BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ BÀI TOÁN PHÂN BỔ THU
GOM CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT THEO VỊ TRÍ KHU
DÂN CƢ TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN THỦ ĐỨC, TP.HCM

Họ và tên sinh viên: LƢƠNG THỊ PHƢƠNG
Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý
Niên khóa: 2012 – 2016

Tháng 6/2016


ỨNG DỤNG GIS HỖ TRỢ BÀI TOÁN PHÂN BỔ THU GOM CHẤT
THẢI RẮN SINH HOẠT THEO VỊ TRÍ KHU DÂN CƢ TRÊN ĐỊA
QUẬN THỦ ĐỨC, TP.HCM.

Tác giả
LƢƠNG THỊ PHƢƠNG

Tiểu luận đƣợc đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kĩ sƣ ngành Hệ thống Thông tin Địa lý

Giáo viên hƣớng dẫn:
ThS. Khƣu Minh Cảnh

Tháng 6 năm 2016
i



TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng GIS hỗ trợ bài toán phân bổ vị trí thu gom chất thải rắn
sinh hoạt theo vị trí khu dân cƣ trên địa bàn quận Th Đức, Tp.HCM” đã đƣợc thực
hiện trong khoảng thời gian từ tháng 3/2016 đến tháng 5/2016.Phƣơng pháp tiếp cận
đề tài là giải bài toán phân bổ vị trí thu gom rác với mạng lƣới giao thông quận dựa
vào ứng dụng lí thuyết đồ thị kết hợp với phần mềm arcgis để giải quyết vấn đề thực tế
các điểm hẹn,các trạm trung chuyển rác đang bị ô nhiễm ảnh hƣởng tới sức khỏe c a
khu dân cƣ, làm mất mĩ quan đô thị c a quận.
Kết quả đạt đƣợc c a tiểu luận là tìm đƣợc cở sở thuận tiện,thích hợp cho việc thu
gom,vận chuyển nhất. Đặc biệt phân bố tƣơng đối đồng đều về mặt không gian và đảm
bảo việc thu gom theo chu trình tối ƣu.

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................................. ii
TÓM TẮT ....................................................................................................................................iii
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu............................................................................................................................. 2
1.2.1 Mục tiêu chung:............................................................................................................ 2
1.2.2 Mục tiêu cụ thể: ............................................................................................................ 2
1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 2
CHƢƠNG 2:TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU............................................................................. 3
2.1. Tổng quan về chất thải rắn sinh hoạt ............................................................................. 3
2.1.1. Khái niệm về chất thải rắn........................................................................................... 3
2.1.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn ................................................................................ 3
2.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu .................................................................................. 3

5.1 Kết Luận .......................................................................................................................... 50
5.2 Kiến nghị .......................................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 51

v


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Mô tả

GIS

Geographic information system( Hệ thống thông tin địa lí)

QLCTR
CTR
CTRSH
TTC

Quản lí chất thải rắn
Chất thải rắn
Chất thải rắn sinh hoạt
Trạm trung chuyển

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Hình 3.2. Hiển thị bản đồ nền quận Th Đức. .............................................................. 36
Hình 3.3. Hiển thị giao lộ đƣờng giao thông ................................................................. 36
Hình 3.4. Hiển thị các lớp vị trí thu gom, điểm hẹn và trạm trung chuyển .................. 37
Hình 3.6. Hiển thị dữ liệu thuộc tính............................................................................. 37
Hình 3.6. Hiển thị chức năng netwwork analyst. ......................................................... 38
Hình 3.7. Hiển thị add dữ liệu mạng lƣới...................................................................... 38
Hình 3.8. Hiển thị lớp phân tích mạng(New Location-Allocation) .............................. 39
Hình 3.9. Hiển thị chức năng phân bổ vị trí .................................................................. 39
Hình 3.10. Hiển thị khi thêm đối tƣơng phân tích mạng............................................... 39
Hình 3.11. Hiển thị thuộc tính c a TTC ........................................................................ 40
Hình 3.12. Hiển thị thông tin thuộc tính cho vị trí thu gom ......................................... 40
Hình 3.13. Hiển thị kết quả phân bổ vị trí thu gom CTRSH với điều kiện trở kháng là
10 km ............................................................................................................................. 42
viii


Hình 3.14. Hiển thị kết quả khi phân tích phân bổ vị trí CTRSH với điều kiện trở
kháng là 10 km. ............................................................................................................. 42
Hình 3.15. Hiển thị các khi add các đối tƣợng phân tích .............................................. 43
Hình 3.16. Hiện thị các tab Advanced Settings............................................................. 44
Hình 3.17. Hiển thị phân bổ vị trí thu gom đối với điểm cơ sở là điểm hẹn. ............... 44
Hình 3.18 Hiển thị thuộc tính c a phân bổ vị trí thu gom đối với điểm hẹn ............... 45
Hình 3.19 Hiện thị add các cơ sở( diem_hen) phân bổ vị trí thu gom với khoảng cách
500 meter ....................................................................................................................... 45
Hình 3.20 Hiện thị các thông tin thuộc tính khi phân tích vị trí phân bổ c a điểm hẹn
với khoảng cách là 500 meter. ....................................................................................... 46
Hình 4.1 Hiển thị bản đồ thể hiện phân bổ vị trí thu gom rác các đối với trạm trung
chuyển ........................................................................................................................... 47
Hình 4.2 Bản đồ tối ƣu vị trí thu gom c a quận Th Đức ............................................ 48


45
50
Chỉ số phát sinh CTR đô thị 0,95
1,0
1,2
1,4
1,6
(kg/ngƣời/ngày)
Tổng lƣợng CTR đô thị phát sinh 24.225 26.224 42.000 61.600 83.200
(tấn/ngày)
Nguồn: TCMT tổng hợp, năm 2011
Từ kết quả dự báo ở bảng trên thì lƣợng CTR sinh hoạt đô thị năm 2015 tăng gấp 1,6
lần, năm 2020 tăng 2,37 lần, năm 2025 gấp 3,2 lần so với năm 2010. CTR gia tăng có
nguyên nhân cả do dân số đô thị tăng (từ 25,5 triệu năm 2009 lên 52 triệu năm 2025)
và do bình quân CTR/đầu ngƣời tăng (0,95kg/ngƣời/ngày năm 2009 lên
1,6kg/ngƣời/ngày năm 2025). Đây s là áp lực lớn đối với công tác quản lý CTR đô thị
hiện nay.Đặc biệt các điểm tập kết chất thải sinh hoạt, các trung chuyển rác trở thành
nỗi ám ảnh, sợ hãi c a nhiều hộ dân và đang gây ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng trực
tiếp đến sức khỏe con ngƣời dƣờng nhƣ đang bị bỏ ngỏ.
Quận Th Đức là nơi có mô hình sản xuất lớn, toàn quận hiện nay có khoảng 150 nhà
máy (với nhiều khu công nghiệp và khu chiết xuất) và hàng ngàn nhà máy nhỏ,là một
trong những đô thị phát triển c a nƣớc ta.Song với sự phát triển này là tình trạng dân
cƣ nhập càng nhiều nên dân số ở đây ngày càng tăng thì nhu cầu sinh hoạt càng cao,
kéo theo lƣợng chất thải rắn do con ngƣời thải ra ngày càng nhiều dẫn đến vấn đề ô
nhiễm môi trƣờng và cuộc sống con ngƣời bị ảnh hƣởng.Hằng ngày lƣợng chất thải
trung bình c a quận lên tới 320 tấn/ngày (theo thống kê c a sở tài nguyên môi trƣờng
tp.HCM 27/10/2015) và con số này có thể tăng qua các năm.Việc tăng khối lƣợng rác
lên thì khối lƣợng rác tại điểm hẹn,các trạm trung chuyển ngày nhiều. Hiện nay các
trạm trung chuyển không đảm bảo về diện tích và điều kiện thu gom không chỉ làm
mất trật tự an toàn giao thông, mất mỹ quan đô thị mà đây còn là nguồn ô nhiễm nặng

2.1. Tổng quan về chất thải rắn sinh hoạt
2.1.1. Khái niệm về chất thải rắn
Chất thải rắn:là chất thải ở thể rắn, đƣợc thải ra từ quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch
vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác.
Chất thải rắn sinh hoạt là chất thải phát thải trong sinh hoạt cá nhân, hộ gia đình, nơi
công cộng đƣợc gọi chung là chất thải rắn sinh hoạt hay còn gọi là rác.
2.1.2 Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn

Nơi vui
chơi giải
trí

Bệnh viện
cơ sở y tế

Giao
thông xây
dựng;

Cơ quan
trƣờng
học

Chất thải rắn

Khu công
nghiệp nhà
máy xí
nghiệp


Sài Gòn – Biên Hòa (quốc lộ 52).
Ranh giới địa giới c a quận giáp với:
Phía Bắc: Giáp huyện Dĩ An (tỉnh Bình Dƣơng).
Phía Nam: Giáp quận Bình Thạnh, quận 2.
Phía Đông: Giáp quận 9,quận 2.
Phía Tây: Giáp huyện Thuận An (tỉnh Bình Dƣơng), quận 12, quận Gò Vấp.
2.2.2. Điều kiện tự nhiên.
 Khí hậu
Quận Th Đức nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa có 2 mùa: mùa khô với mùa mƣa
với các đặc điểm là:
Mùa mƣa: Gió mùa Tây Nam hoạt động từ tháng 5 đến tháng 10.
Mùa khô: Gió mùa Đông Bắc (biến tính) thổi từ tháng 9 đến tháng 4 năm sau.
Nhiệt độ trung bình 27oC tháng 4 có nhiệt độ cao nhất 29oC tháng 12 có nhiệt độ thấp
nhất 25,5o C. Biên độ nhiệt thấp nhất 3,5oC.
Độ ẩm trung bình cả năm là 74 .
Đặc điểm nhiệt độ không khí ở thành phố khá ổn định, phù hợp với quy luật biến thiên
trong năm c a nhiệt độ vùng nhiêt đới.
 Địa hình
Địa hình tƣơng đối bằng phẳng trải dài trên miền đất cao lƣợn sóng c a khu vực Đông
Nam Bộ. Phía Bắc là những dãy đồi thấp, theo hƣớng Tây Bắc – Đông Nam kéo dài từ
Thuận An (Bình Dƣơng) về hƣớng Nam.Vùng địa hình thấp, trũng, khá bằng phẳng
kéo dài đến bờ biển sông Đông Nai.Ở vùng địa hình trũng chịu tác động thƣờng xuyên
c a th y triều nên có đặc điểm khá bằng phẳng và mạng lƣới sông ngòi kênh rạch khá
dày đặc.
 Th y văn,sông ngòi
Sông ngòi: tổng diện tích đất sông ngòi, kênh rạch ở Th Đức khoảng 423,62 ha với
60 hệ thống kênh rạch lớn nhỏ. Hệ thống sông ngòi gồm có sông chính là sông Sài
Gòn, đọan chạy từ hƣớng Tây - Nam ngƣợc lên hƣớng Tây - Bắc qua khu phố 1, 3, 5
dài khoảng 6000 mét. Ngoài ra còn có 2 nhánh sông:sông Rạch Đĩa, đọan chảy từ khu
phố 6 qua khu phố 4 và khu phố 2 (dài 4.000m ) Và sông Vĩnh Bình, chảy từ khu phố

từ khi còn là huyện, trên địa bàn Th Đức cũng đã sớm hình thành các cơ sở sản xuất
công nghiệp nhƣ: Công ty xi măng Hà Tiên, công ty Cơ điện, Nhà máy điện....Kể từ
sau khi tách quận, kinh tế Th Đức càng có điều kiện phát triển nhanh hơn.
 Công nghiệp – Tiểu thủ công nghiệp
Theo thông tìn từ website quận, năm 1995 giá trị sản lƣợng c a ngành công nghiệp
huyện Th Đức (bao gồm quận Th Đức, quận 2 và quận 9 ngày nay) là 118 tỉ đồng.
Đến năm 1997, riêng quận Th Đức đã là 248 tỉ đồng. Trong các năm tiếp theo, đặc
biệt là từ năm 2000, tỉ lệ tăng trƣởng giá trị sản lƣợng đạt bình quân c a quận hơn 50
một năm. Năm 2000, giá trị sản xuất công nghiệp c a quận là 529,4 tỉ. Năm 2002 là
902,7 tỉ. Năm 2003 là 1.119,6 tỉ và năm 2004 đạt 1.444,12 tỉ đồng. Trong 10 tháng đầu
năm 2007, giá trị sản lƣợng công nghiệp trên địa bàn Th Đức đạt trên 2.146 tỷ đồng.
Trong quý 1/2008, giá trị sản xuất công nghiệp - tiểu th công nghiệp trên địa bàn
quận là 723,94 tỷ đồng.Trên địa bàn quận có khu chế xuất Linh Trung và nhiều công
ty hàng đầu thành phố nhƣ: công ty cổ phần Kinh Đô, nhà máy Coca Cola Việt Nam....
 Thƣơng mại – Dịch vụ
Tuy là quận vùng ven, nhƣng do nằm ở cửa ngõ thành phố, bên bờ sông Sài Gòn, nên
hoạt động Thƣơng mại c a Th Đức đã phát triển từ rất sớm. Hiện nay, trên địa bàn
quận, ngoài chợ Th Đức ở trung tâm thị trấn, còn có hệ thống 15 chợ phƣờng với hơn
5.500 hộ buôn bán. Quận Th Đức đã có chợ đầu mối Tam Bình thay cho chợ đầu mối
Cầu Muối – thuộc quận 1. Doanh thu Thƣơng mại - Dịch vụ: năm 1991 đạt 310 tỉ, năm
1995 đạt 920 tỉ, năm 1997 (tách quận – không tính quận 2 và quận 9) đạt 753 tỉ, năm
6


2000 đạt 928 tỉ, năm 2001 đạt 1.188 tỉ, năm 2003 đạt 1.746 tỉ và năm 2004 đạt 2.252 tỉ
đồng.
 Nông nghiệp
Th Đức có diện tích đất nông nghiệp tƣơng đối lớn, lại đƣợc phù sa sông Sài Gòn bồi
đắp, hoạt động sản xuất nông nghiệp ở đây cũng tƣơng đối thuận lợi. Những nông sản
thế mạnh c a quận là: mai vàng, bon sai, hoa lan, cây cảnh, xoài, thanh long và các

Theo Goodchild(1985)là một hệ thống sử dụng cơ sở dữ liệu để trả lời các câu hỏi về
bản chất địa lí c a các thực thể địa lí.

7


Theo Burrough(1986) định nghĩa,Gis là công cụ mạnh dùng để lƣu trữ và truy vấn
,biến đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực cho những mục tiêu khác
nhau.
Chi tiết hơn, Aronoff (1989 trích dẫn trong International Centre for Integrated
Mountain Development, 1996, p.9) định nghĩa GIS là “một hệ thống dựa trên máy tính
cung cấp bốn khả năng về dữ liệu không gian:Nhập dữ liệu,quản lý dữ liệu,xử lý và
phân tích,xuất dữ liệu.
Nguyễn Kim Lợi và ctv (2009), định nghĩa GIS nhƣ là “Một hệ thống thông tin mà nó
sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt
địa lý không gian, nhằm trợ gi p việc thu nhận, lƣu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và
hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp từ
thông tin cho các mục đích con ngƣời đặt ra, chẳng hạn nhƣ: Hỗ trợ việc ra quyết định
cho quy hoạch và quản lý sử dụng đất, tài nguyên thiên nhiên, môi trƣờng, giao
thông,dễ dàng trong việc quy hoạch phát triển đô thị và những việc lƣu trữ dữ liệu
hành chính”.
 Thành phần GIS.
GIS có 5 thành phần cơ bản sau: Phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu địa lý, cơ sở tri
thức chuyên gia (con ngƣời), phƣơng pháp.
 Chức năng của GIS
Các chức năng c a GIS có thể chia làm năm loại nhƣ sau: Thu thập dữ liệu;xử lý sơ bộ
dữ liệu;lƣu trữ và truy nhập dữ liệu;tìm kiếm và phân tích không gian;hiển thị đồ họa
và tƣơng tác.
 Mô hình dữ liệu của GIS
Một dữ liệu trong GIS thì đƣợc lƣu, hiển thị dƣới 2 dạng: mô hình dữ liệu không gian

+ Đồ thị có hƣớng_ Directed Graph
+Đồ thị vô hƣớng_ Undirected Graph
Số lƣợng cạnh giữa hai đỉnh:
+ Đơn đồ thị – Simple Graph
+Đa đồ thị – Multigraph
+Giả đồ thị – Pseudograph
Đặc điểm phân loại dạng đồ thị đó là vô hƣớng và có hƣớng:
Bảng 2.1. Phân loại dạng đồ thị
Dạng Đồ thị có hƣớng_ Directed Graph
Đồ thị vô hƣớng_ Undirected
đồ
Graph
thị
Đơn Đơn đồ thị có hƣớng G = (V, E) Đơn đồ thị vô hƣớng G = (V,E)
đồ
bao gồm:
bao gồm:
thi
V là tập không rỗng các đỉnh
V là tập các đỉnh
E là tập các cung: đó là các cặp có E là tập các cặp không có thứ tự
thứ tự gồm hai đỉnh (không nhất gồm hai phần tử khác nhau c a
thiết phải khác nhau) c a V.
V gọi là các cạnh.
Ví dụ:
Ví
dụ:

9



Giả đồ thị vô hƣớng G = (V, E)
bao gồm:
V là tập không rỗng các đỉnh
E là đa tập hợp (họ) các cạnh: đó
là các cặp không có thứ tự gồm
hai phần tử (không nhất thiết
phải khác nhau) c a V.
Cạnh e đƣợc gọi là 1 khuyên hay
1 vòng (loop) nếu có dạng e =
(u, u).
Ví dụ:

10


 Biểu diễn đồ thị trên máy tính
Định nghĩa: Biểu diễn đồ thị G=(V, E) trên máy tính nghĩa là số hóa đồ thị nhằm mục
đích lƣu trữ và thao tác trên đồ thị đó.
Số hóa đồ thị là số hóa các đỉnh trong tập V c a đồ thị và số hóa các cạnh/cung trong
tập E c a đồ thị.
 Ma trận kề
Đồ thị G=(V, E) là một đơn đồ thị cấp n có
Tập đỉnh V={v1, v2, v3, …, vn} và tập cạnh E={e1, e2, e3,…, em}
G đƣợc biểu diễn bằng ma trận kề (Adjacency matrix) nhƣ sau:
Tập đỉnh: Số hóa các đỉnh bằng các số nguyên V={0, 1, 2, …, n-1}
Tập cạnh: Các cạnh đƣợc số hóa bằng ma trận vuông A=[ai,j] cấp n (với i,j=0...n-1).
Trong đó:
• aij = 1 nếu (i, j) ∈ E
• aij = 0 nếu (i, j) ∉ E

Hình 2.6. Biểu diễn đồ thị có hƣớng của ma trận trọng số
Ví dụ 4: Đối với đồ thị vô hƣớng

12


Hình 2.7. Biểu diễn đồ thị vô hƣớng của ma trận trọng số
2.4. Tổng quan lí thuyết lứng dụng chính cho đề tài nghiên cứu.
2.4.1.Python
Python là một ngôn ngữ lập trình thông dịch do Guido van Rossum tạo ra năm 1990.
Python hoàn toàn tạo kiểu động và dùng cơ chế cấp phát bộ nhớ tự động; do vậy nó
tƣơng tự nhƣ Perl, Ruby, Scheme, Smalltalk, và Tcl. Python đƣợc phát triển trong một
dự án mã mở, do tổ chức phi lợi nhuận Python Software Foundation quản lý.
Theo đánh giá c a Eric S. Raymond, Python là ngôn ngữ có hình thức rất sáng s a,
cấu tr c rõ ràng, thuận tiện cho ngƣời mới học lập trình. Cấu tr c c a Python còn cho
phép ngƣời sử dụng viết mã lệnh với số lần gõ phím tối thiểu, nhƣ nhận định c a chính
Guido van Rossumtrong một bài phỏng vấn.
Ban đầu, Python đƣợc phát triển để chạy trên nền Unix. Nhƣng rồi theo thời gian, nó
đã mở rộng sang các hệ điều hành từ MS-DOS đến Mac OS, OS/2, Windows, Linux
và các hệ điều hành khác thuộc họ Unix. Mặc dù sự phát triển c a Python có sự đóng
góp c a rất nhiều cá nhân, nhƣng Guido van Rossum hiện nay vẫn là tác giả ch yếu
c a Python. Ông giữ vai trò ch chốt trong việc quyết định hƣớng phát triển c a
Python.
Python là một ngôn ngữ lập trình năng động với nhiều tính năng đƣợc sử dụng trong
một loạt các ứng dụng. Python thƣờng đƣợc so sánh với Tcl, Perl, Ruby, Scheme, hoặc
Java. Một vài tính năng đặc trƣng c a nó gồm:c pháp rất trong sáng, dễ đọc;các khả
năng tự xét (introspection) mạnh m ;hƣớng đối tƣợng trực giác;cách thể hiện tự nhiên
mã th tục (procedural code);hoàn toàn mô-đun hóa, hỗ trợ các gói theo cấp bậc;xử lý
lỗi dựa theo ngoại lệ (exception);kiểu dữ liệu động ở mức rất cao;các thƣ viện chuẩn
và các mô-đun ngoài bao quát hầu nhƣ mọi việc;phần mở rộng và mô-đun dễ dàng viết

dẫn đầy đ đến file thƣ viện trong biến môi trƣờng này.
METIS_IDXTYPEWIDTH
METIS_REALTYPEWIDTH
Các kích thƣớc c a idx_t và real_t loại là không dễ dàng xác định đƣợc thời gian chạy,
để họ có thể đƣợc cung cấp với các biến môi trƣờng. Giá trị mặc định cho mỗi trong số
này (ở cả hai thời gian biên dịch và trong thƣ viện này) là 32, nhƣng họ có thể đƣợc
thiết lập để 64 nếu muốn. Nếu giá trị này không phù hợp với những gì đã đƣợc sử
dụng để biên dịch thƣ viện, Bad Things (TM) s xảy ra.
Ví dụ 5
14


>>> import networkx as nx
>>> import metis
>>> G = metis.example_networkx()
>>> (edgecuts, parts) = metis.part_graph(G, 3)
>>> colors = ['red','blue','green']
>>> for i, p in enumerate(parts):
... G.node[i]['color'] = colors[p]
...
>>> nx.write_dot(G, 'example.dot') # Requires pydot or pygraphviz

Hình 2.8 Phân vùng đô thị
Metis.part_graph(graph, nparts=2, tpwgts=None, ubvec=None, recursive=False, **o
pts
Thực hiện đồ thị phân vùng sử dụng k-cách này hay phƣơng pháp đệ quy.
Trả về một 2-tuple (objval, các bộ phận), nơi bộ phận là một danh sách các chỉ số phân
vùng tƣơng ứng và objval là giá trị c a hàm mục tiêu đó đã đƣợc giảm thiểu (hoặc các
vết cắt cạnh hoặc tổng khối lƣợng).