Ứng dụng GPS và GIS trong quản lý đội tàu khai thác hải sản xa bờ

GIS là Hệ thống công nghệ thông tin địa lý được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như địa chính, giao thông, quy hoạch đô thị và nhiều lĩnh vực khác. Để nâng cao khả năng, hiệu quả ứng dụng của GIS thường kết hợp GIS với một số hệ thống khác là viễn thám; hệ thống định vị toàn cầu (GPS); hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, nhằm bổ sung những chức năng quản lý, xử lý và phân tích số liệu phi không gian trong cơ sở dữ liệu của GIS.

Từ các ưu điểm của GIS, Trung tâm nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Phần mềm Trường Đại học Nha Trang và Hội nghề cá Khánh Hòa đã nghiên cứu tích hợp dữ liệu của GPS vào GIS, nhằm hỗ trợ công tác quản lý và tổ chức đội tàu khai thác hải sản xa bờ.

Theo Phó Giáo sư Tiến sĩ  Nguyễn Thạch, Trường Đại học Nha Trang: Trên thực tế, để quản lý và tổ chức tốt một đội tàu khai thác khơi xa, cơ quan quản lý cần có những thông tin về vết (vị trí) tàu khai thác, thông tin kỹ thuật của tàu, thông tin về khai thác và các thông tin tham khảo khác.

Trong đó theo dõi vết tàu là một chỉ tiêu quan trọng nhất trong quản lý và tổ chức đội tàu khai thác. Bởi khi biết được vị trí con tàu, người quản lý ở đất liền sẽ biết đựoc hành trình con tàu có đúng hướng định trước không, có vi phạm vùng biển thuộc chủ quyền của nước khác không. Biết được vị trí của tàu sẽ cho phép điều động tàu đến ngư trường được dự báo có sản lượng khai thác tốt, đồng thời hỗ trợ việc cứu nạn, cứu hộ trên biển được thuận lợi hơn.

Để kết hợp GPS với GIS cần xác định những thông số có tính chất chung của hai hệ thống. GPS và GIS có một số dữ liệu quản lý giống nhau về toạ độ địa ý, thời gian và hệ toạ độ địa lý. Do đó, kết hợp GPS với GIS thực chất là sử dụng những thông tin của GPS để liên kết với thông tin trong GIS. GPS thường đựơc gắn trên các phương tiện di động, toạ độ của nó được xác định chính xác qua các vệ tinh.   

Trong nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Phần mềm Trường Đại học Nha Trang, GIS được đặt tại trung tâm trên đất liền, GPS gắn trên tàu khai thác cá ngoài biển. Việc kết hợp GPS trong trường hợp này là gắn thông tin địa lý và thời gian của GPS vào hệ thống GIS được xác lập cùng hệ toạ độ với GPS.

Hiện nay mỗi tàu khai thác xa bờ thường được trang bị 1 máy định vị GPS, thông dụng là GP - 30, GP - 31, GP - 32; máy thu - phát sóng ngắn ICOM, phổ biến là M - 700TY, M - 710, M - 718 của Nhật. Do đó, Trung tâm lựa chọn giải pháp kỹ thuật cho việc truyền số liệu GPS về đất liền qua sóng ngắn của máy thu - phát vô tuyến ICOM.

Vì máy thu - phát ICOM có chất lượng truyền sóng tốt và phù hợp với các tàu đi biển. Vấn đề ở đây cần phải thiết kế một thiết bị ghép nối GPS với máy phát ICOM, để máy ICOM truyền dữ liệu tọa độ và thời gian của GPS từ tàu về trung tâm đất liền.

Trung tâm GIS ở đất liền nhận tín hiệu GPS qua máy thu - phát ICOM, tách lấy tín hiệu để chuyển vào máy tính, tích hợp vào GIS. Còn thiết bị phát FG - 01T được chế tạo để thực hiện các nhiệm vụ thu nhận số liệu từ máy định vị GPS, phân tích và lựa chọn số liệu cần truyền, điều khiển thiết lập các chế độ cho máy phát vô tuyến và điều chế tín hiệu FSK.

Thiết bị thu tín hiệu định vị FG - 01R được thiết kế và chế tạo để thực hiện các nhiệm vụ thu nhận tín hiệu từ máy thu phát vô tuyến chuyển đổi thành tín hiệu số, xử lý và chọn lọc số liệu trước khi đưa sang máy tính để hiển thị vị trí tàu. Chương trình theo dõi vết tàu chạy trên môi trường Windows 9X, liên kết với phần mềm MapInfo để hiển thị toạ độ của tàu lên bản đồ số.

Để thử nghiệm kết quả truyền dữ liệu của hệ thống, Trung tâm nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Phần mềm Trường Đại học Nha Trang thực hiện 4 bước thử nghiệm: Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm; Thử nghiệm khi tàu ở tại bến; Thử nghiệm khi tàu hoạt động trên biển và thử nghiệm tầm xa.

Kết quả cho thấy số liệu truyền và nhận trong các lần thử nghiệm đều đạt 100%. Riêng thử nghiệm trên tàu Kiểm ngư Đà Nẵng khi tàu trên đường về cảng Bạch Đằng có thời tiết xấu (mưa và dông) khi tàu vào gần bờ, tín hiệu thu được chỉ đạt khoảng 55%.

Kết quả tích hợp toạ độ tàu lên bản đồ số MapInfo bằng một trong hai cách: Trực tiếp hiển thị toạ độ của tàu lên bản đồ số ngay khi nhận tín hiệu, như vậy cho biết vị trí của con tàu gắn với thời gian thực; lưu trữ trong một tập tin và tích hợp vào bản đồ số.

Khi chuyển tập tin lưu trữ vết tàu của GPS sang môi trường MapInfo, các dữ liệu thuộc tính kèm theo như số hiệu tàu, kinh độ, vĩ độ, và thời gian tương ứng cũng sẽ được chuyển đổi sang tập tin của MapInfo. Trong GIS, thông tin vết tàu có thể tái hiện trở lại bằng cách cho chạy chương trình mô phỏng, khi đó các vị trí của tàu sẽ được hiển thị trở lại với khoảng cách thời gian bằng nhau giữa 2 điểm toạ độ.

Từ những kết quả đạt được thì giải pháp lựa chọn là một tổ hợp bao gồm phần cứng, phần mềm và cơ sở dữ liệu để kết hợp GPS và GIS trong quản lý và tổ chức đội tàu khai thác. Vì mô hình này cho phép truyền - nhận số liệu định vị từ GPS về trung tâm quản lý ở đất liền và tích hợp trong GIS phục vụ công tác quản lý các tàu khai thác khơi. Có thể tích hợp các thông tin khai thác, thông tin tham khảo vào GIS để xây dựng bản đồ ngư trường phục vụ công tác chỉ đạo khai thác.

Hệ thống được xây dựng trên nền MapInfo, do vậy có thể kế thừa các sản phẩm bản đồ số xây dựng cho MapInfo hoặc các phần mềm GIS khác có chức năng trao đổi dữ liệu với MapInfo, đồng thời sử dụng được các chức năng thống kê và phân tích dữ liệu không gian trong MapInfo.

Những kết quả nhận được chứng tỏ giải pháp lựa chọn có thể ứng dụng GPS kết hợp với GIS trong quản lý và tổ chức đánh bắt cho đội tàu khai thác hải sản xa bờ. Song cũng cần nhìn nhận rằng các kết quả đạt được vẫn còn những hạn chế.

Đó là kết quả truyền số liệu mới chỉ thực hiện được một tàu, khi truyền nhiều tàu chưa kiểm tra được sự tranh chấp đường truyền. Điều này có thể khắc phục bằng cách lập lịch thời gian cho các điểm truyền số liệu giữa các tàu không trùng nhau.

Chưa kiểm tra đầy đủ sự truyền số liệu ở khoảng cách xa. Kết quả truyền số liệu từ Đà Nẵng đến Nha Trang còn ít, đặc biệt chưa thử nghiệm khi tàu chạy hoạt động ở vùng biển Nam Trường Sa. Chưa kiểm tra đầy đủ sự truyền số liệu trong thời tiết xấu. Chưa có điều kiện thử nghiệm độ tin cậy của thiết bị chế tạo.

Phó Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Thạch khẳng định, nếu có thêm thời gian và điều kiện nghiên cứu bổ sung hoàn chỉnh những hạn chế nói trên, thì với giải pháp kỹ thuật đã nghiên cứu có những ưu điểm sử dụng được các thiết bị có sẵn trên tàu khai thác để xây dựng một hệ thống thông tin GIS có giá thành thấp, đáp ứng đựoc yêu cầu kỹ thuật trong quản lý và tổ chức khai thác đội tàu đánh bắt xa bờ của các sở thủy sản, hoặc các công ty.