục khác. Các file INFO không có các ưu
điểm như đã kể trên nhưng cung cấp một môi trường phân tích dữ liệu rất dễ dàng và mạnh
mẽ. ARC/INFO cung cấp các công cụ để chuyển đổi các bảng giữa các định dạng INFO, SQL
và dBASE.
e. Hệ thống quản lý CSDL quan hệ ngoại vi: cũng có thể được chọn để chứa các
bảng. Các bảng có thể truy nhập bằng cách sử dụng tích phân hệ CSDL (DATABASE
INTEGRATOR), hệ CSDL ArcStorm hoặc thông qua ArcView. Một trong những lí do để
chọn hệ thống quản lý CSDL quan hệ ngoại là vì một lượng lớn dữ liệu và bảng đang được
lưu trữ trong các hệ CSDL quan hệ ngoại vi và các thông tin không gian không phải là trung
tâm của hệ CSDL. Trong trường hợp này, các câu lệnh truy vấn có thể được thực thi trong hệ
CSDL quan hệ ngoại vi để thu nhận các tập hợp con của dữ liệu và phần mềm GIS có thể
được sử dụng như công cụ phân tích.

Bảo dưỡng hệ CSDL

Hoạt động bảo dưỡng CSDL hàng ngày có liên quan đến việc cập nhật CSDL và sao
lưu. Để thiết kế một hệ CSDL có tổ chức tốt, phù hợp và có chất lượng cao đòi hỏi một nổ lực
rất lớn. Nỗ lực bỏ ra để giữ cho nó có độ chính xác và tính cập nhật cao cũng không hề ít. Một
lịch trình cập nhật thích hợp cần được xây dựng tương ứng cho từng lọai dữ liệu. Nhiều họat

động và mẫu môi trường cần được cập nhật hàng ngày; một số khác cần cập nhật hàng tuẩn,
hàng tháng hoặc định kỳ hàng năm. Các dữ liệu vùng địa lý có thể không cần phải cập nhật
thường xuyên như các họat động và mẫu môi trường, tuy nhiên, người quản trị dữ liệu cần


72
phải nỗ lực giữ cho dữ liệu trong các trạng thái có thể chấp nhận được bằng cách cộng tác với
các nhà cung cấp, kiểm tra đầu vào, đầu ra và thực hiện các phép kiểm tra.
Sao lưu dữ liệu là một trong những nhiệm vụ cốt yếu của người quản trị hệ CSDL.
Một lịch trình sao lưu thường xuyên cần phải được xây dựng và phát triển. Sao lưu bảo đảm
cho dữ liệu được toàn vẹn trong trường hợp hệ thống gặp sự cố và bảo vệ các CSDL GIS
trong trường hợp chúng bị xóa một cách tình cờ. Mức độ an toàn của hệ thống cũng có thể bị
phá vỡ bởi các thiên tai như hỏa họan, lũ lụt, động đất và bão. Nhiều công ty cho phép thực
hiện sao lưu ngoại tuyến off-site trong đó các tổ chức trả chi phí cho sự an tòan của hệ CSDL
GIS. Những công ty này có hệ thống an ninh riêng và được xây dựng để chống lại các thiên
tai.
4.5.2.2 Phân phối hệ CSDLKG

Tính hiệu quả của hệ CSDLKG hoàn toàn tùy thuộc vào khả năng truy cập vào hệ
CSDL, được định nghĩa theo các tiêu chí sau:

- Phạm vi phân phối: Có bao nhiêu người có khả năng truy cập được dữ liệu ?
- Định dạng phân phối CSDL – theo yêu cầu nào thì người dùng nào có thể truy nhập
được vào hệ CSDL ?
- Tính dễ sử dụng - Việc truy xuất dữ liệu được thực hiện với tốc độ nhanh bao nhiêu ?
Mức độ dễ dàng trong việc truy vấn hoặc tìm kiếm dữ liệu ? Dữ liệu cần dung lượng
lưu trữ bao nhiêu ?
- Mức độ cập nhật của dữ liệu - Hệ CSDL được cập nhật thường xuyên như thế nào?

Có nhiều lựa chọn để phân phối CSDLKG đến người dùng đầu cuối. Các phương thức

thường dùng được liệt kê dưới đây:

- Hệ CSDL trực tuyến.
- CD-Rom
- Mạng internet/intranet

CSDL trực tuyến:

Một hệ CSDL trực tuyến có phạm vi phân phối giới hạn. Khiếm khuyết chủ yếu của
nó là chỉ có người dùng được cấp quyền truy nhập mạng mới có thể truy xuất dữ liệu. Một
khuyết điểm khác là sự hoạt động phụ thuộc vào sự truy nhập thông qua các mạng phạm vi
rộng (WAN) và mạng nội bộ (LAN) đến hệ CSDL trung tâm. Sự truy nhập vào hệ CSDL bị
c
ắt đứt khi kết nối mạng từ máy chủ và máy khách gặp sự cố.
Phân phối dữ liệu trên hệ CSDL trực tuyến còn bị giới hạn về băng thông mạng. Các
dự liệu không gian thường có dung lượng rất lớn. Việc tải các dữ liệu theo yêu cầu diễn ra
chậm chạp sẽ làm chậm quá trình xử lý và gây khó khăn cho việc sử dụng dữ liệu. Trường
hợp này không phải là vấn đề lớn đối với những người dùng sử dụng mạng LAN. Mạng LAN
cung cấp kết nối băng thông rộng trong khảng cách ngắn, trong khi mạng WAN lại cung cấp
băng thông hẹp tên một khoảng cách xa. Vì thế, việc truy xuất dữ liệu bằng mạng LAN có thể
nhanh hơn so với việc sử dụng mạng WAN và mạng intrnet nhưng chậm hơn việc truy xuất
dữ liệu trực tiếp từ ổ cứng.


73
Ưu điểm chính yếu của hệ CSDL trực tuyến là tất cả các dữ liệu có thể quản lý trong
môi trường đơn lẻ (single environment). Dữ liệu có thể dễ dàng cập nhật và sao lưu. Hệ
CSDL trực tuyến đặc biệt hữu dụng để quản lý một hệ CSDL rộng lớn, trong đó dữ liệu dó thể
đến mức gigabyte hoặc tetrabyte. Chỉ cần bảo dưỡng một bản sao dữ liệu duy nhất. Các người
dùng chỉ truy xuất các tập dữ liệu con cho các ứng dụng đơn lẻ. Vì thế tiết kiệm dung lượng

chứa và bảo tòan được dữ liệu. Một ưu điểm khác là nếu hệ CSDLKG được lưu trữ trực tiếp
trong một hệ CSDL quan hệ được định nghĩa rõ ràng, khi đó các tìm kiếm và truy vấn được
cho phép theo topo. Điều này cung cấp dịch vụ truy cập dữ liệu không gian nhanh hơn và sự
chồng lớp không gian động hơn trên hệ CSDL.
Xây dựng hệ CSDLKG trực tuyến đòi hỏi các thiết kế, xây dựng và bảo dưỡng rất
phức tạp. Chi phí bỏ ra cho phần cứng và phần mềm tùy thuộc hoàn toàn vào kích kỡ của hệ
CSDLKG.
Hệ CSDLKG trực tuyến thường được cập nhật và bảo dưỡng hàng ngày bởi người
quản trị dữ liệu. Nó cung cấp các dữ liệu chính xác và cập nhật nhất.

CD-ROM

CD-ROM là dạng phân phối cơ sở dữ liệu rất phổ biến khác. Công nghệ xuất
bản CD-ROM bắt đầu tăng nhanh từ những năm 1990. Nó đã trở thành tiêu chuẩn cho việc
xuất phần mềm và dữ liệu. Kỹ thuật chính CD-ROM với giá thành thấp đã làm cho việc xuất
dữ liệu trên CD-ROM được thực hiện ở hầu hết các cơ quan. Hàng triệu ổ CD-ROM lắp vào
máy tính và được thực hiện theo tiêu chuẩn ISO 9660, điều này làm dữ liệu CD-Rom phân
phát một cách an toàn và có sự chọn lựa. Với dung lượng 600 MB và giá thành thấp cho mỗi
đĩa CD-ROM là sự lựa chọn lý tưởng để phân phối bộ dữ liệu lớn cho bạn đọc.
Thuận lợi đầu tiên của CD-ROMs như một lựa chọn của sự phân phối cơ sở dữ
liệu không gian là tốc độ cao của đường dẫn vào dữ liệu. Những bộ dữ liệu đồ họa lớn cần
được truy cập và lấy ra trực tiếp từ bộ phận đĩa không gian mà không có bất kỳ sự can thiệp
của sự thực hiện mạng lưới ( hệ thống ). Bất lợi đầu tiên của dữ liệu trên CD-ROM là chúng
không được cập nhật dữ liệu mới nhất. Hơn nữa, CD-ROM có thể đắt tiền và tiêu tốn nhiều
th
ời gian.
CD-ROM thường thích hợp hơn cho bộ dữ liệu địa lý địa phương bởi vì nhu cầu
cập nhật dữ liệu của họ không nhiều. Nếu CD-ROM là một sự lựa chọn phân phối cho cơ sở
dữ liệu không gian thì tốt nhất hãy dành cho mối liên hệ dữ liệu không gian tĩnh, giá thành
CD – ROM rẻ hơn hệ thống mạng. Những kênh mạng có thể được giữ lại cho những trườ

ng
hợp khẩn cấp hơn và khi nhu cầu cập nhật dữ liệu thường xuyên hơn. Sự kết hợp của CD-
ROM cho cơ sở thông tin tĩnh và Internet cho nhiều thông tin được cập nhật và hợp thời được
xem là một xu hướng trong tương lai.

Internet/ Intranet

Thuật ngữ Internet thì thường được sử dụng cho hệ thống mạng toàn cầu. Thuật ngữ
Intranet thường được ứng dụng cho hệ thống mạng nội bộ sử dụng kỹ thuật Internet chuẩn.
Một Intranet thì thường được tách từ Internet bởi một bức tường lửa ( một thiết bị điện tử để
lọc mạng giao thông).
Internet là hệ thống mạng lớn nhất thế giới, nó được thống nhất bởi sự sử dụng
chung bằng phương thức Internet (Internet Protocol - IP). Chuẩn truyền thông này cho phép
những phần cứng không đồng nhất truyền thông đạt có hiệu quả trong một môi trường chung


74
đó là mở rộng, không đắt tiền, dễ sử dụng, hỗ trợ nhiều kênh truyền thông (đồ thị, video, và
âm thanh) và cung cấp khả năng siêu liên kết.
Trong phạm vi của GIS, Internet có nhiều tiềm năng sử dụng như là việc công bố dữ
liệu, bán và phân phối sản phẩm, và những dịch vụ GIS.
Internet/ Intranet như là một lựa chọn phân phối cơ sở dữ liệu tĩnh. Cách lựa chọn
này nhiều thuận nhất là có phạm vị phân phối rất rộng lớn. Càng ngày càng có nhiều cơ quan
chính phủ và những nhà cung cấp dữ liệu khác đang xuất dữ liệu phạm vi chung của họ lên
Internet/Intranet. Nếu như trước đây để nhận được những dữ liệu này, cần nhiều tháng để xử
lý với giá thành rất cao. Với “Với xa lộ siêu thông tin – Internet”, chỉ cần nhấp chuột ngay tức
khắc và dữ liệu thì miễn phí.
Giải pháp này không chỉ cung cấp dữ liệu nhanh chóng và miễn phí mà còn cung cấp
dữ liệu được cập nhật mới hơn. Với một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu liên hệ giao diện tốt,
Internet/ Intranet có thể cung cấp ngay cả dữ liệu tĩnh mà được cập nhật hằng ngày hoặc dữ

liệu thường thay đổi.
Hơn nữa, giải pháp Internet/ Intranet không chỉ phân phối trực tuyến dữ liệu tĩnh mà
còn cần thiết để phân phối trực tuyến GIS. Theo ESRI, giải pháp Internet cho GIS cần tuân
thủ những yêu cầu sau ( ESRI White Paper Series, 1997b):
- Công cụ chuẩn đơn giản và nền độc lập: Dữ liệu GIS và xử lý chúng cần được thực
hiện bằng cách sử dụng các browser chuẩn tiến trình và dữ liệu GIS nên dùng lướt qua
tiêu chuẩn và kỹ thuật phụ và tự do của hỗn hợp phần cứng môi trường.
- Động lực và lối vào dữ liệu an toàn: người sử dụng nên có lối vào dữ liệu tương tác và
xuất bản đồ chính xác. Bởi người sử dụng tách từ cơ sở dữ liệu, trọn vẹn và cẩn thận có
thể được duy trì dễ dàng.
- Bản đồ phong phú và khả năng GIS: trung tâm sử dụng mà có những công cụ tinh vi
cho hiển thị, nghi vấn và phân tích có thể giữ và tiến trình dữ liệu
- Đủ loại dữ liệu: cả trường quét và hướng dữ liệu nên được ủng hộ trong ứng dụng
Internet. Tất cả loại dữ liệu này được sử dụng cho tiến trình địa lý, nhưng trường dữ
liệu có thể được dùng để trình bày một bản đồ trường mà giống như một bản đồ thật.

Điều không thuận lợi chính của giải pháp Internet/Intranet là sự phục thuộc nặng nề
vào khả năng của hệ thống. Thất bại của hệ thống có thể chấm dứt hoàn tất tiến trình cơ sở dữ
liệu. Sự chuyển động mạnh trên Internet cũng có thể làm giảm tiến trình dữ liệu và làm cho
nó khó sử dụng, đặc biệt là những tập tin GIS lớn.
4.6 Các nguyên lý xây dựng Hệ thống thông tin môi trường

Hệ thống thông tin môi trường được xây dựng và hình thành dựa trên nguyên lý
module. Các module này được xây dựng tương đối độc lập nhưng có thể tích hợp được với
nhau. Như vậy một câu hỏi đặt ra là: các nguồn thông tin nào sẽ tham gia vảo HTTTMT, hay
nói cách khác HTTTMT gồm những khối module như thế nào. Trong thời gian qua, cùng với
nhiều nhóm nghiên cứu khác, tác giả giáo trình này có cơ hội thực hiện một số đề tài theo
hướng xây dựng hệ thống thông tin môi trường cho một số tỉnh thành. Các đề tài này đã được
nghiệm thu và đưa vào ứng dụng tại một số địa phương trong cả nước. Phần dưới đây là sự
kết hợp giữa kinh nghiệm của tác giả cũng như tham khảo một số tài liệu được trình bày trong

phần tài liệu tham khảo của cuốn sách.



75
4.6.1 Thông tin tư liệu – cơ sở quan trọng của HTTTMT

Để cho HTTTMT tồn tại và phát triển, điều quan trọng là phải thường xuyên bổ sung,
cập nhật vào nó các thông tin môi trường mới. Thông tin trong HTTTMT được bổ sung bởi
các dạng báo cáo sau đây: báo cáo thống kê các cấp, báo cáo nhanh và báo cáo cơ sở từ các tổ
chức xí nghiệp, các tiêu chuẩn chất lượng liên quan tới tiêu chuẩn phát thải cho phép cũng
như xả thải cho phép đối với từng xí nghiệp, tài liệu của các cơ quan tổ chức địa phương, giấy
phép sử dụng tài nguyên thiên nhiên.

Hình 4.5. Các thông tin môi trường trong khối tra cứu

Tóm lại HTTTMT cần phải được xem xét như một tập hợp các hệ thống tích hợp được
liên kết bởi các phần mềm có cùng mục tiêu, mục đích, danh mục các bài toán cần giải quyết.
4.6.2 Xây dựng khối ngân hàng dữ liệu

Cơ sở và cũng là một trong những nhánh chính của HTTTMT chính là Hệ con các
ngân hàng dữ liệu liên quan tới bảo vệ môi trường được ban hành với các cơ cấp chính quyền
từ Trung ương tới các địa phương. Các Bộ luật, Nghị định, Thông tư, Chỉ thị, Quyết định và
các hướng dẫn thực hiện đi kèm là nguồn bổ sung quan trọng cho ngân hàng dữ liệu về môi
trường. Bên cạnh đó các thông tin, dữ liệu liên quan tới quan trắc môi trường là một trong
những hệ con quan trọng nhất.

Hình 4.6. Cơ sở thông tin môi trường trong khối ngân hàng dữ liệu

Hiện nay Cục Bảo vệ môi trường thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường là cơ quan phụ

trách, điều phối mạng lưới quốc gia về quan trắc môi trường. Một số cơ quan được tham gia
vào mạng lưới này là: Viện Môi trường và Tài nguyên (thuộc Đại học quốc gia Tp. HCM),
Viện kỹ thuật nhiệt đới và môi trường (thuộc UBND thành phố Hồ Chí Minh), Trung tâm Tài
nguyên môi trường và Công nghệ sinh học (thuộc Đại học Huế), Đại học xây dựng Hà
Nội,…. Các dữ liệu được thu thập bởi các đơn vị này được chuyển giao cho Cục Bảo vệ môi


76
trường. Hiện nay các số liệu này chưa được công bố cho sử dụng rộng rãi. Đây cũng là một
hạn chế cần được xem xét. Về mặt pháp lý, ngày 19/12/2003 thủ tướng chính phủ đã ký Nghị
định số 162/2003/NĐ – CP ban hành Quy chế thu thập, quản lý, khai thác, sử dụng dữ liệu,
thông tin về tài nguyên nước trong đó khẳng định Bộ Tài nguyên và Môi trường là cơ quan
điều phối công tác quản lý dữ liệu, thông tin về tài nguyên nước. Thiết nghĩ cần thiết phải
thông qua các quy chế tiếp theo nhằm đảm bảo tính pháp lý của các thông tin tài nguyên và
môi trường, đảm bảo thông tin không bị “chế biến” dẫn tới độ kém tin cậy của thông tin sau
khi qua tay nhiều tổ chức khác nhau.

4.6.3 Xây dựng khối cơ sở pháp lý cho đối tượng cần quản lý

Khối này trong HTTTMT chứa đựng thông tin về xí nghiệp liên quan tới sử dụng tài
nguyên thiên nhiên như : thông tin về trang thiết bị, về tình trạng kỹ thuật của thiết bị làm
sạch; dữ liệu liên quan tới phát thải, xả thải và chất thải, giấy phép sử dụng tài nguyên; báo
cáo của các xí nghiệp liên quan tới công tác bảo vệ môi trường, khả năng trao đổi thông tin về
sử dụng tài nguyên bằng đĩa CD hay các phương tiện tin học khác, hiện trạng ứng dụng các
phần mềm trong xí nghiệp để xử lý số liệu, tự động hóa công tác bảo vệ môi trường.
Tình hình sử dụng tài nguyên của CSSX:
- Thông tin về trang thiết bị làm sạch
-Dữ liệu phát thải, xả thải hàng năm
-Dữ liệu về chất thải
-Báo cáo đánh giá tác động môi trường hàng năm

Sơ đồ công nghệ của CSSX:
-Nước
- Không khí
-Chất thải
Cơ sở pháp lý - Giấy phép môi trường

Hình 4.7. Cơ sở thông tin môi trường trong khối Cơ sở pháp lý

Mục tiêu chính của giấy phép môi trường – xây dựng CSDL sử dụng hợp lý các nguồn
tài nguyên thiên nhiên, xây dựng mạng thông tin báo cáo, hình thành và phân loại các thông
tin sơ cấp, nhận được thông tin nhằm xác định tính kinh tế của các công nghệ được sử dụng
với mục tiêu cung cấp chứng nhận, bảo hiểm và điều chỉnh thuế. Khối giấy phép môi trường
được tổ chức b
ởi ba mức có sự phân cấp có gắn với các dòng thông tin: ngân hàng các dữ liệu
môi trường sơ cấp của xí nghiệp (giấy phép người sử dụng tài nguyên môi trường); ngân hàng
cấp tỉnh thành, cấp vùng), ngân hàng cấp quốc gia.
Giấy phép môi trường được xây dựng dựa trên các nguyên lý thể hiện phương pháp
tiếp cận hệ thống đối với vấn đề bảo vệ môi trường (theo nguyên lý phân cấp : cơ sở sản xuất
– Khu công nghiệp – tỉnh thành – vùng – quốc gia). Đây là khối dữ liệu cơ sở về không khí,
nước, đất và chất thải là phải xây dựng đối với mọi đối tượng sử dụng tài nguyên thiên nhiên.
Như một tài liệu kỹ thuật đã được chuẩn hóa, giấy phép môi trường còn chứa đựng sơ
đồ công nghệ của người sử dụng tài nguyên môi trường, các tiêu chuẩn do nhà nước ban


77
hành. Trong giấy phép cũng chứa đựng thông tin về năng suất cũng như hiệu quả sản xuất
cũng như mức độ tiêu thụ năng lượng.
Giấy phép môi trường của cơ sở sản xuất (CSSX) (người sử dụng tài nguyên thiên
nhiên) được thực hiện theo nguyên lý module – gồm các module CSDL môi trường nước,
không khí, chất thải rắn, module các thông tin tổng hợp, module hiện trạng môi trường. Ở đây

giấy phép môi trường hướng tới CSSX bất kỳ không phụ thuộc vào dạng sở hữu, ngành nghề
sản xuất – hóa, nông nghiệp, chế biến gỗ, …. Sử dụng nguyên lý lập trình đối tượng cho phép
thiết lập các CSDL người sử dụng tài nguyên thiên nhiên, thường xuyên cập nhật và tìm ra
những thông tin đáng lưu ý, những nơi sản xuất gây ô nhiễm, cho phép đưa vào các phương
pháp kinh tế trong quản lý, gắn kết vị trí địa lý nơi có nguồn tài nguyên với công nghệ được
sử dụng để khai thác tài nguyên đó, xây dựng ngân hàng dữ liệu các công nghệ bảo vệ và tiết
kiện tài nguyên thiên nhiên và tiết kiệm. Các mẫu báo cáo đi kèm trong giấy phép môi trường
trong trường hợp được điền đầy đủ cho phép xây dựng các form báo cáo cho các cấp quản lý,
cũng như phục vụ cho công tác xây dựng các tiêu chuẩn phát thải, xả thải cho phép trong
phạm vi khu công nghiệp hay trong phạm vi thành phố, cung cấp thông tin cho các mức quản
lý cao hơn, so sánh sự thay đổi của chúng. Ngoài ra, sơ đồ này cho phép dự báo tình trạng tai
biến và tính toán trước các vùng chịu sự ảnh hưởng.
4.6.4 Xây dựng khối thông tin tra cứu

Trong cấu trúc chung của HTTTMT, hệ thống thông tin sổ tay chiếm một vị trí quan
trọng. Khối này chứa đựng các văn bản pháp quy: tiêu chuẩn quản lý các cấp khác nhau. Khối
này thực hiện việc đưa ra các đánh giá chuyên gia, hệ thống hóa và đưa thông tin tới các
nhóm đối tượng người dùng trong các lĩnh vực như:
- Các công nghệ cao, các quá trình hướng tới sự hoàn thiện các quá trình sử dụng tài
nguyên thiên nhiên và các quá trình sản xuất;
- Các chuyên gia về công nghệ cao, các khuyến cáo sử dụng hợp lý các dạng tài nguyên
thiên nhiên khác nhau;
- Các tổ chức hoạt động trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, các khía cạnh kinh tế của bài
toán bảo vệ môi trường.

Hệ thống thông tin sổ tay được hình thành trên một số cơ sở ban đầu là các tổ chức
sáng lập viên (liên quan tới đối tượng môi trường cần quản lý). Các thông tin được sử dụng
làm thông tin cơ sở là: các thông tin quảng cáo và thông tin về các cá nhân làm công nghệ;
thông báo của các Bộ, Sở, Ban ngành chức năng, thông tin về các thành tựu khoa học công
nghệ đã đạt được, thông tin về các Hội nghị, Hội thảo theo các kênh thông tin khác nhau. Các

tư liệu liên quan tới thông tin cơ sở cần thiết trải qua đánh giá của các chuyên gia và sau đó


78
được đưa vào các mục tương ứng. Sự hỗ trợ CSDL được thực hiện bởi người phụ trách tương
ứng.
Tiêu chuẩn:
ISO, TCVN
Các công nghệ
cao
Tên các tổ chức, cá nhân
làm trong lĩnh vực môi
trường
Thông tin về các hội
nghị, hội thảo,
Khối thông tin tra cứu

Hình 4.8. Cơ sở thông tin môi trường trong khối Tra cứu thông tin

Thông tin chứa trong Hệ thống thông tin sổ tay được cung cấp cho người sử dụng
được trình bày dưới dạng:
- dạng văn bản dạng vi tính khác nhau có thể in hay chép vào đĩa được;
- chương trình (hệ thống quản lý CSDL);
- chương trình mô tả nguyên lý làm việc và các khả năng kỹ thuật của chương trình.

4.6.5 Xây dựng khối quan trắc môi trường trong HTTTMT

Lưu ý rằng quan trắc môi trường là hệ thống theo dõi, đánh giá và dự báo tình trạng
môi trường nhằm mục tiêu nghiên cứu các quá trình thiên nhiên (trong số này nhấn mạnh tới
các quá trình thiên nhiên chịu sự ảnh hưởng của các hoạt động kinh tế do con người) nhằm

luận chứng các quyết định quản lý trong lĩnh vực khai thác tài nguyên. Từ đó, mục tiêu của hệ
con quan trắc môi trường trong HTTTMT là: đánh giá tổng hợp chất lượng môi trường; xác
đị
nh các yếu tố con người gây ảnh hưởng tiêu cực tới tình trạng môi trường dẫn tới cần thiết
phải thông qua các quyết định quản lý; dự báo sự thay đổi trong quá trình thực thi các dự án
hoạt động kinh tế; luận chứng tính toán thiệt hại về mặt kinh tế gây ra do ô nhiễm môi trường
trong khu vực phụ cận. Bên cạnh đó cần lưu ý tới yêu cầu của xã hội nên trong nhiệm vụ quan
trắc môi tr
ường còn bổ sung thu thập dữ liệu cùng các phân tích các chỉ tiêu đặc trưng cho
tình trạng sức khỏe con người cũng như chỉ số bệnh tật của dân chúng, xác định các nồng độ
giới hạn cho phép tại một số vị trí đặc biệt và nhạy cảm.
Công việc thu thập và phân tích thông tin được thực hiện theo các chỉ tiêu sau: hiện
trạng và sự thay đổi của môi trường không khí, các đối tượng nước, các nguồn tài nguyên
nước, sự suy thoái các hệ sinh thái nước, đất, môi trường địa chất, các hệ sinh thái dưới nước
cũng như các tham số sinh địa hóa của lãnh thổ. Ngoài ra trong khuôn khổ chương trình vệ
sinh môi trường cần thiết phải thu thập các chỉ số: ô nhiễm không khí tại các khu dân cư, ô
nhiễm nguồn nước uống, các nguồn nước cung cấp cho các khu du lịch, tình trạng môi trường
của đất và an toàn phóng xạ.


79
Nước Không khí Chất thải
-Lưu trữ CSDL
- Truy cập CSDL
-Xử lý CSDL
- Ứng dụng CSDL
Khối quan trắc môi trường

Hình 4.9. Cơ sở thông tin môi trường trong khối quan trắc môi trường
4.6.6 Nghiên cứu ứng dụng những thành tựu mới nhất của khoa học và công nghệ

Trong quá trình hình thành HTTTMT các nghiên cứu khoa học có triển vọng được
thực hiện từ các đề tài khoa học khác nhau cần được lưu ý để thực hiện các hệ con của
HTTTMT. Ví dụ từ kết quả nghiên cứu xây dựng mạng lưới quan trắc của một tỉnh thành nào
đó đã hình thành được mạng quan trắc tối ưu, thì cần cập nhật kết quả nghiên cứu này vào
khối quan trắc môi trường trong HTTTMT.
4.6.7 Đảm bảo tính độc lập giữa các khối

Ngoài các khối được liệt kê ở trên trong HTTTMT còn có thể tích hợp các khối khác
liên quan tới công tác quản lý hành chính, thẩm định môi trường, thanh tra giám sát môi
trường. Cần xác lập mối quan hệ giữa các phòng ban chức năng liên quan tới HTTTMT. Đây
có thể là các Phòng, Ban, Trung Tâm trong phạm vi Sở Tài nguyên và Môi trường. Việc kết
nối này có thể thông qua mạng cục bộ trong phạm vi một Sở cũng có thể nối với các Phòng,
Ban, Trung Tâm trực thuộc các Sở khác hoặc với Ủy ban nhân dân tỉnh. Để phát triển ý tưởng
này cần thiết phải xây dựng các mạng kết nối giữa các Sở với nhau và với UBND tỉnh. Trong
trường hợp HTTTMT được xây dựng cho cấp tỉnh thì hệ thống này cần thiết phải thực hiện
chức năng sau đây:
- là nơi xây dựng và đưa vào sử dụng các ngân hàng dữ liệu liên quan tới khai thác tài
nguyên và bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên;
- tổ chức tác động thông tin và điều phối các tác động giữa các Phòng, Ban, Trung tâm
chức năng để xử lý và trao đổi thông tin môi trường;
- thực hiện các bài toán tính toán mô phỏng, xử lý dữ liệu viễn thám và GIS;
- đảm bảo, hỗ trợ cho các quá trình tính toán;
- truyền dữ liệu cho quá trình tính toán.


80
4.7 Hệ thống thông tin – mô hình môi trường tích hợp như sự mở rộng hệ thống thông
tin môi trường

Trước khi trình bày ta thống nhất một số thuật ngữ được sử dụng rộng rãi
trong nhiều công trình khoa học gần đây. Như đã biết, sự liên kết giữa kỹ thuật tính
toán và thông tin là lý do hình thành hệ thống thông tin tự động (Automatic
Information System - AIS). Nét đặc trưng của xã hội chúng ta ngày nay không chỉ là
sự tăng đều khối lượng thông tin thu thập được mà còn là sự phát triển nhanh chóng
việc sử dụng các thông tin này. Các trung tâm thông tin đã trở nên rấ
t cần thiết trong
nhiều hoạt động khoa học thực tiễn hàng ngày, hoạt động giống như chức năng của
một thư viện.
Các hệ thống thông tin tự động (Automatic Information System - AIS) được xây dựng
để tích hợp các loại thông tin có bản chất khác nhau. Nếu AIS được kết hợp với mô hình
(model) thì khi đó hệ này được gọi là các Hệ thống thông tin - mô hình tự động (Automaitc
Informational – Model System). Sự ra đời và phát triển mạnh mẽ của GIS đã mở đường cho
nhiều ứng dụng GIS trong nhiều lĩnh vực, trong đó có AIMS. Về mặt thực tiễn, việc gắn số
liệu đo đạc với bản đồ địa lý và mô hình tạo thành một hệ thống mà GS Krapivin, người Nga
trong nhiều công trình của mình gọi là GIMS (Geographical Information Monitoring System)
để phân biệt với thuật ngữ đã trở nên rất quen thuộc là GIS. Một trong những chức năng quan
trọng của GIMS là khả năng dự báo tình trạng môi trường dưới những tác động do hoạt động
kinh tế của con người. Tùy thuộc vào các mô hình và mục tiêu sử dụng của mô hình mà cấu
trúc của GIMS và CSDL của chúng sẽ khác nhau (ví dụ như bài toán đánh giá chất lượng môi
trường không khí, đánh giá chất lượng nước mặt của con sông, đánh giá chất lượng nước
vùng cửa sông, của nước ngầm dẫn tới các hệ GIMS khác nhau). Về ý tưởng GIMS là sự kết
hợp GIS, ngân hàng dữ liệu và tri thức (các hệ thống chuyên gia) và các hệ thống mô phỏng.
GIMS được xem là công cụ có triển vọng để giải quyết các bài toán môi trường trong phạm vi
vùng hay lớn hơn, cũng như giúp nâng cao chất lượng môi trường.

4.7.1 Sự cần thiết phải xây dựng hệ thống thông tin – mô hình tích hợp

Những quan tâm về phát triển bền vững tại nhiều nơi trên thế giới đã dẫn tới sự cần

thiết phải ứng dụng CNTT để đánh giá ảnh hưởng các hoạt động kinh tế lên môi trường. Hiện
nay mục tiêu được đặt ra cho nhiều đề tài khoa học là: cần phải đánh giá bức tranh tổng hợp
dựa trên một số điểm đo đạc rời rạc theo không gian và thời gian. Để đạt được mục tiêu này
đòi hỏi phải xây dựng công cụ mới. Công nghệ thông tin được sử dụng để xây dựng một hệ
thống dựa trên Internet giúp truy cập dữ liệu và thông tin môi trường, tri thức cũng như các
mô hình mô phỏng và giúp đánh giá các tiêu chí trong một môi trường tích hợp các CSDL.
Công nghệ thông tin được xây dựng và sử dụng ở đây tập trung vào việc thiết kế CSDL, thu
thập và xử lý số liệu, phát triển và tổ chức tri thức, mô phỏng quá trình lan truyền chất , biểu
diễn kết quả tính toán dưới dạng thuận lợi cho người sử dụng.
Thực tiễn của công tác quản lý môi trường cho thấy để đánh giá môi trường cần thiết
phải quan trắc chất lượng môi trường cũng như quan trắc chế độ khí tượng thủy văn các vùng,
miền khác nhau. Tuy nhiên do sự giới hạn của các vị trí này cũng như tính rời rạc theo không
gian và thời gian của số liệu cho nên các phương pháp khác cũng được áp dụng như mô
phỏng, ứng dụng phương pháp chuyên gia. Những công cụ này được ứng dụng để sinh ra các
số liệu tại các điểm không thể quan trắc được. Các hệ tri thức kết hợp sức mạnh của phương


81
pháp mô phỏng (simulation modeling) với óc phán đoán của chuyên gia cho phép đưa ra một
cách tiếp cận mạnh hơn so với mô phỏng hay phán đoán được tách nhau ra.
Tuy nhiên các mô hình mô phỏng rất khó khăn trong sử dụng và đòi hỏi phải nghiên
cứu thích nghi cũng như đơn giản hóa và diễn giải. Kiến thức chuyên gia cũng có một số giới
hạn như sự thiếu vắng khả năng chuyển dời cũng như cơ sở của nó chỉ là kinh nghiệm. Từ đó
rõ ràng là cần phải nghiên cứu và phát triển công nghệ để tích hợp sức mạnh của mô hình mô
phỏng với tính đặc thù có nhiều kinh nghiệm và đào tạo bài bản của các chuyên gia. Kinh
nghiệm thực tiễn xây dựng các hệ tích hợp như vậy tại nhiều nước trên thế giới đã chỉ ra sự
cần thiết phải phát triển các nghiên cứu sau đây :

Xây dựng hệ thống thông tin tích hợp

Hệ thống thông tin tích hợp (tích hợp ở đây có nghĩa là kết nối các thành phần và các
hệ con) đề xuất một cơ sở nền cho phép phát triển các hệ thống của máy tính nhằm hỗ trợ cho
người quản lý sử dụng thông tin một cách có hiệu quả nhất. Các hệ thống này cho phép kết
hợp sức mạnh của mô hình mô phỏng với thông tin từ CSDL, tri thức chuyên gia và công
nghệ hiển thị một cách trực quan. Các công trình [1] - [9] được thực hiện theo hướng này.
Các phần mềm ENVIMNT, ENVIMWQ, ENVIMAP được trình bày trong phần dưới đây là
hệ thống thông tin tích hợp CSDL môi trường, CSDL GIS, mô hình mô phỏng (có chứa tri
thức).
Như một cơ chế lưu trữ và truy cập thông tin, CSDL là nền tảng thông tin chứa trong
hệ thống thông tin tích hợp. Các dữ liệu thu thập được, thông tin, cơ sở tri thức và mô hình
mô phỏng được chứa trong format có cấu trúc. Điều này cho phép truy cập chúng một cách
có hiệu quả. Các module khi phát triển cho phép bổ sung thêm và hệ chuyên gia nhằm diễn
giải output của mô hình.

Phát triển hệ thống quan trắc môi trường

Công việc quản lý môi trường phải được thực hiện dựa trên cơ sở thông tin về trạng
thái đối tượng cần quản lý và thông tin chính là nhiên liệu cho công tác quản lý. Chính vì vậy
những vấn đề liên quan tới quản lý môi trường, cấu trúc và chức năng của nó là những vấn đề
được quan tâm đặc biệt.
Quan trắc môi trường là một hệ thống quan trắc thường xuyên các chỉ tiêu về thủy
văn, thủy văn - địa chất và thủy hóa - địa chất của nước, không khí, đất cho phép thu thập,
truyền và xử lý thông tin nhận được vào mục tiêu làm sáng tỏ kịp thời các quá trình tiêu cực,
dự báo sự phát triển của chúng, ngăn ngừa các hậu quả có hại cũng như xác định mức độ hiệu
quả của các biện pháp bảo vệ môi trường. Hệ thống quan trắc môi trường là một hệ cho phép
thu thập, xử lý, đánh giá và truyề
n thông tin về hiện trạng môi trường cũng như giúp dự báo
tình trạng môi trường. Quan trắc môi trường được thực hiện ở các mức toàn cầu, mức vùng và
mức địa phương. Một số vấn đề về thông tin môi trường cũng như vấn đề quan trắc môi
trường từ khía cạnh công nghệ thông tin được trình bày trong phần trên của tài liệu này.

Phát triển và chuyển giao công nghệ dựa trên công nghệ Internet

Các công cụ quản lý môi trường sẽ nâng cao hiệu quả đáng kể nếu chúng được truy
cập một cách dễ dàng. Internet cung cấp một diễn đàn tiện lợi và dễ dàng tìm kiếm để phát