Tiểu luận Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường

Họ và Tên: Lê Vũ Yến Thanh 1

GVHD: PGS.TS. Lê Văn Trung
HVTH: Lê Vũ Yến Thanh
MSHV: 11260572
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
LỚP CAO HỌC QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM TRONG
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TP.HCM, THÁNG 12/2012
Tiểu luận Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường


NGHIÊN CỨU VỀ PHÒNG CHỐNG VÀ KIỂM SOÁT Ô NHIỄM
NƯỚC TRÊN LƯU VỰC SÔNG DỰA TRÊN GIS
Bài viết này giới thiệu các nghiên cứu về phòng, chống và kiểm soát ô nhiễm nguồn nước
trong lưu vực sông dựa trên GIS trong và ngoài nước. GIS, như là một nền tảng dữ liệu
cơ bản, có thể được sử dụng để quản lý dữ liệu không gian, chẳng hạn như bản đồ kỹ
thuật số và dữ liệu thuộc tính, thông tin thủy văn. Sau đó, bài viết sẽ giới thiệu các nghiên
cứu ứng dụng công nghệ GIS về phòng, chống và kiểm soát ô nhiễm nguồn nước trong
lưu vực sông.
I.Giới thiệu
Hệ thống thông tin địa lý (GIS), là một nhánh nghiên cứu mới của khoa học, một bộ sưu
tập kỷ luật bao gồm cả khoa học máy tính, tin học, địa lý…. Công nghệ GIS quản lý và
phân tích toàn diện dữ liệu địa lý của ý nghĩa không gian, bằng cách sử dụng hệ thống kỹ
thuật và lý thuyết khoa học thông tin, được hỗ trợ bởi phần mềm và phần cứng trên máy
tính. Đó là một không gian nghiên cứu hệ thống thông tin, cung cấp thông tin cho việc
lập kế hoạch, quản lý và ra quyết định.
Hệ thống thông tin địa lý CGIs đầu tiên trên toàn thế giới được sản xuất vào những năm
1960 ở Canada, và sau đó Đại học Harvard phát triển hệ thống SY-MAP, GRID….Bắc
Mỹ, Tây Âu, Nhật Bản và các quốc gia phát triển khác chuyển lĩnh vực nghiên cứu của
họ sang tất cả các khía cạnh của kinh tế xã hội. Hiện tại, công nghệ GIS đã trở thành
phương tiện và kỹ thuật hỗ trợ quan trọng trong hợp tác quốc tế giữa các học giả, doanh
nghiệp và các quận, huyện.Sự phát triển và ứng dụng của GIS tại Trung Quốc bắt đầu vào
năm 1980 và phát triển nhanh bắt đầu từ các sản phẩm GIS chuyên nghiệp cho đến các
lĩnh vực tự nhiên, xã hội, kinh tế, chính trị, quản lý và các lĩnh vực khác. Nghiên cứu ứng
dụng công nghệ GIS trong lưu vực sông bắt đầu trong những năm 1990.

Tiểu luận Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường

Họ và Tên: Lê Vũ Yến Thanh 4



được phát triển bởi Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ và có thể được sử dụng trong quy mô nhỏ
vào nguồn nước và đánh giá môi trường nước.
2.1.2. Tình hình nghiên cứu ở Trung Quốc
Ở Trung Quốc, nghiên cứu và ứng dụng trên GIS bắt đầu vào những năm 1980 và sau đó
công nghệ GIS có được sự phát triển nhanh chóng. Trong những năm gần đây, tầm quan
trọng của công nghệ GIS đã được chấp nhận rộng rãi bởi các chính phủ ở tất cả các cấp
và tất cả các khu vực của các chuyên gia và các học giả, và nền tảng hoạt động của GIS
được phổ biến một cách nhanh chóng, chẳng hạn như GEOSTAR,MAPGIS. Một số
lượng lớn của các hệ thống ứng dụng thông tin địa lý cũng nhanh chóng phát triển.
Về việc phát triển và sử dụng tài nguyên nước, GIS có thể được sử dụng để xác định ảnh
hưởng của các yếu tố phát triển tài nguyên tiềm năng, đánh giá sử dụng tài nguyên nước
bền vững nguồn tài nguyên nước đã được xây dựng, và cấu trúc hệ thống thông tin chu
trình nước, hệ thống cảnh báo an ninh, mô phỏng phân phối, mô hình xây dựng tài
nguyên nước, mô hình cân bằng nước, mô hình phân bố không gian, mô hình chất lượng
nước lưu vực sông. Đồng thời, trên sông, hệ thống nước và thủy văn, GIS có thể được sử
dụng để trích xuất thông tin, quan trắc nước và phân tích tính năng và thay đổi thủy văn,
thủy văn cảnh quan sinh thái và mô hình thủy văn phân phối, xây dựng các mô hình cân
bằng nước (bao gồm cả mô hình phi tuyến thủy văn, mô phỏng quá trình thủy văn,…),
xây dựng hệ thống thông tin thủy văn (chẳng hạn như hệ thống nước thông tin thủy văn,
môi trường, hệ thống nước và tham vấn với các hệ thống thông tin dự báo thủy văn), và
cũng có thể trích xuất các thông tin của những thay đổi của nghiên cứu, hồ trên không
gian và thời gian biến đổi các yếu tố khí tượng thủy văn, vẽ lượng mưa tự động.Ngoài ra,
GIS còn có thể thực hiện phân tích môi trường các lưu vực sông và thông tin của hệ
thống nước ngầm.
Vào cuối những năm 1980, bộ phận quản lý môi trường Thượng Hải đã bắt đầu ứng dụng
GIS, và sử dụng GIS cho môi trường nước lưu vực sông Hoàng Phố. Hệ thống này có
giám sát hiển thị tự động, có chức năng mô phỏng quá trình nước bị ô nhiễm và nước đầu
Tiểu luận Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường



Hình 1

Tiêu chuẩn đánh giá chức
năng

Kiểm tra kiểm sóat từng
phần
Đánh giá chất lượng nước

Khu vực không tiêu
chuẩn: tổng giá trị phân
b63 và cắt
Kế hoạch kiểm soát ô nhiễm
nước
Phân tích tính khả thi
Tiểu luận Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường

Họ và Tên: Lê Vũ Yến Thanh 8

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là hệ thống công nghệ máy tính được sử dụng để thu
thập, lưu trữ, quản lý và hiển thị các dữ liệu địa lý. Nước lưu vực được lập kế hoạch kiểm
soát ô nhiễm liên quan đến quy mô lớn của không gian và thời gian và liên quan đến rất
nhiều thông tin, chẳng hạn như điều kiện thủy văn các thông số, các thông số chất lượng
nước, các thông số nguồn ô nhiễm, tải lượng ô nhiễm, năng lực môi trường, và như vậy,
và hầu hết đólà những thông tin cụ thể, chẳng hạn như vị trí sông, vị trí đoạn sông, chiều
cao nước, phía dưới dốc, điều kiện hỗn hợp thủy lực, nồng độ các chất ô nhiễm phân
phối. Như vậy, cơ sở dữ liệu truyền thống là thiếu khả năng định nghĩa thực thể không
gian và khả năng tìm kiếm mối quan hệ không gian. Chức năng quản lý dữ liệu không
gian của GIS và chức năng hiển thị 3D sẽ làm cho quy hoạch kiểm soát ô nhiễm nước trở
nên thuận tiện hơn, trực tiếp và rõ ràng. GIS được đưa vào khu vực lập kế hoạch kiểm
soát ô nhiễm nước, sẽ làm cho mức độ lập kế hoạch ở mức cao mới.
GIS có thể được tích hợp với quy hoạch kiểm soát ô nhiễm nước vì khái niệm không gian
chung. GIS cung cấp nền tảng làm việc hiệu quả và hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy cho việc
hoạch định kiểm soát ô nhiễm nước ở lưu vực sông thông qua việc mua lại thông tin thời
gian thực, không gian thể hiện đồ họa và phân tích quyết định không gian.
III. Phương pháp thực hiện
3.1. Thiết kế hệ thống tổng thể
Theo một số thống kê dữ liệu, dữ liệu theo dõi và bảng xếp hạng cho việc lập kế hoạch
kiểm soát ô nhiễm nước là đơn giản. Làm thế nào để xử lý và quản lý các dữ liệu thô và

Sông thoát nước lưu vực sông là lưu vực sông bao quanh bởi rừng đầu nguồn.Các tính
năng chính bao gồm khu vực lưu vực sông, mật độ sông, hình dạng lưu vực, chiều cao
thung lũng, hướng lưu vực hoặc hướng chủ đạo.Vì vậy, để đơn vị kiểm soát xác định,
trước hết chúng ta nên khái quát hệ thống nước, có thể sử dụng phần mềm GIS tương ứng
để hoàn thành. Để trích xuất các đặc tính lưu vực dựa trên DEM (Digital Elevation
Model), chúng ta có thể sử dụng bộ công cụ để nghiên cứu bề mặt các nguồn tài nguyên
Đối tượng
Các gói dữ liệu
Cơ sở dữ liệu và hệ thống điều hành quản lý
Mô hình ngân hàng
Người sử dụng hệ thống thông tin đã được định hướng
Thông tin như là dữ liệu, các cuộc trò chuyện
Tiểu luận Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường

Họ và Tên: Lê Vũ Yến Thanh 10

nước trên các phần mềm GIS. Phạm vi tổng quát của hệ thống nước bao gồm dòng chính,
lớp học và các nhánh đầu tiên chi nhánh thứ cấp, và những nhánh sông nằm các nguồn ô
nhiễm chính, thị trấn. Sau đó, trên cơ sở tổng quát của hệ thống nước, theo điều tra thực
địa, xem xét các khu vực chức năng môi trường nước và tham khảo ý kiến các chuyên gia
thủy văn địa phương, cuối cùng chúng ta có thể xác nhận được các đơn vị lưu vực.
Sau đó, trên cơ sở của các bộ phận chức năng môi trường nước và các đơn vị lưu vực,
chúng ta có thể đánh giá chất lượng nước đầu nguồn, và sau đó đánh giá tiêu chuẩn chất
lượng nước ở cấp lưu vực nước và các đơn vị lưu vực nước bằng cách sử dụng khả năng
thị giác không gian của GIS.
3.3 Việc thành lập cơ sở dữ liệu cơ bản
Lập kế hoạch kiểm soát ô nhiễm nước liên quan đến nhiều trong dữ liệu cơ bản (Bảng
1).Chúng ta có thể sử dụng ARCGIS 8,1 để xây dựng cơ sở dữ liệu không gian, truy cập
cơ sở dữ liệu để thiết lập cơ sở dữ liệu thuộc tính và tham gia với mã số riêng. Trên cơ sở
của các bản đồ cơ bản, chúng ta có thể hình thành các bản đồ cơ sở thông qua việc

Trạm quan trắc chất lương nước
Điểm
Giám sát chất lượng nước
với các yếu tố tháng khác
nhau, năm khác nhau, lĩnh
vực khác nhau.
3
Chức năng phân chia hệ thống
nước
Đường, bề mặt
Nước ở các khu vực chức
năng, khu vực mục tiêu, các
dữ liệu thuộc tính khác
4
Đầu ra hệ thống thoát nước
Điểm

5
Nước tiêu thụ
Điểm

6
Qui mô của các lĩnh vực chăn
nuôi và gia cầm
Điểm
Dân số, GDP, khu vực…
7
Điểm đơn vị hành chính quốc gia
Bề mặt


năng phân tích không gian GIS. Với độ phân tích chính xác cao đến từng thị trấn, khu đô
Tiểu luận Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường

Họ và Tên: Lê Vũ Yến Thanh 12

thị như phạm vi nghiên cứu cơ bản, chúng ta có thể thực hiện một cuộc khảo sát toàn
diện về các nguồn ô nhiễm trong từng khu chức năng trong khu vực pháp lý. Sau đó, các
nguồn ô nhiễm được thu thập, đánh giá và phân tích ở hai cấp độ của các lớp, ở các
huyện hành chính và trong lưu vực sông (tức là lưu vực đơn vị lưu vực).
Theo tính chất nước thải công nghiệp và đặc thù của các vị trí doanh nghiệp, tất cả các
doanh nghiệp, xả nước thải độc hại và không độc hại, và có xử lý nước thải độc hại cho
xử lý nước thải đô thị, trong đó lượng khí thải ô nhiễm lớn và được đặt ở xa, tất cả các
nhu cầu thiết lập cơ sở xử lý nước thải độc lập.Vì vậy, dự báo ô nhiễm xả thải bao gồm
cá nhân dự đoán với nước thải công nghiệp và dự đoán nước thải đô thị.
4.2. Khả năng tính toán và mô phỏng chất lượng nước
Công suất môi trường nước đề cập đến số lượng cho phép của các chất ô nhiễm tại các
đơn vị thời gian, phạm vi điều kiện thủy văn, quy định khí thải quy định và mục tiêu chất
lượng. Theo định nghĩa, các yếu tố ảnh hưởng đến dung lượng môi trường nước bao gồm
các đặc tính của nước, mục tiêu chất lượng nước và cách phát thải, có liên quan chặt chẽ
với không gian vị trí địa lý, hình dạng không gian. Do đó, chúng ta có thể xác định khả
năng môi trường nước của mỗi đơn vị điều khiển, bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu GIS,
kết hợp với một mô hình nước chiều và mô hình nước thuỷ triều, làm cơ sở kiểm soát
nồng độ tổng số chất gây ô nhiễm. Theo kết quả tính toán mô hình chất lượng nước,
chúng ta có thể có được công suất môi trường nước và giá trị cho phép của các chất gây ô
nhiễm của các đơn vị lưu vực khác nhau.
4.3 .Việc thành lập chương trình kiểm soát ô nhiễm nước
Chúng ta có thể làm cho các phương án khả thi về mặt kỹ thuật, và phân tích các chi phí
liên quan đến kế hoạch và phải chịu tác động chất lượng nước cho mỗi kế hoạch. Theo
chất lượng môi trường nước và tình hình hiện tại của việc xả các chất ô nhiễm, dựa trên
những thay đổi của xã hội và phát triển kinh tế hiện nay, xử lý ô nhiễm, điều kiện môi


Họ và Tên: Lê Vũ Yến Thanh 14

cấu trúc dữ liệu được tối ưu hóa, phát triển và xây dựng các mô hình thư viện, và chức
năng mô phỏng chất lượng trong không gian được rõ ràng (chẳng hạn như 3d, 4d).

Tiểu luận Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường

Họ và Tên: Lê Vũ Yến Thanh 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Liu N, Liu RY, The geographic information system, Beijing, The higher education


[13] Sun PS, Liu SR, The construction of Large-scale ecological hydrological model and
its integration with GIS, Journal of ecological, vol. 10, pp. 2115-2123, 2003.
[14] Deng ZM, Wang J, The application research of the regional groundwater resources
information system based on GIS, Hydrological geology and Engineering geology, vol.
5, pp. 106-108, 2004.
[15] Chen G, Chen ZH, Water resources management information system based on GIS,
Hydrological geology and Engineering geology, vol. 6, pp. 4-6, 1998.
[16] Zhang YS, Chen PS, The geographic information system of the water resources
based on remote sensing survey, Remote sensing technology and applications, vol. 3, pp.
172-175, 2002.
[17] Liu JP, Wang S, etc. The spatial information of the digital watershed of and its
research of the application framework structure, Hydropower Science, vol. 19, pp. 18-22,
2001.
[18] Guo JB, Zhu L, The present situation and the countermeasures of Dawen River
basin, Science and technology bulletin, vol. 16, pp. 367-370, 2000.
[19] Fu GW, Cheng ST, the water pollution control system planning, Beijing Tsinghua
university press, 1985.
[20] Zhou NS, Li YD, River environmental basin management planning method and
practice, Beijing China water conservancy and hydropower press, 2000.
[21] Jin JH, etc. The research and analysis of the water pollution control based on GIS,
Xinjiang environmental protection, vol. 26, pp. 1-4, 2004.
[22] Wang SP, Cheng ST, etc. The river basin water pollution control planning based on
GIS and the auxiliary scene analysis, Environmental science, vol. 25, pp. 32-37. Tiểu luận Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản lý tài nguyên và môi trường