Thạc Sĩ Ứng dụng Gis xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường

Đề tài: Ứng dụng Gis xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài, mục tiêu đề tài
Các hoạt động của con người (Công nghiệp hóa, đô thị hóa, thăm dò, khai thác, chế biến tài
nguyên thiên nhiên .) ngày càng tác động mạnh mẽ đến môi trường. Vì thế mối quan tâm của Khoa
học và Công nghệ trong nghiên cứu và kiểm soát chất lượng môi trường ngày càng lớn. Phóng xạ môi
trường là một trong những chỉ số chất lượng môi trường quan trọng, được xã hội đặc biệt quan tâm vì
những tác động của tia phóng xạ lên cơ thể tuy không nhận biết được bằng các giác quan nhưng rất
phức tạp, để lại những hậu quả tức thời và lâu dài.
Nghiên cứu, kiểm soát phóng xạ môi trường bắt đầu bằng việc xác định hoạt độ của các nguyên
tố phóng xạ tự nhiên và nhân tạo trên một vùng quan tâm. Dựa trên các số liệu đo đạc, chúng ta có thể
xây dựng một bản đồ thể hiện phông phóng xạ của vùng. Việc thu nhận, lưu trữ, phân tích khối dữ liệu
lớn liên quan đến vấn đề này (bao gồm thông tin địa lý và thông tin về phóng xạ) đòi hỏi một công
nghệ tiên tiến để giúp con người tiết kiệm công sức, thời gian, kinh phí.
Ngày nay thông tin địa lý được số hóa nhờ khoa học máy tính làm cho hiệu quả thông tin đạt
một tầm cao mới và công nghệ GIS trở thành một công cụ hữu ích phục vụ cho vấn đề xây dựng bản
đồ phông phóng xạ.
Đề tài “Ứng dụng kỹ thuật GIS xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường” mô tả các bước
vẽ bản đồ phóng xạ bằng phần mềm MAPINFO 9.0 kết hợp với Surfer 8.0 thông qua việc vẽ bản đồ
thể hiện số đo suất liều tại thành phố Biên Hòa. Sau khi có bản đồ, đề tài sẽ đánh giá việc lấy mẫu và
phân tích vấn đề vẽ bản đồ phóng xạ.
Đề tài gồm ba chương:
Chương I : Giới thiệu tổng quan về các vấn đề liên quan đến đề tài.
Chương II : Trình bày về Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Chương III : Trình bày ứng dụng GIS xây dựng bản đồ phóng xạ, phân tích kết quả bản đồ
suất liều do đề tài thực hiện.
Và kết luận, đề xuất giải pháp, khuyến nghị.
2. Mục đích nghiên cứu
Vấn đề vẽ bản đồ phông phóng xạ môi trường rất rộng lớn và chuyên sâu, bao gồm nhiều qui
trình. Công việc cuối cùng là truyền đạt thông tin đến người sử dụng qua bản đồ mô tả phông phóng xạ
một cách trực quan. Vì vậy mục đích nghiên cứu chính của đề tài là tiếp cận công nghệ GIS nhằm sử
dụng để xây dựng bản đồ phông phóng xạ môi trường, mô tả trực quan phông phóng xạ trong khu vực.
Bản đồ được xây dựng với GIS sẽ có những ưu điểm vượt trội so với bản đồ giấy thông thường.
Trong quá trình thực hiện, đề tài thu thập số đo suất liều tại thành phố Biên Hòa và vẽ bản đồ
suất liều của thành phố này. Qua đó sẽ tìm các điểm có phóng xạ cao bất thường trên địa bàn thành
phố. Việc xây dựng bản đồ suất liều giúp minh họa việc vẽ bản đồ phông phóng xạ môi trường.
3. Giới hạn nghiên cứu
Việc xây dựng bản đồ phóng xạ đòi hỏi yêu cầu cao về thời gian, kinh phí, thiết bị và nhân lực
nên đề tài này chỉ vẽ bản đồ thể hiện số đo suất liều phóng xạ, gọi tắt là bản đồ suất liều phóng xạ, tập
trung tại trung tâm thành phố Biên Hòa, nơi có hệ thống giao thông phát triển và mật độ dân cư đông.
Bản đồ suất liều có thể được xem là một phần đơn giản của bản đồ phông phóng xạ. Đặc điểm
của bản đồ suất liều là đơn giản trong việc lấy mẫu và có thể được dùng để khảo sát sơ bộ mức phông
thiên nhiên tại vùng nghiên cứu.
4. Phương pháp nghiên cứu
Số đo suất liều phóng xạ tại thành phố Biên Hòa được dùng làm số liệu vẽ bản đồ suất liều, qua
đó sẽ minh họa việc vẽ bản đồ phông phóng xạ môi trường.
Việc đo suất liều được tiến hành bằng máy đo liều cầm tay Inspector và dùng máy định vị toàn
cầu (GPS) Garmin để xác định tọa độ của điểm cần đo.
Vị trí lấy mẫu được chọn một cách ngẫu nhiên sao cho phân bố tương đối đồng đều tại trung
tâm thành phố. Các số liệu thu thập được đưa vào phần mềm máy tính. Sau đó sử dụng phần mềm
Surfer 8.0 để nội suy và phần mềm Mapinfo 9.0 vẽ bản đồ suất liều. Một số chỉnh sửa sẽ được thực
hiện trên các phần mềm bổ sung khác.
Việc đánh giá mức phông phóng xạ dựa trên các tiêu chuẩn của Việt Nam và cũng là tiêu chuẩn
của Cơ quan Năng lượng nguyên tử Quốc tế (IAEA).
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ PHÓNG XẠ
I.1. Các đơn vị đo lường thường dùng trong An toàn bức xạ
Thực nghiệm cho thấy tác dụng sinh học của tia phóng xạ phụ thuộc chủ yếu vào lượng năng
lượng tia phóng xạ truyền cho vật chất. Lượng năng lượng này phụ thuộc năng lượng và loại tia phóng
xạ, thời gian chiếu và tính chất của vật bị chiếu xạ.
Trong thực tế, để đo tác dụng của bức xạ ion hóa người ta phân biệt liều chiếu và liều hấp thụ.
Liều chiếu (Exposure dose), kí hiệu X, là tỉ số giữa giá trị tuyệt đối tổng điện tích dQ của tất cả
các ion cùng dấu được tạo ra trong một thể tích nguyên tố của không khí.
dQ
X
dm

Đơn vị liều chiếu là C/kg. Người ta thường dùng là Roentgen (R).
1R = 2,58.10
-4
C/kg
Liều chiếu cho biết khả năng ion hóa không khí của bức xạ tại một vị trí.
Suất liều chiếu là liều chiếu trong một đơn vị thời gian.
Liều hấp thụ (Absorbed dose), kí hiệu D, là tỉ số giữa năng lượng trung bình d mà bức xạ
truyền cho vật chất trong thể tích nguyên tố và khối lượng vật chất dm của thể tích đó:
d
D
dm


Đơn vị liều hấp thụ là Gray (Gy).
1 Gy = 1 J/kg
Trước đây đơn vị rad thường được dùng.
1 rad = 0,01 Gy
Suất liều hấp thụ là liều hấp thụ trong một đơn vị thời gian, đơn vị Gy.s
-1
.
- Tuy nhiên tác dụng sinh học của các loại bức xạ khác nhau là khác nhau nên cần đưa ra định
nghĩa liều tương đương.
Liều tương đương (Equivalent dose), kí hiệu H, là đại lượng để đánh giá mức độ nguy hiểm của
các loại bức xạ, bằng tích của liều hấp thụ D với trọng số bức xạ (Radiation Weighting Factor), kí hiệu
là WR.
H D W   R
Giá trị của WR lớn nhất với hạt alpha (WR = 20) và bằng 1 với photon và điện tử với mọi năng
lượng. Bảng giá trị cụ thể có thể tìm thấy trong tài liệu tham khảo [4].
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (Geographic
Infomation System- GIS)
I. GIỚI THIỆU
Thông tin địa lý đầu tiên được thể hiện dưới dạng bản đồ. Các bản đồ được sử dụng nhằm mục
đích nghiên cứu các chuyên đề khác nhau. Theo truyền thống các bản đồ này thường là các bản đồ
giấy.
Các bản đồ giấy có những bất tiện:
- Chi phí đắt, tốn nhiều thời gian.
- Lượng thông tin hạn chế, nếu chứa nhiều thông tin thì rất khó đọc.
- Không thể cập nhật thông tin theo thời gian.
- Bản đồ cho các tài liệu định tính, không thể phân tích định lượng các dữ liệu có trên bản đồ.
- Không thể phân tích nhiều tập hợp dữ liệu không gian từ các bản đồ khác nhau.
Việc sử dụng tài liệu yêu cầu nhanh, thông tin cập nhật, chính xác cho nhiều mục đích vì thế
bản đồ giấy được thay bằng bản đồ điện toán. Ngay sau đó các nhà nghiên cứu nhận thấy nhiều vấn đề
đòi hỏi thu thập và phân tích một khối lượng lớn thông tin không phải bản đồ. Bản đồ điện toán không
còn phù hợp với nhu cầu thực tế. GIS được hình thành, phát triển thay thế cho bản đồ điện toán.
I.1. Định nghĩa
Hệ thống thông tin có thể hiểu là tập hợp các dữ liệu được khảo sát, thu thập, xử lý và sử dụng
giúp cho việc lựa chọn để ra quyết định có lợi nhất cho con người. Một cách đơn giản có thể hiểu hệ
thống thông tin địa lý là hệ thông tin có gắn các yếu tố địa lý. Một cách đầy đủ, người ta định nghĩa
như sau:
“Hệ thống thông tin địa lý là tập hợp một bộ các công cụ mạnh trợ giúp cho việc thu thập, lưu
trữ, truy cập, biến đổi và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực cho tập hợp mục đích nhất
định.” [5]
I.2. Thành phần và dữ liệu của GIS
- Công nghệ GIS gồm năm thành phần:
 Phần cứng máy tính
 Phần mềm
 Số liệu
 Chuyên viên
 Chính sách và cách thức quản lý
CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG GIS VẼ BẢN ĐỒ PHÔNG PHÓNG XẠ
MÔI TRƯỜNG
I. THU THẬP SỐ LIỆU VÀ CHUẨN BỊ PHẦN THÔNG TIN ĐỊA LÝ
Như đã trình bày trong phần mở đầu, việc xây dựng bản đồ phông phóng xạ gồm nhiều vấn đề
phức tạp. Với trang thiết bị sử dụng, đề tài chỉ thu thập số liệu và vẽ bản đồ suất liều. Bản đồ suất liều
có thể được xem là một phần của bản đồ phông phóng xạ. Qua việc vẽ bản đồ suất liều có thể minh họa
việc vẽ bản đồ phông phóng xạ vì cách vẽ tương tự.
I.1. Mô tả khu vực khảo sát và cách thu thập số liệu cho bản đồ suất liều
Thành phố Biên Hòa có diện tích 154,73 km
2
, cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh 30 km.
Thành phố này là trung tâm kinh tế, xã hội của tỉnh và là trung tâm công nghiệp quan trọng của cả
nước.
Các điểm khảo sát được chọn ngẫu nhiên trên địa phận thành phố sao cho phân bố tương đối
đồng đều và máy GPS thu được tín hiệu tốt. Đa số các điểm trong 160 điểm khảo sát nằm trong phần
thành phố được bao bọc bởi quốc lộ 1A, xa lộ Hà Nội, quốc lộ 15, quốc lộ 51. Phường Tân Phong,
Long Bình Tân và Long Bình gồm các khu công nghiệp và khu quân sự nên mật độ điểm lấy thưa hơn
khu vực trung tâm thành phố.
Sau khi chọn được địa điểm, ta tiến hành thu thập số liệu. Việc thu nhận số liệu gồm hai thao tác
là xác định tọa độ bằng máy GPS và ghi số đo suất liều phóng xạ bằng máy Inspector.
a. Xác định tọa độ:
Máy GPS được sử dụng là máy hiệu Garmin, Legend Cx, sử dụng hệ NAVSTAR của Hoa Kỳ,
thuộc loại gọn nhẹ và dễ sử dụng trên thị trường.
Máy GPS có nhiều công dụng nhưng trong đề tài này chỉ sử dụng để xác định tọa độ của điểm
lấy mẫu và đo khoảng cách giữa hai điểm khi cần thiết.