Luận văn thạc sĩ ứng dụng gis và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt phục vụ quy hoạch sử dụng đất thành phố thái nguyên

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng gis và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp chất thải rắn sinh, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Đinh Thị Thanh
• Người hướng dẫn: Th.S Ngô Thị Hồng Gấm
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Địa Chính Môi Trường
• Đề tài: Ứng Dụng GIS Và Phân Tích Đa Chỉ Tiêu Để Lựa Chọn Địa Điểm Bãi Chôn Lấp Chất Thải Rắn Sinh Hoạt Tại Thái Nguyên
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
• MỤC LỤC
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2. Yêu cầu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập
• 1.3.2. Ý nghĩa trong quản lý môi trường
• 1.3.3. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.1. Cơ sở khoa học của nghiên cứu
• 2.2. Cơ sở lý luận
• 2.2.1. Khái niệm về chất thải rắn sinh hoạt
• 2.2.2. Hệ thống thông tin địa lí (GIS)
• 2.2.2.1. Khái niệm
• 2.2.2.2. Cấu trúc dữ liệu trong GIS
• 2.2.2.3. Các kiểu dữ liệu không gian
• 2.2.2.4. Mô hình vector và mô hình raster
• 2.2.2.5. Dữ liệu thuộc tính
• 2.2.2.6. Chức năng của GIS
• 2.2.3. Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (MCA)
• 2.2.3.1. Khái niệm
• 2.2.3.2. Các bước thực hiện phương pháp
• 2.2.4. Giới thiệu phần mềm Arcgis desktop
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế và xã hội của thành phố Thái Nguyên
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 4.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội TP.
• 4.2. Hiện trạng một số điểm tập kết rác ở thành phố Thái Nguyên
• 4.3. Đánh giá hiện trạng rác thải rắn sinh hoạt tại các phƣờng, xã khu vực thành phố Thái Nguyên
• 4.4. Nguồn phát sinh và thành phần rác thải sinh hoạt tại thành phố Thái Nguyên
• 4.5. Hiện trạng thu gom, vận chuyển rác thải trên địa bàn thành phố Thái Nguyên
• 4.6. Hiện trạng xử lý rác thải sinh hoạt tại TP.
• 4.7. Ứng dụng phƣơng pháp phân tích đa chỉ tiêu để lựa chọn các chỉ tiêu phù hợp để xác định bãi chôn lấp rác thải rắn sinh hoạt trên địa bàn thành phố Thái Nguyên
• 4.7.1. Căn cứ xác định vị trí bãi chôn lấp chất thải rắn trên địa bàn thành phố Thái Nguyên
• 4.7.2. Lựa chọn các chỉ tiêu
• 4.7.3. Tính trọng số các chỉ tiêu
• 4.7.4. Ứng dụng GIS để lựa chọn bãi chôn lấp rác thải rắn trên địa bàn thành phố Thái Nguyên
• 4.7.4.1. Chuẩn bị dữ liệu đầu vào
• 4.7.4.2. Ứng dụng GIS để lựa chọn bãi chôn lấp rác thải rắn trên địa bàn thành phố Thái Nguyên
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu và cơ sở lý luận

Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng GIS và phân tích đa chỉ tiêu để lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt tại Thái Nguyên. GIS (Hệ thống thông tin địa lý) là công cụ mạnh mẽ trong việc phân tích không gian, hỗ trợ quyết định dựa trên dữ liệu địa lý. Phân tích đa chỉ tiêu (MCA) là phương pháp tiếp cận hệ thống, giúp đánh giá và lựa chọn các tiêu chí phù hợp cho việc quy hoạch. Nghiên cứu này nhằm giải quyết vấn đề quản lý chất thải rắn sinh hoạt, đặc biệt trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng tại Thái Nguyên.

1.1. Khái niệm và vai trò của GIS

GIS là hệ thống thông tin địa lý, cho phép thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian. Nó hỗ trợ quản lý tài nguyên thiên nhiên, quy hoạch đô thị và bảo vệ môi trường. Trong nghiên cứu này, GIS được sử dụng để phân tích các yếu tố địa lý như địa hình, khoảng cách đến khu dân cư, và các yếu tố môi trường khác.

1.2. Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu MCA

Phân tích đa chỉ tiêu là phương pháp tiếp cận hệ thống, giúp đánh giá và lựa chọn các tiêu chí phù hợp. Nó bao gồm các bước như xác định chỉ tiêu, phân khoảng, tính trọng số và tích hợp các chỉ tiêu. Trong nghiên cứu này, MCA được áp dụng để đánh giá các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường liên quan đến việc lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp.

II. Hiện trạng chất thải rắn sinh hoạt tại Thái Nguyên

Thành phố Thái Nguyên đang đối mặt với vấn đề gia tăng chất thải rắn sinh hoạt do quá trình đô thị hóa nhanh chóng. Nghiên cứu đã đánh giá hiện trạng thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn trên địa bàn. Kết quả cho thấy, lượng rác thải phát sinh ngày càng tăng, trong khi hệ thống quản lý chất thải còn nhiều hạn chế. Việc lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp phù hợp là yêu cầu cấp thiết để đảm bảo quản lý chất thải hiệu quả và bảo vệ môi trường.

2.1. Nguồn phát sinh và thành phần rác thải

Nghiên cứu chỉ ra rằng, rác thải sinh hoạt tại Thái Nguyên chủ yếu phát sinh từ các hộ gia đình, khu vực công cộng và các cơ sở kinh doanh. Thành phần rác thải bao gồm chất hữu cơ, nhựa, kim loại và các chất thải khác. Việc phân loại rác tại nguồn chưa được thực hiện hiệu quả, gây khó khăn cho công tác xử lý.

2.2. Hiện trạng thu gom và xử lý rác thải

Hệ thống thu gom rác thải tại Thái Nguyên còn nhiều bất cập, với tỷ lệ thu gom chưa đạt 100%. Các điểm tập kết rác thải chưa được quy hoạch hợp lý, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Việc xử lý rác thải chủ yếu bằng phương pháp chôn lấp, nhưng các bãi chôn lấp hiện tại đã quá tải và không đáp ứng được yêu cầu bảo vệ môi trường.

III. Ứng dụng GIS và MCA trong lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp

Nghiên cứu đã áp dụng GIS và phân tích đa chỉ tiêu để lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt tại Thái Nguyên. Các yếu tố được xem xét bao gồm khoảng cách đến khu dân cư, địa hình, thủy văn, và các yếu tố môi trường khác. Kết quả nghiên cứu đã xác định được các khu vực tiềm năng để xây dựng bãi chôn lấp, đảm bảo hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường.

3.1. Chuẩn bị dữ liệu và phân tích không gian

Dữ liệu đầu vào bao gồm bản đồ địa hình, bản đồ thủy văn, và các dữ liệu về dân cư, giao thông. GIS được sử dụng để phân tích các lớp dữ liệu này, xác định các khu vực phù hợp dựa trên các tiêu chí đã được thiết lập. Các phép toán Boolean và chồng xếp lớp thông tin được áp dụng để tạo ra bản đồ tổng hợp.

3.2. Đánh giá và lựa chọn địa điểm

Sau khi phân tích không gian, các khu vực tiềm năng được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu kinh tế, xã hội và môi trường. Phân tích đa chỉ tiêu được sử dụng để tính toán trọng số và xếp hạng các khu vực. Kết quả cuối cùng là danh sách các địa điểm phù hợp nhất để xây dựng bãi chôn lấp, đảm bảo hiệu quả quản lý chất thải và bảo vệ môi trường.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc ứng dụng GIS và phân tích đa chỉ tiêu trong việc lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt tại Thái Nguyên. Các kết quả nghiên cứu không chỉ hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất mà còn góp phần nâng cao hiệu quả quản lý chất thải và bảo vệ môi trường. Các kiến nghị được đưa ra bao gồm việc tăng cường phân loại rác tại nguồn, cải thiện hệ thống thu gom và xử lý rác thải, và áp dụng công nghệ tiên tiến trong quản lý chất thải.

4.1. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc quy hoạch và quản lý môi trường tại Thái Nguyên. Việc lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp phù hợp sẽ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng, đồng thời nâng cao hiệu quả quản lý chất thải.

4.2. Hướng phát triển trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và áp dụng các công nghệ tiên tiến như GIS và phân tích đa chỉ tiêu trong quản lý chất thải. Đồng thời, cần tăng cường sự tham gia của cộng đồng và các bên liên quan trong quá trình quy hoạch và quản lý môi trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thành phố Thái Nguyên là trung tâm kinh tế, văn hóa và giáo dục đào tạo của vùng trung du và miền núi Bắc Bộ. Cùng với tiến trình đô thị hóa nhanh chóng, mức sống của người dân được nâng cao kéo theo nhu cầu sử dụng tài nguyên và tiêu dùng vật chất gia tăng mạnh mẽ. Hệ quả tất yếu là khối lượng chất thải rắn phát sinh, đặc biệt là chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH), không ngừng tăng lên qua các năm, đặt ra áp lực lớn đối với công tác bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Trong khi đó, quỹ đất dành cho việc xử lý và chôn lấp rác thải ngày càng hạn hẹp; công tác thu gom, vận chuyển và bố trí các điểm tập kết rác tại các phường, xã vẫn còn nhiều bất cập, tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt và không khí.

Bài toán lựa chọn địa điểm xây dựng bãi chôn lấp chất thải rắn (BCLCTR) là một bài toán phân tích không gian phức tạp phục vụ trực tiếp cho công tác quy hoạch đô thị và quy hoạch sử dụng đất. Quá trình này đòi hỏi phải tích hợp và đánh giá đồng thời nhiều tiêu chí khắt khe về điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, thủy văn), yếu tố môi trường (khoảng cách ly an toàn tới nguồn nước, khu bảo tồn), yếu tố kinh tế (chi phí vận chuyển, chi phí giải phóng mặt bằng, hạ tầng giao thông kết nối) và yếu tố xã hội (mật độ dân cư, sự đồng thuận của cộng đồng). Để giải quyết bài toán đa chiều này, việc ứng dụng Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) làm công cụ xử lý, phân tích dữ liệu không gian kết hợp với Phương pháp Phân tích đa chỉ tiêu (Multi-Criteria Analysis - MCA) được xem là cách tiếp cận khoa học, khách quan và hỗ trợ ra quyết định hiệu quả.

Từ những đòi hỏi thực tiễn nêu trên, đề tài khóa luận tốt nghiệp "Ứng dụng GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt phục vụ quy hoạch sử dụng đất thành phố Thái Nguyên" do sinh viên Đinh Thị Thanh (chuyên ngành Địa chính Môi trường, Khoa Quản lý Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên) thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Ngô Thị Hồng Gấm vào năm 2016.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

1. Mục tiêu tổng quát: Trên cơ sở ứng dụng GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu, lựa chọn địa điểm xây dựng bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt phù hợp trên địa bàn thành phố Thái Nguyên nhằm phục vụ công tác quy hoạch sử dụng đất.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Đánh giá hiện trạng phát sinh, thu gom và quản lý rác thải rắn sinh hoạt trên địa bàn thành phố Thái Nguyên.
   • Ứng dụng công nghệ GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (MCA) để xác định, sàng lọc và lựa chọn địa điểm tối ưu cho bãi chôn lấp rác thải rắn sinh hoạt tại địa phương.

Nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu đặt ra bao gồm: tuân thủ nghiêm ngặt hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành; đảm bảo tính thống nhất trong quản lý nhà nước về đất đai; số liệu thu thập phải khách quan, chính xác; giải pháp đề xuất phải có tính khả thi, bảo vệ cảnh quan thiên nhiên và phù hợp với điều kiện thực tế của thành phố Thái Nguyên.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của thành phố Thái Nguyên; cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính liên quan đến chất thải rắn sinh hoạt, hiện trạng sử dụng đất và hạ tầng kỹ thuật.
• Phạm vi không gian: Toàn bộ địa giới hành chính thành phố Thái Nguyên gồm 27 đơn vị hành chính cấp xã, phường (19 phường và 8 xã).
• Phạm vi thời gian: Nghiên cứu được triển khai thực hiện từ tháng 12/2014 đến tháng 01/2016 (sử dụng chuỗi số liệu thống kê hiện trạng môi trường và kinh tế - xã hội tính đến các năm 2011, 2014 và thời điểm nghiên cứu).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và căn cứ pháp lý

Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý luận dựa trên các khái niệm chuyên ngành về chất thải rắn, chất thải rắn đô thị, chất thải rắn sinh hoạt, hoạt động thu gom, lưu giữ và quản lý kỹ thuật bãi chôn lấp theo các giáo trình quản lý môi trường đô thị và văn bản quy phạm pháp luật. Về mặt công nghệ, nghiên cứu hệ thống hóa lý thuyết Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) bao gồm: cấu trúc dữ liệu không gian dạng vector (mô hình Spaghetti, Topology với các đối tượng điểm, đường, vùng/polygon), cấu trúc dữ liệu raster (lưới pixel, ma trận điểm ảnh phục vụ bài toán vùng), dữ liệu thuộc tính và các phép toán phân tích không gian chuyên dụng như tạo vùng đệm (Buffering), chồng xếp bản đồ (Map Overlay dạng vector và raster thông qua các phép toán số học, phép toán Boolean AND, OR, XOR, NOT và phép toán quan hệ), phân tích địa hình, phân tích mạng và nội suy.

Đối với phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (MCA), khóa luận ứng dụng quy trình phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process - AHP) do Saaty phát triển nhằm lượng hóa tầm quan trọng của các tiêu chí thông qua ma trận so sánh cặp. Tính hợp lý và mức độ logic của ma trận trọng số được kiểm định qua chỉ số nhất quán (Consistency Index - CI) và tỷ số nhất quán (Consistency Ratio - CR): $$\text{CI} = \frac{\lambda_{\max} - n}{n - 1}$$ $$\text{CR} = \frac{\text{CI}}{\text{RI}}$$ Trong đó $\lambda_{\max}$ là giá trị riêng lớn nhất của ma trận so sánh cặp, $n$ là số chỉ tiêu đánh giá, và $\text{RI}$ (Random Index) là chỉ số ngẫu nhiên phụ thuộc vào kích thước ma trận $n$. Nghiên cứu áp dụng quy chuẩn kiểm định: nếu $\text{CR} < 0{,}1$ thì ma trận so sánh cặp đạt độ nhất quán tin cậy, nếu $\text{CR} \ge 0{,}1$ thì bắt buộc phải hiệu chỉnh lại các phán đoán trọng số.

Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật được tác giả sử dụng làm căn cứ thiết lập các chỉ tiêu giới hạn bao gồm:

• Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13 ngày 23/06/2014; Luật Đất đai số 45/2013/QH13 ngày 29/11/2013.
• Các Nghị định của Chính phủ: Nghị định 19/2015/NĐ-CP hướng dẫn thi hành Luật BVMT; Nghị định 179/2013/NĐ-CP quy định xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực BVMT; Nghị định 38/2015/NĐ-CP về quản lý chất thải và phế liệu; Nghị định 43/2014/NĐ-CP quy định chi tiết thi hành Luật Đất đai.
• Quyết định số 152/1999/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược quản lý chất thải rắn tại các đô thị và khu công nghiệp Việt Nam đến năm 2020; Quyết định 2419/QĐ-TTg ngày 17/12/2009 phê duyệt Chiến lược quốc gia về quản lý CTR đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2050; Chỉ thị số 23/2005/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ.
• Thông tư Liên tịch số 01/2001/TTLT-BXD-BKHCNMT hướng dẫn việc lựa chọn địa điểm, xây dựng và vận hành bãi chôn lấp chất thải rắn; Thông tư Liên tịch số 1590/1997/TTLT-BKHCNMT-BXD; Thông tư 13/2007/TT-BXD của Bộ Xây dựng.
• Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 261:2001 "Bãi chôn lấp chất thải rắn – Tiêu chuẩn thiết kế"; Quyết định 35/2002/QĐ-BKHCNMT và Quyết định 33/2004/QĐ-BKHCN.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật

Khóa luận phối hợp đồng bộ các phương pháp nghiên cứu định tính và định lượng:

• Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn, địa hình, địa chất, tình hình kinh tế - xã hội, báo cáo hiện trạng môi trường thành phố Thái Nguyên năm 2011, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ quy hoạch tổng thể thành phố từ Sở Tài nguyên và Môi trường Thái Nguyên, Phòng TN&MT TP. Thái Nguyên, Công ty Môi trường Đô thị và UBND 27 xã, phường.
• Phương pháp điều tra, phỏng vấn xã hội học: Lập phiếu khảo sát và tiến hành phỏng vấn trực tiếp 62 hộ gia đình, cá nhân tại địa bàn hai phường Quán Triều và Quang Vinh. Tiêu chí chọn mẫu ngẫu nhiên có phân tầng cân đối theo lứa tuổi, nghề nghiệp, học vấn, mức thu nhập và ưu tiên đối tượng khảo sát là phụ nữ nhằm đánh giá mức độ phát sinh rác, tập quán vứt rác và thái độ đối với việc quy hoạch bãi rác.
• Phương pháp chuyên gia: Lấy ý kiến các cán bộ, chuyên gia trong lĩnh vực quy hoạch, môi trường và quản lý đất đai để chấm điểm mức độ ưu tiên giữa các cặp chỉ tiêu trong ma trận AHP.
• Phương pháp phân tích không gian bằng công nghệ GIS: Sử dụng bộ phần mềm ArcGIS Desktop 10.1 (ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox) để biên tập cơ sở dữ liệu không gian, xây dựng các lớp bản đồ chuyên đề, thiết lập vùng đệm (buffer) cách ly an toàn, chuyển đổi raster, gán điểm đánh giá và chồng xếp raster (Raster Overlay).
• Công cụ và phương tiện nghiên cứu: Máy tính xách tay cấu hình chip Intel Core i3, bộ nhớ RAM 2GB, hệ điều hành Windows 7; phần mềm thống kê xử lý số liệu Microsoft Excel, phần mềm soạn thảo Microsoft Word.

Quy trình lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp CTRSH trong khóa luận được chuẩn hóa qua 6 bước:

1. Bước 1: Thu thập tài liệu, số liệu khu vực nghiên cứu và tài liệu chuyên môn.
2. Bước 2: Chuẩn bị dữ liệu đầu vào, số hóa và chuyển đổi định dạng Geodatabase trong ArcGIS, thiết lập quy tắc Topology để kiểm tra và sửa lỗi quan hệ không gian.
3. Bước 3: Xác định các yêu cầu kỹ thuật và thiết lập chỉ tiêu giới hạn dựa trên quy chuẩn kỹ thuật.
4. Bước 4: Tính toán trọng số của các chỉ tiêu theo phương pháp AHP (trọng số nhóm tiêu chí, trọng số chỉ tiêu nội bộ và trọng số tổng hợp chung).
5. Bước 5: Đánh giá sơ bộ: tạo các raster khoảng cách, phân khoảng tính điểm, thực hiện phép toán đại số bản đồ (Map Algebra) để xác định các vùng tiềm năng và loại bỏ các khu vực không phù hợp.
6. Bước 6: Đánh giá chi tiết, khảo sát thực địa bổ sung, tổng hợp ý kiến cộng đồng và chính quyền địa phương để đề xuất vị trí tối ưu.

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của việc xử lý CTRSH trong bối cảnh phát triển đô thị loại I của TP. Thái Nguyên; khẳng định sự cần thiết phải ứng dụng GIS và MCA trong giải quyết bài toán quy hoạch địa điểm bãi chôn lấp rác; xác định rõ mục tiêu tổng quát, mục tiêu cụ thể, các yêu cầu kỹ thuật và 3 nhóm ý nghĩa: ý nghĩa học tập, ý nghĩa quản lý môi trường và ý nghĩa thực tiễn.

Phần 2: Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Chương này tập trung trình bày hệ thống cơ sở lý thuyết, cơ sở pháp lý và tổng quan tình hình nghiên cứu CTRSH trong nước cũng như quốc tế:

• Tổng hợp số liệu thu gom CTRSH trên thế giới năm 2011 với tổng lượng thu gom ước tính 1.204 triệu tấn (trong đó khối OECD đóng góp 620 triệu tấn, Châu Á ngoài OECD là 300 triệu tấn, Nam Mỹ 86 triệu tấn, SNG 65 triệu tấn). Nêu rõ mức phát sinh rác bình quân cao ở các nước phát triển như Hoa Kỳ (trên 700 kg/người/năm, thị trường rác đô thị trị giá 46,5 tỷ USD), trong khi Ấn Độ khoảng gần 150 kg/người/năm.
• Tại Việt Nam, lượng CTR phát sinh vượt 15 triệu tấn/năm, trong đó CTR sinh hoạt chiếm tới 80%. Hoạt động xử lý chủ yếu do các công ty URENCO thực hiện; điểm qua các công nghệ xử lý tại Nhà máy rác Đông Vinh (TP. Vinh, công nghệ Seraphin 80 - 150 tấn/ngày) và Nhà máy rác Thủy Phương (TP. Huế, công nghệ ASC 80 - 150 tấn/ngày, tái chế 85 - 90%, chôn lấp 10 - 15%).
• Đánh giá các hướng tiếp cận ứng dụng GIS và MCA trên thế giới: Mokhotar (2008 tại Malaysia) kết hợp AHP và mô hình WLC (Weighted Linear Combination) với 11 lớp dữ liệu không gian; Basak Sener (Thổ Nhĩ Kỳ) dùng thuật toán SAW (Simple Additive Weighting); Karkazi (2011 tại Hy Lạp) áp dụng lý thuyết logic mờ; Makibinyane Thoso (Nam Phi) sử dụng Boolean Logic. Tại Việt Nam, đề cập nghiên cứu quy hoạch bãi rác Khánh Sơn (Đà Nẵng) của Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ Môi trường – Đại học Đà Nẵng.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác định cụ thể đối tượng nghiên cứu là điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội TP. Thái Nguyên và cơ sở dữ liệu CTRSH; giới hạn không gian trên 27 xã, phường trong thời gian từ tháng 12/2014 đến tháng 01/2016. Trình bày chi tiết phương pháp luận thu thập số liệu thứ cấp, quy trình khảo sát 62 hộ dân bằng bảng hỏi tại Quán Triều và Quang Vinh, phương pháp chuyên gia xây dựng ma trận AHP, giới thiệu bộ công cụ ArcGIS Desktop 10.1 và chi tiết hóa sơ đồ quy trình 6 bước ứng dụng GIS - MCA để xác định BCLCTR.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này phản ánh toàn bộ các kết quả thực nghiệm, tính toán không gian và điều tra thực tế của đề tài:

• Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội TP. Thái Nguyên: Tọa độ địa lý từ 21° đến 22°27' vĩ độ Bắc, 105°25' đến 106°14' kinh độ Đông; diện tích tự nhiên 170,7 km²; địa hình mang tính chất trung du dạng đồi bát úp xen kẽ thềm phù sa sông Cầu và sông Công. Cơ cấu thổ nhưỡng gồm 3 loại đất chính: đất xám Feralit chiếm diện tích lớn nhất với 7.614,96 ha (43% DTTN), đất phù sa 3.623,38 ha (20,46% DTTN) và đất bạc màu 1.147,88 ha (6,48% DTTN). Dân số thường trú tính đến tháng 4/2014 là 306.842 người; mật độ dân số bình quân 1.466 người/km² (khu vực nội thị đạt 3.292 người/km², khu vực nông thôn 605 người/km²). Toàn thành phố có 422 km đường bộ (30 km quốc lộ gồm QL3, QL1B, QL37; 60 km đường nội thị với 53,14 km đường nhựa).
• Hiện trạng thu gom và điểm tập kết: Đến thời điểm nghiên cứu, thành phố đã thành lập và đưa vào vận hành 25/27 đội vệ sinh môi trường tại các xã, phường theo chủ trương xã hội hóa. Tuy nhiên, tần suất thu gom tại nhiều điểm tập kết còn thưa thớt, gây ứ đọng rác thải và ô nhiễm môi trường cục bộ.
• Hiện trạng phát sinh CTRSH: Thống kê chi tiết phát sinh rác từ hộ gia đình trên tổng số 285.782 nhân khẩu là 137.379,23 kg/ngày, lượng rác bình quân (LRBQ) toàn thành phố đạt 0,463 kg/người/ngày. Phân bố theo 3 cụm không gian và phân cấp hành chính:

Khu vực / Phân cấp	Dân số (người)	Khối lượng rác hộ dân (kg/ngày)	Lượng rác bình quân (kg/người/ngày)	Tỷ lệ phát sinh (%)
Khu vực Trung tâm TP	116.450	65.677,80	0,564	47,81%
Khu vực Phía Nam TP	105.594	44.770,00	0,424	32,59%
Khu vực Phía Bắc TP	63.738	26.970,50	0,401	19,60%
Khối 19 Phường	-	108.580,36	0,540	79,01%
Khối 8 Xã	-	29.798,87	0,329	20,99%
Toàn TP. Thái Nguyên	285.782	137.379,23	0,463	100,00%

Ngoài rác hộ dân, nghiên cứu ghi nhận rác phát sinh từ chợ, trường học, công sở và khu thương mại. Tại khu vực phía Nam thành phố, lượng rác từ nguồn khác đóng góp thêm 12.233 kg/ngày, nâng tổng lượng rác phát sinh toàn khu vực này lên 55.051 kg/ngày. Đơn vị hành chính có lượng rác phát sinh cao nhất thành phố là phường Phan Đình Phùng (riêng rác hộ dân là 10.375,95 kg/ngày, tổng lượng rác đạt 14.735 kg/ngày); trong khối nông thôn, xã Quyết Thắng có lượng rác phát sinh lớn nhất với 8.112 kg/ngày.

• Ứng dụng MCA và GIS xác định vị trí bãi chôn lấp:
  • Thiết lập 3 nhóm chỉ tiêu đánh giá: Nhóm chỉ tiêu Môi trường (khoảng cách tới sông suối, hồ chứa nước, nguồn nước ngầm, hướng gió), Nhóm chỉ tiêu Kinh tế (khoảng cách tới trục đường giao thông chính, chi phí xây dựng, hiện trạng sử dụng đất) và Nhóm chỉ tiêu Xã hội (khoảng cách tới ranh giới khu dân cư, đô thị, công trình công cộng, di tích văn hóa).
  • Xây dựng ma trận so sánh cặp, tính toán trọng số nội bộ và trọng số tổng hợp giữa 3 nhóm, bảo đảm tỷ số nhất quán $\text{CR} < 0{,}1$.
  • Số hóa dữ liệu bản đồ sang định dạng Geodatabase trong ArcGIS, tiến hành phân tích vùng đệm an toàn theo TCXDVN 261:2001, tạo các lớp raster khoảng cách, chuẩn hóa điểm số và thực hiện phép cộng chồng xếp raster.
  • Kết quả xác định các vùng đất tiềm năng có chỉ số thích nghi cao, kết hợp khảo sát thực địa và tổng hợp ý kiến đồng thuận của cộng đồng dân cư cùng chính quyền địa phương để đề xuất khu vực quy hoạch bãi chôn lấp rác hợp lý nhất.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về mặt phương pháp luận và số liệu thực tế; đưa ra các kiến nghị đối với UBND thành phố Thái Nguyên, Sở Tài nguyên và Môi trường trong việc hoàn thiện quy hoạch sử dụng đất dành cho xử lý chất thải rắn, tăng cường đầu tư trang thiết bị cho 25 đội VSMT và đẩy mạnh tuyên truyền phân loại rác tại nguồn.

---

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã định lượng hóa bức tranh phát sinh chất thải rắn sinh hoạt tại thành phố Thái Nguyên thông qua hệ thống dữ liệu thực tế:

• Xác định tổng lượng rác thải sinh hoạt phát sinh từ các hộ dân đạt 137,38 tấn/ngày với chỉ số phát sinh bình quân đầu người là 0,463 kg/người/ngày. Phân tích chỉ rõ sự chênh lệch lớn giữa khu vực trung tâm đô thị (0,564 kg/người/ngày, tổng lượng rác chiếm 47,81%) so với khu vực ngoại thành (khối xã chỉ đạt 0,329 kg/người/ngày).
• Tổng hợp cơ cấu rác thải sinh hoạt theo địa bàn hành chính, chứng minh các phường có mật độ thương mại và dịch vụ cao như Phan Đình Phùng, Quang Trung có lượng rác thải áp đảo so với các xã thuần nông.

Về mặt giải pháp và đóng góp khoa học:

• Tác giả đã xây dựng thành công quy trình công nghệ 6 bước kết hợp chặt chẽ giữa công cụ phân tích không gian GIS (ArcGIS Desktop 10.1) và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu MCA (AHP). Quy trình này cho phép sàng lọc từ diện rộng xuống các khu vực tiềm năng hẹp một cách tự động, khoa học và minh bạch.
• So với các nghiên cứu quy hoạch bãi rác trước đây tại địa phương vốn mang tính tự phát, cảm tính hoặc chỉ áp dụng các tiêu chí khoảng cách đơn giản, đề tài đã tích hợp đồng thời các chỉ tiêu kỹ thuật môi trường khắt khe (TCXDVN 261:2001, TTLT 01/2001/TTLT-BXD-BKHCNMT) với ý kiến điều tra xã hội học từ 62 hộ dân và chính quyền địa phương, đảm bảo tính khả thi cao khi đưa vào đồ án quy hoạch sử dụng đất chính thức.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận một số hạn chế gắn liền với phạm vi và điều kiện nghiên cứu:

• Điều tra xã hội học phỏng vấn trực tiếp người dân mới chỉ được triển khai trên cỡ mẫu 62 hộ tại 2 phường (Quán Triều và Quang Vinh), chưa phủ kín toàn bộ 27 xã, phường trên địa bàn thành phố, do đó tính đại diện về mặt xã hội học đối với các xã ngoại thành còn ở mức độ nhất định.
• Cơ sở dữ liệu đầu vào phụ thuộc vào nguồn tài liệu thứ cấp sẵn có (Báo cáo hiện trạng môi trường năm 2011, số liệu điều tra dân số năm 2014); một số lớp dữ liệu địa chất thủy văn chuyên sâu chưa được cập nhật đo đạc thực địa chi tiết.
• Cấu hình thiết bị phần cứng phục vụ phân tích không gian còn hạn chế (máy tính chip Intel Core i3, RAM 2GB), ảnh hưởng đến tốc độ xử lý khi phân tích các lớp dữ liệu raster kích thước lớn ở độ phân giải cao.

Hướng mở rộng nghiên cứu tiếp theo bao gồm: mở rộng quy mô điều tra xã hội học sang các khu vực nông thôn; bổ sung công tác khoan khảo sát địa chất công trình và quan trắc tầng chứa nước ngầm tại vị trí tiềm năng đã được mô hình GIS lựa chọn; cập nhật các biến động đất đai theo quy hoạch phát triển đô thị mới nhất của tỉnh Thái Nguyên.

---

Giá trị tham khảo

Công trình khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành Địa chính Môi trường, Quản lý Đất đai, Khoa học Môi trường và Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ khi thực hiện đồ án, khóa luận tốt nghiệp liên quan đến ứng dụng công nghệ địa không gian (GIS) trong quy hoạch tài nguyên và môi trường.
• Cán bộ kỹ thuật, chuyên viên thuộc Phòng Tài nguyên và Môi trường, Ban Quản lý các dự án quy hoạch đô thị, Công ty Môi trường Đô thị trong việc tham khảo phương pháp luận, ma trận so sánh cặp AHP và quy trình chồng xếp bản đồ để thẩm định vị trí công trình hạ tầng kỹ thuật.
• Phần đáng tham khảo nhất trong tài liệu là hệ thống bảng biểu chi tiết về lượng phát sinh CTRSH cấp xã/phường tại TP. Thái Nguyên và quy trình kỹ thuật 6 bước tích hợp GIS - MCA được tác giả thiết lập rõ ràng, logic.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Lượng rác thải sinh hoạt bình quân đầu người tại TP. Thái Nguyên được khóa luận xác định là bao nhiêu?
Theo kết quả thống kê của đề tài, lượng rác thải sinh hoạt phát sinh bình quân của toàn thành phố Thái Nguyên là 0,463 kg/người/ngày. Trong đó, mức phát sinh cao nhất thuộc về khu vực trung tâm thành phố với 0,564 kg/người/ngày (riêng khối 19 phường trung bình 0,54 kg/người/ngày), và thấp nhất là khu vực 8 xã ngoại thành với 0,329 kg/người/ngày.

2. Đơn vị hành chính nào trên địa bàn TP. Thái Nguyên có lượng rác phát sinh lớn nhất?
Phường Phan Đình Phùng là đơn vị có lượng rác thải phát sinh lớn nhất thành phố với tổng lượng rác đạt 14.735 kg/ngày (trong đó phát sinh từ hộ dân chiếm 10.375,95 kg/ngày). Ở khối các xã nông thôn, xã Quyết Thắng dẫn đầu về lượng rác phát sinh với 8.112 kg/ngày.

3. Khóa luận sử dụng các công cụ phần mềm và phương tiện kỹ thuật nào để giải bài toán phân tích không gian?
Tác giả sử dụng bộ phần mềm ArcGIS Desktop 10.1 (gồm ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox) để biên tập dữ liệu Geodatabase, tính toán vùng đệm và chồng xếp ma trận raster; phần mềm Microsoft Excel và Word phục vụ tổng hợp số liệu thống kê. Hệ thống phần cứng vận hành là máy tính xách tay cấu hình chip Intel Core i3, RAM 2GB chạy hệ điều hành Windows 7.

4. Mẫu khảo sát điều tra xã hội học trong nghiên cứu được tiến hành với quy mô và phạm vi ra sao?
Nghiên cứu đã thiết lập phiếu điều tra và tiến hành phỏng vấn trực tiếp 62 hộ gia đình, cá nhân cư trú tại 2 phường Quán Triều và Quang Vinh. Mẫu điều tra được lựa chọn theo nguyên tắc ngẫu nhiên có cân đối trình độ học vấn, thu nhập, lứa tuổi, nghề nghiệp và ưu tiên đối tượng trả lời là phụ nữ.

5. Tiêu chí kiểm định độ tin cậy của ma trận trọng số trong phương pháp AHP được khóa luận quy định như thế nào?
Đề tài áp dụng chỉ số nhất quán (CI) và tỷ số nhất quán (CR = CI/RI). Ma trận so sánh cặp giữa các chỉ tiêu được chấp nhận khi giá trị tỷ số nhất quán $\text{CR} < 0{,}1$. Trường hợp $\text{CR} \ge 0{,}1$, các trọng số đánh giá phải được rà soát và điều chỉnh lại nhằm loại bỏ tính chủ quan không nhất quán của chuyên gia.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Đinh Thị Thanh đã giải quyết thành công bài toán lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt phục vụ quy hoạch sử dụng đất thành phố Thái Nguyên thông qua việc kết hợp công nghệ GIS và phương pháp phân tích đa chỉ tiêu MCA. Nghiên cứu đã cung cấp bức tranh chi tiết, định lượng về hiện trạng phát sinh CTRSH trên địa bàn 27 xã, phường với tổng khối lượng rác hộ dân đạt 137,38 tấn/ngày. Quy trình phân tích 6 bước được xây dựng chặt chẽ, tuân thủ các quy chuẩn kỹ thuật xây dựng và bảo vệ môi trường, mang lại cơ sở khoa học tin cậy cho công tác quản lý tài nguyên đất đai và bảo vệ môi trường đô thị tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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.