Ứng dụng WebGIS thể hiện thông tin chất lượng môi trường không khí ở thành phố Hồ Chí Minh

Bài viết Ứng dụng WebGIS thể hiện thông tin chất lượng môi trường không khí ở thành phố Hồ Chí Minh giới thiệu cách vận dụng các phương pháp thể hiện trực quan bản đồ với sự hỗ trợ của phần mềm GIS để xử lý các số liệu đo quan trắc môi trường tại 9 điểm quan trắc trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh.

The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 ỨNG DỤNG WEBGIS THỂ HIỆN THƠNG TIN CHẤT LƯỢNG MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Lê Thiên Bảo1, Vũ Xuân Cƣờng1 Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TP HCM, 236B Lê Văn Sỹ, Phường 1, quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh Email: ltbao@hcmunre.edu.vn TĨM TẮT Ơ nhiễm mơi trường vấn đề nóng mà xã hội ngày quan tâm Dữ liệu quan trắc chất lượng mơi trường khơng khí cung cấp thông tin cho người sử dụng để đưa phân tích, đánh giá, biện pháp để bảo vệ công bố thông tin quan trắc cho cộng đồng Bài báo giới thiệu cách vận dụng phương pháp thể trực quan đồ với hỗ trợ phần mềm GIS để xử lý số liệu đo quan trắc môi trường điểm quan trắc địa bàn TP Hồ Chí Minh Kết thể WebGIS với giao diện phù hợp để công bố kết quan trắc chất lượng môi trường khơng khí cách rõ ràng, tiện lợi Từ khóa: WebGIS, đồ chuyên đề, trực quan hóa liệu, quan trắc môi trường, chất lượng môi trường không khí ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, mạng lưới quan trắc thể số quan trắc môi trường khơng khí, quan trắc nước mặt hoàn thiện theo kế hoạch thực quy hoạch mạng lưới quan trắc Tài nguyên Môi trường quốc gia [1] Tại Thành phố Hồ Chí Minh, kết quan trắc mơi trường khơng khí cơng bố qua bảng thông báo điện tử nơi địa bàn cách thể thông số vượt hạn mức cho phép màu đỏ để cảnh báo cho người dân, ngược lại thông số thể màu xanh nằm mức giới hạn cho phép Cách làm rõ ràng, chi tiết không đem lại hiệu truyền thơng mong muốn người dùng khó hình dung chưa tận dụng phương pháp đồ chuyên đề để thể trực quan sinh động Hơn nữa, thơng số có ý nghĩa, mức độ nguy hại khác biết điều Mặt khác, chất liệu quan trắc môi trường liệu không gian phải gắn với vị trí cụ thể bề mặt Trái Đất Vì thế, nên sử dụng đồ để thể vị trí điểm quan trắc với phương pháp thể thích hợp để hiển thị kết đo Bản đồ công bố qua nhiều kênh, đặc biệt bối cảnh phát triển Internet WebGIS kênh hiệu quả, khả thi điểm mạnh WebGIS truy cập lúc, nơi thơng tin GIS mà khơng cần có phần mềm GIS Bài báo trình bày việc thành lập WebGIS giúp người sử dụng tương tác với đồ mà khơng cần có phần mềm GIS chun biệt Ngồi ra, liệu quan trắc mơi trường trực quan hóa phân tích để đưa nhận định hiệu giải pháp DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1 Dữ liệu Bản đồ nền: Shapefile ranh giới quận/huyện Thành phố Hồ Chí Minh [2] 266 Hội nghị Khoa học Cơng nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 Số liệu quan trắc khu vực Thành phố Hồ Chí Minh cung cấp Sở Tài nguyên & Môi trường TP HCM: kết quan trắc trạm quan trắc vào tháng năm 2005 với thông số chất lượng mơi trường khơng khí: CO, SO2, NO2, PM2.5,… 2.2 Phƣơng pháp 2.2.1 Đối với liệu quan trắc môi trường  Phần tính tốn số từ liệu thơ Các thông số quan trắc thô xếp lại theo trạm quan trắc tính tốn theo “Sổ tay hướng dẫn tính tốn số chất lượng khơng khí” [3] “ Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia chất lượng khơng khí xung quanh” [4] Tổng cục Môi trường ban hành Các số liệu quan trắc tính lưu thành bảng Trong đó, nội dung bảng thể hiện: ngày, giờ, tên trạm, tọa độ trạm quan trắc, thông số quan trắc thô, AQI theo thông số, AQI theo trạm quan trắc  Phần thể trực quan Dữ liệu quan trắc môi trường liệu không gian nên cần phải thể đồ với phương pháp thể trực quan khác - Trực quan hóa liệu [5] Có nhiều phương pháp thể nội dung đồ, khác tùy theo đặc điểm đối tượng (điểm, đường, vùng) giá trị thơng tin (định lượng hay định tính, liên tục hay rời rạc,…) - Đối với liệu quan trắc môi trường (định lượng) thu thập trạm quan trắc (định vị theo điểm) ta sử ký hiệu theo điểm biểu đồ định vị, cụ thể là: + Ký hiệu điểm dùng thể số AQI với màu thay đổi theo giá trị với quy định ban hành + Biểu đồ định vị để thể thông số cụ thể Các biểu đồ dùng biểu đồ tròn, biểu đồ cột, đồ thị, radar Việc lựa chọn hình thức biểu diễn cần phải cân nhắc cho trường hợp Cụ thể, báo sử dụng biểu đồ cột để thể thông số quan trắc - Để thể chất lượng môi trường (giá trị định lượng) địa bàn nghiên cứu (phân bố theo vùng), ta sử dụng phương pháp đẳng trị, phân vùng, đồ giải,… Trong phạm vi nghiên cứu, với số lượng trạm quan trắc nên sử dụng phương pháp phân vùng với giá trị AQI tổng hợp theo - Các liệu đưa vào thực trực quan hóa phần mềm GIS, cụ thể sử dụng ArcGIS 2.2.2 Đối với xây dựng trang WebGIS Đưa shapefile lên phần mềm ArcGIS Server sử dụng phần mềm Microsoft Visual Studio với ngơn ngữ lập trình HTML, CSS để hoàn chỉnh giao diện trang Web Cụ thể bao gồm bước: - Tạo Services để đưa sang ArcGIS Server (Hình 1) - Đưa đồ sang ArcGIS Server - Khởi tạo trang WebGIS Bước 1: ArcGIS Server Manager =>Log In => Home => Create A Web Application Chọn liệu đồ lấy từ ArcGIS Server tạo trước Add Layer Bước 2: Cài đặt cơng cụ biểu tượng cần có WebGIS Trong đó, bỏ chức khơng cần thiết việc tích vào tính có sẵn 267 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 Hình Màn hình tạo Services để đưa sang Arcgis Server Bước 3: Chọn Next để hoàn tất sau hiệu chỉnh điều cần thiết Tại đây, quay lại bước để hiệu chỉnh cảm thấy bước chưa ưng ý Nếu khơng cịn chỉnh sửa, nhấp chọn Finish để hoàn tất tạo WebGIS Xuất cửa sổ cho biết đường dẫn để mở WebGIS vừa tạo nhấp chọn đường dẫn để thu kết Hình 2: Hình Màn hình WebGIS hồn thành 268 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 - Hoàn chỉnh giao diện Web (Hình 3) Hình Màn hình thay đổi tên nhãn công cụ KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết tính thể trực quan liệu quan trắc Các kết quan trắc chất lượng môi trường khơng khí nguồn liệu có giá trị, cung cấp thông tin môi trường cho người sử dụng Nguồn liệu có giá trị khai thác cách hiệu nhờ hỗ trợ phần mềm GIS giúp cho người sử dụng có nhìn trực quan hơn, tồn diện cho thấy sư phân bố không gian tượng (cụ thể biểu đồ cột thể nồng độ đo với ngưỡng để nhận biết mức độ ô nhiễm đồ phân vùng chất lượng mơi trường khơng khí theo ngày để nhận biết khu vực ô nhiễm cao hay thấp) 3.1.1 Thể số chất lượng môi trường không khí tổng hợp TP HCM Hình Kết phân loại tình trạng chất lượng mơi trường khơng khí theo quy định 269 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 Kết AQI tổng hợp phân thành nhóm thể phương pháp ký hiệu theo điểm với màu nhóm theo bảng so sánh chất lượng mơi trường khơng khí - Phương pháp tính AQI Tổng cục Mơi trường ban hành (Hình 4) Ta nhận định mức độ nhiễm nói chung trạm quan trắc (3/9 trạm có giá trị AQI tốt, 5/9 trạm có trị AQI trung bình, 1/9 trạm có giá trị AQI kém) khơng xác định loại chất gây ô nhiễm trạm quan trắc (do thể số liệu tổng hợp) 3.1.2 Thể kết đo chi tiết thông số Kết đo chi tiết thơng số thể biểu đồ cột chất xem có tính nguy hại khác 0.5mg CO xem không ô nhiễm 0.5 mg NOX/m3 bị ô nhiễm (theo Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia chất lượng khơng khí xung quanh Tổng cục Môi trường ban hành) Khi thể kết đo chi tiết thông số quan trắc khơng nên sử dụng biểu đồ trịn dễ gây nhầm lẫn có đơn vị đo mức độ nguy hại chất khác Lấy ví dụ, độ lớn A (1400 µg CO/m3, 200 µg SO2/m3, 100 µg NOX/m3) B (1000 µg CO/m3, 400 µg SO2/m3, 300 µg NOX/m3) mức độ nguy hại B cao A (do SO2, NOX vượt ngưỡng cho phép theo quy định Tổng cục Mơi trường) Ngồi ra, sử dụng đồ thị Radar (Hình 5) để thể trực quan kết quan trắc khơng cho biết kết đo chi tiết thông số mà cịn giúp người dùng nhìn thấy mức độ ô nhiễm tập trung vào thông số quan trắc so với chuẩn Hình Đồ thị Radar thể kết đo SO2, PM10, NOX, O3, CO so với chuẩn trạm đo Quận Hình Thể kết đo chi tiết với số liệu quan trắc thô đồ thị Radar 270 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 Tuy nhiên, việc xây dựng đồ thị Radar chưa tự động hóa hồn tồn Do đó, để thuận tiện nghiên cứu, báo thể kết đo chi tiết biểu đồ cột - Thể kết đo chi tiết với số liệu quan trắc thơ (Hình 7) Hình Thể kết đo chi tiết với số liệu quan trắc thô Khi thể liệu thô người dùng xác định thông số cao hay thấp nồng độ thơng số có ảnh hưởng mức độ có nguy hiểm khơng Những thơng số khiến người dùng khó hình dung khơng có nhiều kiến thức chất gây nhiễm - Thể kết đo chi tiết với số liệu quan trắc thơ so với chuẩn (Hình 8) Hình Kết thể thơng số quan trắc với chuẩn Khi thể liệu thô với giá trị chuẩn, người sử dụng dễ dàng so sánh giá trị độ lớn thông số có vượt qua tiêu chuẩn cho phép khơng vượt qua vượt qua nhiều hay 3.1.3 Phân vùng chất lượng mơi trường khơng khí Thể chất lượng mơi trường khơng khí theo giá trị AQI tổng hợp theo (Hình 9) với thang màu Tổng cục môi trường quy định: 271 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 Hình Kết phân vùng chất lượng mơi trường khơng khí theo thang màu quy định Chất lượng khơng khí theo vùng có ta thực nội suy từ giá trị AQI tổng hợp theo trạm quan trắc Thể phân vùng chất lượng khơng khí theo vùng cần thiết để phản ánh tình trạng nhiễm mơi trường diện rộng (vì chất khơng khí phân bố theo vùng) Nội suy để phân vùng chất lượng mơi trường khơng khí chưa đạt độ xác mức độ tin cậy cao mật độ trạm cịn thưa thớt Vì vậy, để kết phân vùng chất lượng đạt hiệu cao cần phải kết hợp với nhiều lĩnh vực nghiên cứu viễn thám ưu điểm viễn thám giám sát có tính bao qt rộng lớn giải khó khăn số lượng trạm quan trắc làm giảm kinh phí lắp đặt trạm quan trắc 3.2 Giao diện chức trang Web 3.2.1 Giao diện trang Web - Giao diện hiển thị số chất lượng mơi trường khơng khí tổng hợp AQI theo trạm quan trắc có màu sắc chia theo quy định TCMT ban hành (Hình 10) Hình 10 Giao diện hiển thị số chất lượng môi trường khơng khí tổng hợp 272 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 - Giao diện hiển thị phân vùng chất lượng môi trường không khí tổng hợp AQI theo từ trạm quan trắc có màu sắc chia theo quy định TCMT ban hành (Hình 11) Hình 11 Giao diện hiển thị phân vùng chất lượng mơi trường khơng khí - Giao diện hiển thị thông số quan trắc môi trường khơng khí theo chuẩn (Hình 12) Hình 12 Giao diện hiển thị thông số quan trắc môi trường không khí theo chuẩn 273 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 3.2.2 Chức công cụ - Công cụ truy vấn AQI - Ngày: lựa chọn tên trạm quan trắc thiết lập sẵn (Hình 13) Hình 13 Giao diện công cụ truy vấn AQI - Ngày - Công cụ truy vấn AQI - Giờ: nhập tên trạm quan trắc mà người dùng mong muốn (Hình 14) Hình 14 Giao diện công cụ truy vấn AQI - Giờ 274 Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ - SEMREGG 2018 - Công cụ xem thông tin Map Identify (Hình 15) Hình 15 Giao diện cơng cụ xem thông tin Map Identify Giao diện trang WebGIS thể thơng tin chất lượng mơi trường khơng khí TP HCM giúp cho người sử dụng dễ dàng thuận lợi việc tìm kiếm, truy vấn thơng tin quan trắc mơi trường khơng khí như: kết truy vấn thông tin quan trắc thể mục Results xóa người sử dụng không cần sử dụng nữa; lớp đồ quản lý tập trung Map Contents nên người dùng dễ dàng sử dụng nhấp chuột xem biểu đồ thông số quan trắc mơi trường khơng khí so với chuẩn hay số chất lượng mơi trường khơng khí tổng hợp AQI theo trạm quan trắc đồ phân vùng chất lượng mơi trường khơng khí Thành phố Hồ Chí Minh theo ngày, mong muốn Vì có “thang số mức an tồn khơng khí” hỗ trợ giúp người sử dụng dễ dàng nhận biết chất lượng mơi trường khơng khí theo ngưỡng mà Tổng cục Môi trường quy định Hơn nữa, phần mềm ArcGIS Server cung cấp nhiều chức mạnh, hỗ trợ lập trình viên khơng phải nhiều thời gian nghiên cứu, xây dựng lại chức GIS Với trang WebGIS, người sử dụng mở xem, tương tác khai thác thông tin đồ nơi (khi truy cập Internet) mà khơng cần phải có phần mềm GIS KẾT LUẬN Dữ liệu quan trắc mơi trường khơng khí ngày người quan tâm trọng đến Chính vậy, việc thu thập, xử lý, thể cơng bố liệu quan trắc mơi trường khơng khí vấn đề cần đặt Thành phố Hồ Chí Minh Dữ liệu quan trắc liệu thơ, cần phải xử lý liệu thành thơng tin có ích có ý nghĩa cho người dùng sử dụng cách hiệu Bài báo đưa gợi ý cách xử lý thể trực quan liệu quan trắc đồng thời đưa giải pháp tạo lập WebGIS phần mềm ArcGIS Server để thông tin truyền đạt hiệu hợp lý Ngoài ra, để đạt hiệu mong muốn việc thu thập, xử lý liệu cần đạt thời gian ngắn thể chúng máy chủ để hiển thị thông tin thời điểm thực (Realtime Data) 275 The fourth Scientific Conference - SEMREGG 2018 TÀI LIỆU THAM KHẢO Quyết định số 90/QĐ-TT ngày 12 tháng năm 2016 việc phê duyệt Quy hoạch mạng lưới quan trắc tài nguyên môi trường quốc gia giai đoạn 2016-2025, tầm nhìn đến năm 2030 Dữ liệu nền, truy cập 12/2017 tại: www.diva-gis.org Tổng cục Môi trường - Sổ tay hướng dẫn tính tốn số chất lượng khơng khí, ban hành kèm định số 878/QĐ-TCMT, 2011 Tổng cục Môi trường - Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia chất lượng khơng khí xung quanh QCVN 05:2013/BTNMT, ban hành theo thông tư số 32/2013/TT-BTNMT ngày 25/10/2013 Vũ Xuân Cường, Lê Minh Vĩnh - Trực quan hóa liệu quan trắc mơi trường, Tạp chí Khoa học trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh Tập 14, số (2017), Khoa học Tự nhiên Công nghệ, năm 2017, trang 120-130 APPLYING A WEBGIS TO VISUALIZE AIR QUALITY IN HO CHI MINH CITY Le Thien Bao1, Vu Xuan Cuong1 University of Natural Resources and Environment Ho Chi Minh City, 236B Le Van Sy, Ward 1, Tan Binh district, Ho Chi Minh City Email: ltbao@hcmunre.edu.vn ABSTRACT Environmental pollution is an issue that is increasingly drawing attention because of its damages in terms of human properties as well as their mental and physical health Therefore, air quality monitoring data should be published to the public so that users can make analyses, evaluation, and give solutions for air protection to local community Based on indicators for air quality assessment (AQI) and parameters collected from air monitoring stations in the HCM City, the paper calculated the AQI indexes and visualize them on map using ArcGIS 10.2 Finally, a WebGIS was created by combining ArcGIS Server and Microsoft Visual Studio, creating the standard interfaces to visually publish the monitoring results via thematic maps Keywords: WecGIS, thematic maps, data visualization, air quality monitoring, air quality index 276 ... khơng khí Thành phố Hồ Chí Minh theo ngày, mong muốn Vì có “thang số mức an tồn khơng khí? ?? hỗ trợ giúp người sử dụng dễ dàng nhận biết chất lượng môi trường khơng khí theo ngưỡng mà Tổng cục Mơi trường. .. vùng chất lượng môi trường không khí theo thang màu quy định Chất lượng khơng khí theo vùng có ta thực nội suy từ giá trị AQI tổng hợp theo trạm quan trắc Thể phân vùng chất lượng khơng khí theo... quan trắc khu vực Thành phố Hồ Chí Minh cung cấp Sở Tài nguyên & Môi trường TP HCM: kết quan trắc trạm quan trắc vào tháng năm 2005 với thơng số chất lượng mơi trường khơng khí: CO, SO2, NO2,