bước đầu ứng dụng gis vào công tác quản lý chất lượng nước thải khu công nghiệp tân tạo

37 Chương 4: Ứng Dụng GIS Vào Việc Đánh Giá & Quản Lý Chất Lượng Nước Thải Ở Khu Công Nghiệp Tân Tạo 4.1 Vai trò của hệ thống thông tin địa lý trong việc quản lý và đánh giá chất lượng

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO -

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU ỨNG DỤNG GIS VÀO CÔNG TÁC QUẢN LÝ CHẤT LƯỢNG NƯỚC THÁI KHU CÔNG NGHIỆP TÂN TẠO

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường

Trang 2

2 Mục tiêu của để tài -ccrrrrrrrtetrtrtriritiiirriidrriitrirrrrriirriitrr 2

3 Phạm vi giới hạn của để tài -creeerieerirerrrirrirrirrreriirriirrrrrrrre 2

4 Nội dung nghiên CỨU -. -+++c+etereettetttrtettritrrtrrrtrrrerertrrrrrrredire 2

5 Phương pháp nghiên cứu -+s+sesrerserrrrrrtrtrttrrrirrrrterrrtrrrtrrrrertre 3

6 Đối tượng nghiên cứu - ++sttertrerierrrerrirrriiiiiiiirrttrierrrtrrrrri 4

7 Quy trình thực hiện -. -+csesrreererttrtrtrerrerrrrirrrrirrirrrred 4

PHẦN HAI: NỘI DUNG

Chương 1: Tổng Quan Về Hệ Thống Thông Tin Địa Lý (GIS)

1.1 Định nghĩa GIS

1.2 Sơ lược về quá trình nhận thức về GIS -: -+++ertrtrrrrrerteee 7

1.3 Các khả năng cơ bản và vai trò của GIS -s eseeerrrrrerrrrrrre 9 1.4 Các thành phần của GIS - -ccstcserrreeriririirrrrrrdirrrrrrrrrrie 10

1.4.1 Phần cứng - 5¿-cseertrtrtttritrirtriiiiirriiiiiiiiirrrrieriite 10

1.4.3 Dữ liệu chinh 1112101010101 12

Trang 3

1.5.1.3 Thực thể miễn - 55 s+rttttetrtrrierrrrrriiie 16

1.5.2 Cấu trúc dữ liệu kiểu Raster -csserreeeerrrreererreee 16

1.5.2.1 Biểu diễn của các Pixel trong cấu trúc Raster chồng lớp l6

1.5.2.2 Các phương pháp nén dữ liệu dạng Raster chồng lớp 17 1.5.3 Các điểm khác nhau giữa cấu trúc Vectơ với Raster 18

Chương 2: Tổng Quan Về Khu Công Nghiệp Tân Tạo

2.1 Giới thiệu về khu công nghiệp Tân Tạo -cceccerereertre 19:

2.2 Đặc điểm tự nhiên - 5s snnt>nhtrhttrtsertrrrrireiirirereeie 19: 2.2.1 Vị trí địa lý: - sen ttetterierie 19

2.2.2 Điều kiện địa hình s s- test 20

2.2.3 Điều kiện khí tượng thủy văn -‹: ctseserserieeerrrrrrrrie 21'

2.3 Hạ tầng cơ sở của KCN Tân Tạo

2.3.1 Diện tích khuôn viên và các phân khu chức năng: . 24

2.3.2 Hạ tầng cơ sở của KCN Tân Tạo -. c:ecccrerreerirterittre 24'

2.4 Khái quát về các hoạt động chính - +c+ssreneerrerrrrrterrrere 25 2.4.1 Cơ cấu ngành nghề -++cetterriertrtrrrerierriirrrrrree 25 2.4.2 Nguôn lao động - -++ss-s+

2.4.3 Các vấn để môi trường liên quan đến hoạt động KCN 26

Trang 4

Chương 3: Hiện Trạng Quản Lý Chất Lượng Nước Thai KCN Tan Tao

3.1 Hiện trạng môi trường KCN tân t†ạo -eerrrrrrrrrrrrrrrtre 30

3.1.1 Môi trường không khí -+++rsrteereerrttrrrttttttttrttrrrrree 30 3.1.2 Chất thải rắn và chất thải nguy hại -. -eeerererrrrree 31

3.1.3 Môi trường nưỚc -+xsr+seterteetrtertrrrrerttritrrrrirdrrrriieee 32

3.1.4 Cây xanh c«c-errerrerhrieirerirrrrrreirririrrrrrrriir101tneeree 33

3.2 Hiện trạng quần lý chất lượng nước thải KCN Tân Tạo 34

3.2.1 Hiện trạng nước thải -+ceeeerrrrrrrtrtrtrrrrtrterrrrrreretre 34

3.2.1.1 Nước mưa chẩy trần -eceeerreerertrtrtrtetrtrrrrrrr 34

3.2.1.2 Nước thải sinh hoạt -+++es+enerrtrerrrrertrrtrdrrrrr 34

3.2.1.3 Nước thải sản xuất : -

3.2.2 Giới thiệu về trạm XLNT tập trung tại KCN Tân Tạo 35

3.2.3 Công tác giám sát và quản lý chất lượng nước thải -«~- 37 3.2.3.1 Mục đích giám sắt : -eeeeeeerrrtertrtetrrrrrrrrrrrr 37

3.2.3.2 Công tác giám sát và quản lý chất lượng nước thải: 37 Chương 4: Ứng Dụng GIS Vào Việc Đánh Giá & Quản Lý Chất Lượng

Nước Thải Ở Khu Công Nghiệp Tân Tạo

4.1 Vai trò của hệ thống thông tin địa lý trong việc quản lý và đánh giá chất lượng nước thải KCN tân tạo . -c5-csthereeetrteirrtrrtererrerre 39 4.2 Nội dung của ứng dụng GIS trong việc quản lý và đánh giá chất lượng

4.2.1.3 Sự liên kết giữa các dữ liệu: —— 46

4.2.2 Ứng dụng GIS đánh giá chất lượng nước thải KCN Tân Tạo 47

Trang 5

Nước Thải KCN Tân Tạo Đến Chất Lượng Nước Rạch Nước Lên

5.1 Vai trò của mô hình hóa trong việc đánh giá ảnh hưởng của nước thải

KCN tân tạo đến chất lượng nước rạch Nước Lên

5.2 Xây dựng mô hình tính toán sự lan truyền chất ô nhiễm trong rạch

I0 s80 1011177 .aa 56

5.2.1 Cơ sở lý thuy€t, oe eecseseeceecssesseeseecneesnerseesneenssseesneerseseaneenecetennees 57

5.2.1.1 Các khái niệm cơ bản:

5.2.1.2 Trạng thái cân bằng giữa các Ô: . eeeerrrerree 60

5.2.2 Tính toán các thông số thủy lực rạch Nước Lên 60

5.2.3 Phần mềm tính toán chất lượng nước rạch Nước Lên 61 5.3 Kết quả tính toán: . -cs+rtrrrttrrtritritriiriiriiriiiiiirrtrie 62

PHẦN BA: KẾT LUẬN

1 Kết quả của để tài -.-. -ccss+ecxrrtrritttritriiiiiirririirriiiirtriiree T3

2 Điểm mới của để tài -c5ccccrrintttirririiirriiieriiiriiiiiieriiiiee 74

4 Để xuất hướng mở rộng : - +55 ©++£xtt#rttrtrrttrietiirrrriiirriirirriier 75

Tài Liệu Tham Khảo

Trang 6

DANH MỤC VIẾT TẮT

GIS: Geographic Information System

HTTTĐL: Hệ thống thông tin địa lý

HEPZA: Ban quần lý các khu chế xuất và công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh

KCN: Khu công nghiệp

Trang 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bang 2.1: Các vấn để môi trường do các cơ sở sản xuất gây ra 27 Bảng 2.2: Các hoạt động khác ảnh hưởng đến môi trường -' 29

Bảng 3.1: Chất lượng không khí tại các khu vực đặc trưng trong KCN Tân Tạo 30

Bảng 3.2: Thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt: . -eeeerceee 34

Bảng 4.1: So sánh giữa công tác quản lý dữ liệu có và không có ứng dụng GIS 40 Bảng 4.2: Toạ độ của bốn điểm đo GP ceeneerirrrrrrrrrie 42

Bang 4.3: Toạ độ các điểm lấy mẫu nước mặt .- -::-+r-+rrrreerrtrerrrreee 43 Bang 4.4: Cấu trúc dữ liệu bảng Cong Ty.đbŸ -cscsrnneeerrrrtrrrrterrrrrre 44

Bảng 4.5: Cấu trúc dữ liệu bảng tieu chuan cong ty loai C.dbf -«e-~ 44

Bảng 4.6: Cấu trúc dữ liệu bắng vi trỉ lay mau nuoc.đbf -e-eee+ 45 Bảng 4.7: Cấu trúc dữ liệu bảng tiêu chuẩn nước mặt.đÝ -. - 46 Bảng 4.8: Mẫu nước thải sau xử lý của Trạm Xử lý nước thải tập trung KCN Tân

11 .ẽe.a naaa- 50

Bang 5.1: Két quả phân tích mẫu nước mặt theo các quý . - Phụ lục 8

Bảng 5.2: Các thông số thủy lực của rạch Nước Lên . . . -e+rtere 62

Bảng 5.3: Kết quả quan trắc chỉ tiêu COD -c ecrrreerrrrtrirrrrrrrrrieee 62

Bảng 5.4: Kết quả quan trắc chỉ tiêu BODð5 cccereeerrierreirirrrrre 63 Bảng 5.5: Kết quả quan trắc chỉ tiêu Nitơ tổng ‹ eeerirerrrrerrie 63

Bảng 5.6: Hàm Lượng COD tại các Ô -cerrerrereiertrireerrer Phụ lục 9 Bảng 5.7: Hàm Lượng BOD5 tại các Ô -ersrereerrrrterrrre Phụ lục 13 Bảng 5.6: Hàm Lượng Nitơ tổng tại các Ô eecerierieririririrrrr Phụ lục 17

Trang 8

Mô hình của Module quần lý và lưu trữ cơ sở dữ liệu 13

Sơ đồ xuất dữ liệu -5c +ss+rserteriirrr11101.n08100 14 Cấu trúc dữ liệu kiểu Vector . -s++crtserretrteerrerrirrrrierre 16 Cấu trúc dữ liệu kiểu Rasf€T - 5-5s+ctstteneerrerertrirrierierie 16

Thanh phan chất thải rắn của KCN Tân Tạo -. -+ 31

Thiết bị định vị GPS 5S cnhhhhenhhrererirrdrirerrirrrrie 42

Sơ đô vị trí các điểm đo toa độ GPS ceerrrrrrrrrrrre 42

Sơ đồ lấy mẫu nước mặt rạch Nước Lên . -++ +ee+-ser 42

Sự liên kết giữa các dữ liệu -+ceeneerirerrrrrrrerrrree 46 Hàm lượng SS trong nước thải sẩn xuất -eererreee 48

Hàm lượng COD trong nước thải sản xuất Phu luc 1

Hàm lượng BOD; trong nước thải sản xuất . -cee+ Phụ lục 2

Hàm lượng Nitơ tổng trong nước thải sản xuất Phụ lục 3

Hàm lượng Phospho tổng trong nước thải sản xuất Phụ lục 4

Hàm lượng NHạ trong nước thải sẩn xuất - Phụ lục 5

Giao diện chính của chương trình -: es+srereeeerereeerete 53

Menu Công ty .- + s+Sssenenhnhtrrerreriririrrrrrriiiirre 53

Sự biến thiên BOD; theo thời gian . -ccereieerrerrrrrree 54

Bản đồ lưu vực rạch Nước Lên -: -++++xsseteeriertrrrtrrrrrr 56

Mô hình chuyển tải đơn giản cccccrerirerrrerrerirrrrrrre 57 Trạng thái cân bằng giữa các Ô -.eereererrrrrrrrrererere 60 Mặt cắt ngang rạch Nước Lên -‹ -75-srrrerrrretrrrtertrre 60

Trang 9

Hình 5.5:

Hình 5.6:

Hình 5.7:

Hình 5.8:

Hình 5.9:

Hình 5.10:

Hình 5.11:

Hình 5.12:

Hình 5.13:

Hình 5.14:

Hình 5.15:

Hình 5.16:

Hình 5.17:

Hình 5.18:

Hình 5.19:

Sự phân bố COD trong rạch Nước Lên Quý 4 năm 2004 64

Sự phân bố COD trong rạch Nước Lên Quý 1 năm 2005 - 64

Đô thị tải lượng COD của các cống xã -+-+cnerreieriee 66 Sự phân bố BOD: trong rạch Nước Lên Quý 4 năm 2004 67

Sự phân bố BOD; trong rạch Nước Lên Quý 1 năm 2005 67

Đồ thị tải lượng BOD; của các cống xã . cccieneerriee 69 Sự phân bố Nitơ tổng trong rạch Nước Lên Quý 4 năm 2004 70

Sự phân bố Nitơ tổng trong rạch Nước Lên Quý 1 năm 2005 70

Đồ thị tải lượng Nitơ tổng của các cống Xã : - 72

Trang 10

Bước đầu ứng dụng GIS vào công tác quản lý chất lượng nước thải KCN Tân Tạo

Phân Một: TỔNG QUAN

1 CƠ SỞ HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

PHẠM VI GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Trang 11

1 CƠ SỞ HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI

Khu công nghiệp (KCN) Tân Tạo là một trong những KCN lớn của nước

ta, nó đã và đang mang lại nhiều lợi ích kinh tế — xã hội Bên cạnh đó các hoạt

động của KCN cũng không tránh khỏi việc tạo ra những ảnh hưởng tới môi trường

tự nhiên trong khu vực Với việc xây dựng Trạm xử lý nước thải tập trung

(6/2003) đang đi vào hoạt động đã góp phần tạo môi trường xanh_sạch_ đẹp, thu

hút các nhà đầu tư

Tuy nhiên công tác giám sát chất lượng nước thải còn nhiều bất cập, việc

giám sát và quản lý chất lượng nước thải nói riêng cũng như môi trường nói chung còn khá thủ công và phức tạp Các công cụ quản lý chủ yếu vẫn là Word,

Excel, Access Các công cụ này làm việc trên các dữ liệu thuộc tính tương đối tốt

nhưng không cung cấp cho người quản lý khả năng làm việc với các dữ liệu

không gian địa lý Điểu này phần nào sẽ làm hạn chế khả năng quan sát, nhận

xét, cũng như đưa ra những quyết định chính xác trong công tác quản lý

Trong bối cảnh đó việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL) vào công tác đánh giá và quản lý chất lượng nước thải là một nhu cầu cân thiết Với những thành công của GIS trên thế giới cũng như Việt Nam về công tác quản lý

môi trường ta hoàn toàn có cơ sở để tin vào tính hiệu quả của GIS trong việc quản

lý nước thải KCN

Hiện nay, việc áp dụng GIS trong quản lý môi trường KCN chưa được thực hiện trong thành phố Tuy nhiên, ý tưởng áp dụng công cụ này để quản lý môi

trường KCN đã được một số người để xuất và các cấp lãnh đạo cũng đang rất

quan tâm Mặc dù vậy, đây mới chỉ là ý tưởng và nguyện vọng của ban quản lý

chứ chưa được nghiên cứu để áp dụng trong thực tế

Để tài “Bước đầu ứng dụng GIS vào công tác quản lý chất lượng nước thải

khu công nghiệp Tân Tạo” nhằm bước đầu nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc áp dụng công cụ quản lý mới, tập trung vào việc đánh giá chất lượng

Trang 12

nước thải thông qua GIS cũng như xây dựng mô hình quản lý chất lượng nước thải

trên nền tảng của GIS

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

a Mục tiêu lâu dài

- _ Xây dựng công cụ quản lý chất lượng nước nói riêng cũng như quản lý môi trường khu công nghiệp nói chung

- _ Trên cơ sở GIS xây dựng phần mềm quản lý môi trường cho các KCN

b Mục tiêu cụ thể:

- _ Thu thập các thông số chất lượng nước thải KCN Tân Tạo

- Quan ly cdc thông số chất lượng nước KCN Tân Tạo bằng GIS

- _ Đánh giá chất lượng nước thải KCN Tân Tạo

- _ Thể hiện trực quan các thông số chất lượng nước bằng bản đồ

- _ Xây đựng chương trình quan lý chất lượng nước thải KCN Tân Tạo

3 PHẠM VI GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

chất lượng nước thải trong phạm vi KCN Tân Tạo

- Bước đầu làm quen với các công cụ lập trình nên phần mềm còn nhiều

thiếu sót

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- _ Chất lượng nước thải KCN Tân Tạo

- _ Hệ thống thông tin địa lý GIS

Trang 13

Bước đầu ứng dụng GIS vào công tác quần lý chất lượng nước thai KCN Tan Tao

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

a Phương pháp luận:

Trong quản lý môi trường muốn có một chương trình quản lý hiệu quả thì chúng ta cân phải biết rõ về đối tượng mà chúng ta tác động vào Cụ thể ở đây là phải hiểu rõ về bức tranh hiện trạng chất lượng nước thải ở KCN Tân Tạo Để có thể có một bức tranh đầy đủ về hiện trạng thì công tác quan trắc phải được tiến hành liên tục và đầy đủ

Tuy nhiên có thể nói bức tranh đó phần nào là bức tranh tĩnh chưa thể hiện

được những biến đổi liên tục trong môi trường Điều này quan trắc không thể đem lại những đáp ứng mong muốn vì hạn chế về kinh phí và phương tiện nên tần xuất quan trắc của chúng ta chưa đáp ứng đủ mức cần thiết Lúc này GIS và mô hình hóa là hai công cụ mạnh cho phép chúng ta có những dự đoán có cơ sở về chất lượng môi trường một cách liên tục về không gian và thời gian

GIS là công cụ để phân tích các thuộc tính không gian và mối quan hệ tiềm tàng giữa các đối tượng và các sự kiện Việc phân tích thông tin địa lý không phải

là khái niệm mới Từ nhiều thế kỷ trước người ta đã xây dựng các bản đổ chuyên

để của nhiều lãnh vực và thực hiện chồng lớp, phân tích trên đó Tuy nhiên với sự

ra đời của máy tính và tiếp theo là GIS thì việc thể hiện các thông tin địa lý cũng như thực hiện các tác vụ phân tích trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn Hơn thế

nữa, các phần mêm được xây dựng với giao diện thân thiện đã cho phép bất kỳ một người nào cũng có thể dùng hệ thông tin địa lý để giải quyết các vấn để

thuộc lãnh vực chuyên môn Giống như máy tính, GIS trở nên khá thông dụng,

ngày càng được nhắc đến do nó có thể được ứng dụng trong rất nhiều lãnh vực

của khoa học cũng như đời sống Và khác với máy tính, đây không phải là khoa

học_công nghệ đơn thuần mà là công cụ trong quản lý_phân tích, tổng hợp và ra

quyết định mang tính phát triển bén vững Nó cung cấp cho người ra quyết định

Trang 14

các thông tin hữu ích thông qua việc phân tích và tiếp cận cơ sở đữ liệu không gian

Việc ứng dụng GIS vào quần lý chất lượng nước thải KCN Tân Tạo sẽ

giúp cho các nhà quản lý có cái nhìn tổng thể cũng như có thể nhận biết rất nhanh, rõ ràng và chính xác những thay đổi theo không gian và thời gian của chất lượng nước thải, để từ đó có thể đưa ra những biện pháp xử lý thích hợp

b Phương pháp thực tế:

- Thu thập các số liệu liên quan đến chất lượng nước thải KCN Tân Tạo

- Thu thập các dữ liệu không gian phục vụ cho việc lập bản đồ nên KCN

Tân Tạo

-_ Ứng dụng các phần mềm của GIS để đánh giá chất lượng nước thải

- _ Viết chương trình quan lý chất lượng nước thải

-_ Viết chương trình tính toán các thông số chất lượng nước rạch Nước Lên

6 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

-_ Các số liệu về các chỉ tiêu phân tích chất lượng nước thải KCN Tân Tạo

-_ Các ứng dụng của GIS trong vấn để quản lý nước thải

- _ Các mô hình tính toán chất lượng nước

7 QUY TRÌNH THỰC HIỆN

Để thực hiện để tài “Bước đầu ứng dụng GIS vào công tác quản lý chất lượng nước thải khu công nghiệp Tân Tạo” em cẩn có kiến thức vững vàng về

GIS: như khái niệm, các thành phần, chức năng của GIS (các kết quả nghiên cứu

này được trình bày trong chương 1) Bên cạnh đó, việc tìm hiểu về các đặc điểm

của KCN Tân Tạo (chương 2), hiện trạng quản lý chất lượng nước thải KCN và

những bất cập trong hình thức quản lý hiện tại (chương 3) là một bước không thể

SVTH: Huỳnh Nhựt Huy Trang 4

Trang 15

thiếu Từ đó, đưa ra vai trò của việc áp dụng GIS trong quản lý chất lượng nước

KCN (chương 4 phần 4.1) Qua những kiến thức đã học và những thông tin, tài

liệu thu thập được để tiến hành phân tích, thiết kế và xây dựng cơ sở dữ liệu về

chất lượng nước thải KCN Tân Tạo, trên cơ sở đó đưa ra một số ứng dụng cụ thể

của GIS để phục vụ cho việc quản lý chất lượng nước thải KCN (chương 4 phần

4.2) Không dừng lại ở đó em còn ứng dụng những kiến thức đã học về mô hình

hóa để lập ra những bản đổ phân bố nồng độ các chất ô nhiễm trên rạch Nước Lên, từ đó đánh giá khả năng ảnh hưởng của nước thải KCN đến môi trường xung

quanh (chương 5)

Trang 16

Phan Hai: NOI DUNG»

SVTH: Huỳnh Nhựt Huy

Trang 17

Chương 1:

TONG QUAN VE HỆ THỐNG THONG TIN DIA LY (GIS) _

11 ĐỊNH NGHĨA GIS

1.2 SOLUGC VE QUA TRINH NHAN THUC VE GIS

13 CÁC KHẢ NĂNG COBAN VA VAITRO CUA GIS

1.4 CAC THANH PHAN CUA GIS

1.5 CẤU TRÚC DỮ LIỆU CỦA HỆ THONG THONG TIN DIA LY

SVTH: Huỳnh Nhựt Huy

Trang 18

Chương l1:

TONG QUAN VE HE THONG THONG TIN DIA LY (GIS)

1.1 ĐỊNH NGHĨA GIS

Từ trước đến nay có rất nhiều định nghĩa khác nhau về GIS Sau đây em

xin trích dẫn lại một số định nghĩa của một vài tác giả:

thống thông tin với cơ sở đữ liệu gồm những đối tượng, những hoạt động

hay những sự kiện phân bố trong không gian được biểu diễn như những

điểm, đường, vùng trong hệ thống máy tính, GIS xử lý, truy vấn dữ liệu

theo điểm, đường, vùng, phục vụ cho những hỏi đáp và phân tích đặc biệt

(Dueker, 1979)

§ HTTTĐL là một hệ thống có chức năng xử lý các thông tin địa lý nhằm

phục vụ quy hoạch, trợ giúp quyết định trong một lĩnh vực chuyên môn

nhất định (Pavlidis, 1982)

# HTTTĐL là một hệ thống chứa hàng loạt chức năng phức tạp dựa vào khả

năng của máy tính và các toán tử xử lý thông tin không gian (Tomlison and

Boy, 1983)

" HTTTĐL là một hệ thống sử dụng cơ sở đữ liệu để trả lời các câu hỏi về

ban chat dia ly của các thực thể địa lý (Goodchild, 1985; Puequet, 1985)

m GIS là một hộp công cụ mạnh, dùng để lưu trữ, truy vấn tùy ý, biến đổi và

hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực cho những mục tiêu đặc biệt (Burrough, 1986)

= HTTTDL là một hệ thống quần trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập,

lưu trữ, phân tích và hiển thi dif liệu không gian (NCGIA: National Center

for Geographic Information and Analysis, 1988)

Trang 19

Bước đâu ứng dụng GIS vào công tác quản lý chất lượng nước thải KCN Tân Tạo

1.2

= HTTTĐL là một hệ thống thông tin bao gồm một phụ hệ có khả năng biến

đổi dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích (Calkins and Tomlinson,

1977; Marble, 1984; Star and Estes, 1990)

HTTTĐL là một hệ thống bao gồm 4 khả năng xử lý dữ liệu địa lý là: nhập

đữ liệu, quản lý dữ liệu, gia công và phân tích dữ liệu, xuất dữ liệu (Stan

Aronoff, 1993)

HTTTĐL là một hệ thống tự động thu nhập, lưu trữ, truy vấn, phân tích và

hiển thị đữ liệu không gian (Clarke, 1995)

Nhìn chung, ta thấy rằng khi định nghĩa GIS cân lưu ý các khía cạnh sau:

lý -_ HTTTĐL trước hết vẫn là một hệ thông tin, do đó phải có đẩy đủ các

chức năng làm việc với dữ liệu của một hệ thông tin: nhập, lưu trữ,

phân tích và xuất dữ liệu

-_ HTTTĐL hoạt động dựa vào máy tính nên hệ thống phải gồm có phần cứng với đầy đủ các thiết bị, phần mềm để hoạt động và đương nhiên không thể thiếu “chất liệu” quan trọng là một cơ sở dữ liệu của các dữ

liệu địa lý

SƠ LƯỢC VE QUÁ TRÌNH NHẬN THUC VE GIS

HTTTĐL hay còn gọi là GIS ra đời từ đầu thập niên 60 tại Canada và trong

suốt hai thập niên 60_70 GIS cũng chỉ được một vài cơ quan chính quyền khu vực Bắc Mỹ quan tâm nghiên cứu Mãi đến đầu thập niên 80, khi phân cứng máy tính

phát triển mạnh mẽ với những tính năng cao, giá rẻ thêm vào đó sự phát triển

nhanh về lý thuyết và ứng dụng cơ sở đữ liệu cùng với nhu cầu cần thiết về thông

tin đã làm cho công nghệ GI§ ngày càng được quan tâm hơn Còn ở Việt Nam,

GIS được áp dụng trong thực tiễn chỉ mới trong vòng 10 năm nay

Trang 20

Lịch sử phát triển ứng dụng của GIS cho thấy có sự thay đổi nhận thức về

vai trò của các thành phần trong hệ GIS qua từng thời kỳ, đặc biệt là ở các nước đang phát triển Ở Việt Nam trước đây, khi nói đến ứng dụng GIS người ta nghĩ

đến việc trang bị các phần mềm của GIS hơn là nghĩ đến các hợp phần khác Giai đoạn tiếp theo, đa phần người sử dụng lại coi trọng dữ liệu hơn cả và đầu tư

rất nhiều cho dữ liệu Ngay cả lúc đó, các dữ liệu được nhập chủ yếu là các bản

đổ, các dữ liệu thuộc tính ít được coi trọng Phải chờ đến khi nhận ra rằng các ứng dụng của GIS phụ thuộc rất nhiều vào các kiến thức chuyên môn đa ngành thì

người ta mới coi trọng việc xây đựng các cơ sở tri thức

Cơ sở tri thức hiện đang được nhiều người chấp nhận thực chất là việc kết

hợp ba mảng chuyên môn: quản lý, các chuyên ngành tương ứng và công nghệ

thông tin để xây dựng hệ GIS theo ý tưởng ban đầu của nhà quản lý, tức là căn cứ

vào mục tiêu ứng dụng để quyết định chủng loại các dữ liệu cân thu thập, cấu

trúc cơ sở đữ liệu cần xây dựng Căn cứ vào nhà quản lý, các nhà chuyên môn

trong chuyên ngành sẽ là người cung cấp kiến thức về mối quan hệ của các đối

tượng, hiện tượng, quá trình được mô tả bằng các dữ liệu không gian Các chuyên gia về GIS và công nghệ thông tin sé là người trợ giúp các nhà chuyên môn thực

hiện các bài toán của họ trên hệ thống thông tin dưới dạng các hàm tính toán

Trong đó, điều quan trọng là phải có được định nghĩa một cách có cơ sở khoa học

cho các mối quan hệ giữa các đối tượng, quá trình và hiện tượng mà ta nghiên cứu thì mới có thể sử dụng các hàm toán học để xây dựng được các mô hình phân

tích trên hệ GIS

Trang 21

1.3 CÁC KHẢ NĂNG CƠ BẢN VÀ VAI TRÒ CỦA GIS

Khả năng của GIS

Hình 1.1: Các chức năng cơ bản của GIS

GIS có rất nhiều khả năng, việc phát huy liên kết những khả năng của nó còn phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: khả năng người sử dụng, dữ liệu được cung cấp Ở đây chỉ đưa ra một số khả năng cơ ban:

Cho phép người sử dụng có nhiều cách thu thập dữ liệu như từ bàn phím, từ việc quét ảnh, từ các file dữ liệu, bàn số hoá, tập văn bản

Có khả năng lưu trữ và quản lý một khối lượng khổng lề các thông tin,

do đó cho phép người sử dụng thiết lập những hệ thống thông tin thống nhất từ vi mô đến vĩ mô

Có khả năng liên kết các dữ liệu không gian kết hợp với đữ liệu thuộc

tính của các đối tượng

Cho phép người sử dụng truy xuất thông tin (giao điện với người sử dụng) một cách nhanh chóng và các thông tin xuất ra ở nhiều dạng

như bản đổ, biểu đô, dạng chữ

Có khả năng xây dựng các mô hình mô tả các diễn biến của các hiện tượng trong tự nhiên cũng như trong đời sống (mô hình hoá sự cố môi

SVTH: Huynh Nhut Huy Trang 9

Trang 22

trường của nhà máy điện nguyên tử, mô phỏng diện ngập lụt vào mùa

mưa bão

M Vai trò của GIS:

GIS có vai trò vô cùng quan trọng trong hầu hết các ngành Nó giúp cho con người ngày càng năng động, tăng cường tính tư duy sáng tạo, giúp cho chúng

ta có cái nhìn tổng quát và đúng đắn, đây đủ về một vấn để hay một sự vật hiện

tượng nào đó

GIS giúp cho chúng ta nhận thức được mối liên hệ của các sự vật, hiện tượng trong thế giới thực Những sự liên hệ này thường không nhận thấy khi chưa

có GIS

Khi quan sát các số liệu có gắn với vị trí địa lý có thể nảy sinh những ý

tưởng, những giải thích mới

GIS có thể xuất thông tin ra nhiều dạng, do đó chúng cho phép chúng ta có thể tạo ra và hiển thị những kiến thức về mặt địa lý theo những phương pháp đã

có và những phương pháp mới Điều này sẽ làm tăng tính chỉ dẫn và tính hấp dẫn đối với người sử dụng

Tóm lại, GIS giống như một cái kính lúp vạn năng giúp cho con người có

thể quan sát thế giới thực ở mọi phạm vi, mọi khía cạnh theo thời gian

14 CAC THANH PHAN CUA GIS

HTTTĐL có 4 thành phân quan trong đó là phần cứng, phần mềm, dữ liệu

và con người Bốn thành phần này cẩn được xác định thích hợp tùy thuộc vào chức năng của hệ thống

Trang 23

lại thành một hệ thống mạng Các thiết bị ngoại vi để nhập, xuất, lưu trữ dữ liệu

như máy Scanner, máy Digitizer, các thiết bị định vị, máy Printer, Projector, Plotter, băng từ, CD, Tùy theo mục tiêu và tổ chức HTTTĐL mà nhà thiết kế sẽ

xác định quy mô và cấu hình phần cứng thích hợp Phân cứng được thiết kế như

một mạng máy tính cục bộ (LAN) hay mạng diện rộng (WAN) Các thiết bị cập

nhật đữ liệu thường xuyên, các thiết bị lưu trữ, hiển thị cũng được trang bị nhằm

đáp ứng mục tiêu, nhiệm vụ của hệ thống Trong tiến trình kiến tạo của hệ thống cân phân giai đoạn trang bị cho phù hợp với nhu cầu khai thác nhằm đem về lợi ích kinh tế vì những tính năng kỹ thuật của các trang thiết bị sau luôn cao hơn thế

hệ trước và giá các thiết bị sẽ ngày càng giảm, cân chú ý rằng các thiết bị nhập

dữ liệu bản đổ nên sử dụng trong một thời gian ngắn Vì thế chỉ nên trang bị cho

những thiết bị phục vụ cho việc cập nhật đữ liệu thường xuyên

1.4.2 Phần mềm

Phần mêm GIS phải đảm bảo đủ 4 chức năng của HTTTĐL là nhập, lưu trữ, phân tích, xử lý, hiển thị dữ liệu không gian, phi không gian Ngoài ra phần

mềm còn phải đáp ứng yêu cầu của hệ thống mở, cho phép nâng cấp khi cân thiết

và có thể liên kết với các hệ thống khác, đặc biệt là hệ thống cơ sở dữ liệu thuộc

tính hiện có Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phần mềm khác nhau, mỗi phần

Trang 24

mềm đều có một điểm mạnh riêng Tùy theo mục tiêu khai thác mà người sử dụng quyết định chọn trang bị cho mình một phần mềm thích hợp

Thành phân phần mềm cơ bản của HTTTĐL được thể hiện qua hình 1.3

Hệ thống phần mềm HTTTĐL gồm 5 module cơ bản Những module này là các

hệ thống con thực hiện các công việc sau:

- _ Nhập và kiểm tra dữ liệu

- _ Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu

- Xuất đữ liệu

-_ Biến đổi dữ liệu

- _ Tương tác với người sử dụng

Là những thông tin mô tả các đối tượng trong thế giới thực, có thể coi đây

là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS Chúng được phân thành hai

nhóm là các dữ liệu mô tả về phân bố không gian (vị trí địa lý) và các dữ liệu mô

tả thuộc tính của khối lượng Các dữ liệu mô tả sự phân bố không gian của các

đối tượng được gọi là dữ liệu địa lý (spatil data), các dữ liệu mô tả thuộc tính gọi

là dữ liệu thuộc tính (attribute data)

Các đữ liệu địa lý được thể hiện theo hai mô hình là mô hình Raster và mô hình Vector

Trang 25

1.4.3.1 Nhập dữ liệu

Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi đữ liệu ở dạng bản đồ, đữ liệu

quan trắc, các dữ liệu đo từ các bộ cảm biến (bao gồm ảnh vệ tỉnh, ảnh máy bay,

rada ) thành dạng số tương thích Rất nhiễu công cụ máy tính sẵn có cho công việc này bao gồm các thiết bị đầu cuối cho tương tác, thiết bị hiển thị nhìn thấy

được, thiết bị quét, thiết bị số hóa, Dữ liệu nhập vào sẽ được lưu trữ trên thiết bị

từ như băng đĩa

Hình 1.4: Sơ đồ nhập số liệu 1.4.3.2 Lưu trữ và quản lý dữ liệu

Lưu trữ và quản lý cơ sở đữ liệu để cập đến phương pháp kết nối thông tin

| về vị trí và thông tin thuộc tính của các yếu tố địa lý (điểm, đường, vùng) Cá hai

thông tin đó được cấu trúc, tổ chức liên hệ với những thao tác trên máy tính để sao cho người sử đụng trên hệ thống có thể hiểu được

Trang 26

Hình 1.6: Sơ đồ xuất dữ liệu

1.4.4 Khía cạnh con người

Yếu tố con người đóng vai trò quyết định đến tính hiệu quả và khả năng của hệ thống GIS Trong hệ thống thông tin dia ly (GIS), con người sẽ làm việc

trên 3 vị trí cũng là 3 cấp có chức năng khác nhau

= Nhóm một là kỹ thuật viên thao tác trực tiếp trên các thiết bị phần cứng,

phần mềm để thu thập, nhập dữ liệu, tổ chức lưu trữ dữ liệu, hiển thi dir

liệu và những thao tác khác khi có yêu cầu của người sử dụng cấp cao hơn

mã Nhóm thứ hai là những nhà quản trị hệ thống, sử dụng hệ thống thực hiện

các bài toán phân tích, đánh giá, giải quyết những vấn dé theo một mục

tiêu xác định để làm chức năng trợ giúp quyết định Những nhà quản trị hệ thống trong nhóm bai sẽ đặt ra bài toán yêu cầu cho những kỹ thuật viên làm việc

Trang 27

™ Nhóm thứ ba là những người sử dụng trực tiếp GIS như là một công cụ để

ra quyết định Nhóm này đặt ra mục tiêu, yêu cầu hoạt động của hệ thống

thông tin địa lý

1.5 CẤU TRÚC DỮ LIỆU CUA HỆ THONG THONG TIN DIA LY

1.5.1 Cau tric di ligu kiéu Vector

Biểu diễn vector của một số đối tượng là một cố gắng để biểu diễn đối tượng càng chính xác càng tốt Giả sử không gian tọa độ liên tục, không được lượng tử hoá như không gian Raster, cho phép xác định chính xác tất cả các vị trí,

độ dài, kích thước

Ngoài ra phương pháp Vector dùng để lưu trữ dữ liệu sử dụng mối quan hệ

ẩn cho phép lưu trữ dữ liệu phức tạp trong một khoảng chứa nhỏ nhất Cấu trúc

Vector trong HTTTĐL dùng để biểu thị và lưu trữ các đối tượng sau:

1.5.1.1 Điểm

Điểm có thể được xem là một đại diện bao trùm hầu hết tất cả các thực thể

địa lý và đỗ hoạ, được xác định bởi một cặp X, Y Nhờ tọa độ X, Y những dữ liệu

lưu trữ loại khác được chiếu lên điểm và những thông tin trợ giúp khác Bản ghi

dữ liệu bao gôm thông tin về ký hiệu, kích thước biểu diễn và hướng của ký hiệu Nếu điểm là một thực thể văn bản thì ghi dữ liệu bao gồm thông tin về các ký tự được biểu diễn

1.5.1.2 Thực thể đường

Đường là tất cả các đặc trưng tuyến tính được xây dựng từ những đoạn

thẳng nối hai hay nhiều tọa độ Đường thẳng đơn giản nhất đòi hỏi sự lưu trữ tọa

độ điểm bắt đầu và kết thúc (hai cặp toạ độ X, Y) và một bản ghi về ký tự được biểu diễn Một cung, một chuỗi, một xâu là một tập hợp của n cặp tọa độ mô tả

một đường liên tục Không gian lưu trữ dữ liệu có thể được tiết kiệm nhưng tốn thời gian để xử lý Việc lưu trữ các cặp số (cặp toạ độ) thích hợp cho việc sử dụng

Trang 28

Bước đầu ứng dụng GIS vào công tác quản lý chất lượng nước thải KCN Tân Tạo các hàm nội suy toán học và dùng để đưa đỡ liệu ra các thiết bị hiển thị Với các điểm và các đường đơn giản, các chuỗi có thể được lưu trữ thành các bản ghi

cùng với ký hiệu đường được dùng để hiển thị

1.5.1.3 Thực thể miễn

Miễn là các đa giác có thể được biểu diễn nhiều cách khác nhau trong một

cơ sở dữ liệu Vector, hấu hết các dạng của bản đổ chuyên để sử dung trong

HTTTĐL phải làm việc với các đa giác

Hình 1.7: Cấu trúc đữ liệu kiểu Vector

1.5.2 Cấu trúc dữ liệu kiểu Raster

1.5.2.1 Biểu diễn của các Pixel trong cấu trúc Raster chỗng lớp

Không gian thực được xem như lưới các ô (cell, pixel) liên tục cạnh nhau Mỗi ô mang một vị trí và giá trị nhất định để thể hiện, phản ánh không gian thực Các ô có thể có hình dạng khác nhau (tam giác đều, vuông, chữ nhật, lục

giác ) nhưng để đơn giản và tiên lợi nhất, người ta thường dùng ô vuông (vì khi chia nhỏ thì hình dạng ô vuông vẫn bảo tồn)

Giá trị của ô thể hiện theo nguyên tắc chiếm đa số về diện tích, đối tượng

nằm tại tâm, đối tượng chạm ô

Hình 1.8: Cấu trúc đữ liệu kiểu Raster

Độ phân giải: kích thước của một ô đơn vị quyết định độ chính xác của đối

tượng

SVTH: Huỳnh Nhựt Huy Trang l6

Tiêu đề	Bước đầu ứng dụng GIS vào công tác quản lý chất lượng nước thải khu công nghiệp Tân Tạo
Trường học	University of Science and Technology of Hanoi
Chuyên ngành	Environmental Engineering
Thể loại	Nghiên cứu đề tài
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hanoi

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	12,17 MB