ỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ BÀI TOÁN PHÂN BỔ THU GOM CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT THEO VỊ TRÍ KHU DÂN CƢ TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN THỦ ĐỨC, TP.HCM

Header Page of 161 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ BÀI TOÁN PHÂN BỔ THU GOM CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT THEO VỊ TRÍ KHU DÂN CƢ TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN THỦ ĐỨC, TP.HCM Họ tên sinh viên: LƢƠNG THỊ PHƢƠNG Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý Niên khóa: 2012 – 2016 Tháng 6/2016 Footer Page of 161 Header Page of 161 ỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ BÀI TOÁN PHÂN BỔ THU GOM CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT THEO VỊ TRÍ KHU DÂN CƢ TRÊN ĐỊA QUẬN THỦ ĐỨC, TP.HCM Tác giả LƢƠNG THỊ PHƢƠNG Tiểu luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kĩ sƣ ngành Hệ thống Thông tin Địa lý Giáo viên hƣớng dẫn: ThS Khƣu Minh Cảnh Tháng năm 2016 Footer Page of 161 i Header Page of 161 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên , xin chân thành cám ơn tới quý thầy cô trƣờng Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh,thầy cô khoa Môi trƣờng Tài nguyên nhƣ quý thầy cô môn Hệ thống Thông tin Địa lý đặc biệt PGS.TS.Nguyễn Kim Lợi tận tình bảo,truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian học tập trƣờng Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ths:Khƣu Minh Cảnh công tác trung tâm ứng dụng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý- Sở Khoa Học Và Công Nghệ Tp.HCM ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, truyền đạt góp ý để hoàn thành đề tài Tiểu luận tốt nghiệp Đồng thời, xin chân thành cảm ơn tới anh Phùng Hoàng Vân_chuyên viên phòng quản lí chất thải rắn Sở Tài Nguyên Và Môi Trƣờng TP.HCM nhƣ gi p đ c a toàn thể anh chị cán bộ,nhân viên c a Phòng QLCTR tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp thông tin tài liệu,số liệu xác thực để hoàn thành đề tài nghiên cứu Bên cạnh đó, xin gửi lời cảm ơn đến tất bạn c a tập thể lớp DH12GI đồng hành, động viên gi p đ suốt thời gian giảng đƣờng đại học Cuối muốn gửi lời cảm ơn chân thành biết ơn đến công lao nuôi dƣ ng, dạy bảo c a bố mẹ; ng hộ, quan tâm con, cho yên tâm học tập suốt thời gian qua Lƣơng Thị Phƣơng Khoa Môi trƣờng Tài nguyên Trƣờng Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Số điện thoại: 01687069143 Email: 12162031@st.hcmuaf.edu.vn Footer Page of 161 ii Header Page of 161 TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng GIS hỗ trợ toán phân bổ vị trí thu gom chất thải rắn sinh hoạt theo vị trí khu dân cƣ địa bàn quận Th Đức, Tp.HCM” đƣợc thực khoảng thời gian từ tháng 3/2016 đến tháng 5/2016.Phƣơng pháp tiếp cận đề tài giải toán phân bổ vị trí thu gom rác với mạng lƣới giao thông quận dựa vào ứng dụng lí thuyết đồ thị kết hợp với phần mềm arcgis để giải vấn đề thực tế điểm hẹn,các trạm trung chuyển rác bị ô nhiễm ảnh hƣởng tới sức khỏe c a khu dân cƣ, làm mĩ quan đô thị c a quận Kết đạt đƣợc c a tiểu luận tìm đƣợc cở sở thuận tiện,thích hợp cho việc thu gom,vận chuyển Đặc biệt phân bố tƣơng đối đồng mặt không gian đảm bảo việc thu gom theo chu trình tối ƣu Footer Page of 161 iii Header Page of 161 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu 1.2.1 Mục tiêu chung: 1.2.2 Mục tiêu cụ thể: 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu CHƢƠNG 2:TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan chất thải rắn sinh hoạt 2.1.1 Khái niệm chất thải rắn 2.1.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn 2.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 2.2.1 Vị trí địa lí 2.2.2 Điều kiện tự nhiên 2.2.3 Điều kiện xã hội 2.3 Tổng quan sở lí thuyết liên quan 2.3.1 Tổng quan Gis 2.3.2 Tổng quan lí thuyết đồ thị 2.4 Tổng quan lí thuyết lứng dụng cho đề tài nghiên cứu 13 2.4.1.Python 13 2.4.2 Metis for python 13 2.4.3 P_center 18 2.4.4 Công cụ arcgis ứng dụng nghiên cứu 18 2.5.Hiện trạng thu gom,vận chuyển chất thải quận Thủ Đức 21 2.5.1 Hệ thống quản lí thu gom, vận chuyển rác c a quận 21 2.5.3 Hiện trạng điểm hẹn,các trạm trung chuyển chất thải rắn c a quận Th Đức 22 2.6.Bài toán phân bổ thu gom chất thải rắn theo vị trí khu dân cƣ 25 2.6.1 Phân tích toán 25 2.6.2 Mô hình thực thi toán 26 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 3.1 Dữ liệu 34 3.1.1 Dữ liệu không gian 34 Footer Page of 161 iv Header Page of 161 3.1.2 Dữ liệu thuộc tính: 34 3.2 Phƣơng pháp 34 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 4.1 Kết quả: 47 4.2 Thảo luận 48 CHƢƠNG KẾT LUẬN,KIẾN NGHỊ 50 5.1 Kết Luận 50 5.2 Kiến nghị 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Footer Page of 161 v Header Page of 161 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Mô tả GIS Geographic information system( Hệ thống thông tin địa lí) QLCTR CTR CTRSH TTC Quản lí chất thải rắn Chất thải rắn Chất thải rắn sinh hoạt Trạm trung chuyển Footer Page of 161 vi Header Page of 161 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Phân loại dạng đồ thị Bảng 2.2 Tổng hợp lộ trình,cự ly thu gom vận chuyển chất thải rắn sinh hoạt trạm trung chuyển 12A Quang Trung & khu liên hiệp xử lí chất thải rắn Đa Phƣớc giai đoạn (31/12/2014 đến 30/3/2105): 22 Bảng 2.3 Tổng hợp lộ trình,cự ly thu gom vận chuyển chất thải rắn sinh hoạt TTC 12A Quang Trung& khu liên hiệp xử lí chất thải rắn Đa Phƣớc giai đoạn (31/3/2015 đến 30/12/2105) 23 Bảng 3.1 Mô tả liệu không gian 34 Footer Page of 161 vii Header Page of 161 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1.Sơ đồ nguồn gốc phát sinh chất thải rắn Hình 2.2.Bản đồ quận Th Đức Hình 2.3.Biểu diễn đồ thi vô hƣớng ma trận kề 11 Hình 2.4 Biểu diễn đồ thị có hƣớng ma trận kề 11 Hình 2.5.Mô hình cấu tr c file liệu đầu vào 12 Hình 2.6 Biểu diễn đồ thị có hƣớng c a ma trận trọng số 12 Hình 2.7 Biểu diễn đồ thị vô hƣớng c a ma trận trọng số 13 Hình 2.8 Phân vùng đô thị 15 Hình 2.9 Phân chia thu gom rác 18 Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống quản lí nhà nƣớc công tác QLCTR c a quận 21 Hình 2.11 Quy trình thu gom,vận chuyển chất thải rắn c a quận 21 Hình 2.12 Bãi rác đƣờng Lê Văn Chí 25 Hình 2.13 Trạm trung chuyển rác nằm gần chợ nhà dân ven đƣờng Kha Vạn Cân, phƣờng Hiệp Bình Chánh 25 Hình 2.14 Mô hình toán 26 Hình 2.15 Hiển thị thông tin dạng ma trận kề 26 Hình 3.1 Sơ đồ phƣơng pháp nghiên cứu 35 Hình 3.2 Hiển thị đồ quận Th Đức 36 Hình 3.3 Hiển thị giao lộ đƣờng giao thông 36 Hình 3.4 Hiển thị lớp vị trí thu gom, điểm hẹn trạm trung chuyển 37 Hình 3.6 Hiển thị liệu thuộc tính 37 Hình 3.6 Hiển thị chức netwwork analyst 38 Hình 3.7 Hiển thị add liệu mạng lƣới 38 Hình 3.8 Hiển thị lớp phân tích mạng(New Location-Allocation) 39 Hình 3.9 Hiển thị chức phân bổ vị trí 39 Hình 3.10 Hiển thị thêm đối tƣơng phân tích mạng 39 Hình 3.11 Hiển thị thuộc tính c a TTC 40 Hình 3.12 Hiển thị thông tin thuộc tính cho vị trí thu gom 40 Hình 3.13 Hiển thị kết phân bổ vị trí thu gom CTRSH với điều kiện trở kháng 10 km 42 Footer Page of 161 viii Header Page 10 of 161 Hình 3.14 Hiển thị kết phân tích phân bổ vị trí CTRSH với điều kiện trở kháng 10 km 42 Hình 3.15 Hiển thị add đối tƣợng phân tích 43 Hình 3.16 Hiện thị tab Advanced Settings 44 Hình 3.17 Hiển thị phân bổ vị trí thu gom điểm sở điểm hẹn 44 Hình 3.18 Hiển thị thuộc tính c a phân bổ vị trí thu gom điểm hẹn 45 Hình 3.19 Hiện thị add sở( diem_hen) phân bổ vị trí thu gom với khoảng cách 500 meter 45 Hình 3.20 Hiện thị thông tin thuộc tính phân tích vị trí phân bổ c a điểm hẹn với khoảng cách 500 meter 46 Hình 4.1 Hiển thị đồ thể phân bổ vị trí thu gom rác trạm trung chuyển 47 Hình 4.2 Bản đồ tối ƣu vị trí thu gom c a quận Th Đức 48 Footer Page 10 of 161 ix Header Page 47 of 161 Hình 3.4 Hiển thị lớp vị trí thu gom, điểm hẹn trạm trung chuyển -Xây dựng liệu điểm hẹn:dựa theo lộ trình c a quận( tài liệu sở tài nguyên môi trƣờng TP.HCM cung cấp Hình 3.6 Hiển thị liệu thuộc tính Bƣớc 3:Phân tích mạng lƣới -Bật công cụ,cửa sổ network analyst Footer Page 47 of 161 37 Header Page 48 of 161 Hình 3.6 Hiển thị chức netwwork analyst -Thêm liệu mạng lƣới( duong_ND2_Netwwokanalyst) Hình 3.7 Hiển thị add liệu mạng lưới -Tạo lớp phân tích mạng:lớp phân tích vị trí phân bổ Footer Page 48 of 161 38 Header Page 49 of 161 Hình 3.8 Hiển thị lớp phân tích mạng(New Location-Allocation) Hình 3.9 Hiển thị chức phân bổ vị trí -Thêm đối tƣợng phân tích mạng:Demo với Facilities_Điểm sở trạm trung chuyển rác,demand point_nhu cầu điểm vị trí thu gom rác Hình 3.10 Hiển thị thêm đối tương phân tích mạng Footer Page 49 of 161 39 Header Page 50 of 161 -Thiết lập thuộc tính phân tích mạng: Demo với Facilities_Điểm sở trạm trung chuyển rác,demand point_nhu cầu điểm vị trí thu gom rác.Impedance cutoft_trở kháng cutoft 10000 meter( nghĩa trạm trung chuyển s thu đƣợc vị trí thu gom với điều kiện trên) Trở kháng Cutoff định trở kháng tối đa mà điểm nhu cầu đƣợc phân bổ cho sở Các trở kháng tối đa đƣợc đo đƣờng chi phí thấp mạng Hình 3.11:Hiển thị thuộc tính TTC Hình 3.12 Hiển thị thông tin thuộc tính cho vị trí thu gom -Mô tả trƣờng liệu bảng thuộc tính: Footer Page 50 of 161 40 Header Page 51 of 161 Sourceid:Các định dạng số c a lớp đối tƣợng nguồn vị trí mạng có vị trí SourceOID: Các định dạng số c a tính nguồn PosAlong: Các vị trí theo hƣớng số hóa c a tính dòng mã nguồn Giá trị đƣợc lƣu trữ nhƣ tỷ lệ; Tuy nhiên, null vị trí mạng tham chiếu đến ngã ba SideOfEdge: Các bên cạnh liên quan đến hƣớng số hóa c a tính dòng DemandCount: Trƣờng chứa tổng điểm nhu cầu phân bổ cho sở.Một giá trị khác nghĩa sở đƣợc lựa chọn nhƣ phần c a giải pháp DemandWeight: Trƣờng chứa tổng trọng lƣợng có hiệu lực từ tất điểm cầu đƣợc phân bổ cho sở.Giá trị tổng c a tất giá trị trọng lƣợng từ điểm cầu đƣợc phân bổ cho sở Trong trƣờng hợp tham dự tối đa hóa thị phần loại vấn đề, giá trị số tiền phân bổ c a giá trị trƣờng Trọng lƣợng, loại vấn đề cho phép cầu bị hƣ hỏng với khoảng cách đƣợc phân chia nhiều thiết bị Total_ [Trở kháng](ví dụ, Total_Miles, nơi Miles trở kháng cho mạng) : Trƣờng chứa khoản chi phí mạng sở điểm cầu đƣợc phân bổ cho sở Các [Trở kháng] phần c a tên trƣờng đƣợc thay mạng tên thuộc tính, ví dụ,Total_Meters, nơi Meters tên c a thuộc tính mạng TotalWeighted_ [Trở kháng](ví dụ,TotalWeighted_Miles,nơi Miles trở kháng cho mạng) : lĩnh vực lƣu trữ chi phí trọng tích lũy cho sở.Chi phí trọng cho điểm cầu trọng lƣợng c a nhân với đƣờng chi phí thấp sở điểm cầu.Các chi phí cân nhắc sở tổng hợp c a tất chi phí có trọng điểm nhu cầu đƣợc phân bổ cho sở Footer Page 51 of 161 41 Header Page 52 of 161 Bƣớc 4: Hiển thị kết Hình 3.13 : Hiển thị kết phân bổ vị trí thu gom CTRSH với điều kiện trở kháng 10 km Hình 3.14 Hiển thị kết phân tích phân bổ vị trí CTRSH với điều kiện trở kháng 10 km Demo2: Facilite_cơ sở điểm hẹn( 11 vị trí) điều kiện trở kháng 1000 meter Footer Page 52 of 161 42 Header Page 53 of 161 Hình 3.15: Hiển thị add đối tượng phân tích Footer Page 53 of 161 43 Header Page 54 of 161 Hình 3.16: Hiển thị tab Advanced Settings Hình 3.17 Hiển thị phân bổ vị trí thu gom điểm sở điểm hẹn Footer Page 54 of 161 44 Header Page 55 of 161 Hình 3.18 Hiển thị thuộc tính phân bổ vị trí thu gom điểm hẹn Demo Facilites_cơ sơ điểm hẹn khoảng cách 500meter Hình 3.19 Hiện thị add sở( diem_hen) phân bổ vị trí thu gom với khoảng cách 500 meter Footer Page 55 of 161 45 Header Page 56 of 161 Hình 3.20 Hiện thị thông tin thuộc tính phân tích vị trí phân bổ điểm hẹn với khoảng cách 500 meter Footer Page 56 of 161 46 Header Page 57 of 161 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết quả: -Bản đồ thể phân bổ vị trí thu gom rác sở trạm trung chuyển c a quận Hình 4.1 Hiển thị đồ thể phân bổ vị trí thu gom rác trạm trung chuyển Footer Page 57 of 161 47 Header Page 58 of 161 -Bản đồ tối ƣu vị trí thu gom Hình 4.2 Bản đồ tối ưu vị trí thu gom quận Thủ Đức 4.2 Thảo luận Với đề tài nghiên cứu phân bổ vị trí thu gom rác dừng lại phần quản lí vị trí thu gom, điểm hẹn, trạm trung chuyển mặt không gian hiển thị đồ.Với việc ứng dụng Gis đặc biệt sử dựng công cụ phân tích mạng lƣới gi p cho việc phân bổ vị trí thu gom đƣợc trực quan hơn.Tuy nhiên tồn số vấn đề liệu làm demo sơ lƣợc chƣa đạt đƣợc kết Footer Page 58 of 161 48 Header Page 59 of 161 thực tế.Nhƣng với đề tài nghiên cứu đƣợc tầm quan ứng dụng c a Gis toán phân bổ thu gom vị trí CTRSH.Với mục tiêu để phân bổ vị trí thu gom CTRSH c a quận Từ gi p xây dựng quản lí đƣợc điểm tập kết,các trạm trung chuyển,điểm thu gom hiển thị đồ trực quan dễ hiểu nhiều.Đặc biệt ứng dụng Gis tạo đƣợc sở để quản lí vị trí thu gom mà không bỏ xót vị trí hay hiển thị điểm thu gom với điểm hẹn,trạm trung chuyển đồ.Đề tài nghiên cứu phân bổ vị trí theo khu dân cƣ dựa khoảng cách với đơn vị meter.Ngoài thực tế xây dựng đƣợc sở liệu thời gian thu gom,vận chuyển; biết đƣợc khối lƣợng thu gom theo ngày,tháng ,năm chứa đựng tối đa c a CTR điểm hẹn hay trạm trung chuyển việc quản lí, phân bổ vị trí thu gom s đem lại hiệu nhiều quản lí cấp quận Footer Page 59 of 161 49 Header Page 60 of 161 CHƢƠNG KẾT LUẬN,KIẾN NGHỊ 5.1 Kết Luận -Với việc ứng dụng c a lí thuyết đồ thị công cụ arcgis nhƣ công cụ phân tích mạng lƣới hỗ trợ toán phân bổ vị trí thu gom CTRSH với mục tiêu quan trọng : +Phân tích tìm vị trí phân bổ thu gom rác theo sở điểm hẹn;trạm trung chuyển + Tối ƣu vị trí thu gom cách xây dựng sở chọn trạm trung chuyển, điểm hẹn để việc thu gom hiệu -Bằng việc hiển thị không gian đồ Gis lƣu trữ đƣợc thông tin liệu lớn mà gi p cho việc quản lí, tìm kiếm thông vị trí thu gom,các điểm hẹn, trạm trung chuyển đƣợc dễ dàng.Ngoài giải toán điểm rác tự phát c a quận 5.2 Kiến nghị -Từ đề tài nghiên cứu số phƣơng pháp đƣợc mở rộng,cần bổ sung nhƣ: +Thu thập liệu bên quản lí CTRSH vị trí thu gom,điểm hẹn,trạm trung chuyển,khối lƣợng, thời gian thu gom vận chuyển có nhƣ toán đƣợc đa dạng thực tế đem lại kết cao ngƣời quản lí nhƣ bảo vệ sống c a ngƣời dân,môi trƣờng,đô thị đƣợc đảm bảo +Đề tài nghiên cứu ứng dụng đƣợc địa bàn nhiều quận khác nhau.Hoặc ứng dụng với mô hình quản lí rộng nhƣ Tỉnh,Thành phố Footer Page 60 of 161 50 Header Page 61 of 161 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tài liệu sách tham khảo: -Đồ thị thuật toán c a tác giả PGS.TS.Hoàng Chí Thanh - Hệ thống thông tin địa lý đại cƣơng c a tác giả Nguyễn Kim Lợi, Lê Cảnh, Trần Thống Nhất 2009 -Hệ thống thông tin địa lý nâng cao NXB Nông nghiệp, Tp.Hồ Chí Minh  Các wesite tham khảo: - http://vietjack.com/python/tong_quan_ve_python.jsp - https://www.python.org/ - http://desktop.arcgis.com/en/arcmap/latest/extensions/network-analyst/locationallocation.htm - http://metis.readthedocs.io/en/latest/ - https://vi.wikipedia.org/ - https://vi.wikipedia.org/ - http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-danh-gia-hien-trang-cong-tac-quan-ly-chat-thairan-sinh-hoat-tren-dia-ban-quan-thu-duc-49896/ http://www.thuduc.hochiminhcity.gov.vn/default.aspx Footer Page 61 of 161 51 ... of 161 ỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ BÀI TOÁN PHÂN BỔ THU GOM CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT THEO VỊ TRÍ KHU DÂN CƢ TRÊN ĐỊA QUẬN THỦ ĐỨC, TP.HCM Tác giả LƢƠNG THỊ PHƢƠNG Tiểu luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu... Page of 161 TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu Ứng dụng GIS hỗ trợ toán phân bổ vị trí thu gom chất thải rắn sinh hoạt theo vị trí khu dân cƣ địa bàn quận Th Đức, Tp.HCM đƣợc thực khoảng thời gian từ... mà ngƣời dân chƣa có câu trả lời sống chung với rác thải. Vì đề tài “ Ứng dụng GIS hỗ trợ toán phân bổ thu gom chất thải rắn sinh hoạt theo vị trí khu dân cƣ Ứng dụng thí điểm quận Th Đức, TPHCM”