Mô hỏng chất lượng nước sông Vàm cỏ

LỜI CÁM ƠN



















ii
TÓM TẮT
Huyện Cần Đước thuộc địa phận tỉnh Long An nằm ở phía hạ lưu của lưu vực
sông Vàm Cỏ hiện đang hứng chịu ô nhiễm từ các hoạt động công nghiệp và sinh hoạt
đô thị của tất cả địa bàn phía thượng lưu và có xu hướng diễn biến xấu đi về chất lượng
nước, ảnh hưởng đến đời sống và đe dọa trực tiếp đến nhu cầu cấp nước của người dân
sống dọc lưu vực sông.
Đứng trước tình hình trên, việc thực hiện một chương trình nghiên cứu bài bản,
thực sự nghiêm túc, có cơ sở khoa học và thực tiễn để xác định được các nguyên nhân
gây ô nhiễm là hết sức cần thiết.
Để có thể đề xuất các giải pháp tổng hợp và khả thi để bảo vệ nguồn nước sông

Vàm Cỏ Đông phục vụ an toàn cho cấp nước đồng thời phục vụ cho các mục đích quản
lý môi trường địa bàn Huyện Cần Đước cũng như phát triển bền vững trên toàn lưu vực
sông cần phải áp dụng nhiều phương pháp khác nhau trong đó có phương pháp mô
hình hóa và GIS.
Đề tài đã bước đầu ứng dụng QUAL2K và MIKE 11 để mô phỏng chất lượng
nước sông Vàm Cỏ Đông và đề xuất một số biện pháp quản lý lưu vực sông hợp lý hơn
trong thời gian tới. Tính toán được thực hiện dựa trên theo các kịch bản phát triển kinh
tế xã hội khác nhau cho phép làm sáng tỏ vai trò khác nhau của các vị trí thải, yếu tố
thuỷ văn từ đó có thể đưa ra các biện pháp ngăn ngừa ở tầm vĩ mô. So sánh bước đầu
kết quả tính toán bằng mô hình và số liệu thực cho thấy hai mô hình cho độ tin cậy khá
cao, nhất là khi ứng dụng cho vùng sông chịu ảnh hưởng mạnh của triều. Kết quả này
sẽ được áp dụng trong việc tính toán lan truyền chất ô nhiễm cho sông Vàm Cỏ Đông
nhằm phục vụ giám sát và quản lý môi trường nước sông.



iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ENVIM
ENVironmental Information Management software – phần
mềm quản lý môi trường
ENVIMAP
(ENVironmental Information Management and Air
Pollution estimation)
GIS Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý
HTTTMT Hệ thống thông tin môi trường
BQL Ban quản lý
KTTĐPN Vùng kinh tế trọng điểm phía Nam
KCN Khu công nghiệp
CSSX Cơ sở sản xuất

KKT Khu kinh tế








iv
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2-1. Các module cơ bản trong khối xử lý bản đồ số trong ENVIM...............................23
Bảng 2-2. Mô tả các chức năng quản lý các đối tượng thông tin địa lý trong ENVIM............24
Bảng 3-1. Các đơn vị hành chính của huyện Cần Đước (năm 2006)......................................31
Bảng 3-2. Phân loại và thống kê diện tích các loại đất của huyện...........................................40
Bảng 3-3. Thống kê tình hình sử dụng đất đến năm 2005 và quy hoạch sử dụng đất đến năm
2010, định hướng đến năm 2020 tại huyện Cần Đước............................................................46
Bảng 3-4. Các vị trí lấy mẫu quan trắc trên sông Vàm Cỏ Đông............................................64
Bảng 3-5. : Các vị trí lấy mẫu quan trắc nước thải từ 10 KCN và 3 vị trí gần chợ cá Tân An.73
Bảng 3-6. Chỉ tiêu và phưong pháp lấy mẫu được áp dụng....................................................87
Bảng 4-1. Danh mục các nguồn thải đổ vào Sông Vàm Cỏ Đông........................................100
Bảng 4-2. Các khu dân sống dọc theo Sông Vàm Cỏ Đông.................................................104
Bảng 4-3. Danh sách nhà máy, khu công nghiệp xả thải xuống sông Vàm Cỏ Đông............105
Bảng 4-4. Danh mục các vị trí được lựa chọn trên sông Vàm Cỏ Đông...............................106
Bảng 4-5. Thông số chất lượng nước thượng nguồn............................................................107
Bảng 4-6. Thông số tỷ lệ thất thoát và bị phân hủy..............................................................108
Bảng 4-7. Tải trọng chất bẩn (hệ số phát thải chất ô nhiễm) tính theo đầu người..................108
Bảng 4-8. Hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trên bể tự hoại hoặc công trình tương tự ...........109
Bảng 4-9. Chi tiết kịch bản 1 và 2.......................................................................................110
Bảng 4-10. Chi tiết kịch bản 3 và 4......................................................................................111

Bảng 4-11. Các kịch bản phát triển kinh tế xã hội lưu vực sông Vàm Cỏ Đông...................111
Bảng 4-12. Mức thải trung bình công nghiệp (m
3
/ha.ngày)..................................................112
Bảng 4-13. Nồng độ chất thải công nghiệp..........................................................................112
Bảng 4-14. Lưu lượng thải kênh rạch..................................................................................120
Bảng 4-15. Số liệu nguồn thải kênh rạch.............................................................................121
Bảng 4-16. Danh sách điểm nhạy cảm.................................................................................139



v
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2-1. Xu thế phát triển công nghệ GIS hiện tại và tương lai gần.....................................16
Hình 2-2. Công nghệ tích hợp ENVIM..................................................................................18
Hình 2-3. Mô hình lý luận của ENVIM.................................................................................19
Hình 2-4. Sơ đồ hoạt động Khối Môi trường trong công nghệ ENVIM..................................21
Hình 2-5. Sơ đồ tích hợp mô hình toán môi trường trong ENVIM.........................................25
Hình 2-6. Tạo lớp bờ sông bằng phần mềm Mapinfo.............................................................27
Hình 2-7. Các bước chuyển đổi dữ liệu không gian sang format của ENVIM........................28
Hình 2-8. Xây dựng kịch bản tính toán cho QUAL2K...........................................................29
Hình 2-9. Dữ liệu môi trường kết hợp mô hình toán và dữ liệu không gian thể hiện chất lượng
nước......................................................................................................................................29
Hình 3-1. Bản đồ địa giới hành chính huyện Cần Đước, Long An.........................................33
Hình 3-2. Sơ đồ các điểm lấy mẫu quan trắc trên Sông Vàm Cỏ............................................66
Hình 3-3. Đồ thị thể hiện diễn biến độ pH trên Sông Vàm Cỏ Đông......................................67
Hình 3-4. Đồ thị thể hiện diễn biến hàm lượng DO trên Sông Vàm Cỏ Đông........................68
Hình 3-5. Đồ thị thể hiện diễn biến hàm lượng SS trên Sông Vàm Cỏ Đông..........................68
Hình 3-6. Đồ thị thể hiện diễn biến hàm lượng BOD trên Sông Vàm Cỏ Đông......................70
Hình 3-7. Đồ thị thể hiện diễn biến hàm lượng COD trên Sông Vàm Cỏ Đông......................71

Hình 3-8. Sơ đồ các vị trí lấy mẫu quan trắc KCN – Chợ trên địa bàn Tỉnh Long An............74
Hình 3-9. Đồ thị thể hiện diễn biến độ pH khu vực KCN – chợ tỉnh Long An.......................75
Hình 3-10. Đồ thị thể hiện diễn biến độ pH khu vực KCN – chợ tỉnh Long An......................75
Hình 3-11. Đồ thị thể hiện diễn biến độ pH khu vực KCN – chợ tỉnh Long An......................76
Hình 3-12. Đồ thị thể hiện diễn biến COD khu vực KCN – chợ tỉnh Long An......................77
Hình 3-13. Đồ thị thể hiện diễn biến tổng Nitơ khu vực KCN – chợ tỉnh Long An................78
Hình 3-14. Đồ thị thể hiện diễn biến tổng Photpho khu vực KCN – chợ tỉnh Long An..........78
Hình 3-15. Tóm tắt các bước thực hiện Luận văn..................................................................84
Hình 3-16. Sơ đồ lấy mẫu trên lưu vực sông Vàm Cỏ Đông, tại Cần Đước............................87
Hình 3-17. Giao diện của Google Earth.................................................................................89
Hình 3-18. Ảnh vệ tinh khu vực sông Vàm Cỏ Đông............................................................90
Hình 3-19. Các bước kết nối dữ liệu không gian với QUAL2K.............................................94
Hình 3-20. Các lớp bản đồ nền Tỉnh Long An.......................................................................95
vi
Hình 3-21. Các lớp bản đồ nền Huyện Cần Đước..................................................................95
Hình 3-22. Trang mở đầu phần mềm kết nối dữ liệu không gian với QUAL2K.....................96
Hình 3-23. Dữ liệu không gian đã được tích hợp với QUAL2K thông qua ENVIM..............96
Hình 3-24. Sơ đồ tự động hóa tính toán lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm do sinh hoạt......97
Hình 3-25. Sơ đồ tự động hóa tính toán lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm do nguồn công
nghiệp...................................................................................................................................97
Hình 3-26. Sơ đồ tự động hóa tính toán lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm do nguồn phân tán
.............................................................................................................................................98
Hình 3-27. Sơ đồ tự động hóa tính toán lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm do kênh rạch.....98
Hình 4-1. Vị trí các nguồn thải trên sông Vàm Cỏ Đông trong phạm vi xem xét của đề tài.100
Hình 4-2. Giao diện vận hành mô hình trong ENVIMQ2K..................................................128
Hình 4-3. Giao diện lựa chọn nguồn thải để tính toán..........................................................128
Hình 4-4. Bảng tổng hợp kết quả tính toán..........................................................................129
Hình 4-5. Thông tin khu công nghiệp tương ứng với kịch bản 1..........................................129
Hình 4-6. Thông tin kênh rạch tương ứng với kịch bản 1.....................................................130
Hình 4-7. Thông tin khu dân cư tương ứng với kịch bản 1...................................................130

Hình 4-8. Kết quả xuất ra của mô hình ENVIMQ2K...........................................................131
Hình 4-9. Bản đồ phân bố Chất rắn lơ lửng (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 1)............132
Hình 4-10. Bản đồ phân bố BOD
5
(mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 1)..........................132
Hình 4-11.Bản đồ phân bố Chất rắn lơ lửng (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 2)...........133
Hình 4-12. Bản đồ phân bố BOD
5
(mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 2)..........................133
Hình 4-13. Bản đồ phân bố DO (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 2).............................134
Hình 4-14. Bản đồ phân bố Nitơ hữu cơ (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 2)................134
Hình 4-15.Bản đồ phân bố Chất rắn lơ lửng (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 3)...........135
Hình 4-16. Bản đồ phân bố BOD
5
(mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 3)..........................135
Hình 4-17. Bản đồ phân bố DO (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 3).............................136
Hình 4-18. Bản đồ phân bố Nitơ hữu cơ (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 3)................136
Hình 4-19. Bản đồ phân bố Chất rắn lơ lửng (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 4)..........137
Hình 4-20. Bản đồ phân bố BOD
5
(mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 4)..........................137
Hình 4-21. Bản đồ phân bố DO (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 4).............................138
Hình 4-22. Bản đồ phân bố Nitơ hữu cơ (mg/l) sông Vàm Cỏ Đông (kịch bản 4)................138
Hình 4-23. Nồng độ BOD tại điểm nhạy cảm vào mùa khô theo kịch bản...........................140
vii
Hình 4-24. Nồng độ BOD tại điểm nhạy cảm vào mùa mưa theo kịch bản...........................140
Hình 4-25. Nồng độ TSS tại điểm nhạy cảm vào mùa khô theo kịch bản............................140
Hình 4-26. Nồng độ TSS tại điểm nhạy cảm vào mùa mưa theo kịch bản............................140
Hình 4-27. Nồng độ DO tại điểm nhạy cảm vào mùa khô theo kịch bản.............................140
Hình 4-28. Nồng độ DO tại điểm nhạy cảm vào mùa mưa theo kịch bản.............................140

viii
MỤC LỤC

CHƯƠNG 1................................................................................................................1
1. MỞ ĐẦU.............................................................................................................1
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.................................................................1
1.2. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI..............................................................................4
1.3. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.............................................................................4
1.4. CÁC NỘI DUNG THỰC HIỆN....................................................................4
CHƯƠNG 2................................................................................................................6
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...................................................................................6
2.1. CÁC MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC......................................................6
2.2. XỬ LÝ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN VÀ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN..................12

2.3. CÔNG NGHỆ LIÊN KẾT MÔ HÌNH MÔI TRƯỜNG VỚI GIS................17
2.4. TÍCH HỢP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN VỚI MÔ HÌNH QUAL2K..............27
CHƯƠNG 3..............................................................................................................31
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.....................................31
3.1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN HUYỆN CẦN ĐƯỚC............31
3.2. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN KINH TẾ XÃ HỘI HUYỆN CẦN ĐƯỚC54
3.3. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VÀM CỎ -
HUYỆN CẦN ĐƯỚC TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY..................................63
3.4. HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG NƯỚC MẶT SÔNG
VÀM CỎ - HUYỆN CẦN ĐƯỚC.........................................................................79
3.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................83
CHƯƠNG 4..............................................................................................................99
ix
4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................................................99
4.1. MÔ TẢ KỊCH BẢN...................................................................................100
4.2. KẾT QUẢ CHẠY MÔ HÌNH QUAL2K....................................................131
4.3. THẢO LUẬN.............................................................................................141
CHƯƠNG 5.............................................................................................................144
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................144

1
CHƯƠNG 1
1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Huyện Cần Đước cách Tp. Hồ Chí Minh 30 km về phía Nam và cách Thị xã
Tân An 45 km về phía Đông, nằm kẹp giữa sông Vàm Cỏ và sông Rạch Cát tiếp giáp
với cửa Soài Rạp thông ra biển Đông và nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam
của tỉnh, liền kề với những KCN lớn của Tp. Hồ Chí Minh và Long An như : KCN Bến
Lức, KCN Soài Rạp, KCN Hiệp Phước,… Ở một vị trí như vậy, huyện Cần Đước có
những lợi thế như sau :
Huyện Cần Đước là cửa ngõ giao thông giữa Tp. Hồ Chí Minh với các tỉnh
miền Đông Nam Bộ và miền Tây Nam Bộ, với sự giao lưu thuận tiện bằng các tuyến
giao thông quan trọng như quốc lộ 50, tỉnh lộ 826, 835 chạy qua, cộng với hệ thống
giao thông đường thủy qua kênh Nước mặn, sông Vàm Cỏ, cửa Soài Rạp và sông Nhà
Bè. Trong tương lai sẽ xây dựng tuyến đường tắt quốc lộ 50 Cần Đước (Long An) –
Chợ Gạo (Tiền Giang) là trục giao thông quan trọng cho phát triển kinh tế của huyện.
Hệ thống Sông Vàm Cỏ đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế xã
hội, lưu thông vận chuyển hàng hóa trên địa bàn Huyện Cần Đước. Người dân sống

trên lưu vực chủ yếu dựa vào các nghề truyền thống như nông nghiệp, tiểu thủ công
nghiệp, chăn nuôi gia súc, gia cầm, nuôi trồng thủy sản, dệt nhuộm và phát triển công
nghiệp. Vì vậy việc khai thác và sử dụng nguồn nước trên địa bàn đều ảnh hưởng đến
môi trường xung quanh khu vực.
Hiện nay sông Vàm Cỏ đang được quan tâm đặc biệt bởi những diễn biến có xu
hướng xấu đi về chất lượng nước của dòng sông đe dọa nghiêm trọng đến đời sống xã
2
hội và trước hết đe dọa trực tiếp về nhu cầu cấp nước cho cụm dân cư thuộc tỉnh Long
An, giáp giới với thành phố Hồ Chí Minh.
Đã có nhiều đề tài khoa học các cấp, nhiều Luận văn đại học, cao học nghiên
cứu về con sông này. Kết quả của các nghiên cứu trên cho thấy đã đến lúc cần phải
thực hiện một chương trình nghiên cứu bài bản và thực sự nghiêm túc, có cơ sở khoa
học và thực tiễn xác định chính xác được các nguyên nhân gây ô nhiễm và mục tiêu
cuối cùng cần phải đạt được là xây dựng kịch bản phát triển bền vững cho lưu vực sông
Vàm Cỏ.
Để có thể đề xuất các giải pháp tổng hợp và khả thi để bảo vệ nguồn nước sông
Vàm Cỏ phục vụ an toàn cho cấp nước đồng thời phục vụ cho các mục đích phát triển
bền vững trên toàn lưu vực sông cần phải áp dụng nhiều phương pháp khác nhau như
mô hình hóa, GIS, kết hợp với đo đạc thực địa để lấy số liệu. Tính phức tạp của bài
toán ở đây là ở chỗ sông Vàm Cỏ trải rất dài và đi qua nhiều cụm dân cư, các khu công
nghiệp cũng như có nhiều nguồn kênh rạch đổ vào do vậy từng phương pháp riêng rẽ ở
trên dù có mạnh tới đâu cũng không thể cho một bức tranh tổng thể. Chính vì vậy
nghiên cứu kết hợp GIS, mô hình toán và các dữ liệu thu thập được thành một công
nghệ tích hợp giúp các nhà quản lý có thể ra được các quyết định có cơ sở vẫn còn là
một bài toán cần nghiên cứu trong khuôn khổ bài toán bảo vệ môi trường và phát triển
bền vững đối với sông Vàm Cỏ.
Trước tình hình đó đề tài “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán và GIS đánh
giá chất lượng nước sông Vàm Cỏ phục vụ công tác quản lý môi trường Huyện
Cần Đước – tỉnh Long An” được đưa ra nhằm ứng dụng phương pháp tích hợp mô
hình, GIS vào cơ sở dữ liệu (CSDL) môi trường phục vụ công tác quản lý môi trường

trong việc đánh giá và dự báo ô nhiễm nước sông trong thời gian sắp tới.
Các vấn đề thể hiện tính cấp thiết của đề tài bao gồm:
a. Đáp ứng trước nhu cầu phát triển kinh tế xã hội
3
- Tốc độ phát triển vượt bậc của các tỉnh thuộc khu vực giáp ranh với Tp. Hồ Chí
Minh như Long An.
- Mức độ công nghiệp hóa, đô thị hóa tại các tỉnh trong lưu vực Sông Vàm Cỏ ngày
càng nhanh chóng.
- Trang bị, nâng cấp hạ tầng cơ sở lưu trữ thông tin trước nhu cầu phát triển vượt
bậc của thế giới.
- Đảm bảo mức độ tin cậy của thông tin, dữ liệu trong việc hỗ trợ công tác xây
dựng chính sách, quyết định liên quan đến môi trường.
b. Để phát triển bền vững cần phải lưu ý giải quyết các bài toán sau đối với sông
Vàm Cỏ
1. Xác định chính xác về các nguyên nhân gây ô nhiễm đặc thù nguồn nước sông
Vàm Cỏ ảnh hưởng trực tiếp đến mục đích cấp nước. Việc ô nhiễm này rõ ràng
liên quan chặt chẽ đến việc xả thải nước thải sinh hoạt từ khu dân cư và từ nước
thải của hoạt động công nghiệp dọc sông Vàm Cỏ, từ nuôi trồng thủy sản trên
sông… Từ đó cho thấy, việc xử lý nước thải từ nguồn đạt tiêu chuẩn quy định có
ý nghĩa quyết định đến việc bảo vệ chất lượng của nguồn tiếp nhận - sông Vàm
Cỏ.
2. Về lâu dài cần đánh giá được hiện trạng và dự báo diễn biến ô nhiễm nước sông
Vàm Cỏ trong những năm tới đến 2015 và định hướng đến 2020 - để làm việc này
cần thiết điều tra, khảo sát đồng bộ về nguồn xả nước thải, tải lượng nước thải vào
sông Vàm Cỏ.
3. Đánh giá quá trình phát triển kinh tế - xã hội trên lưu vực sông Sài Gòn tác động
và ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Vàm Cỏ, điều chỉnh hợp lý kế hoạch phát
triển kinh tế - xã hội trong những năm tới.
4
4. Ứng dụng mô hình toán quản lý chất lượng nước sông Vàm Cỏ với các mô hình

toán lựa chọn thích hợp trong điều kiện cụ thể của sông Vàm Cỏ (như QUAL2K,
MIKE...)
1.2. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI

1. Kết hợp giữa hệ thống thông tin môi trường và dữ liệu môi trường để nâng cao
hiệu quả quản lý môi trường.
2. Sản phẩm tạo ra có thể ứng dụng trong thực tế, giúp cơ quan quản lý môi trường
Huyện Cần Đước có thể kiểm soát, đánh giá và dự báo được mức độ ô nhiễm
nước Sông Vàm Cỏ trong thời gian dài.
1.3. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

1. Đánh giá hiện trạng chất lượng nước sông Vàm Cỏ;
2. Ứng dụng mô hình toán dự báo diễn biến chất lượng nước sông Vàm Cỏ từ nay
đến năm 2010 –hướng đến năm 2020 dưới những áp lực kinh tế - xã hội và môi
trường.
1.4. CÁC NỘI DUNG THỰC HIỆN

− Khái quát một số đặc trưng, tổng quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội Huyện
Cần Đước – Tỉnh Long An.
− Thu thập, đo đạc, phân tích số liệu liên quan đến chất lượng nước sông Vàm Cỏ.
Làm rõ các nguồn xả thải từ các khu công nghiệp và cơ sở sản xuất, sinh hoạt vào
khúc sông được xem xét.
− Xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu quản lý ô nhiễm nguồn nước mặt sông Vàm Cỏ.
5
− Tính toán dự báo nhu cầu phát thải dựa trên qui hoạch phát triển kinh tế-xã hội
huyện Cần Đước đến năm 2020.
− Ứng dụng các mô hình chất lượng nước (Qual2k, Mike 11), tính toán dự báo ô
nhiễm nước mặt Sông Vàm Cỏ.
− Biểu diễn kết quả chạy mô hình với kỹ thuật Geoinformatics.
− Đề xuất chương trình quan trắc, giám sát, dự báo phục vụ công tác quản lý chất

lượng môi trường.





















6
CHƯƠNG 2
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Mô hình hóa với sự trợ giúp của công nghệ GIS trong thời đại ngày nay đã trở thành
một công cụ rất mạnh để nghiên cứu và quản lý môi trường. Ứng dụng các mô hình môi
trường và GIS đã mở ra những chân trời mới để giải quyết nhiều bài toán về môi trường,
trong đó có bài toán mô phỏng chất lượng nước kênh sông. Sự lan truyền các chất ô nhiễm

trên kênh sông diễn ra trên một phạm vi rộng lớn. Ngay cả những nơi cách xa nguồn
thải vẫn có thể chịu ảnh hưởng và có thể gây ra tổn thất nặng nề. Vấn đề được quan
tâm nhiều nhất là:
− Mối liên hệ giữa mức xả thải ở thượng nguồn với mức ô nhiễm tại các vùng
hạ lưu ?
− Vấn đề tích hợp mô hình toán với GIS tạo thành công cụ mô phỏng chất
lượng nước kênh sông được thực hiện như thế nào ?
Việc giải đáp hai câu hỏi trên sẽ giúp cho các nhà quản lý giảm thiểu mức độ ô
nhiễm đến mức cho phép. Bởi vì xử lý ô nhiễm là quá trình tốn kém, mặt khác cũng
không thể không sản xuất và xả thải vì vậy làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm đến mức
cần thiết là một bài toán mang ý nghĩa thực tiễn quan trọng. Các mô hình toán mô
phỏng chất lượng nước trên kênh sông là những công cụ không thể thiếu để giải quyết
các bài toán được phác họa ở trên. Phần dưới đây trình bày tổng quan các tài liệu liên
quan tới Luận văn: ứng dụng mô hình mô phỏng chất lượng nước kênh sông, GIS và
vấn đề tích hợp GIS với mô hình toán.
2.1. CÁC MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC
Hiện nay, các tính toán quá trình truyền các chất ô nhiễm có ý nghĩa lớn đối với
việc lập kế hoạch và phát triển hệ thống bảo vệ nước. Tuy nhiên, việc tính toán mô
phỏng các quá trình trong không gian rộng lớn và thời gian tương đối dài phần lớn
7
trường hợp là không thể thực hiện được bằng tay vì tính phức tạp cồng kềnh. Hơn nữa
số lượng tham số và phương trình mô tả rất lớn khiến việc tìm kiếm lời giải gặp nhiều
khó khăn. Đây là lý do rất nhiều công cụ mạnh ra đời cho phép tự động hoá tính toán.
Dưới đây là một số mô hình chất lượng nước được sử dụng rộng rãi trong bài toán bảo
vệ môi trường.
QUAL2E do Brown và Barnwell xây dựng năm 1987, QUAL2K là bản cải tiến
ra đời 3/2006. Những công trình đầu tiên về QUAL2 được trình bày trong tài liệu Qual
I & II, Stream Water Quality, Texas Water Development Board, Environmental
Protection Agency; (1971, 1973) và sau này được trình bày trong công trình Qual2E,
Enhanced Stream Water Quality Model; EPA, Center for Exposure Assessment

Modeling (1985). QUAL2E-UNCAS là một phiên bản nâng cao của QUAL2E nó cung
cấp những khả năng để phân tích tính không chắc chắn. Sự ra đời của QUAL2E đã
thúc đẩy nghiên cứu ứng dụng các công cụ mô hình trong bài toán mô phỏng chất
lượng nước cho hệ thống kênh sông. QUAL2K là phiên bản mới nhất ra đời vào tháng
3/2006.
Mô hình QUAL2K là mô hình chất lượng nước sông tổng hợp và toàn diện
được phát triển do sự hợp tác giữa trường Đại Học Tufts University và Trung tâm mô
hình chất lượng nước của Cục Môi Trường Mỹ. Mô hình này được sử dụng rộng rãi để
dự đoán hàm lượng tải trọng của các chất thải cho phép thải vào sông. Mô hình cho
phép mô phỏng 15 thành phần thông số chất lượng nước sông bao gồm nhiệt độ,
BOD
5
,DO, tảo dưới dạng chlorophyl, nitơ hữu cơ (N
org
), nitrit ( N-NO
2
), nitrat (N-NO
3
-
), phốt pho hữu cơ (P
org
), phốt pho hoà tan, coliform và 3 thông số khác ít biến đổi
trong nước. /nguồn [44]/.
Mô hình có thể áp dụng cho các sông nhánh xáo trộn hoàn toàn. Với giả thiết
rằng cơ chế vận chuyển chính của dòng là lan truyền và phân tán dọc theo hướng chính
của dòng (trục chiều dài của dòng và kênh). Mô hình cho phép tính toán với nhiều
nguồn thải, các điểm lấy nước cấp, các nhánh phụ và các dòng thêm vào và lấy ra. Mô
8
hình QUAL2E cũng có thể tính toán lưu lượng cần thiết thêm vào để đạt được giá trị
ôxy hoà tan theo tiêu chuẩn.

Về mặt thuỷ lực mô hình QUAL2K có thể tính toán được ở 2 chế độ là trạng
thái ổn định và trạng thái động. Ở trạng thái ổn định, mô hình có thể được sử dụng để
tính toán nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng chất thải (cường độ, chất lượng và vị trí)
đối với chất lượng nước sông và cũng có thể sử dụng liên kết với chương trình lấy mẫu
thực địa để nhận diện các đặc tính cường độ và chất lượng của tải trọng từ các nguồn
diện (non-point sources). Ở trạng thái động, mô hình QUAL2E có thể được sử dụng để
nghiên cứu ảnh hưởng do sự thay đổi khí hậu hằng ngày đối với chất lượng nước (ôxy
hoà tan nhiệt độ) và cũng có thể nghiên cứu sự thay đổi oxy hoà tan hằng ngày do sự
hô hấp và tăng trưởng của tảo.
Từ năm 1983 Cục bảo vệ môi trường Mỹ dưới sự lãnh đạo của DiToro đã phát
triển phần mềm mới có tên là WASP (Water Quality Analysis Simulation; EPA) với
các phiên bản tiếp theo là: WASP4 (1988), WASP5 (1993), WASP6 (2001), WASP7
(2006).
WASP7 là phiên bản nâng cấp mới nhất trong họ WASP chạy trong môi
trường Windows của Bộ Chương trình mô phỏng phân tích chất lượng nước. Phiên bản
WASP7 được phát triển nhằm giúp đỡ các nhà lập mô hình thực hiện Chương trình mô
phỏng phân tích chất lượng nước. WASP có 3 đặc trưng như sau: phần tiền xử lý, phần
xử lý dữ liệu nhanh, và phần hậu xử lý biểu diễn đồ họa giúp nhà lập mô hình sử dụng
WASP nhanh hơn một cách dễ dàng, ngoài ra còn có thể đánh giá các kết quả từ mô
hình dưới dạng số và đồ họa. Với WASP6 việc thực hiện chương trình có thể nhanh
hơn 10 lần so với phiên bản WASP của Cục bảo vệ môi trường Mỹ trong môi trường
DOS. Mặc dù WASP6 sử dụng cùng các thuật toán như WASP trong môi trường DOS.
WASP7 bao gồm:1) giao diện dựa trên các cửa sổ dễ dùng, 2) một bộ tiền xử lý
giúp nhà lập mô hình chuyển dữ liệu về dạng thích hợp cho WASP, các phần xử lý mô
hình phú dưỡng hóa và chất hữu cơ có tốc độ cao, và 4) phần hậu xử lý – biểu diễn đồ
họa để xem các kết quả của WASP và so sánh chúng với các dữ liệu thực đo.
9
Do kiến trúc được thiết kế của WASP7 làm cho người sử dụng dễ dàng phát
triển các môđun động lực cho WASP. Hiện tại USEPA đang dự định phát triển mô
hình phú dưỡng hóa nâng cao bao gồm thêm một số biến trạng thái: 2 nhóm tảo, độ

mặn, cân bằng nhiệt đầy đủ, coliform, nhóm BOD thứ 2, mô hình chất lắng, ...
Hệ thống WASP bao gồm 2 chương trình tính toán độc lập: DYNHYD và
WASP6; chúng có thể chạy riêng rẽ hoặc kết hợp với nhau. Chương trình thủy động
lực – DYNHYD – mô phỏng sự chuyển động của nước trong khi đó chương trình chất
lượng nước – WASP – mô phỏng sự chuyển động và tương tác của các chất ô nhiễm
trong nước. Ngoài DYNHYD kết hợp cùng với WASP còn có các chương trình thủy
động lực khác cũng có thể được liên kết WASP.
Trong đó WASP7 bao gồm 2 mô hình động lực con mô phỏng 2 nhóm chính về
các vấn đề chất lượng nước: phần ô nhiễm thông thường (như ôxy hòa tan, nhu cầu ôxy
sinh hóa, chất dinh dưỡng và phú dưỡng hóa) và phần ô nhiễm chất độc (như các chất
hữu cơ, kim loại, và chất lắng), lần lược là EUTRO và TOXI. /nguồn [44]/
Gần đây, trong công trình [17] ứng dụng phần mềm ANSYS mô phỏng chất
lượng nước trên kênh sông. ANSYS được phát triển bắt đầu từ năm 1970 do nhóm
nghiên cứu của Dr.Jonh Swanson, hệ thống tính toán Swanson (Swanson Analysis
System, Inc), ở tại Mỹ. Từ đó ANSYS đã nhanh chóng phát triển ra các nước khác trên
thế giới như CHLB Đức, Anh, Áo, Thuỵ Sĩ, Nhật, Trung Quốc, .. ..
ANSYS là phần mềm thiết kế phân tích đa chức năng uyển chuyển và đáng tin
cậy. Các công cụ tính toán của nó phát triển liên tục với hệ thống các menu hỗ trợ nhập
số liệu, chọn các hành động với sự trợ giúp các hộp hội thoại, các menu xổ xuống và
các cửa sổ trợ giúp người sử dụng.
Các phương tiện mô phỏng các thực thể là hình học lý tưởng, dựa trên kỹ thuật
Spline, các phép toán Boolean …
Phân tích qua chương trình ANSYS bao gồm ba giai đoạn: tiền xử lý, giải để
tìm nghiệm và hậu xử lý. Trình tự các bước ứng dụng ANSYS giải bài toán lan truyền
ô nhiễm gồm:
10
• Bước 1: Xác định miền bài toán
Người giải cần xác định miền thích hợp cho mỗi bài toán. Xác định vị trí các
điều kiện biên đã biết của bài toán
• Bước 2: Xác định chế độ dòng chảy

Người giải cần đánh giá các đặc trưng dòng chảy. Đặc trưng là hàm số của các
thuộc tính lưu chất, hình học và trường vận tốc.
Các lưu chất thông thường có tính chất biến thiên theo nhiệt độ. Dòng khí được
giới hạn là khí lý tưởng. Trong nhiều trường hợp có thể nhận kết quả phù hợp với các
tính chất lưu chất là hằng số.
• Bước 3: tạo mạng lưới phần tử hữu hạn
Ở nơi biến thiên nhanh lưới cần mịn hơn nơi biến thiên chậm.
• Bước 4: đặt các điều kiện biên
Điều kiện biên có thể được định nghĩa trước hay sau khi mạng lưới được tạo ra.
Điều kiện biên có thể thay đổi giữa những lần khởi tạo lại, nhưng thông thường chỉ
thay đổi khi có sự bất ổn trong quá trình giải.
• Bước 5: thiết lập các thông số tính toán
Sử dụng mô hình chảy rối hay giải phương trình nhiệt đồng thời, người sử dụng
cần kích hoạt chúng các đối tượng cụ thể được thiết lập như các đặc trưng lưu chất, là 1
chức năng của bài toán.
• Bước 6: Giải bài toán
Người sử dụng có thể giám sát sự hội tụ và ổn định lời giải bài toán bằng cách
quan sát tốc độ thay đổi lời giải và các ứng xử biến phụ thuộc thích hợp. Các biến nầy
bao gồm vận tốc, áp suất và nhiệt độ, các đại lượng rối, tốc độ tiêu hao động năng, độ
nhớt tương đương.
• Bước 7: Phân tích kết quả
Các kết quả xuất ra có thể được hậu xử lý và phân tích trong những file xuất.
Người giải sử dụng khả năng đánh giá kỹ thuật của mình để phân tích kết quả, ước
11
lượng độ tin cậy của toàn bộ phép giải, cách thức và các đặc tính riêng được sử dụng
và các điều kiện áp đặt.
Ngày nay, MIKE được biết tới như một phần mềm thương mại nổi tiếng trong
lĩnh vực quản lý tài nguyên nước. MIKE có rất nhiều module nhưng có lẽ MIKE11
đang được sử dụng nhiều hơn cả ở Việt Nam.
MIKE11 – là một phần mềm đóng gói thuộc bản quyền của hãng DHI Water &

Environment (DHI là cụm từ viết tắt của 3 chữ Danish Hydraulic Institute). Công ty
DHI có khoảng 560 nhân viên, trong số này 35% có bằng tiến sĩ với nhiều kinh nghiệm
thực hiện các dự án nghiên cứu triển khai công nghệ. DHI có trụ sở chính tại
Hørsholm, Đan Mạch và văn phòng đại diện tại nhiều nước trên thế giới như Úc,
Bungari, Chi lê, Trung Quốc, Pháp, Đức, Italy, Malaysia, Nauy, Tây Ban Nha, …. và
gần đây là tại Thái lan và Việt Nam.
MIKE11 được xây dựng cho máy tính cá nhân và từ 1996 chương trình được
viết để chạy trên hệ thống Window 95/98/2000/NT. Chương trình này là sản phẩm
công nghệ máy tính cao (với bộ nhớ động và CSDL). Chương trình được tích hợp rất
nhiều mô hình toán được nghiên cứu từ những năm 60 của thế kỷ trước.
Việc công bố sự ra đời của MIKE 11 phiên bản 4 năm 1997 đã mở ra một bước
nhảy trong việc ứng dụng rộng rãi công cụ lập mô hình thủy động lực học cho sông và
kênh dẫn. Dựa trên khái niệm của MIKE Zero bao gồm: giao diện người dùng, đồ họa
tích hợp trong Windows. Tuy nhiên phần tính toán trọng tâm được biết đến và đã được
kiểm chứng trong các phiên bản của thế hệ trước (phiên bản cổ điển) vẫn còn được duy
trì.
MIKE 11 là công cụ lập mô hình động lực, một chiều và thân thiện với người sử
dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho sông và hệ thống kênh
dẫn đơn giản và phức tạp. Với môi trường đặc biệt thân thiện với người sử dụng, linh
hoạt và tốc độ, MIKE 11 cung cấp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuật công
trình, tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước và các ứng dụng quy hoạch.
MIKE 11 bao gồm các module chính:
12
− Mô hình thủy động lực học (Hydrodynamics – module HD)
− Mô hình tải – phân tán (Advection – Dispersion – module AD)
− Mô hình chất lượng nước (Water Quality – module WQ)
Module mô hình thủy động lực (HD) là một phần trọng tâm của hệ thống lập
mô hình MIKE 11 và hình thành cơ sở cho hầu hết các module bao gồm: dự báo lũ, tải
khuếch tán, chất lượng nước và các module vận chuyển bùn lắng không có cố kết.
Module MIKE 11 HD giải các phương trình tích phân theo phương đứng để đảm bảo

tính liên tục và động lượng (momentum), nghĩa là phương trình Saint - Venant.
Với mục tiêu và phạm vi nghiên cứu đã được xác định ở trên trong nghiên cứu
này này việc ứng dụng các module HD và AD để mô phỏng chế độ thuỷ lực và diễn
biến xâm nhập mặn vùng hạ du Sài Gòn là phù hợp.
Hiện nay với sự tài trợ của chính phủ Đan Mạch dự án DANIDA đã có chương
trình hỗ trợ nâng cao năng lực cho các Viện ngành nước tại Việt Nam. Trong quá trình
đào tạo của dự án các thành viên tham dự được tiếp cận và sử dụng các mô hình thuộc
họ MIKE của Viện nghiên cứu thủy lực Đan Mạch (DHI) một cách hợp pháp và dưới
sự giúp đỡ của các chuyên gia mô hình Mike 11 đã được ứng dụng ở một số khu vực
điển hình của Việt Nam như lưu vực sông Hồng, sông Thu Bồn, sông Sài Gòn - Đồng
Nai và vùng Đồng Bằng sông Cửu Long và bước đầu đã mang lại kết quả tương đối
tốt. /nguồn [10]- [11], [32]/.
2.2. XỬ LÝ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN VÀ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN
Vào thế kỷ XX, khi mà việc nghiên cứu địa lí phát triển mạnh theo xu hướng
định lượng, đã nảy sinh những vấn đề về dữ liệu không gian. Nghiên cứu các chuyên
đề riêng biệt đòi hỏi quá trình điều tra, khảo sát, đo đạc thực địa ở những mức độ khác
nhau, nhưng có chung đặc điểm là rất tỉ mỉ, để xác định các đặc điểm định tính và định
lượng của các thực thể địa lí không chỉ ở một thời điểm, mà còn trong những chu kì
thời gian khác nhau. Những phương pháp truyền thống trong quá trình thu thập thông
tin không đáp ứng nổi các nhu cầu về địa lí. Ngày nay, các phương pháp và công nghệ
13
tiên tiến trong thu thập và xử lí thông tin không gian như: công nghệ định vị toàn cầu
(GPS – Global Positioning System), trắc địa ảnh, viễn thám (bao gồm cả thông tin mặt
đất và thông tin khí quyển),… đã cho phép trong một thời gian ngắn thu thập về một
khối lượng thông tin rất lớn … Máy tính điện tử là tiền đề để phát triển công nghệ tự
động hoá thành lập bản đồ. Sự tham gia của máy tính đã cho ra đời những mô hình bản
đồ mới có nhiều ưu việt hơn: bản đồ số, cơ sở dữ liệu bản đồ, hệ thống thông tin địa lí.
/nguồn [4], [5]/.
Trong đã đưa ra những điểm mạnh của bản đồ điện toán so với phương pháp
truyền thống, thể hiện ở các khía cạnh sau:

− Lập ra những bản đồ có chất lượng cao cả về nội dung và phương pháp thể
hiện, chất lượng đồ hoạ, màu sắc.
− Rút ngắn thời gian làm bản đồ ở mọi công đoạn: biên tập – thiết kế, biên vẽ,
in bản đồ.
− Thông tin bản đồ chứa trong máy tính điện tử luôn luôn được cập nhật, hiệu
chỉnh, chế biến, xử lí linh hoạt, cho phép bất cứ lúc nào cũng có thể lập ra
những sản phẩm bản đồ theo ý muốn và có tính thời sự cao.
− Tạo ra một số dạng sản phẩm bản đồ mới: bản đồ số, cơ sở dữ liệu bản đồ
lưu trữ trong đĩa cứng hay đĩa CD.
− Cho phép ứng dụng nhiều lĩnh vực khoa học khác, nhất là các phương pháp
mô hình hoá toán học nhằm phân tích, chế biến dữ liệu bản đồ và bổ sung
thông tin phi bản đồ để tạo ra các sản phẩm mới: bản đồ chủ đề mới, bản
thiết kế, quy hoạch, thống kê, dự báo, các quyết định…
− Xây dựng các cơ sở dữ liệu bản đồ (thay thế các xêri bản đồ) với nội dung
thông tin không hạn chế, sử dụng cho chuyên ngành hoặc đa ngành, đa mục
đích, không bị hạn chế khắt khe về không gian, tỉ lệ, kích thước….
− Có các quy tắc bảo mật dữ liệu và cung cấp cho người sử dụng với những
mức độ khác nhau.
14
− Tạo điều kiện cho các quá trình tiếp theo: sử dụng bản đồ, tự động hoá chế
bản và in bản đồ.
Sự hình thành hệ thống thông tin địa lý như một hướng khoa học của ngành bản
đồ học diễn ra cách đây không lâu. Theo ý kiến khá thống nhất của các chuyên gia,
năm 1964, ở Canađa ra đời hệ thống CGIS (Canadian Geographic Information
System), được coi là hệ thống thông tin địa lí đầu tiên trên thế giới. Đến năm 1990 đã
có khoảng 4000 hệ thống GIS. GIS phát triển mạnh và có định hướng rõ rệt kể từ đầu
thập kỉ 90 trở lại đây và rất hoàn chỉnh vào năm 2000. Đã có nhiều định nghĩa về GIS
xuất phát từ những quan điểm khác nhau, nhưng định nghĩa có lẽ hợp lý nhất ESRI:
”GIS là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lí
và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân

tích và kết xuất tất cả những dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lí” .
Theo giáo sư khoa địa lý trường Đại học tổng hợp quốc gia Lômônôxốp của
nước Nga Berliant A.M, chuyên gia hàng đầu về hệ thống thông tin địa lý (GIS), GIS
phát triển như một sự tiếp nối trực tiếp phương pháp tiếp cận tổng hợp và hệ thống
trong một môi trường thông tin địa lý. GIS được đặc trưng bởi mức độ tự động hóa
cao, dựa trên nền tảng các dữ liệu bản đồ đã được số hóa và dựa trên cơ sở tri thức,
phương pháp tiếp cận hệ thống trong biểu diễn và phân tích các hệ thống địa vật lý.
Dạng bản đồ đặc biệt này đặc trưng bởi tính tác vụ, đối thoại và sử dụng các phương
tiện mới trong xây dựng, thiết kế bản đồ. Đặc tính đầu tiên của GIS là tính đa phương
án cho phép đánh giá nhiều khía cạnh khác nhau của tình huống va các giải pháp đa
dạng. Đặc tính tiếp theo của GIS là tính đa môi trường (multimedia) nhờ đó có thể kết
hợp các biểu diễn văn bản, âm thanh và các ký hiệu. Nhưng có lẽ đặc điểm lớn nhất
của các công nghệ mới là chúng đưa chúng ta tới nhiều dạng biểu diễn mới: bản đồ
điện tử, các mô hình máy tính 3 chiều và mô hình động dạng phim,…
Hệ thống thông tin địa lý hiện nay có sự liên hệ chặt chẽ với viễn thám và các
phương pháp mô phỏng toán học, các hệ thống vệ tinh. Một trong những hướng chuyên
sâu của hướng hệ thống thông tin địa lý là thiết lập bản đồ một cách nhanh chóng,
15
nghĩa là gắn với bài toán mô phỏng hóa bản đồ trong chế độ thời gian thực hoặc gần
với thời gian thực với mục tiêu nhanh chóng nhận được kết quả nhằm thông báo cho
người sử dụng và nhanh chóng can thiệp vào quá trình đang diễn ra. Thời gian thực ở
đây là tốc độ đảm bảo xử lý thông tin nhanh chóng đối với những thông tin thu nhận
được, nghĩa là phải nhanh chóng thể hiện bằng bản đồ để đánh giá, quản lý, kiểm soát
các quá trình và các hiện tượng (cũng đang thay đổi với tốc độ nhanh).
Tầm quan trọng của công nghệ GIS được khẳng định trong phát biểu của cựu
tổng thống Mỹ Bill Clinton “Hệ thống thông tin địa lý đã trở thành khâu đột phá trong
bài toán hỗ trợ cho sự phát triển kinh tế, sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên và bảo
vệ môi trường. Các công nghệ hiện đại cho phép giải quyết một cách có hiệu quả bài
toán thu nhận, truyền, phân tích, trực giác hóa các dữ liệu gắn kết với không gian, thiết
lập các dữ liệu bản đồ” (trích đoạn trong công lệnh năm 1994 “Về việc xây dựng cơ sở

hạ tầng quốc gia các dữ liệu gắn kết với không gian”).
Theo công trình [34], công nghệ xử lý dữ liệu không gian địa lý đang trải qua
một sự biến đổi chưa từng có. Hiện nay đã có sự thừa nhận rộng rãi rằng không gian
địa lý không còn xa lạ và tách biệt nữa mà đã gia nhập và trở thành xu hướng chủ đạo
của ngành công nghệ thông tin. Các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực đã thừa nhận
rằng công nghệ xử lý không gian địa lý đã trở thành một trong những ngành công nghệ
nòng cốt không chỉ giành cho các chuyên gia Hệ thống thông tin địa lý (GIS) mà mọi
người trong ngành IT cũng có thể sử dụng được. Trước đây các Hệ quản trị cơ sở dữ
liệu quan hệ (Relational Database Management Systems - DBMSs) thường chỉ được
hạn chế bởi loại dữ liệu số và chữ. Ngày nay, hầu như mỗi RDBMSs bao gồm Oracle,
Post GIS/PostgeSQL, MySQL, DB2, Infomix, và trong tương lai gần đây, SQL Server
sẽ là mở rộng sang dữ liệu không gian.
Ngày nay, rất nhiều người đang sử dụng dữ liệu không gian địa lý trong đời
sống, mặc dù hầu hết không biết được các chữ GIS nghĩa là gì. Những ví dụ được
nhiều người biết đến như là MapQuest, YahooMaps, Google Earth & Maps, Windows
16
Live Local, A9 và nhiều thiết bị khác mà con người đã thiết lập trong phạm vi này. Đặc
biệt nhất là Google Earth đã có 100 triệu lượt tải xuống trong vòn 12 tháng đầu tiên.
Theo công trình [34] một điểm đáng chú ý hiện nay của thời kì phát triển dữ liệu
không gian địa lý là sự hoàn thiện của cộng đồng mã nguồn mở không gian địa lý (the
open source geospatial community). Đây là một sự so sánh những gì xảy ra giữa sự
suất hiện của internet ở cuối thập niên 90 và tình hình hiện nay của công nghệ không
gian địa lý.
Siêu GIS để bàn
Phân Tích Không Gian
Phân Tích Thống Kê Không
Gian
Phân Tích 3 Chiều
Phân Tích Đa Dạng Sinh Học
Phân Tích Mạng

Phân Tích 67 –97 CTS (chỉ TW)
Phân Tích Vết
Phân Tích Địa Hình Học
Thêm OGC
Thêm GPS
Khách GDB
Mở Rộng
Thêm
Công Cụ Siêu GIS
Đối Tượng Không Gian
Phân Tích Thống Kê Không
Gian
Phân Tích Đa Dạng Sinh Học
Đối Tượng 3 Chiều
Đối Tượng Đồ Thị
Mở Rộng
Đối Tượng Mạng (Siêu đối Tượng
Mạng)
Thêm GPS
Khách GDB
Dịch Vụ Siêu Web GÍS
Dịch Vụ GIS
Siêu Bộ đệm (Super Pad)
Trình tạo Siêu bộ đệm
(SuperPad Builder)
Hệ thống siêu bộ đệm
(Super Pad Suite)
GIS Để Bàn
Phát Triển GIS
GIS Di Động

Công Cụ Siêu GIS Di Động
Trình Duyệt Siêu GIS
Cache Mở Rộng
Chỉnh Sửa Mở Rộng Trực
Tuyến
Đồ Thị Mở Rộng
Mở Rộng
Khách hàng dùng GIS mỏng
(GIS Thin Client)
Siêu Web GIS
Máy Chủ Anh Siêu GIS
Máy Chủ Mạng Siêu GIS
Siêu GIS với máy chủ Tracking
Máy Chủ Siêu GIS
Máy Chủ GIS
Trình Duyệt Siêu GIS
Khách hàng dùng GIS mỏng
(GIS Thin Client)
Khách
Máy Chủ
Siêu GIS 3
CSDL

Hình 2-1. Xu thế phát triển công nghệ GIS hiện tại và tương lai gần