ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Trần Thị Thúy NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) PHỤC VỤ CHO BẢO TỒN VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG VƢỜN QUỐC GIA XUÂN THỦY - NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Thúy NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) PHỤC VỤ CHO BẢO TỒN VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG VƢỜN QUỐC GIA XUÂN THỦY - NAM ĐỊNH Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Văn Thụy Hà Nội - 2017 LỜI MỞ ĐẦU Lời em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Thụy, thầy ngƣời đƣa định hƣớng tận tình hƣớng dẫn mặt khoa học cho em, giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo mơn Sinh thái Mơi trƣờng nói riêng Khoa mơi trƣờng nói chung cung cấp kiến thức khoa học tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Trung tâm Điều tra, đo đạc đồ đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi suốt q trình hồn thiện luận văn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên tạo điều kiện gia đình, ngƣời thân, bạn bè để em hồn thành luận văn Hà Nội, tháng 12 năm 2017 HVCH Trần Thị Thúy i MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tổng quan hệ thống thông tin địa lý GIS 1.1 Khái niệm GIS 1.2 Lịch sử hình thành phát triển hệ thống thơng tin địa lí 1.3 Cơ sở liệu GIS 1.4 Chức Hệ thông tin địa lý GIS .10 1.5 Ứng dụng thực tế GIS 12 Đặc điểm tự nhiên Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy 13 2.1 Vị trí địa lý 13 2.2 Đặc điểm địa chất, địa mạo, địa hình 14 2.3 Đặc điểm khí hậu, thủy - hải văn 18 2.4 Đa dạng thành phần loài sinh vật Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy 20 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 Đối tƣợng nghiên cứu 28 Phạm vi nghiên cứu 28 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32 Xây dựng sở liệu chuyên đề sinh thái 32 Xây dựng sở liệu địa lý .33 2.1 Cơ sở thiết kế .33 2.2 Nguồn liệu 33 2.3 Khảo sát trạng liệu 33 2.4 Thiết kế Geodatabase 35 2.5 Nhập liệu vào Geodatabase 36 Kết xây dựng sở liệu địa lý 38 Kết xây dựng sở liệu GIS sinh thái 41 4.1 Xây dựng sở liệu trạng hệ sinh thái 41 4.2 Chuyên đề thành lập đồ định hƣớng sử dụng hợp lý hệ sinh thái 50 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 64 ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐĐH Bản đồ địa hình CSDL Cơ sở liệu CSHT Cơ sở hạ tầng DC Dân cƣ ĐDSH Đa dạng sinh học ĐNN Đất ngập nƣớc HTTDL Hệ thông tin địa lý HST Hệ sinh thái HQTCSDL Hệ quản trị sở liệu DBMS (Database Management System) Hệ thống quản trị liệu ESRI (Enviromental System Reseach Institute) GIS (Geographic Information System) Viện Nghiên cứu hệ thống Môi trƣờng Hệ thống thông tin địa lý GEMS (Global environmental monitoring system) Hệ thống quan trắc toàn cầu ISO (International Organization for Tổ chức Quốc tế tiêu chuẩn Standardization) hoá TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VQG Vƣờn Quốc gia KBT Khu bảo tồn RNM Rừng ngập mặn iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Đa dạng thảm thực vật VQG Xuân Thủy 21 Bảng 2: Số lƣợng loài thực vật VQG XT 22 Bảng 3: Số lƣợng loài động vật VQG Xuân Thủy .22 Bảng 4: Cấu trúc thành phần lồi nhóm động vật đáy 23 Bảng 5: Cấu trúc thành phần lồi trùng VQG Xn Thủy 24 Bảng 6: Cấu trúc thành phần loài cá VQG Xuân Thủy 25 Bảng 7: Danh lục loài chim quý VQG Xuân Thủy 26 Bảng 8: Gộp nhóm liệu 34 Bảng 9: Dữ liệu thuộc tính đối tƣợng địa lý 36 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1: Tổ chức sở liệu - GeoDatabase Hình 2: Vƣờn Quốc gia Xuân Thuỷ - Huyện Giao Thuỷ 13 Hình 3: Mơ hình tổ chức liệu CSDL GIS 32 Hình 4: Nội dung liệu Thủy hệ 38 Hình 5: Nội dung liệu giao thông 39 Hình 6: Nội dung liệu Địa hình 39 Hình 7: Nội dung liệu Dân cƣ sở hạ tầng 40 Hình 8: Lớp thơng tin ảnh vệ tinh .40 Hình 9: Sơ đồ quy trình cơng nghệ thành lập đồ chuyên đề 42 Hình 10: Bản đồ chuyên đề trạng hệ sinh thái Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy 43 Hình 11: Thành lập đồ định hƣớng sử dụng hợp lý hệ sinh thái Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy 62 v MỞ ĐẦU Việt Nam nƣớc có tính đa dạng sinh học cao đƣợc công nhận quốc gia cần đƣợc ƣu tiên cho bảo tồn tồn cầu Chính nhận thức đƣợc cần thiết đó, từ đầu năm 1960 kỷ trƣớc, Đảng nhà nƣớc có sách bảo tồn Tuy nhiên, tâm cam kết bảo tồn ĐDSH nhà nƣớc đƣợc trọng sau Việt Nam trở thành viên công ƣớc Đa dạng sinh học (Convention on Biological Diversity - CBD) Công ƣớc thƣơng mại quốc tế loài động, thực vật hoang dã nguy cấp (Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora - CITES) năm 1994 Một hệ thống vƣờn quốc gia khu bảo tồn Việt Nam đƣợc quy hoạch thành lập toàn quốc (theo Luật Bảo vệ Phát triển rừng, Luật Thủy sản) Đến nay, Việt Nam có 164 khu bảo tồn rừng đặc dụng với tổng diện tích gần 2,2 triệu [2] Cách Hà Nội khoảng 150km phía Nam, Vƣờn quốc gia (VQG) Xuân Thủy (Nam Định) vùng đất bãi bồi nơi sông Hồng đổ biển thuộc huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, có tổng diện tích tự nhiên 15.100 bao gồm: 7.100 vùng lõi VQG Xuân Thủy 8.000 vùng đệm Năm 1989, vùng đất đƣợc ghi nhận vào danh sách 50 điểm tham gia công ƣớc quốc tế Ramsar Đến tháng 10/2004, VQG Xuân Thủy tiếp tục đƣợc UNESCO công nhận vùng lõi Khu dự trữ sinh giới liên tỉnh ven biển châu thổ sông Hồng (bao gồm vùng đất ngập nƣớc ven biển tỉnh: Nam Định, Thái Bình Ninh Bình) Nơi vùng đất đƣợc đánh giá có đa dạng sinh học cao, có nhiều lồi chim di trú, đặc biệt có lồi q sách đỏ Tuy nhiên, Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy đứng trƣớc thực trạng khó khăn, dân số đông, sức ép khai thác nguồn lợi từ tự nhiên sinh kế ngƣời dân vùng đệm tác động lên vùng lõi, hoạt động sản xuất phát triển kinh tế gây tác động đến môi trƣờng tự nhiên tác động tiêu cực đến cân sinh thái tự nhiên nơi Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin, đặc biệt việc thu nhận xử lý số, việc tích hợp từ liệu Viễn thám (Remote Sensing-RS), hệ thống định vị toàn cầu (Global Possition System - GPS), hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) đƣợc áp dụng rộng rãi công tác giám sát, điều tra, đánh giá diễn biến tài nguyên nói chung nhƣ hệ sinh thái rừng nói riêng nhằm hỗ trợ cơng tác bảo tồn quản lý tài nguyên thiên nhiên GIS công cụ đắc lực quản lý tài nguyên thiên nhiên GIS đƣợc dùng để tạo đồ phân bố tài nguyên, kiểm kê, đánh giá trữ lƣợng tài nguyên, Để đạt đƣợc mục đích quản lý, sử dụng tài nguyên thiên nhiên cách hiệu quả, cần phải sở liệu đầy đủ đƣợc xây dựng hệ thống thông tin đại, đáp ứng nhu cầu diễn biến mạnh mẽ thời đại Với ƣu điểm trội khả cập nhật, lƣu trữ, phân tích, hiển thị chia sẻ thông tin, GIS thực trở thành cơng cụ đại có hiệu hỗ trợ công tác xây dựng sở liệu phục vụ bảo tồn phát triển nguồn tài nguyên Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài luận văn “Nghiên cứu xây dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS)phục vụ cho bảo tồn phát triển bền vững Vườn Quốc gia Xuân Thủy - Nam Định”đƣợc thực nhằm nghiên cứu, đánh giá đƣợc trạng hệ sinh thái Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy, nhằm bảo tồn phát triển bền vững hệ sinh thái phƣơng pháp xây dựng sở liệu GIS Từ lí trên, mục tiêu nghiên cứu đề tài gồm: Sử dụng phƣơng pháp xây dựng sở liệu GIS để xây dựng đồ chuyên đề nhằm phục vụ bảo tồn phát triển bền vững Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy Để đáp ứng mục tiêu đề tài, luận văn thực nội dung sau: - Nghiên cứu xây dựng sở liệu địa lý - Xây dựng sở liệu chuyên đề trạng hệ sinh thái - Đánh giá khái quát trạng đa dạng sinh học Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy + Hiện trạng đa dạng kiểu hệ sinh thái + Hiện trạng đa dạng thành phần loài sinh vật - Xây dựng sở liệu chuyên đề định hƣớng sử dụng hợp lý hệ sinh thái Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tổng quan hệ thống thông tin địa lý GIS 1.1 Khái niệm GIS Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System (GIS) nhánh công nghệ thông tin, hình thành từ năm 60 kỷ trƣớc phát triển mạnh năm gần đây.Từ năm 1980 đến có nhiều định nghĩa đƣợc đƣa ra, nhiên khơng có định nghĩa khái quát đầy đủ GIS phần lớn chúng đƣợc xây dựng khía cạnh ứng dụng cụ thể lĩnh vực [8] Theo Viện nghiên cứu môi trƣờng Mỹ (Environmental System Research Institute - ESRI, 1994) “Hệthông tin địa lý (HTTĐL) - Geographical Information System (GIS) tổ chức tổng thể bốn hợp phần: phần cứng máy tính, phần mềm, tƣ liệu địa lý ngƣời điều hành, đƣợc thiết kế hoạt động cách có hiệu nhằm tiếp nhận, lƣu trữ, điều khiển, phân tích hiển thị tồn dạng liệu địa lý HTTĐL cómục tiêu xử lý hệ thống liệu môi trƣờng không gian địa lý” Từ tiếp cận khác nhau, nhiều nhà khoa học cho định nghĩa khác GIS: - Những nhà khoa học lĩnh vực địa chất, môi trƣờng, tài nguyên, sử dụng GIS nhƣ công cụ phục vụ cho cơng trình nghiên cứu định nghĩa GIS: “GIS hộp công cụmạnh đƣợc dùng để lƣu trữ truy vấn tùy ý, biến đổi hiển thị liệu không gian từ giới thực cho mục tiêu đặc biệt” (Burrough, 1986).“Hệ thống thơng tin địa lý hệ thống có chức xử lý thông tin địa lý nhằm phục vụ việc quy hoạch, trợ giúp định lĩnh vực chuyên môn định”.(Pavlidis, 1982) - Từ chức cần có hệ thống thơng tin địa lý, số nhà khoa học định nghĩa: “Hệ thống thông tin địa lý hệ thống chứa hàng loạt chức phức tạp dựa vào khả máy tính tốn tử xử lý thông tin không gian” (Tomlinson and Boy, 1981; Dangemond, 1983).“Hệ thống thông tin địa lý hệ thống tự động thu thập, lƣu trữ, truy vấn, phân tích hiển thị liệu không gian”.(Clarke, 1995).“Hệ thống thông tin địa lý hệ thống quản trị ... dựng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (GIS )phục vụ cho bảo tồn phát triển bền vững Vườn Quốc gia Xuân Thủy - Nam Định? ??đƣợc thực nhằm nghiên cứu, đánh giá đƣợc trạng hệ sinh thái Vƣờn Quốc gia Xuân. .. HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Thúy NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) PHỤC VỤ CHO BẢO TỒN VÀ PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG... nhằm phục vụ bảo tồn phát triển bền vững Vƣờn Quốc gia Xuân Thủy Để đáp ứng mục tiêu đề tài, luận văn thực nội dung sau: - Nghiên cứu xây dựng sở liệu địa lý - Xây dựng sở liệu chuyên đề trạng hệ