Đề tài ứng dụng gis xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường khu vực thành phố Biên Hòa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ



BÙI MINH LỘC




LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Vật lý hạt nhân


Người hướng dẫn khoa học: TS. THÁI KHẮC ĐỊNH
ThS. TRẦN TUẤN TÚ




Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2009
LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em đã nhận
được nhiều sự quan tâm, hướng dẫn, giúp đỡ của bố mẹ, thầy cô và các bạn. Em xin
bày tỏ lòng biết ơn đến:
Thầy Thái Khắc Định và thầy Trần Tuấn Tú đã hướng dẫn chuyên môn,
động viên và cung cấp các thiết bị cần thiết giúp em thực hiện luận văn này.
Quý thầy, cô khoa Vật lý, trường Đại học Sư Phạm T

P. Hồ Chí Minh đã
truyền đạt cho em những kiến thức trong suốt những năm qua để em tự tin khi thực
hiện đề tài.
Anh Phạm Đặng Mạnh Hồng Luân đã hướng dẫn cách sử dụng các phần
mềm dùng trong luận văn.
Cảm ơn gia đình đã luôn động viên và ủng hộ con hoàn thành luận văn này
trong điều kiện tốt nhất.





MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài, mục tiêu đề tài
Các hoạt động của con người (Công nghiệp hóa, đô thị hóa, thăm dò, khai thác, chế biến tài
nguyên thiên nhiên ) ngày càng tác động mạnh mẽ đến môi trường. Vì thế mối quan tâm của Khoa
học và Công nghệ trong nghiên cứu và kiểm soát chất lượng môi trường ngày càng lớn. Phóng xạ môi
trường là một trong những chỉ số chất lượng môi trường quan trọng, được xã hội đặc biệt quan tâm vì
những tác động của tia phóng xạ lên cơ thể tuy không nhận biết được bằng các giá
c quan nhưng rất
phức tạp, để lại những hậu quả tức thời và lâu dài.
Nghiên cứu, kiểm soát phóng xạ môi trường bắt đầu bằng việc xác định hoạt độ của các nguyên
tố phóng xạ tự nhiên và nhân tạo trên một vùng quan tâm. Dựa trên các số liệu đo đạc, chúng ta có thể
xây dựng một bản đồ thể hiện phông phóng xạ của vùng. Việc thu nhận, lưu trữ, phân tích khối dữ liệu
lớn liên quan đến vấn đề nà
y (bao gồm thông tin địa lý và thông tin về phóng xạ) đòi hỏi một công
nghệ tiên tiến để giúp con người tiết kiệm công sức, thời gian, kinh phí.
Ngày nay thông tin địa lý được số hóa nhờ khoa học máy tính làm cho hiệu quả thông tin đạt
một tầm cao mới và công nghệ GIS trở thành một công cụ hữu ích phục vụ cho vấn đề xây dựng bản
đồ phông phóng xạ.

Đề tài “Ứng dụng kỹ thuật GIS xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường” mô tả các bước
vẽ bản đồ phóng xạ bằng phần mềm MAPINFO 9.0 kết hợp với Surfer 8.0 thông qua việc vẽ bản đồ
thể hiện số đo suất liều tại thành phố Biên Hòa. Sau khi có bản đồ, đề tài sẽ đánh giá việc lấy mẫu và
phân tích vấn đề vẽ bản đồ phóng xạ.
Đề tài gồm b
a chương:
Chương I : Giới thiệu tổng quan về các vấn đề liên quan đến đề tài.
Chương II : Trình bày về Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Chương III : Trình bày ứng dụng GIS xây dựng bản đồ phóng xạ, phân tích kết quả bản đồ
suất liều do đề tài thực hiện.
Và kết luận, đề xuất giải pháp, khuyến nghị.
2. Mục đích nghiên cứu
Vấn đề vẽ bản đồ phông phóng xạ môi trường rất rộng lớn và chuyên sâu, bao gồm nhiều qui
trình. Công việc cuối cùng là truyền đạt thông tin đến người sử dụng qua bản đồ mô tả phông phóng xạ
một cách trực quan. Vì vậy mục đích nghiên cứu chính của đề tài là tiếp cận công nghệ GIS nhằm sử
dụng để xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường, mô tả trực quan phông phóng xạ trong khu vực.
Bản đồ được xây dựng với GIS sẽ có những ưu điểm vượt trội so với bản đồ giấy thông thường.




Trong quá trình thực hiện, đề tài thu thập số đo suất liều tại thành phố Biên Hòa và vẽ bản đồ
suất liều của thành phố này. Qua đó sẽ tìm các điểm có phóng xạ cao bất thường trên địa bàn thành
phố. Việc xây dựng bản đồ suất liều giúp minh họa việc vẽ bản đồ phông phóng xạ môi trường.

3. Giới hạn nghiên cứu
Việc xây dựng bản đồ phóng xạ đòi hỏi yêu cầu cao về thời gian, kinh phí, thiết bị và nhân lực
nên đề tài này chỉ vẽ bản đồ thể hiện số đo suất liều phóng xạ, gọi tắt là bản đồ suất liều phóng xạ, tập
trung tại trung tâm thành phố Biên Hòa, nơi có hệ thống giao thông phát triển và mật độ dân cư đông.

Bản đồ suất liều có thể được xem là một phần đơn giản của bản đồ phông phóng xạ. Đặc điểm
của bản đồ suất liều là đơn giản trong việc lấy mẫu và có thể được dùng để khảo sát sơ bộ mức phông
thiên nhiên tại vùng nghiên cứu.

4. Phương pháp nghiên cứu
Số đo suất liều phóng xạ tại thành phố Biên Hòa được dùng làm số liệu vẽ bản đồ suất liều, qua
đó sẽ minh họa việc vẽ bản đồ phông phóng xạ môi trường.
Việc đo suất liều được tiến hành bằng máy đo liều cầm tay Inspector và dùng máy định vị toàn
cầu (GPS) Garmin để xác định tọa độ của điểm cần đo.
Vị trí lấy mẫu được chọn một cách ngẫu nhiên sao cho phân bố tương đối đồng đều tại trung
tâm
thành phố. Các số liệu thu thập được đưa vào phần mềm máy tính. Sau đó sử dụng phần mềm
Surfer 8.0 để nội suy và phần mềm Mapinfo 9.0 vẽ bản đồ suất liều. Một số chỉnh sửa sẽ được thực
hiện trên các phần mềm bổ sung khác.
Việc đánh giá mức phông phóng xạ dựa trên các tiêu chuẩn của Việt Nam và cũng là tiêu chuẩn
của Cơ qua
n Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA).




CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ PHÓNG XẠ
I.1. Các đơn vị đo lường thường dùng trong An toàn bức xạ
Thực nghiệm cho thấy tác dụng sinh học của tia phóng xạ phụ thuộc chủ yếu vào lượng năng
lượng tia phóng xạ truyền cho vật chất. Lượng năng lượng này phụ thuộc năng lượng và loại tia phóng
xạ, thời gian chiếu và tính chất của vật bị chiếu xạ.
Trong thực tế, để đo tác dụng của bức xạ ion hóa người ta phân biệt liều chiếu và liều hấp thụ.
Liều chiếu
(Exposure dose), kí hiệu X, là tỉ số giữa giá trị tuyệt đối tổng điện tích dQ của tất cả

các ion cùng dấu được tạo ra trong một thể tích nguyên tố của không khí.
dQ
X
dm


Đơn vị liều chiếu là C/kg. Người ta thường dùng là Roentgen (R).
1R = 2,58.10
-4
C/kg
Liều chiếu cho biết khả năng ion hóa không khí của bức xạ tại một vị trí.
Suất liều chiếu là liều chiếu trong một đơn vị thời gian.
Liều hấp t
hụ (Absorbed dose), kí hiệu D, là tỉ số giữa năng lượng trung bình
d

mà bức xạ
truyền cho vật chất trong thể tích nguyên tố và khối lượng vật chất dm của thể tích đó:
d
D
dm


Đơn vị liều hấp thụ là Gray (Gy).
1 Gy = 1 J/kg
Trước đây đơn vị rad thường được dùng.
1 rad = 0,01 Gy
Suất liều hấp thụ là liều hấp thụ trong một đơn vị thời gian, đơn vị Gy.s
-1
.

- Tuy nhiên tác dụng sinh học của các loại bức xạ khác nhau là khác nhau nên cần đưa ra định
nghĩa liều tương đương.
Liều tương đư
ơng (Equivalent dose), kí hiệu H, là đại lượng để đánh giá mức độ nguy hiểm của
các loại bức xạ, bằng tích của liều hấp thụ D với trọng số bức xạ (Radiation Weighting Factor), kí hiệu
là W
R
.
R
HDW


Giá trị của W
R
lớn nhất với hạt alpha (W
R
= 20) và bằng 1 với photon và điện tử với mọi năng
lượng. Bảng giá trị cụ thể có thể tìm thấy trong tài liệu tham khảo [4].




Đơn vị liều tương đương là Sievert (Sv).
Trước đây thường dùng rem với:
1 rem = 0,01 Sv
- Theo định nghĩa trên chúng ta xem tất cả các mô sinh học hay cơ quan trong cơ thể có cùng
một độ nhạy cảm với bức xạ. Trên thực tế các mô và các cơ quan có độ nhạy cảm bức xạ khác nhau thể
hiện bởi đại lượng gọi là trọng số mô W
T
. Khi tính đến yếu tố này chúng ta sử dụng đại lượng liều hiệu

dụng.
Liều hiệu dụng
(Effective dose) bằng tích số của liều tương đương H và trọng số mô W
T
.
T
EHW


Tổng trọng số mô W
T
toàn cơ thể bằng 1. Bảng giá trị cụ thể của từng cơ quan trong cơ thể có
thể tìm thấy trong tài liệu tham khảo [4].
Đơn vị đo liều hiệu dụng là Sievert (Sv).
Ta có mối liên hệ giữa liều chiếu và liều tương đương đối với tia X và tia gamma:
1 mR/h = 10 Sv/h


I.2. Phông phóng xạ môi trường
Phông phóng xạ môi trường được tạo ra từ các nguồn phóng xạ tự nhiên (phông phóng xạ tự
nhiên) và nhân tạo. Trong đó nguồn phóng xạ tự nhiên gồm:
- Các nguyên tố phóng xạ tạo ra từ các tia vũ trụ:
10
Be,
26
Al,
36
Cl,
80
Kr,

14
C,
32
Si,
39
Ar,
22
Na,
35
S,
37
Ar,
33
P,
32
P,
38
Mg,
24
Na,
38
S,
31
Si,
18
F,
39
Cl,
38
Cl,

34m
Cl. Nhưng chúng ta chỉ quan tâm đến các nguyên
tố trong bảng 1.
Bảng 1: Các nguyên tố phóng xạ quan tâm tạo ra từ tia vũ trụ
Nguyên tố Kí hiệu
Chu kỳ bán
rã
Phản ứng tạo
thành
Độ phổ biến
Carbon 14
14
C 5730 năm
14
N(n,p)
14
C
6 pCi/g (0.22 Bq/g)
trong các chất hữu cơ
Hydrogen 3
(Tritium)
3
H 12.3 năm
Tương tác giữa tia
vũ trụ với N và O,
6
Li(n, alpha)
3
H
0.032 pCi/kg

(1.2 x 10
-3
Bq/kg)
Beryllium 7
7
Be 53.28 ngày Tương tác của tia 0.27 pCi/kg (0.01




vũ trụ với N và O. Bq/kg)

- Các nhân phóng xạ có trên Trái đất chủ yếu là những nguyên tố của 3 họ phóng xạ tự nhiên
(Họ Urani, họ Thori và họ Actini), K
40
(bảng 2). Ngoài ra còn có các nguyên tố khác như
50
V,
87
Rb,
113
Cd,
115
In,
123
Te,
138
La,
142
Ce,

144
Nd,
147
Sm,
152
Gd,
174
Hf,
176
Lu,
187
Re,
190
Pt,
192
Pt,
209
Bi. Tuy nhiên độ
phổ biến của chúng thấp nên không cần quan tâm.
Bảng 2: Các nguyên tố phóng xạ quan tâm trong vỏ Trái đất
Nguyên tố
Ký
hiệu
Chu kỳ bán rã
(năm)
Độ phổ biến
Uranium 235
235
U 7.04 x 10
8

năm Đồng vị chiếm 0.72% uranium tự nhiên.
Uranium 238
238
U 4.47 x 10
9
năm
Nhiêu chất, chiếm 99.2745% uranium tự nhiên; hàm lượng
trong các loại đá thông thường từ 0.5 đến 4.7 ppm.
Thorium 232
232
Th 1.41 x 10
10
năm
Hàm lượng trong các loại đá thông thường từ 1.6 đến 20
ppm.
Radium 226
226
Ra 1.60 x 10
3
năm Hoạt độ riêng 0.42 pCi/g (16 Bq/kg) trong đá vôi.
Radon 222
222
Rn 3.82 ngày Tồn tại khá phổ biến trong môi trường.
Potassium 40
40
K 1.28 x 10
9
nămHoạt độ riêng trong đất khoảng 1-30 pCi/g (0.037-1.1 Bq/g)

Các nguyên tố phóng xạ nhân tạo được quan tâm chủ yếu là

137
Cs,
90
Sr,
239
Pu sinh ra từ các vụ
thử vũ khí hạt nhân, các sự cố lò phản ứng, rác thải của các cơ sở hạt nhân Bảng 3 trình bày chi tiết
các nguyên tố phóng xạ nhân tạo quan tâm.
Bảng 3: Các nguyên tố phóng xạ nhân tạo quan tâm
Nguyên tố Kí hiệu
Chu kì bán
hủy
Nguồn gốc
Tritium
3
H 12.3 năm Các vụ thử vũ khí hạt nhân.
Iodine 131
131
I 8.04 ngày
Iodine 129
129
I 1.57 x 10
7
năm
Cesium 137
137
Cs 30.17 năm
Strontium 90
90
Sr 28.78 năm

Sản phẩm phân hạch từ các vụ thử vũ
khí hạt nhân và phản ứng dây chuyền
trong lò phản ứng.




Technetium 99
99
Tc 2.11 x 10
5
nămSản phẩn phân rã của Mo- 99.
Plutonium 239
239
Pu 2.41 x 10
4
năm
238
U+ n
239
U
239
Np+
-

239
Pu+
-

Theo IAEA, suất liều tương đương trung bình của dân chúng toàn cầu là 2,426 mSv/năm. Trong

đó nguồn phóng xạ tự nhiên đóng góp 2,00 mSv/năm, gồm các thành phần (đơn vị mSv/ năm):
Tia vũ trụ : 0,30
Radon : 1,37
K- 40 : 0.30
Các nguyên tố khác : 0.03
Nguồn phóng xạ nhân tạo đóng góp 0,426 mSv/năm, gồm các thành phần (đơn vị mSv/năm):
Chiếu xạ y tế : 0,400
Các vụ thử hạt nhân : 0,020
Điện nguyên tử : 0,001
Các sử dụng khác : 0,005

Hình 1-1: Các thành phần của phông phóng xạ môi trường

Mức phông thiên nhiên thường gần như không đổi trên phạm vi toàn thế giới và nằm trong
khoảng 0.08 đến 0.15 Sv/h. Tuy nhiên có một số khu vực trên thế giới mức phông này rất cao. Đặc
biệt là một số bờ biển tại Brazil, Ấn Độ, Trung Quốc, có nơi cao hơn mức phông bình thường hàng
chục lần.
Như đã trình bày, mỗi người sống trên Trái đất phải chịu liều bức xạ tự nhiên trung bình khoảng
2 m
Sv/năm. Phông này không tính vào giới hạn liều cho dân chúng. Theo khuyến cáo của Ủy ban
Quốc tế về An toàn Bức xạ ICRP (International Commission on Radiological Protection), giới hạn liều




đối với dân chúng là 1 mSv/năm. Như vậy ta thấy mức giới hạn liều đối với dân chúng do ảnh hưởng
của các nguồn bức xạ chỉ bằng một nửa mức phông thiên nhiên.
I.3. Các hiệu ứng của bức xạ
Trong phần này sẽ trình bày vắn tắt các hiệu ứng của bức xạ ở mức cơ thể.
Các hiệu ứng soma và di truyền (genetic):

Là hiệu ứng bức xạ có thể xảy ra với bản thân người bị chiếu xạ và cũng có thể xảy ra với con
cháu của họ.
Các hiệu ứng soma được chia thành các hiệu ứng sớm và muộn phụ thuộc vào thời gian từ lúc
chiếu xạ đến lúc có triệu chứng bệnh.
Các hiệu ứng tất nhiên và ngẫu nhiên:
The
o độ lớn của liều xạ, các hiệu ứng bức xạ được phân thành các hiệu ứng tất nhiên (non-
stochastic) và các hiệu ứng ngẫu nhiên (stochastic). Trong các hiệu ứng tất nhiên tồn tại một giá trị liều
ngưỡng là giá trị nhỏ nhất có thể xảy ra hiệu ứng. Đối với các hiệu ứng ngẫu nhiên thì không tồn tại giá
trị ngưỡng này nên ha
y gọi là hiệu ứng ngưỡng không.
Như vậy phông phóng xạ môi trường ảnh hưởng đến con người qua các hiệu ứng ngẫu nhiên,
đặc biệt tại những vùng có phông phóng xạ cao hơn nhiều lần mức cho phép.

II. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ BẢN ĐỒ HỌC
II.1. Bản đồ
- Theo Hiệp hội Bản đồ quốc tế: bản đồ là sự thể hiện các đặc điểm vật chất hoặc hiện tượng
liên quan đến bề mặt Trái đất theo tỷ lệ trên một mặt phẳng.
Khi biểu diễn bề mặt thực địa trên một phạm vi hẹp, không tính đến ảnh hưởng độ cong quả đất
ta gọi là bình đồ. Khi phạm vi biểu diễn rộng, ảnh hưởng độ cong quả đất không thể bỏ qua ta gọi là
bản đồ. Tuy nhiên the
o định nghĩa trên ta có thể gọi chung là bản đồ.
- Trong thực tế có hai kiểu bản đồ: bản đồ địa hình và bản đồ chuyên đề.
- Bản đồ địa hình (topographic map) trình bày các đặc điểm tự nhiên, hình dạng bề mặt
đất.
- Bản đồ chuyên đề (thematic map) trình bày các yếu tố địa lý: khí hậu, mật độ dân số,
kiểu đất, thủy văn
- Đặc điểm ch
ính của bản đồ:
- Thường được tổng quát hóa, trừu tượng hóa.

- Chỉ ra các trạng thái tĩnh.




- Thường có tính nghệ thuật cao.
- Ngoài chức năng quen thuộc như hiển thị, lưu trữ dữ liệu, bản đồ còn được dùng như là bảng
liệt kê không gian (cho thấy ranh giới các vùng).
- Khi xây dựng bản đồ cần thỏa các yêu cầu:
- Lựa chọn một số đặc điểm của thế giới thực.
- Phân loại các đặc điểm được lựa chọn the
o nhóm.
- Khái quát hóa đối tượng.
- Cường điệu hóa một số đối tượng và hiện tượng quá nhỏ theo tỉ lệ.
- Tượng trưng hóa để thể hiện các lớp có đặc điểm khác nhau.
II.2. Phép chiếu
Nhiều phép chiếu khác nhau để biểu diễn bề mặt Trái đất lên mặt phẳng với độ biến dạng nhỏ
nhất đã được các nhà khoa học đề xuất nhưng phép chiếu hình trụ ngang Gauss được áp dụng rất phổ
biến.

Hình 1-2: Phép chiếu hình trụ ngang
Phép chiếu Gauss chia toàn bộ Trái đất thành 60 phần, mỗi phần được giới hạn bởi hai kinh
tuyến có hiệu kinh độ là 6
o
(gọi là múi chiếu). Trong mỗi múi chiếu có kinh tuyến giữa chia múi làm
hai phân bằng nhau gọi là kinh tuyến trục.
Đặt quả cầu Trái đất nội tiếp hình trụ nằm ngang sao cho chúng tiếp xúc nhau theo đường kinh
tuyến trục, trục của hình trụ nằm trên mặt phẳng xích đạo. Tiến hành chiếu từng múi sau đó cắt hình
trụ theo đường sinh rồi trải lên mặt phẳng. Trong hình chiếu Gauss, điều kiện bảo toàn góc được thỏa.
Múi chiếu 6

o
có thể thành lập bản đồ tỷ lệ 1/10 000 với sai số ở mức chấp nhận được.
Phép chiếu UTM (Universal Transverse of Mecator) cũng là phép chiếu hình trụ ngang đồng
góc nhưng không tiếp xúc với mặt trụ tại các kinh tuyến trục như phép chiếu Gauss mà cắt nó theo hai
cát tuyến cách kinh tuyến trục 180 km. Cách chiếu như vậy sẽ giảm được sai số biến dạng ở ngoài biên
và phân bố đều trong phạm vi múi chiếu 6
o
.





III. BẢN ĐỒ PHÔNG PHÓNG XẠ MÔI TRƯỜNG
III.1. Bản đồ phông phóng xạ
Như đã trình bày, phông phóng xạ môi trường có những ảnh hưởng nhất định đến con người,
đặc biệt là tại những vùng có mức phông cao. Một việc cần làm là khảo sát mức phông tại các vùng đất
và đưa ra các khuyến cáo về an toàn phóng xạ trong các trường hợp cần thiết. Đối với các vùng có
phông cao cần giới hạn hoặc cấm trồng các loại cây lương thực, khai thác vật liệu xây dựng và định cư.
Để có cái nhìn trực quan, sau khi khảo sát, người ta vẽ các bản đồ phóng xạ thể hiện kết quả
mức phóng xạ tại các khu vực nghiên cứu. Phông phóng xạ có nhiều thành phần nê
n tùy theo mối quan
tâm và khả năng thực hiện sẽ xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường, thể hiện mức phông tại
khu vực nghiên cứu tạo ra do tất cả các thành phần, hoặc từng thành phần riêng biệt như bản đồ phóng
xạ do các nguyên tố phóng xạ trong đất (trừ thành phần tạo ra do tia vũ trụ). Các bản đồ phân bố các

nhân phóng xạ quan tâm như
40
K,
238

U,
232
Th,
7
Be, khí Radon phóng xạ,
137
Cs cũng thường được xây
dựng. Một số bản đồ được minh họa trong các hình 1-3 đến 1-6.

Hình 1-3: Bản đồ phân bố Thorium của Hoa Kỳ





Hình 1-4: Bản đồ hàm lượng Kali trong đất của Hoa Kỳ


Hình 1-5: Hàm lượng Radon trong không khí tại Anh





Hình 1-6: Bản đồ phân bố Cs- 137 tại Chenobyl
III.2. Tình hình xây dựng bản đồ phông phóng xạ trong và ngoài nước
Trong khu vực Đông Nam Á nhiều nước đã tiến hành xây dựng bản đồ phông phóng xạ tự nhiên
trên cả nước, thậm chí những nước chưa có nhu cầu xây dựng nhà máy điện hạt nhân như Phillipines.
Điều đáng nói là họ đã làm việc đó từ những thập kỷ trước. Tại các nước phát triển họ đã có bản đồ
phông phóng xạ tự nhiên và nhân tạo, bộ số liệu hàm lượng phóng xạ tại nhiều địa phương và còn cả

những trạm
quan sát, theo dõi phóng xạ tự động.
Ngành kỹ thuật hạt nhân tại nước ta đang phát triển nhanh chóng đặc biệt là trong lĩnh vực y
học. Các bệnh viện lớn đã có trang thiết bị hạt nhân hiện đại (Bệnh viện Chợ Rẫy, Bệnh viện Ung bướu
Tp. Hồ Chí Minh, …). Ngoài ra còn rất nhiều các cơ sở sử dụng các thiết bị hạt nhân trên khắp cả nước
trong các lĩnh vực: C
ông nghiệp, nông nghiệp, sinh học. Bên cạnh đó, nước ta đang chuẩn bị xây dựng
nhà máy điện hạt nhân, điều này càng đòi hỏi các yêu cầu gắt gao về an toàn phóng xạ. Tuy nhiên nước
ta vẫn chưa một bản đồ phông phóng xạ quốc gia.
Một số đề tài liên quan đến vấn đề này đã và đang thực hiện ở nước ta:
- Điều tra hiện trạng môi trường phóng xạ tên các tụ khoá
ng tụ khoáng Đông Pao, Thèn Sin –
Tam đường (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai), Yên Phú (Yên Bái), Thanh Sơn (Phú Thọ), An Điềm,
Ngọc Kinh – Sườn Giữa (Quảng Nam) do Liên đoàn Địa chất Xạ-Hiếm, Trường đại học Mỏ - Địa chất
Hà Nội thực hiện.
- Hiện nay nhiều tỉnh đã tiến hành xây dựng bản đồ phông phóng xạ ví dụ Hải Dương, Quảng
Trị, Bà Rịa- Vũng Tàu, Quảng Ninh… Một số tỉnh đang có đề tài xây dựng bản đồ phông phóng xạ
như Bì
nh Dương, Đồng Nai.





Kết luận
Theo các phần trình bày trên, ta thấy việc xây dựng bản đồ phông phóng xạ là công việc không
mới nhưng là một yêu cầu cấp thiết đối với các địa phương chưa làm việc này. Trong những năm tới,
việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân sẽ trở nên phổ biến hơn ở nước ta nên cần xây dựng càng sớm càng tốt
một bản đồ phông phóng xạ chính xác và chi tiết trên cả nước.

CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (Geographic
Infomation System- GIS)
I. GIỚI THIỆU
Thông tin địa lý đầu tiên được thể hiện dưới dạng bản đồ. Các bản đồ được sử dụng nhằm mục
đích nghiên cứu các chuyên đề khác nhau. Theo truyền thống các bản đồ này thường là các bản đồ
giấy.
Các bản đồ giấy có những bất tiện:
- Chi phí đắt, tốn nhiều thời gian.
- Lượng thông tin hạn chế, nếu chứa nhiều thông tin thì rất khó đọc.
- Không thể cập nhật thông tin theo thời gian.
- Bản đồ cho các tài liệu định tính,
không thể phân tích định lượng các dữ liệu có trên bản đồ.
- Không thể phân tích nhiều tập hợp dữ liệu không gian từ các bản đồ khác nhau.
Việc sử dụng tài liệu yêu cầu nhanh, thông tin cập nhật, chính xác cho nhiều mục đích vì thế
bản đồ giấy được thay bằng bản đồ điện toán. Ngay sau đó các nhà nghiên cứu nhận thấy nhiều vấn đề
đòi hỏi thu thập và phâ
n tích một khối lượng lớn thông tin không phải bản đồ. Bản đồ điện toán không
còn phù hợp với nhu cầu thực tế. GIS được hình thành, phát triển thay thế cho bản đồ điện toán.
I.1. Định nghĩa
Hệ thống thông tin có thể hiểu là tập hợp các dữ liệu được khảo sát, thu thập, xử lý và sử dụng
giúp cho việc lựa chọn để ra quyết định có lợi nhất cho con người. Một cách đơn giản có thể hiểu hệ
thống thông tin địa lý là hệ thông tin có gắn các yếu tố địa lý. Một cách đầy đủ, người ta định nghĩa
như sau:
“Hệ thống thông tin địa lý là tập hợp một bộ các công cụ mạnh trợ giúp cho việc thu thập, lưu
trữ, truy cập, biến đổi và hiển thị các thông tin không gi
an từ thế giới thực cho tập hợp mục đích nhất

định.” [5]
I.2. Thành phần và dữ liệu của GIS
- Công nghệ GIS gồm năm thành phần:
 Phần cứng máy tính
 Phần mềm
 Số liệu
 Chuyên viên
 Chính sách và cách thức quản lý





Hình 2-1: Các thành phần cơ bản của GIS
Cơ sở dữ liệu của GIS được chia làm hai loại là dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian
(dữ liệu thuộc tính).
- Dữ liệu không gian là dữ liệu về đối tượng mà vị trí của nó được xác định trên bề mặt Trái đất.
- Dữ liệu phi không gian thể hiện tính chất của đối tượng.
Ngoài ra còn có dữ liệu thời gian mô tả thời gian xuất hiện hay tồn tại của đối tượng.

II. CHỨC NĂNG CỦA GIS
Ngoài các chức năng vốn có trong bản đồ học, GIS còn có những chức năng khác, trong đó
quan trọng nhất là quản lý và phân tích dữ liệu.
Quản lý dữ liệu:
Những yêu cầu mới về kỹ thuật bản đồ biến GIS trở thành một trong những ứng dụng máy tính
lớn nhất hiện nay. GIS giúp chúng ta tổ chức dữ liệu về những vấn đề phức tạp và cho phép tích hợp
các thông tin, tìm hiểu được mối liên hệ giữa các yếu tố.
Phân tích dữ liệu:
Các
phần mềm Excel, Winword cũng là dữ liệu nhưng không phải là GIS, sự khác nhau là GIS

cho phép thực hiện mô phỏng, truy vấn, phân tích dữ liệu,…
GIS không đơn giản là hệ thống máy tính tạo ra bản đồ với các kiểu, tỷ lệ khác nhau mà là một
công cụ phân tích mạnh.
Một số chức năng nổi bật của GIS
 Khả năng chồng lấp các bản đồ
 Phâ
n loại thuộc tính
 Phân tích dữ liệu: Tìm kiếm, nội suy, tính diện tích…
Sự khá
c nhau cơ bản giữa bản đồ và GIS:
Bản đồ là sản phẩm cuối cùng được thiết kế để truyền đạt các kiểu dữ liệu không gian. Người
dùng không có khả năng thay đổi các chi tiết và nhu cầu. Trong khi đó với GIS, người dùng có khả




năng tái sắp xếp các dữ liệu từ đó có thể thay đổi nhu cầu. Hơn nữa GIS cho phép phân tích lượng
thông tin lớn hơn nhiều so với bản đồ, đặc biệt là các thông tin thuộc tính. Tóm lại, GIS có khả năng
truyền đạt và phân tích các dữ liệu.

III. PHẦN MỀM CHO GIS (MAPINFO, SURFER)
Hiện nay có rất nhiều phần mềm chuyên biệt cho GIS, bao gồm các phần mềm như sau:
* Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACR/INFO, SPAN, ERDAS-
Imagine, ILWIS, MGE/MICROSTATION, IDRISIW, IDRISI, WINGIS.
* Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: ER-MAPPER,
ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO,
- MAPINFO là một trong những phần mềm tiêu chuẩn và sử dụng phổ biến hiện nay trong khu
vực Châu Á.
- Phần mềm Surfer: chương trình thành lập bản đồ đẳng trị và mặt ba chiều trong W
indows.

Chương trình cho phép biến đổi nhanh và dễ dàng các dữ liệu thành các bản đồ đẳng trị, mặt, sơ đồ
khối, bản đồ bóng và bản đồ điểm một cách dễ dàng, nhanh chóng và chính xác.
Tương tự các phần mềm khác, MAPINFO và Surfer bao gồm các chức năng cơ bản:
- Nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input): Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi dữ liệu đã ở
dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tương thích. Ðây là giai đoạn rất quan trọng cho
việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý.
- Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu (Geographic database): Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu đề
cập đến phương pháp kết nối thông tin vị trí
(topology) và thông tin thuộc tính (attributes) của các đối
tượng địa lý (điểm, đường đại diện cho các đối tượng trên bề mặt trái đất). Hai thông tin này được tổ
chức và liê
n hệ qua các thao tác trên máy tính và sao cho chúng dễ dàng sử dụng.
- Xuất dữ liệu (Display and reporting): Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả quá trình phân tích
tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng: bản đồ, bảng biểu, biểu đồ, lưu đồ được thể hiện trên máy
tính, máy in, máy vẽ
- Biến đổi dữ liệu (Data transformation): Biến đổi dữ liệu gồm h
ai lớp điều hành nhằm mục đích
khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi dữ liệu có thể được thực hiện trên dữ liệu không
gian và thông tin thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai.
- Tương tác với người dùng (Query input): Giao tiếp với người dùng là yếu tố quan trọng nhất
của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện người dùng ở một hệ thống tin đư
ợc thiết kế phụ
thuộc vào mục đích của ứng dụng đó.





IV. HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU (Global Positioning System- GPS)
GPS, hệ thống định vị toàn cầu, được cấu thành như một chòm sao (có nghĩa cấu tạo của một

nhóm hay một hệ thống) của quỹ đạo vệ tinh, kết hợp với thiết bị ở mặt đất, cho phép người sử dụng
quyết định vị trí chính xác của họ bất kỳ lúc nào trên bề mặt trái đất ở bất kỳ thời gian nào.
GPS bao gồm các thành phần:
 Bộ phận không gian
: các vệ tinh.
 Bộ phận điều khiển : các trạm, thiết bị điều khiển vệ tinh.
 Bộ phận sử dụng : máy GPS và người sử dụng.
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo rất ch
ính
xác và phát tín hiệu có thông tin về Trái Đất. Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính
lượng giác tính đư
ợc chính xác vị trí của người dùng. Về bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín
hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS
ở cách vệ tinh bao xa, với nhiều khoảng cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí
của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy.
Máy thu GPS phải khóa được với tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh
độ và vĩ độ) và để the
o dõi được chuyển động. Với bốn hay nhiều hơn số vệ tinh trong tầm nhìn thì
máy thu có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao).
Bảng 4: Các hệ thống định vị toàn cầu trên thế giới
Hạng mục NAVSTAR (Hoa Kỳ) GLONASS (Nga) GALILEO (EU)
Số vệ tinh
31 30 30
Số mặt phẳng quỹ
đạo
6MEO 3MEO 3MEO
Độ nghiêng MPQĐ
55
o
64.8

o
56
o

Bán kính quỹ đạo
26.560 km 25.510 km 29.980 km
Chu kỳ
11 giờ 58 phút 2 giây 11 giờ 15 phút 40 giây 14 giờ 21 phút 36 giây
Tần số sóng mang
L1: 1575.42 MHz
L2: 1227.60 MHz
L5: 1176.45 MHz
G1: 1602 + Kx0.5625
MHz
G2: 1246 + Kx0.5625
MHz
K = –7~24
G2 = G1x7/9
E1: 1589.742 MHz
E2: 1561.098 MHz
E5: 1202.025 MHz
E6: 1278.75 MHz
C1: 5019.86 MHz
Phương trình
CDMA FDMA CDMA




Dạng mã số

?? Chuỗi M ??
Độ dài mã số
1023 bit
2.35x1014
511 bit
5110000
N/A
Tốc độ mã số (C/A
L1, P L1, L2)
1.023 Mcps
10.23 Mcps

0.511 Mcps
5.11 Mcps

E1, E2: 2.046 Mcps
E5: 10.23/1.023 Mcps
E6: 20.46 Mcps
Thời gian chuẩn
UTC (USNO) UTC (Nga) UTC

GPS là công cụ hoàn hảo thu thập dữ liệu cho việc xây dựng và bảo quản GIS. Không những có
chức năng xác định tọa độ một điểm mà GIS còn có các chức năng khác như dẫn đường, tính diện tích,
chu vi của một khu đất với độ chính xác rất cao.
Kết luận
Công nghệ GIS không phải là một công nghệ xa lạ. Công nghệ này đã được sử dụng thành công
ở nhiều lĩnh vực trong vài thập niên gần đây. Với sự phát triển của công nghệ máy tính, việc sử dụng
hiệu quả GIS mang lại lợi ích kinh tế xã hội to lớn. Nhưng việc sử dụng công cụ mạnh mẽ này trong
xây dựng bản đồ phông phóng xạ tại Việt Nam vẫn còn dừng lại ở những bước khởi đầu. Chúng ta cần
phải quan tâm

nghiên cứu nhiều hơn nữa về khả năng ứng dụng công nghệ GIS trong việc lên kế
hoạch, trình bày kết quả, lưu trữ và tra cứu các thông tin về bản đồ phông phóng xạ.




CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG GIS VẼ BẢN ĐỒ PHÔNG PHÓNG XẠ
MÔI TRƯỜNG
I. THU THẬP SỐ LIỆU VÀ CHUẨN BỊ PHẦN THÔNG TIN ĐỊA LÝ
Như đã trình bày trong phần mở đầu, việc xây dựng bản đồ phông phóng xạ gồm nhiều vấn đề
phức tạp. Với trang thiết bị sử dụng, đề tài chỉ thu thập số liệu và vẽ bản đồ suất liều. Bản đồ suất liều
có thể được xem là một phần của bản đồ phông phóng xạ. Qua việc vẽ bản đồ suất liều có thể m
inh họa
việc vẽ bản đồ phông phóng xạ vì cách vẽ tương tự.
I.1. Mô tả khu vực khảo sát và cách thu thập số liệu cho bản đồ suất liều
Thành phố Biên Hòa có diện tích 154,73 km
2
, cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh 30 km.
Thành phố này là trung tâm kinh tế, xã hội của tỉnh và là trung tâm công nghiệp quan trọng của cả
nước.
Các điểm khảo sát được chọn ngẫu nhiên trên địa phận thành phố sao cho phân bố tương đối
đồng đều và máy GPS thu được tín hiệu tốt. Đa số các điểm trong 160 điểm khảo sát nằm trong phần
thành phố được bao bọc bởi quốc lộ 1A, xa lộ Hà Nội, quốc lộ 15, quốc lộ 51. P
hường Tân Phong,
Long Bình Tân và Long Bình gồm các khu công nghiệp và khu quân sự nên mật độ điểm lấy thưa hơn
khu vực trung tâm thành phố.
Sau khi chọn được địa điểm, ta tiến hành thu thập số liệu. Việc thu nhận số liệu gồm hai thao tác
là xác định tọa độ bằng máy GPS và ghi số đo suất liều phóng xạ bằng máy Inspector.
a. Xác định tọa độ
:

Máy GPS được sử dụng là máy hiệu Garmin, Legend Cx, sử dụng hệ NAVSTAR của Hoa Kỳ,
thuộc loại gọn nhẹ và dễ sử dụng trên thị trường.
Máy GPS có nhiều công dụng nhưng trong đề tài này chỉ sử dụng để xác định tọa độ của điểm
lấy mẫu và đo khoảng cách giữa hai điểm khi cần thiết.





Hình 3-1: Máy GPS Garmin Legend Cx
(nguồn garmin.com)
Các sóng tín hiệu từ các vệ tinh không thể xuyên qua nhà cao tầng, cây cối nên việc đo đạc phải
tránh các khu vực này. Trong thực tế khi tiến hành đo đạc tại các vị trí tại khu cực khảo sát, máy thu
được tín hiệu của 11 vệ tinh, sai số của các tọa độ theo máy thể hiện là dưới 3 mét. Trong phạm vi
nghiên cứu của đề tài, sai số này là chấp nhận được.
Các chế độ cài đặt được thiết lập như sau:
 Possition Format: UTM \ UPS
 Map Dat
um: User
 Distance/ Speed : Meters (m/sec)
Sau khi đo, kết quả được lưu vào máy.
b. Ghi số đo suất liều phóng xạ bằng m
áy Inspector:
Máy Inspector của hãng S.E.International, Inc, USA có thể ghi nhận hạt alpha, beta, tia gamma
và tia X. Các thông số của máy:
Dải suất liều chiếu 0 – 100 mR/h
Dải suất liều tương đương
0 – 1000 Sv/h
Trọng lượng 300 g
Kích thước 150 x 80 x 30 mm

Khi sử dụng chủ yếu ta dùng hai nút trên máy đo suất liều Inspector:
+ Công tắc mở máy, có ba chế độ:
- Audio: Chọn chế độ này khi làm việc, máy sẽ phát ra âm thanh mỗi khi có tín hiệu vào máy.
- On: tương tự như nút Audio nhưng không có âm thanh.
- Off: tắt máy.
+ Nút chọn chế độ làm việc:




- mR/ hr Sv/ hr: Chế độ đo suất liều (Chọn chế độ này).
- CPM CPS: Đo số đếm trên phút và số đếm trên giây.
- Total/ Timer: Đo số đếm tổng cộng trong khoảng thời gian đặt trước.

Hình 3-2: Máy Radiation Alert Inspector
(nguồn seintl.com/production/inspector+.html)
Khởi động máy, sau 30 giây máy sẽ có đủ thống kê để ghi lại số thể hiện trên màn hình. Ta lập
lại thao tác 03 lần rồi lấy trung bình các giá trị thu được.
I.2. Phần thông tin địa lý của bản đồ thành phố Biên Hòa
Bản đồ thông tin địa lý có thể gồm nhiều lớp (layer) được chồng lấp lên nhau. Đề tài không thực
hiện việc số hóa bản đồ mà sử dụng các mảnh bản đồ được XN. Biên vẽ- Chế bản- Nhà xuất bản Bản
đồ thực hiện và Trung tâm Kiểm định chất lượng sản phẩm Đo đạc và Bản đồ nghiệm thu.
Các mảnh bản đồ này có tỉ lệ là 1/50.000, lưới chiếu UTM, m
úi chiếu 6
0
, hệ tọa độ và độ cao
quốc gia 2000, gồm các lớp: Thuỷ hệ, Địa hình, Giao thông, Dân cư, Ranh giới, Thực vật. Thành phố
Biên Hòa nằm trong các mảnh được kí hiệu 22-D, 23-C, 34-B.

Hình 3-3: Một mảnh bản đồ
Trong đề tài chỉ sử dụng 03 lớp là lớp giao thông, lớp thủy hệ và lớp ranh giới của thành phố
Biên Hòa. Các lớp trên giúp thể hiện rõ hơn về mối liên hệ không gian của những điểm đo.
Việc trích các lớp từ mảnh bản đồ được thực hiện nhờ chương trình Trí
ch lược bản đồ, một
phần bổ sung vào Mapinfo. Chương trình này cho phép tự động cắt các layer bản đồ theo một vùng lựa
chọn.
Đầu tiên ta mở ba lớp giao t
hông, thủy hệ, ranh giới của ba mảnh 22-D, 23-C, 34-B và lớp chứa
ranh giới thành phố Biên Hòa trên Mapinfo. Sau đó sử dụng chương trình trích lược bản đồ, cắt theo
ranh giới thành phố Biên Hòa.
Kết quả ta có được sau khi cắt:
- Lớp giao t
hông bao gồm các đường giao thông thuộc địa phận thành phố Biên Hòa.





Hình 3-4: Hình lớp giao thông của bản đồ thành phố Biên Hòa
- Lớp thủy hệ bao gồm sông Đồng Nai, các sông, suối, kênh và hồ nước…

Hình 3-5: Hình lớp thủy hệ của bản đồ thành phố Biên Hòa
Thể hiện đồng thời hai lớp giao thông và thủy hệ ta có bản đồ mô tả phần thông tin địa lý của
thành phố:

Hình 3-6: Bản đồ thông tin địa lý của thành phố Biên Hòa

I.3. Nhập số liệu suất liều phóng xạ
Sau khi thu thập số liệu tại thực địa, để đưa các số liệu gồm tọa độ và suất liều vào bản đồ, ta
chuyển các số liệu này từ máy GPS sang file Excel. Trong file này, số liệu được nhập vào 3 cột: cột A
là tọa độ X, cột B là tọa độ Y và cột C là số đo suất liều.
Ta thể hiện các điểm này lên bản đồ bằng phần mềm Mapinfo với các lớp thônh tin địa lý đã
chuẩn bị trước. Các điểm đo suất liều cũng được tạo thành một lớp của bản đồ.

Hình 3-7: Các vị trí lấy mẫu