Luận án Tiến sĩ Địa lý: Cơ sở khoa học ranh giới biển bằng GIS (Bình Thuận-Cà Mau)

Nghiên cứu ranh giới biển là lĩnh vực được quan tâm toàn cầu. Nhiều quốc gia đã sử dụng GIS để quản lý vùng biển. Tổ chức Thủy đạc Quốc tế (IHO) cung cấp tiêu chuẩn về bản đồ biển. Ủy ban Ranh giới Thềm lục địa của Liên Hợp Quốc xem xét các hồ sơ mở rộng thềm lục địa. Các nước phát triển như Na Uy, Australia, Canada đã ứng dụng GIS biển từ sớm. Họ xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu biển toàn diện. Phương pháp tính toán tọa độ địa lý trên biển ngày càng chính xác. Công nghệ viễn thám hỗ trợ thu thập dữ liệu biển hiệu quả. Các nghiên cứu quốc tế tập trung vào mô hình hóa ranh giới biển. Phần mềm GIS chuyên dụng phục vụ phân tích không gian biển. Kết quả nghiên cứu quốc tế là nguồn tham khảo quý giá cho Việt Nam.

Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về ranh giới biển. Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ thực hiện nhiều đề tài liên quan. Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam đóng vai trò chủ đạo. Các nghiên cứu tập trung vào đường cơ sở lãnh hải và vùng nội thủy. Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội đào tạo chuyên ngành Bản đồ và Địa thông tin. Một số nghiên cứu áp dụng GIS trong quản lý biên giới biển. Tuy nhiên, nghiên cứu chuyên sâu về ranh giới vùng nội thủy từ Bình Thuận đến Cà Mau còn hạn chế. Cần có phương pháp khoa học mới, áp dụng công nghệ GIS hiện đại. Khu vực phía Nam có đặc điểm địa hình bờ biển phức tạp. Nhiều cửa sông, vịnh nhỏ tạo thách thức trong xác định ranh giới. Nghiên cứu này nhằm bổ sung khoảng trống khoa học đó.

Đường cơ sở là đường thẳng nối các điểm có tọa độ địa lý xác định trên bờ biển. Đường cơ sở thông thường là đường ngấn nước biển thấp nhất. Đường cơ sở thẳng áp dụng cho bờ biển khúc khuỷu. Nội thủy là vùng nước phía trong đường cơ sở. Lãnh hải là vùng biển tiếp giáp nội thủy, rộng tối đa 12 hải lý. Vùng tiếp giáp lãnh hải rộng tối đa 24 hải lý tính từ đường cơ sở. Vùng đặc quyền kinh tế là vùng biển rộng 200 hải lý. Quốc gia có quyền chủ quyền về kinh tế trong vùng này. Thềm lục địa bao gồm đáy biển và lòng đất dưới đáy biển. Chiều rộng thềm lục địa tối thiểu 200 hải lý. Các khái niệm này là cơ sở để tính toán ranh giới biển. Mỗi loại ranh giới có phương pháp xác định riêng.

Việt Nam xây dựng hệ thống pháp luật biển khá hoàn chỉnh. Luật Biển Việt Nam năm 2012 là luật gốc. Nghị định 17/2012/NĐ-CP quy định chi tiết về đường cơ sở. Quyết định số 69/QĐ-TTg công bố tọa độ đường cơ sở. Các nghị định khác quy định về quản lý vùng biển. Hệ thống pháp luật đảm bảo phù hợp UNCLOS 1982. Quy định về ranh giới hành chính trên biển giữa các tỉnh được ban hành rõ ràng. Việc áp dụng pháp luật cần có công cụ kỹ thuật hỗ trợ. GIS biển là công cụ hiệu quả để thực thi pháp luật biển. Dữ liệu tọa độ địa lý phải chính xác theo hệ quy chiếu quốc gia. Pháp luật yêu cầu cập nhật thường xuyên bản đồ biển Việt Nam.

UNCLOS 1982 được gọi là Hiến pháp của đại dương. Công ước có 320 điều khoản và 9 phụ lục. UNCLOS 1982 định nghĩa hệ thống vùng biển hiện đại. Công ước quy định quyền và nghĩa vụ của quốc gia ven biển. Nguyên tắc đường cơ sở là nền tảng tính toán ranh giới. Điều 5 quy định đường cơ sở thông thường. Điều 7 quy định đường cơ sở thẳng. Điều 121 quy định chế độ pháp lý của đảo. UNCLOS 1982 tạo khuôn khổ cho giải quyết tranh chấp biển. Việt Nam áp dụng UNCLOS 1982 để xác định ranh giới với các nước láng giềng. Công ước cũng quy định về thềm lục địa mở rộng. Ủy ban Ranh giới Thềm lục địa xem xét đệ trình của các quốc gia.

Nghiên cứu sử dụng phần mềm ArcGIS của Esri. Phần mềm này hỗ trợ mạnh mẽ trong phân tích không gian biển. ArcGIS cho phép tạo lớp dữ liệu vector và raster. Phép chiếu UTM được sử dụng cho tính toán khoảng cách. Dữ liệu đường bờ biển được số hóa từ ảnh vệ tinh. Mô hình số độ cao (DEM) mô tả địa hình đáy biển. Công cụ tính toán buffer xác định vùng đón sóng theo hải lý. Extension Maritime cho phép xử lý dữ liệu hàng hải. Python scripting tự động hóa các tác vụ lặp lại. Dữ liệu GPS thực địa được nhập vào hệ thống GIS. Quá trình kiểm tra chất lượng dữ liệu được thực hiện nghiêm ngặt. Hệ thống tọa độ WGS 84 đảm bảo tính quốc tế của dữ liệu.

Dữ liệu nghiên cứu đến từ nhiều nguồn khác nhau. Ảnh vệ tinh Landsat và Sentinel cung cấp hình ảnh bờ biển. Dữ liệu thủy đạc từ Cục Đo đạc và Bản đồ. Số liệu tọa độ đường cơ sở từ Nghị định 17/2012/NĐ-CP. Bản đồ tỷ lệ lớn mô tả chi tiết đường bờ biển. Dữ liệu thực địa thu thập bằng máy GPS RTK độ chính xác cao. Dữ liệu từ các đợt đo đạc biên giới biển được lưu trữ. Phương pháp viễn thám phát hiện biến đổi đường bờ biển. Dữ liệu thống kê kinh tế-xã hội các tỉnh ven biển. Nguồn dữ liệu đa dạng đảm bảo tính toàn diện. Kiểm tra chéo dữ liệu tăng độ tin cậy kết quả. Dữ liệu được chuẩn hóa theo hệ thống tọa độ thống nhất.

Hướng chung của bờ biển là yếu tố quan trọng trong tính toán ranh giới. Bờ biển phía Nam Việt Nam chạy theo hướng Đông Bắc-Tây Nam. Từ Bình Thuận đến Cà Mau, hướng bờ biển thay đổi dần. Khu vực Bình Thuận-Bà Rịa Vũng Tàu có hướng bờ tương đối ổn định. Vùng đồng bằng sông Cửu Long bờ biển thấp, nhiều phù sa. Cà Mau là vùng mũi đất nhô ra phía Tây Nam. Hướng chung được xác định bằng đường thẳng hồi quy qua các điểm bờ biển. Phương pháp hồi quy tuyến tính áp dụng cho tính toán. Phần mềm GIS tính toán hướng chính xác. Kết quả là cơ sở để vẽ ranh giới vuông góc với hướng chung. Phương pháp này đảm bảo tính công bằng giữa các tỉnh.

Mỗi cặp tỉnh liền kề có đặc điểm địa hình riêng. Tỉnh Bình Thuận giáp Bà Rịa-Vũng Tàu tại mũi Kê Gà. Bà Rịa-Vũng Tàu giáp Thành phố Hồ Chí Minh qua vùng biển Cần Giờ. Thành phố Hồ Chí Minh giáp Tiền Giang tại cửa Soài Rạp. Tiền Giang giáp Bến Tre qua sông Tiền. Bến Tre giáp Trà Vinh qua sông Cổ Chiên. Trà Vinh giáp Sóc Trăng qua vùng cửa sông Hậu. Sóc Trăng giáp Bạc Liêu qua vùng biển phía Nam. Bạc Liêu giáp Cà Mau qua vùng đất ngập mặn. Huyện đảo Côn Đảo thuộc Bà Rịa-Vũng Tàu có ranh giới riêng. Mỗi phương án dựa trên đặc điểm địa lý cụ thể. Tọa độ ranh giới được tính toán bằng GIS. Kết quả kiểm chứng bằng nhiều phương pháp độc lập.

Kết quả ranh giới cần được kiểm chứng nghiêm ngặt. Phương pháp kiểm chứng so sánh với dữ liệu hiện có. Đối chiếu với các quyết định hành chính đã ban hành. Kiểm tra tính hợp lý về khoảng cách giữa các điểm ranh giới. Đánh giá sự phù hợp với đặc điểm địa hình thực tế. Sử dụng nhiều nguồn dữ liệu độc lập để xác nhận. Tham vấn ý kiến chuyên gia trong lĩnh vực biên giới biển. So sánh kết quả GIS với tính toán thủ công. Sai số cho phép trong giới hạn quy định. Kết quả được thể hiện trên bản đồ tỷ lệ phù hợp. Hồ sơ kỹ thuật được lập đầy đủ theo quy trình. Kết quả kiểm chứng tăng độ tin cậy khoa học.

Bờ biển phía Nam Việt Nam có nhiều dạng địa hình. Bình Thuận có bờ biển đá cao, nhiều mũi đất. Bà Rịa-Vũng Tàu có vịnh Gành Rái và bán đảo Cần Giờ. Thành phố Hồ Chí Minh có rừng ngập mặn Cần Giờ. Tiền Giang, Bến Tre có bờ biển bùn thấp. Trà Vinh, Sóc Trăng có hệ thống cù lao ven biển. Bạc Liêu có vùng đất ngập mặn ven biển. Cà Mau là vùng mũi Cà Mau nhô ra biển. Đặc điểm địa hình quyết định vị trí đường cơ sở. Bờ biển khúc khuỷu áp dụng đường cơ sở thẳng. Bờ biển bằng phẳng áp dụng đường cơ sở thông thường. Dữ liệu địa hình được cập nhật liên tục bằng viễn thám.

Vùng biển phía Nam có vai trò kinh tế quan trọng. Ngư nghiệp là ngành kinh tế chủ lực. Vùng đánh cá rộng lớn cung cấp hải sản cho cả nước. Cảng biển quốc tế tại Bà Rịa-Vũng Tàu và Thành phố Hồ Chí Minh. Dầu khí ngoài khơi đóng góp lớn cho ngân sách. Du lịch biển phát triển mạnh tại Bình Thuận, Bà Rịa-Vũng Tàu. Nuôi trồng thủy sản ven biển đem lại thu nhập cao. An ninh quốc phòng biển là nhiệm vụ chiến lược. Quản lý ranh giới biển giúp bảo vệ quyền lợi quốc gia. Xác định rõ ranh giới hỗ trợ quản lý tài nguyên biển bền vững. Kinh tế biển đóng góp hơn 60% GDP vùng duyên hải. Phát triển kinh tế biển cần ranh giới biển rõ ràng.

Nghiên cứu đạt được nhiều kết quả quan trọng. Thứ nhất, tổng hợp đầy đủ cơ sở pháp lý về ranh giới biển. Thứ hai, xây dựng quy trình xác định ranh giới bằng GIS. Thứ ba, tính toán ranh giới vùng nội thủy 8 cặp tỉnh. Thứ tư, tạo bộ bản đồ biển số hóa khu vực phía Nam. Thứ năm, đề xuất phương pháp kiểm chứng kết quả. Thứ sáu, đánh giá điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu. Kết quả có giá trị khoa học và thực tiễn cao. Quy trình có tính lặp lại và mở rộng được. Dữ liệu tọa độ chính xác, có thể sử dụng ngay. Bản đồ GIS phục vụ quản lý nhà nước về biển. Nghiên cứu là bước tiến mới trong lĩnh vực GIS biển Việt Nam.

Nghiên cứu còn một số hạn chế cần khắc phục. Dữ liệu vệ tinh có độ phân giải chưa cao tại một số khu vực. Biến đổi bờ biển do xói lở chưa được cập nhật đầy đủ. Phạm vi nghiên cứu giới hạn từ Bình Thuận đến Cà Mau. Cần mở rộng ra toàn bộ vùng biển Việt Nam. Hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm nhiều nội dung. Tích hợp dữ liệu thời gian thực từ trạm quan trắc. Ứng dụng học máy trong dự báo biến đổi đường bờ biển. Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu biển quốc gia. Phát triển ứng dụng GIS web cho quản lý biển. Nghiên cứu ranh giới vùng đặc quyền kinh tế và thềm lục địa. Hợp tác quốc tế chia sẻ dữ liệu biển. Đào tạo nguồn nhân lực GIS biển chất lượng cao.