Xây dựng các hệ thống mạng lưới quan trắc độ mặn theo tiêu chuẩn mở quốc tế

ThS. Bùi Hồng Sơn (Sở tài nguyên và môi trường TP.HCM) cùng nhóm nghiên cứu bao gồm các chuyên gia của Trường đại học bách khoa – ĐH quốc gia TP.HCM đã thành công trong việc xây dựng đề tài “Nghiên cứu bộ chuẩn SWE của OGC và áp dụng thử nghiệm xây dựng các hệ thống mạng lưới quan trắc độ mặn theo tiêu chuẩn mở quốc tế”.

(Mô hình hệ thống quan trắc)

Ứng dụng này theo định kỳ sẽ tự động lấy dữ liệu từ hệ thống quan trắc độ mặn, cùng với các dữ liệu khác để tiến hành xử lý và mô hình hóa tình hình nhiễm mặn ở một vùng rộng lớn, nơi mà không thể trang bị thiết bị quan trắc. Điều này sẽ giúp ích rất nhiều cho nhân dân, doanh nghiệp và các nhà quản lý đưa ra các chính sách ứng phó kịp thời với biến đổi khí hậu, trong đó vấn đề xâm nhập mặn là một ví dụ điển hình đối với thành phố Hồ Chí Minh nói riêng và đối với cả khu vực miền Tây Nam Bộ nói chung.

Hiện nay, các giải pháp xây dựng hệ thống quan trắc tự động đã và đang được triển khai trong nhiều lĩnh vực từ trung ương đến địa phương, từ nhiều tổ chức nghiên cứu khác nhau và tại nhiều vùng lãnh thổ trên cả nước và quốc tế với nhiều mục tiêu khác nhau. Tuy nhiên trong thực tế, sự đa dạng về công nghệ quan trắc như chỉ số đo, thiết bị quan trắc, hệ thống quản lý, lưu trữ, xử lý dữ liệu quan trắc v.v… đang gây khó khăn trong việc chia sẻ, tích hợp các nguồn dữ liệu quan trắc từ các hệ thống khác nhau.

Trong khi đó, nhu cầu tích hợp dữ liệu từ các thiết bị quan trắc khác nhau thực sự cần thiết trong việc hỗ trợ các nhà quản lý môi trường và người sử dụng phân tích và đưa ra các quyết định ứng phó với diễn biến môi trường. Nếu giữa các hệ thống quan trắc có sự trao đổi và chia sẻ dữ liệu với nhau thì sẽ là một môi trường rất hiệu quả để phát triển các ứng dụng đòi hỏi phải có nhiều nguồn dữ liệu với khối lượng lớn. Các ứng dụng này sẽ là cơ sở cho công tác quản lý, giám sát môi trường trên cơ sở tích hợp từ nhiều nguồn khác nhau, đặc biệt từ nhiều nguồn dữ liệu không gian địa lý (bản đồ GIS nền địa hình, bản đồ địa chính, bản đồ địa hình đáy sông, biển...) trong đó có cả các dữ liệu quan trắc tài nguyên và môi trường.

Ngoài việc khả năng tích hợp dữ liệu không gian địa lý từ nhiều hệ thống khác nhau, hệ thống cũng cần phải có khả năng cung cấp, phân phối dữ liệu cho các ứng dụng khai thác và sử dụng dữ liệu khác. Một ví dụ rất đặc trưng trong số các ứng dụng nói trên là ứng dụng mô hình hóa diễn biến độ mặn đáp ứng gần với thời gian thực nhằm đưa ra những cảnh báo, dự báo về tình hình nhiễm mặn, lan truyền độ mặn trong tương lai gần và kết quả được công bố trên các phương tiện đại chúng. Để giải quyết một phần vấn đề là làm sao các hệ thống thông tin quan trắc có thể kết nối, liên thông và trao đổi được dữ liệu với nhau, một trong những giải pháp là cần phải tiến hành tổ chức nghiên cứu và xây dựng giải pháp hệ thống mạng quan trắc tự động bằng mô hình SWE (Sensor Web Enablement) phục vụ giám sát chỉ số môi trường, ứng phó biến đổi khí hậu với các nội dung nghiên cứu của nhóm đi xuyên suốt từ chế tạo thiết bị quan trắc với ba chỉ số: mực nước, nhiệt độ nước và độ dẫn điện… cho đến xây dựng một hệ thống thông tin quản lý dữ liệu quan trắc theo chuẩn mở OGC (gọi tắt là OGC SWE); thiết lập các kết xuất dạng đồ thị, báo cáo và mô hình hóa tự động nhằm thành lập bản đồ dự báo tình hình xâm nhập  mặn của lãnh thổ cần nghiên cứu.

Thiết bị sử dụng nguồn năng lượng mặt trời và pin sạc dự phòng nhằm bảo đảm nguồn năng lượng hoạt động trong thời gian dài (trên 2 tuần) khi module năng lượng mặt trời bị hư hỏng hoặc do ảnh hưởng thời tiết.

Thiết bị dễ dàng được lắp đặt trong thực tế với các điều kiện khác nhau và có thể giám sát tình trạng hoạt động và điều khiển tần suất lấy mẫu thông qua tin nhắn SMS. Điểm khác biệt so với nhiều thiết bị quan trắc tự động khác là khả năng truyền dữ liệu về server theo giao tiếp chuẩn mở của OGC SOS với 6 chỉ tiêu quan trắc.

Qua thực tế triển khai, các thiết bị đều truyền dữ liệu về server rất ổn định. Độ chính xác đo độ mặn được kiểm định trong phòng thí nghiệm có sai số nhỏ hơn 0.1% so với mẫu chuẩn. Tuy nhiên khi cài đặt trong thực tế, dưới tác động của môi trường và thời gian, độ chính xác chắc chắn sẽ thay đổi và cần phải được phân tích, đánh giá để đưa ra phương pháp khắc phục.

Theo ThS. Bùi Hồng Sơn, mục tiêu của đề tài là tạo ra sản phẩm bản đồ xâm nhập mặn đáp ứng thời gian thực hoặc gần với thời gian thực nên ứng dụng có thể lấy dữ liệu độ mặn từ hệ thống thông tin bất cứ lúc nào để tính toán, chạy mô hình sẽ nhanh hơn. Hiện nay khả năng đáp ứng của ứng dụng mới đạt được gần với thời gian thực với kỳ vọng một mô hình (bản đồ) trong một giờ. Ý nghĩa cao của ứng dụng là nhờ có các số liệu quan trắc mặn liên tục và ở nhiều vị trí khác nhau nên việc tối ưu ứng dụng trong việc tính toán mô hình tạo bản đồ xâm nhập mặn sẽ được dễ dàng hơn và tạo độ tin cậy cao hơn.

Hiện hệ thống đang được vận hành trên Web với tên miền: http://sml.hcmgis.vn.

Theo Khoahocphothong