bước đầu thử nghiệm ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (gis) để quản lý chất lượng nước nuôi tôm tại tỉnh ninh thuận

1

MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ninh Thuận là một tỉnh duyên hải cực nam trung bộ được tách ra từ tỉnh Thuận
Hải cũ tháng 4/1992 với tổng diện tích tự nhiên khoảng 3360,06 km
2
. Điều kiện tự
nhiên khắc nghiệt, Ninh Thuận không có điều kiện phát triển nông nghiệp, nhưng bù
lại Ninh Thuận lại có điều kiện để hoạt động nuôi trồng thủy sản (NTTS), đặc biêït là
nuôi tôm thương phẩm và sản xuất tôm giống.

Với bờ biển dài 105 km, dọc bờ biển có nhiều đầm vònh, vùng cửa sông, bãi
triều, Ninh Thuận có nhiều lợi thế để phát triển nuôi các đối tượng có giá trò kinh tế
cao. Nghò quyết tỉnh Đảng bộ lần thứ X đã xác đònh trong 5 - 10 năm nữa ngành thủy
sản là ngành kinh tế mũi nhọn của tỉnh, trong đó nuôi trồng thủy sản được xem là khâu
mang tính đột phá. Vì vậy chủ trương của ngành trong giai đoạn 2000 - 2005 và 2010
là tiếp tục đầu tư phát triển NTTS trong đó con tôm là đối tượng chính nhằm tạo ra
nguồn nguyên liệu cho chế biến xuất khẩu.

Song trong những năm qua hoạt động NTTS của tỉnh gặp phải một số sức ép
môi trường gây ra những điều kiện bất lợi cho nuôi tôm sú, bên cạnh đó một số bệnh
mới xuất hiện xảy ra trên diện rộng và liên tục, nguyên nhân chính của dòch bệnh là do
môi trường một số vùng nuôi bò ô nhiễm và chất lượng nguồn nước cấp không đảm bảo.

Việc quản lý chất lượng nước ao nuôi tôm một cách khoa học, các dữ liệu về
chất lượng nước có thể lưu trữ, cập nhật và phân tích hiển thò là một nhu cầu cấp thiết
của Ninh Thuận.
Nhận thức được việc ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời
sống, đặc biệt là công tác quản lý, trong đó có hệ thống thông tin đòa lý (GIS -
Geographic Information Systems), đây là một hệ thống quản trò cơ sở dữ liệu khoa học

giúp cho việc thu thập, xử lý, phân tích, lưu trữ và hiển thò dữ liệu không gian, dữ liệu
thuộc tính một cách nhanh chóng, chính xác. Vì vậy nó có thể đáp ứng được nhu cầu
cấp bách trên của tỉnh.

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi thực hiện đề tài : “Bước đầu thử
nghiệm ứng dụng hệ thống thông tin đòa lý (GIS) để quản lý chất lượng nước nuôi
tôm tại tỉnh Ninh Thuận”.

Trong thời gian thực tập tốt nghiệp và hoàn thành báo cáo, em đã nhận được sự
động viên, giúp đở của gia đình, thầy cô, bạn bè, các cô chú cán bộ Trung tâm Khuyến
Ngư, Sở Thủy Sản, Sở Tài Nguyên và Môi Trường, Đài KTTV Tỉnh Ninh Thuận, các
Thầy ở Viện Hải Dương Học Nha Trang, đặc biệt là hai Thầy giáo trực tiếp hướng dẫn
đề tài tốt nghiệp PGS - TS Lại Văn Hùng, TS Nguyễn Thạch. Qua đây em xin được tỏ
lòng biết ơn chân thành nhất!

2. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, NỘI DUNG ĐỀ TÀI
2

2.1. Mục đích
- Biết vận dụng những kiến thức đã học, những thành tựu khoa học kỹ thuật vào
công tác sản xuất và quản lý.

- Xây dựng được bộ bản đồ về các thông số chất lượng nước, bản đồ phân vùng
chất lượng nước ao nuôi tôm bằng công nghệ tin học.

2.2. Yêu cầu
- Ứng dụng công nghệ thông tin để thành lập các loại bản đồ nói trên đảm bảo
chính xác, nhanh chóng, dễ quản lý, truy cập, lưu trữ.

- Thành lập được các lớp bản đồ đơn tính liên kết với cơ sở dữ liệu thuộc tính

đảm bảo tính kòp thời thông qua công tác cậïp nhật thường xuyên trong quá trình biến
động môi trường vùng nuôi.

2.3. Nội dung của đề tài
Nghiên cứu khả năng ứng dụng của GIS để quản lý chất lượng nước nuôi tôm
thông qua việc thiết lập các loại bản đồ sau:
- Bản đồ về thông số môi trường ao nuôi.
- Bản đồ phân vùng chất lượng nước nuôi tôm.

3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Việc ứng công nghệ thông tin nói chung và GIS nói riêng là giải pháp khoa học
trong công tác quản lý chất lượng nước nuôi tôm của tỉnh Ninh Thuận.

Hệ thống thông tin đòa lý GIS là kỹ thuật ứng dụng hệ thống vi tính số (Digital
computer system) để lưu trữ, xử lý, quản lý, trình bày, mô hình hóa và phân tích những
số liệu, thông tin có liên quan đến tính đòa lý của một khu vực, những dữ liệu này mô tả
các thuộc tính gắn liền với vò trí đòa lý nhất đònh. Hệ thống dữ liệu được lưu trữ và xử lý
trong GIS gồm những các thông tin về môi trường ao nuôi vì vậy nó còn có thể giúp ích
cho các nhà quy hoạch, các nhà hoạch đònh chính sách trong việc ra quyết đònh.
3


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ
CHẤT LƯNG NƯỚC

1. HIỆN TRẠNG NUÔI TÔM Ở NINH THUẬN
Bờ biển Ninh Thuận dài 105 km dọc theo biển Ninh Thuận có nhiều đầm vònh,
vùng cửa sông, bãi triều có thể sử dụng cho nuôi trồng thủy sản. Với đặc điểm là một
tỉnh ít mưa nhất trong cả nước (trung bình 750 mm), ít sông ngòi, độ mặn nước biển

luôn cao và ổn đònh (32- 35%o), môi trường biển trong sạch lại có thêm hệ thống điều
tiết nước ngọt từ đập Nha Trinh - Lâm Cấm, nên có thể nói Ninh thuận có nhiều lợi thế
để nuôi các đối tượng thủy sản có giá trò kinh tế cao [17].

Thực tế các năm qua cho thấy NTTS ở Ninh Thuận thực sự là thế mạnh của
ngành thủy sản Ninh Thuận và phát triển với tốc độ cao, trở thành ngành sản xuất hàng
hóa quan trọng của đòa phương. Nuôi tôm thương phẩm và sản xuất tôm giống là hai
ngành nghề mang lại hiệu quả cao nhất [17].

Nghề nuôi tôm ở Ninh Thuận đã có từ lâu đời với hình thức ăn nuôi quảng canh,
nguồn giống chủ yếu được lấy từ tự nhiên, không bổ sung thức ăn, nuôi kết hợp với các
loài hải sản khác, năng suất chỉ đạt 150 - 300 kg/năm. Nuôi tôm theo hình thức bán
thâm canh có đầu tư chiều sâu về giống, thức ăn, trang thiết bò với các mô hình nuôi
tiên tiến chỉ mới bắt đầu vào những năm 1990. Tuy chỉ mới hơn 10 năm nhưng nuôi
tôm ở Ninh Thuận phát triển khá nhanh cả về diện tích lẫn năng suất, sản lượng và hiệu
quả, xứng đáng là ngành kinh tế quan trọng trong cơ cấu kinh tế của ngành thủy sản nói
riêng và của tỉnh Ninh Thuận nói chung [17].

Sản lượng tôm hàng năm tăng đều tăng nhanh so với việc tăng diện tích. Năm
1992 sản lượng 633 tấn nhưng đến năm 2000 sản lượng đạt 1.800 tấn tăng 2,84 lần
trong khi diện tích chỉ tăng 1,68 lần là do việc áp dụng những khoa học kỹ thuật để
tăng năng suất nuôi. Nhiều mô hình nuôi tiên tiến đã được áp dụng với năng suất đạt
khá cao 3,5 - 4,0 tấn/ha/vụ, thậm chí có những mô hình đạt đến 7 - 8 tấn/ha/vụ [17].

Do tiềm năng diện tích mở rộng mở rộng hạn chế nên chủ trương của ngành đối
với việc nuôi tôm là đầu tư theo chiều sâu, áp dụng khoa học kỹ thuật để nâng cao
năng suất nuôi. Vì vậy nhiều mô hình nuôi tiên tiến như mô hình nuôi theo phương
pháp U.K, mô hình nuôi bán thâm canh theo phương pháp ít thay nước, mô hình nuôi
khép kín tuần hoàn đã lần lượt được áp dụng phổ biến cho nghề nuôi tôm Ninh Thuận
nên năng suất bình quân không ngừng tăng lên, đến năm 2000 năng suất đã đạt 2,22

tấn/ha/năm gấp 1,18 lần so với năm 1995. Đây là thành công rõ nét nhất đối với nghề
4

nuôi tôm của Ninh Thuận trong những năm qua, với kết quả này nuôi tôm của Ninh
Thuận được đánh giá là một trong những tỉnh có năng suất bình quân cao trong cả nước.

Bảng 1.1: Năng suất tôm sú bình quân tỉnh Ninh Thuận giai đoạn 1992- 2000 [17]
Năm 1992 1995 1996 1997 1998 1999 2000
Năng suất bình quân
(tấn/ha/năm)
1,3 1,02 1,17 1,25 1,86 1,98 2,22

Theo thống kê cho thấy diện tích nuôi tôm tập trung chủ yếu ở hai khu vực chính
là Đầm Nại (huyện Ninh Hải) và An Hải (huyện Ninh Phước) [17]. Đến nay diện tích
nuôi tôm ở Ninh Thuận là 1.450 ha, riêng khu vực Đầm Nại khoảng 900 ha, chiếm 60%
diện tích nuôi tôm của tỉnh [10].

Bảng 1.2: Thống kê diện tích và sản lượng nuôi tôm Đầm Nại qua các năm [8]
Năm Diện tích (ha) Sản lượng (tấn) Năng suất (tấn/ha)
1992 496 602 1,32
1998 548 947 0,57
2000 673 1412 2,10
2002 898 1162 1,29
2003 898 1143 1,27

Với diện tích tự nhiên 1.200 ha, diện tích vùng triều khoảng 800 ha, diện tích
nuôi tôm vùng ven bờ Đầm Nại và các cùng đất thấp ven bờ đầm (chuyển đổi từ trồng
lúa sang) đã lên xấp xỉ 900 ha. Với trình độ sản xuất như hiện nay, theo ý kiến của
nhiều hộ nuôi có kinh nghiệm thì đã quá tải 1/3 (33%). Với diện tích nuôi trồng và sản
lượng trên 1.000 tấn mỗi năm, Đầm Nại vẫn là vùng nuôi hàng hóa đứng đầu tỉnh [8].

Ninh Thuận là tỉnh khởi xướng việc nuôi tôm trên cát đầu tiên trong cả nước, tuy
việc nuôi tôm trên cát còn nhiều cơ hội và thách thức. Mô hình nuôi tôm đầu tiên được
xây dựng từ năm 1999 tại thôn Từ Thiện, xã Phước Dinh (Ninh Phước). Mô hình thành
công, diện tích được mở rộng (tự phát) một cách nhanh chóng.

Bảng 1.3: Kết qủa nuôi tôm trên cát qua các năm tại tỉnh Ninh Thuận [8]
Năm Diện tích (ha) Sản lượng (tấn) Năng suất bình quân (tấn/ha/vụ)
1999 0,5 1 2,0
2000 5 20 6,0
2001 120 900 7,5
2002 200 330 1,22
2003 280 1624 2,9

5

Tuy nhiên, hoạt động nuôi trồng thủy sản tỉnh Ninh Thuận trong những năm gần
đây gặp một số sức ép môi trường. Do tình hình thời tiết gió mùa Đông Bắc mang hơi
lạnh kéo dài, hạn hán, thiếu nước ngọt, lũ lụt đã gây nên điều kiện bất lợi cho nuôi tôm
sú. Bên cạnh đó, một số bệnh mới xuất hiện như bệnh teo gan, phân trắng, thân đỏ,
đốm trắng xảy ra trên diện rộng và liên tục. Nguyên nhân chính gây ra dòch bệnh là do
môi trường một số vùng ao nuôi bò ô nhiễm, hệ thống kênh mương cấp thoát nước chưa
độc lập, kiên cố và thường xuyên bò lấn chiếm làm thu hẹp dòng chảy, cùng với việc
nuôi thả thiếu kỹ thuật và trang thiết bò, điều kiện thời tiết nắng nóng, làm mầm bệnh
tồn đọng, phát triển mạnh trong khu vực. Bên cạnh đó chất lượng nước biển không được
đảm bảo, nhiều thời điểm đã xuất hiện thủy triều đỏ, mầm bệnh trong nước biển nhiều
hơn làm tăng khả năng nhiễm bệnh cho tôm [8].

Bảng 1.4: Thống kê dòch bệnh hàng năm tại Đầm Nại [8]
Năm Diện tích đìa nuôi tôm bò bệnh (lượt ha)

1995 290
1998 148
2000 274
2002 781
2003 417

Nguyên nhân dẫn đến tình trạng dich bệnh trên diện rộng khu vực Đầm Nại là
do tình trạng NTTS phát triển ồ ạt mang tính tự phát không có sự quản lý của nhà nước.
Hầu hết các khu vực nuôi tôm quanh Đầm Nại không đáp ứng những điều kiện để sản
xuất. Ao lắng, ao xử lý nước thải, hệ thống kênh mương cấp thoát nước hầu như không
có, quy mô sản xuất nhỏ lẻ…[10].

Trong năm 2003, nuôi tôm trên cát đã xảy ra dòch bệnh khá nhiều trong vụ 1,
các loại bệnh đốm trắng, đỏ thân, phân trắng, teo gan, một số đìa nuôi tôm còi cọc,
chậm lớn. Nguyên nhân theo đánh giá sơ bộ bệnh tôm là do diện tích phát triển tôm
trên các quá nhanh, khai thác triệt để nguồn nước ngầm tại chỗ, thả mật độ cao, nhưng
các biện pháp quản lý môi trường không có, kỹ thuật, công nghệ chưa được thay đổi
phù hợp.
Tuy vậy ngành thủy sản Ninh Thuận đã xác đònh nuôi trồng thủy sản mà trọng
tâm là nghề nuôi tôm sú thương phẩm là một ngành sản xuất hàng hóa quan trọng
chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu kinh tế của ngành. Trong quy hoạch tổng thể phát triển
ngành thủy sản tỉnh Ninh Thuận giai đoạn 2001 - 2010, chỉ tiêu đến năm 2010 Ninh
Thuận sản lượng tôm sú là 10.000 tấn.



6

2. CÁC PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ CHẤT LƯNG NƯỚC NUÔI TÔM
2.1. Phương pháp luận quản lý nguồn lợi nước

Quản lý chất lượng môi trường nước là vấn đề phức tạp. Tiếp cận theo quan
điểm sinh thái, những nhà quản lý phải có hiểu biết, có nhận thức và điều khiển được
quá trình tự làm sạch của vực nước theo các nguyên lý sinh thái học. Điều đó có nghóa
phục hồi lại chất lượng và thành phần của nước về những thay đổi do chòu những tác
động khác nhau, giữ cho thủy vực có chất lượng phù hợp với sinh vật.

Hiện nay, để bảo vệ các nguồn nước, người ta sử dụng các chỉ tiêu vật lý hóa
học. Các chỉ tiêu sinh thái như biến động sức sản xuất sinh học, số lượng vi sinh vật,
sinh vật nổi sinh vật đáy sự biến động thành phần loài ở các vực nước khác nhau còn
chưa được quan tâm sử dụng đúng mức để đánh giá chất lượng các vực nước.

Thông thường ở các vực nước, quần xã vi sinh vật phát triển rất phức tạp. Đối
với từng cấp nhiễm bẩn hữu cơ, có những tập đoàn vi sinh vật nhất đònh phát triển. Do
đó, có thể dùng vi sinh vật để đánh gia chất lượng môi trường hay mức độ ô nhiễm các
vực nước. Theo các dấu hiệu phát triển của vi sinh vật, sinh thái học quản lý các nguồn
nước phân biệt ba loại thủy vực: vùng nhiễm bẩn nặng, vùng nhiễm bẩn trung bình,
vùng nước sạch.
Cũng như trong tự nhiên, các ao đầm nuôi trồng thủy sản, sinh vật phát triển
trong giới hạn của hệ sinh thái và phụ thuộc hoàn toàn vào sự vận động của chính hệ
đó. Do đó, để tăng sản xuất, nâng cao sản lượng, con người cần phải can thiệp, quản lý,
cần tác động để thay đổi dòng vật chất và năng lượng tự nhiên của hệ. Để đạt được kết
quả tối ưu, chúng ta phải sử dụng các học thuyết và phương pháp luận củùa sinh thái
học. Việc quy hoạch vùng nuôi, bổ sung dinh dưỡng, kiểm soát chất lượng môi trường,
phòng chống bệnh tật cho vật nuôi, và dự báo khả năng nhiễm bẩn… đều phải thực hiện
trong khuôn khổ vận động của hệ sinh thái.

Trong nghề NTTS, nỗi lo lắng băn khoăn thường xuyên là việc cung cấp nước có
chất lượng để tạo môi trường thuận lợi cho tôm phát triển. Nguồn nước phục vụ cho
NTTS rất phong phú, bao gồm cả nước mặt, nước ngầm, và nước biển. Chất lượng của
các nguồn nước này được xác đònh bằng các đặc tính sau:

- Tính chất lý học : màu sắc, độ đục, vò…
- Tính chất hóa học : thành phần muối khoáng, chất hữu cơ, chất khí hòa tan
- Tính chất sinh học : các vi sinh vật, phiêu sinh vật,….
Nước tự nhiên vốn có bản chất sạch về mặt sinh thái học nghóa là luôn có khả
năng thỏa mãn các tiêu chuẩn để thực hiện 3 chức năng sinh thái của mình (thúc đẩy
các quá trình năng suất sinh học; duy trì những tối ưu của môi trường; khả năng tự làm
7

sạch). Nhưng đó là những vấn đề về mặt lý luận và nguyên tắc. Trên thực tế chất lượng
các nguồn nước đang bò suy thoái do sự quản lý kém hiệu quả của con người.
Xử lý nâng cao chất lượng nước phải được phải được triển khai theo quan điểm
kế hoạch hóa bằng phép phân tích hệ thống dựa vào các nguyên lý sinh thái trên một
phạm vi cỡ lớn. Kinh nghiệm thực tế cho thấy, dù có gặp khó khăn về tài chính và kỹ
thuật cũng phải cố gắng giải quyết và xử lý nguồn ô nhiễm ngay khi nó mới xuất hiện.
Chính vì vậy vấn đề chẩn đoán nhanh hiện trạng chất lượng môi trường và sự biến động
của nó trong tương lai là một việc làm rất có ý nghóa thực tiễn. Có thể sử dụng các biện
pháp vật lý, hóa học, sinh thái học để chuẩn đoán, cũng có thể sử dụng một số phương
pháp mang tính tư duy trừu tượng. Ví dụ có thể sử dụng phương trình cân bằng năng
lượng và sinh dưỡng… Về mặt nguyên lý các loài thủy sinh trong vực nước không những
có khả năng hấp thụ và chuyển hóa vật chất mà còn đóng những vai trò mang tính chức
năng để hình thành chất lượng thủy vực [1].

2.2. Các biện pháp quản lý chất lượng nước nuôi tôm
Quản lý chất lượng nước nuôi thủy sản nói chung và quản lý chất lượng nước
nuôi tôm nói riêng đã được triển khai từ trung ương tới người nuôi tôm.

Căn cứ vào tiêu chuẩn giá trò giới hạn cho phép về nồng độ chất ô nhiễm trong
nước mặt và nước biển ven bờ do Bộ KHCN và MT ban hành, Bộ Thủy Sản đã ban
hành tiêu chuẩn quy đònh giới hạn cho phép về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước
biển vùng nuôi trồng thủy sản và vùng nước ngọt nuôi thủy sản. Trong chỉ thò Bộ trưởng

Bộ Thủy Sản số 3/2005/CT - BTS ngày 7/3/2005 tại điểm 9 quy đònh về kiểm soát dư
lượng hóa chất kháng sinh có hại trong hoạt động thủy sản: sử dụng hóa chất phải đúng
mục đích, nghiêm cấm sử dụng hóa chất trong danh mục cấm của Bộ Thủy Sản; phải có
sổ ghi chép quá trình nuôi (Con Tôm số115, 8/2005). Như vậy bằng những chỉ thò, quy
đònh, Bộ Thủy Sản đã thực hiện quản lý chất lượng nước nuôi thủy sản ở tầm vó mô.
Tại các cấp đòa phương đều thực hiện quy hoạch NTTS để xác đònh vùng thích
hợp cho nuôi trồng thủy sản. Ninh Thuận đã tiến hành quy hoạch sử dụng đất và mặt
nước cho NTTS nước lợ giai đoạn 2001 - 2010 nhằm tận dụng tối đa lợi thế về mặt
nước. Thông qua đó để lập các dự án đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng như hệ thống đê
bao phòng lũ, hệ thống kênh cấp thoát nước, đường giao thông, điện,… cho từng vùng
nuôi. Vì thế đã hạn chế sự thiệt hại do lũ hàng năm gây ra, giảm nguy cơ ô nhiễm môi
trường.
Các trạm quan trắc môi trường nuôi thủy sản đã cung cấp thông tin dữ liệu về
môi trường nuôi cho người nuôi cũng như các nhà quản lý để có biện pháp xử lý phù
hợp, kòp thời. Trung tâm Khuyến Ngư tỉnh Bến Tre đã hình thành trạm quan trắc môi
trường từ năm 2003, thu mẫu nước đònh kỳ 2 lần/ tháng nên có thể đánh giá và báo cáo
kòp thời cho ngành thủy sản cũng như người nuôi tôm trước những biến động của môi
trường, dòch bệnh (Con Tôm số 100, 5/2004).

8

Phổ biến kiến thức kỹ thuật cho các hộ nuôi tôm, nhằm nâng cao hiểu biết của
người nuôi tôm thông qua các lớp tập huấn và đài truyền hình tỉnh Ninh Thuận của
Trung tâm Khuyến Ngư tỉnh Ninh Thuận đã nâng cao trình độ kỹ thuật và ý thức bảo vệ
nguồn nước nuôi tôm cho người nuôi.
Quản lý chất lượng nước nuôi tôm còn được thực hiện bởi cộng đồng những
người nuôi thông qua các chi hội. Mục đích của hội là tập trung bà con nông dân nuôi
tôm vào hoạt động có tổ chức thông qua các chương trình khuyến ngư, các hoạt động
khoa học kỹ thuật.
Đối với người nuôi tôm, chọn đòa điểm để xây dựng ao nuôi tôm là công việc

phải lưu ý trước khi lập trại nuôi tôm. Việc chọn đòa điểm tốt sẽ tránh được những vùng
không phù hợp để nuôi tôm. Việc chọn vò trí xây dựng trại nuôi thích hợp sẽ đảm bảo
viếc cấp nước đủ về chất và lượng cũng như biện pháp kỹ thuật nuôi.

Việc thiết kế và xây dựng, tu dưỡng ao nuôi hợp lý cũng là biện pháp để quản lý
chất lượng nước. Việc thiết kế phải đảm bảo việc lấy nước nhanh chóng (trong vòng
một con triều) và lấy được nguồn nước tốt; xã thải nhanh chóng và quản lý được nguồn
thải, đãm bảo không gian cho tôm sống và hoạt động. Hóa dược, các thiết bò máy sục
khí, quạt nước được sử dụng và phải sử dụng có hiệu quả. Công việc chuẩn bò ao nuôi là
khâu đòi hỏi phải thực hiện trước khi đưa vào sử dụng lần đầu cũng như trước vụ nuôi.
Mục đích chính của việc chuẩn bò ao là tạo cho tôm có một nền đáy sạch, chất lượng
nước thích hợp và ổn đònh.
Thả giống với mật độ phù hợp với trình độ kỹ thuật nuôi, điều kiện môi trường
ao nuôi và nguồn nước cấp, điều kiện khí hậu thời tiết, lượng thức ăn và trình độ quản
là một trong những khâu quan trọng trong nuôi tôm thành công và mang lại hiệu quả
[27].
Điều hành trại nuôi là công việc hết sức quan trọng, để điều hành trại nuôi có
hiệu quả đòi hỏi sự hiểu biết về mối quan hệ giữa tôm và môi trường sống của nó. Nội
dung của phần này là những thông tin có liên quan đến các yếu tố tác động lẫn nhau để
tạo nên môi trường ao nuôi. Các yếu tố này bao gồm ôxy hòa tan, độ kiềm, pH, các
chất dinh dưỡng hòa tan và các chất thải. Hiểu biết về môi trường ao nuôi sẽ giúp ích
cho người nuôi khi đánh giá môi trường ao nuôi để có những quyết đònh phù hợp.Trong
ao nuôi tôm, những điều kiện bất lợi thường thấy phổ biến hơn là các tác nhân gây tôm
chất trực tiếp. Do vậy nguyên tắc chính của việc quản lý ao nuôi là giữ các điều kiện
nuôi sao cho phù hợp chứ không phải tránh những nguyên nhân gây tôm chết [27].

3. GIS TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC
Ở nước ta công nghệ GIS đã được sử dụng tương đối phổ biến đặc biệt tại các
viện nghiên cứu và một số trường đại học trong lónh vực quản lý môi trường, hệ sinh
thái, quản lý đất đai, quản lý đô thò… và nó nhanh chóng trở thành công cụ đắc lực trong

công tác đánh giá hiện trạng và dự báo xu hướng diễn ra trong tương lai nhờ vào những
phép phân tích thích hợp.
9

Bản đồ phân vùng chất lượng môi trường vùng ven bờ vònh Nha Trang và đánh
gía hiện trạng chất môi trường vùng này được thực hiện nhờ công nghệ GIS bởi các tác
giả Viện Hải dương học Nha Trang. Trong công trình này các tác giả đã sử dụng một số
tham số môi trường như: Coliform, DO, COD, BOD
5
, NO
3
- N, PO
4
- P, F
e
, Pb, Cu, Zn và
được phân làm ba nhóm: Nhóm đặc trưng cho nhiễm bẩn do con người (Coliform, COD,
BOD
5
), nhóm các muối dinh dưỡng (NO
3
- N, PO
4
- P ) và nhóm kim loại nặng (F
e
, Pb,
Cu, Zn). Sử dụng ngôn ngữ SQL và các phép toán số học, đại số và các phép toán logic
để chồng lớp, phân tích thông tin để xây dựng bản đồ phân vùng chất lượng nước dưới
dạng bản đồ raster và vector. Để xác đinh mối quan hệ giữa các yếu tố môi trường và
xác đònh yếu tố chính làm chỉ tiêu sinh thái cho môi trường vinh Nha Trang, các tác giả

đa sử dụng kỹ thuật phân tích nhân tố R - Q mod kết hợp [3] (phân tích thành phần
chính - Priciple Component Analysis). Kỹ thuật phân tích nhân tố R - Q mod là công
cụ rất hữu hiệu trong xử lý GIS, đặc biệt là khi điều tra, thu thập một lượng lớn các dữ
liệu về thông số môi trường trong khu vực nước.

Việc tìm hiểu mối quan hệ giữa các thông số chất lượng môi trường là vô cùng
quan trọng, nó giúp ta đònh hướng trong việc bố trí mạng lưới khảo sát thu thập số liệu,
những thông tin nào là cần thiết và hiệu quả nhất, tìm hiểu ảnh hưởng của các thông số
môi trường lên một số đối tượng cụ thể [2].

Sử dụng GIS để xây dựng bản đồ nhạy cảm môi trường không những được thực
hiện ở vùng ven bờ vònh Nha Trang [3], mà còn được thực hiện tại vùng ven bờ tỉnh
Đình Đònh [2]. Trong báo cáo chuyên đề “Xây dựng cơ sở dữ liệu - bản đồ vùng ven bờ
Bình Đònh phục vụ quản lý tổng hợp dải ven bờ” thuộc dự án “xây dựng các phương án
quản lý tổng hợp đới ven bờ biển Bình Đinh”. Ở đây các tác giả đã sử dụng phương
pháp đánh giá đa chỉ tiêu (Multiple Criteria Evaluation - MCE) có sử dụng trọng số cho
các yếu tố được xác đònh từ mà trận Saaty để thành lập bản đồ nhạy cảm môi trường.

Việc đánh giá đa chỉ tiêu có sử dụng trọng số cho các yếu tố (đây chính là
phương pháp đánh giá đa chỉ tiêu bằng trung bình trọng số tuyến tính theo bậc - Multi
criteria evaluation and Ordered weighted averaging, MCE - OWA) vừa giải quyết được
yêu cầu việc ra quyết đònh không chỉ thỏa mãn một chỉ tiêu riêng lẻ mà cùng lúc phải
thỏa mãn nhiều tiêu chuẩn vừa khắc phục được nhược điểm khi cho các yếu tố có tầm
quan trọng như nhau (Đánh giá đa chỉ tiêu theo tổ hợp tuyến tính trọng lượng - Multi
criteria evaluation - Weighted linear combination, MCE - WLC).

Đánh giá đa chỉ tiêu có sử dụng trọng số cho các yếu còn được sử dụng để đánh
giá phân vùng chức năng và quy hoạch phát triển du lòch bền vững vùng ven biển vònh
Phan Thiết bằng công nghệ GIS trong dự án “Hiện trạng và đònh hướng chính trong
quản lý và phát triển bền vững ven bờ vinh Phan Thiết” (Bùi Hồng Long, 1997) [2]. Ở

đây các tác giả cũng dùng ma trận Saaty để tính trọng số cho các yếu tố.

10
Hệ thống 20 mảnh bản đồ quy hoach NTTS vùng ven biển tỉnh Khánh Hòa do
Viện Hai dương học Nha Trang xây dựng đã thực hiện qua các giai đoạn: chọn yếu tố,
chọn chỉ tiêu và sử dựng GIS trong phân vùng và quy hoạch. Các yếu tố và chỉ tiêu
được các tác giả chọn và phân ra làm các nhóm yếu tố sau:

- Nhóm chỉ tiêu khai thác ưu thế không gian mặt bằng (đất, nước, không khí)
rộng lớn và đa dạng về các điều kiện sinh thái trong vùng dự án quy hoạch theo quan
điểm nuôi đa canh, đa dạng vật nuôi và đa hình thức nuôi.

- Nhóm chỉ chỉ tiêu khai thác tối ưu những điều kiện tự nhiên, môi trường, đặc
tính sinh học vật nuôi và nguồn lợi thủy sản vốn có của vùng.

- Nhóm chỉ tiêu nhằm giảm tải nguồn chất thải nguồn chất thải tự sinh và nguồn
thải từ các hoạt động kinh tế ven biển .
- Nhóm chỉ tiêu về mặt kinh tế xã hội nhằm khai thác tốt phong tục tập quán sản
xuất của ngư dân, trình độ kỹ thuật, thò trường, nguồn giống… để đưa vào giải pháp khả
thi khi thực hiện quy hoạch nuôi biển.
Dựa trên đặc điểm chi tiết của các nhóm chỉ tiêu cần quy hoạch như trên, một
loạt các bản đồ được thành lập, sau đó raster hóa chúng và tiến hành chồng lớp để phân
tích vùng thích nghi và quy hoạch các vùng nuôi theo vật nuôi ở các tiểu vùng sinh thái
khác nhau [2].
Một trong những kỹ thuật cao của công nghệ thông tin được ứng dụng vào GIS là
kỹ thuật viễn thám. Công nghệ viễn thám đã nâng cao chất lượng và hiệu quả sử dụng
GIS trong quản lý môi trường biển và ngành thủy sản [20].

Một trong những nội dung của các đề tài thuộc chương trình cơ bản cấp nhà nước
mang mã số 6.1.14 và 622.101 là việc ứng dụng ảnh viễn thám và GIS trong việc ước

lượng năng suất sinh học sơ cấp [2].

Đònh lượng năng suất sinh học sơ cấp là cơ sở để xem xét đánh giá nguồn lợi
nguồn lợi sinh vật đặc biệt là nguồn lợi cá biển, ngoài ra nó còn là chỉ thò về chất lượng
môi trường, là chỉ thò hoạt động của các loài tảo đơn bào và các điều kiện sinh thái
trong vùng biển [2].

Ngoài những những đặc điểm mang tính đặc thù, điểm tương đồng của GIS và
viễn thám là quản lý thông tin dạng raster, các lớp thông tin này cũng có thể chồng lớp,
tính toán và phân tích thông tin như các lớp thông tin của GIS thông thường [2].

GIS trong quản lý môi trường nuôi trồng thủy sản bền vững đã cũng được thực
hiện ở nước ta. Ứng dụng GIS để quản lý phát triển nghề nuôi thủy sản bền vững được
thực hiện trong dự án “Môi trường nuôi tôm bền vững ở đồng bằng sông Mekông, Việt
11
Nam” (Environmental sustainability of brackish water aquaculture in Mekong delta,
Vietnam”).

Để hỗ trợ cho việc ra các quyết đònh liên quan đến quản lý, phát triển bền vững
cho nghề nuôi trồng thủy sản ven bờ ở Cà Mau và Trà Vinh, các tác giả đã lập hồ sơ về
tài nguyên môi trường. Chủ yếu là: đánh giá điều kiện sinh thái môi trường và sinh thái
đất ở các vùng trọng điểm của nghề nuôi thủy sản, từ đó phân tích tính phù hợp, tương
thích giữa các điều kiện tự nhiên và kỹ thuật nuôi và cấu trúc của các trại nuôi phù hợp
dựa trên quan điểm tổng hợp về kinh tế xã hội và sinh thái môi trường. Quá trình tiếp
cận trên được tiến hành qua các bước sau:

- Tập trung tổng quan các đặc điểm môi trường, sinh thái và và xác đònh một số
chỉ thò môi trường tiêu biểu cho các phân vùng sinh thái.

- Tổng quan các đặc điểm kinh tế kỹ thuật nuôi và liên kết các đặc điểm này

vào các phân đới môi trường dựa trên nguồn tài liệu và các phép phân tích tổng hợp về
môi trường, sinh thái đất, kỹ thuật nuôi và các số liệu điều tra về kinh tế nuôi có liên
quan. Các khía cạnh về chính sách phát triển, về mặt xã hội cũng được khảo sát và
đánh giá.

- Xây dựng cơ sở dữ liệu, thiết kế phần “mềm” quản lý, dựa vào các thành tựu
của công nghệ GIS, máy tính các thuật toán và mô hình hóa.

Để xác đònh đặc điểm sinh thái môi trường, các tác giả đã sử dụng chỉ số “nước
tù” (Confinement Index - CI), đây là một công cụ ứng dụng đơn giản, trong chỉ thò môi
trường nuôi. CI được đònh nghóa khá đơn giản, nó là tỷ số của khoảng cách từ biển và
căn bậc hai diện tích mặt cắt ướt qua trạm khảo sát [2].

CI = D/ S
D : khoảng cách từ trạm thu mẫu đến bờ biển
S : thiết diện mặt cắt của sông kênh

Việc nghiên cứu các đặc điểm sinh thái môi trường là một hoạt đôïng tốn nhiều
thời gian và tiền của, đặc biệt là ở đồng bằng sông Cửu Long, nơi mà có chế độ thủy
văn cực kỳ phức tạp [18]. Việc sử dụng chỉ số CI có thể đo đạc, biểu thò gần đúng các
đặc điểm sinh thái môi trường của khu vực cần quan tâm. Ý nghóa của CI trong sinh
thái nuôi thể hiện qua khả năng thay nước ở một vò trí cho trước bằng các hệ thống
dòng chảy và điều kiện thủy động ở khu vực liền kề. Chỉ số này bao hàm cả ý nghóa về
mặt vật lý (về khả năng thay nước) cũng như cả về ý nghóa sinh thái (thực vật phù du,
Chlorophyll, DO, vi sinh vật dò dưỡng…).

12
Ý nghóa vật lý của CI: Sự tù đọng là một bất lợi khi muốn loại trừ các chất thải,
đặc biệt trong nuôi tôm thâm canh. Mặc dù vậy nó có ý nghóa tích cực trong việc giảm
đôï rối và sự xáo trộn là ánh sáng có thể xâm nhập vào môi trường nước tốt hơn, đặc

biệt trong các ao nuôi quảng canh và sinh thái. Về mặt sinh thái môi trường, các phân
tích thống kê cho thấy chỉ số nước tù liên quan tới khả năng xáo trộn nước, ở những nơi
xa biển CI cao, dẫn đến hàm lượng TSS thấp và năng suât sinh học cao tương ứng. Có
thể cho CI như một chỉ số sinh thái “đại diện” theo ý nghóa tích cực dể đo đạc, khảo sát
nhưng vẫn có mối quan hệ tốt với các tham số môi trường và cả sản lượng tôm nuôi.

Ý nghóa sinh thái của của CI: Việc phân chia ra thành các hình thức nuôi khác
nhau (quảng canh, quảng canh cải tiến, bán thâm canh, thâm canh…) được thực hiện
dựa trên mức độ thâm canh hóa. Có sự khác biệt nhau giữa hai hình thức nuôi: nuôi
quảng canh lấy vật chất từ môi trường nước bên ngoài; nuôi thâm canh lại thải các chất
thải vào môi trường (thông qua phân, chất thải, thức ăn thừa…). Đối với các nuôi quảng
canh, môi trường môi trường phải tạo đủ “năng lượng” cho sự phát triển của chuỗi thức
ăn, cung cấp đủ mồi tự nhiên cho ao nuôi tôm. Trong trường hợp này CI có ý nghóa gián
tiếp thông qua viêïc tạo “năng lượng cơ sở” và các nguồn dinh dưỡng cho hệ sinh thái.

13
Chương 2
KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯNG
NƯỚC NUÔI TÔM

1. CƠ SỞ ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ CHẤT LƯNG NƯỚC NUÔI TÔM
GIS là công cụ hội tụ các lónh vực công nghệ với các ngành truyền thống. Đặc
biệt với sự phát triển của các ngành công nghệ cao, công nghệ thông tin, viễn thám,
siêu máy tính, trí tuệ nhân tạo (artificial intelligent), toán học… GIS đã trở thành công
nghệï có tính “xúc tác” đầy tiềm năng và có triển vọng ứng dụng to lớn trong hầu hết
các lónh vực phát triển của xã hội loài người [2].

Khoa học công nghệ phát triển dẫn đến hiện tượng giao thoa giữa các ngành đặc
biệt là khoa học kỹ thuật. GIS cũng là sự đan xen của nhiều ngành: đòa lý, đòa chất,
công nghiệp, lâm nghiệp, giao thông, thủy văn, đô thò kinh tế, quốc phòng,… Kết quả

của sự phát triển giao thoa này lại quay lại phục vụ chính bản thân từng ngành đó [13],
GIS trong quản lý chất lượng nước nuôi tôm cũng là sản phẩm của quá trình này.

1.1. Xây dựng và phân tích CSDL trong GIS
Hầu hết các dữ liệu về thông số về chất lượng nước nuôi tôm với thông tin không
gian đưa vào được hiển thò dưới dạng điểm, đường, vùng với các thuộc tính gắn với các
dạng này. Phép phân tích của GIS là sự biến đổi các dữ liệu và thuộc tính đòa lý thành
dạng bản đồ hoặc liên quan đến bản đồ.

GIS cung cấp những công cụ tiện lợi để đánh gía, quản lý môi trường, nguồn lợi
vì nó có chức năng phân tích, có tính tích hợp và có thể cập nhật. GIS có tính tích hợp vì
nó có thể lấy dữ liệu dưới nhiều dạng khác nhau từ nhiều nguồn khác nhau. Những dữ
liệu này được chuyển thành một một kiểu đònh dạng và theo những tỷ lệ phù hợp với có
sẳn trong GIS. Các lớp bản đồ khác nhau cho một vùng cụ thể được hiệu chỉnh hình học
với nhau trên một bản đồ nền.
GIS tạo điều kiện cho sự chồng lớp bản đồ. Ví dụ bản đồ vùng nuôi chồng lớp
với bản đồ hệ thống thủy lợi sẽ cho thấy vùng đầm hồ bò lấn chiếm để làm ao nuôi,
hoặc chồng lớp bản đồ hiện trạng vùng nuôi tôm qua các năm có thể thấy phần diện
tích được vùng diện tích tăng thêm hoặc vùng diện tích không nuôi nữa.

Tính toán diện tích, khoảng cách cũng là đặc trưng của hầu hết các phần mềm
GIS, việc tính diện tích các ao, khoảng các từ ao nuôi tới nguồn nước cấp, tới vùng
trồng lúa, vùng làm muối,… đây là một việc rất vất vả tốn kém nếu thực hiện bằng tay.

GIS cũng có thể được sử dụng để xác đònh những vùng phù hợp với cho một mục
đích sử dụng cụ thể. Ví dụ các chuyên gia sẽ lập ra một loạt các bản đồ nhiều lớp các
tiêu chuẩn xác đònh tính chất của vùng nước phù hợp với tiêu chí nuôi tôm. Tiến hành
chồng lớp những bản đồø này, tùy theo tiêu chuẩn do các chuyên gia đưa ra. Những kỹ
14
thuật “rây” (“sieving” techniques) được sử dụng để chỉ ra vùng nước nào phù hợp với

việc nuôi tôm về mặt môi trường có thể là: hoặc a) chồng lớp bản đồ theo chỉ số, nhờ
đó các lớp bản đồ riêng lẻ và các chỉ số phân lớp được phân hạng hoặc là theo điều
kiện tuyệt đối hoặc là tải trọng riêng; hoặc b) những bản đồ chồng lớp phức tạp hơn
bằng tổ hợp theo toán tử Boolean (Boolean operator) hay các số học giữa các lớp đầu
vào. Việc phân vùng chức năng thường được tiến hành trên CSDL đã được chuyển đổi
về dạng raster. Đối với các số liệu đònh lượng, các phép nội suy thường được sử dụng
cho việc raster hóa bản đồ. Đối với các tài liệu đònh tính như khoanh vùng hệ sinh thái
chúng được vẽ sơ bộ trên bản đồ giấy, sau đó đăng ký tọa độ vào một hệ phép chiếu
chuẩn, nắn chỉnh hình học, số hóa, xây dựng topo, tạo vùng và cuối cùng kết nối thông
tin với CSDL.

1.2. Phép nội suy trong GIS
Phương pháp nội suy không gian trong GIS được chia làm 3 nhóm chính, nội suy
cục bộ, nội suy toàn cục và nội suy Kriging. Nội suy cục bộ chỉ tính tới những điểm
được quan sát lân cân, ngược lại nội suy toàn cục sử dụng toàn bộ tập hợp điểm đã biết.
Kriging là tổ hợp của hai phương pháp trên và nó hay được sử dụng nhất.

Phương pháp nội suy Kriging đã được sử dụng rộng rãi trong nhiêu lónh vực: tính
trữ lượng các mỏ đá [12]; xây dựng các mô hình trọng lực và GEOID ở Mỹ, Australia,
Thụy Điển, Việt Nam [27]; xác đònh các thông số môi trường vùng ven bờ vònh Nha
Trang [3]. Nó thường cho kết quả raster hóa khả quan nhất [3].

1.3. Một số kỹ thuật phân tích thường được sử dụng trong phân vùng chức năng
1.3.1. Kỹ thuật chồng lớp raster thông qua các phép toán phân tích trên ma trận.
Nhờ việc chia nhỏ bề mặt không gian thành các ô vuông cơ sở, việc sử dụng các
phép toán đại số được thực hiện dễ dàng trên các lớp thông tin raster. Kỹ thuật này đã
được sử dụng trong việc đánh giá tải lượng ô nhiễm và sức tải sinh thái vùng ven bờ
biển tỉnh Bình Đònh do Viện Hải dương học Nha Trang xây dựng thông qua việc chồng
các lớp thông tin dạng raster [2]. Các phương pháp phân tích thống kê trên các lớp
raster thường được sử dụng phân tích ma trận phức tạp hơn. Mục tiêu của phương pháp

này là chọn các yếu tố “đại diện” đặc trưng cho môi trường từ một tập hợp các yếu tố
phân tích, hoặc phân thành các nhóm đối tượng. Các phương pháp thường sử dụng:
Phân tích thành phần chính (Principle Component Analysic PCA) thường dùng cho đối
tượng đònh lượng. Phương pháp phân tích này đã được sử dụng để xác đònh nhân tố sinh
thái chính cho môi trường vònh Nha Trang thông qua việc phân tích mối quan hệ của
các yếu tố môi trường bằng kỹ thuật phân tích tích nhân tố R - Q mod (PCA, Factor
Analysis) [2]; phân tích độ tương hợp đa chiều (Multiple Corespondence Analysic
MCA) thường được dùng bổ sung khi có đối tượng đònh tính; Phân tích phân lớp
(Cluster Analysic CA) thường được dùng để phân lớp các nhóm đối tượng [2].
1.3.2. Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu (Multiple Criteria evalution MCE)
15
Kỹ thuật này thực chất là sử dụng các phép tím kiếm “query” AND, OR trên các
lớp thông tin bản đồ đã chuyển thành dạng nhò phân (0 và 1). Kỹ thuật này đã được sử
dụng để phân vùng thích nghi nuôi trồng thủy sản bền vững tỉnh Khánh Hòa [2].

1.3.3. Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu theo tổ hợp tuyến tính trọng lượng (Multi
criteria evaluation - Weighted linear combination MCE - WLC)
Các yếu tố khi đưa vào phân vùng chất lượng nước không chỉ tồn tại ở hai trạng
thái 0 và 1 mà mức độ biến đổi dần từ thấp đến cao, trong việc này không tiếp cận theo
theo Bolean theo dạng nhò phân mà chuyển sang dạng tiếp cận chuẩn hóa phi - Bolean
(non - bolean standardization) và chuyển bản đồ raster sang dạng byte (0 - 255). Hạn
chế của MCE - WLC là cho tất cả các yếu tố có ý nghóa như nhau đối với quá trình
phân vùng chức năng. Kỹ thuật này đã được sử dụng để phân vùng chức năng phục vụ
du lòch ở Phan Thiết (Bình Thuận) [2].

1.3.4. Kỹ thuật đánh giá đa chỉ tiêu bằng trung bình tuyến tính theo bậc (Multi
criteria evaluation and Ordered weighted averaging, MCE - OWA)
MCE - OWA là kỹ thuật khắc phục các nhược điểm và phát triển kỹ thuật MCE
-WLC khi xác đònh tầm quan trọng của từng yếu tố môi trường (trọng số). Trọng số của
các yếu tố có thể được cố đònh bằng các kỹ thuật thống kê khác nhau hoặc bằng các

phép đo. Ma trận Saaty thường được sử dụng rộng rãi để hổ trợ cho việc xác đònh điểm
yếu tố. Nguyên lý vector riêng (egeint vector) luôn được sử dụng để xác đinh trọng số
cho từng yếu tố. Bản đồ các chỉ số nhạy cảm môi trường vùng ven bờ tỉnh Bình Đònh đã
được xây dựng theo phương pháp này [2].

1.3.5. Ứng dụng kết hợp công nghệ viễn thám và GIS.
Có thể nói viễn thám không thể như một phần đặc biệt không thể thiếu trong
GIS vì chúng liên quan đến các phần mềm xử lý GIS vừa liên quan đến CSDL thông
qua các lớp thông tin dạng raster [2].

1.4. Khả năng ứng dụng GIS trong quản lý chất lượng nước nuôi tôm.
GIS là công nghệ mới, nó xâm nhập vào Việt Nam trong một số chuyên ngành
đã làm nảy sinh hàng loạt vấn đề xung quanh bản chất, chức năng và khả năng ứng
dụng trong điều kiện nước ta. Việc tổ chức các vấn đề có liên quan đến GIS đã được
thực hiện ở nhiều cơ quan, tuy nhiên kết quả ứng dụng công nghệ mới vào thực tế chưa
nhiều, có nơi còn lầm giữa hệ thống thông tin bản đồ với GIS và hệ quản trò cơ sở dữ
liệu với GIS. Việc ứng dụng GIS trong quản lý chất lượng nước nuôi tôm hầu như chưa
được thực hiện ở nước ta.
Các thông tin về chất lượng nước nuôi tôm, các biện pháp kỹ thuật, công trình
nuôi, điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội,…là những yếu tố dữ liệu. Trong hàng loạt các
dữ liệu như vậy, có những dữ liệu chỉ cần nêu ra là chúng ta đã biết vò trí của chúng
(vùng nuôi, sông, suối,…), nhưng cũng có những loại dữ liệu không mang yếu tố đòa lý
(chất lượng nước, năng suất từng vùng nuôi tôm,…). Thông qua nhận xét trên, chúng ta
16
chia thông tin quản lý chất lượng nước nuôi tôm thành hai loại thông tin không gian và
thông tin phi không gian.
Những thông tin này được lưu trữ trong hệ quản lý CSDL của GIS, hệ quản lý
CSDL của GIS có thể được thiết kế riêng cho chính phần mềm GIS và có các module
đểû kết nối và khai thác dữ liệu có sẵn trong các hệ quản lý CSDL khác hoặc có thể
thiết kế tuân theo một hệ quản lý CSDL đã có sẵn. Việc truy vấn (tìm kiếm) dữ liệu

được thực hiện nhờ ngôn ngữ truy vấn SQL (Structure Query Language) và có thể nhận
lấy các dữ liêu chọn lọc bằng nhiều cách, cách chung nhất là việc sử dụng các toán tử
Bolean (AND, OR, XOR, NOT) để phân tích và hiển thò kết quả cho những mục đích
cụ thể.
Các lớp thông tin về từng thông số môi trường tại các vùng nuôi có thể được mô
hình hóa dựa vào số liệu thu được ở một số vò trí lấy mẫu nước phân tích và từ nguồn số
liệu này dùng phép nội suy thích hợp để xác đònh giá trò đònh lượng cho những vò trí
không được thu mẫu. Mỗi mức giá trò của từng thông số môi trường được mã hóa theo
theo sắc cầu vồng.
Nội suy để xác đònh giá trò đònh lượng của các tham số môi trường bằng cách
chia nhỏ diện tích vùng nuôi thành các lưới hình vuông hoặc chữ nhật theo trục tọa độ
x, y sau đó dùng giá trò đã đo đạc để nội suy giá trò đinh lượng cho các ô lưới đã được
chia nhỏ. Như vậy toàn bộ bề mặt diện tích vùng nuôi được thay bằng một mạng lưới ô
vuông hay chữ nhật mà mỗi ô lưới được đặc trưng bằng thông số x, y, z (z là giá trò của
thông số chất lượng nước)
Phần mềm Surfer cung cấp cho chúng ta 7 phương pháp nội suy chuẩn như: Tỷ
lệ nghòch đảo khoảng cách (inverse distance to a power), kriging, độ cong tối thiểu
(minimum curvature), hồi quy đa thức (polynominal regression), hàm số tia cơ bản
(radial based function), phương pháp Shepard (Shepard’s method), và nội suy đa thức.

Sử dụng các kỹ thuật phân tích trong GIS (Kỹ thuật chồng lớp raster thông qua
các phép toán phân tích trên ma trận; phân tích nhân tố R - Q mod; phân tích thành
phần chính; đánh giá đa chỉ tiêu; phân tích phân lớp; đánh giá đa chỉ tiêu theo tổ hợp
tuyến tính trọng lượng; đánh giá đa chỉ tiêu bằng trọng số tuyến tính theo bậc,…) để
phân vùng chất lượng nước phù hợp cho nuôi tôm tùy thuộc vào tiêu chí đưa ra của các
chuyên gia, và xác đònh mối quan hệ giữa các yêu tố môi trường, yếu tố môi trường
chính làm chỉ tiêu sinh thái cho vùng nuôi tôm.

Phần mềm Statistica có thể sử dung để phân tích thành phần chính; phân tích đa
chỉ tiêu; phân tích phân lớp; … nhằm thực hiện các mục đích đã phân tích trên.

Vai trò của GIS là một công cụ nghiên cứu nguồn lợi, môi trường vẫn đang được
tiếp tục và hoàn thiện. GIS không hạn chế và rất linh hoạt, nên có thể dể dàng tiếp
nhận những cải tiến và những bổ sung mới về mặt kỹ thuật và công nghệ [2].
17
Chương 3
TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU


I. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

Thời gian nghiên cứu : Từ ngày 8/8 năm 2005 đến ngày 19/11 năm 2005
Đòa điểm nghiên cứu : Khu vực nuôi tôm tỉnh Ninh Thuận
Tại các vùng nuôi tôm và Đầm Nại đều được chúng tôi thu mẫu và phân tích và
chúng đại diện cho các vùng nuôi tôm của Ninh Thuận. Theo cán bộ kỹ thuật Sở Thủy
Sản tỉnh Ninh Thuận, khu vực nuôi đạt hiệu quả kinh tế nhất của Tỉnh là khu vực
Lương Cách (Hộ Hải); khá: Tân Hải, Hộ Hải, Phương Hải, Đông Hải, An Hải, Phước
Dinh; trung bình: Tri Hải và kém hiệu quả kinh tế nhất là khu vực Thôn Thủy lợi xã
Hộ Hải.

Khu vực Tân Hải : Vùng không chủ động được nguồn nước ngọt, nguồn nước
ngọt được cung cấp qua hệ thống kênh nông nghiệp.

Khu vực Hộ Hải : Vùng nước mặn được lấy từ Đầm Nại qua các kênh dẫn nước,
và nước giếng; nguồn nước ngọt được lấy từ nguồn nước
nông nghiệp

Khu vực Khánh Hải : Nguồn nước mặn khan hiếm, song nước ngọt lại dồi dào, được
lấy từ nguồn nước nông nghiệp qua kênh dẫn nước.

Khu vực Tri Hải : Vùng này nguồn nước ngọt hạn chế, nguồn nước biển được
cấp qua kênh Đầm Vua.

Khu vực Phương Hải : Nguồn nước ngọt cung cấp dễ dàng từ hệ thống kênh Bắc,
nguồn nước mặn được cung cấp từ khu vực Tri Hải.

Khu vực Vónh Hải : Vùng có nguồn nước ngọt tương đối dồi dào

Khu vực Nhơn Hải : Vùng nguồn nước ngọt bò hạn chế cung cấp từ đập Ông Kính

Khu vực Đông Hải : Nguồn nước mặn bò ảnh hưởng bởi chất thải của cảng cá
Đông Hải.

Khu vực An Hải -
Phước Dinh
: Đáy ao chủ yếu là cát, nguồn nước mạn bơm từ biển, nước
ngọt chủ yếu là nước ngầm.

18
Hình 3.1: Vò trí thu maãu
19
II. TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

Để thực hiện việc xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ các thông số môi trường, và
phân vùng chất lượng nước nuôi tôm, chúng tôi đã tiến hành thu thập các tư liệu tại các
cơ quan, trước, số liệu đo đạc tại các vùng nuôi tôm (Phạm Thi Thu Thủy 43MT) trong
quá trình thực tập và được phân thành các nhóm sau:

- Nhóm số liệu phục vụ xây dựng bản đồ GIS: Gồm các bản đồ và thuộc tính của
chúng đi kèm.

§ Bản đồ hiện trạng sử dụng đất 2000 tỉnh Ninh Thuận (lưới chiếu
Non - Earth tỷ lệ 1/100.000 do Sở Tài Nguyên và Môi Trường tỉnh
Ninh Thuận xây dựng và cung cấp.
§ Bản đồ mạng lưới thủy văn tỉnh Ninh Thuận (lưới chiếu Non -
Earth tỷ lệ 1/100.000 do Sở Tài Nguyên và Môi Trường tỉnh Ninh
Thuận xây dựng.
§ Bản đồ hiện trạng nuôi trồng thủy sản tỉnh Ninh Thuận năm 2000
tại Sở Thủy Sản tỉnh Ninh Thuận, tỷ lệ 1/100000.
§ Bản đồ quy hoạch nuôi trồng thủy sản tỉnh Ninh Thuận năm 2001
- 2010 tại Sở Thủy Sản tỉnh Ninh Thuận, tỷ lệ 1/100000.
§ Bản đồ hành chính tỉnh Ninh Thuận 1/300.000 (lưới chiếu Non -
Earth tỷ lệ 1/50.000 do Sở Tài Nguyên và Môi Trường tỉnh Ninh
Thuận xây và cung cấp.
§ Bản đồ đường đẳêng mưa trung bình mùa khô tỉnh Ninh Thuận do
Trung tâm khí tượng thủy văn phía Nam - đài KTTV Ninh Thuận
xây dưng và cung cấp
§ Bản đồ đường đẳng nhiệt độ trung bình năm Ninh Thuận do
Trung tâm khí tượng thủy văn phía Nam - đài KTTV Ninh Thuận
xây dưng và cung cấp
§ Bản đồ hành chính Viêt Nam tỷ lệ 1/6000.000 do Tổng Cục Đòa
Chính xây dựng.

- Nhóm dữ liệu có được từ khảo sát thực tế: Các thông số về chất lượng môi
trường ao nuôi và trạng thái sức khỏe của tôm tại các ao đó (khỏe mạnh, nhiễm
bệnh).

III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1. KHÁI QUÁT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHUNG.
Cơ sở dữ liệu phục vụ cho quản lý chất lượng nước nuôi tôm được xây dựng theo

các bước sau:

20
- Chuyển các bản đồ giấy thành các file ảnh bằng kỹ thuật quét ảnh và tiến hành
vector hóa bằng phần mềm DolvectorB, đăng ký lại tọa độ cho các file ảnh đã
được vector hóa, sau đó xuất (export) chúng sang Mapinfo thông qua file dạng
*.MIF. Ở môi trường Mapinfo các file ảnh này (bản đồ) được chiếu lên hệ lưới
chiếu chuẩn Longitude/ Latitude (Indian for Thailand, Vietnam) và được biên
tập để xây dựng bản đồ dẫn xuất hoặc bản đồ thành phẩm.

- Đăng ký lại tọa độ, phép chiếu cho các bản đồ Non - Earth. Phép chiếu được
chọn ở đây là phép chiếu chuẩn Longitude/ Latitude (Indian for Thailand,
Vietnam).
Ưu điểm của các bản đồ vector là hiển thò tốt và rõ ràng đặc điểm phân bố của
từng yếu tố chất lượng nước nên được chúng tôi sử dụng để thể hiện phông chất lượng
nước theo từng yếu tố, theo vùng chất lượng nước và tạo nên các lớp thông tin bản đồ
đơn tính. Kết quả chi tiết của từng bản đồ được lưu trữ trong CSDL và là cơ sở tính toán
để xây dựng các bản đồ chuyên đề phục vụ mục đích cụ thể.

Tuy nhiên, các bản đồ dạng vector quản lý các đối tượng trên bản đồ dạng
đường (suối, ranh giới hành chính, đường đẳng trò,…) hoặc dạng vùng (vùng nuôi tôm,
vùng sản xuất muối, vùng trồng lúa, sông,…). Cách quản lý đối tượng bản đồ này chỉ
giúp tính toán được độ dài (đường) hoặc diện tích, chu vi (vùng) mà không thể chồng
lớp phân tích, xử lý thông tin bản đồ trên toàn CSDL.

Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi tiếp tục tiến hành xử lý chuyển đổi các bản
đồ GIS dạng vector sang bản đồ GIS dạng raster. Cơ sở quản lý của các bản đồ dạng
raster là các ô vuông cơ sở. Trên từng ô vuông cơ sở sẽ chứa các giá trò của các yếu tố
môi trường tại các ô vuông nhờ phép nội suy thích hợp. Ở đây chúng tôi chọn phép nội
suy Kriging trên phần mềm Surfer 6.0 để quy đònh giá trò đo đạc (các yếu tố đònh

lượng) tại các ô vuông cơ sở. Kích thước mỗi ô vuông trong phép chọn của chúng tôi là
100 m x 100 m (tương ứng với tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất) để cập nhật thông
tin.
Ưu điểm của các bản đồ GIS dạng raster là có thể xử lý linh hoạt trong việc tích
hợp thông tin, chồng lớp bản đồ, xây dựng các bản đồ dẫn xuất,…

Từ kết quả của các bản đồ rasrer và vector, chúng tôi tiếp tục tiến hành phân
tích thông tin để xây dựng các bản đồ phân vùng chất lượng nước nuôi tôm theo phương
pháp chồng lớp raster bằng các phép toán đại số, phép toán logic.

Sử dụng kỹ thuật phân tích thành phần chính (Principle Component Analysic
PCA) trên phần mềm Statistica 6.0 để xác đònh mối quan hệ giữa các yếu tố môi trường
và xác đònh yếu tố làm chỉ tiêu chất lượng nước cho vùng nuôi tôm tại Ninh Thuận.
21
2. ỨÙNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỊA LÝ CHUNG.
Bản đồ đòa lý chung là loại bản đồ được phân loại theo nội dung (bản đồ đòa lý
chung và bản đồ chuyên đề). Trên bản đồ đòa lý chung cho ta thấy đặc điểm của lãnh
thổ về mặt đòa lý tự nhiên và kinh tế xã hội [11].

Hình 3.2: Các bước tiến hành xây dựng bản đồ đòa lý chung




Thu thập số liệu, tài liệu bản đồ

Thiết kế mô hình
dữ liệu phi không gian
Nhập dữ liệu không gian
Số hoá bản đồ

Nhập dữ liệu phi không gian
Liên kết dữ liệu không gian và
dữ liệu phi không gian
Chồng xếp các lớp bản đồ
Xây dựng bản đồ thành phẩm

Xây dựng bản đồ đơn tính

Thiết kế mô hình dữ liệu

không gian
Sửa lỗi, tạo vùng, đường,
điểm
22

2.1. Tạo lập dữ liệu không gian.
2.1.1. Số hóa bản đồ dạng raster
Phương pháp chung: Bằng phương pháp quét ảnh bản đồ (Scanner), máy quét A4
tạo nguồn dữ liệu đầu vào. Sử dụng phần mềm DOLVectorB để số hóa, đăng ký tọa độ
bản đồ.
Bước 1: Quét ảnh bản đồ :
Quét ảnh là quá trình chuyển hình ảnh bản đồ trên nền giấy thành những file ảnh
bản đồ trên máy tính dưới dạng ảnh raster.
Bước 2: Số hóa bản đồ:
Đây là quá trình chuyển các file ảnh từ dạng raster sang dạng vector:
- Khởi động Dolvector, mở file ảnh cần vector hóa.
- Xác đònh vùng cần xử lý.
- Thực hiện các công đoạn tiền xử lý ảnh: Chuyển ảnh sang chế độ màu
khác, điều chỉnh màu, chỉnh sửa các yếu tố trên ảnh…

- Sau đó tiến hành xử lý ảnh: Tách màu (group colors), lọc nhiễu (clear
noise), trích xương (find skeleton),…).
Qua các công đoạn xử lý các đường nét trên ảnh đã đủ mảnh, chúng ta sẽ tiến
hành vector hóa tự động (vectorize).



Hình 3.3: Vector hóa tự động sau khi đã tiến hành tiền xử lý và xử lý ảnh

Sau khi vector hóa hoàn thành, tiến hành đăng ký tọa độ cho file ảnh: Các bản
đồ sau khi vector hóa vẫn ở đơn vò pixel như trên ảnh. DOLVectorB có thể chuyển tọa
23
độ bản đồ về đúng tọa độ thực thế thông qua 3 hay 4 điểm mốc không quan tâm đến tỉ
lệ xích.



Hình 3.4: Đăng ký tọa độ cho file ảnh đã được vector hóa

Để file ảnh này có thể xuất sang (export) Mapinfo nó phải được lưu dưới dạng
(save as type) Mapinfo interchange file (*.MIF). Mapinfo có thể nhập (import) file ảnh
dạng *MIF từ Dolvector. Sau đó file ảnh này lại được lưu dưới dạng file ảnh của
Mapinfo (*.tab).
2.1.2. Chuyển đổi tọa độ từ Non – Earth về tọa độ trái đất.
Tất cả các bản đồ số (đã được vector hóa) thu thập từ Ninh Thuận và các bản đồ
nhập từ file dạng *.MIF đều ở dạng Non - Earth. Do vậy phải chuyển tọa độ từ dạng
Non - Earth về tọa độ trái đất.
Đối với các bản đồ số thu thập từ Ninh Thuận phải đăng ký lại tọa độ và xác
đònh phép chiếu. Chúng được thực hiêïn như sau:

Xuất file cần chuyển tọa độ và phép chiếu sang file dạng *.DXF, sau đó nhập
lại các file.DXF này và đăng ký tọa độ lại và hệ lưới chiếu Longitude/ Latitude (Indian
for Thailand, Vietnam).
Đăng ký lại tọa độ và xác đinh phép chiếu cho các bản đồ này nhằm mục đích
chuyển chúng về đúng với vò trí thực trong thực tế.


Hình 3.5: Xác đònh phép chiếu cho bản đồ số của Ninh Thuận
24

Hình 3.6: Đăng ký lại tọa độ cho bản đồ số của tỉnh Ninh Thuận

Đối với các bản đồ được số hóa và nhập từ DolvectorB, cũng có thể thực hiện
tương tự như trên. Hoặc đơn giản hơn chúng được tiến hành theo cách sau:

Mở File cần chuyển đổi tọa độ à SAVE COPY AS à PROJECTION và chọn
hệ lưới chiếu Longitude/ Latitude (Indian for Thailand, Vietnam).

Vì các bản đồ này đã được đăng ký tọa độ thực tế ở giai đoạn vector hóa nên
chúng chỉ cần chuyển tọa độ từ Non - Earth về tọa độ trái đất thông qua xác đònh phép
chiếu mà không cần đăng ký lại tọa độ.


Hình 3.7: Xác đònh phép chiếu cho bản đồ nhập từ DolvectorB

2.1.3. Biên tập bản đồ và xây dựng bản đồ đơn tính.
Quá trình biên tập bản đồ và xây dựng bản đồ đơn tính được thực hiện hoàn toàn
bằng phần mềm Mapinfo.
Để biên tập bản đồ, các bản đồ phải ở trạng thái biên tập được (editable). Tuy
phần mềm DOLVectorB chuyển dữ liêïu dạng ảnh thành dạng vector với độ chính xác

cao (các đối tượng đường dạng vector bảo toàn hình dáng, các mối quan hệ giữa chúng
như giao nhau, khép kín… vốn có trên ảnh), nhưng vì quá trình vector hóa là quá trình
25
nhận diện các đường nét, trích chúng ra khỏi ảnh và xem chúng như dạng đường nên
bắt buộc phải biên tập lại bản đồ vì trên bản đồ còn có đối tượng vùng, điểm.

Các bản đồ thu thập có tỷ lệ khác nhau nên có những sai lệch nhất đònh, việc biên
tập nhằm hạn chế những sai lệch do những bản đồ dạng này gây ra.

Biên tập bản đồ để chỉnh sửa các vùng không được đóng kín, Slivers (một khoanh
vi thừa trên bản đồ). Thêm và xóa bỏ những đường nét do chất lượng bản đồ giấy kém
làm ảnh quét kém chất lượng làm quá trình vector hóa phát sinh nhiều lỗi.


Hình 3.8: Bản đồ nhiệt độ trung bình năm – Ninh Thuận đã được biên tập

Để xây dựng bản đồ hiện trạng nuôi tôm tỉnh Ninh Thuận, phải chọn (selection)
tất cả các vùng (polygon) sử dụng cho nuôi tôm từ Bản đồ hiện trạng sử dụng đất để
xây dựng một lớp bản đồ (layer) mới. Sử dụng ngôn ngữ SQL để tìm ra (truy xuất) các
vùng đất sử dụng cho mục đích nuôi tôm.


Hình 3.9: Quá trình tìm các vùng sử dụng đất cho mục đích nuôi tôm