Ứng dụng GIS xây dựng website chất lượng không khí khu vực Hà Nội

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3

ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG WEBSITE
CHẤT LƯỢNG KHƠNG KHÍ KHU VỰC HÀ NỘI
Nguyễn Mạnh Cường, Bùi Thị Kiên Trinh
Trường Đại học Thuỷ lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Bảng 1. Chức năng của hệ thống

Ơ nhiễm khơng khí ở nước ta hiện nay
đang là một vấn đề nghiêm trọng đối với môi
trường đô thị, nông nghiệp, công nghiệp, và
các làng nghề [1, 2]. Để đánh giá chất lượng
khơng khí, kiểm sốt các nguồn ơ nhiễm
chính cũng như xây dựng các kịch bản giảm
thiểu ô nhiễm cần số liệu quan trắc thực tế.
Hà Nội bị ơ nhiễm khơng khí trầm trọng
nhưng mạng lưới quan trắc lại rất thưa, hiện
chỉ có trên 10 trạm so với 70 trạm theo thiết
kế [3]. Trong số này có 4 trạm được lắp đặt
cảm biến (sensor) của Nordic Technology
House Co.Ltd. Thái Lan và bàn giao cho
công ty ESRI Việt Nam không kèm theo
phần mềm xử lý số liệu. Do vậy, nghiên cứu
này sử dụng hệ thống mã nguồn và server của
ESRI để xử lý dữ liệu quan trắc khơng khí từ
sensor và đưa lên website thử nghiệm, đồng
thời thành lập bản đồ ơ nhiễm khơng khí của
Hà Nội từ những dữ liệu này.

2. MÃ NGUỒN HỆ THỐNG

Các mã nguồn phục vụ thành lập hệ thống:
- ArcGIS Server là nền tảng xây dựng hệ
thống thông tin địa lý (GIS) quy mơ lớn,
trong đó các ứng dụng GIS được quản lý tập
trung, tích hợp nhiều chức năng GIS mạnh và
được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn công
nghiệp. ArcGIS Server quản lý các nguồn dữ
liệu địa lý;
- ArcGIS GeoEvent Server là phần mở
rộng của ArcGIS Server cho phép nhập, phân
tích thời gian thực trên dữ liệu trực tuyến;
- API ArcGIS for JavaScript là công cụ
thiết lập Web GIS;
- WebSocket là công nghệ hỗ trợ giao tiếp
hai chiều giữa client và server bằng cách sử
dụng một TCP socket để tạo một kết nối hiệu
quả và ít tốn kém.

Yêu cầu chức năng
Tìm kiếm
1.1 Cho phép người dùng tìm kiếm vị trí theo tên
Cho phép người dùng tìm kiếm vị trí theo
1.2 tọa độ
Hiển thị
Cho phép người dùng xem thông tin các chỉ
2.1
số khơng khí thơng qua biểu đồ
Cho phép người dùng xem thơng tin các chỉ

2.2
số khơng khí theo khu vực người dùng chọn
Cho phép người dùng xem thông tin trên
2.3
ứng dụng Android
Định vị
Cung cấp chức năng xác định vị trí hiện tại
3.1
của người dùng trên Website
Cảnh báo
Cảnh báo người dùng khi người dùng ở khu
4.1 vực có chỉ số AQI cao thông qua thiết bị di
động (Android)
Gửi cảnh báo cho người dùng khi người
4.2 dùng truy cập website tại khu vực các chỉ
số AQI cao
Yêu cầu phi chức năng
Hoạt động
1.1 Sử dụng Stream Service để lấy dữ liệu
1.2 Chạy trên mọi trình duyệt
1.3 Refresh lại trang khi xảy ra lỗi
Hiệu suất
Tốc độ load của website và ứng dụng sẽ
2.1 được tối ưu hóa và ln được theo dõi
Bảo mật
3.1 Thơng tin vị trí người dùng được bảo mật

211

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3

3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG

3.1. Chuẩn bị dữ liệu từ sensor
File dữ liệu thu được từ các sensor quan
trắc khơng khí có khn dạng *.csv được
truyền trực tiếp tới Server của ESRI.
3.2. Xây dựng Stream Service

Hình 1. Quy trình xây dựng Stream Service
- Bước 1: Tạo service trên ArcGIS Server
3.3. Xây dựng giao diện chương trình
và kết nối với ArcGIS GeoEvent để tạo tác
vụ xử lý kết quả thời gian thực;
Giao diện website dự kiến có các chức
- Bước 2: Tính chỉ số chất lượng khơng khí năng khai thác hệ thống cảnh báo chất lượng
AQI (Air Quality Index) từ dữ liệu thời gian khơng khí được xây dựng dựa trên các biểu
thực lấy từ sensor. Quy chuẩn QCVN đồ tuần tự sau đây:
05:2009/BTNMT được sử dụng làm căn cứ để
tính tốn AQI của chất i tại trạm j theo ngày:
24h
i

 AQI

C24h
i
 24h
100

Si

(1)

trong đó Ci24h là nồng độ trung bình của chất
i; S24h
là tiêu chuẩn mơi trường cho phép của
i
chất i.
Sau khi tính được giá trị AQI theo ngày
của tất cả các chất gây ơ nhiễm trong khơng
khí, giá trị AQI lớn nhất của các chất này
được lấy làm giá AQI theo ngày của trạm
quan trắc đó dựa vào công thức:
AQI d  max  AQIdx 
(2)
Các mức AQI do Tổng cục Mơi trường
quy định như sau [2]:

Hình 2. Biểu đồ tuần tự hiển thị

Hình 3. Biểu đồ tuần tự tìm kiếm

Bảng 2. Các mức AQI
Ảnh hưởng
sức khỏe
0 - 50
Khơng
Nhóm nhạy cảm,
đơi khi nên

51 - 100 Trung bình
giới hạn thời gian
ở bên ngồi
Nhóm nhạy cảm
101 - 200
Kém
nên hạn chế
thời gian ở ngồi
Nhóm nhạy cảm
tránh ra ngồi.
201 - 300
Xấu
Những người khác
nên hạn chế
thời gian ở ngoài
M ọi người
Trên 300 Nguy hại
nên ở trong nhà
AQI

Chất lượng
khơng khí
Tốt

M àu
Xanh

Hình 4. Biểu đồ tuần tự định vị

Vàng

Da
cam

Hình 5. Biểu đồ tuần tự cảnh báo
Đỏ

Nâu

Hình 6. Biểu đồ tuần tự chọn khu vực có sẵn
212


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3

Quá trình xử lý dữ liệu trên website sử
dụng công nghệ WebSocket trong HTML5
để giao tiếp với Server, đồng thời kết hợp
thêm ArcGIS API for JavaScript để trình bày
dữ liệu trên website.
4. KẾT QUẢ

Hoàn thành việc thiết kế và xây dựng dữ
liệu chỉ số chất lượng khơng khí AQI từ
Sensor.
Hoàn thành việc kết nối Server với
Website qua giao thức WebSocket.
Xây dựng và thử nghiệm thành công
Website đo chất lượng khơng khí khu vực Hà
Nội với các chức năng hiển thị chỉ số AQI,

tìm kiếm địa điểm trên Map, xác định vị trí
người dùng.

5. KẾT LUẬN

Việc xây dựng và thử nghiệm thành cơng
website giúp người dùng có thể dễ dàng và
kịp thời tiếp cận với số liệu quan trắc cũng
như thơng tin về chất lượng khơng khí được
thu nhận và tính tốn từ các sensor. Điều này
chứng minh tính đúng đắn và thiết thực của
nghiên cứu.
Bản đồ ô nhiễm không khí được thành lập
từ dữ liệu cung cấp trên website thử nghiệm
cho thấy khả năng sử dụng nguồn dữ liệu này
trong các lĩnh vực giám sát, quản lý, dự báo ô
nhiễm môi trường và nhiều mục đích khác.
Kết quả nghiên cứu cũng mở ra khả năng
tự động thành lập bản đồ ơ nhiễm khơng khí
và cung cấp trực tiếp trên website, hỗ trợ
phân tích và lập các kịch bản giảm thiểu cho
nhà quản lý.
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hoàng Xuân Cơ (2002) - Đánh giá tác động
môi trường
[2] Bộ Quy chuẩn và Tiêu chuẩn Việt Nam
(QCVN/TCVN) về khí thải và tiếng ồn
[3]
Hình 7. Giao diện website

[4] Th.S Hồng Anh Đức - Bài giảng môn Phát
triển ứng dụng Web
Sử dụng số liệu quan trắc được cung cấp
[5]
Th.S Hoàng Anh Đức - Thiết kế Website
trên website thử nghiệm đã xây dựng để thành
[6] Tutorial - Introduction to GeoEvent Server
lập bản đồ ô nhiễm không khí khu vực Hà Nội [7] Developing Web Apps with ArcGIS API
bằng phần mềm ArcGIS, kết quả thu được:
for JavaScript
[8]
[9] />[10]
[11]
[12]
[13] a
[14] />
Hình 8. Bản đồ ơ nhiễm khơng khí Hà Nội
ngày 14/8/2018

213