Luận Văn Ứng dụng GIS và thuật toán nội suy dự báo mức độ ô nhiễm không khí Tp. HCM trong tương lai

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NĂM 2011

Mục Lục
Trang tựa i
Tóm tắt iii
Mục lục iv
Danh mục từ viết tắt vi
Danh mục hình vii
Danh mục bảng ix
Chương 1. MỞ ĐẦU . 1
1.1. Đặt vấn đề . 1
1.2. Mục tiêu của đề tài 3
1.3. Giới hạn đề tài . 3
1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. 3

Chương 2. TỔNG QUAN .
2.1. Tổng quan khu vực nghiên cứu . 5
2.1.1 Sơ lược về lịch sử hình thành, điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 5
a. Lịch sử hình thành 5
b. Điều kiện tự nhiên 5
c. Điều kiện kinh tế - xã hội 6
2.1.2. Đặc điểm hệ thống đường bộ và vài nét về giao thông tại thành phố Hồ Chí Minh 8
a. Cơ sở hạ tầng 8
b. Phương tiện tham gia lưu thông 10
c. Quản lý giao thông 14
2.1.3. Mức độ ô nhiễm không khí trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh 17
a. Khái niệm “Ô nhiễm không khí” . 17
b. Bụi . 17
c. MonoCacbonxit - CO 18
d. Nitrogen dioxide - NO2 . 20
e. Chì - Pb 20
f. Hiện trạng chất lượng không khí Tp. HCM 21
g. Nguyên nhân gây ô nhiễm 23
2.2. Tổng quan tài liệu nghiên cứu 26
2.2.1. Tổng quan GIS . 26
a. Định nghĩa 26
b. Dạng dữ liệu của GIS . 26
2.2.2. Phân tích hồi quy 28
2.2.3. Thuật toán nội suy 29
a. Nguyên lý nội suy . 29
b. Phân loại thuật toán nội suy 30
3.1. Vật liệu nghiên cứu . 33
3.1.1.Tổng quan dữ liệu: . 33
a. Dữ liệu không gian . 33
b. Dữ liệu phi không gian . 35
3.1.2. Phần mềm sử dụng . 37
3.2. Phương pháp nghiên cứu . 37

Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU . 38
4.1. Xây dựng hàm hồi quy tuyến tính dự báo xu thế ô nhiễm các thông số ô nhiễm . 38
4.2. Xây dựng dữ liệu dự báo cho đến năm 2020 52
4.3. Thành lập bản đồ thể hiện mức độ ô nhiễm không khí qua các năm từ 2007 tới 2020. 54
Tài liệu tham khảo

1.1. Đặt vấn đề
Quá trình đô thị hoá ở Việt Nam đang diễn ra mạnh mẽ, đăc biệt là tại 2 Thành
Phố(TP) lớn Hà Nội và Thành Phố Hồ Chí Minh (Tp. HCM) . Theo số liệu của Ban chỉ
đạo Tổng điều tra Dân Số và Nhà ở Tp. HCM ngày 1-4-2009, TP. HCM với dân số
7.123.340 người, sự phát triển không gian đô thị nhanh hơn sự phát triển hạ tầng kĩ thuật
đô thị, lưu lượng xe lưu thông tăng nhanh hơn cơ sở hạ tầng giao thông, các hệ quả về ô
nhiễm môi trường không khí luôn ở mức báo động.
Với vị trí tâm điểm của khu vực Đông Nam Á, Tp. HCM là đầu mối giao thông
quan trọng nối liền các tỉnh và còn là cửa ngõ quốc tế quan trọng, do vậy lượng người
nhập cư tăng hàng năm với lượng phương tiện giao thông. Bên cạnh đó khả năng quản lý
xây dựng và cải tạo đô thị tại Tp. HCM chưa tăng kịp đà phát triển của không gian đô thị
dẫn tới các nguồn gây ô nhiễm không khí chưa được kiểm soát cũng gia tăng rất nhanh.
Nhận thức được mức độ ô nhiễm không khí do quá trình đô thị hóa gây ra, từ năm
1994 Tp. HCM đã bắt đầu chương trình quan trắc không khí bằng các trạm lấy mẫu
không khí tại các điểm nóng giao thông và các khu dân cư để kiểm soát tình hình ô nhiễm
trên toàn địa bàn. Bên cạnh đó đưa ra nhiều giải pháp nhằm kiểm soát hiện trạng môi
trường không khí như: Hội thảo “Nâng cao năng lực quản lý chất lượng không khí tại Tp.
HCM” do Chi cục bảo vệ Môi trường, Sở tài nguyên Môi trường và Trường Cao đẳng Tài
nguyên và Môi trường phối hợp tổ chức.
Dự thảo Văn kiện Đại hội Đảng bộ Tp. HCM lần thứ IX (nhiệm kỳ 2010 - 2015),
trong đó nhấn mạnh Tp. HCM sẽ tập trung huy động nguồn lực thực hiện 6 chương trình
đột phá. Trong đó có hai chương trình liên quan đến vấn đề giảm ô nhiễm môi trường:
_ Ưu tiên giao thông công cộng sức chở lớn; nâng cao ý thức chấp hành pháp luật của
người tham gia giao thông; nâng cao hiệu lực, hiệu quả quản lý nhà nước.
_ Chương trình giảm ô nhiễm môi trường tập trung kiểm soát, ngăn chặn và đẩy lùi ô
nhiễm không khí, tiếng ồn, nước mặt, nước ngầm, chất thải rắn thông thường, chất thải
nguy hại; khắc phục những nơi bị ô nhiễm nghiêm trọng; tăng cường cây xanh, vườn
hoa, thảm cỏ, tiểu đảo, công viên
Tính đến hết ngày 31/12/2010, trên toàn địa bàn TP.HCM có trên gần 5 triệu
phương tiện giao thông, trong đó có gần 450.000 xe ôtô, còn lại là phương tiện xe hai
bánh. Trung bình mỗi ngày có trên 1 triệu mô tô, xe gắn máy và trên 60.000 xe ôtô của
các tỉnh đổ về thành phố đi vào TP.HCM [12].
Với việc sản xuất, lắp ráp mới 3 triệu chiếc/năm đang biến Việt Nam thành một
trong những quốc gia sử dụng mô tô, xe gắn máy nhiều trên thế giới, chỉ sau Trung Quốc
và Ấn Độ [10]. Xe mô tô và gắn máy được coi là phương tiện sử dụng phổ biến nhất ở
nước ta do tính cơ động, người sử dụng có thể chủ động được thời gian và giá thành 1
chiếc xe máy lại rẻ. Tuy nhiên xe máy lại gây ô nhiễm môi trường cao hơn và chiếm diện
tích lớn hơn các phương tiện khác do số lượng xe máy quá nhiều.
Diễn biến tình hình ô nhiễm không khí do hoạt động giao thông đang ngày càng
trở nên phức tạp và là một vấn đề cấp bách, đang được các phương tiện thông tin đại
chúng đề cập tới rất nhiều. Tuy nhiên các công trình nghiên cứu trước đều được thực hiện
một cách thủ công vốn có nhiều nhược điểm, việc quan trắc giám sát ô nhiễm không khí
trên địa bàn Tp. HCM chỉ dừng lại ở mức độ giám sát, đánh giá hiện trạng ô nhiễm tại
một thời điểm và một địa điểm cụ thể.
Hiện nay, các ứng dụng GIS liên tục phát triển trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ
môi trường. Công nghệ GIS cung cấp các phương tiện để quản lý và phân tích các yếu tố
ảnh hưởng tới môi trường một cách hữu hiệu hơn. Xu hướng hiện nay là tận dụng tối đa
khả năng cho phép của GIS trong quản lý, bảo vệ môi trường.
Việc lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kĩ thuật mới, nhưng khi ứng dụng
GIS thực thi các công việc này cho kết quả tốt và nhanh hơn các phương pháp thủ công
cũ, tiết kiệm chi phí hơn.
Ở Việt Nam, trong nghiên cứu quan trắc môi trường, việc ứng dụng GIS đa phần
dừng lại ở bước thành lập bản đồ thể hiện ở vị trí lấy mẫu,thu thập các dữ liệu thô để thể
hiện dưới dạng các báo cáo định kì. Trong khi GIS còn có khả năng dự báo được xu
hướng ô nhiễm không khí trong tương lai, cung cấp cho nhà nghiên cứu phân tích sâu
hơn, khả năng quản lí hiệu quả hơn, khắc phục nhược điểm thiếu dữ liệu trong quá trình
lấy mẫu
Do đó sinh viên quyết định thực hiện đề tài ”Ứng dụng GIS và thuật toán nội suy
dự báo mức độ ô nhiễm không khí Tp. HCM trong tương lai”. Vấn đề đề tài đặt ra là
cần thiết, bước đầu đi sâu ứng dụng GIS trong quan trắc, quản lí bảo vệ môi trường.

1.2. Mục tiêu của đề tài
Dựa trên các dữ liệu không gian và phi không gian ,ứng dụng GIS và thuật toán nội
suy để dự báo ô nhiễm không khí cho các năm tiếp theo do hoạt động giao thông gây ra.

1.3. Giới hạn đề tài
Do hạn chế về thời gian, số liệu và nguồn lực nên sinh viên chỉ thực hiện đề tài
trong giới hạn sau:
 Đối tượng nghiên cứu: Các khí thải gây ô nhiễm do hoạt động giao thông qua các
năm, bao gồm CO, Pb, Bụi, NO2.
 Phạm vi nghiên cứu: khu vực các quận nội thành Tp. HCM.

1.4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.
 Ý nghĩa khoa học:
Việc ứng dụng GIS trong nghiên cứu, phân tích , quan trắc và đánh giá các vấn đề
môi trường sẽ góp phần nâng cao năng lực quản lí các cơ sở dữ liệu hiệu quả hơn, phân
tích vấn đề chi tiết hơn và có khả năng so sánh nhiều dữ liệu cùng lúc.