ứng dụng GIS trong quản lý chất lượng nguồn nước mặt thành phố Cần Thơ

Luận văn tốt nghiệp CBHD: Ts. Nguyễn Hiếu Trung
LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn, chúng tôi đã nhận được sự hỗ trợ và động
viên rất nhiều từ gia đình, thầy cô và các bạn. Nay những khó khăn đã qua, luận văn đã
được hoàn thành. Với lòng biết ơn sâu sắc chúng tôi xin chân thành gửi lời cám ơn đến:
Cha mẹ - những người đã không quản khó khăn, gian khổ nuôi dưỡng chúng con
trong suốt thời gian dài học tập. Là chỗ dựa tinh thần cũng như vật chất cho chúng con
trong những lúc khó khăn nhất.
Thầy Nguyễn Hiếu Trung đã tận tình hướng dẫn, định hướng giúp chúng em giải
quyết khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Quý thầy cô Khoa Môi Trường & Tài Nguyên Thiên Nhiên, trường Đại học Cần
Thơ đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những dạy dỗ và truyền đạt cho chúng em những
kiến thức quý báo trong suốt thời gian dài học.
Anh Đoàn Thanh Tâm, Sở Khoa học và Công nghệ TP.Cần Thơ. Ban lãnh đạo
cùng với anh em công ty Cấp Thoát nước TP. Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ, cung cấp
số liệu giúp chúng em có thêm nhiều thông tin bổ ích cho luận văn.
Tập thể lớp Kỹ Thuật Môi Trường K32 – những người bạn đã đồng hành và chia
sẻ những khó khăn với chúng tôi trong suốt bốn năm dài trên giảng đường đại học.
Dù đã có rất nhiều cố gắng, song trong quá trình thực hiện luận văn không tránh
khỏi những thiếu sót và hạn chế. Kính mong nhận được sự thông cảm và những ý kiến
đóng góp quý báo của quý Thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn.

Cần Thơ, tháng 04 năm 2010
Sinh viên thực hiện

Cao Ngọc Tuyết Trinh

Nguyễn Thị Kim Xuyến

SVTH: Cao Ngọc Tuyết Trinh – Nguyễn Thị Kim Xuyến Trang i
Luận văn tốt nghiệp CBHD: Ts. Nguyễn Hiếu Trung
TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Trong những năm gần đây, môi trường nước phải đối mặt với nhiều tác nhân gây ô
nhiễm nghiêm trọng do nhiều nguyên nhân khách quan (thiên tai, lũ lụt...), lẫn chủ quan
(hoạt động của con người: nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải...). Thiếu nước
sạch gây ra nhiều bệnh tật đe dọa tính mạng hàng tỷ người trên Trái Đất. Do đó, việc
kiểm soát, quản lý và xử lý chất lượng môi trường nước là điều cần thiết.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi
ích không chỉ trong các công tác thu thập đo đạc địa lý mà còn trong các công tác điều tra
tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến môi trường.
Chính nhờ những khả năng này mà công nghệ GIS đã được đón nhận và áp dụng trong
các cơ quan nghiên cứu cũng như quản lý ở nước ta.
Để hỗ trợ phần nào công việc quản lý chất lượng nguồn nước mặt ở thành phố Cần
Thơ chúng tôi đã chọn thực hiện đề tài: “Ứng dụng GIS trong quản lý chất lượng nguồn
nước mặt thành phố Cần Thơ”.
Nội dung thực hiện bao gồm:

9 Thu thập thông tin, dữ liệu liên quan đến chất lượng nguồn nước mặt thành
phố Cần Thơ.
9 Xây dựng các lớp cơ sở dữ liệu.
9 Số hóa bản đồ nền thành phố Cần Thơ.
9 Tạo tập tin Mapfile, liên kết đưa những dữ liệu về chất lượng nguồn nước
mặt thành phố Cần Thơ lên WebGIS.
Kết quả đạt được:

9 Tạo cơ sở dữ liệu về chất lượng nguồn nước mặt.
9 Xây dựng các công cụ hỗ trợ người dùng như: tìm kiếm, tạo bản đồ chuyên
đề, thống kê dữ liệu, vẽ đồ thị.

9 Xây dựng trang WebGIS “ Thông tin chất lượng nguồn nước mặt thành phố
Cần Thơ” với những công cụ hỗ trợ việc tìm kiếm thông tin.
Đề tài được thực hiện tại khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên, thành phố
Cần Thơ.
SVTH: Cao Ngọc Tuyết Trinh – Nguyễn Thị Kim Xuyến Trang ii
Luận văn tốt nghiệp CBHD: Ts. Nguyễn Hiếu Trung
MỤC LỤC

Lời cảm ơn ......................................................................................................................i
Tóm tắt đề tài .................................................................................................................ii
Mục lục..........................................................................................................................iii
Danh sách bảng ............................................................................................................vii
Danh sách hình............................................................................................................viii
Danh sách phụ lục ........................................................................................................xii
Danh mục từ viết tắt....................................................................................................xiv
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU................................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài..................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu của đề tài.............................................................................................1
1.2.1. Mục tiêu trước mắt.................................................................................... 1
1.2.2. Mục tiêu lâu dài.........................................................................................2
1.3. Địa điểm và thời gian thực hiện.........................................................................2
1.3. Nội dung chính của đề tài.................................................................................. 2
CHƯƠNG 2
:
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU.................................................................... 4

2.1. Tổng quan về GIS.............................................................................................. 4
2.1.1. Khái niệm về GIS...................................................................................... 4
2.1.2. Các thành phần của GIS............................................................................ 5
2.1.3. GIS làm việc như thế nào?........................................................................ 6

2.1.4. Các nhiệm vụ của GIS ..............................................................................6
2.1.5. Ứng dụng GIS trong các lĩnh vực quản lý tài nguyên môi trường ...........9
2.1.5.1. Quản lý tài nguyên thiên nhiên.......................................................10
2.1.5.2. Quản lý và quy hoạch môi trường.................................................. 11
2.1.5.3. Ứng dụng của GIS trong đánh giá tác động môi trường................12
2.1.5.4. Giám sát và dự báo các sự cố môi trường ......................................13
2.2. Sơ lược về WebGIS......................................................................................... 15
2.2.1. Khái niệm WebGIS................................................................................. 15
2.2.2. Mô hình hoạt động WebGIS................................................................... 15
SVTH: Cao Ngọc Tuyết Trinh – Nguyễn Thị Kim Xuyến Trang iii
Luận văn tốt nghiệp CBHD: Ts. Nguyễn Hiếu Trung
2.2.3. Kiến trúc WebGIS...................................................................................15
2.2.4. Chức năng WebGIS ................................................................................16
2.2.4.1. Chức năng hiển thị..........................................................................16
2.2.4.2. Chức năng phân tích và thiết kế .....................................................16
2.2.5. Một số WebGIS minh họa................................................................. 16
2.2.6. Tiềm năng của WebGIS ....................................................................17
CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC THÀNH
PHỐ CẦN THƠ..........................................................................................................19
3.1. Tổng quan thành phố Cần Thơ........................................................................ 19
3.1.1. Điều kiện tự nhiên................................................................................... 19
3.1.1.1. Vị trí địa lý......................................................................................19
3.1.1.2. Địa hình, sông rạch.........................................................................19
3.1.1.3. Khí tượng........................................................................................ 20
3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội........................................................................23
3.2. Hiện trạng chất lượng nguồn nước mặt tại thành phố Cần Thơ......................24
3.2.1 Các nguyên nhân ô nhiễm nước mặt ở thành phố Cần Thơ..................... 24
3.2.2. Diễn biến chất lượng nguồn nước theo các chỉ tiêu ô nhiễm..................24
3.2.2.1. pH ...................................................................................................24
3.2.2.2. Chất hữu cơ (COD) ........................................................................ 25

3.2.2.3. Chất rắn lơ lửng (SS)......................................................................26
3.2.3.4. Sắt (Fe
tc
) .........................................................................................26
3.2.2.5. Nitrit (NO
2
-N) ................................................................................ 27
3.2.2.6. Amoni (NH
4
+
-N) ............................................................................ 27
3.2.2.7. Vi sinh (Coliform)..........................................................................28
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN....................29
4.1. Phương tiện thực hiện...................................................................................... 29
4.2. Phương pháp thực hiện.................................................................................... 29
4.2.1. Thiết kế sơ bộ hệ thống quản lý chất lượng nguồn nước mặt.................29
4.2.1.1. Thiết kế sơ đồ tổng quan ................................................................30
4.2.1.2. Thiết kế sơ đồ chi tiết .....................................................................32
SVTH: Cao Ngọc Tuyết Trinh – Nguyễn Thị Kim Xuyến Trang iv
Luận văn tốt nghiệp CBHD: Ts. Nguyễn Hiếu Trung
4.2.2. Thiết lập mối quan hệ giữa các phần tử dữ liệu......................................48
4.2.3. Thiết kế cấu trúc dữ liệu các lớp............................................................. 50
4.2.4. Số hóa bản đồ..........................................................................................54
4.2.4.1. Đăng ký bản đồ...............................................................................54
4.2.4.2. Số hóa bản đồ từ ảnh quét ..............................................................57
4.2.5. Nhập dữ liệu vào bản đồ ......................................................................... 59
4.2.5.1. Nạp qua cửa sổ Browser.................................................................59
4.2.5.2. Nạp dữ liệu bằng Info Tool:...........................................................60
4.2.5.3. Nạp dữ liệu bằng lệnh Update Column:......................................... 60
4.2.6. Truy xuất dữ liệu, thông tin liên quan đến chất lượng nước mặt............61

4.2.6.1. Truy vấn dữ liệu đơn giản .............................................................61
4.2.6.2. Truy xuất dữ liệu dạng phức tạp (SQL) .........................................61
4.2.6.3. Tìm kiếm dữ liệu thuộc tính...........................................................62
4.2.7. Tạo bản đồ chuyên đề ............................................................................. 62
4.2.8. Vẽ biểu đồ, đồ thị.................................................................................... 65
4.2.9. Liên kết dữ liệu lên Web.........................................................................66
4.2.9.1. Chuyển đổi dữ liệu .........................................................................68
4.2.9.2. Tạo tập tin Map ..............................................................................69
4.2.9.3. Tạo biểu đồ trên Web ..................................................................... 72
4.2.9.4. Thiết kế giao diện Web .................................................................. 73
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................75
5.1. Xem thông tin trên bản đồ...............................................................................75
5.2. Tìm kiếm vị trí ô nhiễm................................................................................... 76
5.2.1. Theo chỉ tiêu ô nhiễm .............................................................................76
5.2.2. Theo chỉ tiêu ô nhiễm thuộc vùng........................................................... 78
5.3. Tìm kiếm vị trí lấy mẫu................................................................................... 78
5.4. Vẽ biểu đồ........................................................................................................ 79
5.5. Thống kê dữ liệu.............................................................................................. 81
5.6. Tìm kiếm vị trí cống........................................................................................82
5.6.1. Theo đường kính.....................................................................................82
SVTH: Cao Ngọc Tuyết Trinh – Nguyễn Thị Kim Xuyến Trang v