Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu và bản đồ phông phóng xạ môi trường TP HCM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGÔ XUÂN TRƯỜNG ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ BẢN ĐỒ PHƠNG PHĨNG XẠ MƠI TRƯỜNG TP.HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - NGÔ XUÂN TRƯỜNG ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ BẢN ĐỒ PHƠNG PHĨNG XẠ MƠI TRƯỜNG TP.HCM LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG QUỐC DŨNG TP HỒ CHÍ MINH, tháng 03 năm 2017 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS ĐẶNG QUỐC DŨNG (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày … tháng 05 năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) Họ tên TT Chức danh Hội đồng GS TSKH Nguyễn Trọng Cẩn Chủ tịch TS Nguyễn Quốc Bình Phản biện PGS TS Trịnh Xuân Ngọ Phản biện PGS TS Tơn Thất Lãng Ủy viên TS Nguyễn Hồi Hương Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP HCM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày … tháng 03 năm 2017 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngô Xuân Trường Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15-11-1977 Nơi sinh: Ninh Bình Chun ngành: Kỹ thuật mơi trường MSHV: 1541810020 I- Tên đề tài: Ứng dụng GIS xây dựng sở liệu đồ phơng phóng xạ mơi trường Tp.hcm II- Nhiệm vụ nội dung:  Nhiện Vụ: - Đề tài Ứng dụng GIS nhằm thiết lập CSDL PXMT xây dựng đồ phông PXMT để phục vụ công tác cảnh báo PXMT, xử lý, khắc phục ô nhiễm môi trường, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng hỗ trợ phát triển mạnh bền vững KT - XH TP HCM  Nội dung: - Cơ sở lý thuyết tổng quan tư liệu lĩnh vực nghiên cứu - Xây dựng CSDL PXMT TP HCM phù hợp với điều kiện cụ thể TP HCM - Thành lập đồ chuyên đề phông PXMT III- Ngày giao nhiệm vụ: 30/08/2016 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: …./03/2017 V- Cán hướng dẫn: TS Đặng Quốc Dũng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) TS Đặng Quốc Dũng KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Dưới hướng dẫn TS Đặng Quốc Dũng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Học viên thực Luận văn (Ký ghi rõ họ tên) Ngô Xuân Trường iii LỜI CÁM ƠN Trước hết xin chân thành cảm ơn cá nhân tập thể giúp đỡ trợ giúp cho suốt qua trình thực luận văn cụ thể là: Với trợ giúp cá nhân Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, Nghiên cứu viên Thạc sĩ Trương Ý, Nghiên cứu viên Cử Nhân Trần Đình Khoa, Trung Tâm Ứng Dụng Hệ thống Thông Tin Địa Lý TP.HCM Cử nhân lập trình viên Hồ Hải Đăng Cảm ơn giúp đỡ quý quan Sở Khoa Hoạc Và Công Nghệ Tp.HCM, Trung Tân Ứng Dụng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý Tp.HCM, Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, tạo điều kiện cho thời gian tài liệu tham khảo suốt trình thực luận văn tận tình giúp đỡ chun mơn lĩnh vực nghiên cứu có liên quan đến luận văn cụ cung cấp số liệu phơng phóng xạ tài liệu tham khảo tác giả thực dự án đề tài có liên quan dụng cụ chun mơn để lấy số liệu đầu vào để thực luận văn, trợ giúp chun mơn lý thuyết phơng phóng xạ môi trường Cảm ơn giúp đỡ cá nhân lập trình viên GIS Trung tâm ứng dụng hệ thống thơng tin địa lý Tp.HCM gắn bó trợ giúp chun mơn lập trình GIS thơng tin đồ địa lý Tp.HCM Ngô Xuân Trường iv TĨM TẮT Trong mơi trường ln diện đồng vị phóng xạ tự nhiên (có nguồn gốc từ vũ trụ từ vỏ trái đất) nhân tạo (do vụ thử vũ khí hạt nhân, chơn cất thải phóng xạ đáy đại dương, cố hạt nhân, hoạt động thăm dò, khai thác dầu khí, sản xuất cơng nghiệp … Xây dựng sở liệu (CSDL) đồ phơng phóng xạ mơi trường (PXMT) nhằm tăng cường đảm bảo an tồn, an ninh xạ hỗ trợ phát triển bền vững môi trường phục vụ phát triển kinh tế - xã hội (KT – XH) đất nước xu tất yếu quốc gia địa phương Vì vậy, luận văn thực đề tài “Nghiên cứu ứng dụng GIS xây dựng CSDL đồ phơng phóng xạ mơi trường TP.HCM” Đề tài nhằm thiết lập CSDL PXMT xây dựng đồ phông PXMT để phục vụ công tác cảnh báo PXMT, xử lý, khắc phục nhiễm mơi trường, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng hỗ trợ phát triển mạnh bền vững KT - XH TP HCM Trong đó, mục tiêu cụ thể (1) Xây dựng CSDL PXMT TP HCM phù hợp với điều kiện cụ thể TP HCM; (2) Thành lập đồ chuyên đề phông PXMT Trong đó, CSDL xây dựng dựa phương pháp phân tích tổng hợp nghiên cứu có liên quan đến xây dựng CSDL PXMT nhằm phân tích nội dung cần thiết CSDL PXMT; Phối hợp với Viện Nghiên Cứu Hạt Nhân (Viện NCHN) thu thập liệu xử lý liệu thứ cấp kết điều tra, khảo sát, quan trắc PXMT có địa bàn TP.HCM phục vụ cho việc xây dựng CSDL theo mơ hình CSDL My SQL CSDL gồm đối tượng không gian thông tin thuộc tính kèm theo, cụ thể 2247 đối tượng suất liều gamma, 120 đối tượng đất bề mặt, 25 đối tượng thực vật, 20 đối tượng nước bề mặt, 16 đối tượng nước ngầm đối tượng son khí rơi lắng Trong đó, phần liệu khơng gian tác giả thu thập GPS đưa vào CSDL theo hệ quy chiếu Hệ toạ độ quốc gia VN-2000; liệu thuộc tính thu thập từ Viện NCHN Từ CSDL xây dựng, đồ phông PXMT thành lập dựa v phương pháp nội suy đồ sử dụng thuật toán IDW phần mềm Arcgis 10.3 Kết gồm 27 đồ phông PXMT từ CSDL quan trắc, gồm đồ suất liều gamma môi trường (bản đồ suất liệu gamma môi trường suất liều gamma đất, thực vật, nước mặt, nước ngầm) 19 đồ hoạt độ ĐVPX (Cs137, Th232, K40 U238) thành phần mơi trường (trừ mơi trường khơng khí, liệu q ít, khơng đủ để nội suy) Như vậy, đề tài thiết lập CSDL PXMT xây dựng đồ phông PXMT Để sản phẩm đề tài phục vụ công tác tốt công tác cảnh báo PXMT, xử lý, khắc phục ô nhiễm môi trường, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng hỗ trợ phát triển bền vững KT – XH TP HCM, cần có kế hoạch cập nhật CSDL để kịp thời phát dị thường PXMT nghiên cứu phân tích nồng độ phân bố phông PXMT dựa tiêu chuẩn/ quy chuẩn Việt Nam có liên quan ảnh hưởng đến người dân địa bàn TP HCM vi ABSTRACT Natural and man-made radioisotopes always exist in the environment The natural radioisotopes come from universe and the earth’s crust Man-made ones come from the nuclear weapon tests, radioactive waste dumps under the ocean floor, nuclear incidents, exploration and exploitation of oil and gas, industrial production…Radioactive database development and radioactive sources mapping for strengthening the safety and security of radiation, supporting sustainable development is a need, especially in big cities Therefore, this thesis is titled “GIS application for radioactive database development and radioactive sources mapping in HCMC” The thesis aims at building a radioactive database and making maps of radioactive sources in HCM for the purposes of warning, handling and recovering from radioactive pollution The GIS database is designed by open-source software – MySQL with object-oriented model The database includes features of sampled sites of environmental gamma dose rates (2247 features); and radioisotopes in different environmental components including surface soil (120 features), plants (25 features), surface water (20 features), ground water (16 features) and air (3 features) In the database, spatial data are point features which are primary data acquired from GPS with the datum of VN-2000 The attribute data are collected from Nuclear Research Institute From the database, maps of radioactive sources are made by IDW interpolation in ARCGIS 10.3 There are maps of environmental gamma dose rates and 19 maps of radioisotopes (Cs137, Th232, K40 and U238) In general, the thesis has achieved the expected results However, to better use of these results for warning, handling and recovering from radioactive pollution, it is necessary to update this database for timely detection of environmental radioactivity vii MỤC LỤC\ LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CÁM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa khoa học phạm vi áp dụng thực tiễn đề tài CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TỔNG QUAN TƯ LIỆU 2.1 Phóng xạ 2.2 Phơng phóng xạ 2.3 Các đơn vị phóng xạ tự nhiên 2.4 Các đơn vị phóng xạ nhân tạo 2.5 Hàm lượng phóng xạ tự nhiên môi trường 10 2.5.1 Các đơn vị đo liều xạ có liên quan: 10 2.6 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 12 2.6.1 Định nghĩa 12 2.6.2 Thành phần GIS 13 2.6.3 Các phép nội suy GIS 14 2.6.4 Các ứng dụng GIS 21 2.7 Cơ sở liệu GIS ((geographic information system) 22 2.7.1 Dữ liệu địa lý 22 2.7.2 Thể liệu địa lý 22 2.8 Cơ sở liệu (CSDL) 26 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 HM-01 HM-04 Q9-6/1 Q9-6/2 Q12-01 Q12-02 TĐ-01 Q9-07 TĐ-02 HM-05 GV-01 Q9-02 HM-06 TĐ-04 Q9-01 BC-02 GV-02 TĐ-03 Q9-05 BT-01 TB-01 BTA-01 PN-01 BC-06 TP-01 TB-02 BC-15 Q9-04 Q2-05 95.5 57.5 108.0 101.5 92.2 87.6 56.4 74.4 99.1 84.6 92.4 107.1 63.8 73.1 74.6 73.1 93.9 99.8 70.6 87.4 80.8 89.8 95.5 107.0 40.7 104.4 75.6 83.3 65.9 44.1 25.2 48.2 45.7 42.7 40.5 25.5 33.9 45.7 39.7 42.7 49.8 30.0 34.6 35.4 32.0 43.2 46.4 31.4 40.4 36.3 40.1 44.0 50.1 18.1 47.7 34.4 39.1 30.7 0.054 0.031 0.059 0.056 0.052 0.050 0.031 0.042 0.056 0.049 0.052 0.061 0.037 0.042 0.043 0.039 0.053 0.057 0.038 0.050 0.045 0.049 0.054 0.062 0.022 0.058 0.042 0.048 0.038 0.258 0.155 0.292 0.274 0.249 0.237 0.152 0.201 0.268 0.229 0.250 0.289 0.172 0.197 0.201 0.197 0.253 0.270 0.191 0.236 0.218 0.242 0.258 0.289 0.110 0.282 0.204 0.225 0.178 52.8 26.4 49.2 47.7 45.2 43.9 26.2 36.6 54.2 41.3 44.3 58.2 30.8 35.3 35.4 38.9 47.1 46.0 36.2 42.3 35.4 40.2 46.4 51.2 16.4 50.5 38.7 39.7 33.8 0.835 0.957 0.980 0.960 0.946 0.923 0.974 0.925 0.844 0.962 0.964 0.856 0.973 0.979 0.999 0.824 0.916 1.009 0.865 0.956 1.024 0.998 0.950 0.980 1.103 0.943 0.889 0.985 0.909 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 TB-03 Q10-02 Q1-02 Q3-02 Q2-03 Q2-04 Q2-06 BC-07 Q3-01 Q10-03 Q10-03 Q10-01 Q1-01 BC-01 Q4-02 Q11-01 BTA-02 Q5-01 Q11-02 Q4-01 Q2-02 Q8-02 Q6-01 Q7-02 BC-03 BC-09 Q6-02 BC-08 BC-08 103.6 44.2 57.4 60.2 64.4 93.7 74.7 122.0 100.7 51.2 42.9 39.2 50.8 166.0 103.0 54.0 107.1 44.6 82.9 141.5 101.8 96.0 92.5 106.3 171.5 75.3 73.9 159.8 156.2 48.5 19.8 25.5 26.9 30.9 43.9 34.3 56.0 45.0 23.0 19.0 17.6 22.6 76.2 45.8 24.4 48.3 20.2 39.1 65.1 47.1 44.5 43.6 49.2 78.4 35.7 34.2 73.5 71.8 0.060 0.024 0.031 0.033 0.038 0.054 0.042 0.069 0.055 0.028 0.023 0.022 0.028 0.094 0.056 0.030 0.059 0.025 0.048 0.080 0.058 0.055 0.053 0.060 0.096 0.044 0.042 0.090 0.088 0.280 0.119 0.155 0.163 0.174 0.253 0.202 0.330 0.272 0.138 0.116 0.106 0.137 0.448 0.278 0.146 0.289 0.120 0.224 0.382 0.275 0.259 0.250 0.287 0.463 0.203 0.200 0.432 0.422 47.7 17.6 28.7 31.3 32.0 45.4 41.6 61.2 48.2 28.2 16.2 18.7 23.0 75.0 49.8 23.3 59.0 22.0 42.2 71.9 49.5 44.2 44.6 56.3 92.2 41.2 34.4 80.1 82.1 1.016 1.121 0.890 0.860 0.965 0.967 0.824 0.915 0.932 0.816 1.175 0.940 0.980 1.017 0.920 1.047 0.819 0.918 0.927 0.906 0.951 1.007 0.977 0.874 0.851 0.866 0.993 0.918 0.875 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 NB-01 BC-12 Q7-01 Q8-01 BC-04 NB-09 BC-10 NB-02 BC-16 NB-08 BC-13 BC-11 NB-04 BC-05 CG-01 BC-14 NB-05 NB-07 CG-07 CG-02 NB-03 CG-09 CG-14 CG-03 CG-10 CG-19 CG-11 CG-12 CG-04 89.7 113.2 95.0 85.4 129.4 102.1 180.1 77.2 71.4 84.5 118.3 93.0 109.3 92.0 143.1 172.2 95.8 86.9 132.1 138.6 38.7 130.4 142.5 140.7 161.1 164.5 125.1 103.9 60.3 42.2 52.8 44.5 39.8 60.1 47.6 82.9 36.4 33.8 39.6 55.0 42.4 50.8 43.2 66.0 79.2 45.0 40.8 61.1 64.3 16.9 60.6 66.2 64.8 74.4 75.7 57.8 49.0 28.2 0.052 0.065 0.055 0.049 0.074 0.058 0.102 0.045 0.041 0.049 0.067 0.052 0.062 0.053 0.081 0.097 0.055 0.050 0.075 0.079 0.021 0.074 0.081 0.080 0.091 0.093 0.071 0.060 0.035 0.242 0.306 0.257 0.231 0.349 0.276 0.486 0.209 0.193 0.228 0.320 0.251 0.295 0.248 0.387 0.465 0.259 0.235 0.357 0.374 0.105 0.352 0.385 0.380 0.435 0.444 0.338 0.281 0.163 43.5 50.6 46.7 42.4 60.2 47.7 94.9 38.2 32.9 43.1 57.8 44.9 52.3 44.1 64.7 83.6 49.0 41.4 76.4 76.2 16.1 73.2 70.2 86.7 93.6 83.5 74.7 47.9 28.0 0.970 1.042 0.955 0.938 0.998 0.998 0.873 0.953 1.025 0.917 0.951 0.946 0.971 0.980 1.020 0.947 0.920 0.987 0.800 0.845 1.047 0.828 0.943 0.748 0.794 0.907 0.773 1.022 1.008 113 114 115 116 117 118 119 120 CG-13 CG-16 CG-17 CG-05 CG-08 CG-06 CG-15 CG-18 max mean Stdev 174.5 142.0 100.2 102.0 117.1 141.1 88.9 91.4 23.5 180.1 91.3 37.2 80.9 66.0 46.2 47.5 54.6 65.2 41.7 43.1 10.5 82.9 41.9 17.3 0.099 0.081 0.057 0.058 0.067 0.080 0.051 0.053 0.013 0.102 0.051 0.021 0.471 0.383 0.271 0.276 0.316 0.381 0.240 0.247 0.064 0.486 0.246 0.101 90.0 81.8 61.4 99.0 62.6 89.6 46.2 43.4 10.7 116.3 45.9 22.1 0.899 0.807 0.752 0.479 0.871 0.727 0.903 0.991 0.479 1.403 0.947 0.116 PHỤ LỤC THƠNG TIN VÀ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘ CÁC ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ TRONG MẪU THỰC VẬT Bảng P.6.1 Vị trí thu góp mẫu thực vật suất liều gamma TP HCM TT Ký hiệu Vị trí thu góp LDCC-1 LDCC-2 LDCC-3 LDHM-1 10 11 LDHM-2 LDQ9-1 LDTP LDTB LDQ9-2 LDQ1 LTQ1 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 LDQ2 LTQ11 LSKQ11 LDQ6 LDBTA LDQ7-1 LDQ7-2 LDNB-3 LDBC LDNB-1 LDNB-2 LDCG-1 LDCG-3 LDCG-2 Ấp Chợ Cũ, X An Nhơn Tây, H Củ Chi Nguyễn Văn Khạ, Ấp Cây Sộp, X Tân An Hội, H Củ Chi Ấp 11, X Tân Thạnh Đông, H Củ Chi QL22, Ấp 2, X Xuân Thới Sơn, H Hóc Mơn Trường TH Nhị Xn, Ấp 5, X Xn Thới Sơn, H Hóc Mơn Lê Văn Việt, P Tăng Nhơn Phú A, Q.9 P Sơn Kỳ, Q Tân Phú Cơng Viên Hồng Văn Thụ, Q Tân Bình Đường Long Trường, P.Trường Lưu, Q.9 Thảo Cầm Viên, Q.1 Thảo Cầm Viên, Q.1 Ngã tư vành đai - Nguyễn Thị Định, P Thạnh Mỹ Lợi, Q.2 Công viên Đầm Sen, Q.11 Chùa Phụng Sơn, đường 3/2, P.2, Q.11 Công viên Phú Lâm, P.13, Q.6 Đường Nguyễn Cửu Phú, P Tân Tạo, Q Bình Tân Khu Mỹ Tồn 1, P Tân Phong, Q.7 Hoàng Quốc Việt, P Phú Thuận, Q.7 KDC Phú Xuân, TT Nhà Bè, H Nhà Bè Ấp 6, X Hưng Long, H Bình Chánh Đường Liên Xã, Ấp 2, X Long Thới, H Nhà Bè KCN Hiệp Phước, H Nhà Bè Ngã ba Bà Xán, Ấp Bình Lợi, X Bình Khánh, H Cần Giờ Đường vào đảo khỉ, H Cần Giờ Quảng Trường Rừng Sác, H Cần Giờ Độ 11 11 10 10 Vĩ độ phút 56 52 Độ 106 106 106 106 Kinh độ phút 30 30 36 35 giây 51.5 20.2 50.6 59.6 giây 40.1 29.4 22.1 14.2 10 10 10 10 10 10 10 52 50 48 48 47 47 47 17.0 42.5 23.4 8.2 44.3 16.8 9.7 106 106 106 106 106 106 106 32 47 36 39 49 42 42 20.7 15.9 48.3 52.9 25.6 24.2 25.6 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 46 45 45 44 44 43 42 40 40 39 38 36 24 24 8.3 49.0 22.0 54.0 38.8 40.5 49.6 56.7 44.1 31.5 35.4 59.1 24.2 8.0 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 46 38 38 37 34 42 44 43 36 42 44 49 53 57 29.5 22.0 42.0 33.0 59.0 18.3 27.5 58.2 59.5 22.4 32.0 4.3 43.4 6.0 Bảng P.6.2 Hoạt độ đồng vị phóng xạ tự nhiên nhân tạo thực vật TP HCM TT Ký hiệu LDCC-1 LDCC-2 LDCC-3 LDHM4 LDHM5 LDQ9-1 LDTP LDTB LDQ9-2 10 LDQ1 11 LTQ1 12 LDQ2 13 LTQ11 14 LSKQ11 15 LDQ6 16 LDBTA 17 LDQ7-1 18 LDQ7-2 19 LDNB-3 20 LDBC 21 LDNB-1 22 LDNB-2 23 LDCG-1 24 LDCG-3 25 LDCG-2 40 Be Hoạt độ riêng, Bq/kg tươi 210 226 238 Cs Pb Ra U HĐ SS HĐ SS HĐ SS HĐ SS 0.12 0.06 2.82 0.57 0.30 0.15 0.07 0.03