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 http://edcwww.cr.usgs.gov/doc/edchome/ndcdb/ndcdb.html - 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. [...]... phối hệ CSDL không gian Trình bày (ngắn gọn) các nguyên lý xây dựng Hệ thống thông tin môi trường Trình bày nội dung khối cơ sở pháp lý cho đối tượng cần quản lý trong Hệ thống thông tin môi trường Trình bày nội dung khối tra cứu thông tin môi trường cho đối tượng cần quản lý trong Hệ thống thông tin môi trường Trình bày nội dung khối tra cứu thông tin môi trường cho đối tượng cần quản lý trong Hệ thống. .. cạnh đó, Hệ thống thông tin quan trắc môi trường là một khái niệm quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lí môi trường Hệ thống thông tin quan trắc môi trường được định nghĩa như là một hệ tự động hóa đảm bảo cho các hoạt động bảo vệ môi trường, bao gồm: toàn bộ tổ hợp các phương tiện kỹ thuật được sử dụng để lấy thông tin sơ cấp và các vật lưu trữ thông tin, các hệ thống. .. phương pháp CSDL trong nghiên cứu môi trường Hãy trình bày định nghĩa Hệ thống thông tin môi trường và lý do vì sao cần phải xây dựng các Hệ thồng thông tin môi trường Thế nào là phát triển CSDL không gian trong một Hệ thống thông tin môi trường Trình bày nội dung của tiến trình thiết kế CSDL không gian Thế nào là quản lý CSDL không gian trong một Hệ thống thông tin môi trường Trình bày nội dung công... 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... cho đối tượng cần quản lý trong Hệ thống thông tin môi trường Trình bày nội dung khối quan trắc môi trường trong Hệ thống thông tin môi trường 11 12 Thế nào là hệ thống thông tin – mô hình môi trường thích hợp Vì sao cần phải xây dựng các hệ thống như vậy Tài liệu tham khảo 1 Bùi Tá Long, 1998 Phần mềm trợ giúp công tác quản lý, qui hoặch và đánh giá tác động môi trường không khí Tạp chí Khí tượng –Thủy... như ứng dụng cho hệ thống thông tin môi trường nói chung và hệ thống thông tin quan trắc môi trường nói riêng Hình 5 .3 Sơ đồ mạng lưới quan trắc và phân tích môi trường tại Việt Nam Trong thời gian qua đã hình thành các Chi cục bảo vệ môi trường các vùng của đất nước Sự hình thành các Chi cục này sẽ yếu tố thuận lợi giúp cho việc xử lý thông tin cũng như hình thành các dòng thông tin liên quan tới... toán; truyền dữ liệu cho quá trình tính toán 79 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)... tác quản lí nhà nước về môi trường / www.envim.com.vn / Công nghê thực hiện các phần mềm này có thể tóm tắt như là một sự tích hợp Hệ thống thông tin địa lý (GIS), cơ sở dữ liệu môi trường và các mô hình toán xử lý dữ liệu môi trường thành một công cụ duy nhất cho nguời sử dụng Xây dựng Hệ thống thông tin hỗ trợ phân tích dữ liệu môi trường là một hướng ưu tiên trong Tin học môi trường Vân đề này đã được... toán bảo vệ môi trường tài nguyên và khắc phục các hệ quả các sự cố môi trường 88 Mạng cục bộ - LAN (Local Area Network) Mạng số các dịch vụ tích hợp ISDN (Integrated Services Digital Network) Hình 5.2 .Hệ thống tự động thu thập, truyền, xử lý, bảo quản và đưa thông tin tới người dùng 5 .3 Một số tiền đề cơ bản cho việc xây dựng hệ thống thông tin môi trường tại Việt nam Luật Bảo vệ môi trường của nước... 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 truyền thông tin về hiện trạng môi trường cũng như giúp dự báo tình trạng môi trường Quan trắc môi trường được . 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. 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. 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