Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ sở hạ tầng: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm ARCGIS vào công tác quản lý mạng lưới cấp nước Phú Hòa Tân

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

CAO HOÀNG TUẦN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẢN MÈM ARCGIS VÀO CÔNG TÁC QUẢN LÝ MẠNG LƯỚI CÁP NƯỚC PHÚ HÒA TÂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HCM, NĂM 2018

Trang 2

CAO HOÀNG TUẦN.

NGHIÊN CỨU UNG DUNG PHAN MEM ARCGIS VÀO CÔNG TÁC QUẢN LÝ MẠNG LƯỚI CÁP NƯỚC PHÚ HÒA TÂN

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ ting

Mã số: 60580210,

NGƯỜI HƯỚNG DAN: PGS.TS BOAN THU HA

TP.HCM, NAM 2018

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Ho và tên: CAO HOÀNG TUẦN.

Ngày sinh: 10/08/1978

'Cơ quan công tác: Công ty Cé phần Cấp nước Phú Hòa Tân.

“Tác giả đề tải: "Nghiên cứu ứng dụng phần mém AreGIS vào công tác quản lý mạng

lưới cấp nước Phú Hòa Tân"

Học viên lớp cao học: 24CTNI1 ~ CS2“Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sé hạ ting

Mã số: 60580210

“Tôi xin cam đoan công trình nay là công trình nghiên cứu thực sự của cả nhân học viên

dưới sự hưởng din khoa học của PGS.TS Đoàn Thu Hi Tắt cả các nội dung tham khảo

đều được trích dẫn nguồn đầy di và đúng theo quy định.

Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung và li cam đoan này

“Tác giả luận văn

Cao Hoàng Tuần

Trang 4

Luận văn thạc sĩ với 48 tài: “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm ArcGIS vào công

tác quản lý mạng lưới cắp nước Phú Hòa Tân” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn củaquý Thấy Cô,

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thay Cö Bộ môn Cấp Thoát nước, Trường Dai học Thủy lợi - Cơ sở 2, Thành phố Hỗ Chí Minh, đặc biệt PGS.TS

‘Doan Thu Hà Cô đã tận tình hướng dẫn, bổ sung cho em những kiến thức quý báu về

GIS, mô bình mạng lưới và chuyên ngành cắp nước ừ ý thuyết đến thực iễn đã giớp cm hoàn thành đề ải luận vẫn

Biên cạnh đó, em cũng xin chân thành gũi lời cảm ơn đến phí: Tổng Công ty Cấp nước Sui Gòn TNH MTV và Công ty Cé phần Cấp nước Phú Hòa Tin đã cũng cấp và

tạo điều kiện cho em thu thập những dữ liệu quan trọng và số liệu edn thiết để em có thểhoàn thành

i nay

những nỗ lực và cổ gắng của bản than trong quá trình thực hiện đề tải cũng

khó tránh khôi những sai s6t và khuyết điểm Chính vi vậy những ý kiến đồng gop từ “Thầy C6 và kiến thức được tang bị trong quá trinh học tp tại Trường sẽ là nỄn ng, hành trang quý báu giúp em hoàn thiện hơn về chuyên môn nghiệp vụ phục vụ công tác: tai đơn vi, gop phần hoàn thành nhiệm vụ chính trì chung cña Thành phổ về đảm bio cấp nước sạch an toàn, liên tục cho nhân dân Thành phố Hé Chi Minh noi chung vi

mạng lưới ấp nước Phú Hòa Tân.Em xin chân thành cảm ơn.

“Tác giả luận văn

Cao Hoàng Tuần

Trang 5

PHAN MỞ DAU

'CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE LĨNH VUC NGHIÊN CỨU,

1.1 Tổng quan về mang lưới cắp nước Thành phố Hỗ Chí Minh [8] 4

1.1.1 Hiện trang mạng lưới cắp nước truyền dẫn (ống cấp 1, cắp 2) 4 1.1.2 Hiện trang địa bản quan lý của công ty cấp nước Phú Hoà Tân

1g quan mô hình quản lý hiện nay của công ty cắp nước Phú Hoà Tân 9

1.2.1 Hệ thống cấp nước và mạng lưới cung cấp [9] 9

1.2.2 Hiện trang quản lý mạng lưới hiện nay ¬.1.2.3 Phân tích và đánh giá các mặt còn hạn chế khi chưa áp dụng ứng dụng.

mới l3 1.3, Tổng quan về phần mềm AreGIS|5] “ 1.4, Cơ sở của việc chuyển đổi dữ liệu mạng lưới thành dữ liệu thuộc tinh 161.4.1 Chuyển dữ liệu từ bản vẽ AutoCAD sang GIS lụ1.4.2 Chuyển dữ liệu từ bản vẽ giấy sang GIS 7 1.4.3 Chuyển dữ liệu ảnh vệ tỉnh (viễn thám) sang GIS sone IT

1.5 Sơ lược nghiên cứu về các phần mềm ứng dung trong quản lý mang lưới

cấp nước 18

1.5.1 Những nghiên cửu trên thé giới 18 1.5.2 Những nghiên cứu trong nước _- oe 20

CHUONG 2: CƠ SỞ LY THUYET VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU22

Tuận văn Thạc sĩ:thuật Lớp: 24CTNI1 - CS2

Trang 6

2.1.1 Khái niệm về GIS 22 2.1.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống GIS se 22

2.1.3 Mỗi quan hệ của GIS với các ngành khoa học khác 252.2, Đặc tính quản lý của GIS theo dữ liệu không gian 26

2.2.1, Đặc tính cơ sở dit liệu trong GISỊ1] : -26

2.2.2 Cấu trúc cơ sở dữ liệu trong GIS 29 2.2.3 Các chức năng cơ bản của hệ thống GIS 33 2.3 Những vấn dé tối ưu hóa trong quản lý mạng lưới cấp nước khi ứng dung

GI8 seo see se 352.3.1 Téi uu hóa mô hình quản lý tài sản mạng lưới 35 2.3.2 Tối uu hóa mô hình giám sắt và điều khiển áp lực mạng lưới 36

2.4, Một số nghiên cứu trong nước — san 36 MEM ARCGIS DE

CHƯƠNG 3: UNG DỤNG NGHIÊN CỨU PH QUAN LÝ MẠNG LƯỚI CAP NƯỚC PHU HÒA TAI

3.1 Tổng quan về mạng lưới cắp nước tại công ty cắp nước Phú Hỏa Tân [10]

3.2 Ứng dụng phần mềm ArcGIS để quản lý mạng lưới cấp nước[ 11] 39

3.2.1 Mô hình giải pháp ứng dụng GIS 39

3.2.2 Mô ta ứng dung soe 3.3 Tối ưu hóa khả năng quan lý mạng lưới cắp nước, và chăm sóc khách hàng của phần mềm ArcGIS 41

Luận văn Thạc sĩ K Lớp: 24CTNI1 - CS2

Trang 7

3.4 Kết quả thực hiện 49 3.4.1 Kết qua số hóa mang lưới cắp nước thành cơ sở dữ liệu 49 3.4.2 Kết quả xây dựng hệ thông GIS _- —

3.4.3 Kết quả chăm sóc khách hàng từ cơ sở dữ liệu GIS 663.5 Xây dựng mô hình cập nhật, quản lý và chia sẻ dữ liệu trong toàn bộ hệ

thống, T0 3.5.1 Quy trinh quản lý chung se ¬ 3.5.2 Đề xuất thiết kế cơ sở dữ liệu GIS 7 3.5.2 Đề xuất phân cấp người dùng 16 3.5.2 Dé xuất mô hình cập nhật GIS _ TT

2 Kiếnnghị - - - sen 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

Luận văn Thạc st Lớp: 24CTNI1 - CS2

Trang 8

DANH MUC HiNH ANH

1: Thông kế các chủng loại ống cắp nước trên MLCN TP.HCM 2: Sơ đồ tổ chức Công ty Cổ phan Cap nước Phú Hòa Tân.

Mit bằng khu vực quản lý

Số lượng Đồng hồ nước và DMA “Thông kê chiều dài đường ống.

Mang lưới phân vùng mang lưới phân phối

Bản đỗ DHT ving |

Bản đồ DHT ving 210: Tủ lún hiệu DMA ving 111: Tử tín hiệu DMA vũng

12: Hình ảnh minh hoa him DHT1: Địa bản quan lý của Phủ Ha Tân

2: Thống kê tổng quan tài sin trên mạng lưới cắp nước Phú Hòa Tân.

ác mô hình giải pháp GIS cia Esi cho ngành nước.

4: Kiến trúc hệ thống PHUWAGIS

5: Các inh vực và ứng dung hệ thống PHUWAGIS

6: Họa đồ mạng lưới cắp nước trên AutoCAD.

7; Cau trúc các lớp trong cơ sở dit liệu GIS,

8: Cấu trúc cơ sở liệu thuộc tỉnh ng phân phối 9: Cầu trúc cơ sở dữ liệu thuộc tính đồng hồ khách hang

10: Bin đồ phân vùng DMA mang lưới cắp nước Phú Hoa Tân

11: Bản đồ mạng lưới cấp nước DMA 05-05

12: Quản lý các ti sản trên mạng lưới cắp nước 15: WebGIS quản ý di sản mạng kưới cấp nước.

Trang 9

14: Bản đồ vị trí sự cố, điểm bẻ én mạng lưới cắp nước

15; WebGIS ta cứu, báo cáo sự cổ, điểm bé trên mạng lưới cp nước.

16: Các trường hợp thực hiện công tác vận hành van

17: Mô phỏng vận hành van.

18: Ứng dụng GIS tính tỷ lệ that thoát nước theo DMA.

19: Kết quả khách hàng mắt nước do vận hành van rên mạng lưới.

én khách hàngng nhắn tin thong báo cúp nước

21: Thông kẻ lich sử gửi tin nhắn thông báo củp nước đến khách hàng 22: Ứng dụng WebGIS tra cứu chỉ số nước Online

23: Một số định dạng dữ liệu được ArcGIS Data Interoperability hỗ trợ 24: Một số luật kiém tra chit lượng dữ liga của ArcGIS Data Reviewer 25: Kết quả kiểm tra và xử lý lỗi bằng AreGIS Data Reviewer

26: Các nhóm người dùng khai thác cơ sở dữ liệu và ứng dung GIS

27: Mô hình cập nhật GIS theo cơ chế phiên bản dữ liệu.

Trang 10

DANH MỤC VIET TAT

Tir vết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

‘AutoCAD | Computer Aided Design — | THERE uve WE tr cia my

CSDL Cơ sở dữ liệu

DEM Digital Elevation Model Mô hình s độ cao

DHT Đông hồ tông

DMA Disitiot Meter Area Khu vực đồng hồ tng

Environmental Systems "Viện nghiên cũu hệ thông môi

ESRI Research Institute trưởng

Gis Geosraphie nlomaion Hệ thống thông tn đị lý

GPS Global Positioning System | Hg thong dinh vi toin clu

HMI Human Machine Interface | Giao dign «wong tác người máy

HTCN HE thông cấp nước

NMN Nhà máy nước

HE thông thông tin địa lý của hệPHUWAGIS thông cấp nước do Phú Hòa Tân

quản lý,

Programmable Logie Thiếtbị điều Khiển logic Tip

PLE Controller trình được

SAWACO | SaiGon Water Corporation — | Tong Cong ty Cap nude Sài Gòn

Tig thong thông tin địa lý của hệ

SAWAGIS thông cấp nước do SAWACO

quản lý

Supervisory Control And Data | Hệ thông điều Khiên giảm sit và

SCADA ‘Acquisition thu thập dữ liệu

TpHCM Ho Chi Minh City “Thành pho Hỗ Chi MinhWater Distribution Modeling [na wa Water:WateCAD — ene Phin mềm thủy lục WaterCAD

l Water Geographic Enginee nmi vate

WalsGEMS eee Phần mềm thiy lục WaterGEMS

Tệ thông GIS trên nền Web cho

'WebGIS phép quan lý, phân ích, cập

nhật, phân phối, chia sé thông tin

Tuận văn Thạc sĩ:thuậtLop: 24CTNI1 ~ C§2

Trang 11

PHAN MO DAU

| TÍNH CAP THIET CUA DE TÀI

Hiện nay trong quá trình dat nước ta dang trên con đường công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, nên không tránh khỏi hạ ting đô thị cũng phải phát triển nhanh đẻ đáp.

ứng nhu cầu đó Trong đó việc phát triển mạng lưới cắp nước nhằm cung cắp đủ lượngnước để phục vụ người din là điều không tránh khỏi Do tốc độ phát triển mạng lướicấp nước quá nhanh đã din đến sự quản lý mạng lưới cắp nước của các ving đô tị

trên cả nước hiện nay chưa được chặt chẽ Và din đến việc hoạ đồ mạng lưới cập nhật

không chính xác gây khó khăn cho công tác quản lý và duy tu sửa chữa Hiện nay đaphần các công ty cấp nước ở Việt Nam dang quản lý các tài sản mạng lưới của mình

trên các bản vẽ hoàn công trên giấy, word, excel, text, AutoCAD, một cách rồi rae

th thống nhất, có những đơn vỉ cắp nước cũng đã có sự đầu tư về hệ thống quản lý

mạng lưới cấp nước xong vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu về vận hảnh hiện nay.Cong ty Cổ phần Cấp nước Phủ Hòa Tân hiện đang quản lý cắp nước khu vực Quận

10, quận 11 và phường Phi Trung ~ quận Tân Phú, Thành phé Hồ Chi Minh với số ấu nối khách hàng (đồng hi nước) là 89.000 đầu nỗi Với da bản quản lý rộng và số khách hàng tương đối lớn tuy vậy vẫn côn quản lý mạng lưới bằng bản về giấy và phần

mém AutoCAD, dẫn đ sir quản lý chưa được diy di và chính xác, nhất là công tác

“quản lý mạng lưới đường ống, vị tri cắc van và các đấu nối khách hàng Dẫn đến t lệ

thất thoát nước cao lãng phí nguồn tải nguyên nước.

“Từ thực trạng trên, nhu cầu cắp thiết là phải xây dựng mô hình quản lý mạng lưới mới,‘ing dung những công nghệ mới vào việc quản lý mang lưới thay thé cho mô hình quánlý bán thủ công hiện nay Do đó nội dung nghiên cứu luận văn là “Nighiứng

dung phần mềm ArcGIS vào công tic quản lf mang ls

sẽ giải quyết được những nhu cầu trên và xây dựng được mô hình quản lý mạng lưới sắp nước mới một cách tối tu và hiệu quả hơn,

cấp nước Phú Hoa Tan’

Trang 12

+ Ứng đụng phần mềm AreGIS để xây dựng mô hình quản lý mang lưới cắp nước thay cho cách quản lý bán thủ công như hiện nay,

+ Tạo m hướng mới dé quản lý, thiết ỗi ưu, đy tu bảo đường mạng lưới cắp nước,

từ đó đưa ra các giải pháp đầu tư hợp lý

+) Thể hiện trục quan các quy tinh vận hình như: vận hành đồng mỡ van thể hiện

tương tác trên mạng lưới bản đồ với những khu vực bị ảnh hưởng, mô hình mang

lưới khi gặp sự có,

ĐÔI TƯỢNG VÀ PHAM VI NGHIÊN CỨU © Đối tượng nghiên cứu:

~ _ Mạng lưới cấp nước của Công ty cắp nước Phú Hỏa Tân« Phạm vi nghiên cứu:

= Quận 10, và Quận 11, Phường Phú Trung ~ Quận Tân Phú của Thành Phố Hỗ Chi

| CÁCH TIẾP CAN

+ Tiếp cận lý thuyết tìm hiễu ee tải liệu đã được nghiên cứu « - Tiếp cận thực tế di khảo sắt nghiên cứu, thu thập các số liệu

« _ Tiếp cận hệ thống: tiếp cận, tìm hiểu, phân tích hệ thong từ tổng thẻ đến chỉ tiết, đầy dã và hệ thông

+ Sử dụng phần mềm ArcGIS và dữ liệu các đồng hỗ điện từ để thực hiện.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

4 Đảnh gid tổng quan về thực rạng quản ly mang lưới cắp nước của Công ty Cổ phin Cap nước Phú Hoà Tân các nghiên cứu có liên quan.

+ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và phương pháp ứng đụng hệ thing thông tin địa lý GIS và phần mềm AreGIS trong quản lý mang lw

- PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CUU

«Phuong pháp phân tích dữ liệu, thống kê.

+ Phương pháp ban đồ (ding phin mềm AreGIS để thành lập bản đồ, Google Map,

Google Earth),

Trang 13

Phuong pháp đánh giá và xử lý số

+ Phương pháp tổng hợp các kết quả nghiên cứu,

+ Phương pháp mô hình hóa: Mô hình hóa mạng lưới cắp nước bằng công nghệ GIS,

+ Phương pháp mô phỏng vận hành: Mô phỏng vận hành mạng lưới cắp nước, môi

phòng vận hành van

KET QUA ĐẠT ĐƯỢC.

+ Quản lý được tải sin mạng lưới cắp nước và chăm sóc khách hàng tốt hơn.

+ Giám sắt được tinh trang mạng lưới cấp nước và xử lý sự cổ qua hệ thống mạng

« - Thiết lập dữ liệu mạng lưới cắp nước chính xác để dễ dàng quản lý cũng như định hướng về quy hoạch, sảa chữa, bảo dưỡng và phát triển mạng lưới cấp nước một

cách hiệu quả.

Trang 14

1.1 Tổng quan về mạng lưới cắp nước Thành phố Hồ Chi inh (81

Mạng lưới cấp nước Thành phố Hỗ Chi Minh là một hệ thông có quy mô lớn với tổng chiều dài khoảng 6000 km đường ống (ống có đường kinh D=100 +2400 mm) rải rộng

trên địa bản 23 quận huyện (trừ địa bàn huyện Củ Chi) và đặt dưới sự quản lý trực tiếp

cia Xi nghiệp Truyền dẫn Nước sạch (quản lý, vận bành các tuyển ông truyền tả), 08 công ty Cổ phần Cép nước và 01 Xi nghiệp Cấp nước Cin Giờ, 01 Xi nghiệp Nước Sinh hoạt Nông thôn (quản lý, vận hành, khai thác mạng lưới phân phối).

“Tỷ lệ nước nước thất thoát khoảng: 27% (cập nhật năm 2017, nguồn SAWACO)

“Tỷ lệ din số được cắp nước: 100% (rong đó qua HTCN của SAW ACO là 90%) “Tổng số đầu nỗi khách hàng: khoảng 1.200.000 đấu nối.

Mang lưới cắp nước được phát triển qua nhiều giai đoạn lich sử nên da dang về chủng,

loại đường ống (bê ông nông thép dự ứng lực, gang déo, gang xám, uPVC, HDPE, thế

Xi măng Amian (AC), )

Minh 1 1: Thống kê các chủng loại Ống cắp nước trên mạng lưới cấp nước TP.HCM LLL Hiện trạng mạng lưới cắp nước truyền dẫn tổng cấp 1, cấp 2)

Mạng truyền dẫn nước sạch (ống cắp 1, cấp 2) tại Tp Hỗ Chi Minh thuộc SAWACO do“Xi nghiệp Truyền dẫn nước sạch quản lý bao gồm:

+ Ông cắp 1 (đường kính 600mm, 750mm, 800mm, 900mm, 1.050mm, 1.200mm,1500mm, L800mm, 2.000mm, 2.400mm)

thuật Lớp: 24CTNI1 - CS2Tuận văn Thạc sĩ:

Trang 15

+ Ông cấp 2 (đường kính 350mm, 375mm, 400mm, 450mm, 300mm, 600mm)

+) Trên hệ thống mạng truyền din có: van, đồng hd tổng, thấp cắt ấp, trụ chữa cháy hệ

thống quản lý chất lượng nước trên mạng Cụ thể như."

~ _ Vam:cö 2896 van và him van các loại tiên mạng truyền din, Các loi van bao gồm:

van chin tuyển, van xi khí, văn xả cặn, van giảm áp (sổ liệu tính đến tháng 12/2016).

= Dang hi tổng: Hệ thing đồng hỗ tổng phân vùng, tách mạng, phục vụ công tác do

in thing 12/2016), da

‘0, đồng hỗ điện từ, đồng hé điện lưới, đồng hỗ que

dm sản lượng là 436 cái, trong độ mua bán sĩ 308 cái đính

dang về chủng loại: đồng.

(AquaP robe),

~ Tháp cắt áp: có 02 tháp cắt áp tại: 19A Điện Biên Phủ (cuối tuyển ống D2000mm từ

Nhà mấy nước Thủ Đức) và thấp Tham Lương (cui tuyển ống D2000mm —

1500mm từ Nhà máy nước Tân Hiệp) để tránh biện tượng nước va, bảo vệ an toàn.cho tuyển ống tryễn ti chính

= Quan ý chất lượng nước trên mạng lưới cắp nước: có hệ thống theo dõi chit lượng nước nước trên mạng truyền dẫn Ngoài ra, công tác ghi nhận áp lực, các chỉ tiêu áp,

lực nước được thực hiện thủ công và định kỳ 01 Lin/théng tại các vị tri trên mạngtruyền dle,

-_ Trụ chữa cl yt cổ 494 trụ chữa chảy trên các tuyển ông cấp 1, cắp 2 Gỗ liệu tính đến

tháng 12/2016)

+ Tổng chiều di đường ông cắp (với đường kính >600mm) là 255.175 m và dng cấp 2 (với đường kính từ 350mm-600mm) là 393.323 m (số liệu tinh đến thắng 12/2016)

trải rộng trên địa ban 23 quận, huyện (trừ địa ban huyện Củ Chi) Như vậy tổng chiều.

dải tuyến Ống cắp | và 2 khoảng: 648.498 m

1.1.2 Hiện trang địa bàn quản lý của công ty cấp mước Phú Hoà Tân 1.1.2.1 Sơ lược về quá trình hình thành và phát triển

« Tin thân của Công ty là Xí nghiệp Đường,ng, sau dé trở thành Xí nghiệp Thi công.

tự ty Cấp nước Thành phố Hỗ Chi Minh Chức. năng chỉnh của Xi nghiệp là thi công lắp dat hệ thống cắp nước, sửa chữa, bảo tr “Cấp nước từ năm 1991, trực thuộc.

trên toàn bộ mạng lưới cấp nước của Thành phổ,

Trang 16

nước, Chỉ nhinh Cấp

nước Phủ Hồa Tân được thành lập tử việc tách một phần địa bin Chỉ nhánh Gia

* Cuối năm 1999, trên cơ sỡ giải thể Xí nghiệp Thi công Cá

Định, Chợ Lớn và chính thức di vào boat động từ ngày 06/01/2000, phụ trách địa

bản Quận 10, Quận 11, và Quận Tân Bình.

# ‘Thang 10/2005: Chỉ nhánh Cấp nước Phú Hỏa Tân tách thành bai Chỉ nhánh hoạt

động độc lập là Chỉ nhánh Cấp nước Tân Hòa và

«_ Ngày 30/12/2005, Chỉ nhánh Cấp nước Phú Hòa Tân được Ủy ban Nhân dân TP, HCM phê duyệt phương án chuyển đổi thành Công ty Cổ phần Cấp nước Phú Hòa “Tân theo Quyết định số 6653

ip nước Phú Hòa Tan

1.1.2.2 Ngành nghề kinh doanh

+ Quan lý mạng lưới và Cung ứng kinh doanh nước sạch trén địa ban được phân công

là Quận 10, Quận 11, và Phường Phú Trung ~ Quận Tân Phú. 1.1.2.3 Mô hình quản trị và Cơ cầu bộ máy quản lý

"g| 'SƠ ĐÖ TỐ CHỨC - CONG TY CO PHAN CAP NƯỚC PHU HOA TAN

MỘT ĐỒNG QUAN TRỊ

Hình 1 2: Sơ đồ tổ chức Công ty Cổ phần Cấp nước Phú Hòa Tân

Luin văn Thạc sĩ kỹ thuật Lớp: 24CTNI1 - CS2

Trang 17

Đại hội đồng cổ đông; Hội đồng quân ti:

Ban Kiếm soát

2 Phó Gi

Giảm độc im đốc phụ trách kinh doanh và kỹ thuật

8 Phòng, Ban, Đội chuyên môn nghiệp vụ, gồm:

Trang 18

46 | 20 | 25 | 40 | 50 | 80 | 60 | 150 |Tốnggổ

DMA | Số ĐHT | giảm áp

Trang 19

1.2 Tông quan mô hình quản lý hiện nay của công ty cấp nước Phú Hoà Tân

1.2.1 Hệ thing cấp nước và mang lưới cung cắp (9)

Trang 20

1.2.2 Hiện trạng quản lý mang lưới hiện nay

Ting số DMA được thết lập tại Quận 10 thuộc Ving 1 là 38 DMA, Tuy nhiên, trong nhận xét ring áp lực tại quận 10 thấp (trung bình khoản quá trình khảo sắt và thiết kế

6,2 mHO) nên đã thiết kế kết hợp 1 số các DMA lại thành DMZ.

“Tại Vũng 2 đãthiế lập 33 DMA để Công ty Cổ phần cấp nước Phú Hoà Tân thực hiệncông tác giảm nước không doanh thủ.

“Tổng số lượng DHT trên các DMA tại Công ty Cé phin cắp nước Phú Hoà Tân có như

Vùng 1 2

Số lượng DHT 45 36

Số lượng DHT dang mua ban si nước sạch 40 36

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Lớp: 24CTNI1 - CS2

Trang 21

Số lượng DHT trên các DMA được thể

Trang 23

Tình 1,12: Hình ảnh mình họa him DHT

1.2.3 Phân tích và đánh giá các mặt còn hạn chế khi chưa áp dụng ứng dụng mới“Thông qua vige chia nhỏ mang lưới rộng ln, phức tap thành những ving nhỏ có đồng

hỗ tổng đo đếm, chúng ta có thể

« - Tính được tương đối chính xe lệ thất thoát nước;

+ Theo đối và am tiên giảm rô ri:

« Ấp dụng đóng van từng bước dé xác định khu vực của mạng lưới bị rò rỉ; + Có thể theo dai mức độ thành công của công tie giảm rồ rỉ

+ Xác định các khu vục quản lý nguồn vốn hiệu quả và Ht kiệm nhất

+ Phân chia quyền sở hữu và tính tự giác cho các nhóm caretaker chịu trích nhiệm “quản lý và vận hành mạng lưới.

“Tuy nhiên, dé phục vụ được các vấn đề trên thi công tác theo dõi quản lý dữ liệu về lưulượng và áp lực đồi hỏi phải được cập nhật, liên tụ vả chính xác, Vi vay, việc phân chia

Trang 24

mạng lưới thành các DMA nhỏ, trên mỗi DMA được kip đặt đồng hỗ tổng bằng điện từ

để thực hiện các mục đích trên là rat can thiết.

‘Nhung để thực hiện quản lý các dữ liệu để phục vụ cho nhu cầu quản lý mạng lưới, thông tin khách hàng thi cần phải cỏ một phần mềm quản lý các dữ liệu trên và cổ thể đưa các con số thông kẻ để xử lý một cách có hiệu quả th cần phải ứng dụng phần mềm

ArcGIS vào để xử lý.

1.3 Tổng quan về phần mềm AreGISIsị

ArcGIS là bệ thống GIS hàng đầu hiện nay, cung cắp một giải pháp toàn diện từ thu thập/nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích và phân phối thông tin trên mang Internet tới các cấp độ khác nhau như CSDL địa lý cá nhân hay CSDL của các doanh nghiệp Vé mat

công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi công nghệ ESRI là một giải pháp mang tính

chất ma, tổng thể va hoàn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau nh: ứng dụng may tram (AreGIS Desktop), máy chủ (ArcGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS Online), hoặc hệ thống thiết bị di động

(ArePAD, Collector for AreGIS, Survey123 for ArcGIS) và có khả năng tương tích

cao đối với nhiều loại sin phẩm của nhiễu hãng khác nhau

Minh họa: Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS

ArcGIS Desktop bao gồm những công cụ rit mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông

tin và xuất bản tạo nên một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chính, cho phép: Luin văn Thạc sĩ kỹ thuật Lớp: 24CTNI1 - CS2

Trang 25

+ Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian tích hop với dữ liệu thuộc

tính), cho phép sử dụng nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau thậm chỉ cả những,

dữ liệu lấy từ Internet,

« _ Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tỉnh từ nhiều ngudn và bằng nhiều cách

khác nhau;

« Hiển thị,truy vin và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính; + Thanh lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp AreGIS Destop là một bộ phần mém ứng dụng gồm: ArcMap, AreCatalog, ArcToolbox,

ModelBuilder, AreScene và AreGlobe Khi sử dung các ứng dụng này đồng thời, ngườisử dụng có thể thực h én được các bài toán ứng dụng GIS bất kỳ, từ đơn giản đến phức.tạp, bao g

lý dữ liệu, hiển thị và xử lý dữ liệu, chia sẻ dữ liệu GIS, Phin mềm ArcGIS Desktopđịa lý, chỉnh sửa và bid tập dữ liệu, quan

được cung cấp cho người dùng ở 1 trong 3 cấp bậc với mức độ chuyên sâu khác nhau là

AreView (Basic) , ArcEditor (Standard), ArcInfo (Advanced)

AreView (Basic): Cung cắp đầy đủ chức năng cho phép biểu dién, quản lý, xây dung và

phân tích dữ lđịa lý, các công cụ phânkhong gian cùng với việc bign tập và phântích thông tn từ các lớp bản đồ khác nhau dồng thời thé hiện các mồi quan hệ và nhận

dang các mô hình Với ArcView, cho phép:

+ Ra các quyết định chuẫn xác hơn đựa trên các dữ liệu địa lý:

«_ Xem và phân tích các dữ liệu không gian bằng nhiều phương pháp;

+ Xây dimg đơn giản và đ dàng các dữ liệu địa lý:

« Tyo m các bản đồ có chit lượng cao:

AreEditor (Standard): Là bộ sin phẩm có nhiều chức năng hơn, dùng để chỉnh sửa và‘quinn Iy dữ liệu địa lý ArcEditor bao gdm các tinh năng của ArcView và thêm vào đó,là mộtcác công cụ chỉnh sửa, biên tập Với AreEditor, cho phép:

+ Ding các công cụ CAD để tạo và chính sửa các đặc tính GIS;

+ Teo ra các CSDL địa lý thông minh;

Trang 26

« Tyo quy trình công việc một cách chuyên nghiệp cho 1 nhóm và cho phép nhiều

người biên t

s _ Xây dựng và giữ được tinh toàn vẹn của không gian bao gồm các quan hệ hình học.

topo giữa các đặc tinh địa lý:

+ Lâm ting năng suất biên tập;

+ Duy inh toàn ven giữa ác lớp chủ đề và thúc dy wr duy logic của người dùng:

« Cho phép chinh sửa dữ liệu độc lập (khi tạm ngừng kết nối với CSDL).

ArcInfo (Advanced): Là bộ sàn phẩm ArcGIS diy đã nhất ArcInfo bao gồm tt cả các chức năng của ArcView lẫn ArcEditor, Cung cấp các chức năng tạo và quản lý một hệ

GS, xử ý đữ liệu không gian và khả năng chuyển đổi dữ liệu, xây dựng dữ iệu, môhình bóa, phân tích, hin thị bản đồ trên màn hình máy tính và xuất bản bản đồ ra cácphương tiện khác nhau Với Arcinfo, cho phép:

+ Xây đmng một mô hình xử lý không gian rit hữu dụng cho việc tim ra các mỗi quan hệ, phân tích dữ liệu và tích hợp dữ liệu;

+ Thực hiện ching lớp các lớp vector, nội suy và phân tích thống kê;

« Tao ra các đặc tinh cho sự kiện và chẳng xếp các đặc tinh của các sự kiện đốc

+ Xây dịng những bộ dữ iệu phúc tạp, các mô hình phân ích và các đoạn mã để nự

động hóa các quá trình GIS;

+ Sit dụng các phương pháp trình điễn, thiết kế, in ấn và quản lý bản đồ để xuất bản

bản đỗ

1.4 Cơ sử của việc chuyên đổi dữ liệu mạng lưới thành dữ gu thuộc tính

Hệ thống GIS có thể dễ dang đọc được các dữ liệu với nhiều định dạng khác nhau Dođồ, việc chuyển đổi dữ liệu te các nguồn khác nhau sang dữ liệu GIS tương đổi đơngiản, giúp cho việc thực biện số hóa dữ liệu dé dàng hon,

Trang 27

1-41 Chuyén dữ liệu từ bản vẽ AutoCAD sang GIS

Với các công cụ đặc biệt, việc kết hợp dữ liệu từ bản vẽ AutoCAD vio bệ thông GIS để

số hóa dữ liệu được thực hiện đễ ding Các định dạng của AutoCAD như: DWG, DXF,

„ đều có thé đọc được Dé việc số hóa từ bản về AutoCAD sang GIS được chính xác,

chúng ta cần thực hiện các việc sau trước khi số hóa

+ Xie định hệ tọa độ trong AutoCAD để tự động gin hệ quy chiều bản đồ chuyển đổisang dit liệu GIS.

« Binh nghĩa các đối tượng cần s hoá vé ba định dang chính - Định dang điểm (Point).

= Dinh dang đường (Lino)

~ inh dang ving (Polygon)

1.4.2, Chuyén dữ liệu từ bản vẽ giấy sang GIS.

Vige chuyển đổi dữ liệu từ bản vẽ giấy sang GIS được thực hiện theo hai cách khác

« Nhập tực tiếp dữ liệu vio GIS thông qua các công cụ số hóa Tuy nhiên, để việc

thực hiện được chính xác thi cần biết được tọa độ của các đối tượng cần nhập cầnnhập dữ liệu

+ Dũng máy SCAN dé quét bản đồ giấy sang dữ liệu dạng ảnh, sau đó đăng ky tọa độ

cho ảnh và số hóa vào hệ thống GIS Tuy nhiên, để dữ liệu được chính xác thì tỷ lệ

bn vẽ phải đúng

Thông thường, việc chuyển đổi dữ liệu từ bản vẽ giấy sang GIS được thực hiện chủ yeu là thông qua công cụ số hoa của GIS.

1.4.3, Chuyén dữ liệu ảnh vệ tỉnh (viễn thám) sang GIS

Việc ứng dung anh viễn thám vào hệ thống GIS giáp cho dữ liệ địa hình(đữ iệu nén) từ ảnh viễn thám.

được chính xác (do cập nhật liên tục) Tuy nhiên, khi chuyển dữ

sang hệ thống GIS ta cằn nắn chỉnh ảnh để số hóa được chỉnh xác hơn

Trang 28

13 Sơ lược nghiên cứu về các phần mềm ứng dụng trong quản lý mạng lưới cấp Những năm gần đây, hệ thing thông tin dia lý GIS và hệ thống SCADA đồng vai tr

quan trọng trong các lĩnh khác nhau như: giao thông, điện, thông tin liên lạc, hang hai."Đặc biệt là trong lĩnh vue quản lý mạng lưới cung cấp nước sạch sinh hoạt, Các nghiêncứu ứng dụng hệ thing thông tin địa lý GIS và hệ thống SCADA trong quản lý, vận

"hành mang lưới cắp nước xoay quanh vẫn đề phân phối nước dựa trên dữ liệu của GIS,

xây đựng ứng dụng mới dựa trên dữ liệu GIS để quản lý mang lưới, xây dựng hệ thôngSCADA dé

‘an hành và quản lý lưu lượng và áp lực mạng lưới cắp nước, đánh giá mite

nhiễm nước rong mạng lưới.

Đánh giá và quản lý các yếu tố thủy lực là một khâu vô cùng quan trọng trong vận hành mạng lưới cắp nước tích hợp giữa dĩ liệu GIS, SCADA và các phần mềm chuyên ngành

cấp nước đem lại hiệu quả cao trong quá trình quản lý, điều phối nước trong mạng lưới.Liên quan đến vẫn để này, trên thể giới cũng như Việt Nam trước diy, đã có nhiềunghiền cứu về ứng dụng hệ thông thông tin địa lý GIS và hệ thống SCADA vào quản lýmạng lưới cắp nước

1.5.1 Những nghiên cứu trên thể giới

15.11 Hệ thống WATSYS

Hệ thống WATSYS được cơ quan Bao vệ môi trường Hoa Kỳ phát triển, với hạt nhân.

co bản là EPANET WATSYS giúp người dùng phân tích, thi

cắp nước Đỏ la một hệ thống thông tin đồ họa (GIS) cho các cơ sở hạ ting nước Phần é và quản lý hệ thống, mềm này mô phỏng các tỉnh huồng dé xác định va sửa chữa thiểu sót trong một hệ thông, phân phối hiện có mở rộng hệ thông để đáp ứng nhủ cầu trong tương lai, hoặc để dự oan năng suất của hệ thống trong trường hợp khẩn cắp như trục trặc máy bơm, sự hỏng.

hóc, trang thiết bị tre tric hoặc chiy nỗ NO có thể được sử dụng để mô phỏng ở thỏigian cao điểm và thời điểm sử dụng thấp WATSYS cũng có thể thực hiện phân tích

chất lượng nước bao gồm việc phân ri Clo, phân phối Florua, tìm nguồn nước và do tuôi. của nước Các mô hình để thấy rõ hom vé sr chuyển động và biển đổi của nước đã được xử lý,

Hệ thống WATSYS có một số đặc điểm sau

thuật Lop: 24CTNI1 ~ CS2Tuận văn Thạc sĩ:

Trang 29

+ Chi sử dung các bản về ở các định dang AutoCAD - là công cụ để làm các bản vẽ

1 kế làm "nền" để thực hiện các phép phân tích dữ liệu và xử lý số liệu.

+ Môhinh cấp nước được mô tả không có thiết kế chỉ tết các bảng dữ lu, không chỉ

ra được mỗi quan hệ giữa ác đối tượng trên bản đồ,

« - Hệ thống chuyên sâu về phân tích mức độ tiêu thụ, như cầu sử dụng (Demand) và

tinh toán đo áp lục đường ông, từ đồ hiển thị thành các sơ đồ và biểu đồ

+ - Hệ thống chưa đ cập được các giải pháp để chống rò ri kênh thông in khách bằng, chưa cho phép tạo các bản vẽ thiết kế trên bản đồ, va đặc biệt không thé hỗ trợ chức năng phân tich không gian trên bản đồ để phục vụ cho mục đích cắp nước

1.5.1.2 Hệ thắng quản lý mạng lưới đường Ống AQUAMAP của tập đoàn HITACHT Nhật Bản

Được nghiên cứu và phát triển bởi tập đoàn HITACHI của Nhật Bản, hệ thống thông tin

địa lý GIS phát triển trên phần mềm AQUAMAP, giúp thiết lập và nâng cao hiệu quả

kinh doanh với các dữ liệu kỹ thuật số

Với hệ thống này, các dữ liệu mạng lưới cắp nước được số hóa và chuyển sang dữ liệuthông in địa lý GIS, qua đó các thông tn của ti sin mạng lưới cắp nước được quản lýmột cách hiệu qua Hệ thing giúp mô phỏng mạng lưới đường Ống cắp nước theo nguyên

tức như phần mềm EPANET.

“Các đặc trưng cơ bản của AQUAMAP:© Quan lý tai sản mạng lưt ip nước.

+ Thiết lập các điểm bắt lợi về áp lực nước,

« Hin thÌkhu vực xảy ra ảnh hưởng đến các đẫu nổi khách hằng

+ Hiển thị các van cần được vận hành đẻ giảm thiệt hại do thiểu nước 1.5.1.3 Hệ thống i-WATER

i-Water, là hệ thống chuyên ngành được nghiên cứu và phát triển bởi công ty K-Water

‘ea Hàn Quốc (K-Water là công ty cắp nước Hàn Quốc) Hệ thống được ứng dụng để quản lý hộ thống cấp nước dua vio thông tin địalý của mạng lưới cắp nước và giảm sét

mạng lưới cấp nước thông qua hệ thống SCADA.

Hệ thống đưa ra giải pháp giám sắt toàn diện và điều khiển quá trình xử lý nước tại một

vị tí bắttrên mạng lưới cấp nước.

Trang 30

Hệ thống giúp hiệu quả hơn trong những quyết định về kinh doanh nước sich và các

định hướng về quy hoạch và phát triển hệ thống cấp nước.

“Các tính năng cơ ban của hệ thống i-Water:

+ Xiy đựng cơ sở dữ liệu

+ Gi sắt mạng lưới cắp nước thông qua hệ thống SCADA.+ Tích hợp hệ thống cảnh bảo

Ngoài ra còn các nghiên cứu của các tác giả khác như:

1 Adrian M.D, Foster.J, 2002 Protecting water supply quality -decision supportusing geographical information systems (GIS) School of Geography, University ofLeeds, Leeds, L82 9IT, UK.

2 Mohan$ and Vairavamoorthy.K, 2004, Development of GIS basedcontamination risk assessment in water distribution systems, Loughborough Universityand at IIT Madras.

1.5.2 Những nghiên cứu trong nud

1.3.2.1 Hệ thống quản lý phân p

phát trién Gì

"nước sạch WDMS do VIDAGIS nghiên cứu và

Mặc tiêu chính của hệ thống WDMS là quản lý việc phân phối nước sạc „ trong đó chủ

yếu là chống rô ri, và sử dung hạt nhân là mô hình dữ liệu DANVAND.“Các chức năng chính trong hệ thống bao gồm các module sau

+ Pipe Registration - Đăng ký đường ông

+ Leakage Audidng - Theo dõi và kiểm soát sự thất thoát nước,© Pressure Management - Quan lý áp lực đường ống.

+ Meter and Billing management - Quản lý hỏa đơn và đồng hồ

Burst management - Quin lý các điểm rò rỉ

* Customer Service - Dịch vụ thông tin phản hồi của khách hang,

+ Rehabilitation Planning ~ KẾ hoạch bảo tr, bảo dưỡng, năng cấp.

‘Report management - Các báo cáo phục vụ cho việc quản lý va theo dõi hệ thông

Trang 31

1.3.2.2 Nghiên cứu của Lê Vin Dực-Trường Đại học Bách khoa TP.HCM (ĐHQG.TP.HCM) đăng trên tạp chi KH&CN, tập 11, số 5 năm 2008

"Nội dung nghiên cứu: tích hợp công nghệ thông tin địa lý và mô hình toán thuỷ lực =

HYDGIS để quản lý một mạng lưới cấp nước tại thành phổ lớn.

Mô hình nay có thé quản lý tốt các đối tượng của mạng lưới đường ông thông qua bản đồ số tượng hình, iện dụng trong việc nhập liệu và trinh bảy kết quả Bên cạnh đó

chương tinh thuỷ lực hỗ trợ cung cấp các kết qua tinh toán sự phân phối lưu lượng trongcác nhánh, áp lực tại các nút và tinh trang vận hành của hệ thống.

“Các chức năng cơ bản của mô hình HYDGIS:

* Cho phép tạo lập và hiệu chỉnh bản đồ số và dữ liệu bản đồ (bản đồ mạng lưới cấp. nước) đề để ding quan lý mạng lướ cắp nước thông qua bin đồ số,

+ Cho phếp tim kiếm thông tn quan lý và thông tn kỹ thật, truy vn sự hiện hữu của« Tinh toán thuỷ lực và mô phỏng kết quả,

Trang 32

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU

2.1 Tổng quan về hệ thống thông tin dja lý GIS/r)

Hệ thống thông tin địa lý viết theo tiếng Anh là Geographic Information System (GIS).

Định nghĩa GIS, i hệ thống thông tn địa ý, bao gồm tổng hop các thành phần như: hệ

thống phần cứng, hệ thống phin mém, dữ liệu địa lý, con người và quy trình làm việc.Nó có khả năng thu thập dữ liệu thô từ nhiều nguồn khác nhau để xây dựng cơ sở dữ

liệu, sắn lề với vị trí địa lý heo không gian thực để phục vụ công ti chuyên môn theo nhu cầu của người sử dụng Ngoài ra, nó có thé cập nhật, lưu trữ, tray vấn, xử lý, phân tích và xuất ra các di liệu theo nhiễu định dạng khác nhau theo từng nhu cầu cụ thể

Cùng với đó, hệ thống GIS có thé liên kết rất dé dàng với các dữ liệu phi địa lý để tạothành thuộc tinh của các ôi tượng trong hệ thống GIS

Ngoài ra, khác với các loại dit liệu khác, dữ liệu GIS luôn gắn lién với thé giới thực thông qua ton độ của từng đối tượng cụ thể Mức độ chính xác của đỗi tượng so với thế

giới thực phụ thuộc vào quá trình xây dựng dữ liệu GIS.

2.1.2 Cie thành phin cơ bản của hệ thing GIS

Nói một cách tổng quát, hệ thống GIS bao gồm 5 thành phin cơ ban là: hệ thống phin cúng, phin mằm, cơ sở dữ liệu (dữ liệu địa If), con người và quy trình làm việc

Trong các thành phần đó, thì thành phần con người là yếu tổ quyết định đến chất lượng

của một hệ thống GIS Mặt khác, nếu thiểu một trong các thành phần trên thi không thé

hình thành một hệ thống GIS, có chăng đó chỉ là một hình thức biển thể không hoànchỉnh.

2.1.2.1 Hệ thing phần cứng

Hệ thống phần cứng thông thường được phan chia thành 2 thành phần cơ bản như sau:

Trang 33

Tuy thuộc vào quy mô, phạm vi ứng dụng của hệ thống GIS, cũng như mức độ đầu tư

cho hệ thing, các máy tính được sử dụng có thé là các máy riêng lẻ hay bao gồm nhiều my tinh được nổi với hệ thống server thông qua hệ thống mạng,

ing phần mềm phục vụ hệ thống GIS tối thiểu cần phải có các loại phần mềm như sau

+ Hệ điều hành cho server: Windows Server, Linux, được cải đặt trên hệ thống máy

chủ (server)

«- Phần mềm quan tị cơ sở dữ liệu chúng được sử dung để quản lý cơ sở dữ liệu củatoàn bộ quản trị cơ sở dữ.

liệu phổ bin, nh: SQL Server, Oracle, PostgreSQL, SQLite Đi với phần mễm

thong Hiện nay, thị trường có các loại phan mí

quản trị cơ sở dữ liệu được cài đặt trên hệ thong máy chủ (server).

+ Phần mềm hệ digu hành máy tinh cả nhân (may con): Windows, được cải đặt trên

các máy tính cá nhân

+ Phin mềm chuyên ngành GIS: hiện nay trên thị trường có nhiều bộ phẳn mém phục‘vw hệ thống GIS theo nhiều công nghệ khác nhau.

chính là: GIS ‘Tuy khác nhau về công nghệ, nhưng cơ bản chúng phải bao gồm 2 pt

Server và GIS Desktop GIS Server, được cải đặt trên hệ thống máy chủ: còn GIS

Desktop được cài đặt trên các máy tinh cá nhân Các bộ phần mềm GIS phổ biển hiệnnay, như: ArcGIS cũa ESRI, MapInfo của Pitney Bowes, QGIS.

ài a, còn các phần mềm hỗ trợ khác, như: office, Pmae Plus, WaterGEMS

Cie phần mễm được sử dụng tương thích trong bệ thống GIS tuỳ vio mức độ của hệ

2.1.2.3 Cơ sở dữ liệu (dữ liệu đ lý)

Co sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý là bao gồm toàn bộ các dữ liệu không gian ậu thuộc tinh được số hoá thành các định dạng đối tượng cơ thuật Lop: 24CTNI1 ~ CS2

(bản đỗ không gian) và dữ l

Tuận văn Thạc sĩ:

Trang 34

"bản là: điểm (point), đường (line) và vùng (polygon) Các đối tượng này được gin vớmột hệ toa độ nhất định cùng với các thông tin thuộc tí

đó được lưu trữ, quản lý theo một cơ chế liên kết thông nhất với nhau trên toàn bộ hệ thông

Co sở dữ liệu địa lý, sau khi được xây dựng cho phép người dùng có thể cập nhật thay

di theo không gian thực Ngoài ra, người ding có thể truy vị„ phân ích nó đựa vào

các phần mềm chuyên ngành (GIS) Kết quả được hiễn thị &xuắt a) theo nhiễu định dạng khác nhau, tuỳ thuộc vào nhu cầu của người sử dụng thông tin,

“Các dữ iệu địa lý ong hệ hổng GIS mô tả các đối tượng theo 3 đặc trưng cơ bản sau:« _ Vị trí địa lý của chúng thông qua một hệ toa độ đã được lựa chọn khi số hoá dữ liệu.

+ Các thuộc tỉnh iền quan đến đối ượng đó

+ Mỗi quan hệ không gian của các đổi tượng đó so với các đối tượng khác trong hệ

"Nhờ sự liên kết giữa vị trí không gian với dữ liệu thuộc tinh của từng đối tượng, kết quả

sẽ cho ta một cơ sở dữ liệu với các hình ảnh thực sinh động, có đầy đủ các thông tin liên

{quan một cách tổng thể toàn bộ hiện trạng các nguồn tai nguyên thông tin quản lý, từ đómà xác định phương thức sử dụng tôi wu các nguồn tài nguyên thông tin đó.

2.1.2.4 Con người

‘Con người đề cập đến là những tập thé, cá nhân trực tiếp thiết kể, xây dựng và vận hành

hệ GIS Trong đó bao gồm:

nhiệm vụ sử dụng thiết bị, nhập và xử lý dữ liệu

+ Các nhà phân tích vàđiễu hình hệ thống: sử đụng dữtu GIS dé phân tích số liệu, báo cáo, thống ke,

+ Các nhà lãnh đạo: sử dụng hệ thống lam công cụ trợ giúp để hoạch định các chủ trương, kế hoạch trong quân lý và phát triển

Rõ ring, một hệ GIS hiệu qua hay không phụ thuộc rấ lớn vio yế tổ con người

2.1.2.5 Quy trình làm việc

Trang 35

định về số hóa dữ liệu, cập nhật dữ liệu và mô hình hoạt động của cả hệ thống.

lâm việc ở đầy được iễu là quy cách làm việc của hệ thông, bao gém các quy 2.1.3 MỖI quan hệ của GIS » các ngành khoa học kh

GIS là một ngành khoa học tổng hợp, có liên quan đến nhiều ngành khoa học khác, như: địa lý học, bản đồ học, viễn thắm, trắc địa, trắc địa nh, thống kệ, công nghệ thông tin,

toán học, Việc nằm được các kiến thức cơ bản của các lĩnh vực nói trên sẽ giúp cho

các nha thiết kế xây dựng hệ GIS có chất lượng cao, xây dựng cơ sở da độ tincây, phát triển hệ GIS theo chiều sâu phục vụ cho các chuyên ngành khác nhau có sửdụng GIS.

Bia lý học gắn với sự nhận thức thé giới, có quan hệ tới vị trí của các sự vật, hiện tượng

tôn tại trên trái đắt này GIS cung cắp kỳ thuật để tạo ra khả năng phân tích và nghiên

cứu địa lý

Bin đồ học liên quan tới việc hiễn thị các thông tin không gian Các dữ liệu thông tin

thức về bản đồ học sẽ hỗ trợ tốt

không gian là những đã liệu nên ting của GIS Các i

trong việc xây dựng dữ liệu không gian cũng như rong biểu diễn hay xử ý va phân ích

các dữ liệu này.

Viễn thảm, tric địa, rắc địa ảnh liên quan tới việc do đạc, cũng cắp các số iệu đầu vào cho GIS, hỗ trợ cho việc nghiên cứu xu hướng biến đổi của các sự vật, hiện tượng, cung sắp s liệu chính xắc vào những thời điểm cụ thể phục vụ cho các ngành kinh Ế, xã hội.

‘quinn lý và khai thác tài nguyên khoáng sản, quản lý môi trường,

“Công nghệ thông tn luôn với sự phát tiễn cia GIS Kỹ thuật phần cứng, truyền

thông phát iển hỗ trợ cả phương tiện và công nghệ phn mềm vi quản tị cơ sở dữ liệu

phat triển Tat cả những điều đó giúp cho GIS phát triển không ngừng dé phục vụ đa

Thống kê sử dụng hiệu quả trong việc phân tích và xử lý số liệu phi không gian, hỗ trợ trong việc phân tích các sự vật, hiện tượng, trong nghiền cứu x thể in đổi, hỗ rợ

trong vige ra quyết định quản lý

Trang 36

odin học, lý thuyết đồ tị ử dụng rit nhiều trong thiết kể, phân ch và xử lý số iệu

không gian.

GIS được thành lập và ứng dụng trong rat nhiều ngành va lĩnh vực khác nhau Dưới đây là một số ứng dụng quan trong của GIS:

+ Quin lý tải nguyên thiên nhiên và môi trường, như: nông nghiệp, lâm nghiệp, quản

lý đắt đại, tải nguyên rim, quản lý tải nguyễn khoảng sin

Quy hoạch và quản lý đô thi: giao thông, điện, nước.® Quy hoạch va quản lý bàng hải.

2.2 Đặc tinh quản lý của GIS theo dữ liệu không gian

2.2.1 Đặc tính cơ sở dữ liệu trong GISII)

3.2.1.1 Cơ sở dữ liệu và quan hệ cơ sở dữ liệu trong GIS

“Cơ sở đữ liệu trong hệ thống GIS là tập hợp tắt cả cá thông tin địa lý vì thông tn thuộc

tính được số hóa từ nhiều nguồn khác nhau, được lưu trữ vì quản lý trong hệ quản tr cơ

sở dữ liệu theo những quy tắc nhất định

Hệ quản tr cơ sở d liệu tong hệ thing GIS: là những chương trình cung cấp các chứcnăng cho phép tạo lập, chỉnh sản, xứ ý, phân ích và lưu trữ dữ iệu theo như cầu củangười sử dụng.

Vé cơ bản, cơ sở dữ liệu trong một hệ thông GIS bao gồm 2 thành phần chính là

+ Corsi dữ liệu địa lý (không gian)

+ Cơ sở dữ liệu thuộc tinh (phi không gian)

“Trong đó, cơ sở dữ liệu thuộc tính không tổn tại độc lập mã luôn g: liền với một thựcthể nhất định của cơ sở dữ liệu địa lý.

2.11.2 Các mô hình cơ sở đữ liệu trong GIS

‘C6 nhiều loại mô hình dữ liệu khác nhau Trong đề tải nghiên cứu nảy, chúng ta tim

hiểu 5 mô hình cơ sở dữ liệu trong GIS, qua đó đánh gnhững wu nhược diém của từngloại mô hình, từ đó lựa chọn mô hình cơ sở dữ liệu tối ưu cho ứng dụng hệ thống GIS:

« _ Mô hình phân cấp: Mô hình là một cây, trong đó mỗi nút của cây biểu diễn một

thực thể, giữa nút con và nút cha được liên hộ với nhau theo một mi quan hệ xác

thuật Lớp: 24CTNI1 - CS2Tuận văn Thạc sĩ:

Trang 37

định iu diễn bằng tập hop các mỗi liên kết kết nỗi tắt cả các bảng ghi rong cấu

trúc cây,

Uu điểm của mô hình phân cấp:

= _ Có tốc độ truy cập cao dù co sở dữ liệu lớn, mỗi quan hệ từ gốc đến ngọn rõ rằng ~ DE dang trong cập nhật dữ liệu

Nhược điễm của mô phân cấp

~ _ Các kết nối chỉ được thực hiện theo chiểu dọc mà không có theo chiều ngang hayđường chéo, Điều đó có nghĩa là không cổ mỗi liên hệ nào giữa các cây khác nhautại cũng một mức, trừ khi chúng có cũng nút cha

~ Mặt khác, các liên kết chỉ hạn chế trong tập liên kết đã có.

+ _ Mô hình mạng: Mô hình dit liệu mạng (Network Data Model) còn được gọi tắt là

mô hình mạng hoặc mô hình lưới (Network Model) là mô hình được biểu diễn bởi

một đồ thị có hướng, các thành phần trong dé có thé tương tác được với nhau Uu điểm: các kết nối linh hoạt hơn, có thể kết nỗi theo đường chéo.

Nhược. n: mỗi quan hệ giữa các mức đỡ liệu phức tạp, kh khăn trong biểu diễn trực

* _ Mô hình quan hệ: đây là mô hình phố biến nhất trong GIS, Mô hình này dựa trêncơ sở khái niệm lý thuytập hợp của các quan hệ, sử dụng để kết nỗi các quan hệkhông gian phức tạp gi

“cùng các mỗi quan hệ giữa các bảng nảy để diễn đạt mô hình quan hệ Một bảng dữ.

liệu được tổ chức từ các hàng và cúc cột dữ liệu Mỗi cật dữ iệu (côn gọi là tường

dữ liệu) tương ứng với một thuộc tính của một đối tượng quản lý Mỗi hàng dữ liệu

(con gọi là bản ghi) tương ứng với một đối tượng quản lý

Ưu điểm

= Cấu trúc dạng bảng tương đổi đơn giản, giao diện người dùng đơn giản, có nhiều

công cụ cho người dùng cuối

~ Các thao tác dé ding, truy cập trực tiếp và nhanh chồng.

~ Dir liệu không bị lệ thuộc vào các phần mém ứng dụng, thuận tiện cho việc truy van

vả phân tích hệ thông địa lý, cho phép có thể tạo ra những cơ sở dữ liệu GIS rit lớn thuật Lớp: 24CTNI1 - CS2Tuận văn Thạc sĩ:

Trang 38

"Nhược điểm: các quan hệ phức tap phải được diỄnđạt bằng các thi tục trong mỗi chương:

trình truy cập vio cơ sở dữ liệu

© Mô hình hưởng đối tượng: Trong cơ sở dit liệu hướng đổi tượng, mỗi đối tượng là.một thé hiện của lớp, Các đổi tượng thuộc v8 lớp nào sẽ có những thuộc tích mô tảtheo những định nghĩa của lớp đó Điễu này có nghĩa, thay vi mô tả các đổi tượng

một cách ring lẻ, cách iếp cận hưởng đối tượng tập trung vào 2 yếu tổ cơ bản để

phân biệt đối tượng này vớ

Ưu điểm:

= Cho phép biểu diễn phúc hợp thể giới thực

~ _ Hỗ trợ đưa vào trong cơ sở dữ liệu những phát sinh mới, thu nạp thêm hay kết nối sắc đối tượng.

+ Tích hop với các công nghệ mô hình, mô phòng.

= _ Cập nhật dỡ liệu đồng thời và da dạng

i tượng.

= Phù hợp với những quan hệ dữ liệu phức tap.

= Cảm nhận trực quan vị

~ Với GIS, mô hình nảy làm cho giá thảnh lưu trữ dữ liệu giảm xuống cũng như kim

giảm thiểu các ắc rồi

~ Baim bảo ở mức cao về tính toàn ven của dữ liệu.Nhược.n: mô hình phúc tạp

+ Mô hình quan hệ đối tượng: được mở rộng bởi các phần mém mà ching kết hợp chặt chẽ với các hành vi hướng đối tượng, nhưng dữ liệu không bị tóm lược Các

thông tn cơ sở dỡ liệu vẫn được tổ chức trong các bing biểu nhưng mộtcột trong,

bảng có thể chứa đựng những cau trúc dữ liệu đa dạng Những cấu trúc dữ liệu này.

được gọi là kiểu dữ liệu trầu tượng hóa.

Ưu điểm: làm cho dữ liệu trực quan hơn, chính sửa dữ liệu đồng thời.

Nhược. m: không tôm lược dữ liều, ỗ trợ hạn chếcho các quan hệ Abi tượng và khổ

khăn trong mô hình hóa các quan hệ phức tạp.

Trang 39

Tir những phânch và đánh giá ở trên Trong luận văn này sẽ áp dụng mô hình cơ sở.cdữ liệu hướng đối tượng để áp dụng vào việc quản lý cơ sở dữ liệu GIS của mạng lưới

cấp nước Phú Hỏa Tân.

2.2.2 Cấu trúc cơ sử dữ liệu trong GIS.

2.2.2.1 Cơ sở dữ liệu không gian (dit liệu da i)

Co sở dữ liệu không gian (dữ liệu địa ý), la loại dữ liệu chứa đựng những thông tin địnhvị của các đổi tượng ngoài không gian thực (tọa độ địa lý) Nó phản ánh chính xác vị tri,kích thước, 1h dạng, sự phân bổ của các đối tượng ngoài không gian thục, Những

tượng không gian đều có thể quy về ba đổi tượng cơ sở sau:

+ Đối tượng dang điểm + Đối tượng dạng đường.

# Đối tượng dạng vùng.

“Trong cơ sở ditkhông gian, người ta sử dụng hai dang cầu trúc dữ liệu là:

Đối với dữ liệu raser, các đối tượng không gian được biễu điễn thông qua các 6 (cell)"hay 6 ảnh (pixel) của một lưới các 6 trong cơ sỡ dữ liệu

“rong cấu trúc này, điểm được xác định bởi một pixel, đường được xác định, bởi một

chuỗi các 6 có cùng thuộc tính kể nhau có hướng nào đó, còn vùng được xác định bởi một số 6 các piel cùng thuộc tỉnh phủ trên một diện tích nào đó

Cấu trúc dữ liệu dang Vector:

“Trong cấu trúc dữ liệu vector, thụ thể không gian được biểu diễn sử dụng các đổi tượngvigng biệt có dạng điểm, dạng đường hay dang ving, Các đối tượng này được định

"nghi riêng trong các ứng dụng để quản lý và mã hóa đối tượng Mỗi đỗ tượng có mãinh danh riêng (bằng tên hay ma sé),

Vị trí không gian của đối tượng được xác định bởi các tọa độ (x,y) trong không gian 2D hoặc (x2) trong không gian 3D trong một hệ toa độ thống nhất

Trang 40

“Các dữ liệu thuộc tính của đổi tượng được iên kết với dữ iệu không gian thông qua một

trường khóa.

« _ Điểm: dùng để biểu diễn các đổi tượng không gian, mà với tỉỆ đang xây dựng, chỉ 6 thể thé hiện chúng như một cập toa độ (xy) hoặc (xy) Ching là những đổi tượng phi ti lễ Ngoài các giá tị tọa độ, có thé sử dụng các đặc trưng đổ hoa dang

điểm như: kiểu ky hiệu điểm, mau sắc, hay kích thước để biểu điễn cho đối tượng.

điểm Trên bản đồ số, điểm có thể biển diễn bằng ký hiệu (symbol) hoặc bằng đối

tượng chữ (text).

+ Đường: được ding để biểu diễn các đối tượng có dang tuyển, được tạo nên từ hai

hay nhiều hơn các cặp tọa độ (x,y) hoặc (x,y,z) Các đối tượng dạng đường cũng lànhững đối tượng phi t lệ Các đặc trưng đồ họa sử đụng cho đối tượng dạng đườnglà: kiểu ky hiệu dang đường, mau sắc, độ rộng của nét vẽ, Trên bản đổ số, các đổi

tượng dang tuyến mi theo tý ệ bản đồ không the hiện được độ rộng cũ chúng, được biểu điễn bằng các đối tượng dạng đường Ví dụ: bệ thống đường giao thông, hệ thống đường điện, các sông suối nhỏ,

+ Ving: là các đổi tượng không gian dang 2D (dạng diện) Vùng biểu điển các đối

tượng mà kích thước của chúng đủ lớn để thể hiện trên bản đồ theo tỷ lệ bản đỏ.

“Chúng thưởng là những đường đa tuyển khép kin, Sổ iệu định vị cho đổi tượng dạng

vũng là (n +1) cặp tọa độ (x,y) hoặc (%,yz), trong đỏ tọa độ điểm thứ (n- 1) tring

với điểm thứ nhất, n là số đỉnh của đa giác khép kin Trên các bản dé số, các đổi

tượng dạng vùng có đặc trưng đồ họa như: mau và kiểu đường biên, mẫu và mẫu tôcho vùng

2.2.2.2 Các quan hệ không gian của dit liệu địa lý

“Các dữ liệu địa lý có 2 kiểu quan hệ không gian phổ biến li: quan hệ Spaghetti và quan

hệ Topology.

Quan hệ Spaghetti:

Khi mỗi đối tượng địa lý được thể hiện bởi các thực thể hình học độc lập, được biểu

ign bằng tọa độ hoặc phương trình tham số (đường thẳng, đường tròn, đường cong, ), ta nói các đối tượng đồ họa có quan hệ Spogheti Xây ra này kh các đối tượng