ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐỊA LÝ NGUYỄN KIM ANH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG
CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU
Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN
Hà Nội, 10/2011
2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐỊA LÝ

3.2 Phạm vi thời gian 15
4. Phương pháp nghiên cứu 15
5. Cơ sở tài liệu thực hiện đề tài 16
6. Ý nghĩa khoa học và thự
c tiễn của đề tài 16
7. Các kết quả dự kiến đạt được của đề tài 17
8. Cấu trúc luận văn 17
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MỘT SỐ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 19
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu ô nhiễm
dầu trên thế giới và ở Việt Nam 19
1.1.1 Trên thế giới 19
1.1.2 Trong nước 25
1.2 Tổng quan về chia sẻ cơ sở dữ liệu GIS qua hệ thống GIS Server 27
1.2.1 Các thành phần của hệ thống GIS Server 27
1.2.1.1 Máy chủ GIS ( GIS server) 28
1.2.1.2 Máy chủ Web ( Web Server) 29
1.2.1.3 Máy Khách ( Clients) 29
1.2.1.4 Dữ liệu máy chủ (Data Server) 29
1.2.1.5 Quản lý và quản trị ( Manager and ArcCatalog administrators) 29
1.2.1.6 Máy tác giả tài nguyên GIS (ArcGIS Desktop content authors) 30
5
1.2.2 Các ứng dụng của ArcGIS Server 30
1.2.2.1 Chia sẻ tài nguyên 30
1.2.2.2 Tạo ứng dụng Web 33
1.2.2.3 Tạo ứng dụng GIS trên điện thoại di dộng 34
1.3 Khái quát về vị trí địa lý và tình hình ô nhiễm dầu trên biển Đông 35
1.3.1 Vị trí địa lý 35
1.3.2 Tình hình ô nhiễm dầu 36
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ
NGHIÊN CỨU Ô NHIỄM DẦU TRÊN BIỂN 41

ết quả xây dựng cơ sở dữ liệu trong phần mềm ArcSDE 85
3.2.1 Lớp thông tin nền 86
3.2.2 Lớp thông tin về cơ sở khai thác chế biến dầu khí 87
3.2.3 Lớp thông tin về các sự cố tràn dầu trong quá khứ 89
3.2.4 Lớp thông tin về giao thông vận tải biển 90
3.2.5 Lớp thông tin về vùng có nguy cơ ô nhiễm dầu 92
3.2.6 Lớp thông tin về hoạt động kinh tế - xã hội dải ven biển 93
3.2.7 Các lớp thông tin bổ trợ 94
3.2.8 Lớp thông tin cơ sở dữ liệu ảnh siêu cao tần 96
3.2.9 Lớp thông tin điều kiện khí tượng thủy hải văn 97
3.2.10 Lớp thông vết dầu trên tư liệu vệ tinh 99
3.2.11 Lớp thông tin phục vụ phân tích vết dầu trên ảnh siêu cao tần 100
3.3 Chia sẻ cơ sở dữ liệu cho đa người dùng 103
3.3.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu 103
3.3.2 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua ứng dụng Web 104
KẾT LUẬN 106
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO 108
7
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
CSDL Cơ sở dữ liệu GIS Geographical Infomation
System
Hệ thống thông tin địa lý
SCTD Sự cố tràn dầu SQL Structured Query Language
Ngôn ngữ truy vấn mang tính
cấu trúc
KTTV Khí tượng thủy văn URL Universal Resource Locator
Siêu liên kết tham chiếu tới địa
chỉ nguồn trên Internet
MT Môi trường LAN Local Area Network

9000 cảnh ảnh SAR với số lượng vụ tràn dầu là 5.530 vụ 21

Hình 1.5 Sơ đồ của hệ thống OCEANIDES 22
Hình 1.6 Sơ đồ tổng thể dữ liệu ảnh vệ tinh các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây
bắc Thái Bình Dương 23

Hình 1.7 Cơ sở dữ liệu ảnh vệ tinh cùng các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây bắc
Thái Bình Dương 23

Hình 1.8 Mô hình chia sẻ dữ liệu hãng kongsberg trong dự án Oceanides 24
Hình 1.9 CSDL dầu tràn của hãng Kongsberg trong dự án Oceanides 25
Hình 1.10 Kiến trúc một hệ thống ArcGIS Server 28
Hình 1.11 Trang ArcGIS Server Manager và các tính năng ứng dụng 31
Hình 1.12 Ví dụ về chia sẻ một dịch vụ 33
Hình 1.13 Một ví dụ tạo ứng dụng Web có sử dụng hyperlink để liên kết ảnh 33
Hình 1.14 Các tính năng bản đồ và tìm kiếm không gian trên điện thoại di động 34
Hình 1.15 Bản đồ biển Đông và khu vực nghiên cứu 36
Hình 1.16 Ước tính ô nhiễm dầu trên toàn cầu do tàu gây ra (triệu tấn/năm) từ IMO
37

Hình 2.1 Chia sẻ tài nguyên CSDL thông qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu 58
Hình 2.2 Chia sẻ CSDL và thông tin qua một ứng dụng Web 59
Hình 2.3 Các chức năng hỗ trợ tùy chỉnh dữ liệu trên trang tạo ứng dụng Web 60
Hình 3.1 Hệ thống CSDL xây dựng theo cấu trúc Personal Geodatabase và lưu trữ
trong Database Sever 85

Hình 3.2 Tổ chức các lớp dữ liệu trong lớp thông tin nền 86
Hình 3.3 Thông tin đồ họa lớp ranh giới quốc gia 86
Hình 3.4 Thông tin thuộc tính lớp đường bờ biển 87
9

10
Hình 3.31 Các vết dầu phổ biến được mô tả trong tệp Excel 101
Hình 3.32 Các vết dầu giả được mô tả trong tệp Excel 102
Hình 3.33 Chia sẻ tài nguyên dữ liệu qua dịch vụ chia sẻ dữ liệu 103
Hình 3.34 CSDL sơ đồ ảnh vệ tinh được chia sẻ qua một ứng dụng Web 104
Hình 3.35 CSDL khai thác chế biến dầu khí được chia sẻ qua ứng dụng Web 104
11
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Các kiểu dịch vụ và yêu cầu tài nguyên GIS tương ứng 31
Bảng 1.2 Thống kê phân bố và xả thải của các giếng dầu khí Trung Quốc năm 2000
38

Bảng 1.3 Cường độ thải của các nguồn vào biển Việt Nam 38
Bảng 1.4 Các sự cố tràn dầu lớn ở Bà Rịa - Vũng Tàu 39
Bảng 2.1 Các lớp thông tin nền cơ bản 48
Bảng 2.2 Các lớp thông tin về các cơ sở khai thác chế biến dầu khí 49
Bảng 2.3 Các lớp thông tin về các sự cố tràn dầu trong quá khứ trên vùng biển Đông
và biển Việt Nam 49

Bảng 2.4 Các lớp thông tin về giao thông vận tải biển 50
Bảng 2.5 Các lớp thông tin về các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển 51
Bảng 2.6 Các lớp thông tin về điều kiện khí tượng thủy văn biển 52
Bảng 2.7 Thông tin viễn thám bổ trợ cho phân tích vết dầu trên biển 53
Bảng 2.8 Các lớp thông tin bổ trợ 54
Bảng 3.1 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới quốc gia 62
Bảng 3.2 Cấu trúc thông tin lớp đường cơ sở 62
Bảng 3.3 Cấu trúc thông tin lớp đường bờ biển 63
Bảng 3.4 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới lãnh hải 64
Bảng 3.5 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới vùng tiếp giáp lãnh hải 64
Bảng 3.6 Cấu trúc thông tin lớp ranh giới vùng đặc quyền kinh tế 65

Bảng 3.32 Cấu trúc thông tin lớp dòng chảy biển tháng 1 và tháng 6 80
Bảng 3.33 Cấu trúc thông tin lớp các vết dầu được giải đoán từ ảnh vệ tinh 80
Bảng 3.34 Cấu trúc thông tin lớp mật độ vết dầu 81
Bảng 3.35 Cấu trúc thông tin viễn thám bổ trợ cho phân tích vết dầu trên biển 82
Bảng 3.36 Cấu trúc lớp thông tin các trạm quan trắc khí tượng 83
13
MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Ô nhiễm dầu trên biển hiện nay đang là vấn đề thời sự được dư luận đặc biệt
quan tâm. Gần đây, hàng loạt các vụ tràn dầu không rõ nguồn gốc trên vùng biển
Việt Nam và biển Đông được phát hiện. Điển hình như các vụ từ tháng 12 năm
2006 đến cuối tháng 04 năm 2007 đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường
sinh thái và thiệt hại nặ
ng về kinh tế - xã hội. Vùng biển Việt nam, nơi được coi là
một trong những địa điểm nhộn nhịp nhất về hoạt động giao thông vận tải và khai
thác dầu khí sẽ có nguy cơ cao về ô nhiễm dầu. Việc xác định nguồn gốc, mức độ ô
nhiễm, sự phân bố ô nhiễm, xu thế của quá trình ô nhiễm cùng nhiều vấn đề phức
tạp khác đang là đề tài được các nhà khoa học, nhà qu
ản lý chuyển môn và xã hội
đặc biệt quan tâm.
Ô nhiễm dầu có nhiều đặc thù riêng. Để phát hiện ra nguồn gốc ô nhiễm dầu đòi
hỏi cần có một hệ thống quan trắc thường xuyên, kể từ lúc phát hiện ra vết dầu,
trong một thời gian rất ngắn các thông tin sơ bộ về vết dầu cần phải được xác định
và tính toán. Kết hợp với các thông tin như điều kiện khí tượ
ng hải văn, thông tin
vùng bờ và các thông tin bổ trợ khác, báo cáo và dự báo về sự cố ô nhiễm dầu cần
phải được xây dựng và cung cấp kịp thời cho các cơ quan có liên quan để ra các
lệnh ứng phó cần thiết. Để thỏa mãn những đòi hỏi cấp bách đó, yêu cầu cần phải có
sẵn một hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL) phục vụ cho việc phát hiện, phân vùng và
tính toán dự báo lan truyề

Arcgis Server.
15
3. Phạm vi nghiên cứu
3.1 Phạm vi không gian
Khu vực được chọn trong luận văn là vùng biển Việt Nam và biển Đông, một
trong những cửa ngõ của hoạt động giao thông vận tải và là nơi có các hoạt động
khai thác và chế biến dầu khí nhộn nhịp nhất sẽ có nguy cơ cao về ô nhiễm dầu.
Về giới hạn địa lý, vùng nghiên cứu nằm trong phạm vi từ 1
0
đến 25
o
vĩ bắc và
từ 99
0
đến 121
o
độ kinh đông.
3.2 Phạm vi thời gian
Các số liệu và khả năng công nghệ sử dụng trong luận văn được thu thập và
tổng hợp từ quá khứ đến thời điểm thực hiện luận văn năm 2010.
4. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài đã kết hợp giữa các phương pháp truyền thống và hiện đại. Có thể liệt kê
một số phương pháp được sử dụ
ng trong quá trình thực hiện đề tài là:
• Phương pháp tổng quan tài liệu: thu thập tài liệu, tìm hiểu và tổng
hợp, đánh giá chung về tình hình nghiên cứu, xây dựng CSDL phục
vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam
• Phương pháp thu thập số liệu: Với phương pháp này có thể kế thừa
được các kết quả nghiên cứu trước đó và giảm được đáng kể công sức
• Phương pháp phân tích hệ thống: Xử lý hệ thống hóa các thông tin về

trong việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầu
trên biển.
- Ý nghĩa thực tiễn: Cơ sở dữ liệu và hệ thống chia sẻ dữ liệu được xây dựng có
ý nghĩa quan trọ
ng trong công tác phối hợp giữa các cơ quan đơn vị để thực hiện
các mục tiêu như nâng cao chất lượng quản lý, hiệu quả các công tác cứu hộ cứu
nạn cũng như theo dõi, quan trắc môi trường. Với một hệ thống cơ sở dữ liệu đa
người dùng có thể cho một tập thể cán bộ làm việc trên quy mô tập trung hay phân
tán. Bên cạnh đó, hệ thống chia sẻ cở sở d
ữ liệu thông qua ứng dụng Web cũng đã
góp phần truyền tải thông tin ô nhiễm dầu, cho người dùng không chuyên nghiệp về
GIS cũng có thể khai thác sử dụng và chỉnh sửa thông tin trực tuyến thông qua trình
duyệt Web.
17
7. Các kết quả dự kiến đạt được của đề tài
- Tổng quan về các phương pháp xây dựng và chia sẻ cơ sở dữ liệu phục vụ
nghiên cứu ô nhiễm dầu trên biển dựa trên nền tảng GIS và WebGIS
- Phương pháp luận tối ưu xây dựng CSDL phục vụ phục nghiên cứu ô nhiễm
dầu trên biển
- CSDL và hệ thống chia sẻ dữ liệu phục vụ nghiên cứu ô nhiễm dầ
u trên vùng
biển Việt Nam và biển Đông.
8. Cấu trúc luận văn
Bố cục của luận văn gồm: phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận, kiến nghị và tài
liệu tham khảo với khối lượng 111 trang, 53 hình, 48 bảng.
18
LỜI CẢM ƠN
Đề tài luận văn là một lĩnh vực mới và phức tạp, thời gian nghiên cứu không
nhiều, trình độ kiến thức cũng như kinh nghiệm của bản thân cũng cần nghiên cứu
nhiều hơn và tích lũy dần. Do đó, luận văn không tránh khỏi những thiếu xót. Rất

Zoom đồ họa, truy vấn thuộc tính; Biểu diễn bản đồ kết hợp với nhiều thông tin bổ
trợ khác: sóng, gió, dòng chảy, mạng lưới hàng h
ải,…;Oracle db cài đặt bên trong
tường lửa giúp quản trị hệ cơ sở dữ liệu; ArcSDE cho GIS có khả năng truyền thông
kết nối an toàn; Tools : Công cụ để thực thi các cơ sở dữ liệu. Mô hình này đã được
dự án Midiv nghiên cứu đề xuất và đã ứng dụng để xây dựng dữ liệu tràn dầu cho
tất cả các biển thuộc Châu Âu: biển Baltic, biển Bắc, biển Địa Trung Hải và biển
Đ
en. Với tổng số vụ tràn dầu được thống kê qua vệ tinh, trên không và từ tàu lên tới
17.650 vụ. Số liệu này đã được thu thập từ năm 1998 cho đến khi kết thúc dự án
cuối năm 2005. Theo đó, các tác giả đã xây dựng một hệ thống cơ sở dữ liệu tràn
dầu trực tuyến và thành lập hệ thống các bản đồ mật độ tràn dầu cho năm vùng biển,
chi tiết có th
ể xem tại Website Oceanides ( ). Có thể nói, đây
20
là một sản phẩm hoàn thiện và hiện đại. Trong đó, đã thể hiện rõ quy luật phân bố ô
nhiễm dầu trên các vùng biển được thống kê từ một khối lượng ảnh SAR lớn.
Người dùng có thể tìm kiếm thông tin, truy vấn và xem trực tuyến, thậm chí có thể
tùy chỉnh thành bản đồ riêng cùng với các dữ liệu về gió, sóng và các tuyến hàng
hải từ hệ thống. Một vài ví dụ về hệ thống c
ơ sở dữ liệu xem hình 1.1, 1.2 và 1.3.

Hình 1.1 Các thông tin mô tả các sự cố thể biểu diễn trực tuyến

Hình 1.2 Hệ thống CSDL sự cố tràn dầu trên biển Địa Trung Hải phát hiện từ
dữ liệu SAR
21

Hình 1.3 Bản đồ mật độ sự cố tràn dầu trên biển địa Trung Hải được phát hiện
từ 9000 cảnh ảnh SAR với số lượng vụ tràn dầu là 5.530 vụ

tinh, các sự cố tràn dầu được thu bởi nhiều vệ tinh khác nhau, (hình 1.5 và 1.6). Các
dữ liệu ảnh cùng các báo cáo phân tích chi tiết về các sự cố tràn dầu có thể xem trực
tuyến và tải về làm tài liệu tham khảo tại địa chỉ:
( />). Điều đáng nói ở đây là trong các báo cáo
phân tích khá kỹ lưỡng về sự khác nhau của dấu hiệu các vết dầu với các báo động
giả trên ảnh SAR nó sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho các chuyên gia phân tích
và phát hiện vết dầu trên biển trên tư liệu viễn thám siêu cao tần. Sản phẩm CSDL
của dự án còn cung cấp nhiều thông tin bổ trợ khác như địa hình đáy biển, đường
bờ, độ sâu, trường sóng,….cho phép người sử
dụng có thể phân tích phối hợp nhiều
thông tin để đưa ra những đánh giá tin cậy.
23

Hình 1.5 Sơ đồ tổng thể dữ liệu ảnh vệ tinh các sự cố tràn dầu thuộc khu vực
Tây bắc Thái Bình Dương

Hình 1.6 Cơ sở dữ liệu ảnh vệ tinh cùng các sự cố tràn dầu thuộc khu vực Tây
bắc Thái Bình Dương
24
Trong bài báo: “Assessing the increasing risk of marine oil pollution spills in
China”, Lisa Woolgar, Techincal Support Co-ordinator-International Tanker
oweners Pollution Federation, London, Anh, Hội thảo quốc tế về dầu năm 2008.
Tác giả đã xem xét các rủi ro liên quan đến sự phát triển và gia tăng của giao thông
vận tải biển và các mối đe dọa của sự cố tràn dầu trên vùng biển Trung Quốc. Trong
đó, tác giả dựa trên nền tảng GIS biểu diễn đồ họa, hiển thị thông tin về các dữ liệu
quá khứ từ tàu chở dầu, CSDL sự cố tràn dầu, tích hợp thêm bộ dữ liệu về nhạy cảm
của các địa phương ven biển để có thể đánh giá được những rủi ro về ô nhiễm dầu
một cách toàn diện hơn và trình bày thông tin tổng hợp hiệu quả
.
Hãng Kongsberg đã xây dựng một hệ thống hoàn thiện từ giám sát, phát hiện

• Cơ sở dữ liệu và các bản đồ về nguồn lợi hải sản biển Khánh Hòa và
thuyết minh
• Bản đồ hiện trạng nuôi trồng thủy sản ven bờ hải đảo Khánh Hòa và
thuyết minh;
• Báo cáo khoa học về LC
50
và EC
50
của những sản phẩm chính của
dầu mỏ lên tôm sú và một số đối tượng khác.
Tuy nhiên, dự án vẫn còn một số vấn đề cần tiếp tục được hoàn thiện gồm:
• Bài toán tối ưu hóa công tác ứng phó SCTD và giảm thiểu tác động
• Nâng cao hiệu quả phần mềm OILSAS cho người dùng phải trong quá
trình tác nghiệp.
• Một vấn đề khác nữa là tính toán thiệt hại MT và kinh tế-xã hội do
SCTD chưa được giải quyết tốt do CSDL về giá trị trước mắt và lâu dài của
nguồn lợi và kinh tế-xã hội có độ tin cậy thấp, thậm chí hoàn toàn không có
số liệu. Đây cũng là tình hình chung của thế giới, trong đó có Việt Nam. Khi
độ tin cậy của sô liệu chưa cao thì kết quả thông tin có giá trị sử dụng thấp.
• Có được một CSDL biên KTTV tin cậy khi SCTD xảy ra cũng là một
thách thức không nhỏ. Nếu chất lượng số liệu chỉ riêng về gió và dòng chảy
biển kém, kết quả dự báo về sự lan truyền và phong hóa dầu trên OILSAS sẽ
sai lệch với thực tế, do đó các kiến nghị tư vấn trong ứng phó SCTD sẽ sai
lệch, rất nguy hiểm. Nhưng dự báo chính xác gió là vấn đề không đơn giản.
Nhiệm vụ nhà nướ
c: “Quan trắc ô nhiễm dầu trên biển bằng công nghệ viễn
thám”, 2008 của Cục Bảo vệ Môi trường - Bộ Tài nguyên và Môi trường trong đó
đơn vị thực hiện chính là Trung tâm Quan trắc và Thông tin Môi trường có mục tiêu
là sử dụng công nghệ viễn thám kết hợp với GIS thử nghiệm theo dõi, giám sát các
vị trí trên biển có khả năng phát sinh ô nhiễm dầu phục vụ công tác quản lý và kiểm