Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng hệ thống quản lý chất thải sinh hoạt tại thành phố Quảng Ngãi

Header Page 1 of 126.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

BÙI TẤN NGỌC

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS
XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI SINH HOẠT
TẠI THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI
Chuyên ngành: Khoa học Máy tính
Mã số: 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Tấn Khôi

Đà Nẵng - Năm 2013

Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.
Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN TẤN KHÔI

Phản biện 1: PGS. TS. Lê Văn Sơn

Phản biện 2: TS. Hoàng Thị Lan Giao

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Thạc sĩ Kỹ thuật, họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày
16 tháng 11 năm 2003.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

Footer Page 2 of 126.


Header Page 3 of 126.

1
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Quảng Ngãi là một tỉnh có nhiều tiềm năng, lợi thế phát triển kinh
tế theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Quá trình phát triển của
thành phố mang lại nhiều lợi ích kinh tế, góp phần nâng cao đời sống
vật chất và tinh thần cho người dân, nhưng đồng thời kéo theo là vấn đề
môi trường, đặc biệt là lượng chất thải rắn (CTR) gia tăng một cách
nhanh chóng. Quản lý lượng CTR này là một thách thức và là một trong
những dịch vụ môi trường đặc biệt quan trọng, không chỉ chi phí cho
hoạt động này rất lớn mà còn vì những lợi ích, tiềm tàng đối với sức
khỏe cộng đồng và đời sống của người dân.
Một đô thị mới và hiện đại thì không thể thiếu một kiến trúc quy
hoạch tổng thể về cơ sở hạ tầng, bao gồm xây dựng các công trình công
cộng, hệ thống quản lý và xử lý rác thải… Vì vậy, việc áp dụng các
phương pháp và công nghệ hiện đại sẽ đem lại rất nhiều tiện ích.

Quản lý chất thải rắn là một trong những ưu tiên của công tác bảo
vệ môi trường, góp phần kiểm soát ô nhiễm, hướng tới phát triển bền
vững đất nước. Đây là một công tác phức tạp, liên quan đến nhiều cơ
quan, đơn vị tham gia vào công tác này. Để hệ thống hoá lại một cách
hợp lý và khoa học, đề tài luận văn cao học: “Ứng dụng công nghệ
GIS xây dựng hệ thống quản lý chất thải sinh hoạt tại thành phố
Quảng Ngãi” là cần thiết, có tính thực tiễn.
2. Mục tiêu của đề tài
Biến GIS thành công cụ hỗ trợ ra quyết định đầu tư vào cơ sở hạ
tầng một cách thuận lợi để quản lý tổng hợp và thống nhất hệ thống
nguồn phát thải, điểm tập trung rác, vị trí đặt thùng rác trên các tuyến

Footer Page 3 of 126.


Header Page 4 of 126.

2

đường nội thành một cách khoa học; Thiết lập CSDL về CTR sinh hoạt
giúp cho các nhà quản lý có cái nhìn trực quan hơn nhờ vào việc xác
định vị trí, lộ trình di chuyển của các phương tiện vận chuyển rác được
hiển thị trên bản đố số GIS.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết về hệ thống thông tin địa lý, bản đồ số, công nghệ
GPS và thiết kế CSDL địa không gian.
Các mô hình toán học trong bài toán quản lý CTR; Các công cụ và
phần mềm mã nguồn mở hỗ trợ xây dựng ứng dụng bằng GIS.
Nghiên cứu khả năng ứng dụng của GIS vào quản lý CTR sinh hoạt

phù hợp với các yêu cầu thực tiễn tại TP Quảng Ngãi.
4. Phương pháp nghiên cứu
1. Phương pháp phân tích tổng hợp từ tài liệu.
2. Phương pháp thống kê, điều tra.
3. Phương pháp phân tích và thiết kế.
4. Phương pháp thực nghiệm.
5. Bố cục của luận văn
Mở đầu.
Chương 1. Nghiên cứu tổng quan.
Chương 2. Hệ thống thông tin địa lý quản lý chất thải rắn sinh hoạt.
Chương 3. Phân tích, thiết kế và triển khai hệ thống.
Kết luận và hướng phát triển.

Footer Page 4 of 126.


3

Header Page 5 of 126.

CHƯƠNG 1

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
1.1.1. Khái niệm chung
1.1.2. Khái niệm hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống máy tính ngay từ đầu đã nhanh chóng được sử dụng hữu
hiệu vào các công việc liên quan tới địa lý và phân tích địa lý. Cùng với
sự ứng dụng máy tính ngày càng tăng, khái niệm GIS phát triển từ
những năm 1960. Đến nay nhiều định nghĩa GIS đã ra đời:

− Burrough, 1986: GIS là những công cụ mạnh để tập hợp, lưu trữ,
truy cập, khôi phục, biểu diễn dữ liệu không gian từ thế giới thực,
đáp ứng những yêu cầu đặc biệt [2].
− Lord Chorley, 1987: GIS là hệ thống thu nạp, lưu trữ, kiểm tra,
tích hợp, vận dụng, phân tích và biểu diễn dữ liệu tham chiếu tới
mặt đất. Những dữ liệu này thông thường là cơ sở dữ liệu tham
chiếu không gian dựa trên những phần mềm ứng dụng [2].
− Michael Zeiler: GIS là sự kết hợp giữa con người thành thạo công
việc, dữ liệu mô tả không gian, phương pháp phân tích, phần mềm
và phần cứng máy tính – tất cả được tổ chức quản lý và cung cấp
thông tin thông qua sự trình diễn địa lý [2].
− David Cowen, NCGIA, Mỹ: GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm
và các thủ tục được thiết kế để thu thập, quản lý, xử lý, phân tích,
mô hình hóa và hiển thị các dữ liệu quy chiếu không gian để giải
quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch phức tạp [2].

Footer Page 5 of 126.


Header Page 6 of 126.

4

Hình 1.2. Hệ thống thông tin địa lý
1.1.3.
1.1.4.
1.1.5.
1.1.6.
1.1.7.

Các lĩnh vực khoa học liên quan đến GIS
Các thành phần của GIS
Các chức năng của GIS
Hệ tọa độ địa lý và hệ tọa độ quy chiếu
Tổ chức các lớp bản đồ trong GIS

Các đối tượng tự nhiên được thể hiện như một tập hợp các lớp
thông tin riêng rẽ, tách biệt chồng ghép lên nhau để tạo thành một bản
đồ mới. Đối tượng địa lý có thể là: đường giao thông, khu dân cư …
1.1.8. Cấu trúc dữ liệu GIS
a. Mô hình dữ liệu Vector
Với mô hình vector toàn bộ thế giới thực hay các đối tượng địa lý
có thể được biểu diễn bằng ba loại thực thể không gian cơ sở sau:
Kiểu đối tượng điểm: Điểm là thành phần sơ cấp của dữ liệu địa lý
ở mô hình này. Điểm được thể hiện bằng một cặp tọa độ (x, y).
Kiểu đối tượng đường: Đường được biểu diễn bằng danh sách các
cặp tọa độ nối tiếp nhau.

Footer Page 6 of 126.


Header Page 7 of 126.

5

Kiểu đối tượng vùng: Vùng được biểu diễn bằng một danh sách
các cặp tọa độ nối tiếp nhau và khép kín hay danh sách các đường nối
tiếp nhau và khép kín.
b. Mô hình dữ liệu Raster
Raster được hiểu là ô hình vuông có kích thước nhất định gọi

pixel, cấu trúc raster là cấu trúc hình ảnh. Mỗi ô vuông có chứa thông
tin về một đối tượng. [1]
Vị trí của đối tượng được xác định bởi vị trí của các ô vuông theo
trật tự hàng và cột. Cấu trúc dữ liệu Raster đơn giản nhất là cấu trúc
dạng bảng, ở đó có chứa các thông tin về tọa độ và thuộc tính phi
không gian. Thông tin về vị trí được thể hiện ở tọa độ theo hàng và cột,
tính theo trật tự sắp xếp của dữ liệu. Trường hợp có nhiều tính chất thì
có thể gọi là thông tin nhiều chiều.

Hình 1.13. Biểu diễn Raster và vector tương ứng đối tượng điểm, đường, vùng

1.1.9. Các phép toán phân tích không gian trên mô hình Vector
1.1.10. Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý
a. Cơ sở dữ liệu không gian
b. Cơ sở dữ liệu thuộc tính
1.1.11. Tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian

Footer Page 7 of 126.


Header Page 8 of 126.
1.2.

6

HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ TRÊN WEB VÀ
CHUẨN MÃ NGUỒN MỞ OPENGIS
1.2.1. Kiến trúc hệ thống thông tin địa lý trên Web
a. Kiến trúc chung
WebGIS được xây dựng để cung cấp các dịch vụ về thông tin

địa lý theo công nghệ web service. Vì vậy WebGIS phải thỏa mãn kiến
trúc ba tầng thông dụng của một ứng dụng Web. Kiến chung 3 tầng của
WebGIS bao gồm tầng trình bày, tầng giao dịch và tầng dữ liệu
b. Các hình thức triển khai
+ Client side: Được dùng để hiển thị kết quả đến cho người
dùng, nhận các điều khiển trực tiếp từ người dùng và tương tác với web
server thông qua trình duyệt web. Các trình duyệt web sử dụng chủ yếu
HTML để định dạng trang web. Thêm vào đó một vài plug-in, ActiveX
và các mã Applet được nhúng vào trình duyệt để tăng tính tương tác với
người dùng
+ Server side: Gồm có Web server, Application server, Data
server và Clearing house. Server side có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu không
gian, xử lý tính toán và trả về kết quả cho client side
1.2.2. Công nghệ WebGIS và chuẩn mã nguồn mở OpenGIS
a. Các công nghệ WebGIS
− Web Map Service (WMS): Là một kỹ thuật phân bố thông tin địa
lý dưới dạng bản đồ tĩnh trên mạng.
− Web Feature Service (WFS): Là một kỹ thuật phân bố thông tin
địa lý dưới dạng bản đồ động trên mạng.
b. Giải pháp nguồn mở OpenGIS

Footer Page 8 of 126.


Header Page 9 of 126.

7

1.3. HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ CTR TẠI TP QUẢNG NGÃI

1.3.1. Hệ thống thông tin quản lý môi trường
1.3.2. Thông tin địa lý thành phố Quảng Ngãi
Thành phố Quảng Ngãi trực thuộc tỉnh Quảng Ngãi, có diện tích
tự nhiên 3.712 hecta, dân số gần 134.400 người, thành phố có 8 phường
và 2 xã. Tổng số cơ sở sản xuất công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp trên
địa bàn thành phố là 1.632 cơ sở [12].
Hiện nay, TP Quảng Ngãi đang được mở rộng địa giới hành
chính với tổng diện tích tự nhiên khoảng 14.200ha, đến năm 2020 hoàn
thiện đầy đủ các tiêu chí của đô thị loại II. Do đó, các vấn đề về giao
thông, khu dân cư … và hệ thống quản lý chất thải đô thị sẽ được quy
hoạch, xây dựng lại cho phù hợp.
a. Đơn vị quản lý môi trường
b. Cơ sở xử lý chất thải
c. Khối lượng thu gom
d. Quy trình thu gom, vận chuyển
1.3.3. Đề xuất ứng dụng công nghệ GIS vào quản lý CTR sinh
hoạt tại TP Quảng Ngãi
a. Hiện trạng ứng dụng CNTT vào quản lý CTR sinh hoạt
Việc quản lý dữ liệu môi trường tại tỉnh Quảng Ngãi vẫn chưa
được tin học hóa theo kịp yêu cầu của công tác quản lý môi trường
trong giai đoạn hiện nay. Chưa có hệ thống quản lý CSDL ngành môi
trường hoàn thiện
Chưa ứng dụng CNTT vào công tác quy hoạch, giám sát, thanh tra
quản lý môi trường, cụ thể là chưa sử dụng phần mềm chuyên dụng để
quản lý, giám sát, thanh tra chất thải rắn đô thị để ngày càng hiệu quả.

Footer Page 9 of 126.


Header Page 10 of 126.

8

Sự tham gia của các cấp chính quyền vào quá trình quản lý môi
trường còn nhiều hạn chế do việc tổng hợp số liệu chưa được thực hiện
một cách khoa học. Chưa triển khai hệ thống quản lý, giám sát, thanh
tra quản lý môi trường bằng CNTT, để tăng cường trao đổi CSDL về
quản lý tài nguyên, môi trường … giữa các ban ngành liên quan trong
tỉnh và các Bộ ngành ở Trung ương.
Sự tham gia của bản thân người dân vào công cuộc bảo vệ môi
trường còn hạn chế. Lý do chính ở đây là bản thân người dân rất khó
tiếp cận với các thông tin môi trường.
b. Đề xuất ứng dụng GIS xây dựng hệ thống quản lý CTR sinh
hoạt tại TP Quảng Ngãi
Sự phát triển của CNTT trong thời gian qua, đã cho ra đời những
mô hình quản lý và xử lý dữ liệu không gian mới có nhiều ưu việt như:
bản đồ số, CSDL bản đồ và hệ thống thông tin địa lý. Công nghệ GIS
kết nối thông tin môi trường sẽ tạo ra một công cụ hỗ trợ bảo vệ môi
trường rất mạnh.
1.3.4. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ GIS vào
quản lý chất thải trong và ngoài nước
1.4. KẾT CHƯƠNG
Trong chương này trình bày tổng quan về GIS và hiện trạng quản
lý CTR sinh hoạt ở TP Quảng Ngãi, từ đó đề xuất xây dựng hệ thống
mới đảm bảo các tiêu chí: Đầy đủ các thành phần tham gia một cách
khoa học; quản lý một cách trực quan bằng công nghệ GIS.

Footer Page 10 of 126.

9

Header Page 11 of 126.

CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT
2.1. ĐẶC TẢ HỆ THỐNG
2.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỮ LIỆU GIS QUẢN LÝ CHẤT
THẢI RẮN SINH HOẠT
2.2.1. Phân tích mô hình dữ liệu
Đầu vào của hệ thống: Là các dữ liệu liên quan đến CTR sinh hoạt
và các dữ liệu khác phục vụ cho công tác quản lý như: Nguồn phát thải,
lượng chất thải, phương tiện và nhân lực thu gom, số liệu về dân số và
mật độ gia tăng dân số hàng năm… để xây dựng các lớp bản đồ chuyên
ngành; Bản đồ nền (giao thông, hành chính, thủy văn …).
Đầu ra của hệ thống: CSDL GIS về mạng lưới nguồn phát thải,
tuyến thu gom, vận chuyển, các dự báo ... và chương trình quản lý cơ
sở vật chất, trang thiết bị và nhân lực cho Công ty Môi trường Đô thị
Quảng Ngãi bằng công nghệ GIS.
2.2.2. Thiết kế cơ sở dữ liệu GIS
a. Thiết kế dữ liệu không gian
CSDL không gian của QN-GIS được thiết kế như sơ đồ hình 2.5
− Lớp phường/xã: Lưu thông tin dữ liệu của các đơn vị hành chính.
− Lớp giao thông: Lưu thông tin các tuyến đường trong nội thành.
− Lớp khu dân cư: Lưu thông tin các khu dân cư, số hộ gia đình …
− Lớp thủy văn: Lưu thông tin các ao, hồ, sông trong nội thành.
− Lớp công ty môi trường: Lưu thông tin về công ty môi trường.

Footer Page 11 of 126.

Header Page 12 of 126.

10

Hình 2.5. Mô hình tổ chức dữ liệu trong CSDL GIS quản lý CTR sinh hoạt

− Lớp điểm thu gom: Lưu thông tin chi tiết về các điểm thu gom.
− Lớp điểm tập trung rác: Lưu thông tin về điểm tập kết rác.
− Lớp thùng rác công cộng: Lưu thông tin thùng rác công cộng dọc.
− Lớp tuyến quét rác: Lưu thông tin về các lộ trình quét rác.
− Lớp tuyến thu gom: Lưu thông tin về các lộ trình thu gom bằng xe
đẩy tay trên các tuyến đường nhỏ, hẻm.
− Lớp tuyến vận chuyển: Lưu thông tin chi tiết về các lộ trình vận
chuyển rác từ điểm thu gom, điểm tập trung rác về bãi xử lý
− Lớp bãi xử lý: Lưu thông tin về các bãi xử lý, chôn lấp CTR
b. Thiết kế dữ liệu thuộc tính
c. Xây dựng bản đồ nền
Bản đồ là thành phần quan trọng trong một hệ GIS. Trong luận
văn, để xây dựng hệ thống QN-GIS, bước đầu tiên là số hóa bản đồ
hành chính TP Quảng Ngãi với tỷ lệ 1:10000.
Dựa trên bản đồ hành chính hình 2.7, chúng tôi xây dựng lớp
bản đồ nền TP Quảng Ngãi như hình 2.6 và lớp bản đồ giao thông
như hình 2.8 có cấu trúc dữ liệu vector

Footer Page 12 of 126.


Header Page 13 of 126.

11

Hình 2.7. Bản đồ hành chính TP Quảng Ngãi trên giấy số hóa thành dạng raster

Hình 2.8. Bản đồ giao thông TP Quảng Ngãi được số hóa vector từ bản đồ giấy hình 2.7

d. Xây dựng bản đồ chuyên ngành
Xây dựng bản đồ chuyên ngành quản lý chất thải sinh hoạt gồm:
− Bản đồ mạng lưới nguồn phát sinh CTR sinh hoạt
− Bản đồ mạng lưới điểm tập trung và trạm trung chuyển rác
− Bản đồ mạng lưới tuyến quét, thu gom, vận chuyển rác

Footer Page 13 of 126.


Header Page 14 of 126.

12

Tiến hành xây dựng bản đồ mạng lưới các điểm tập trung rác:
Dùng máy GPS cầm tay xác định thông tin tọa độ của các điểm tập
trung rác ghi vào bảng 2.2
Bảng 2.2. Tọa độ của một số điểm tập trung rác đo được bằng máy GPS
ID

Điểm tập trung rác

Kinh độ

Vĩ độ

1

Truong Dinh 1

108.781449

15.128258

2

Hai Bà Trung 01

108.799857

15.133380

3

An Duong Vuong 01

108.796365

15.133343

4

Hai Ba Trung 02

108.793471

15.131320

5

Phan Boi Chau 01

108.794827

15.130483

6

Phan Boi Chau 02

108.798026

15.124293

…

….

….

….

Chúng tôi dùng dữ liệu tọa độ trong bảng 2.2, chuyển vào phần
mềm MapInfo xây dựng bản đồ mạng lưới các điểm tập trung rác như

hình 2.10 và lớp bản đồ nguồn phát sinh rác như hình 2.11

Hình 2.10. Bản đồ mạng lưới điểm tập kết rác trên các tuyến đường số hóa dạng vector

Footer Page 14 of 126.


Header Page 15 of 126.

13

Hình 2.11. Bản đồ mạng lưới điểm thu gom rác ở TP Quảng Ngãi dạng vector

2.3. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TOÁN XÂY DỰNG CÁC DỰ BÁO
TRONG BÀI TOÁN QUẢN LÝ CTR ĐÔ THỊ
2.2.1. Mô hình tính toán dự báo sự gia tăng dân số
Phương pháp ước tính dân số: Giả sử tốc độ gia tăng dân số theo
thời gian tỉ lệ thuận với dân số hiện tại. [7]
Đặt: k là hằng số tốc độ gia tăng dân số; P là dân số (người); t là
thời gian (năm)
Phương trình tốc độ gia tăng dân số của 1 khu vực trong trường hợp
này được biểu diễn như sau:

dP
dP
= kP hay
= kdt
dt
P
Lấy tích phân 2 vế phương trình trên theo thời gian, ta có:

Pt

t

dP
òP P = t ò=0kdt hay ln Pt - ln P0 = k (t - t 0 ) hay ln Pt = k (t - t 0 ) + ln P0
0
0

Đặt

x = t – t0 ; y = lnPt ;

Footer Page 15 of 126.

a=k;

b = lnP0


14

Header Page 16 of 126.

Phương trình: ln Pt = k (t - t 0 ) + ln P0 viết lại: y = ax + b
Các bước dự báo sự gia tăng dân số:
− Bước 1: Thu thập dữ liệu về dân số.
Bảng 2.3. Dân số của thành phố Quảng Ngãi qua các năm
Năm

X

Pt (người)

Y = lnPt

X2

XY

1989

0

100493

11,51

0

0

2000

11

117342

11,68

121

128,48

2001

12

118681

11,68

144

140,16

2002

13

120064

11,70

169

152,1

2003

14

121333

11,71

196

163,94

2004

15

122625

11,72

225

175,8

2005

16

124010

11,73

256

187,68

2006

17

125081

11,74

289

199,58

2007

18

125995

11,75

324

211,5

Tổng

116

1075624

105,22

1724

1359,24

(Số liệu dân số theo niên giám thống kê tỉnh Quảng Ngãi năm 2007)

− Bước 2: Tính toán các hệ số a, b. Từ dữ liệu đã thu thập ở bước 1,
tiến hành xác định hệ số a, b của phương trình y = ax + b theo phương
pháp bình phương tối thiểu. Với 2 giá trị a, b ta có thể ước tính dân số ở
năm thứ t bất kỳ trong tương lai
Xác định hệ số a, b của y = ax + b theo phương pháp bình phương
tối thiểu như sau:

= 0,0128

=
=

Footer Page 16 of 126.

= 11,525


15

Header Page 17 of 126.
− Bước 3: Tính dự báo dân số

Với phương trình y = 0,0128x + 11,525; chúng tôi ước tính dân số
TP Quảng Ngãi đến năm 2020 trong bảng 2.3
2.2.2. Tính toán dự báo lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh
Dựa vào số dân và tỷ lệ gia tăng dân số hàng năm của thành phố,
ước tính lượng rác thải sinh hoạt hiện tại và lượng rác phát sinh đến
năm 2020.
Giả sử lượng rác phát sinh bình quân mỗi người là 0,8
kg/người/ngày. Cứ 5 năm, tốc độ phát sinh rác tăng 0,05 kg/người/ngày
Bảng 2.5. Ước tính lượng rác phát sinh của thành phố đến năm 2020
Năm

Pt

Tốc độ phát
sinh rác

Lượng rác phát sinh
(kg/ngày)

2014

139413

0,9

125472

2015

141181

0,95

134122

2016

143000

0,95

135850

2017

144842

0,95

137600

2018

146708

0,95

139373

2019

148627

0,95

141196

2020

150512

1,0

150512

2.2.3. Mô hình tính toán số phương tiện cần đầu tư
a. Tính toán lượng xe cơ giới
b. Tính toán cho lượng thùng xe đẩy tay 660L
c. Kết quả tính toán minh họa
Bảng 2.6. Ước tính lượng xe ép rác cần thiết từ nay đến năm 2020
Năm

Lượng rác phát sinh
(kg/ngày)

Footer Page 17 of 126.

Số chuyến trong ngày

Ước tính số xe ép rác
10 tấn


Header Page 18 of 126.

16

2014

125472

18

17

2015

134122

19

18

2016

135850

19

18

2017

137600

19

18

2018

139373

20

19

2019

141196

20

19

2020

150512

21

20

2.4. TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ GPS VÀO HỆ THỐNG QN-GIS
QUẢN LÝ PHƯƠNG TIỆN THU GOM, VẬN CHUYỂN RÁC

2.4.1. Giới thiệu tổng quan
Ứng dụng thiết bị GPS (hình 2.12) gắn trực tiếp trên các phương
tiện thu gom và vận chuyển CTR nhằm:
− Giám sát, ghi nhận lộ trình đường đi của các phương tiện thu gom,
vận chuyển theo thời gian thực: Vận tốc, hướng di chuyển và trạng thái
xe, vị trí của từng phương tiện di chuyển trên các tuyến đường
− Lưu trữ lộ trình từng phương tiện vận chuyển và hiển thị lại lộ trình
của từng xe trên bản đồ: thời gian xuất phát, dừng ở các điểm thu gom
… và thời gia kết thúc lộ trình.
− Báo cáo quãng đường đi, dừng, chạy, vị trí, tốc độ để định mức và
theo dõi nhiên liệu, tổng hợp doanh số, chi phí nhiên liệu, hiệu quả kinh
doanh, hiệu suất khai thác của từng phương tiện
2.4.2. Mô hình tích hợp GPS vào hệ thống
Các phương tiện vận chuyển được lắp đặt thiết bị định vị vệ tinh
GPS PT302. Dữ liệu về vị trí phương tiện và thông tin hỗ trợ được
truyền về trung tâm quản lý thông qua mạng vô tuyến GSM sử dụng kỹ
thuật GPRS hay 3G

Footer Page 18 of 126.

Header Page 19 of 126.

17

Hình 2.13. Mô hình tích hợp GPS vào hệ thống QN-GIS

Hoạt động của hệ thống GIS tích hợp GPS vào quản lý các
phương tiện vận chuyển rác hình 2.13:
−

Tại trung tâm quản lý sử dụng phần mềm QN-GIS theo dõi quá trình
di chuyển, dừng đỗ của các phương tiện. Song song với việc lưu trữ
dữ liệu tại datalogger trên thiết bị GPS, các dữ liệu này cũng được
truyền về hệ thống máy chủ của nhà cung cấp GSM/GPRS, thông
qua dịch vụ GPRS của nhà cung cấp di động

−

Máy chủ tại trung tâm quản lý được kết nối với máy chủ của nhà
cung cấp dịch vụ GSM/GPRS thông qua mạng Internet, để nhận dữ
liệu của các thiết bị GPS, rồi chuyển đổi tọa độ cho thích hợp và
hiển thị lên bản đồ số GIS, đồng thời lưu lại thông tin vào CSDL
2.4.3. Ánh xạ tọa độ GPS vào bản đồ số

2.5. ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNG QN-GIS VÀ ĐỊNH
HƯỚNG CÔNG NGHỆ

Footer Page 19 of 126.

Header Page 20 of 126.

18

Hệ thống sử dụng mô hình Client/Server như sơ đồ hình 2.15.

Hình 2.15. Mô hình đề xuất xây dựng hệ thống QN-GIS

Geoserver: Các dữ liệu địa lý đều do Geoserver quản lý, nó sẽ
đóng vài trò trung gian để nhận các yêu cầu truy xuất và cập nhật thông
tin từ phía WebGIS Server, sau đó Geoserver sẽ xử lý, thao tác trực tiếp
đến dữ liệu và trả kết quả về cho Webserver.
WebGIS Server: WebGIS Server sẽ nhận yêu cầu truy xuất và cập
nhật dữ liệu địa lý từ phía Client, xử lý, chuyển các yêu cầu đó thành
các lời gọi dịch vụ WFS đến Geoserver. Sau đó nó sẽ nhận kết quả xử
lý từ Geoserver, thông dịch kết quả rồi chuyển lại cho Client.
Client: Client có trách nhiệm giao tiếp với WebGIS Server lấy
thông tin và hiển thị hình ảnh bản đồ, cho phép người dùng tương tác
và hiệu chỉnh dữ liệu địa lý.
2.6. KẾT CHƯƠNG
Chương này giới thiệu tổng quan về hệ thống QN-GIS, xây dựng
mô hình dữ liệu GIS cho hệ thống. Tìm hiểu các mô hình toán học tính
toán dự báo và ứng dụng công nghệ GPS quản lý các phương tiện vận
chuyển rác.

Footer Page 20 of 126.


19

Header Page 21 of 126.

CHƯƠNG 3
PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG
3.1. MÔ TẢ BÀI TOÁN
− Xây dựng ứng dụng DesktopGIS nhằm:
§ Đọc và xếp chồng các lớp bản đồ đã xây dựng ở chương 2, tạo
thành một bản đồ số hoàn chỉnh phục vụ cho công tác quản lý
CTR tại TP Quảng Ngãi.
§ Bộ công cụ hỗ trợ quản lý, cập nhật dữ liệu không gian trực
tiếp trên bản đồ số. Quản lý, giám sát phương tiện tham gia
thu gom, vận chuyển CTR bằng công nghệ GPS …
§ Ứng dụng các mô hình toán học đã trình bày ở chương 2, xây
dựng các dự báo về gia tăng dân số, ước lượng rác thải phát
sinh; số lượng xe và thùng đẩy tay 660L cần đầu tư.
− Xây dựng WebGIS tích hợp vào HTTTMT tỉnh Quảng Ngãi có
khả năng hiển thị bản đồ giao thông, mạng lưới điểm thu gom
vận chuyển rác…; chia sẻ thông tin, văn bản, chính sách môi
trường về CTR đến các Sở - Ngành liên quan và công chúng.
3.1.1. Phân tích yêu cầu chức năng
a. Chức năng 1. Quản trị hệ thống QN-GIS
b. Chức năng 2. Cập nhật dữ liệu không gian và thuộc tính
c. Chức năng 3. Quản lý phương tiện thu gom, vận chuyển rác
bằng công nghệ GPS
d. Chức năng 4. Đưa ra các dự báo trong bài toán quản lý CTR
e. Chức năng 5. Phân tích, tổng hợp, thống kê và báo cáo
f. Chức năng 6. Quản lý và khai thác thông tin trên bản đồ
3.1.2. Đối tượng sử dụng

Footer Page 21 of 126.


20

Header Page 22 of 126.

3.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG QN-GIS
3.2.1. Các ca sử dụng chính của hệ thống
a. Ca sử dụng tổng quát của hệ thống

Hình 3.1. Sơ đồ ca sử dụng tổng quát của hệ thống QN-GIS
b. Ca sử dụng quản lý điểm tập trung rác
Dang nhap
Quan ly tram trung chuyen
<<include>>
Quan ly dia diem tap ket rac

<<extend>> Quan ly cho
<<extend>>

Nguoi dung
<<extend>>

<<extend>>

Quan ly loai rac
<<extend>>
<<extend>>
Them loai rac

Footer Page 22 of 126.

Xoa loai rac

Quan ly bai rac


21

Header Page 23 of 126.

c. Ca sử dụng quản lý lộ trình thu gom vận chuyển rác
Dang nhap

Them lo trinh

<<include>>

<<extend>>

<<extend>>

Cap phuong tien cho lo trinh

<<extend>>
Quan ly lo trinh

Phan cong nhan vien cho lo trinh

Nguoi dung
<<extend>>
<<extend>>

Xoa lo trinh

<<extend>>
Cap nhat lo trinh

In danh sach lo trinh

d. Ca sử dụng quản lý các đơn vị hành chính của thành phố
e. Ca sử dụng khối lượng rác tập trung tại bãi rác
3.2.2. Thiết kế chức năng
Hệ thống được thiết kế và xây dựng gồm 5 module chính:
a. Module “Quản lý bản đồ số”
b. Module “Quản lý cơ sở dữ liệu”
c. Module “Tính toán các dự báo”
d. Module “Tích hợp GPS vào QN-GIS”
e. Mô-đun “Phân tích, thống kê và báo cáo”
3.2.3. Thiết kế cơ sở dữ liệu thuộc tính
a. Dữ liệu điểm thu gom
STT

Tên trường

Kiểu dữ liệu

Khóa

1

ID

Integer

2

colTen

Character(100)

3

colDiachi

Integer

4

colHopdong

Character(100)

Hợp đồng thu gom

5

colHinh

Image

Hình ảnh

Footer Page 23 of 126.

Chính

Mô tả
Mã ID
Tên điểm thu gom

Ngoại

Địa chỉ


Header Page 24 of 126.

22

b. Dữ liệu điểm tập trung rác
c. Dữ liệu lộ trình quét, thu gom và vận chuyển rác thải
d. Dữ liệu lộ trình quét, thu gom và vận chuyển rác thải
3.2.4. Sơ đồ quan hệ trong cơ sở dữ liệu thuộc tính
3.3. KẾT QUẢ TRIỂN KHAI THỰC NGHIỆM
3.3.1. Mô hình triển khai
Hệ thống sử dụng mô hình Client/Server, kiến trúc của hệ thống
gồm 3 phần được thể hiện trong sơ đồ hình 3.11

Hình 3.11. Mô hình triển khai hệ thống QN-GIS

3.3.2. Thực nghiệm chức năng chính trong hệ thống QN-GIS
a. Chức năng quản lý, biên tập các lớp bản đồ
Đọc và xếp chồng các lớp bản đồ để tạo bản đồ thành một bản đồ
hoàn chỉnh phục vụ cho công tác quản lý CTR tại TP Quảng Ngãi như
hình 3.15

Footer Page 24 of 126.


Header Page 25 of 126.

23

Hình 3.15. Bản đồ số phục vụ công tác quản lý CTR được tạo ra từ hệ thống QN-GIS

b. Chức năng tính toán các dự báo
c. Chức năng quản lý thiết bị, nhân sự tham gia thu gom,
vận chuyển CTR
d. Quản lý trang thiết bị - xe cơ giới
e. Chức năng chia sẻ thông tin môi trường về rác thải thông
qua WebGIS
3.3.3. Nhận xét đánh giá kết quả

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Luận văn đã đạt được những kết quả sau:
§ Về mặt lý thuyết
−

Tìm hiểu và nghiên cứu hệ thống thông tin địa lý GIS, thiết
bị GPS, phương pháp thiết kế, xây dựng CSDL GIS.

−

Đánh giá được hiện trạng của hệ thống thu gom, vận chuyển
để từ đó đề xuất giải pháp mới ứng dụng GIS thay thế.

Footer Page 25 of 126.