Đặt vấn đề Thành phố Thái Nguyên có tốc độ đô thị hóa tăng nhanh, cuộc sống của ngƣời dân ngày càng đƣợc cải thiện, nhu cầu cuộc sống vật chất và sử dụng tài nguyên ngày càng lớn kéo theo sự gia tăng lƣợng rác thải rắn nói chung và lƣợng rác thải sinh hoạt nói riêng ngày càng nhiều. Công tác quản lý rác thải sinh hoạt đang trở thành vấn đề môi trƣờng cấp bách của thành phố Thái Nguyên. Chọn địa điểm bãi chôn lấp chất thải rắn là một bài toán phân tích không gian phức tạp nhằm phục vụ cho mục đích quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch đô thị. Nó đòi hỏi phải đánh giá rất nhiều các tiêu chí khác nhau về tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi trƣờng.
Để giải quyết vấn đề này thì phân tích đa chỉ tiêu là cách tiếp cận thích hợp nhất và hệ thống thông tin địa lí (GIS) là công cụ hỗ trợ quyết đinh hiệu quả. Ngày nay, công nghệ thông tin đã và đang không ngừng phát triển mạnh mẽ. Nó đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Công nghệ GIS ra đời và ngày càng đƣợc áp dụng trong các lĩnh vực nghiên cứu.
GIS hỗ trợ chúng ta trong công tác quản lý nhà nƣớc, quản lý kinh doanh và hầu hết các lĩnh vực quản lý các hệ thống tài nguyên thiên nhiên khác trong đó có quản lý đất đai, môi trƣờng là những lĩnh vực đang đƣợc ƣu tiên hàng đầu. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó, em tiến hành hành thực hiện đề tài:“Ứng dụng GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp rác thải rắn sinh hoạt phục vụ quy hoạch sử dụng đất thành phố Thái Nguyên”. Mục tiêu của đề tài * Mục tiêu tổng quát Trên cơ sở ứng dụng GIS và phƣơng pháp phân tích đa chỉ tiêu lựa chọn bãi chôn lấp rác thải rắn sinh hoạt trên địa bàn thành phố Thái Nguyên. * Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiện trạng rác thái rắn sinh hoạt trên địa bàn thành phố Thái Nguyên.
- Ứng dụng GIS và phƣơng pháp phân tích đa chỉ tiêu để lựa chọn đƣợc bãi chôn lấp rác thải rắn sinh hoạt trên địa bàn thành phố Thái Nguyên. Yêu cầu của đề tài - Tuân thủ các quy định của pháp luật. - Đảm bảo sự thống nhất quản lí nhà nƣớc về đất đai. - Số liệu thu thập phải trung thực, chính xác, khách quan.
- Bảo vệ đƣợc tài nguyên, thiên nhiên, môi trƣờng và cảnh quan. - Những biện pháp, kiến nghị phải có tính khả thi, thực tế, phù hợp với địa phƣơng. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập - Là cơ hội giúp cho sinh viên áp dụng lí thuyết đã học vào thực tế, rèn luyện kĩ năng, phân tích tổng hợp số liệu.
- Là điều kiện thuận lợi cho việc tìm hiểu, tiếp thu, học hỏi, kinh nghiệm trong thực tế. Đồng thời nâng cao kiến thức, bổ sung tƣ liệu học tập, kinh nghiệm sau khi ra trƣờng.Ý nghĩa trong quản lý môi trường Giúp cho các cấp các ngành nắm đƣợc hiện trạng môi trƣờng và sự ảnh hƣởng của các hoạt động kinh tế và đời sống đến môi trƣờng, từ đó giúp cho công tác quản lý môi trƣờng tốt hơn.Ý nghĩa thực tiễn - Xác định hiện trạng chất rắn sinh hoạt trên địa bàn thành phố Thái Nguyên. - Xây dựng đƣợc các chỉ tiêu phục vụ cho giải bài toán quy hoạch xây dựng bãi chôn lấp rác thải. n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 2.
Cơ sở khoa học của nghiên cứu 2. Cơ sở lý luận * Khái niệm về chất thải rắn sinh hoạt - Chất thải rắn[3]: 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 đô thị[3]:: Vật chất mà ngƣời ta tạo ra ban đầu vứt bỏ đi trong khu vực đô thị mà không đòi hỏi đƣợc bồi thƣờng cho sự vứt bỏ đi. - Chất thải rắn sinh hoạt[1]: Chất thải rắn sinh hoạt là chất thải rắn phát thải trong sinh hoạt cá nhân, hộ gia đình, nơi công cộng.
- Thu gom chất thải rắn[3]: Là hoạt động tập hợp, phân loại, đóng gói và lƣu giữ tạm thời chất thải rắn tại nhiều điểm thu gom tới địa điểm hoặc cơ sở đƣợc cơ quan nhà nƣớc có thẩm quyền xác định. - Lƣu giữ chất thải rắn[3]: Là việc giữ chất thải rắn trong một khoảng thời gian nhất định ở nơi đƣợc cơ quan có thẩm quyền chấp thuận trƣớc khi vận chuyển đến nơi xử lý. - Hoạt động quản lý chất thải rắn[3]: Bao gồm các hoạt động quy hoạch quản lý, đầu tƣ xây dựng cơ sở quản lý chất thải rắn, các hoạt động phân loại, thu gom, lƣu giữ, vận chuyển, tái sử dụng, tái chế và xử lý chất thải rắn nhằm ngăn ngừa,giảm thiểu những tác động có hại đối với môi trƣờng và sức khoẻ con ngƣời. - Hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị[3]: Là một cơ cấu tổ chức quản lý chuyên trách về CTR đô thị có vai trò kiểm soát các vấn đề có liên quan đến CTR liên quan đến vấn đề về quản lý hành chính, tài chính, luật lệ, quy hoạch và kỹ thuật.
n 5 * Hệ thống thông tin địa lí (GIS) Khái niệm Hệ thống thông tin địa lí[10] (Geographic Information System –GIS) đã hình thành từ những năm 60 của thế kỉ trƣớc và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây. GIS đƣợc sử dụng nhằm sử lí đồng bộ các lớp thông tin không gian gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động. Hệ thống thông tin địa lí là một tập hợp các công cụ để thu thập lƣu trữ tìm kiếm và hiển thị các dữ liệu không gian nhằm phục vụ thực hiện mục đích cụ thể thông qua: - Vị trí địa lý của đối tƣợng thông qua hệ tọa độ. - Các thuộc tính của chúng mà không phụ thuộc vào vị trí.
- Các quan hệ không gian giữa các đối tƣợng. Cấu trúc dữ liệu trong GIS[10] Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản trong GIS: Đó là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính đƣợc lƣu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu (CSDL) và có quan hệ chặt chẽ với nhau. Các kiểu dữ liệu không gian Dữ liệu không gian đƣợc thể hiện trên bản đồ và hệ thống thông tin địa lí dƣới dạng điểm, đƣờng hoặc vùng.
Dữ liệu không gian là dữ liệu về đối tƣợng mà vị trí của nó đƣợc xác định trên bề mặt trái đất. Hệ thống thông tin địa lí làm việc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lí khác nhau: mô hình vector và mô hình raster. Mô hình vector và mô hình raster Mô hình dữ liệu vector: Phƣơng pháp biểu diễn các đặc trƣng địa lí bằng các phần tử đồ họa cơ bản (điểm, đƣờng, vùng) và cùng với dữ liệu thuộc tính. Dữ liệu ở dạng vector đƣợc tổ chức ở hai mô hình: Cấu trúc dữ liệu Spaghetti và cấu trúc dữ liệu topology.
Điểm: Đƣợc xác định là một cặp giá trị có tọa độ đơn (x,y), không cần thể hiện chiều dài hoặc diện tích. Đƣờng: Đƣợc xác định nhƣ một tập hợp dãy của các điểm. Vùng: Đƣợc xác định bởi ranh giới các đƣờng thẳng. Các đối tƣợng địa lí có diện tích và đóng kín bởi một đƣờng đƣợc gọi là đối tƣợng vùng polygon.
Mô hình dữ liệu raster: Phƣơng pháp biểu diễn các đặc trƣng địa lí bằng các điểm ảnh. Mô hình raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dƣới dạng một lƣới các ô vuông hay điểm ảnh với các đặc điểm: Các điểm đƣợc xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dƣới. Mỗi một điểm ảnh (pixel) chứa một giá trị. Một tập hợp các ma trận điểm và các giá trị tƣơng ứng tạo thành một lớp (layer).
Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp. Lƣới có nhiều dạng khác nhau: chữ nhật, ô vuông, tam giác,…nhƣng lƣới ô vuông đƣợc sử dụng nhiều nhất. Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ liệu GIS đƣợc dùng tƣơng đối phổ biến trong các bài toán về môi trƣờng, quản lí tài nguyên thiên nhiên. Mô n 7 hình chủ yếu dùng để phản ánh các đối tƣợng dạng vùng là ứng dụng cho các bài toán tiến hành trên các đối tƣợng dạng vùng: phân loại, chồng xếp.
Dữ liệu thuộc tính: Dữ liệu thuộc tính dùng để mô tả đặc điểm của đối tƣợng. Dữ liệu thuộc tính có thể là định tính – mô tả chất lƣợng hay định lƣợng. Về nguyên tắc, số lƣợng các thuộc tính của một đối tƣợng là không có giới hạn. Để quản lý giữ liệu thuộc tính của các đối tƣợng địa lí trong CSDL, GIS đã sử dụng phƣơng pháp gán các giá trị thuộc tính cho các đối tƣợng thông qua các bảng số liệu.
Mỗi bản ghi đặc trƣng cho một đối tƣợng địa lí, mỗi cột của bảng tƣơng ứng với một kiểu thuộc tính của đối tƣợng đó. Chức năng của GIS - Thu thập dữ liệu. - Quản lý cơ sở dữ liệu. - Tìm kiếm và phân tích không gian.
- Hiện thị đồ họa và tƣơng tác. Trong các chức năng trên thì tìm kiếm và phân tích không gian là thế mạnh của GIS, là cơ sở để phân biệt GIS với các hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu thƣờng. Một số phép phân tích không gian hay đƣợc sử dụng là: a. Buffering Đây là nhóm thao tác không gian tạo vùng đệm nhằm khoanh các vùng cách đều một điểm, một con đƣờng hoặc một vùng trên những khoảng cách đã định trƣớc.
Các dạng vùng đệm n 8 Chức năng vùng đệm dùng với mục đích gì? Một vùng ô nhiễm cần đƣợc vạch ra vùng cách ly, một hồ chứa nƣớc cần vạch ra một hành lang bảo vệ,… Nói chung những vùng đệm thƣờng xuyên đƣợc vận dụng cho sự lựa chọn khu vực. Chồng xếp các lớp thông tin Đây là thao tác không gian trong đó các lớp chuyên đề đƣợc chồng xếp lên nhau để tạo ra một lớp chuyên đề mới chứa đựng những thông tin mới.Có 2 dạng là chồng xếp lớp thông tin raster và chồng xếp lớp thông tin vector. - Chồng xếp lớp thông tin raster: Mỗi raster là một ma trận các pixel có kích thƣớc nhƣ nhau tạo sự dễ dàng so sánh giữa chúng. Giá trị tại mỗi vị trí trên một ma trận đƣợc tổ hợp với giá trị của vị trí tƣơng ứng trên ma trận khác để rút ra giá trị mới.