Xây dựng bản đồ và cơ sở dữ liệu gis phục vụ quản lý môi trường do tác động của quá trình khai thác mỏ khu vực bể than đông triều uông bí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN THỊ HẠNH

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ
QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG DO TÁC ĐỘNG CỦA Q TRÌNH
KHAI THÁC MỎ KHU VỰC BỂ THAN
ĐƠNG TRIỀU - NG BÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN THỊ HẠNH

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ
QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG DO TÁC ĐỘNG CỦA Q TRÌNH
KHAI THÁC MỎ KHU VỰC BỂ THAN
ĐƠNG TRIỀU - NG BÍ

Chun ngành: Kỹ thuật trắc địa
Mã số
: 60.52.85

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. KIỀU KIM TRÚC

HÀ NỘI - 2010


1

Lời cam đoan
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân, kết quả trình
bày trong luận văn là đúng sự thật và chưa từng được công bố trong bất kỳ cơng
trình nào khác.
Tác giả đề tài

Nguyễn Thị Hạnh


2

MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................................1
MỤC LỤC.......................................................................................................................2
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...........................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ ....................................................................6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢN ĐỒ ......................................................................7
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................9
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................13
1.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận về môi trường và quản lý môi trường ...................13
1.1.1 Khái niệm môi trường...................................................................................13
1.1.2 Ảnh hưởng của quá trình khai thác than đến môi trường .........................14

1.1.3 Quản lý môi trường.......................................................................................18
1.1.4 Cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý môi trường ..................................................19
1.2 Khả năng ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý môi
trường ........................................................................................................................20
1.2.1 Định nghĩa về Hệ thông tin địa lý (GIS) ...................................................20
1.2.2 Các thành phần cơ bản của công nghệ GIS................................................21
1.2.3 Các chức năng cơ bản của GIS ...................................................................24
1.2.4 Mơ hình dữ liệu của GIS..............................................................................24
1.2.5 Cơng nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu bằng GIS..............................................25
1.3 Quản lý môi trường khu vực Đơng Triều – ng Bí bằng cơng nghệ hệ
Thông tin địa lý.........................................................................................................28
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ
MÔI TRƯỜNG.............................................................................................................29
2.1 Tổng quan về cơ sở dữ liệu ................................................................................29
2.1.1 Khái niệm về cơ sở dữ liệu GIS....................................................................29
2.1.2 Cấu trúc dữ liệu GIS ....................................................................................31
2.1.3 Tổ chức cơ sở dữ liệu GIS............................................................................38
2.1.4 Các phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu ...................................................40


3

2.2 Yêu cầu đối với Cơ sở dữ liệu quản lý môi trường .........................................41
2.2.1 Chuẩn về hệ thống tọa độ.............................................................................41
2.2.2 Chuẩn về các sai số.......................................................................................41
2.2.3 Chuẩn về phân lớp thông tin........................................................................41
2.2.4 Chuẩn về mơ hình dữ liệu lưu trữ và mơ tả khơng gian ............................42
2.3 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu GIS..............................................................42
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ
MÔI TRƯỜNG KHU VỰC VÙNG THAN NG BÍ,QUẢNG NINH .................45

3.1. Tổng quan về q trình khai thác mỏ khu vực Đơng Triều – ng Bí........45
3.1.1 Đặc điểm địa hình khu vực Đơng Triều – ng Bí ....................................45
3.1.2 Đặc điểm kinh tế và dân cư khu vực Đơng Triều – ng Bí .....................49
3.2 Hiện trạng mơi trường và tình hình quản lý mơi trường khu vực Đơng
Triều – ng Bí.........................................................................................................51
3.2.1 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí....................................................................51
3.2.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường nước..........................................................53
3.2.3 Hiện trạng tài nguyên đất, tài nguyên rừng, tài nguyên sinh vật ..............54
3.2.4 Giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu và bảo vệ môi trường cho khu vực
khai thác than vùng Đông Triều – ng Bí .........................................................54
3.2.5 Giải pháp quản lý nhằm giảm thiểu và bảo vệ môi trường cho khu vực
khai thác than vùng Đơng Triều – ng Bí. ........................................................57
3.3 Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS môi trường ..........................................................58
3.3.1 Nguồn dữ liệu ...............................................................................................59
3.3.2 Phần mềm sử dụng .......................................................................................59
3.4 Cơ sở dữ liệu thơng tin địa hình: CSDL_nen ..................................................59
3.4.1 Cơ sở thiết kế.................................................................................................59
3.4.2 Thiết kế cơ sở dữ liệu....................................................................................60
3.4.3 Nhập dữ liệu vào Geodatabase.....................................................................61
3.4.4. Xây dựng ràng buộc toàn vẹn dữ liệu không gian (quan hệ Topology) ...61
3.4.5 Nhập dữ liệu thuộc tính................................................................................63


4

3.5 Cơ sở dữ liệu thông tin môi trường ..................................................................67
3.5.1 Cơ sở thiết kế.................................................................................................67
3.5.2 Nguồn dữ liệu ...............................................................................................67
3.5.3 Thiết kế Geodatabase....................................................................................67
3.5.4 Xây dựng ràng buộc tồn vẹn dữ liệu khơng gian (quan hệ Topology) ....67

3.5.5 Nhập dữ liệu thuộc tính................................................................................68
3.5.6. Sử dụng phần mềm EQWIN .......................................................................72
3.6. Kết quả xây dựng và quản lý CSDL mơi trường, phân tích và đánh giá
dữ liệu mơi trường vùng than ng Bí, Quảng Ninh............................................78
3.6.1. Kết quả xây dựng và quản lý CSDL môi trường vùng than ng Bí,
Quảng Ninh............................................................................................................78
3.6.2. Kết quả phân tích và đánh giá dữ liệu mơi trường vùng than ng Bí,
Quảng Ninh............................................................................................................80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................92
PHỤ LỤC ......................................................................................................................93


5

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT

GIS (Geographic Information System): Hệ thống thông tin địa lý
HTTTĐL: Hệ thống thông tin địa lý
CSDL: Cơ sở dữ liệu
Megadata: Siêu dữ liệu
Feature Dataset: Nhóm lớp
Feature Class: Lớp đối tượng
Topology: Cấu trúc hình học khơng gian
MT: Mơi trường
TKV: Tập đồn Cơng nghiệp Than – Khống sản Việt Nam
BTNMT: Bộ Tài ngun Mơi trường
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

6

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ
Bảng 3.1

Một số chỉ tiêu tổng hợp về chất lượng mơi trường khơng khí

52

Bảng 3.2

Một số chỉ tiêu tổng hợp về chất lượng môi trường nước

53

Bảng 3.3

Mối quan hệ Topology của các đối tượng trong cơ sở dữ liệu thơng

62

tin địa hình
Bảng 3.4

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp địa giới

64

Bảng 3.5

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp địa hình

64

Bảng 3.6

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp sơng 1 nét

65

Bảng 3.7

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp sơng 2 nét

65

Bảng 3.8

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp tim đường bộ

65

Bảng 3.9

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp bến bãi

66

Bảng 3.10

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp thực vật

66

Bảng 3.11

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp dân cư

66

Bảng 3.12

Mối quan hệ Topology của các đối tượng trong CSDL môi trường

68

Bảng 3.13

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp ranh giới mỏ

69

Bảng 3.14

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp trạm quan trắc

69

Bảng 3.15

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp mơi trường đất

70

Bảng 3.16

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp mơi trường khơng khí

71

Bảng 3.17

Cơ sở dữ liệu thuộc tính lớp nước mặt

72

Sơ đồ 2.1

Mơ hình thứ bậc (Hierarchical)

30

Sơ đồ 2.2

Mơ hình mạng lưới (Network)

31

Sơ đồ 2.3

Mơ hình quan hệ (Relationl)

31

Sơ đồ 2.4

Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu GIS

43


7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢN ĐỒ
Hình 1.1

Moong khai thác than

14

Hình 1.2

Các thành phần cơ bản của cơng nghệ GIS

22

Hình 1.3

Sơ đồ mơ hình cơ sở dữ liệu của GIS

23

Hình 1.4

Phân tích lớp thơng tin trong mơ hình chồng xếp GIS

25

Hình 2.1

Cấu trúc dữ liệu Vecter và Raster

33

Hình 2.2

Mơ hình dữ liệu Vecter

33

Hình 2.3

Đối tượng Point

34

Hình 2.4

Đối tượng Line

34

Hình 2.5

Cơ sở dữ liệu nền

34

Hình 2.6

Đối tượng Vùng

39

Hình 2.7

Mơ hình cơ sở dữ liệu

44

Hình 3.1

Vị trí địa lý khu vực Đơng Triều – ng Bí

45

Hình 3.2

Xây dựng CSDL mơi trường vùng than ng Bí, Quảng Ninh

73

Hình 3.3

Khai báo ban đầu CSDL mơi trường mới vùng than ng Bí

74

Hình 3.4

Trạm đo (stations): Khai báo thuộc tính

75

Hình 3.5

Bảng trạm đo (stations): Các trạm đo vùng ng Bí

76

Hình 3.6

Bảng thơng số mơi trường (Parameters): Nhập và hiển thị thuộc

77

tính
Hình 3.7

Bảng tiêu chuẩn mơi trường (Standards): Nhập và hiển thị thuộc tính

78

Hình 3.8

Bảng tiêu chuẩn mơi trường (Samlpe): Hiển thị dữ liệu quan trắc

78

Hình 3.9

Xây dựng các lớp thông tin bản đồ nền vùng Uông Bí

80

Hình 3.10

Kết quả xây dựng CSDL mơi trường vùng ng Bí

81

Hình 3.11

Bản đồ ơ nhiễm mơi trường theo chun đề ô nhiễm kim loại

82

nặng sắt tổng Fe-T
Hình 3.12

Đồ thị ô nhiễm mơi trường kim loại nặng sắt tổng Fe-T

83

Hình 3.13

Bản đồ ô nhiễm môi trường theo chuyên đề ô nhiễm dầu mỡ

84

Hình 3.14

Đồ thị ơ nhiễm mơi trường thơng số dầu mỡ

85


8

Hình 3.15

Đồ thị ơ nhiễm mơi trường thơng số BOD

85

Hình 3.16

Bản đồ ô nhiễm môi trường theo chuyên đề thông số

86

Hình 3.17

Đồ thị ơ nhiễm mơi trường thơng số độ pH

87

Hình 3.18

Bản đồ ơ nhiễm mơi trường theo chun đề thơng số pH

88

Hình 3.19

Bản đồ ơ nhiễm mơi trường theo chun đề thơng số Asen

89

Hình 3.20

Đồ thị ơ nhiễm mơi trường thông số Asen

90


9

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong nhiều năm qua, do nhu cầu than trong nước và trên thế giới ngày càng
tăng nhanh nên ngành than đã tổ chức lại sản xuất, tăng cường đầu tư trang thiết bị
máy móc hiện đại, sản lượng khai thác than khơng ngừng tăng nhanh từ 12 triệu tấn
năm 2000 đã tăng lên 45 triệu tấn năm 2009, góp phần làm tăng trưởng kinh tế của
tỉnh. Mặt khác, theo tính tốn để khai thác 1 tấn than phải bóc từ 6 – 8 m3 đất đá và
thải ra 1 – 3 m3 nước thải. Do vậy, hàng năm sẽ thải vào môi trường khoảng 160
triệu m3 đất đá và khoảng 60 triệu m3 nước gây tích tụ, bồi lắng, rửa trơi đất đá, làm
ảnh hưởng đến các khu dân cư đô thị và các cửa sơng, ven biển, làm suy thối
nghiêm trọng tài nguyên đất đai, rừng biển… Có thể nói, do hoạt động khai thác
than với tốc độ cao và vấn đề môi trường chưa được đầu tư tương xứng là nguyên
nhân chính gây ơ nhiễm mơi trường về đất, nước, khơng khí và sức khoẻ cộng đồng
dân cư. Ơ nhiễm ở nhiều khu vực đã đến mức nghiêm trọng, như Mạo Khê, thị xã
ng Bí, thị xã Cẩm Phả… Vì vậy vấn đề kiểm sốt ơ nhiễm mơi trường trở nên hết
sức cấp bách và cần được chú trọng đặc biệt.
Khoa học công nghệ ngày càng phát triển và tiến bộ vượt bậc. Tin học hóa trong
cơng tác quản lý đã và đang được triển khai một cách toàn diện, và mang lại một hiệu
quả to lớn, thiết thực trong công cuộc tái thiết đất nước. Việc ứng dụng các công nghệ
mới vào quản lý sẽ giúp giảm bớt gánh nặng cho con người trong quản lý, làm tăng năng
suất và hiệu quả lao động. Do vậy, đề tài: “Xây dựng bản đồ và cơ sở dữ liệu GIS
phục vụ quản lý mơi trường do tác động của q trình khai thác mỏ khu vực vùng
than ng Bí, Quảng Ninh” là hết sức cần thiết. Cơ sở dữ liệu của đề tài có thể cập
nhật, trao đổi thơng tin và chuyển giao dữ liệu một cách nhanh chóng, chính xác.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu, xây dựng cơ sở dữ liệu bằng công nghệ GIS phục vụ trực tiếp
công tác giám sát, dự báo, cảnh báo và cập nhật bản đồ môi trường do ảnh hưởng
của khai thác than khu vực vùng than Đơng Triều – ng Bí tỉnh Quảng Ninh.


10

- Phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội khu vực.
Nhiệm vụ của đề tài
- Nghiên cứu các nội dung quản lý sự ô nhiễm của môi trường nước mặt.
- Nghiên cứu cơ sở khoa học và công nghệ GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu.
- Ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý ô nhiễm môi
trường nước mặt.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi khoa học: Ứng dụng phần mềm GIS thành lập cơ sở dữ liệu phục
vụ quản lý môi trường.
- Phạm vi lãnh thổ: khu vực vùng than Đơng Triều, ng Bí được chọn để
nghiên cứu.
4. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được các mục đích đề ra, luận văn tập chung vào các nội dung
chính sau:
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về GIS, cơ sở dữ liệu.
- Thu thập số liệu thực tế về môi trường và các thông số môi trường khu vực
Đông Triều – ng Bí.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu.
- Xử lý, phân tích kết quả quan trắc mơi trường và báo cáo.
5. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu, tác giả chọn cách tiếp cận và các phương pháp
nghiên cứu vừa truyền thống vừa hiện đại phù hợp với yêu cầu phân tích, đánh
giá thực trạng về chất lượng môi trường cũng như dự báo những diễn biến về
môi trường trong tương lai, trong quan hệ với nguồn thải gây ô nhiễm do hoạt
động khai thác than khu vực vùng than Đơng Triều – ng Bí. Trong luận văn
tác giả xây dựng cụ thể cho các yếu tố ô nhiễm môi trường nước mặt theo các
phương pháp sau:
Phương pháp thu thập, thống kê, phân tích và tổng hợp dữ liệu
Dựa vào tài liệu đã có tiến hành thống kê các nguồn thải, phân tích đánh giá

các tác nhân gây ô nhiễm môi trường.


11

Phương pháp này giúp thu thập được những thông tin và các vấn đề có liên
quan, xử lý chúng để đưa ra nhận xét, kết luận và kiến nghị giải pháp cho phù hợp.
Các tư liệu sử dụng trong luận văn này gồm các cơng trình nghiên cứu trước đó, các
bài viết, báo cáo trên các phương tiện thông tin đại chúng, sách báo và internet...
Phương pháp này tiết kiệm được thời gian và kinh phí nhưng vẫn có tầm nhìn khái
quát về vấn đề cần nghiên cứu.
Phương pháp điều tra thực địa
Để đảm bảo chính xác, độ tin cậy của các thông tin thể hiện trên bản đồ ta tiến
hành công tác điều tra thực địa nhằm kiểm tra, chỉnh sửa các đối tượng còn nghi
ngờ hoặc đã thay đổi và bổ sung các đối tượng được xây mới.
Sử dụng bản đồ hành chính, bản đồ địa hình và bản đồ hiện trạng sử dụng đất
các tỷ lệ để so sánh, đối chiếu, hiện chỉnh các yếu tố đã bị sai cũ và bổ sung các yếu
tố về địa hình, dân cư, kinh tế - văn hóa - xã hội, giao thông mới.
Phương pháp viễn thám, bản đồ và hệ thông tin địa lý
Phương pháp viễn thám, bản đồ và hệ thông tin địa lý nhằm theo dõi, đánh giá
hiện trạng và diễn biến mơi trường tồn khu vực. Lưu trữ, cập nhật các thông tin kể
cả dữ liệu bản đồ. Công nghệ GIS giúp cho việc lưu trữ, cập nhật và sử dụng có
hiệu quả các dữ liệu về mơi trường trên tồn lưu vực. Phương pháp bản đồ (mơ hình
khơng gian, trực quan) giúp cho việc thể hiện trực quan nhất các kết quả nghiên
cứu, các điểm nóng về mơi trường.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học của đề tài là tạo ra hướng quản lý mới về kiểm soát ô nhiễm
môi trường dựa trên công nghệ GIS.
Nguồn dữ liệu sẽ được chia sẻ, trao đổi rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực và các
ngành liên quan.

Ý nghĩa thực tiễn lớn của đề tài tạo ra là tăng năng suất lao động, tổng hợp
đánh giá được mức độ ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới kinh tế – xã hội khu vực
nghiên cứu. Dựa vào đó đưa ra các biện pháp hạn chế, xử lý ơ nhiễm mơi trường
thích hợp.


12

7. Kết quả đạt được của đề tài
Xây dựng cơ sở dữ liệu:
Cơ sở dữ liệu nền địa lý: ranh giới mỏ, thủy văn, dân cư, hành chính…
Cơ sở dữ liệu chuyên đề:
+ Hệ thống các bảng biểu, bài viết, qui định, được đưa vào trong CSDL.
+ Xây dựng cơ sở dữ liệu thành lập bản đồ quản lý môi trường do tác động
của quá trình khai thác than.
8. Cấu trúc của luận văn
Mở đầu.
Chương 1: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu.
Chương 2: Phương pháp xây dựng CSDL quản lý môi trường bằng GIS.
Chương 3: Xây dựng cơ sở dữ liệu môi trường khu vực vùng than Đơng Triều,
ng Bí.
Kết luận và kiến nghị.
9. Lời cảm ơn
Lời đầu tiên tác giả luận văn xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Kiều
Kim Trúc, thầy là người đã đưa ra định hướng và tận tình hướng dẫn về mặt khoa
học cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu.
Tác giả xin trân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Bộ môn Trắc địa Mỏ, khoa
Trắc địa đã có những ý kiến đóng góp đầy bổ ích trong quá trình làm luận văn. Xin
cảm ơn Ban Giám Hiệu, phòng Đại học và Sau Đại học Trường Đại học Mỏ - Địa
chất, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình hồn thành khố học cao học.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các cán bộ phịng Mơi trường của Viện
Khoa học Cơng Nghệ Mỏ (VIMSAT) và Công ty CP Tin học, Công nghệ và Môi
trường-TKV (VITE) đã hỗ trợ và cung cấp dữ liệu cho luận văn.
Cuối cùng tác giả xin cảm ơn gia đình người thân và bạn bè đã thường xuyên
động viên, giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận văn.


13

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận về môi trường và quản lý môi trường
1.1.1 Khái niệm môi trường
1. Môi trường là gì?
Mơi trường theo nghĩa rộng là tất cả các nhân tố tự nhiên và xã hội cần thiết
cho sự sinh sống, sản xuất của con người, như tài nguyên thiên nhiên, khơng khí,
đất, nước, ánh sáng, cảnh quan, quan hệ xã hội...
Môi trường theo nghĩa hẹp không xét tới tài nguyên thiên nhiên, mà chỉ bao
gồm các nhân tố tự nhiên và xã hội trực tiếp liên quan tới chất lượng cuộc sống
con người. Ví dụ: mơi trường của học sinh gồm nhà trường với thầy giáo, bạn bè,
nội quy của trường, lớp học, sân chơi, phịng thí nghiệm, vườn trường, tổ chức xã
hội như Đoàn, Đội với các điều lệ hay gia đình, họ tộc, làng xóm với những quy
định không thành văn, chỉ truyền miệng nhưng vẫn được cơng nhận, thi hành và
các cơ quan hành chính các cấp với luật pháp, nghị định, thông tư, quy định.
Tóm lại, mơi trường là tất cả những gì có xung quanh ta, cho ta cơ sở để sống và
phát triển.
2. Ơ nhiễm mơi trường là gì?
"Ơ nhiễm mơi trường là sự thay đổi tính chất của mơi trường, vi phạm Tiêu chuẩn
môi trường".

Trên thế giới, ô nhiễm môi trường được hiểu là việc chuyển các chất thải
hoặc năng lượng vào mơi trường đến mức có khả năng gây hại đến sức khoẻ con
người, đến sự phát triển sinh vật hoặc làm suy giảm chất lượng môi trường. Các
tác nhân ô nhiễm bao gồm các chất thải ở dạng khí (khí thải), lỏng (nước thải), rắn
(chất thải rắn) chứa hóa chất hoặc tác nhân vật lý, sinh học và các dạng năng
lượng như nhiệt độ, bức xạ.


14

Tuy nhiên, môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu trong đó hàm lượng,
nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến mức có khả năng tác động xấu đến
con người, sinh vật và vật liệu.
1.1.2 Ảnh hưởng của q trình khai thác than đến mơi trường
Khai thác than là ngun nhân chính khiến mơi trường Quảng Ninh bị ô nhiễm
nghi êm trọng. Hoạt động sản xuất (khai thác, vận chuyển, chế biến, kho bãi, bến
xuất) xen lẫn các khu dân cư, lân cận với các đô thị, các khu kinh tế trọng điểm,
thượng nguồn sông suối, các hệ sinh thái nhạy cảm cửa sông ven biển và nhiều
nguồn tài nguyên thiên nhiên, văn hoá, lịch sử quan trọng (Di sản thiên nhiên thế
giới vịnh Hạ Long, Di tích lịch sử văn hố n Tử) đã bị ảnh hưởng nghiêm trọng
trong suốt thời gian qua. Đặc biệt là giai đoạn 2003 đến nay do việc tăng sản lượng
khai thác trong khi đó hạ tầng kỹ thuật và các cơng trình bảo vệ mơi trường chưa
được quan tâm đầu tư thích đáng.

Hình 1.1 Moong khai thác than
1. Khơng khí
Ơ nhiễm khơng khí là ơ nhiễm mà bất kì chất nào đó (quan sát được hoặc
khơng quan sát được) được tìm thấy trong khơng khí, khơng phải là thành phần
khơng khí hoặc là thành phần của khơng khí nhưng ở một nồng độ nào đó trong một
thời gian nhất định sẽ gây hại cho sinh vật và tài sản.

15

Có hai nguồn gây ONMT khơng khí là do tự nhiên và nhân tạo:
+ ONMT khơng khí do tự nhiên: Bụi, khói và một số khí do cháy rừng, sự
phân huỷ của các chất ở sông, phát tán phấn hoa…
+ ONMT khơng khí do nhân tạo: Đây là nguồn ơ nhiễm lớn nhất thường tập
chung ở các thành phố lớn và đông dân cư. Trong sản xuất công nghiệp, tiểu thủ
cơng nghiệp (khí thải do nhà máy và các khu cơng nghiệp, sử dụng xăng dầu, khai
thác khống sản…), giao thơng (khí thải do xe cộ đi lại), sinh hoạt (đun nấu, đốt
than, máy điều hồ…)… Các chất có trong khơng khí bị ơ nhiễm như: Bụi lơ lửng,
SO2, CO, NO2, H2S, hơi axit, chì…
Mơi trường khơng khí các khu vực khai thác khoáng sản và lân cận thường
xuyên bị ô nhiễm do bụi, khí độc, khí nổ và tiếng ồn phát sinh ở hầu hết các khâu
sản xuất. Nguồn phát sinh bụi lớn nhất là từ các khâu sàng, chế biến vận chuyển
than. Ngồi ra bụi cịn sinh ra từ các bãi thải chưa từng đổ thải hoặc những bãi thải
đã từng đổ thải nhưng chưa được cải tạo, phủ thảm thực vật. Hàm lượng bụi tại các
khu vực khai thác than, chế biến than đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 1,2 – 5,2
lần (trung bình trong 24h); hàm lượng bụi tại các khu dân cư lân cận các khu vực
sản xuất, chế biến than tại Quảng Ninh vượt tiêu chuẩn cho phép 3.3 lần (trung
bình 24h).
Hiện nay huyện Đơng Triều và thị xã ng Bí đã triển khai nhiều giải pháp
quản lý bảo vệ môi trường, đặc biệt là việc cấm vận chuyển than trên quốc lộ 18A,
các phương tiện vận chuyển theo đường chuyên dụng, quy hoạch, sắp xếp lại các
cảng, bến cảng đã hạn chế được ô nhiễm môi trường trong vận chuyển than đến khu
dân cư tập chung. Tuy nhiên, theo kết quả quan trắc mơi trường tại khu vực này
năm 2009, tình trạng ô nhiễm bụi do hoạt động khai thác, chế biến, vận chuyển than
vẫn cịn tồn tại.
2. Mơi trường đất đai

Môi trường đất là nơi trú ngụ của con người và hầu hết các sinh vật cạn, là
nền móng cho các cơng trình xây dựng dân dụng, cơng nghiệp và văn hoá của
con người. Đất là nguồn tài nguyên quý giá, con người sử dụng tài nguyên đất


16

vào hoạt động sản xuất nông nghiệp đảm bảo nguồn cung cấp lương thực, thực
phẩm cho con người.
Ô nhiễm đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hoá học độc hại hàm lượng
vượt quá giới hạn thông thường do các hoạt động của con người như: khai thác
khoáng sản, sản xuất cơng nghiệp, sản xuất phân bón hố học thuốc trừ sâu. Các
chất làm ô nhiễm môi trường đất như: dầu, kim loại nặng, chất phóng xạ, chất hữư
cơ (từ các bã hữu cơ, vượt quá khả năng tự làm sạch môi trường đất ô nhiễm CH4,
H2S và quá dư thừa vi sinh vật yếm khí), vi sinh vật môi trường đất.
Ngành công nghiệp than đã ra đời và trải qua phát triển hơn 120 năm, hiện
nay hàng năm ngành than khai thác trên 13-14 triệu tấn than sạch, đào bình qn
trên 100km đường lị, bóc và đổ thải trên 50 triệu m3 đất đá, sử dụng trên 160m3 gỗ,
khoảng 15 ngàn tấn thuốc nổ và hàng chục ngàn tấn nhiên liệu các loại. Việc khai
thác than đã tạo một lượng đất đá thải lớn, đất bị nhiễm kim loại nặng, đất nhiễm
than và đá do đó việc cải tạo tái sử dụng đất này là rất khó khăn thậm chí là khơng
thể tái sử dụng được. Ngồi ra việc khai thác than hầm lò còn gây ra sụt lún bề mặt.
3. Mơi trường nước
Ơ nhiễm mơi trường nước (ONMT) là nồng độ các chất ô nhiễm vượt quá
mức an tồn, vượt khả năng tự làm sạch của mơi trường nước. Các nguồn gây
ONMT là do nước thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, do mưa
tuyết, bão lũ đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật, vi sinh vật có
hại… đã đưa vào nguồn nước các chất gây ô nhiễm như: pH, hàm lượng cặn lơ
lửng, độ đục, độ dẫn điện, tổng độ khoáng hố, oxi hồ tan DO, BOD5, COD, NH4+,
NO-3, PO-4, Cl-, tổng lượng Fe, tổng số colifrom, kim loại nặng. Khai thác than đã

đưa vào môi trường một lượng lớn nước thải mỏ, theo thống kê nộp phí bảo vệ mơi
trường đối với nước thải mỏ năm 2009 là 38.914.075m3, lượng nước thải này chưa
tính tới nước rửa trơi từ các bãi thải mỏ. Hai thơng số điển hình tác động đến mơi
trường là tính axit và cặn lơ lửng, bên cạnh đó là hàm lượng Fe và Mn. Độ pH của
nước thải mỏ dao động từ 1,7 – 2,4 lần, cá biệt có nơi vượt đến 8.09 lần. Nước thải
mỏ gây nhiều ảnh hưởng đến hệ thống sông suối, hồ, vùng ven biển như gây bồi
lấp, làm mất nguồn sinh thủy, suy giảm chất lượng nước… Do tác động lâu ngày,


17

trong đó có tác động của khai thác than trái phép trong một thời gian dài, một số hồ
thủy lợi vùng Đơng Triều đã bị chua hóa, làm ảnh hưởng đến chất lượng nước phục
vụ nơng nghiệp.
Ơ nhiễm mơi trường nước gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng đối với sức
khoẻ con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ nghơi, giải trí, cho
động vật ni và các lồi hoang dã. Đối với sức khoẻ con người có thể gây ra các
bệnh như:
+ Nước nhiễm Cd: gây ra bệnh phù phổi, rối loạn chức năng thận, thoái hoá
xương, và gây tử vong cao ở trẻ em sơ sinh.
+ Nước nhiễm Pb: ảnh hưởng đến hệ thống máu, thận, gan.
+ Nước nhiễm Hg: ảnh hưởng đến quá trình lọc máu, ức chế trao đổi chất, rối
loạn trí nhớ và bệnh trầm cảm.
+ Nước nhiễm Asen: gây bệnh ung thư.
4. Tiếng ồn
Tiếng ồn là tập hợp những âm thanh có cường độ và tần xuất khác nhau,
được sắp xếp một cách khơng có trật tự. Gây ra những cảm giác khó chịu cho người
nghe, làm ảnh hưởng xấu tới tinh thần và năng xuất lao động. Những âm thanh này
có tần số vượt quá khả năng chịu đựng của con người.
Ô nhiễm tiếng ồn là khi những âm thanh này có tác dụng kích thích q

mạnh, xảy ra khơng đúng lúc đúng chỗ ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người.
Các nguồn gây ô nhiễm môi trường như: phương tiện giao thơng, xây cất
cơng trình, hoạt động cơng nghiệp (dệt, cưa xẻ gỗ…), tiếng ồn xã hội…
Trong công nghiệp khai thác than cũng gây ra tiếng ồn do khoan nổ mìn, các
phương tiện vận chuyển than và đất đá đổ thải.
Ô nhiễm tiếng ồn sẽ gây ra những hậu quả đáng lo ngại như: gây ức chế thần
kinh, giảm sự chú ý dẫn tới năng suất lao động giảm, hạn chế khả năng phát huy
sáng kiến và có thể gây tai nạn. Ô nhiễm tiếng ồn làm ảnh hưởng đến sức khoẻ của
con người gây chống váng ù tai, thính giác giảm, đôi khi bị thủng điếc… nếu phải
chịu đựng lâu dài thì sẽ bị điếc nghề nghiệp.
Mức tiếng ồn cho phép là 40dB – 50dB, ở mức 58dB – 60dB – 63dB làm giảm sức
người nghe.


18

1.1.3 Quản lý môi trường
"Quản lý môi trường là tổng hợp các biện pháp, luật pháp, chính sách kinh tế, kỹ
thuật, xã hội thích hợp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường sống và phát triển bền
vững kinh tế xã hội quốc gia".
Các mục tiêu chủ yếu của công tác quản lý nhà nước về môi trường bao gồm:
- Khắc phục và phịng chống suy thối, ơ nhiễm mơi trường phát sinh trong
hoạt động sống của con người.
- Phát triển bền vững kinh tế và xã hội quốc gia theo 9 nguyên tắc của một xã
hội bền vững do hội nghị Rio-92 đề xuất. Các khía cạnh của phát triển bền vững bao
gồm: Phát triển bền vững kinh tế, bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên, không
tạo ra ô nhiễm và suy thối chất lượng mơi trường sống, nâng cao sự văn minh và
công bằng xã hội.
- Xây dựng các cơng cụ có hiệu lực quản lý mơi trường quốc gia và các vùng
lãnh thổ, các công cụ trên phải thích hợp cho từng ngành, từng địa phương và cộng

đồng dân cư.
* Nguyên tắc chủ yếu của công tác quản lý môi trường bao gồm:
- Hướng công tác quản lý môi trường với mục tiêu phát triển bền vững kinh
tế xã hội đất nước, giữ cân bằng giữa phát triển và bảo vệ môi trường.
- Kết hợp các mục tiêu quốc tế - quốc gia - vùng lãnh thổ và cộng đồng dân
cư trong việc quản lý môi trường.
- Quản lý môi trường cần được thực hịên bằng nhiều biện pháp và cơng cụ
tổng hợp thích hợp.
- Phịng chống, ngăn ngừa tai biến và suy thối mơi trường cần được ưu tiên
hơn việc phải xử lý, hồi phục môi trường nếu để gây ra ô nhiễm môi trường.
- Người gây ô nhiễm phải trả tiền cho các tổn thất do nhiễm mơi trường gây
ra và các chi phí xử lý, hồi phục môi trường ô nhiễm. Người sử dụng các thành
phần môi trường phải trả tiền cho việc sử dụng gây ra ơ nhiễm đó.


19

* Công cụ quản lý môi trường
- Công cụ luật pháp chính sách bao gồm các văn bản về luật quốc tế, luật
quốc gia, các văn bản khác dưới luật, các kế hoạch và chính sách mơi trường quốc
gia, các ngành kinh tế, các địa phương.
- Các công cụ kinh tế gồm các loại thuế, chi phí đánh vào các hoạt động sản
xuất kinh doanh.
- Các công cụ kỹ thuật quản lý thực hiện vai trị kiểm sốt và giám sát về
chất lượng và thành phần môi trường, về sự hình thành và phân bố chất ơ nhiễm
trong mơi trường. Các cơng cụ kỹ thuật quản lý có thể đánh giá môi trường, xử lý
chất thải, tái chế và tái sử dụng chất thải.
1.1.4 Cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý môi trường
Cùng với sự phát triển của công nghệ tin học, hệ thơng tin địa lý GIS, thì
việc xử lý thơng tin và tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau nhằm quản lý

tổng hợp môi trường thực sự trở thành nhu cầu cấp thiết ở Việt Nam trong nhiều
năm qua. Những dữ liệu đầu ra ở dạng số lưu, trong các phần mềm máy tính khác
nhau, khi được tích hợp trong một mơ hình tốn học chung sẽ giúp ích nhiều cho
việc lưu trữ và quản lý, tiến tới những khả năng dự báo nguy cơ tai biến và hạn chế
ô nhiễm môi trường. Khu vực than Đơng Triều – ng Bí thời gian qua có nhiều
vấn đề mơi trường như tình trạng ơ nhiễm các nguồn nước, khơng khí, đất đai, tiếng
ồn do bị ảnh hưởng của quá trình khai thác than và các chất thải cơng nghiệp, sinh
hoạt. Trên cơ sở đó thì Tập đồn Than – Khống sản Việt Nam – TKV cũng đã chú
ý tới việc bảo vệ môi trường, tại các mỏ cũng tiến hành quan trắc môi trường nhằm
theo dõi, giảm thiểu và ngăn chặn sự ô nhiễm môi trường nước, mơi trường đất,
khơng khí trong khu vực, địi hỏi sự nghiên cứu sâu về khả năng ứng dụng công
nghệ mới cho truy cập, quản lý, theo dõi và đánh giá dự báo những biến động xấu
trong tương lai. Việc ứng dụng một mơ hình quản lý tổng thể có sự tham gia của dữ
liệu viễn thám giúp ích nhiều cho khả năng dự báo và hạn chế các tác động gây ô
nhiễm sau này.


20

Trên thế giới đã ứng dụng viễn thám và GIS trong phịng chống thiên tai, bảo
vệ mơi trường, đánh giá tài nguyên thiên nhiên.
Tại Việt Nam cũng có một số nghiên cứu khoa học về quản lý môi trường
nhưng chủ yếu là đề xuất về xây dựng hệ thống thông tin và chuẩn dữ liệu. Những
nghiên cứu mang tính thực nghiệm chủ yếu là sử dụng tư liệu viễn thám và GIS để
giám sát biến động sử dụng đất, tính tốn và dự báo lũ trong lưu vực sơng…, mà
chưa có hệ thống thơng tin thống nhất chung cho các ngành, các địa phương.
1.2 Khả năng ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý môi trường
1.2.1 Định nghĩa về Hệ thông tin địa lý (GIS)
Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information System) đã ra đời và
phát triển từ những năm 1960 và có một số định nghĩa như sau:

Định nghĩa chung:
“ GIS là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm , dữ liệu địa lý và
người thiết kế để thực hiện có hiệu quả việc thu thập, lưu trữ, cập nhật, xử lý, phân
tích và thể hiện các thơng tin địa lý”.
- 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.
- 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.
- Michael Zeiler: Hệ thông tin địa lý 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.
- 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, mơ hình hố và hiển thị


21

các dữ liệu quy chiếu không gian, để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch
phức tạp.
Mặc dù có sự khác nhau về mặt tiếp cận, nhưng nhìn chung các định nghĩa
về GIS đều có các đặc điểm giống nhau như sau: bao hàm khái niệm dữ liệu không
gian (Spatial Data). Phân biệt giữa hệ thông tin địa lý (Management Information
System – MIS) và GIS. Về khía cạnh của bản đồ học thì GIS là kết hợp của lập bản
đồ trợ giúp máy tính và cơng nghệ cơ sở dữ liệu. So với bản đồ thì GIS có lợi thế là
lưu trữ dữ liệu và biểu diễn chúng là hai cơng việc tách biệt nhau. Vì vậy, có nhiều
cách quan sát từ các góc độ khác nhau trên cùng tập dữ liệu.

GIS là hệ thông tin địa lý trong đó có chức năng thành lập bản đồ và phân
tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ
sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân
tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ
các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và
khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân
tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược).
GIS là hệ thông tin địa lý cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp thông tin, khái
quát các viễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp và phát triển các giải pháp hiệu
quả mà trước đây không thực hiện được. GIS là một công cụ được các cá nhân, tổ
chức, trường học, chính phủ và các doanh nghiệp sử dụng nhằm hướng tới các
phương thức mới giải quyết vấn đề.
Lập bản đồ và phân tích địa lý khơng phải là kĩ thuật mới, nhưng GIS thực
thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ.
1.2.2. Các thành phần cơ bản của công nghệ GIS
Hệ thống thơng tin địa lý GIS có hai khả năng chính là phân tích khơng gian
và chồng xếp thơng tin. GIS được kiến trúc từ các thành phần cơ bản là:
Phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu, con người sử dụng. Thể hiện:


22

Hình 1.2 Các thành phần cơ bản của cơng nghệ GIS
1. Phần cứng
Bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi
- Máy tính có thể là máy tính lớn, máy tính mini hay máy vi tính do các hãng
khác nhau sản xuất với các cấu hình khác nhau.
- Các thiết bị ngoại vi chính bao gồm: bàn số hố, máy quét, máy in, máy vẽ
… Các thiết bị này cũng hết sức đa dạng về kích cỡ, kiểu dáng, tốc độ.
2. Phần mềm

Là công cụ quan trọng trong công nghệ GIS cung cấp các chức năng cần
thiết để lưu giữ, phân tích xử lý và hiển thị thơng tin địa lý.
Các phần mềm có thể giống nhau ở chức năng, song khác về tên gọi, hệ điều hành,
môi trường hoạt động, giao diện, khuôn dạng dữ liệu không gian và hệ quản trị cơ
sở dữ liệu.
Theo thời gian, phần mềm GIS đã phát triển ngày càng được hoàn thiện tồn
diện về chức năng và có khả năng xử lý và quản trị dữ liệu hiệu quả hơn.
Một cách gần đúng, có thể chia phần mềm GIS ra làm 3 nhóm:
+ Nhóm phần mềm thành lập bản đồ số (Microstion, Autocad…) là nhóm
các phần mềm được ứng dụng để thành lập, quản lý, cập nhật và hiện chỉnh các loại
bản đồ dạng số.


23

+ Nhóm phần mềm quản trị bản đồ (Mapinfor, Arc/View, Mge…). Là
những phần mềm mà ngoài chức năng tành lập bản đồ số, nắn chỉnh hình học ,
chuyển đổi toạ độ chúng có khả năng quản trị các thơng tin bản đồ và thơng tin
thuộc tính của chúng.
+ Nhóm phần mềm quản trị và phân tích khơng gian (Arc/Infor, Arc/View,
MGE, Softdesk, Arc GIS… ). Là các phần mềm mà ngoài khả năng cập nhật và
quản lý thơng tin chúng có thêm chức năng phân tích dữ liệu khơng gian.
+ Các phần mềm GIS rất đa dạng có nhiều tính năng khác nhau. Các Modul
phần mềm phải thực hiện được các nhiện vụ, bao gồm:
- Nhập và kiểm tra dữ liệu
- Phân tích và biến đổi dữ liệu
- Lưu trữ và quản trị dữ liệu
- Hỏi đáp về dữ liệu và tương tác với người sử dụng
- Xuất và in ấn dữ liệu
3. Dữ liệu

Thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu. Các dữ liệu không
gian địa lý và dữ liệu thuộc tính được tổ chức trong một cơ cấu của một phần mềm
quản lý cơ sở dữ liệu GIS.
Mơ hình cơ sở dữ liệu của GIS.

Sè liệu không gian

Cơ sở dữ liệu
thửa 101 A JOIN Số liƯu phi kh«ng gian pipe 12c 1969

Hình 1.3: Sơ đồ mơ hình cơ sở dữ liệu của GIS