Xây dựng hệ thống thông tin địa lý quản lý tổng hợp tài nguyên nước đồng bằng sông Cửu Long

1 Xây Dựng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý Quản Lý Tổng Hợp Tài Nguyên Nước Đồng bằng Sông Cửu Long Th.S.Nguyễn Hiếu Trung, Ths. Nguyễn Võ Châu Ngân, P.GS. TSKH. Lê Quang Minh, Khoa Công Nghệ, ĐH Cần Thơ Tóm tắt: Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng Hệ Thống Thông Tin Địa lý (GIS) nhằm cung cấp thông tin cần thiết cho công tác nghiên cứu, qui hoạch quản lý tổng hợp tài nguyên nước ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL). Hệ thống được thiết kế để cung cấp dữ liệu cho 3 cấp quản lý: cấp vùng, cấp tỉnh và cấp dự án. Hệ thống cũng cho phép người sử dụng nhập số liệu cho một mô hình thủy văn, hệ thống phân tích qui hoạch sử dụng đất (LUPAS: Land use plan analysis system) và thể hiện kết quả của các mô hình này trên bản đồ. Đề tài là 1 trong những đề tài nghiên cứu trong khuôn khổ chương trình INCO-DELTA giữa trường ĐH Cần Thơ và cộng đồng Châu Âu từ năm 1998 đến 2001, và luôn được cập nhật cho đến nay. Từ khóa: GIS, quản lý nước Abstract: The main objective of this study is to develop a Geographic Information System for integrated water resource management of the Mekong delta. The GIS database is constructed at three levels of detail: region level, province level and water management project level representing for natural resources, socio-econoic condition of the Mekong Delta. In addition, a water management model and a land use plan analysis system are integrated with the MKWATERGIS. This study was conducted under the framework of the INCO-DELTAS project, funded by the European Union (INCO) from 1998-2001. The system has been continuously updated. Key words: GIS, water management 1. Giới thiệu: Công tác nghiên cứu, quản lý và quy hoạch sử dụng tài nguyên nước nói chung và ở Đồng bằng Sông Cửu Long nói riêng phải sử dụng một khối lượng dữ liệu rất lớn, đa lãnh mực, với nhiều cấp độ chi tiết khác nhau, ngoài ra rất nhiều phân tích mang tính không gian được sử dụng. Ở nhiều nơi trên thế giới, GIS được sử dụng rất hiệu quả cho công tác qui hoạch và quản lý tài nguyên nước vì GIS hỗ trợ rất nhiều công cụ mạnh để thu thập, xử lý, lưu trữ và phân tích dữ liệu không gian. Do đó, việc xây dựng một hệ thốngthông tin địa lý nhằm phục vụ cho công tác quản lý tài nguyên nước cho vùng là hệt sức cần thiết. Hệ thống thông tin địa lý phục vụ quản lý tổng hợp tài nguyên nước ĐBSCL (MKWATERGIS) được xây dựng với ba cấp độ chi tiết khác nhau: cấp vùng, cấp tỉnh và cấp các dự án quản lý nước. Hệ thống cũng có một bộ phận để liên kết với một mô hình tính toán xâm nhập mặn (SAL99) do Phân viện Qui hoạch Thủy Lợi thiết kế, và mô hình giải các bài toán tối ưu hoá phục vụ cho công tác qui hoạch (LUPAS) được xây dựng bởi viện lúa quốc tế IRRI. Dữ liệu để chạy mô hình được truy xuất từ CSDL trong hệ thống, sau khi chạy mô hình, kết quả của mô hình được thể hiện ngược lại trong GIS. Hệ thống MKWATERGIS được xây dựng trên nền MapInfo, bằng ngôn ngữ MapBasic, và Visusal Basic. 2 2. Phương pháp thực hiện và kết quả 2.1. Cấu trúc của hệ thống Tổng quan, hệ thống MKWATERGIS có hai bộ phận chính (xem hình 1): Bộ phận Thu thập số liệu thực hiện việc xử lý số liệu thô như bản đồ chuyên đề trên giấy, ảnh vệ tinh và các báo cáo thống kê, v.v... để đưa vào CSDL của hệ thống. Để cung cấp dữ liệu cho mô hình SAL99 và LUPAS, cần phải có một bộ phận chuyển đổi dữ liệu. Bộ phận này cũng cho phép chuyển đổi kết quả của SAL99, LUPAS sang dạng mà thống MKWATERGIS có thể thể hiện kết quả trên bản đồ. Dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau như: • Chi cục thủy lợi các tỉnh ĐBSCL • Bộ môn KH Đất, Khoa Nông Nghiệp, ĐHCT • Viện Hệ thống Canh tác và Phát triển Nông thôn ĐBSCL, ĐHCT • Khoa Công nghệ, ĐHCT • Các dữ liệu đã thu thập được: • Các bản đồ sử dụng đất của ĐBSCL ở các thời đoạn khác nhau (1974, 1976, 1991, 1996). • Bản đồ địa hình ĐBSCL (1:250.000) • Bản đồ hệ thống thủy nông khu vực Tứ giác Long Xuyên và khu vực dự án Qủan lộ Phụng hiệp. • Bản đồ địa hình khu vực TGLX • Bản đồ đất ĐBSCL • Bản đồ địa hình tỉnh Đồng Tháp • Các ảnh vệ tinh SPOT về ĐBSCL • Số liệu thứ cấp về đất đai, khí tượng thủy văn, công trình thủy lợi (kênh, cống, đập) theo từng cấp thể hiện . Hình 1. Sơ đồ tổng quan của MKGIS Cơ sở dữ liệu DL HÀNH CHÁNH DL CS Hạ Tầng DLSử Dụng Đất DL KTXH DLKhí TượngThủy Văn Bản đồ Ảnh viễn thám SAL99 LUPAS Bộ phận chuyển đổi DL và Trình bày kết quả Bản dồ chuyên đề Kết quả phân tích Biểu đồ Kết quả Ảnh viễn thám Thu thập, xử lý số liệu Người sử dụng HT Truy vấn Nhập SL Dữ liệu đã chuyển đổi Số liệu nhập Kết quả Số liệu yêu cầu Số liệu yêu cầu 3 2.2. Cấu trúc dữ liệu Hệ thống CSDL bao gồm: - CSDL quản lý hành chánh cấp tỉnh, huyện, xã - Quá trình sử dụng đất theo các giai đoạn khác nhau - Hệ thống kênh bao gồm vị trí, các thông số kỹ thuật của các kênh chính, kênh cấp hai của ĐBSCL - Hệ thống đê bao - Thủy công: cống, trạm bơm 2.3. Giao diện hệ thống Menus Giao diện hệ thống được thiết kế bằng ngôn ngữ VisualBasic. Menu của hệ thống như hình 2 dưới đây. Hình 2. menu của MKWATERGIS Hệ thống menu của MKWATERGIS được phân theo : • Điều kiện tự nhiên, cho phép truy vấn các thông tin về điều kiện tự nhiên của vùng ĐBSCL; • Điều kiện kinh tế xã hội, cho phép truy vấn thông tin về điều kiện kinh tế xã hội của vùng và của các tỉnh trong vùng; • Các công cụ truy suất, tìm kiếm thông tin theo điều kiện đơn hay điều kiện phức; • Công cụ (tool): là các công cụ cho phép nhập, kích hoạt các mô hình toán liên quan đến quản lý tài nguyên nước; 4 2.4. Thông tin về điều kiện tự nhiên của ĐBSCL Thông tin về điều kiện tự nhiên của ĐBSCL bao gồm: - Các đơn vị đất đai phục vụ cho công tác qui hoạt của ĐBSCL phân theo điều kiện thổ nhưỡng và khí tượng thủy văn - Phân vùng sinh thái nông nghiệp của ĐBSCL - Nguồn nước: ƒ Lượng mưa ƒ Bốc hơi ƒ Nước ngầm ƒ Lụt ƒ Xâm nhập mặn - Quản lý nước: các dự án quản lý nước trong vùng Hình 3. Menu "Điều kiện tự nhiên" Dưới đây là một số bản đồ được lưu trữ trong hệ thống: Các đơn vị đất đai Bản đồ sinh thái nông nghiệp 5 Mưa và bốc hơi trung bình : Bản đồ nước ngầm Bản đồ đất Bản đồ cao độ Bản đồ ngập lũ 6 2.5. Thông tin về điều kiện kinh tế xã hội của ĐBSCL Thông tin về kinh tế xã hội bao gồm: - Đơn vị hành chánh: bao gồm các thông tin tổng quát như dân số, mật độ dân số, diện tích canh tác và năng suất của các cây nông nghiệp chính của các tỉnh được thể hiện. - Thành phần kinh tế chính của ĐBSCL như nông nghiệp, thủy sản, lâm nghiệp - Các thành phần kinh tế xã hội khác như cấp nước, sức khoẻ cộng đồng, năng lượng,v.v - Chi tiết về KTXT của các tỉnh trong vùng ĐBSCL Hình 4. Menu “Kinh tế xã hội” 2.6. Các công cụ (tools) Trong menu " tools", menu con SAL và LUPAS cho phép người dùng nhập dữ liệu, xuất dữ liệu, chạy mô hình từ môi trường GIS. Các file số liệu của các mô hình nói trên được định dạng rất nghiêm ngặt, nên khi nhập liệu bằng cách truyền thống thì người nhập phải hết sức cẩn thận, tuy nhiên vì dữ liệu nhập rất nhiều nên sai sót là điều khó tránh. Với cách nhập trực quan trên bản đồ của GIS và công cụ tự động chuyển đổi định dạng file số liệu của mô hình, người nhập ít nhầm lẫn hơn, ngoài ra dữ liệu được lưu trữ trong database nên dễ cập nhật, truy suất (hình 5). Hình 5. Menu “Tool” Đối với mô hình SAL, một bản đồ nền của hệ thống thủy lợi trong khu vực ĐBSCL đã được nhập sẵn với tất cả các dữ liệu cơ bản của từng đối tượng (cống, trạm bơm, đoạn kênh). Trên các con kênh, các điểm tính toán cũng được vẽ. Sau khi tính toán, một chương trình con sẽ chuyển ngược kết quả của SAL99 vào các nút tính toán trên bản đồ. MKWATERGIS sẽ dựa trên kết quả đó xây dựng các bản đồ đẳng mặn. 7 Hình 6. Sơ đồ nhập số liệu cho mô hình sal99 và kết quả mô hình cho thấy đường đẳng mặn tháng 4/ 1996 3. Kết luận Đề tài đã thực hiện được mục tiêu là xây dựng một cấu trúc của HTTT địa lý phục vụ công tác quản lý tổng hợp tài nguyên nước ĐBSCL. Hệ thống MKWATERGIS được thiết kế với giao diện dễ sử dụng. Hệ thống khi được xây dựng hoàn chỉnh sẽ rất hữu dụng trong công tác qui hoạch quản lý tài nguyên nước của Đồng Bằng Sông Cửu Long, góp phần nâng cao sự phát triển bền vững của vùng. Ngòai ra, hệ thống có thể hỗ trợ rất hiệu quả cho công tác đào tạo các chuyên ngành về tài nguyên, môi trường của Trường ĐHCT. Cấu trúc dữ liệu của hệ thống hợp lý, đi từ tổng quan (cấp vùng) đến chi tiết (cấp tỉnh, dự án). Tuy nhiên, do giới hạn về tài chính và thời gian, chỉ một số tỉnh như An Giang và Bạc Liêu có dữ liệu chi tiết, các tỉnh còn lại chỉ có bản đồ hành chính. Để nâng cao độ tin cậy của dữ liệu, cần phải có những bản đồ chính xác và cập nhật hơn. Trong tương lai, việc liên kết các cơ quan ban ngành có liên quan đến công tác qui họach và quản lý tài nguyên nước trong việc khai thác và xây dựng hê thống là hết sức cần thiết. Các cơ quan này sẽ góp ý cho cấu trúc dữ liệu của hệ thống và nêu yêu cầu về công cụ phân tích đánh giá sao cho hệ thống đáp ứng được nhu cầu sử dụng thực tế của họ. Hệ thống Tài liệu tham khảo: ESSA, 1992. Water Control Project for the Quang Lo/Phung Hiep Area Mekong Delta, Vietnam. A Pre-Frasibility Study. International Environmental Management Inc. Thailand General statistical office, 1999. Statistical yearbook 1998. Statistical publishing house, Vietnam. General statistical office, 2000. Statistical yearbook 1999. Statistical publishing house, Vietnam. 8 Vo-Tong-Xuan and Shigeo Matsui, 1998. Development of farming systems in the Mekong Delta. JIRCAS, CTU, CLRRI, Vietnam. Mekong Delta Master Plan, 1991. Mekong delta Master Plan (Vie/87/031), Working paper No.4 Agriculture . The Nethelands Engineering Consultants. Mekong Delta Master Plan, 1993. Master Plan for the Mekong delta in Vietnam, A perspective for sustainable development of land and water resources. The Nethelands Engineering Consultants. Mekong Delta Master Plan, 1993. Mekong delta Master Plan (Vie/87/031), Thematic study on management of water resources. T1: Optinal use of water resources . The Nethelands Engineering Consultants Sanh et al. 1998. History and Future of Farming Systems in the Mekong Delta in "Development of Farming Systems in the Mekong Delta of Vietnam", Ho Chi Minh City Publishing House. The Netherland Delta Development Team, 1974. Recommendations Concerning Agricultural Development with improved water control in the MekongDelta, Irrigation and Drainage. Committee For The Coordinations of the Lower Mekong Basin.