ứng dụng GIS trong quản lý chất lượng nguồn nước mặt thành phố Cần Thơ

trình bày về ứng dụng GIS trong quản lý chất lượng nguồn nước mặt thành phố Cần Thơ

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn, chúng tôi đã nhận được sự hỗ trợ và động viên rất nhiều từ gia đình, thầy cô và các bạn Nay những khó khăn đã qua, luận văn đã

được hoàn thành Với lòng biết ơn sâu sắc chúng tôi xin chân thành gửi lời cám ơn đến:

Cha mẹ - những người đã không quản khó khăn, gian khổ nuôi dưỡng chúng con trong suốt thời gian dài học tập Là chỗ dựa tinh thần cũng như vật chất cho chúng con trong những lúc khó khăn nhất

Thầy Nguyễn Hiếu Trung đã tận tình hướng dẫn, định hướng giúp chúng em giải quyết khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Quý thầy cô Khoa Môi Trường & Tài Nguyên Thiên Nhiên, trường Đại học Cần Thơ đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những dạy dỗ và truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báo trong suốt thời gian dài học

Anh Đoàn Thanh Tâm, Sở Khoa học và Công nghệ TP.Cần Thơ Ban lãnh đạo cùng với anh em công ty Cấp Thoát nước TP Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp

số liệu giúp chúng em có thêm nhiều thông tin bổ ích cho luận văn

Tập thể lớp Kỹ Thuật Môi Trường K32 – những người bạn đã đồng hành và chia

sẻ những khó khăn với chúng tôi trong suốt bốn năm dài trên giảng đường đại học

Dù đã có rất nhiều cố gắng, song trong quá trình thực hiện luận văn không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế Kính mong nhận được sự thông cảm và những ý kiến đóng góp quý báo của quý Thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn

Cần Thơ, tháng 04 năm 2010

Sinh viên thực hiện

Cao Ngọc Tuyết Trinh

Nguyễn Thị Kim Xuyến

Trang 2

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, môi trường nước phải đối mặt với nhiều tác nhân gây ô nhiễm nghiêm trọng do nhiều nguyên nhân khách quan (thiên tai, lũ lụt ), lẫn chủ quan (hoạt động của con người: nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải ) Thiếu nước sạch gây ra nhiều bệnh tật đe dọa tính mạng hàng tỷ người trên Trái Đất Do đó, việc kiểm soát, quản lý và xử lý chất lượng môi trường nước là điều cần thiết

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong các công tác thu thập đo đạc địa lý mà còn trong các công tác điều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến môi trường Chính nhờ những khả năng này mà công nghệ GIS đã được đón nhận và áp dụng trong các cơ quan nghiên cứu cũng như quản lý ở nước ta

Để hỗ trợ phần nào công việc quản lý chất lượng nguồn nước mặt ở thành phố Cần Thơ chúng tôi đã chọn thực hiện đề tài: “Ứng dụng GIS trong quản lý chất lượng nguồn nước mặt thành phố Cần Thơ”

Nội dung thực hiện bao gồm:

9 Thu thập thông tin, dữ liệu liên quan đến chất lượng nguồn nước mặt thành phố Cần Thơ

9 Xây dựng các lớp cơ sở dữ liệu

9 Số hóa bản đồ nền thành phố Cần Thơ

9 Tạo tập tin Mapfile, liên kết đưa những dữ liệu về chất lượng nguồn nước mặt thành phố Cần Thơ lên WebGIS

Kết quả đạt được:

9 Tạo cơ sở dữ liệu về chất lượng nguồn nước mặt

9 Xây dựng các công cụ hỗ trợ người dùng như: tìm kiếm, tạo bản đồ chuyên

đề, thống kê dữ liệu, vẽ đồ thị

9 Xây dựng trang WebGIS “ Thông tin chất lượng nguồn nước mặt thành phố Cần Thơ” với những công cụ hỗ trợ việc tìm kiếm thông tin

Đề tài được thực hiện tại khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên, thành phố Cần Thơ

Trang 3

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Tóm tắt đề tài ii

Mục lục iii

Danh sách bảng vii

Danh sách hình viii

Danh sách phụ lục xii

Danh mục từ viết tắt xiv

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.2.1 Mục tiêu trước mắt 1

1.2.2 Mục tiêu lâu dài 2

1.3 Địa điểm và thời gian thực hiện 2

1.3 Nội dung chính của đề tài 2

CHƯƠNG 2 : LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 4

2.1 Tổng quan về GIS 4

2.1.1 Khái niệm về GIS 4

2.1.2 Các thành phần của GIS 5

2.1.3 GIS làm việc như thế nào? 6

2.1.4 Các nhiệm vụ của GIS 6

2.1.5 Ứng dụng GIS trong các lĩnh vực quản lý tài nguyên môi trường 9

2.1.5.1 Quản lý tài nguyên thiên nhiên 10

2.1.5.2 Quản lý và quy hoạch môi trường 11

2.1.5.3 Ứng dụng của GIS trong đánh giá tác động môi trường 12

2.1.5.4 Giám sát và dự báo các sự cố môi trường 13

2.2 Sơ lược về WebGIS 15

2.2.1 Khái niệm WebGIS 15

2.2.2 Mô hình hoạt động WebGIS 15

Trang 4

2.2.3 Kiến trúc WebGIS 15

2.2.4 Chức năng WebGIS 16

2.2.4.1 Chức năng hiển thị 16

2.2.4.2 Chức năng phân tích và thiết kế 16

2.2.5 Một số WebGIS minh họa 16

2.2.6 Tiềm năng của WebGIS 17

CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC THÀNH PHỐ CẦN THƠ 19

3.1 Tổng quan thành phố Cần Thơ 19

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 19

3.1.1.1 Vị trí địa lý 19

3.1.1.2 Địa hình, sông rạch 19

3.1.1.3 Khí tượng 20

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 23

3.2 Hiện trạng chất lượng nguồn nước mặt tại thành phố Cần Thơ 24

3.2.1 Các nguyên nhân ô nhiễm nước mặt ở thành phố Cần Thơ 24

3.2.2 Diễn biến chất lượng nguồn nước theo các chỉ tiêu ô nhiễm 24

3.2.2.1 pH 24

3.2.2.2 Chất hữu cơ (COD) 25

3.2.2.3 Chất rắn lơ lửng (SS) 26

3.2.3.4 Sắt (Fetc) 26

3.2.2.5 Nitrit (NO2-N) 27

3.2.2.6 Amoni (NH4+-N) 27

3.2.2.7 Vi sinh (Coliform) 28

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 29

4.1 Phương tiện thực hiện 29

4.2 Phương pháp thực hiện 29

4.2.1 Thiết kế sơ bộ hệ thống quản lý chất lượng nguồn nước mặt 29

4.2.1.1 Thiết kế sơ đồ tổng quan 30

4.2.1.2 Thiết kế sơ đồ chi tiết 32

Trang 5

4.2.2 Thiết lập mối quan hệ giữa các phần tử dữ liệu 48

4.2.3 Thiết kế cấu trúc dữ liệu các lớp 50

4.2.4 Số hóa bản đồ 54

4.2.4.1 Đăng ký bản đồ 54

4.2.4.2 Số hóa bản đồ từ ảnh quét 57

4.2.5 Nhập dữ liệu vào bản đồ 59

4.2.5.1 Nạp qua cửa sổ Browser 59

4.2.5.2 Nạp dữ liệu bằng Info Tool: 60

4.2.5.3 Nạp dữ liệu bằng lệnh Update Column: 60

4.2.6 Truy xuất dữ liệu, thông tin liên quan đến chất lượng nước mặt 61

4.2.6.1 Truy vấn dữ liệu đơn giản 61

4.2.6.2 Truy xuất dữ liệu dạng phức tạp (SQL) 61

4.2.6.3 Tìm kiếm dữ liệu thuộc tính 62

4.2.7 Tạo bản đồ chuyên đề 62

4.2.8 Vẽ biểu đồ, đồ thị 65

4.2.9 Liên kết dữ liệu lên Web 66

4.2.9.1 Chuyển đổi dữ liệu 68

4.2.9.2 Tạo tập tin Map 69

4.2.9.3 Tạo biểu đồ trên Web 72

4.2.9.4 Thiết kế giao diện Web 73

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 75

5.1 Xem thông tin trên bản đồ 75

5.2 Tìm kiếm vị trí ô nhiễm 76

5.2.1 Theo chỉ tiêu ô nhiễm 76

5.2.2 Theo chỉ tiêu ô nhiễm thuộc vùng 78

5.3 Tìm kiếm vị trí lấy mẫu 78

5.4 Vẽ biểu đồ 79

5.5 Thống kê dữ liệu 81

5.6 Tìm kiếm vị trí cống 82

5.6.1 Theo đường kính 82

Trang 6

5.6.2 Theo khu vực 82

5.6.3 Theo tuyến đường giao thông 83

5.7 Tạo bản đồ chuyên đề 83

5.8 WebGIS “Thông tin chất lượng nguồn nước mặt thành phố Cần Thơ” 95

5.8.1 Xem bản đồ 97

5.8.2 Xem thông tin trên bản đồ 99

5.8.3 Tìm kiếm vị trí trên bản đồ 100

5.8.4 Phóng to, thu nhỏ bản đồ 101

5.8.5 Bản đồ chuyên đề theo các chỉ tiêu 102

5.8.6 Xem chú giải 104

5.8.7 Thêm lớp bản đồ 104

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106

6.1 Kết luận 106

6.1.1 Kết quả đạt được 106

6.1.2 Những tồn tại 107

6.2 Kiến nghị 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

PHỤ LỤC 110

Trang 7

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3.1: Diễn biến nhiệt độ không khí 10 năm 20

Bảng 3.2: Diễn biến độ ẩm không khí 10 năm 21

Bảng 3.3: Diễn biến số giờ nắng trong 10 năm 21

Bảng 3.3: Diễn biến lượng mưa 10 năm 22

Bảng 3.5: Tổng sản phẩm trên địa bàn theo giá trị hiện hành 23

Bảng 4.1: Các thành trong sơ đồ hệ thống 30

Bảng 4.2: Cấu trúc dữ liệu lớp phường 50

Bảng 4.3: Cấu trúc dữ liệu lớp quận, huyện 50

Bảng 4.4: Cấu trúc dữ liệu lớp sông, rạch 51

Bảng 4.5: Cấu trúc dữ liệu lớp đường giao thông 51

Bảng 4.6: Cấu trúc dữ liệu lớp cống thoát nước 51

Bảng 4.7: Cấu trúc dữ liệu lớp nguồn thải 52

Bảng 4.8: Cấu trúc dữ liệu lớp miệng xả 52

Bảng 4.9: Cấu trúc dữ liệu lớp trạm bơm 53

Bảng 4.10: Cấu trúc dữ liệu lớp trạm xử lý 53

Bảng 4.11: Cấu trúc dữ liệu lớp trạm thu gom nước thải 53

Bảng 4.12: Cấu trúc dữ liệu lớp cao trình 54

Bảng 4.13: Cấu trúc dữ liệu lớp vị trí đo đạc 54

Trang 8

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Mô hình lưu trữ dữ liệu không gian 5

Hình 2.2: Vùng đệm kiểu điểm 7

Hình 2.3: Vùng đệm kiểu đường 7

Hình 2.4: Phân tích chồng xếp 8

Hình 2.5: Quan hệ giữa những nhiệm vụ của GIS 8

Hình 2.6: Mô hình hoạt động WebGIS 15

Hình 2.7: Cấu trúc hệ thống Webmapping 16

Hình 2.8: WebGIS Bất động sản trực tuyến 16

Hình 2.9: WebGIS NSW Natural Resource ATLAS 17

Hình 2.10: Website Thành phố Hồ Chí Minh 17

Hình 3.1: Biểu đồ diễn biến nhiệt độ không khí 10 năm 20

Hình 3.4: Diễn biến độ ẩm không khí 10 năm 21

Hình 3.3: Biểu đồ diễn biến số giờ nắng trong năm 22

Hình 3.4: Biểu đồ diễn biến lượng mưa 10 năm 22

Hình 3.5: Biểu đồ diễn biến pH của nước mặt 1999-2008 25

Hình 3.6: Biểu đồ diễn biến COD trong nước mặt 1999-2008 25

Hình 3.7: Biểu đồ diễn biến chất rắn lơ lửng trong nước mặt 1999-2008 26

Hình 3.8: Biểu đồ diễn biến hàm lượng sắt tổng trong nước mặt 1999-2008 26

Hình 3.9: Biểu đồ diễn biến nitrit trong nước mặt 1999-2008 27

Hình 3.10: Biểu đồ diễn biến Amoni trong nước mặt 1999-2008 27

Hình 3.11: Biểu đồ diễn biến Coliform trong nước mặt 1999-2008 28

Hình 4.1: Sơ đồ tổng quan hệ thống quản lý chất lượng nước mặt TP Cần Thơ 31

Hình 4.2: Sơ đồ cấp 1 hệ thống quản lý chất lượng nước mặt TP Cần Thơ 33

Hình 4.3: Sơ đồ cấp 2 bộ phận 1 34

Hình 4.6: Sơ đồ cấp 3 “Đánh giá chất lượng nguồn nước” 37

Hình 4.7: Sơ đồ cấp 3 “Quản lý nguồn phát thải” 39

Trang 9

Hình 4.8: Sơ đồ cấp 3 “Theo dõi hệ thống trạm quan trắc” 41

Hình 4.9: Sơ đồ cấp 3 “Theo dõi hệ thống cống thoát nước” 43

Hình 4.10 : Sơ đồ cấp 3 “Quản lý miệng cống xả” 45

Hình 4.11: Sơ đồ cấp 3 “Theo dõi hệ thống trạm xử lý nước thải” 47

Hình 4.12: Sơ đồ liên kết các phần tử dữ liệu 49

Hình 4.13: Hộp thoại Open Table 55

Hình 4.14: Thông báo hỏi đăng ký tập tin ảnh 55

Hình 4.15: Hộp thoại Image Registration 55

Hình 4.16: Hộp thoại Choose Projection 56

Hình 4.17: Hộp thoại Units 56

Hình 4.18: Hộp thoại Edit Control Point 57

Hình 4.19: Thanh công cụ Drawing hỗ trợ số hóa bản đồ 57

Hình 4.20: Hộp thoại Layer Control 58

Hình 4.21: Cửa sổ Browser Table 59

Hình 4.22: Cửa sổ lớp dữ liệu 59

Hình 4.23: Hộp thoại Info Tool 60

Hình 4.24: Hộp thoại Update Column 60

Hình 4.25: Hộp thoại Select 61

Hình 4.26: Hộp thoại SQL Select 62

Hình 4.27: Hộp thoại Find 62

Hình 4.28: Hộp thoại Create Thematic Map – Sep 1 of 3 63

Hình 4.31: Hộp thoại Create Graph – step 1 of 2 65

Hình 4.32: Hộp thoại Create Graph – step 2 of 2 66

Hình 4.33: Sơ đồ tổng quan quá trình làm việc WebGIS 67

Hình 4.34: Các dạng yêu cầu từ phía Client 68

Hình 4.35: Công cụ chuyển tập tin MapInfo sang ArcView 68

Hình 4.36 : Hộp thoại Universal Translator 69

Hình 4.37: Thứ tự ưu tiên các lớp dữ liệu 71

Trang 10

Hình 5.1: Kết quả xem thông tin các chỉ tiêu ô nhiễm 75

Hình 5.2: Kết quả tìm kiếm vị trí ô nhiễm theo chỉ tiêu Coliform 76

Hình 5.3: Kết quả tìm kiếm vị trí ô nhiễm theo nhiều chỉ tiêu ô nhiễm 77

Hình 5.4: Kết quả tìm kiếm vị trí ô nhiễm theo chỉ tiêu COD của quận Thốt Nốt 78

Hình 5.5: Kết quả tìm kiếm vị trí lấy mẫu 79

Hình 5.6: Diễn biến SS ở một số kênh, rạch 1999-2008 79

Hình 5.7: Diễn biến DO lúc 7h30 qua các lần đo năm 2008, quận Ô Môn 80

Hình 5.8: Diễn biến DO lúc 12h30 qua các lần đo năm 2008, quận Ô Môn 80

Hình 5.9 : Hộp thoại thống kê độ đục và kết quả 81

Hình 5.10 : Kết quả tìm kiếm cống theo đường kính 82

Hình 5.11 : Kết quả tìm kiếm cống theo khu vực 83

Hình 5.12: Kết quả tìm kiếm cống theo tuyến đường giao thông 83

Hình 5.13: Bản đồ chuyên đề COD qua các lần đo năm 2008 84

Hình 5.14 : Bản đồ chuyên đề BOD5 qua các lần đo năm 2008 85

Hình 5.15: Bản đồ chuyên đề DO qua 4 năm 2005 – 2008 86

Hình 5.16 : Bản đồ chuyên đề hàm lượng Amoni tại các vị trí đo đạc 86

Hình 5.17: Bản đồ chuyên đề cống thoát nước theo đường kính 87

Hình 5.18: Bản đồ chuyên đề cống thoát nước theo phường 88

Hình 5.19: Bản đồ chuyên đề COD ở một số sông, rạch 89

Hình 5.20: Bản đồ cống thoát nước Quận Ninh Kiều 90

Hình 5.21: Bản đồ giao thông Quận Ninh Kiều 91

Hình 5.22: Bản đồ thành phố Cần Thơ 92

Hình 5.23: Bản đồ sông ngòi thành phố Cần Thơ 93

Hình 5.24: Bản đồ vị trí đo đạc của thành phố Cần Thơ 94

Hình 5.25: Trang chủ Web “Thông tin chất lượng nước mặt thành phố Cần Thơ” 95

Hình 5.26: Các công cụ trên giao diện Web “Thông tin chất lượng nguồn nước mặt thành phố Cần Thơ 96

Hình 5.27: Bản đồ hành chính Cần Thơ 97

Hình 5.28: Bản đồ hành chính quận Ninh Kiều 97

Trang 11

Hình 5.29: Bản đồ sông ngòi thành phố Cần Thơ 98

Hình 5.30: Bản đồ vị trí đo đạc các chỉ tiêu ô nhiễm thành phố cần Thơ 98

Hình 5.31: Kết quả xem thông tin vàm Mỹ Khánh 99

Hình 5.32: Kết quả xem thông tin nhiều vị trí được chọn 99

Hình 5.33: Kết quả xem thông tin nhiều sông rạch được chọn 100

Hình 5.34: Kết quả tìm kiếm cống thoát nước D800 của quận Ninh Kiều 100

Hình 5.35: Kết quả tìm kiếm kênh Cái Sắn 101

Hình 5.36: Kết quả tìm kiếm phường An Phú, quận Ninh Kiều 102

Hình 5.37: Bản đồ chuyên đề hàm lượng SS theo phường 102

Hình 5.38: Bản đồ chuyên đề độ đục qua các vị trí đo đạc 103

Hình 5.39: Bản đồ chuyên đề hàm lượng DO năm 2008 ở vị trí UBND xã Giai Xuân 103

Hình 5.40: Kết quả xem chú giải lớp bản đồ thành phố Cần Thơ 104

Hình 5.41: Màn hình thêm lớp bản đồ từ máy khách 105

Trang 12

DANH SÁCH PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Quận, huyện thành phố Cần Thơ 110

Phụ lục 2: pH của nước mặt trong 10 năm (1999-2008) 119

Phụ lục 3: Hàm lượng chất hữu cơ COD (mg/l) của nước mặt trong 10 năm 111

Phụ lục 4: Hàm lượng chất rắn lơ lửng (mg/l) của nước mặt trong 10 năm 111

Phụ lục 5: Hàm lượng sắt tổng (mg/l) của nước mặt trong 10 năm 112

Phụ lục 6: Hàm lượng Nitrit (mg/l) của nước mặt trong 10 năm 112

Phụ lục 7: Hàm lượng Amoni (mg/l) của nước mặt trong 10 năm 113

Phụ lục 8: Hàm lượng Coliform (1000 MPN/100ml) của nước mặt trong 10 năm 113 Phụ lục 9: Tuyến cống trên địa bàn quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ 114

Phụ lục 10: Tuyến đường giao thông trên địa bàn thành phố Cần Thơ 117

Phụ lục 11: Sông ngòi thành phố Cần Thơ 118

Phụ lục 12: QCVN 08:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt 119

Phụ lục 13: Kết quả kiểm nghiệm giám sát nước mặt TP.Cần Thơ năm 2008 đợt 1 lúc 7h30 ngày 15/3/2008 122

Phụ lục 14: Kết quả kiểm nghiệm giám sát nước mặt TP Cần Thơ đợt 1 lúc 12h30 ngày 15/3/2008 123

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	200,88 KB