Ứng dụng GIS xây dựng bản đồ chất lượng nước mặt tại huyện quốc oai thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
-------------------------------------

BÙI THỊ MAI

NG ỤNG G S
NƯỚC MẶT TẠ

ỰNG BẢN ĐỒ CHẤT LƯỢNG

U ỆN QU

O

T

N

P

N

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌ MÔ TRƯỜNG
MÃ NGÀNH: 8440301

LUẬN VĂN T Ạ SĨ K O
NGƯỜ

Ọ MÔ TRƯỜNG

ƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS TRẦN QU NG ẢO

Hà Nội, 2019


i
LỜ

M ĐO N

Luận văn Thạc sỹ kinh tế " ng dụng GIS xây dựng bản đồ chất
lượng nước mặt t i hu ện Quố O i – th nh phố

Nội” là do chính tơi

thực hiện nghiên cứu và hồn thiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trần
Quang Bảo.
Tôi xin cam đoan rằng các tài liệu, số liệu, dẫn chứng mà tơi sử dụng
trong Luận văn là có thật và có nguồn gốc trích dẫn rõ ràng.
Tác giả luận văn

i Thị M i


ii

LỜ

ẢM

N

Đ hoàn thành chư ng tr nh đào tạo cao học đư c sự nh t tr của
Quản l tài nguy n r ng và môi trư ng - Trư ng Đại học

hoa

m nghiệp tôi đ

thực hiện luận văn:
“ ng dụng GIS xây dựng bản đồ chất lượng nước mặt t i hu ện Quố
O i – th nh phố

Nội”

Nhân dịp hồn thành luận văn tơi xin gửi l i cảm

n s u sắc tới

PGS.TS. Trần Quang Bảo đ tận t nh hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong qu
tr nh nghi n cứu và hồn thành luận văn này.
Tơi c ng xin ch n thành cảm n nh ng động vi n và

iến đóng góp

của c c Thầy Cơ trong hoa Quản l tài nguy n r ng và môi trư ng –

Trư ng Đại học

m nghiệp đ giúp đỡ và tạo đi u iện tốt nh t cho tôi trong

th i gian thực tập
Cuối cùng tôi xin cảm n gia đ nh ngư i thân và toàn th bạn bè đ
động vi n giúp đỡ tôi trong suốt q trình học tập và nghi n cứu hồn thành
luận văn này
Do bản th n c n nhi u hạn chế v m t chuy n môn và thực tế th i gian
thực hiện hơng nhi u n n hóa luận hơng tr nh hỏi nh ng thiếu sót
mong đư c sự đóng góp

iến của c c thầy cơ gi o và c c bạn đ

nh

hóa luận

đư c hồn thiện h n
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 16 tháng 05 năm 2019
Học viên thực hiện

i Thị M i


iii

MỤC LỤC
L i cam đoan .......................................................................................................................................... i

L i cảm n.............................................................................................................................................. ii
Mục ục…………………………………………………………………… iii
Danh mục t viết tắt……………………………………………………….....vi
Danh mục c c bảng………………………………………… …………… vii
Danh mục h nh

..................viii

ĐẶT VẤN ĐỀ .....................................................................................................................................1
Chương 1.TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN C U ....................................................3
1.1. Nh ng v n đ chung v GIS ...................................................................................................3
1.1.1. Các khái niệm ..................................................................................................................3
1.1.2. Thành phần cơ bản của GIS.........................................................................................6
1.1.3. Dữ liệu và những kỹ thuật phân tích khơng gian chính trong GIS.......................7
1.1.4. Mơ hình dữ liệu của GIS ...............................................................................................8
1.1.5. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng GIS trong và ngoài nước.................................10
1.2. Tổng quan v ô nhiễm nước m t..........................................................................................12
1.2.1. Khái niệm........................................................................................................................12
1.2.2. Nguồn gốc gây ô nhiễm ...............................................................................................13
1.2.3. Các tác nhân gây ô nhiễm nước ................................................................................14
1.2.4. Hậu quả ô nhiễm nước mặt ........................................................................................16
1.3. Tổng quan v xây dựng bản đồ môi trư ng.......................................................................17
1.3.1. Các khái niệm...............................................................................................................17
1.3.2. Phương pháp thành lập bản đồ...............................................................................19
1.3.3. Quy trình thành lập bản đồ.......................................................................................20
Chương 2. MỤ T ÊU Đ

TƯỢNG, PHẠM VI, N I DUNGP Ư NG PHÁP

NGHIÊN C U.................................................................................................................................21

2.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................................21
2 2 Đối tư ng, phạm vi nghiên cứu. ...........................................................................................21


iv

2.3. Nội dung nghiên cứu. ..............................................................................................................21
2 4 Phư ng ph p nghi n cứu........................................................................................................22
2.4.1. Nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước mặt và công tác quản lý môi
trường tại huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội. ............................................................22
2.4.2. Nghiên cứu xây dựng bản đồ chất lượng nước mặt cho huyện Quốc Oai,
thành phố Hà Nội.....................................................................................................................28
Chương 3. Đ ỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ H I KHU VỰC NGHIÊN
C U......................................................................................................................................................35
3 1 Đi u iện tự nhi n ....................................................................................................................35
3.1.1.

tr đ l .......................................................................................................................35

3.1.2. ặc đi m đ h nh.........................................................................................................36
3.1.3. ặc đi m h hậu – thủy văn ......................................................................................36
3.1.4. ài nguy n và m i trường ...........................................................................................37
3 2 T nh h nh ph t tri n inh tế – x hội.....................................................................................38
3.2.1. D n số và cơ cấu l o động..........................................................................................38
3.2.2. i u iện inh t ............................................................................................................39
3.2.3. hực trạng cơ s hạ tầng ỹ thuật và

hội ...........................................................41

hương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN C U....................................................................................43

4 1 Đ nh gi hiện trạng ch t lư ng nước m t tại huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội...43
4.1.1. ánh giá các tác động đ n chất lượng m i trường nước mặt tại khu vực
nghiên cứu..................................................................................................................................43
4.1.2. Hiện trạng chất lượng nước mặt tại huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội.......46
4.2. Nghiên cứu xây dựng bản đồ đ nh gi ch t lư ng môi trư ng nước m t cho huyện
Quốc Oai, thành phố Hà Nội.........................................................................................................53
4.2.1. Bản đồ nồng độ BOD5 ................................................................................................53
4.2.2. Bản đồ nồng độ COD ..................................................................................................54
4.2.3. Bản đồ nồng độ TSS .....................................................................................................55
4.2.4. Bản đồ nồng độ NH4+ ................................................................................................56


v
4.2.5. Bản đồ nồng độ coliform.............................................................................................57
4 3 Đ xu t giải pháp nâng cao công tác quản lý, bảo vệ môi trư ng nước m t cho khu
vực nghiên cứu .................................................................................................................................58
4.3.1. Nguyên nhân ô nhiễm nước mặt khu vực nghiên cứu...........................................58
4.3.2.

xuất giải pháp nâng cao công tác quản lý, bảo vệ m i trường nước mặt..60

KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................66
PHỤ BIỂU


vi
N

BOD 5

BTNMT

MỤ

T

V ẾT TẮT

(Biochemical oxygen Demand) Nhu cầu ôxy sinh hóa
Bộ tài nguy n mơi trư ng

COD

(Chemicali oxygen Demand) Nhu cầu ơxy hóa học

GIS

Geographic Information System (Hệ thống thơng tin đại lý)

QCVN
QĐ

Quy chuẩn Việt Nam
Quyết định

TCCP

Ti u chuẩn cho ph p

TCVN

Ti u chuẩn Việt am

TSS

Ch t rắn l lửng


vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Thông tin thành phần d liệu.........................................................................................28
Bảng 2.2. Vị tr c c đi m quan trắc .................................................................................................30
Bảng 3.1. Hiện trạng sử dụng đ t ....................................................................................................38
Bảng 4.1. Kết quả phân tích các mẫu nước m t...........................................................................46


viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Bản đồ phân bố nước m t huyện Quốc Oai ...............................................................29
Hình 2.2. Bản đồ vị tr c c đi m quan trắc.....................................................................................31
Hình 2.3: Tiến trình xây dựng bản đồ ch t lư ng nước m t……………… .34
Hình 4.1. Bản đồ phân bố nước m t huyện Quốc Oai ...............................................................43
Hình 4.2. Làng ngh làm miến dong ..............................................................................................44
H nh 4 3 ước thải t c sở làm bột dong ....................................................................................44
H nh 4 4 C c nh ti u nước tại hu đồng Sen đồng Nội xã Thạch Thán...........................45
Hình 4.5. Bi u đồ nồng độ BOD5 ..................................................................................................47
Hình 4.6. Bi u đồ nồng độ COD.....................................................................................................48

Hình 4.7. Bi u đồ nồng độ TSS.......................................................................................................49
Hình 4.8. Bi u đồ nồng độ NH4+ ...................................................................................................50
Hình 4.9. Bi u đồ nồng độ Coliform..............................................................................................51
Hình 4.10. Bản đồ nội suy nồng độ BOD5 nước m t của huyện Quốc Oai, HN..............53
Hình 4.11. Bản đồ nội suy nồng độ COD nước m t của huyện Quốc Oai, Hà Nội............54
Hình 4.12. Bản đồ nội suy nồng độ TSS nước m t của huyện Quốc Oai, Hà Nội ...........55
Hình 4.13. Bản đồ nội suy nồng độ H4+ nước m t của huyện Quốc Oai, Hà Nội…… 56
Hình 4.14. Bản đồ nội suy nồng độ Coliform nước m t của huyện Quốc Oai, HN............57


1
ĐẶT VẤN ĐỀ
ước m t là nguồn tài nguyên quan trọng không chỉ cung c p cho các
hoạt động sản xu t kinh doanh, sinh hoạt, giao thông thuỷ mà c n đóng vai
trị quan trọng trong đi u hồ môi trư ng và duy tr môi trư ng sống cho hệ
sinh thái

ước trong tự nhiên tồn tại dưới nhi u hình thức h c nhau: nước

cống nước ở các sông hồ, tồn tại ở th h i trong hông h

ước ơ nhiễm

thư ng là khó khắc phục mà phải phòng tránh t đầu. Sự phát tri n kinh tế xã hội diễn ra mạnh mẽ cùng với sự gia tăng d n số nhanh đ làm cho diện
t ch nước b m t suy giảm, đồng th i làm suy giảm ch t lư ng nước m t ngày
càng gia tăng do việc gia tăng c c nguồn thải Do đó việc quản lý và bảo vệ
nguồn nước m t là v n đ vô cùng quan trọng. Theo dõi biến động ch t lư ng
môi trư ng nước đư c th hiện qua các kết quả thống kê, ki m kê sẽ cung c p
thơng tin chính xác v hiện trạng ch t lư ng môi trư ng làm căn cứ đưa ra
c c hướng quản l môi trư ng hiệu quả và h p l h n trong tư ng lai phù

h p với sự phát tri n của t ng địa phư ng (11).
Ngày nay với sự phát tri n của khoa học kỹ thuật, với ưu đi m là đ nh
giá ch t lư ng nước một cách nhanh chóng thì cơng nghệ GIS và thuật toán
nội suy sẽ giúp ta dễ dàng quản lý mơi trư ng và nguồn nước một cách tồn
diện. GIS có th hỗ tr mơ h nh hóa c c đi m có các chỉ ti u vư t quá tiêu
chuẩn cho phép. Ngồi ra, GIS có th hỗ tr trong việc dự b o c c đi m ô
nhiễm dựa theo phân tích cơng su t xả thải và khoảng cách t đi m xả thải
đến vị trí quan trắc, có khả năng ph n t ch hơng gian đ phân vùng ch t
lư ng môi trư ng nước. Trong thực tế, việc phân vùng ch t lư ng nước có ý
nghĩa hết sức quan trọng phục vụ các mục đ ch h c nhau như: nuôi trồng
thủy sản, kinh doanh du lịch, phục vụ tưới tiêu, c p nước sinh hoạt… GIS cho
ph p ngư i sử dụng x c định đư c phạm vi không gian cho t ng mục đ ch sử
dụng nguồn nước khác nhau, cho t ng hoạt động cụ th dựa vào việc nội suy
không gian các chỉ tiêu quan trắc ph n t ch nước.


2
Huyện Quốc Oai nằm ở phía Tây thành phố Hà Nội, cách trung tâm
thành phố khoảng 20km. Có hai tuyến giao thông trọng yếu chạy qua là
đư ng Láng – Hịa Lạc và đư ng Hồ Chí Minh nên Quốc Oai là huyện có
nh ng l i thế v vị tr địa l

đ t đai giao thông nguồn nhân lực đ ph t tri n

đô thị và công nghiệp Ch nh v nh ng l i thế tr n mà huyện là n i tập trung
đơng d n cư có tốc độ tăng trưởng nhanh do đó t nh h nh môi trư ng diễn
biến ngày càng phức tạp g y hó hăn cho việc quản l mơi trư ng c ng như
quy hoạch môi trư ng trong tư ng lai
Ch nh v vậy luận văn đ lựa chọn đ tài nghi n cứu: “ ng dụng GIS
xây dựng bản đồ chất lượng nước mặt t i hu ện Quốc Oai – th nh phố

Hà Nội”


3

Chương 1
TỔNG QU N VỀ VẤN ĐỀ NG

ÊN

U

1 1 Những vấn đề hung về G S
1.1.1. Các khái niệm
Hệ thống thông tin địa l (GIS) ngày nay đ trở thành một trong nh ng
ứng dụng quan trọng, cùng với sự phát tri n của công nghệ tin học, các thiết
bị phần cứng, phần m m đ đưa GIS thành một công cụ mạnh trong nghiên
cứu môi trư ng, lập dự án và tr giúp ra quyết định
Khái niệm hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information
System) xu t hiện t nh ng năm 1960 và cho đến nay GIS đ và đang đư c
ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới Theo định nghĩa GIS (Geographic
Information System) hay hệ thống địa l đư c hình thành t ba khái niệm địa
lý, thông tin và hệ thống.
+ Khái niệm “địa l ” li n quan đến c c đ c trưng v khơng gian. Chúng
có th là vật l

văn hóa inh tế …trong tự nhiên.

+ Khái niệm “thơng tin” đ cập đến d liệu đư c quản lý bởi GIS Đó
là các d liệu v thuộc tính và khơng gian của đối tư ng.

+ Khái niệm “hệ thống” là hệ thống GIS đư c xây dựng t c c môđun
Việc tạo c c môđun giúp thuận l i trong việc quản lý và h p nh t.
GIS đem lại sự thuận tiện nh sự phát tri n nhanh của các kỹ thuật và
ứng dụng tin học, sức chứa d liệu c ng như hả năng ph n t ch d liệu. D
liệu ở đ y là d liệu không gian liên quan đến thế giới thực Trong đó thế giới
thực bao gồm nhi u yếu tố địa l đư c th hiện như nh ng lớp d liệu quan hệ.
Nguyên lý và chứ năng ơ bản của GIS:
GIS là một hệ thống kết h p gi a con ngư i và hệ thống máy tính cùng
các thiết bị ngoại vi đ lưu tr ; xử lý, phân tích; hi n thị c c thông tin địa lý
đ phục vụ một mục đ ch nghi n cứu và quản lý nh t định.


4



GIS có 5 chức năng chủ y u:

– Thu thập d liệu: là cơng việc hó hăn và n ng n nh t trong quá
trình xây dựng một ứng dụng GIS. Các d liệu đư c thu thập t nhi u nguồn
h c nhau như d liệu đo đạc t thực địa, d liệu t các loại bản đồ, d liệu
thống

…
– Thao tác d liệu: vì các d liệu đư c thu thập t nhi u nguồn có định

dạng khác nhau và có nh ng trư ng h p các dạng d

liệu đ i hỏi đư c

chuy n dạng và thao tác theo một số c ch đ tư ng th ch với hệ thống. Ví dụ:
c c thơng tin địa lý có giá trị bi u diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (lớp
d n cư tr n bản đồ địa ch nh đư c th hiện chi tiết h n trong bản đồ địa hình).
Trước khi các thơng tin này đư c tích h p với nhau thì chúng phải đư c
chuy n v cùng một tỷ lệ (cùng mức độ chi tiết ho c mức độ ch nh x c) Đ y
có th chỉ là sự chuy n dạng tạm th i cho mục đ ch hi n thị ho c cố định cho
yêu cầu phân tích.


5
– Quản lý d liệu: là một chức năng quan trọng của t t cả các hệ thông
tin địa lý. Hệ thống thơng tin địa lý phải có khả năng đi u khi n các dạng
khác nhau của d liệu đồng th i quản lý hiệu quả một khối lư ng lớn d liệu
với một trật tự rõ ràng. Một yếu tố quan trọng của GIS là khả năng li n kết hệ
thống gi a việc tự động hóa bản đồ và quản l c sở d liệu (sự liên kết gi a
d liệu khơng gian và thuộc tính của đối tư ng). Các d liệu thông tin mô tả
cho một đối tư ng b t kỳ có th liên hệ một cách hệ thống với vị trí khơng
gian của chúng. Sự liên kết đó là một ưu thế nổi bật của việc vận hành GIS.
– Hỏi đ p và ph n t ch d liệu:

hi đ x y dựng đư c một hệ thống c

sở d liệu GIS th ngư i dùng có th hỏi các câu hỏi đ n giản như:
+ Thông tin v thửa đ t: Ai là chủ sở h u của mảnh đ t?, Thửa đ t rộng
bao nhiêu m2?
+ T m đư ng đi ngắn nh t gi a hai vị trí A và B?
+ Thống kê số lư ng cây trồng trên tuyến phố?
+ Hay x c định đư c mật độ diện tích trồng cây xanh trong khu vực đơ
thị?…
GIS cung c p khả năng hỏi đ p t m iếm, truy v n đ n giản “chỉ nh n

và nh n” và c c cơng cụ phân tích d liệu khơng gian mạnh mẽ đ cung c p
thông tin một cách nhanh chóng, kịp th i, chính xác, hỗ tr ra quyết định cho
nh ng nhà quản lý và quy hoạch.
– Hi n thị d liệu: GIS cho phép hi n thị d liệu tốt nh t dưới dạng bản
đồ ho c bi u đồ. Ngồi ra cịn có th xu t d liệu thuộc tính ra các bảng
excel, tạo các bản báo cáo thống kê, hay tạo mơ hình 3D, và nhi u d liệu
khác.


6
1.1.2. Thành phần cơ bản của GIS

Hệ thống máy tính bao gồm các c u phần như: phần cứng, phần m m
và các chuỗi phác họa đ hỗ tr cho việc nhập c c c sỡ d liệu, tiến trính,
phân tích, mơ hình hóa và phơ diễn số liệu khơng gian.
- Phần cứng: là phần trông th y đư c của hệ thống đó có th là hệ
thống dựa tr n m y vi t nh độc lập hay trạm làm việc đư c kết nối. Phần cứng
bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi.
- Phần m m: là bộ não của hệ thống, phần m m GIS r t đa dạng và có
th chia làm 3 nhóm (nhóm phần m m quản trị đồ họa, nhóm phần m m quản
trị bản đồ và nhóm phần m m quản trị, phân tích khơng gian). Hiện nay, có
nhi u phần m m GIS phổ biến và mỗi phần m m có th mạnh ri ng như:
ArcInfo, MapInfo, ArcView, ArcGis, ENVI,...
- D liệu: bao gồm d liệu không gian (d liệu bản đồ) và d liệu thuộc
tính (d liệu phi không gian). D liệu không gian miêu tả vị tr địa lý của đối
tư ng trên b m t Tr i đ t. D liệu thuộc tính miêu tả các thông tin liên quan
đến đối tư ng, các thông tin này có th đư c định lư ng hay định tính.


7

– Phư ng ph p và quy tr nh: một phần quan trọng đ đảm bảo sự hoạt
động liên tục và có hiệu quả của hệ thống phục vụ cho mục đ ch của ngư i sử
dụng.
– Con ngư i: Trong GIS, thành phần con ngư i là thành phần quan
trọng nh t bởi con ngư i tham gia vào mọi hoạt động của hệ thống GIS (t
việc xây dựng c sở d liệu, việc tìm kiếm, phân tích d liệu …) Có 2 nhóm
ngư i quan trọng là ngư i sử dụng và ngư i quản lý GIS.
1.1.3. Dữ liệu và những kỹ thuật phân tích khơng gian chính trong GIS
Dữ liệu cho GIS
- Bản đồ n n: bao gồm các bản đồ đư ng phố đư ng quốc lộ; đư ng
ranh giới hành chính, ranh giới vùng d n cư; sông hồ; mốc biên giới; t n địa
danh và bản đồ raster.
- Bản đồ và d liệu thư ng mại: Bao gồm d liệu li n quan đến dân
số/nhân khẩu ngư i tiêu thụ, dịch vụ thư ng mại, bảo hi m sức khoẻ, b t
động sản, truy n thông, quảng cáo c sở kinh doanh, vận tải, tình trạng tội
phạm.
- Bản đồ và d liệu mơi trư ng: Bao gồm các d liệu li n quan đến môi
trư ng, th i tiết, sự cố môi trư ng, ảnh vệ tinh địa hình và các nguồn tài
nguyên thiên nhiên.
- Bản đồ tham khảo chung: Bản đồ thế giới và quốc gia; các d liệu làm
n n cho c c c sở d liệu riêng.
Những kỹ thuật phân tích khơng gian chính
-Ph p đo đạc: Cho phép tính tốn diện tích, chi u dài; thống kê diện
tích tự động theo các loại bi u thiết kế.
-Phép phân tích chồng xếp: Chồng xếp bản đồ theo các tiêu chuẩn ho c
mô h nh t nh to n đ tạo ra các bản đồ chuy n đ mới Đưa ra c c mô h nh d
liệu và thực hiện các bài toán ra quyết định, các bài toán quy hoạch , phân
vùng, dự b o huynh hướng phát tri n

8
-Ph p nội suy: Ph n t ch b m t t đư ng đẳng trị ph n t ch địa h nh
(độ dốc hướng dốc ph n t ch thuỷ hệ) mô phỏng hông gian mô tả theo
hướng nh n.
1.1.4. Mơ hình dữ liệu của GIS
a. Dữ liệu khơng gian
D liệu không gian là d liệu v đối tư ng mà vị trí của nó đư c x c định
trên b m t Tr i Đ t. Hệ thống GIS sử dụng hai dạng mơ hình d liệu địa lý
khác nhau - mơ hình vector và mơ hình raster.
 Mơ hình dữ liệu Raster
Mơ hình d liệu Raster hơng gian đư c chia thành c c ô lưới đ u thư ng
đư c gọi là c c đi m ảnh (pixel). Mỗi ô gồm một giá trị đ n và vị trí của nó.
Độ phân giải của raster phụ thuộc vào

ch thước đi m ảnh của nó.

D liệu raster là một ma trận của nh ng ô vuông dùng đ th hiện chủ đ ,
phổ ánh sáng ho c d liệu hình ảnh.
D liệu raster có th dùng đ bi u diễn mọi thứ t độ cao của m t đ t, loại
cây cỏ cho tới ảnh vệ tinh, ảnh quét bản đồ.
ch thước của pixel càng nhỏ độ phân giải càng cao và hình ảnh nó th
hiện càng chi tiết và sắc n t nhưng d liệu lưu tr r t lớn.
 Mơ hình dữ liệu vectơ
Mơ hình d liệu vector hình thành tr n c sở các vector với thành phần c
bản là đi m C c đối tư ng h c đư c tạo ra bằng cách nối c c đi m bởi các
đư ng thẳng ho c các cung. Vùng bao gồm một tập c c đư ng thẳng. Thuật
ng đa gi c đồng nghĩa với vùng trong c sở d liệu vector v đa gi c tạo bởi
c c đư ng thẳng nối với c c đi m

hư vậy, mơ hình d liệu vector sử dụng

c c đoạn thẳng hay đi m r i rạc đ nhận biết các vị trí của thế giới thực.
Trong ki u vector thông tin là c c đi m (point) đư ng (line), và vùng
(polygon) đư c m ho và lưu theo toạ độ x, y.


9
Mức độ ch nh x c đư c giới hạn bởi số, ch số dùng đ th hiện một giá
trị trong m y t nh tuy nhi n nó ch nh x c h n r t nhi u so với mơ hình d
liệu raster.
Một đối tư ng dạng đi m (pointfeature) đư c x c định bởi c p tọa độ x,y
Một đối tư ng dạng đư ng (linefeature) đư c x c định bởi một chuỗi c p tọa
độ x,y
Một đối tư ng dạng vùng (polygonfeature) đư c x c định bởi một chuỗi
các c p tọa độ x y trong đó c p đầu tọa độ trùng với c p tọa độ cuối.
Trong mơ hình vector, d liệu không gian đư c th hiện trên bản đồ dưới
dạng đi m đư ng ho c vùng. Trong mô hình raster, d liệu hơng gian đư c
th hiện dưới dạng mạng lưới các pixcel.
b. Dữ liệu phi không gian (dữ liệu thuộc tính)
D liệu thuộc tính mơ tả v đ c t nh đ c đi m và các hiện tư ng xảy ra
tại các vị tr địa l x c định. Một trong các chức năng đ c biệt của công
nghệ GIS là khả năng li n ết và xử l đồng th i gi a d liệu không gian
và d liệu thuộc t nh Thông thư ng GIS có 4 loại số liệu thuộc tính:
+ Đ c tính của đối tư ng: liên kết ch t chẽ với các thơng tin khơng gian
có th thực hiện SQL và phân tích.
+ Số liệu hiện tư ng, tham khảo địa lý: miêu tả nh ng thông tin, các
hoạt động thuộc vị tr x c định.
+ Chỉ số địa l : t n địa chỉ, khối phư ng hướng định vị …li n quan
đến c c đối tư ng địa lý.
+ Quan hệ gi a c c đối tư ng trong khơng gian, có th đ n giản ho c

phức tạp (sự liên kết, khoảng tư ng th ch mối quan hệ đồ hình gi a các
đối tư ng).


10
1.1.5. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng GIS trong và ngồi nước.
a. Tình hình nghiên cứu GIS trên thế giới.
Trong nh ng năm 70 đứng trước sự gia tăng v nhu cầu quản l tài
nguy n thi n nhi n và bảo vệ môi trư ng ch nh phủ c c nước đ c biệt là ở
Bắc Mỹ b n cạnh thiết lập hàng loạt c quan chuy n tr ch v môi trư ng đ
bầy tỏ sự quan t m nhi u h n n a đến việc tiếp tục nghi n cứu và ph t tri n
GIS. Đầu nh ng năm 70 của thế ỷ XX đư c đ nh d u bởi sự ph t tri n mạnh
mẽ của c c hệ xử l ảnh (HX A) của ỹ thuật viễn th m Việc quản l c c
nguồn tài nguy n thi n nhi n c ng như quản l d liệu nói chung đư c chú
trọng và ph t tri n trong GIS và HX A
Adebayo Olubukola Oke và cộng sự (2013) đ thực hiện đ tài thành
lập bản đồ ch t lư ng nước tr n lưu vực sông Ogun – Osun, Nigeria bằng
phư ng ph p IDW

ết quả cho th y ch t lư ng nước vẫn còn trong giới hạn

cho ph p trong lưu vực sông. M c dù, NO3-N và TN nằm trong phạm vi giới
hạn do đó hơng có nhi u mối lo ngại v môi trư ng ở khu vực này, PO4- P
và TP c n h cao tr n lưu vực nghiên cứu. Biến đổi theo các mùa ảnh hưởng
đến nồng độ các ch t gây ô nhiễm trong đó cho th y dịng chảy góp phần gây
ơ nhiễm Đi u này th hiện rõ qua việc chỉ số BOD5, PO4- P, E. coli và F.
Coliform cao trong mùa mưa C c bản đồ GIS ch t lư ng nước dựa trên
phư ng ph p nội suy IDW cho phép các nhà quản lý theo dõi đư c quá trình
lan truy n của các ch t ơ nhiễm trong t t cả các hệ thống sông tr n lưu vực.
Trong nghiên cứu địa ch t ngư i ta sử dụng tư liệu viễn thám kết h p

với GIS đ thành lập bản đồ kiến tạo, các c u trúc địa ch t.
Trong lĩnh vực nông nghiệp và sử dụng đ t đai : đối với nhi u quốc gia
trên thế giới đ quản lý và quy hoạch sử dụng đ t đai một cách h p lý, họ đ
sử dụng công nghệ viễn thám kết h p với GIS

hư ở Nhật Bản đ đưa ra

nh ng đ nh gi v năng su t thực ban đầu cho c c nước Châu Á ngư i ta sử
dụng viến thám và GIS kết h p với d liệu thống kê và các sản phẩm nông


11
nghiệp[7]. Hay ở Trung Quốc đ sử dụng ảnh SAR ở các th i đi m khác nhau
tr n c sở kết h p với bản đồ địa hình, bản đồ sử dụng đ t đ cập nhật nhanh
bản đồ đ t trồng lúa cho các tỉnh.[8]
Trong nghiên cứu môi trư ng và tài nguy n thi n nhi n: trong vài năm
trở lại đ y thi n nhi n có nhi u biến động b t thư ng xảy ra và đ g y hậu
quả thiệt hại v ngư i và của vô cùng to lớn đối với con ngư i. Nh ng thảm
họa xảy ra như sóng thần l lụt, hiệu ứng nhà kính... Xu t phát t thực tế đó
việc ứng dụng cơng nghệ viễn thám và GIS trong nghiên cứu môi trư ng tàn
cầu là vô cùng cần thiết có

nghĩa quan trọng. Nh ng ứng dụng quan trọng

đư c k đến là thành lập bản đồ sâu ngập lụt, dự b o nguy c trư t lở đ t...
b. Tình hình nghiên cứu GIS ở Việt Nam
Cho đến nay Việt

am đ có nhi u cơng trình khoa học và các ứng

dụng công nghệ viễn thám và GIS của các bộ ngành, viện nghiên cứu trư ng
đại học vào trong lĩnh vực theo dõi đ nh gi diễn biến tài nguy n đ bảo vệ
nguồn tài nguyên thiên nhiên.
+ Ngày 29/12/1998 tại Hà Nội, hội đồng khoa học c p hà nước đ
tổ chức nghiệm thu dự án " Xây dựng hệ thống thông tin địa lý phục vụ công
tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trư ng". Trong th i gian
thực hiện dự n đ tri n khai tại 33 tỉnh và 10 bộ ngành và kết quả khoa học
của dự n là c sở d liệu số thống nh t cho hệ thống thông tin địa lý v tài
nguy n môi trư ng phủ sóng trên tồn lãnh thổ Việt Nam.
+ Việc ứng dụng công nghệ GIS và viễn th m vào trong lĩnh vực đi u
tra quy hoạch r ng đ đạt đư c nh ng thành tựu đ ng

như x y dựng bản

đồ lập địa và x c định vùng thích nghi cây trồng cho cơng trình quy hoạch
vùng nguyên liệu nhà máy gi y T n Mai Đồng ai Đ x c định c p xung yếu
phòng hộ đầu nguồn và xây dựng bản đồ phân c p phịng hộ phục vụ cơng
trình 327 cho các tỉnh Ninh Thuận B nh Phước, Kiên Giang, Bà Rịa V ng
Tàu theo dõi đ nh gi diễn biến tài nguyên r ng tại th i kỳ 1998 - 2002 và


12
công nghệ này đ đư c ứng dụng đ theo dõi diễn biến thảm thực vật r ng tại
nhi u vư n quốc gia như vư n quốc gia Tam Đảo vư n quốc gia Côn Đảo.
+ Trong chư ng tr nh i m kê r ng toàn quốc năm 2002 công nghệ
GIS và viễn th m đ đư c cục ki m lâm phối h p với viện đi u tra quy hoạch
r ng ứng dụng khá thành công. Toàn bộ các ảnh vệ tinh Landsat ETM với độ
che phủ toàn lãnh thổ Việt Nam, khoảng th i gian chụp cuối năm 2001 và
trong năm 2002 đ đư c Bộ nông nghiệp và phát tri n nông thôn mua đ phục
vụ cho công tác này và kết quả là một bộ bản đồ hiện trạng r ng 2002, bản đồ

v sự thay đổi diện tích r ng 1998-2002 cùng các số liệu thống kê r ng đ t
trống năm 2002 đ đư c xây dựng và đư c Bộ nông nghiệp & phát tri n nông
thôn thẩm định phê duyệt vào tháng 7/2003.
Nguyễn Thanh Tu n (2009) đ thực hiện đ tài ứng dụng GIS và mô
h nh SWAT đ nh gi ch t lư ng nước lưu vực hồ Dầu Tiếng. Nghiên cứu đ
tiến hành thu thập bản đồ đ t, bản đồ sử dụng đ t, bản đồ địa hình và d liệu
th i tiết. T đó chạy mô h nh SWAT đ đ nh gi ch t lư ng nước của lưu vực
hồ Dầu Tiếng. Kết quả của nghiên cứu đ đ xu t nh ng giải pháp thích h p
đ bảo vệ và nâng cao ch t lư ng nước của hồ Dầu Tiếng.
Nhìn chung, có th th y rằng cơng nghệ viễn th m và GIS đư c các nhà
khoa học trên thế giới c ng như Việt Nam áp dụng khá sớm đồng th i đư c
áp dụng trong r t nhi u lĩnh vực đ c biệt là trong lĩnh vực quản l môi trư ng
và tài nguyên thiên nhiên.
1 2 Tổng qu n về ô nhiễm nướ mặt
1.2.1. Khái niệm
Nước mặt là nước trong sông, hồ ho c nước ngọt trong vùng đ t ngập
nước

ước m t đư c bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và chúng m t

đi hi chảy vào đại dư ng bốc h i và th m xuống đ t
Ô nhiễm nước là sự biến đổi tính ch t vật lý, tính ch t hóa học và thành
phần sinh học của nước khơng phù h p với tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật


13
cho phép, gây ảnh hưởng x u đến con ngư i và sinh vật.(Luật tài nguyên
nước 2012)
1.2.2. Nguồn gốc gây ô nhiễm
ước bị ô nhiễm là do sự phủ dưỡng xảy ra chủ yếu ở các khu vực

nước ngọt và các vùng ven bi n, vùng bi n h p

n Do lư ng muối khoáng

và hàm lư ng các ch t h u c qu dư th a làm cho các quần th sinh vật
trong nước không th đồng ho đư c. Kết quả làm cho hàm lư ng ôxy trong
nước giảm đột ngột c c h độc tăng l n tăng độ đục của nước, gây suy thối
thủy vực.
Có r t nhi u nguồn gây ơ nhiễm nước. Có th chia ra thành nguồn tự
nhiên và nguồn nhân tạo.(11)
a. Ô nhiễm tự nhiên
à do mưa tuyết tan l lụt gió b o… ho c do các sản phẩm hoạt động
sống của sinh vật, k cả xác chết của chúng.
Cây cối, sinh vật chết đi chúng bị vi sinh vật phân hủy thành ch t h u
c

Một phần sẽ ng m vào l ng đ t sau đó ăn s u vào nước ngầm, gây ô

nhiễm ho c theo d ng nước ngầm hịa vào dịng lớn.
Lụt lội có th làm nước m t sự trong sạch, khu y động nh ng ch t d
trong hệ thống cống rãnh, mang theo nhi u ch t thải độc hại t n i đổ rác và
cuốn theo các loại hoá ch t trước đ y đ đư c c t gi

ước lụt có th bị ơ

nhiễm do hố ch t dùng trong nông nghiệp, kỹ nghệ ho c do c c t c nh n độc
hại ở các khu phế thải.
Ô nhiễm nước do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mịn, bão, lụt,...) có
th r t nghiêm trọng nhưng hơng thư ng xun, và khơng phải là ngun
nhân chính gây suy thối ch t lư ng nước tồn cầu.

b. Ơ nhiễm nhân tạo
- T sinh hoạt: ước thải sinh hoạt (domestic wastewater): là nước thải
phát sinh t các hộ gia đ nh bệnh viện, khách sạn c quan trư ng học, chứa


14
các ch t thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con ngư i. T các ch t thải
công nghiệp
-

ước thải công nghiệp (industrial wastewater): là nước thải t c c c

sở sản xu t công nghiệp, ti u thủ công nghiệp, giao thông vận tải. Khác với
nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị nước thải công nghiệp khơng có
thành phần c bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xu t công nghiệp
cụ th .
- T y tế:

ước thải bệnh viện bao gồm nước thải t các phịng phẫu

thuật, phịng xét nghiệm, phịng thí nghiệm, t các nhà vệ sinh, khu gi t là,
rửa thực phẩm b t đĩa t việc làm vệ sinh ph ng

c ng có th t các hoạt

động sinh hoạt của bệnh nh n ngư i nuôi bệnh và cán bộ cơng nhân viên làm
việc trong BV
- Ngồi các nguồn gây ô nhiễm ch nh như tr n th c n có c c nguồn
gây ơ nhiếm nước h c như t các hoạt động sản xu t nông l m ngư nghiệp
của con ngư i…

1.2.3. Các tác nhân gây ô nhiễm nước
Các ion hòa tan
Nhi u ion h u c có nồng độ r t cao trong nước tự nhi n đ c biệt là
trong nước bi n. Trong nước thải đô thị luôn chứa một lư ng lớn các ion Cl-,
SO42-, PO43-, Na+, K+ Trong nước thải công nghiệp, ngồi các ion k trên cịn
có th có các ch t vơ c có độc tính r t cao như c c h p ch t của Hg, Pb, Cd,
As, Sb, Cr, F...
Các chất dinh dưỡng (N,P)
Muối của nit và photpho là c c ch t dinh dưỡng đối với thực vật, ở
nồng độ thích h p chúng tạo đi u kiện cho cây cỏ, rong tảo phát tri n. Amoni,
nitrat, photphat là các ch t dinh dưỡng thư ng có m t trong các nguồn nước
tự nhiên, hoạt động sinh hoạt và sản xu t của con ngư i đ làm gia tăng nồng
độ c c ion này trong nước tự nhiên. M c dù hông độc hại đối với ngư i,


15
song khi có m t trong nước ở nồng độ tư ng đối lớn, cùng với nit

photpho

sẽ gây ra hiện tư ng phú dưỡng (eutrophication c n đư c gọi là ph dưỡng).
Sulfat (SO4 2-)
Các nguồn nước tự nhi n đ c biệt nước bi n và nước phèn thư ng có
nồng độ sulfat cao Sulfat trong nước có th bị vi sinh vật chuy n hóa tạo ra
sulfit và axit sulfuric có th g y ăn m n đư ng ống và bê tơng. Ở nồng độ
cao, sulfat có th gây hại cho cây trồng.
Clorua (Cl-)
Là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải. Clorua kết
h p với c c ion h c như natri

ali g y ra vị cho nước. Nguồn nước có nồng

độ clorua cao có khả năng ăn m n im loại, gây hại cho cây trồng, giảm tuổi
thọ của các cơng trình bằng bê tông,...
Các kim loại nặng
Pb Hg Cr Cd As Mn thư ng có trong ch t và nước thải công nghiệp.
Hầu hết các kim loại n ng đ u có độc t nh cao đối với con ngư i và các
động vật khác.
Các chất hữu cơ
Trong nước thải sinh hoạt, có khoảng 60-80% lư ng ch t h u c thuộc
loại dễ bị phân huỷ sinh học.Ch t h u c dễ bị phân huỷ sinh học thư ng ảnh
hưởng có hại đến nguồn l i thuỷ sản, vì khi bị phân huỷ các ch t này sẽ làm
giảm oxy hồ tan trong nước, dẫn đến chết tơm cá.
Các ch t h u c b n v ng: Các ch t h u c có độc t nh cao thư ng là
các ch t b n v ng, khó bị vi sinh vật phân huỷ trong môi trư ng. Một số ch t
h u c có hả năng tồn lưu l u dài trong mơi trư ng và tích luỹ sinh học
trong c th sinh vật. Do có khả năng t ch luỹ sinh học, nên chúng có th
thâm nhập vào chuỗi thức ăn và t đó đi vào c th con ngư i.


16

Dầu mỡ
Dầu mỡ là ch t hó tan trong nước nhưng tan đư c trong các dung môi
h uc

Dầu mỡ có thành phần hóa học r t phức tạp. Dầu thơ có chứa hàng

ngàn các phân tử h c nhau nhưng phần lớn là các Hidro cacbon có số
cacbon t 2 đến 26.

Các vi sinh vật gây bệnh
Nhi u vi sinh vật gây bệnh có m t trong nước gây tác hại cho mục đ ch
sử dụng nước trong sinh hoạt. Các sinh vật này có th truy n hay gây bệnh
cho ngư i.
1.2.4. Hậu quả ô nhiễm nước mặt
a. Ảnh hưởng đến mơi trường
- Ơ nhiễm nước ảnh hưởng trực tiếp đến các sinh vật nước đ c biệt là
vùng sông do nước chịu t c động của ô nhiễm nhi u nh t. Nhi u loài thuỷ
sinh do h p thụ các ch t độc trong nước, th i gian lâu ngày gây biến đổi trong
c th nhi u loài thuỷ sinh, một số trư ng h p g y đột biến gen, tạo nhi u loài
mới, một số trư ng h p làm cho nhi u loài thuỷ sinh chết.
- Gây ảnh hưởng không nhỏ đến đại dư ng và các sinh vật đại dư ng
làm xu t hiện nhi u hiện tư ng lạ đồng th i làm cho nhi u lồi sinh vật bi n
hơng có n i sống, một số vùng có nhi u loài sinh vật bi n chết hàng loạt …
- ước bị ô nhiễm mang nhi u ch t vô c và h u c th m vào đ t gây ô
nhiễm nghiêm trọng cho đ t. Khi các ch t ô nhiễm t nước th m vào đ t
không nh ng gây ảnh hưởng đến đ t mà còn ảnh hưởng đến cả các sinh vật
đang sinh sống trong đ t.
- Ơ nhiễm mơi trư ng nước khơng chỉ ảnh hưởng đến con ngư i đ t,
nước mà còn ảnh hưởng đến khơng khí. Các h p ch t h u c

vơ c độc hại

trong nước thải thơng qua vịng tuần hồn nước theo h i nước vào khơng khí
làm cho mật độ bụi bẩn trong hông h tăng l n

hông nh ng vậy c c h i