Ứng dụng gis đánh giá chất lượng môi trường không khí tại huyện mai sơn thành phố sơn la

Nghiên cứu ứng dụng GIS đánh giá chất lượng môi trường không khí tại huyện Mai Sơn, TP. Sơn La. Phân tích dữ liệu, đưa giải pháp bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Anh Tú
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Quang Bảo
• Trường học: Trường Đại học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Ứng Dụng Gis Đánh Giá Chất Lượng Môi Trường Không Khí Tại Huyện Mai Sơn, Thành Phố Sơn La
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về công nghệ GIS (Geographic Information System)
• 1.1.1. Khái niềm về công nghệ GIS (Geographic Information System)
• 1.1.2. Các thành phần của GIS
• 1.1.3. Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống thông tin địa lí
• 1.2. Ứng dụng của công nghệ GIS trong quản ý môi trƣờng
• 1.3. Tổng quan về ô nhiễm không khí
• 1.4. Phƣơng thức lan truyền trong không khí
• 1.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất ƣợng môi trƣờng không khí
• 1.6. Tính cấp thiết của nghiên cứu
• 2. CHƢƠNG II: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.1.1. Mục tiêu chung
• 2.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 3. CHƢƠNG III: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.2. Vị tr địa lý
• 3.3. Các nguồn tài nguyên
• 3.4. Sản xuất nông - lâm nghiệp
• 3.5. Sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp
• 3.6. Dịch vụ, thƣơng mại
• 3.7. Tài chính - Kế hoạch
• 3.8. Tài nguyên - môi trƣờng
• 3.9. Công tác đầu tƣ xây ựng
• 3.10. Giáo dục - Đào tạo
• 3.11. Y tế, chăm s c sức khỏe cho nhân dân
• 3.12. Văn hoá, thể thao và du lịch
• 4. CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Đánh giá thực trạng công tác quản ý môi trƣờng không khí tại khu vực 4 xã thuộc huyện Mai Sơn
• 4.1.1. Các hoạt động gây ô nhiễm môi trƣờng không khí
• 4.1.2. Hoạt động quản ý môi trƣờng tại địa bàn
• 4.2. Xây dựng bản đồ chất ƣợng không khí khu vực nghiên cứu
• 4.3. Bản đồ phân bố các nhân tố ảnh hƣởng tới chất ƣợng không khí
• 4.4. Đánh giá chất ƣợng môi trƣờng không khí tại các điểm quan trắc
• 4.5. Diễn biến chất ƣợng môi trƣờng không khí tại khu vực nghiên cứu từ năm 2016 – 2018
• 4.6. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý chất ƣợng không khí
• 4.7. Các nhân tố ảnh hƣởng tới chất ƣợng môi trƣờng không khí
• 5. CHƢƠNG V: KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Thực trạng công tác quản ý môi trƣờng không khí tại khu vực 4 xã thuộc huyện Mai Sơn
• 5.2. Phân bố chất ƣợng môi trƣờng không khí
• 5.3. Diễn biến môi trƣờng từ năm 2016 - 2018
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Toàn cảnh ứng dụng GIS đánh giá môi trường không khí Sơn La

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ, việc giám sát và đánh giá chất lượng môi trường không khí trở thành một nhiệm vụ cấp thiết, đặc biệt tại các địa phương đang phát triển như huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La. Ứng dụng GIS đánh giá chất lượng môi trường không khí là một phương pháp khoa học hiện đại, cho phép tích hợp, phân tích và trực quan hóa dữ liệu không gian một cách hiệu quả. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) không chỉ là công cụ tạo bản đồ, mà còn là một hệ thống mạnh mẽ để mô hình hóa môi trường, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định dựa trên bằng chứng khoa học xác thực. Nghiên cứu tại huyện Mai Sơn, Sơn La đã tiên phong trong việc sử dụng công nghệ này để xây dựng các bản đồ ô nhiễm không khí chi tiết, cung cấp một cái nhìn toàn diện về thực trạng môi trường tại đây. Thông qua việc kết hợp dữ liệu viễn thám và số liệu từ các trạm quan trắc môi trường, GIS giúp xác định các khu vực ô nhiễm trọng điểm, phân tích nguồn gốc phát thải và dự báo xu hướng biến đổi. Sự kết hợp giữa GIS và môi trường mở ra một hướng đi mới trong công tác quản lý tài nguyên, cho phép thực hiện đánh giá tác động môi trường (ĐTM) một cách chính xác và hiệu quả hơn, góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững của địa phương.

1.1. Tầm quan trọng của việc giám sát chất lượng không khí

Ô nhiễm không khí tác động trực tiếp đến sức khỏe con người, hệ sinh thái và biến đổi khí hậu. Các chất ô nhiễm như bụi mịn PM2.5, bụi PM10, và các khí độc hại khí NO2, SO2, CO có thể gây ra các bệnh nghiêm trọng về đường hô hấp, tim mạch và ung thư. Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016), áp lực từ hoạt động công nghiệp và giao thông ngày càng làm suy giảm chất lượng không khí. Do đó, việc giám sát liên tục và chính xác nồng độ các chất ô nhiễm là vô cùng cần thiết. Hoạt động này không chỉ giúp cảnh báo sớm các nguy cơ về sức khỏe cộng đồng mà còn cung cấp dữ liệu đầu vào quan trọng cho việc hoạch định chính sách, quy hoạch đô thị và xây dựng các giải pháp cải thiện chất lượng không khí hiệu quả.

1.2. Giới thiệu công nghệ Hệ thống thông tin địa lý GIS

Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information System) là một công cụ máy tính dùng để thu thập, lưu trữ, quản lý, phân tích và trình bày tất cả các loại dữ liệu không gian và địa lý. Các thành phần chính của GIS bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp. Trong quản lý môi trường, GIS có khả năng vượt trội trong việc thực hiện phân tích không gian, cho phép chồng xếp nhiều lớp bản đồ khác nhau (ví dụ: bản đồ khu công nghiệp, bản đồ giao thông, bản đồ phân bố dân cư) với bản đồ nồng độ chất ô nhiễm. Điều này giúp xác định mối tương quan giữa các hoạt động kinh tế-xã hội và mức độ ô nhiễm, là cơ sở khoa học để khoanh vùng các điểm nóng và đề xuất giải pháp can thiệp kịp thời.

II. Hiện trạng ô nhiễm không khí tại huyện Mai Sơn và thách thức

Hiện trạng môi trường Sơn La, đặc biệt là tại huyện Mai Sơn, đang đối mặt với nhiều thách thức do sự phát triển nhanh chóng của các hoạt động kinh tế. Sự gia tăng của các khu công nghiệp, mật độ giao thông và hoạt động nông nghiệp đã trở thành những nguồn phát thải chính, gây áp lực lớn lên môi trường không khí. Ô nhiễm từ hoạt động nông nghiệp, như đốt rơm rạ sau thu hoạch và sử dụng phân bón hóa học, góp phần phát thải bụi và các hợp chất nitơ. Trong khi đó, ô nhiễm từ giao thông với lượng phương tiện cơ giới tăng nhanh làm gia tăng nồng độ các khí CO, NO2 và bụi mịn. Nổi bật nhất là hoạt động từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, bao gồm các nhà máy xi măng, gạch, tinh bột sắn và phân bón hóa chất tại khu công nghiệp Mai Sơn. Các nguồn thải này phát sinh lượng lớn bụi PM10, khí NO2, SO2, CO, ảnh hưởng trực tiếp đến các khu dân cư lân cận. Việc đánh giá chất lượng không khí tại Mai Sơn gặp nhiều khó khăn do thiếu hệ thống trạm quan trắc môi trường tự động và liên tục. Công tác quản lý vẫn còn nhiều hạn chế, chưa xác định được cụ thể các vùng ô nhiễm và mức độ ảnh hưởng, gây khó khăn trong việc xây dựng các biện pháp khắc phục hiệu quả.

2.1. Các nguồn gây ô nhiễm không khí chính tại Mai Sơn

Nguồn gây ô nhiễm không khí tại huyện Mai Sơn rất đa dạng. Nguồn phát thải công nghiệp là đáng kể nhất, tập trung tại các nhà máy như nhà máy phân bón hóa chất Sơn La, nhà máy tinh bột sắn, nhà máy gạch Tuynel và nhà máy xi măng. Các hoạt động này thải ra môi trường một lượng lớn bụi (TSP), khí SO2, khí NO2 và CO. Bên cạnh đó, ô nhiễm từ giao thông dọc theo trục Quốc lộ 6 và các tuyến đường liên xã cũng là một nguồn phát thải quan trọng, đặc biệt tại các khu vực đông dân cư như thị trấn Hát Lót. Cuối cùng, ô nhiễm từ hoạt động nông nghiệp, bao gồm việc đốt phụ phẩm nông nghiệp và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, cũng góp phần làm gia tăng các chất ô nhiễm dạng hạt và khí vào khí quyển.

2.2. Khó khăn trong công tác quản lý và quan trắc truyền thống

Công tác quản lý chất lượng không khí tại địa bàn huyện Mai Sơn còn gặp nhiều hạn chế. Việc quan trắc môi trường chủ yếu được thực hiện định kỳ, không liên tục, dẫn đến việc bỏ sót các thời điểm ô nhiễm đột biến. Số lượng trạm quan trắc môi trường còn ít và phân bố không đồng đều, chưa đủ để bao quát toàn bộ khu vực, đặc biệt là các vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ hoạt động công nghiệp. Dữ liệu thu thập được thường ở dạng rời rạc, khó khăn trong việc tổng hợp và phân tích không gian để đưa ra một bức tranh tổng thể về hiện trạng ô nhiễm. Chính những thiếu sót này làm cho việc xác định nguyên nhân và đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng không khí trở nên kém hiệu quả.

III. Phương pháp ứng dụng GIS thu thập dữ liệu chất lượng không khí

Để thực hiện đánh giá chất lượng môi trường không khí tại huyện Mai Sơn, nghiên cứu đã áp dụng một quy trình thu thập và xử lý dữ liệu khoa học, kết hợp giữa phương pháp thực địa và công nghệ GIS. Dữ liệu đầu vào là yếu tố quyết định độ chính xác của toàn bộ quá trình mô hình hóa môi trường. Giai đoạn đầu tiên là thu thập dữ liệu thứ cấp, bao gồm bản đồ nền hành chính huyện Mai Sơn, bản đồ mạng lưới giao thông, sông suối và vị trí các cơ sở công nghiệp. Giai đoạn tiếp theo và quan trọng nhất là thu thập dữ liệu sơ cấp thông qua quan trắc thực địa. Các điểm quan trắc được lựa chọn một cách chiến lược tại các khu vực nhạy cảm, đại diện cho các nguồn phát thải khác nhau. Cụ thể, 9 điểm quan trắc đã được thiết lập tại 4 xã: Mường Bon, Hát Lót, Cò Nòi và Chiềng Mung. Các vị trí này bao gồm khu vực gần nhà máy phân bón, nhà máy gạch, nhà máy tinh bột sắn, bến xe Mai Sơn, và các nút giao thông quan trọng. Tại mỗi điểm, các thông số ô nhiễm không khí đặc trưng như tổng bụi lơ lửng (TSP), khí NO2, SO2, CO, H2S và Cl2 đã được lấy mẫu và phân tích theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), cung cấp bộ dữ liệu thuộc tính chính xác cho hệ thống thông tin địa lý.

3.1. Thiết lập mạng lưới trạm quan trắc môi trường thực địa

Nghiên cứu đã xác định 9 vị trí quan trắc (ký hiệu từ KK1 đến KK9) trên địa bàn 4 xã thuộc huyện Mai Sơn. Các điểm này được chọn để đại diện cho các loại hình phát thải khác nhau: KK1 (gần nhà máy phân bón), KK2 và KK4 (gần nhà máy gạch Tuynel), KK3 (gần nhà máy tinh bột sắn), KK5 (Ngã ba Cò Nòi), KK6 (Cổng nhà máy đường), KK7 (Bến xe Mai Sơn), KK8 (Cổng nhà máy xi măng) và KK9 (Bệnh viện đa khoa). Việc lựa chọn vị trí chiến lược này đảm bảo bộ dữ liệu thu thập được phản ánh đầy đủ tác động từ cả nguồn điểm (nhà máy) và nguồn diện/đường (giao thông, dân cư). Toạ độ chính xác của từng trạm quan trắc môi trường được ghi lại bằng GPS để tích hợp vào hệ thống thông tin địa lý.

3.2. Đo lường các chỉ số ô nhiễm không khí quan trọng

Tại các điểm quan trắc, các mẫu không khí được thu thập và phân tích để xác định nồng độ của các chất ô nhiễm chính. Các thông số được đo bao gồm: Tổng bụi lơ lửng (TSP), Carbon monoxide (CO), Lưu huỳnh đioxit (SO2), Nitơ đioxit (NO2), Hydro sulfide (H2S), và Clo (Cl2). Kết quả phân tích từ các mẫu này, ví dụ như kết quả từ bảng 4.1 và 4.2 trong tài liệu gốc, cung cấp dữ liệu định lượng về mức độ ô nhiễm tại từng điểm. Những con số này chính là dữ liệu thuộc tính sẽ được liên kết với dữ liệu không gian (tọa độ điểm quan trắc) trong môi trường GIS để tiến hành các bước phân tích tiếp theo, tạo tiền đề cho việc xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí.

IV. Cách xây dựng bản đồ ô nhiễm không khí bằng phân tích GIS

Sau khi có được bộ dữ liệu quan trắc, bước tiếp theo trong quy trình ứng dụng GIS đánh giá chất lượng môi trường không khí là tiến hành phân tích không gian để xây dựng bản đồ. Đây là giai đoạn thể hiện rõ nhất sức mạnh của hệ thống thông tin địa lý. Từ một tập hợp các điểm dữ liệu rời rạc, GIS cho phép ước tính giá trị nồng độ chất ô nhiễm tại những vị trí không có trạm đo, tạo ra một bề mặt phân bố ô nhiễm liên tục trên toàn khu vực nghiên cứu. Phương pháp cốt lõi được sử dụng trong nghiên cứu này là nội suy không gian. Cụ thể, thuật toán Trọng số khoảng cách nghịch đảo (IDW - Inverse Distance Weighting) đã được lựa chọn. IDW là một kỹ thuật nội suy xác định, giả định rằng các điểm ở gần nhau có giá trị tương đồng hơn các điểm ở xa nhau. Giá trị tại một vị trí chưa biết sẽ được tính toán dựa trên trung bình trọng số của các điểm đã biết xung quanh, với trọng số giảm dần khi khoảng cách tăng lên. Quá trình này được thực hiện riêng cho từng chỉ tiêu ô nhiễm (TSP, CO, SO2, NO2...), tạo ra một loạt các bản đồ ô nhiễm không khí chuyên đề. Các bản đồ này trực quan hóa sự phân bố của từng chất ô nhiễm, giúp dễ dàng xác định các vùng có nồng độ cao và thấp.

4.1. Áp dụng phương pháp nội suy không gian IDW

Phương pháp nội suy không gian (IDW) là một trong những công cụ phân tích không gian phổ biến và hiệu quả trong GIS. Nguyên tắc của nó rất trực quan: ảnh hưởng của một điểm đã biết lên một điểm cần nội suy sẽ tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa chúng. Trong nghiên cứu tại Mai Sơn, dữ liệu nồng độ các chất ô nhiễm tại 9 điểm quan trắc đã được sử dụng làm đầu vào cho thuật toán IDW trong phần mềm ArcGIS. Kết quả đầu ra là một lớp dữ liệu raster, trong đó mỗi ô (pixel) trên bản đồ được gán một giá trị nồng độ ô nhiễm ước tính. Ưu điểm của phương pháp này là sự đơn giản, tốc độ xử lý nhanh và dễ thực hiện, rất phù hợp cho việc xây dựng nhanh các bản đồ ô nhiễm không khí sơ bộ.

4.2. Quy trình biên tập và thành lập bản đồ chuyên đề

Từ các lớp dữ liệu raster được tạo ra bằng phương pháp nội suy, bước cuối cùng là biên tập và trình bày thành các bản đồ chuyên đề hoàn chỉnh. Quá trình này bao gồm việc phân loại dải giá trị nồng độ ô nhiễm thành các cấp độ khác nhau (ví dụ: thấp, trung bình, cao, rất cao) và gán cho mỗi cấp độ một màu sắc tương ứng theo thang màu trực quan (ví dụ: xanh lá cây cho khu vực an toàn, đỏ cho khu vực ô nhiễm nặng). Các yếu tố bản đồ cần thiết như tiêu đề, chú giải, thước tỷ lệ, và lưới tọa độ được thêm vào để đảm bảo bản đồ rõ ràng, dễ đọc và cung cấp đầy đủ thông tin. Những bản đồ ô nhiễm không khí này là sản phẩm cuối cùng của quá trình mô hình hóa môi trường, đóng vai trò là công cụ hỗ trợ ra quyết định quan trọng cho các nhà quản lý.

V. Kết quả đánh giá chất lượng không khí Mai Sơn qua bản đồ GIS

Kết quả từ việc ứng dụng GIS đánh giá chất lượng môi trường không khí tại huyện Mai Sơn đã cung cấp những phát hiện quan trọng. Dựa trên dữ liệu quan trắc năm 2018 và so sánh với Quy chuẩn Việt Nam (QCVN), nhìn chung chất lượng không khí trong địa bàn nghiên cứu không bị ô nhiễm nặng. Nồng độ của hầu hết các khí độc hại như khí NO2, SO2, CO, H2S, và Cl2 đều nằm dưới giới hạn cho phép. Tuy nhiên, phân tích sâu hơn từ các bản đồ ô nhiễm không khí được xây dựng bằng phương pháp nội suy không gian (IDW) cho thấy sự phân bố ô nhiễm không đồng đều và sự tồn tại của các điểm nóng cục bộ. Vấn đề nổi cộm nhất được xác định là ô nhiễm bụi (TSP), đặc biệt tại các khu vực gần nhà máy xi măng, nhà máy gạch và các trục đường giao thông chính có mật độ xe tải cao. Bản đồ nội suy nồng độ TSP cho thấy các vùng màu cam và đỏ tập trung quanh xã Hát Lót và Chiềng Mung, nơi có các hoạt động công nghiệp và giao thông sôi động. Ngược lại, nồng độ các chất ô nhiễm khí có xu hướng thấp hơn và phân bố rộng hơn, ít tập trung thành các điểm nóng rõ rệt. Những kết quả này khẳng định vai trò của phân tích không gian trong việc xác định chính xác các khu vực ưu tiên cần can thiệp.

5.1. Phân tích bản đồ phân bố nồng độ các chất ô nhiễm

Các bản đồ ô nhiễm không khí chuyên đề cho từng chất ô nhiễm đã vẽ nên một bức tranh chi tiết về hiện trạng môi trường Mai Sơn. Bản đồ nồng độ TSP cho thấy mức độ ô nhiễm bụi cao nhất tập trung tại khu vực xã Hát Lót, gần nhà máy xi măng và bến xe. Bản đồ nồng độ khí SO2 và khí NO2 cũng cho thấy giá trị cao hơn ở các khu vực có hoạt động công nghiệp và giao thông, dù vẫn nằm trong ngưỡng an toàn của QCVN. Đáng chú ý, nồng độ CO cao hơn ở các nút giao thông và bến xe, phản ánh rõ nguồn phát thải từ các phương tiện cơ giới. Phân tích không gian qua các bản đồ này giúp khoanh vùng chính xác các "điểm nóng" ô nhiễm, cung cấp cơ sở để điều tra sâu hơn về nguồn thải và tác động.

5.2. So sánh kết quả quan trắc với Quy chuẩn Việt Nam QCVN

Đối chiếu kết quả đo đạc với các QCVN hiện hành là bước không thể thiếu trong đánh giá chất lượng không khí. Theo kết quả nghiên cứu, nồng độ trung bình 1 giờ của các khí độc hại như SO2, CO, NO2, H2S, Cl2 tại tất cả 9 điểm quan trắc đều nhỏ hơn giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 06:2009/BTNMT. Điều này cho thấy tại thời điểm quan trắc, môi trường không khí tại Mai Sơn về cơ bản là an toàn đối với các chỉ tiêu khí. Tuy nhiên, đối với chỉ tiêu bụi TSP, một số điểm gần khu công nghiệp và giao thông có giá trị tiệm cận hoặc đôi khi vượt ngưỡng, cho thấy bụi là vấn đề môi trường chính cần được quan tâm và kiểm soát tại địa phương.

VI. Top giải pháp cải thiện chất lượng không khí hiệu quả tại Mai Sơn

Dựa trên kết quả đánh giá chất lượng môi trường không khí bằng công nghệ GIS, một số giải pháp cải thiện chất lượng không khí cụ thể và khả thi có thể được đề xuất cho huyện Mai Sơn. Các giải pháp này cần tập trung vào việc kiểm soát các nguồn phát thải chính đã được xác định qua phân tích không gian. Đầu tiên, đối với ô nhiễm từ hoạt động công nghiệp, cần tăng cường công tác thanh tra, giám sát việc tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường của các doanh nghiệp, đặc biệt là các nhà máy xi măng, gạch, phân bón. Yêu cầu các cơ sở này phải đầu tư, vận hành thường xuyên và hiệu quả các hệ thống xử lý khí thải, bụi, đồng thời lắp đặt hệ thống quan trắc tự động để truyền dữ liệu về cơ quan quản lý. Thứ hai, để giảm ô nhiễm từ giao thông, cần quy hoạch các tuyến đường tránh cho xe tải nặng không đi qua khu dân cư, tăng cường trồng cây xanh dọc các tuyến đường chính để hấp thụ bụi và khí thải. Đồng thời, cần khuyến khích sử dụng phương tiện giao thông công cộng và kiểm soát chặt chẽ khí thải từ các phương tiện cơ giới. Cuối cùng, để giải quyết ô nhiễm từ hoạt động nông nghiệp, cần tuyên truyền, hướng dẫn người dân không đốt rơm rạ, thay vào đó là các biện pháp xử lý phụ phẩm nông nghiệp thân thiện với môi trường như ủ phân compost hoặc sử dụng chế phẩm sinh học.

6.1. Đề xuất các giải pháp kiểm soát nguồn thải công nghiệp

Kết quả từ bản đồ ô nhiễm không khí cho thấy các khu công nghiệp là nguồn phát thải bụi và khí SO2, NO2 chính. Do đó, giải pháp trọng tâm là siết chặt quản lý tại nguồn. Cần yêu cầu các nhà máy tại khu công nghiệp Mai Sơn thực hiện nghiêm túc đánh giá tác động môi trường (ĐTM) và cam kết bảo vệ môi trường. Các hệ thống lọc bụi tĩnh điện, khử SOx, NOx cần được kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ. Bên cạnh đó, việc quy hoạch các khu công nghiệp xa khu dân cư và tạo các vành đai cây xanh cách ly là giải pháp lâu dài cần được tính đến để giảm thiểu tác động đến sức khỏe cộng đồng.

6.2. Nâng cao hiệu quả quản lý thông qua ứng dụng GIS lâu dài

Để công tác quản lý môi trường bền vững, việc tiếp tục ứng dụng GIS là rất cần thiết. Cần xây dựng một cơ sở dữ liệu môi trường không gian hoàn chỉnh cho huyện Mai Sơn, cập nhật định kỳ dữ liệu từ các trạm quan trắc môi trường. Hệ thống thông tin địa lý này không chỉ dùng để theo dõi hiện trạng mà còn có thể phát triển các mô hình dự báo ô nhiễm, mô phỏng các kịch bản phát triển kinh tế-xã hội và tác động của chúng đến môi trường. Việc công khai các bản đồ ô nhiễm không khí trên các cổng thông tin điện tử cũng giúp nâng cao nhận thức của người dân và doanh nghiệp, thúc đẩy sự tham gia của cộng đồng vào công tác bảo vệ môi trường, hướng tới một tương lai trong lành hơn cho Mai Sơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Ô nhiễm môi trƣờng không kh đang à một vấn đề ức xúc đối với môi trƣờng đô thị, công nghiệp và các àng nghề ở nƣớc ta hiện nay. Ô nhiễm môi trƣờng không kh c tác động xấu đối với sức khoẻ con ngƣời (đặc iệt à gây ra các ệnh đƣờng hô hấp), ảnh hƣởng đến các hệ sinh thái và iến đổi kh hậu (hiệu ứng "nhà k nh", mƣa ax t và suy giảm tầng ôzôn),. Công nghiệp hoá càng mạnh, đô thị hoá càng phát triển thì nguồn thải gây ô nhiễm môi trƣờng không kh càng nhiều, áp ực àm iến đổi chất ƣợng không kh theo chiều hƣớng xấu càng ớn, yêu cầu ảo vệ môi trƣờng không kh càng quan trọng (Bộ TN&MT, 2016). Địa àn huyện Mai Sơn đang trong công cuộc phát triển kinh tế công nghiệp h a – hiện đại h a, nhiều khu vực công nghiệp ân đƣợc hình thành, giao thông phát triển, chất ƣợng đƣờng xá đƣợc cải thiện, đời sống ngƣời ân ổn định.

Nhƣng đ cũng ch nh à vấn đề ảnh hƣởng trực tiếp tới chất ƣợng môi trƣờng tại địa àn huyện Mai Sơn. Sự gia tăng các khu công nghiệp, cùng mật độ giao thông tăng nhanh ẫn tới ô nhiễm môi trƣờng không kh tại địa àn thêm phức tạp. Việc đánh giá chất ƣợng môi trƣờng không kh trên địa àn còn nhiều thiếu s t, cho nên ngƣời àm công tác quản ý môi trƣờng tại địa àn huyện Mai Sơn rất kh khăn. Chất ƣợng môi trƣờng trong nhiều năm qua vẫn còn nhiều vấn đề ô nhiễm kh xác định và chƣa c iện pháp khắc phục cụ thể.

Đề tài “Ứng dụng GIS đánh giá chất lượng môi trường không khí tại huyện Mai Sơn, thành phố Sơn La” thực hiện giúp công tác quản ý môi trƣờng đƣợc tiện ợi hơn. 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về công nghệ GIS (Geographic Information System) 1.Khái niềm về công nghệ GIS (Geographic Information System) Hệ thống thông tin địa – GIS (Geographic Information System) à một công cụ máy t nh để ập ản đồ và phân t ch các sự vật, hiện tƣợng trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác ữ iệu thông thƣờng và các phép phân t ch thống kê, phân t ch địa và hình ảnh đƣợc cung cấp uy nhất từ các ản đồ. Những khả năng này phân iệt GIS với các hệ thống thông tin khác và đƣợc ứng ụng rộng trong nhiều ĩnh vực khác nhau.Các thành phần của GIS Hình 1.1: Các thành phần của GIS a, Phần cứng: bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi.

b, Phần mềm: là bộ não của hệ thống, phần mềm GIS rất đa ạng và có thể chia làm 3 nhóm (nhóm phần mềm quản đồ họa, nhóm phần mềm quản trị bản đồ và nhóm phần mềm quản trị, phân tích không gian). Dữ liệu: bao gồm dữ liệu không gian (dữ liệu bản đồ) và dữ liệu thuộc tính (dữ liệu phi không gian). Dữ liệu không gian miêu tả vị tr địa lý của đối tƣợng trên bề mặt Trái đất. Dữ liệu thuộc tính miêu tả các thông tin liên quan đến đối tƣợng, các thông tin này có thể đƣợc định ƣợng hay định tính.

2 c,Phương pháp: một phần quan trọng để đảm bảo sự hoạt động liên tục và có hiệu quả của hệ thống phục vụ cho mục đ ch của ngƣời sử dụng. d, Con người: Trong GIS, thành phần con ngƣời là thành phần quan trọng nhất bởi con ngƣời tham gia vào mọi hoạt động của hệ thống GIS (từ việc xây dựng cơ sở dữ liệu, việc tìm kiếm, phân tích dữ liệu …). C 2 nh m ngƣời quan trọng à ngƣời sử dụng và ngƣời quản lý GIS *Chức năng của GIS GIS có 5 chức năng chủ yếu: e,Thu thập dữ liệu: là công việc kh khăn và nặng nề nhất trong quá trình xây dựng một ứng dụng GIS. Các dữ liệu đƣợc thu thập từ nhiều nguồn khác nhau nhƣ ữ liệu đo đạc từ thực địa, dữ liệu từ các loại bản đồ, dữ liệu thống kê… Thao tác dữ liệu: vì các dữ liệu đƣợc thu thập từ nhiều nguồn c định dạng khác nhau và có những trƣờng hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi đƣợc chuyển dạng và thao tác theo một số cách để tƣơng th ch với hệ thống.

Ví dụ: các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (lớp ân cƣ trên ản đồ địa ch nh đƣợc thể hiện chi tiết hơn trong ản đồ địa hình). Trƣớc khi các thông tin này đƣợc tích hợp với nhau thì chúng phải đƣợc chuyển về cùng một tỷ lệ (cùng mức độ chi tiết hoặc mức độ ch nh xác). Đây c thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đ ch hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích. Quản lý dữ liệu: là một chức năng quan trọng của tất cả các hệ thông tin địa lý.

Hệ thống thông tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau của dữ liệu đồng thời quản lý hiệu quả một khối ƣợng lớn dữ liệu với một trật tự rõ ràng. Một yếu tố quan trọng của GIS là khả năng iên kết hệ thống giữa việc tự động hóa bản đồ và quản ý cơ sở dữ liệu (sự liên kết giữa dữ liệu không gian và thuộc tính của đối tƣợng). Các dữ liệu thông tin mô tả cho một đối tƣợng bất kỳ có thể liên hệ một cách hệ thống với vị trí không gian của chúng. Sự liên kết đ à một ƣu thế nổi bật của việc vận hành GIS.

f,Hỏi đáp và phân tích dữ liệu: Khi đã xây ựng đƣợc một hệ thống cơ sở dữ liệu GIS thì ngƣời dùng có thể hỏi các câu hỏi đơn giản nhƣ: 3 + Thông tin về thửa đất: Ai là chủ sở hữu của mảnh đất, Thửa đất rộng bao nhiêu m2 + Tìm đƣờng đi ngắn nhất giữa hai vị trí A và B + Thống kê số ƣợng cây trồng trên tuyến phố + Hay xác định đƣợc mật độ diện tích trồng cây xanh trong khu vực đô thị GIS cung cấp khả năng hỏi đáp, tìm kiếm, truy vấn đơn giản “chỉ nhấn và nhấn” và các công cụ phân tích dữ liệu không gian mạnh mẽ để cung cấp thông tin một cách nhanh chóng, kịp thời, chính xác, hỗ trợ ra quyết định cho những nhà quản lý và quy hoạch. Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép hiển thị dữ liệu tốt nhất ƣới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Ngoài ra còn có thể xuất dữ liệu thuộc tính ra các bảng excel, tạo các bản báo cáo thống kê, hay tạo mô hình 3D, và nhiều dữ liệu khác. Ứng dụng của hệ thông tin địa lý GIS * Thuật toán nội suy IDW: Hiện nay, việc sử dụng mô hình toán trong GIS đƣợc sử dụng khá phổ biến.

Tuy nhiên, mô hình toán ù c độ ch nh xác cao nhƣng c n nhiều hạn chế nhƣ tốn nhiều thời gian để thu thập, xử lý số liệu và chạy mô hình. Phƣơng pháp nội suy không gian với ƣu điểm thời gian thực hiện nhanh chóng sẽ giúp ta xác định những khu vực lân cận với độ chính xác cao. Khái niệm: Nội suy không gian là một chức năng trong GIS mà ngƣời sử dụng muốn tính toán một số liệu chính xác cho những vị trí mà không đƣợc đo hoặc lấy mẫu dựa vào những vị tr đã đƣợc đo hoặc lấy mẫu. Nội suy không gian xây dựng tập giá trị các điểm chƣa iết từ tập các điểm đã iết trên miền ao đ ng của tập giá trị đã iết bằng một phƣơng pháp hay một hàm toán học nào đ đƣợc xem nhƣ à quá trình nội suy.

Hiện nay, có rất nhiều thuật toán nội suy khác nhau, mỗi thuật toán lại có những điểm mạnh riêng ứng với từng điều kiện và môi trƣờng cụ thể. Các thuật toán có thể đƣợc phân loại nhƣ sau: - Nội suy điểm / nội suy bề mặt. - Nội suy toàn diện / nội suy địa phƣơng. 4 - Nội suy chính xác/ Nội suy gần đúng.

Tuy nhiên trong giới hạn đề tài chỉ đề cập đến 3 phƣơng pháp nội suy thông dụng trong ArcGIS đ à IDW, Sp ine, Kriging. Phân oại: + Thuật toán nội suy Inverse Distance Weighting (IDW): Là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất để nội suy các điểm phân tán. Phƣơng pháp IDW xác định giá trị của các điểm chƣa iết bằng cách tính trung bình trọng số khoảng cách các giá trị của các điểm đã iết giá trị trong vùng lân cận của mỗi pixel. Những điểm càng cách xa điểm cần tính giá trị càng ít ảnh hƣởng đến giá trị t nh toán, các điểm càng gần thì trọng số càng lớn.

IDW à phƣơng pháp nội suy đơn giản nhất, à phƣơng pháp đƣợc sử dụng phổ biến nhất trong các chức năng phân t ch của GIS. Phƣơng pháp nội suy định ƣợng khoảng cách ngƣợc cho rằng mỗi điểm đầu vào có những ảnh hƣởng cục bộ làm rút ngắn khoảng cách. Phƣơng pháp này tác ụng vào những điểm ở gần điểm đang xét hơn so với những điểm ở xa. Số ƣợng các điểm chi tiết, hoặc tất cả những điểm nằm trong vùng án k nh xác định có thể đƣợc sử dụng để xác định giá trị đầu ra cho mỗi vị trí.

Phƣơng thức nội suy theo IDW (Nguồn: Mitas, L., Mitasova,1999) Trọng số của mỗi điểm đƣợc tính theo công thức sau: 5 Trong đ : Z0 : giá trị ƣớc tính của biến z tại điểm i. Zi : giá trị mẫu tại điểm i. D1 : khoảng cách điểm mẫu để ƣớc t nh điểm. N: hệ số xác định trọng ƣợng dựa trên một khoảng cách.

(Nguồn: Yousefali Ziary, Hormoz Safari, 2007) Ƣu điểm của IDW: + Sử dụng phƣơng pháp này, giúp đơn giản bớt tính phức tạp của bản đồ dựa trên mô hình khoảng cách. + Khi có một tập hợp các điểm ày đặc và phân bố rộng khắp trên bề mặt t nh toán phƣơng pháp sẽ đƣợc thực hiện tối ƣu. + IDW à phƣơng pháp nhanh ch ng, đơn giản và dễ thực hiện. Nhƣợc điểm: + Sẽ không tạo ra các giá trị ƣớc t nh đo ên ngoài.

+ Sử dụng các rào cản. Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống thông tin địa lí Hệ thống thông tin địa à một nhánh của công nghệ thông tin đƣợc hình thành từ những năm 1960 và đƣợc phát triển rộng rãi trong 10 năm trở ại đây. C thể n i hệ thống thông tin địa đƣợc hình thành ựa trên nền tảng hệ thống địa (hệ thống các ản đồ c hiển thị thông tin và thuộc t nh của các vị tr ) trƣớc đ trong ịch sử. Hệ thống địa đƣợc sử ụng sớm nhất vào năm 1854 ởi một ngƣời Anh tên à John Snow.