Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu gis phục vụ quản lý tài nguyên môi trường đô thị thành phố phủ lý, tỉnh hà nam

bộ giáo dục đào tạo trường đại học mỏ - địa chất DNG VN NAM NGHIÊN CứU XÂY DựNG CƠ Sở Dữ LIệU GIS PHụC Vụ QUảN LýTàI NGUYÊN - MÔI TRƯờNG ĐÔ THị THàNH PHố PHủ Lý Hà NAM luận văn thạc sĩ K THUT H NI - 2011 giáo dục đào tạo trường đại học mỏ - địa chất DNG VN NAM NGHIÊN CứU XÂY DựNG CƠ Sở Dữ LIệU GIS PHụC Vụ QUảN Lý TàI NGUYÊN - MÔI TRƯờNG ĐÔ THị THàNH PHố PHủ Lý, tỉnh Hà NAM Chuyên ngành: K thut Trc a Mà số : 60.52.85 luận văn thạc sĩ K THUT ng­êi h­íng dÉn khoa häc: GS.TS Vâ ChÝ Mü HÀ NỘI - 2011 -1- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu, kết trình bày luận văn thật chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Dương Văn Nam -2MỤC LỤC CÁC THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT .- MỞ ĐẦU - Chương 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - Xà HỘI CỦA THÀNH PHỐ PHỦ LÝ TỈNH HÀ NAM - 12 - 1.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực Phủ Lý - 12 1.1.1 Điều kiện tự nhiên - 12 1.1.2 Các nguồn tài nguyên - 15 1.1.3 Thực trạng môi trường - 18 1.2 Đặc điểm kinh tế, văn hóa xã hội khu vực Phủ Lý - 19 1.2.1 Tăng trưởng kinh tế chuyển dịch cấu kinh tế - 19 1.2.2 Thực trạng phát triển ngành kinh tế - 20 1.2.3 Dân số, lao động, việc làm thu nhập - 20 1.2.4 Thực trạng phát triển đô thị khu dân cư nông thôn - 23 1.2.5 Thực trạng phát triển sở hạ tầng - 24 Chương : CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU - 29 - 2.1 Vai trò sở liệu phục vụ quản lý môi trường - 29 2.1.1 Quản lý môi trường - 29 2.1.2 Cơ sở liệu phục vụ quản lý môi trường - 30 2.2 Quy trình xây dựng sở liệu GIS - 31 2.2.1 Qui trình chung - 31 2.2.2 Yêu cầu liệu phục vụ quản lý tài nguyên - môi trường: - 32 2.3 Chuẩn hoá sở liệu GIS - 35 2.3.1 Khái niệm chuẩn hoá: - 36 2.3.2 Nội dung chuẩn hoá: - 36 2.4 Tổng quan hệ thống thông tin địa lý (GIS) sở liệu phục vụ quản lý môi trường - 36 2.4.1 Tổng quan GIS - 37 - -32.4.2 Tổng quan sở liệu GIS - 45 2.4.3 Thiết kế lựa chọn giải pháp xây dựng sở liệu GIS phục vụ quản lý tài nguyên - môi trường .- 59 Chương 3: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN – MÔI TRƯỜNG ĐÔ THỊ KHU VỰC THÀNH PHỐ PHỦ LÝ - 65 - 3.1 Hiện trạng vấn đề môi trường thành phố Phủ Lý - 65 3.1.1 Môi trường khơng khí - 65 3.1.2 Môi trường đất đai - 66 3.1.3 Môi trường nước - 67 3.1 Tiếng ồn - 67 3.2 Quy trình xây dựng CSDL tài ngun – mơi trường thành phố Phủ Lý .- 68 3.2.1 Xây dựng sở liệu địa hình - 70 3.2.2 Kết xây dựng sở liệu địa hình - 82 3.3 Xây dựng sở liệu lớp chuyên đề môi trường - 85 3.3.1 Cấu trúc sở liệu thông số môi trường - 85 3.3.2 Xây dựng sở liệu chuyên đề tài nguyên - môi trường - 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 90 - DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC Đà CƠNG BỐ - 92TÀI LIỆU THAM KHẢO - 93 - -4- CÁC THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT UBND - Ủy ban nhân dân UBND TP - Ủy ban nhân dân thành phố BVMT - Bảo vệ môi trường TNMT - Tài nguyên Môi trường TNTN - Tài nguyên thiên nhiên KHCN - Khoa học công nghệ CGCN - Chuyển giao công nghệ CSDL - Cơ sở liệu ONMT - Ơ nhiễm mơi trường GIS - BTNMT DBMS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý Bộ Tài nguyên Môi trường - (Data Base Management System): Hệ quản trị sở liệu HTTDL Hệ thông tin địa lý TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam BĐĐH - Bản đồ địa hình GDP - Tổng sản phẩm Quốc nội -5- DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ Trang Bảng 1.1 Dân số trung bình thành phố Phủ Lý giai đoạn 2005 - 2010 21 Bảng 2.1 Ví dụ định nghĩa kiểu đối tượng sở liệu GIS 46 Bảng 2.2 Ví dụ phân lớp đối tượng địa lý 51 Bảng Các nguyên tắc topology 54 Bảng 2.4 Một số chức thường dùng GIS 61-62 Bảng 3.1 Gộp nhóm liệu 72-74 Bảng 3.2.Cơ sở tốn học: Import hệ tọa độ chuẩn VN-2000 có thơng số 74 sau Bảng 3.3 Các lớp liệu địa hình 75 Bảng 3.4 Chi tiết topology với đối tượng nhóm lớp 76 Bảng 3.5 Dữ liệu thuộc tính đối tượng địa hình 78 Bảng 3.6.Bảng thuộc tính đối tượng dạng điểm 80 Bảng 3.7.Bảng thuộc tính đối tượng dạng đường 81 Bảng 3.8.Bảng thuộc tính đối tượng dạng text 81 Bảng 3.9.Phân lớp gồm nhóm lớp 86 Bảng 3.10 Thơng tin thuộc tính nhóm chun đề 86 Bảng 3.11.Phân lớp gồm nhóm lớp MTKK _QUANTRACKHONGKHI 87 Bảng 3.12 Thơng tin thuộc tính nhóm chun đề 88 Sơ đồ 2.1 Qui trình xây dựng sở liệu GIS 33 Sơ đồ 2.2 Mơ hình tổ chức sở liệu GIS quản lý tài nguyên - môi trường 34 Sơ đồ 2.3 Tổ chức sở liệu - GeoDatabase 58 Sơ đồ 3.1 Mơ hình tổ chức liệu sở liệu GIS tài nguyên - môi 69 trường đô thị khu vực Thành phố Phủ lý -6- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Một số hình ảnh nhiễm khơng khí Phủ Lý 18 Hình 1.2 Một số hình ảnh nhiễm nước Phủ Lý 19 Hình 2.1 Sơ đồ tổ chức hệ thống GIS 38 Hình 2.2 Mơ hình lớp liệu vector 43 Hình 2.3 Cấu trúc liệu raster vector 44 Hình 2.4 Biểu diễn thông tin dạng điểm, đường, vùng theo cấu trúc vector 49 Hình 2.5 Minh họa thơng tin raster 50 Hình 2.6 Liên kết liệu khơng gian thuộc tính Hình 2.7 Tổ chức sở liệuShape files 57 59 Hình 3.1 BĐĐH tỉ lệ 1:25.000 sử dụng để xây dựng CSDL địa hình 71 Hình 3.2 Nội dung liệu sở toán học 82 Hình 3.3 Nội dung liệu Dân cư 82 Hình 3.4 Nội dung liệu Địa hình 83 Hình 3.5 Nội dung liệu giao thơng 83 Hình 3.6 Nội dung liệu Ranh giới 84 Hình 3.7 Nội dung liệu Thủy hệ 84 Hình 3.8 Nội dung liệu chun đề mơi trường Khơng khí 88 Hình 3.9 Nội dung liệu chuyên đề môi trường nước mặt 89 Hình 3.10 Nội dung liệu chun đề mơi trường nước ngầm 89 -7- MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, quản lý môi trường vấn đề cấp thiết không riêng nước ta mà tồn giới khơng thể thiếu đời sống xã hội Cùng với phát triển kinh tế xã hội, gia tăng dân số, tốc độ thị hóa v.v mơi trường ngày có nhiều biến động phức tạp Câu hỏi cấp thiết đặt quan quản lý là: Làm để quản lý môi trường hiệu ? Xu hướng quản lý môi trường sử dụng tối đa khả cho phép GIS Sự phát triển phần cứng làm cho máy tính có nhiều khả hơn, mạnh ứng dụng GIS trở nên thân thiện với người sử dụng nhờ khả hiển thị liệu ba chiều, cơng cụ phân tích khơng gian giao diện tuỳ biến Nhờ khả xử lý tập hợp liệu lớn từ sở liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với nhiệm vụ quản lý mơi trường Các mơ hình phức tạp dễ dàng cập nhật thơng tin nhờ sử dụng GIS Trong thời gian tới, mục tiêu bảo vệ môi trường Tỉnh Hà Nam tăng cường công tác quản lý tài nguyên - môi trường, ngăn ngừa ô nhiễm môi trường nước, khơng khí, quản lý chất thải rắn,cải thiện trạng sử dụng đất, phục hồi bảo tồn đa dạng sinh học, bước nâng cao chất lượng môi trường khu công nghiệp, đô thị nông thơn, hướng tới phát triển bền vững Muốn có hoạt động quản lý tài nguyên - môi trường hiệu quả, cần phải có sở liệu đầy đủ xây dựng hệ thống thông tin đại, đáp ứng nhu cầu diễn biến mạnh mẽ thời đại Trong năm gần đây, GIS sử dụng phổ biến nước ta Với ưu điểm trội khả cập nhật, lưu trữ, phân tích, hiển thị chia sẻ thông tin, GIS thực trở thành cơng cụ đại có hiệu hỗ trợ công tác xây dựng sở liệu phục vụ quản lý tài nguyên - môi trường Đề tài "Nghiên cứu xây dựng sở liệu GIS phục vụ quản lý tài nguyên - môi trường đô thị thành phố Phủ Lý -8tỉnh Hà Nam" xuất phát từ ý nghĩa thực tế Cơ sở liệu GIS tỉnh Hà Nam thể đầy đủ chi tiết tất thông tin với tư liệu phục vụ đắc lực cho công tác quản lý tài nguyên - môi trường đô thị tương lai, đảm bảo tính bền vững cho phát triển kinh tế - xã hội tỉnh theo định hướng Nghị định 21 Chính phủ Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu sở khoa học phương pháp luận xây dựng sở liệu địa lý thành phố Phủ Lý lớp sở liệu chuyên đề tài nguyên - môi trường theo tiêu chuẩn Quốc gia nhằm phục vụ công tác quản lý tài nguyên - môi trường theo hướng phát triển bền vững - Thông qua kết nghiên cứu để minh chứng tính hiệu sở liệu GIS công tác quản lý tài nguyên - môi trường - Phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội khu vực Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu: - Đối tượng địa hình sở liệu địa hình nhóm lớp thành phố Phủ Lý gồm : Cơ sở toán học, dân cư, địa hình, giao thơng, thủy hệ, Ranh giới, Thực vật - Các đối tượng chuyên đề tài nguyên - mơi trường nhóm lớp: khơng khí, nước mặt, nước ngầm, trạng sử dụng đất, số liệu quan trắc môi trường khu vực nhạy cảm, 3.2 Phạm vi nghiên cứu: - Phạm vi nghiên cứu gồm toàn thành phố Phủ Lý số xã vùng ven Nội dung nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Thu thập tổng hợp tài liệu có liên quan đến đối tượng phạm vi nghiên cứu - Tổng quan tình hình tài ngun - mơi trường thành phố Phủ Lý - Nghiên cứu lựa chọn giải pháp xây dựng sở liệu phục vụ quản lý tài nguyên - môi trường - Xây dựng sở liệu địa hình thành phố Phủ Lý - Xác định chuyên đề tài nguyên - môi trường - 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Quá trình thực luận văn với đề tài “Xây dựng sở liệu GIS phục vụ quản lý tài nguyên - môi trường đô thị thành phố Phủ Lý” với lý thuyết thực nghiệm đạt kết sau : Đã tổng hợp vấn đề quản lý tài nguyên môi trường sử dụng công nghệ GIS xây dựng sở liệu phục vụ quản lý tài nguyên môi trường ứng dụng dự báo, khắc phục cố thảm họa thiên nhiên môi trường Phần thực nghiệm luận văn thiết lập quy trình xây dựng sở liệu GIS thành phố Phủ Lý, xây dựng mơ hình tổ chức sở liệu GIS phục vụ công tác quản lý tài nguyên -môi trường đô thị thành phố, lấy làm sở để xây dựng hệ thống sở liệu quản lý tài nguyên mơi trường thống tồn Tỉnh Kết xây dựng sở liệu địa hình sở liệu chuyên đề tài nguyên - môi trường thành phố Phủ Lý Việc xây dựng sở liệu GIS thực dựa thao tác chuyển đổi liệu gốc từ khn dạng DGN sang ArcGIS Kết q trình chuyển đổi tổ chức theo Geodatabase, hệ tổ chức liệu khoa học chuẩn quốc tế theo phương pháp tổ chức liệu GIS Cơ sở liệu địa hình sở liệu chuyên đề tài nguyên - môi trường xây dựng với chuẩn: chuẩn định dạng liệu, chuẩn project, chuẩn topology chuẩn liệu thuộc tính 4.Tình trạng mơi trường phân tích đánh giá cách định lượng theo giá trị thông số mơi trường các tiêu chí cụ thể, theo phân bố không gian diễn biến thời gian Trên sở phân tích liệu quan trắc mơi trường từ CSDL lập, đưa nhận định đánh giá tình hình nhiễm mơi trường nói chung thị hóa nhanh nói riêng, từ làm sở đưa - 91 giải pháp xử lý giảm thiểu nhiễm mơi trường đắn, góp phần tích cực vào công tác quản lý theo dõi môi trường khu vực Cơ sở liệu GIS tài nguyên - môi trường xây dựng, với số chức như: Trình bày liệu, lập đồ chuyên đề tài nguyên - môi trường cung cấp thông tin quan trọng số lĩnh vực trạng tài nguyên - môi trường thành phố Phủ Lý, góp phần thiết thực phục vụ cơng tác quản lý tài nguyên môi trường chung Tỉnh cách hiệu quả, hướng tới mục tiêu phát triển bền vững Kiến nghị Do thời gian có hạn thơng tin khu vực nghiên cứu cịn nhạn chế, nên đề tài dừng việc xây dựng sở liệu GIS chuyên đề tài ngun mơi trường mang tính chất tổng quan với nhóm lớp mơi trường nước,khơng khí tiếng ồn, chưa tích hợp sở liệu GIS tài nguyên - mơi trường đầy đủ để đưa phân tích, đánh giá tồn diện Do cần tiếp tục nghiên cứu để xây dựng sở liệu GIS tài nguyên môi trường thành phố với mức độ chi tiết, đầy đủ Cần nghiên cứu tích hợp tư liệu viễn thám với ưu không gian thời gian để xây dựng sở liệu GIS tài ngun mơi trường cho hồn chỉnh đồng phục vụ công tác quản lý tài nguyên môi trường thành phố Phủ Lý Để giảm thiểu mức độ gia tăng ô nhiễm môi trường cho khu vực thành phố Phủ Lý ảnh hưởng q trình thị hóa,trước hết phải giám sát chặt chẽ nguồn thải gây ô nhiễm, thực nghiêm túc việc đánh giá tác động môi trường; Tăng hiệu lực quản lý nhà nước, xã hội hoá nhiệm vụ bảo vệ môi trường; Tăng nguồn đầu tư để khắc phục, xử lý ô nhiễm khu vực cần nghiên cứu - 92 - DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC Đà CÔNG BỐ 1.Trần Phúc Thắng, Đặng Dương Phi, Dương Văn Nam (9/2011), “Giới thiệu hệ quy chiếu động số nước khu vực Châu Á – Thái Bình Dương khả ứng dụng vào xây dựng hệ quy chiếu động Việt Nam”, tạp chí khoa học đồ số 09 - 93 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài Nguyên Môi Trường (2008), định QD 06/07 – BTNMT việc ban hành quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý sở quốc gia, Hà Nội Cục Công nghệ thông tin - Bộ Tài nguyên Môi trường (2009), Hướng dẫn sử dụng phần mềm Arcgis Cục Đo đạc Bản đồ Việt Nam - Bộ Tài ngun Mơi trường (2009), Hướng dẫn số hóa biên tập đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000 Võ Chí Mỹ (2005), Kỹ thuật mơi trường, giáo trình cao học trắc địa, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội Võ Chí Mỹ (2009), Bài giảng Xây dựng sở liệu GIS môi trường, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội Võ chí Mỹ ( 2009 ), Geo matics Engi neeving for vesearch of Environment and Natreval Resources Hanoi University of Mning and Geology-Hanoi Nguyễn Ngọc Thạch (2001), Viễn thám GIS nghiên cứu tài nguyên môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Thế Thận (2003), Cơ sở hệ thống thông tin địa lý GIS, nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nôi Nguyễn Trường Xuân (2010), Xây dựng sở liệu GIS môi trường, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội 10 Kết quan trắc môi trường khu vực Hà Nam từ 2006 đến 2010 11 Environmental Data Management Systems EQWin Tutorial Gemcom Tech 1999 12 tp//www.google.com.vn PHỤ LỤC PHỤ LỤC BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐO QUAN TRẮC MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ TRUNG BÌNH NĂM 2010 KÕt Địa điểm đo Cu xóm Kè Chân Châu Kim Thợng - Kim Bình UBND xà Thanh Sơn Ngà t QL1A 21A Chân Cầu Hồng Phú Cổng bệnh viện Đa khoa Hà Nam Cầu Hång Phó - Lª Hång Phong Mễ Nội -Liêm Chính Ba Đinh - Liêm Chính UBND Trần Hng Đạo Khu La Mát, T.T Kiện Khê T.T Kiện Khê Cu Phủ Lý - Thanh Châu Cu Đọ Xá Ch Thanh tuyn Ga Thnh Châu Cổng Công ty XM Bót S¬n Bơi l¬ lưng tỉng sè (μg/m3) Tiếng ồn tơng đơng (dBA) Tiếng ồn max (dBA) CO NO2 527.50 205.75 261.00 278.25 425.50 360.00 75.38 65.95 69.53 71.18 79.00 74.35 95.03 75.83 83.08 89.93 95.85 94.98