Tài liệu Nghiên cứu và phát triển hệ thống thông tin quản lý chất thải nguy hại môi trường trên nền GIS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ================================== Đặng Chiến Công NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI MÔI TRƯỜNG TRÊN NỀN GIS LUẬN VĂN THẠC SỸ Ha Nội - 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ================================== Đặng Chiến Công NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI MÔI TRƯỜNG TRÊN NỀN GIS Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm Mã số: 60 48 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BÙI THẾ DUY Hà Nội – 2011 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................... 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................ 7 CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................. 9 1.1. Tính cần thiết, ý nghĩa của đề tài .......................................................................... 9 1.2. Cấu trúc luận văn ................................................................................................. 10 CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN QUẢN LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI................. 11 2.1. Tổng quan về chất thải nguy hại ......................................................................... 11 2.2. Kinh nghiệm quốc tế về hệ thống thông tin quản lý chất thải nguy hại .......... 13 2.3. Hiện trạng quản lý thông tin chất thải nguy hại ............................................... 14 2.4. Hệ thống thông tin quản lý chất thải nguy hại .................................................. 16 2.4.1. Khái niệm Hệ thống thông tin quản lý............................................................. 16 2.4.2. Hệ thống thông tin quản lý chất thải nguy hại ................................................. 17 2.5. Kết luận ................................................................................................................. 19 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ ....................................................................... 20 3.1. Giới thiệu chung Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ............................................. 20 3.1.1. Định nghĩa GIS ................................................................................................ 20 3.1.2. Thành phần dữ liệu GIS ................................................................................... 21 3.1.3. Dữ liệu không gian .......................................................................................... 22 3.1.4. Dữ liệu thuộc tính ............................................................................................ 25 3.1.5. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính ............................ 28 3.2. Ứng dụng GIS xây dựng bản đồ chuyên đề ....................................................... 28 3.2.1. Hệ thống ký hiệu bản đồ .................................................................................. 28 3.2.2. Tổng quát hóa bản đồ....................................................................................... 29 3.2.3. Nội dung bản đồ ............................................................................................... 30 3.2.4. Phân loại bản đồ theo đề mục .......................................................................... 31 3.2.5. Bản đồ chuyên đề ............................................................................................. 33 3.2.6. Các loại bản đồ chuyên đề ............................................................................... 35 3.2.7. Giải pháp thể hiện nội dung bản đồ ................................................................. 35 3.3. Bài toán ứng dụng GIS cảnh báo vùng ảnh hưởng chất thải nguy hại ........... 38 3.3.1. Mô tả bài toán .................................................................................................. 39 3.3.2. Phƣơng pháp giải quyết bài toán ..................................................................... 41 3.4. Kết luận ................................................................................................................. 45 4 CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI DỰA TRÊN GIS .......................................................................................................... 46 4.1. Kiến trúc hệ thống Quản lý CTNH ứng dụng GIS ........................................... 46 4.1.1. Chức năng cơ bản ............................................................................................ 46 4.1.2. Kiến trúc hệ thống............................................................................................ 48 4.2. Xây dựng hệ thống thử nghiệm ........................................................................... 52 4.2.1 Công nghệ GIS.................................................................................................. 52 4.2.2 Lựa chọn hệ quản trị cơ sở dữ liệu ................................................................... 54 4.2.3 Kỹ thuật lập trình xây dựng hệ thống ............................................................... 55 4.3. Các bước xây dựng hệ thống ............................................................................... 56 4.4. Giao diện hệ thống ................................................................................................ 57 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN ................................................................................ 61 5.1. Kết quả đạt được .................................................................................................. 61 5.2. Hướng phát triển của đề tài ................................................................................. 61 PHỤ LỤC ........................................................................................................... 63 Phụ lục A. Bảng một số thuật ngữ ............................................................................. 63 Phụ lục B. Bảng phân cấp độ ổn định của khí quyển .............................................. 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 65 5 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ gốc Nghĩa tiếng Việt CTNH Chất thải nguy hại CSDL Cơ sở dữ liệu DBMS Database Management System Hệ quản trị dữ liệu ĐVHC Đơn vị hành chính GIS Geographic Information Systems Hệ thống thông tin địa lý IT Information Technology Công nghệ thông tin KTXH Kinh tế xã hội PCCC Phòng cháy chữa cháy 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình vẽ Tên hình Hình 2.4.1 Mô hình kiến trúc hệ thống Quản lý CTNH Hình 2.4.2.1 Mô hình ngƣời sử dụng Hình 2.4.2.2 Mô hình phân rã chức năng Hình 3.1.1.1 Mô phỏng các thành phần của GIS Hình 3.1.3.1 Mô hình lƣu trữ dữ liệu không gian Hình 3.1.3.2 Dữ liệu Raster Hình 3.1.3.3 Tổ chức các lớp bản đồ Hình 3.1.4.1 Mô hình dữ liệu phân cấp Hình 3.1.4.2 Mô hình dữ liệu mạng Hình 3.1.4.3 Mô hình dữ liệu quan hệ Hình 3.2.6.2.1 Xử lý số liệu bằng phƣơng pháp phân nhóm Hình 3.2.6.2.2 Lựa chọn các hình thức biểu hiện Hình 3.3.2.1 Bản đồ ô nhiễm bụi lơ lửng trong mùa hè năm 1996 Hình 3.3.2.2 Bản đồ ô nhiễm bụi lơ lửng trong mùa hè dự báo cho năm 2000 Hình 4.1.2.1 Mô hình kiến trúc tổng thể hệ thống CTNH ứng dụng GIS Hình 4.1.2.2 Minh họa trình bày hiện trạng xử lý CTNH theo dải màu Hình 4.1.2.3 Minh họa trình bày thống kê hiện trạng xử lý CTNH theo biểu đồ dạng bánh Hình 4.1.2.4 Minh họa trình bày vùng đệm cảnh báo ảnh hƣởng CTNH đến môi trƣờng Hình 4.2.1.1 Mô hình kiến trúc ArcGIS Hình 4.2.1.2 Các sản phẩm của ArcGIS Hình 4.2.2.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống Web-GIS quản lý CTNH Hình 4.3.1 Mô hình CSDL thuộc tính hệ thống quản lý CTNH 7 Hình 4.4.1 Giao diện chính ứng dụng desktop Hình 4.4.2 Giao diện điều khiển hiển thị lớp bản đồ nền Hình 4.4.3 Menu chính cho phép nhập thông tin điểm xử lý CTNH Hình 4.4.4 Giao diện xem bản đồ chuyên đề hiện trạng xử lý CTNH theo dải màu Hình 4.4.5 Bản đồ cảnh báo phạm vi ảnh hƣởng CTNH Hình 4.4.6 Bản đồ thống kê hiện trạng xử lý CTNH dạng bánh 8 CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Tính cần thiết, ý nghĩa của đề tài Hiện nay, công nghệ GIS (Geographic Information System) đƣợc áp dụng rộng rãi trong công tác bảo vệ môi trƣờng của nhiều nƣớc trên thế giới. Với độ bao quát rộng, có nhiều thông tin và khả năng cũng cấp thông tin nhanh có chất lƣợng và độ tin cậy cao, hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) đã trở thành một công cụ quan trọng trợ giúp quá trình hoạch định chiến lƣợc và kế hoạch/chính sách bảo vệ môi trƣờng cho các quốc gia cũng nhƣ các vùng lãnh thổ. Các quốc gia trên thế giới đã và đang xây dựng các hệ thống cảnh báo thiên tai, dự báo tác động biến đổi khí hậu đối với môi trƣờng, hệ thống thông tin cảnh báo cúm gia cầm, hệ thống cảnh báo sự cố tràn dầu dải ven biển … dựa trên công nghệ GIS. Công nghệ GIS đang là xu thế mới cho việc hiển thị, xử lý và hỗ trợ ra quyết định nhanh hơn. Một ví dụ cụ thể tại Australia [8], các cơ quan chính phủ đang ra sức nghiên cứu hệ thống cảnh báo cháy rừng dựa trên nền GIS. Ngay sau khi dữ liệu có liên quan đến các yếu tố cơ bản của khí tƣợng nhƣ: Nhiệt độ, độ ẩm, lƣợng mƣa của từng vùng khí hậu trên địa bàn, hệ thống thông tin sẽ đƣa ra đƣợc cảnh báo cháy rừng đối với từng khu vực nhạy cảm. Kết thúc một tháng trong mùa cháy hoặc cả mùa cháy, phần mềm phân vùng trọng điểm cháy rừng sẽ tự động vẽ bản đồ vùng trọng điểm cháy. Hệ thống đƣợc xây dựng dƣới dạng website nên có thể tự động kết nối và cập nhật kết quả cảnh báo cháy rừng và bản đồ vùng tọng điểm cháy rừng tới thành viên trong ban chỉ đạo Phòng cháy chữa cháy (PCCC). Do đó hỗ trợ hiệu quả công tác huy động lực lƣợng, tổ chức chữa cháy rừng, ngăn chặn kịp thời các điểm có nguy cơ cháy rừng để giảm thiểu thiệt hại do cháy rừng gây ra [8]. Nhằm đáp ứng các yêu cầu cung cấp thông tin cho quá trình ra quyết định về bảo vệ môi trƣờng ở nƣớc ta, một nhu cầu cấp thiết do thực tế đặt ra là cần sớm sử dụng và đƣa công nghệ GIS vào việc thu thập, phân tích số liệu môi trƣờng. Thực tế về hiện trạng môi trƣờng đã cho thấy, việc quản lý chất thải không an toàn, trong đó đặc biệt là các loại chất thải nguy hại, đã để lại những hậu quả nặng nề về môi trƣờng, gây ảnh hƣởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng nhƣ các điểm tồn lƣu hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật, các bãi rác thải không hợp vệ sinh, các bãi đổ thải của các nhà máy sản xuất, ... Vì vậy, quản lý an toàn chất thải, chất thải nguy hại (CTNH) và giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng và tác hại 9 tới sức khỏe con ngƣời là một trong những vấn đề cấp bách trong công tác bảo vệ môi trƣờng ở nƣớc ta hiện nay. Với thực trạng nhƣ vậy, thời gian gần đây, công tác quản lý chất thải đã đƣợc quan tâm, chú trọng của các cấp quản lý và cộng đồng. Nhu cầu có một hệ thống thông tin làm công cụ cho công tác quản lý và trao đổi thông tin đã đƣợc nhiều thành phần trong xã hội đặt ra. Dựa trên các ý tƣởng trên mà trong luận văn tôi nghiên cứu về một “Hệ thống thông tin quản lý chất thải nguy hại dựa trên nền GIS”. Đây là một hệ thống quản lý thông tin tại các nguồn thải, quá trình vận chuyển chất thải, tại các điểm xử lý chất thải và trình bày thông tin một cách trực quan trên bản đồ, giúp ngƣời quản lý có cái nhìn trực quan hơn khi ra các quyết định về việc đặt các địa điểm xử lý chất thải nguy hại nằm trong phạm vi đƣợc phép nào; có các quyết sách nào trong việc cảnh báo tác động đối với môi trƣờng xung quanh nguồn thải, tại những điểm xử lý chất thải nguy hại … Đồng thời, hệ thống xây dựng cổng thông tin để công khai hóa dữ liệu không gian về các điểm xử lý chất thải nguy hại và các cảnh báo liên quan đến cho ngƣời dân. Một mục tiêu khác là xây dựng hệ thống để cảnh báo mức độ ảnh hƣởng của chất thải nguy hại tại nguồn thải, trên đƣờng vận chuyển và chủ xử lý chất thải đến môi trƣờng sống xung quanh. Dựa vào việc tính toán mức độ ảnh hƣởng mà hệ thống tính toán và hiển thị vùng ảnh hƣởng trên bản đồ, giúp ngƣời quản lý và các đối tƣợng liên quan có biện pháp đề phòng và xử lý thích hợp. 1.2. Cấu trúc luận văn Bố cục của luận văn nhƣ sau: Chương 2: Trình bày các khái niệm, hiện trạng và bài toán hệ thống thông tin quản lý CTNH. Chương 3: Trình bày lý thuyết về hệ thống thông tin địa lý GIS, các kỹ thuật xây dựng bản đồ chuyên đề và trình bày bản đồ chuyên đề. Chƣơng này đồng thời nghiên cứu phƣơng pháp xác định mức độ ô nhiễm môi trƣờng không khí theo “nồng độ tƣơng đối tổng cộng của nhiễm chất ô nhiễm đồng thời có mặt trong không khí” và ứng dụng Gis để thể hiện phạm vi ảnh hƣởng. Chương 4: Trình bày hệ thống quản lý CTNH ứng dụng GIS cảnh báo tác động của các điểm xử lý CTNH đối với môi trƣờng xung quanh. Chƣơng này cũng trình bày các bƣớc thực hiện chƣơng trình, kết quả đạt đƣợc và một số hình ảnh minh họa chƣơng trình. 10 CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN QUẢN LÝ CHẤT THẢI NGUY HẠI 2.1. Tổng quan về chất thải nguy hại Chất thải nguy hại là chất thải gây ra mối đe dọa lớn hay tiềm ẩn đối với sức khỏe của cộng đồng hay đối với môi trƣờng [15]. Theo luật về môi trƣờng của Hoa Kỳ, CTNH có bốn đặc tính chính bao gồm: Dễ cháy; Phản ứng; Ăn mòn; Có tính độc. Chất thải nguy hại có thể phân loại theo thành những loại sau: [1] Chất thải công nghiệp và công nghiệp nguy hại: Hiện nay, các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp phát triển rất đa dạng về ngành nghề, từ công nghiệp hoá chất, luyện kim, dệt nhuộm, giấy và bột giấy… đến nhựa, cao su tái sinh, nấu đúc kim loại ... Các cơ sở này thuộc nhiều thành phần kinh tế do các ngành, các cấp khác nhau quản lý, nhƣ Trung ƣơng, địa phƣơng, cơ sở liên doanh với nƣớc ngoài và tƣ nhân. Hoạt động sản xuất của các cơ sở này phát sinh chất thải nhiều và đa dạng. Chất thải rắn y tế: Hiện nay cả nƣớc có khoảng hơn 12.500 cơ sở khám chữa bệnh, trong đó có khoảng 850 cơ sở là các bệnh viện với quy mô khác nhau. Phần lớn các bệnh viện đặt trong các khu dân cƣ đông đúc. Trong năm 2001, Bộ Y tế tiến hành khảo sát tại 280 tại bênh viện đại diện cho 61 tỉnh, thành phố trên cả nƣớc về vấn đề quản lý và xử lý chất thải rắn y tế. Kết quả cho thấy tỷ lệ phát sinh chất thải rắn y tế theo từng tuyến và loại bệnh viện, cơ sở y tế rất khác nhau và lƣợng chất thải rắn bệnh viện phát sinh trong quá trình khám chữa bệnh mỗi ngày vào khoảng 429 tấn. Trong đó, lƣợng chất thải rắn y tế nguy hại phát sinh cần phải xử lý ƣớc tính khoảng 34 tấn/ngày. Chất thải nông nghiệp nguy hại: Chất thải rắn nguy hại từ hoạt động nông nghiệp chủ yếu do sử dụng và tồn dƣ thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hoá học. Theo Báo cáo diễn biến môi trƣờng Việt Nam năm 2004, các hoạt động nông nghiệp mỗi năm phát sinh một lƣợng khá lớn thuốc bảo vệ thực vật độc hại và các loại bao bì, thùng chứa thuốc trừ sâu, phân bón, ... Thống kế ban đầu cho thấy, trên cả nƣớc có khoảng 8.600 tấn chất thải nông nghiệp nguy hại phát sinh hàng năm, gồm các loại thuốc trừ sâu, bao bì và thùng chứa thuốc trừ sâu, trong đó có nhiều loại thuốc trừ sâu đã bị cấm sử dụng. Ngoài ra, còn có khoảng 11 37.000 tấn hóa chất dùng trong nông nghiệp bị tịch thu đang đƣợc lƣu giữ chờ xử lý. Các loại chất thải khác: Nhƣ đã trình bày ở trên, chất thải có thể phát sinh từ rất nhiều nguồn khác nhau, nhiều loại hình khác nhau trong quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ và cuộc sống. Điều tra ban đầu về chất thải cho thấy, chất thải phát sinh rất đa dạng, rất khó để xác định loại chất thải, mức độ nguy hại của chất thải. Trong những năm gần đây, các hoạt động xây dựng cơ sở hạ tầng và đô thị của Việt Nam phát triển mạnh. Vì vậy, các khối lƣợng chất thải phát sinh từ hoạt động xây dựng phát sinh từ hoạt động xây dựng (xà bần, dầu thải, nƣớc thải, ...) ngày càng nhiều, cần quản lý chặt chẽ. Ƣớc tính tổng lƣợng chất thải xây dựng phát sinh hàng năm là 182.000 tấn. Một trong những đặc trƣng cơ bản đối với xử lý chất thải tại Việt Nam là chất thải rất ít đƣợc phân loại mà đổ bừa bãi ra mặt đất, không đƣợc chở đi ngay mà thƣờng lƣu lại bãi từ một đến hai ngày, thƣờng để thu gom, xử lý hoặc chôn lấp chung. Các bãi rác nhƣ vậy đang là các nguồn gây ô nhiễm không khí, nƣớc và dịch bệnh cho dân cƣ xung quanh nếu không đƣợc kiểm soát chặt chẽ. Về cơ bản, quản lý chất thải bao gồm các công đoạn: Nhận biết, phân loại, thu gom lƣu giữ chất thải; Tái sử dụng, tái chế chất thải; Xử lý tiêu hủy chất thải. Ở nƣớc ta hiện nay, việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn trong đó bao gồm cả chất thải công nghiệp và chất thải nguy hại do các công ty môi trƣờng đô thị thực hiện. Các công ty môi trƣờng đô thị chịu sự giám sát của UBND tỉnh, thành phố thông qua sở Tài nguyên và Môi trƣờng và Sở Giao thông công chính. Bên cạnh đó, UBND quận, huyện cũng có trách nhiệm quản lý các xí nghiệp môi trƣờng cấp huyện. Các công ty môi trƣờng đô thị có thể bao gồm một số công ty con, chịu trách nhiệm thực hiện các công đoạn hoặc xử lý các loại rác khác nhau. Các công ty môi trƣờng đô thị dùng Công nghệ chôn lấp là chính: theo thống kê của các Sở Tài nguyên và Môi trƣờng địa phƣơng và Hội Môi trƣờng Đô thị thì trên cả nƣớc hiện nay có 82 bãi chôn lấp chất thải đang vận hành, trong số đó chỉ có 8 bãi đƣợc coi là chôn lấp hợp vệ sinh. Tuy nhiên các bãi chôn lấp này chôn lấp cả các chất thải nguy hại nhƣ pin, ắc quy, đèn neon, dầu xe máy, mực in, tân dƣợc quá hạn, hộp nhựa đựng các loại mỹ phẩm, dầu gội, kim tiêm, v.v…, vì chƣa đƣợc phân loại, tách ra để xử lý riêng. 12 Tỷ lệ thu hồi các chất có khả năng tái chế và tái sử dụng nhƣ nilon, giấy vụn, kim loại, nhựa, thuỷ tinh chủ yếu do những ngƣời bới rác thực hiện, tỷ lệ này vào khoảng 13%-20%. Tỷ lệ thu hồi các chất kể từ nguồn phát sinh đến bãi chôn lấp tƣơng đối cao, tuy nhiên các hoạt động thu gom hoàn toàn do tự phát và không có tổ chức, quản lý. Có khoảng 1,5%-5% tổng lƣợng chất thải phát sinh đƣợc thu hồi, chuyển hoá thành phân vi sinh và chất mùn thông qua quá trình composting. Bên cạnh đó, trên thực tế, nhiều hoạt động thu gom, xử lý, tái chế chất thải còn hoạt động tự phát và chƣa quản lý đƣợc. Tại nhiều địa phƣơng trên cả nƣớc còn tồn tại các làng nghề thu gom, tái chế chất thải nhƣ: Đa Hội (tái chế sắt và kim loại), Minh Khai (tái chế nhựa), Dƣơng Ổ (tái chế giấy), Văn Chỉ (tái chế chì), ... Các làng nghề và hệ thống thu gom phục vụ hoạt động làng nghề đã góp phần đáng kể trong hoạt động thu gom, tái chế chất thải tại Việt Nam trong thời gian dài nhƣng vấn đề ô nhiễm môi trƣờng tại nhiều làng nghề cũng đã ở mức báo động. Trong tình hình đó, việc ứng dụng GIS cũng nhƣ công nghệ thông tin nói chung sẽ đem lại nhiều tác dụng trong công tác quản lý chất thải nguy hại, nhƣ trình bày thông tin một cách trực quan, xử lý những bài toán cảnh báo, dự báo, hỗ trợ ra quyết định 2.2. Kinh nghiệm quốc tế về hệ thống thông tin quản lý chất thải nguy hại Hiện nay trên thế giới, một số nƣớc đã triển khai ứng dụng hệ thống thông tin quản lý chất thải phục vụ công tác quản lý môi trƣờng và tái chế chất thải nhƣ: Hệ thống dữ liệu về chất thải nguy hại RCRAInfo của Mỹ [5]-[16]: Cung cấp các dữ liệu về nguồn phát sinh chất thải nguy hại trên cơ sở báo cáo về chất thải từ tất cả các bang trên toàn nƣớc Mỹ. Ngƣời sử dụng có thể gửi các yêu cầu trực tuyến, tạo báo cáo và tìm kiếm kết quả dạng bàn đồ. Hệ thống dữ liệu chất độc của Mỹ (TRI) [5]-[17]: Hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ đăng ký và báo cáo về sự phát thải các hóa chất độc hại. Hệ thống kiểm kê phát thải quốc gia của Mỹ (NEI) [5]-[18]: Là một cơ sở dữ liệu quôc gia lƣu giữu dữ liệu về phát thải khí trên cơ sở báo cáo hàng năm của cơ quan quản lý môi trƣờng các bang. 13 Hệ thống cơ cở dữ liệu về tài nguyên nước của Mỹ (Water Data Systems) [5]-[19]: Gồm hai cơ sở dữ liệu chính về môi trƣờng nƣớc và các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc. Hệ thống quản lý chứng từ chất thải và cấp phép điện tử (E-manifest) của Hàn Quốc [5]: Là một hệ thống thông tin hỗ trợ quản lý chất thải co các chức năng quản lý chứng từ và cấp phép đổ thải. Hệ thống cho phép các đối tƣợng là cơ quan quản lý và các chủ nguồn thải, chủ vận chuyển, chủ xử lý chất thải cùng tham gia. Việc cập nhật dữ liệu đƣợc thực hiện trên nền internet và trung tâm hỗ trợ ngƣời dùng qua đƣờng điện thoại. Dữ liệu đƣợc lƣu giữ và xử lý với thời gian thực. Cơ sở dữ liệu đƣợc xây dựng theo mô hình tập trung tại 1 máy chủ. Hệ thống của Hàn Quốc đƣợc xây dựng từ năm 2000 và vẫn đang đƣợc tiếp tục phát triển. Hệ thống quản lý chứng từ chất thải điện tử của Nhật Bản [5]: Hệ thống này cũng cho phép quản lý chứng từ và cấp phép đổ thải trên nền internet. Hệ thống E-manifest của Nhật Bản bắt đầu đƣợc áp dụng phổ biến từ năm 2003. Hiện nay có khoảng 1600 doanh nghiệp chủ nguồn thải và hơn 3000 doang nghiệp vân chuyển, xử lý chất thải sử dụng hệ thống này. Có thể thấy rằng đã có khá nhiều hệ thống thông tin hoặc hệ thống cơ sở dữ liệu quản lý nguồn thải, lƣợng thải trên thế giới, tuy nhiên, chỉ có rất ít hệ thống thông tin cho phép cập nhật thông tin, quản lý về chứng từ chất thải và hỗ trợ cấp phép xả thải nhƣ các hệ thống của Nhật Bản và Hàn Quốc. Ngay cả tại Nhật bản, việc chuyển từ sử dụng hệ thống chứng từ giấy sang chứng từ điện tử cũng mới đƣợc thực hiện gần đây. Quá trình chuyển đối sử dụng hệ thống quản lý chứng từ điện tử gặp không ít khó khăn do “sức ỳ” của hệ thống quản lý chứng từ giấy cũ. Tại Hàn Quốc, với mức độ phổ cập công nghệ thông tin lớn và một hệ thống thông tin điện tử E-manifest đƣợc thiết kế thuận tiện, việc quản lý chứng từ chất thải nguy hại điện tử đã phổ biến tƣơng đối nhanh và mang lại lợi ích đáng kể. 2.3. Hiện trạng quản lý thông tin chất thải nguy hại Phân tích dữ liệu, thông tin và việc quản lý thông tin thu thập đƣợc trong quá trình khảo sát hiện trạng, có thể nhận thấy một số vấn đề nổi bật sau. Thông tin đa dạng nhưng không đầy đủ: Các thông tin về chất thải có thể thu thập đƣợc từ nhiều nguồn khác nhau, dƣới dạng dữ liệu thông tin rất đa dạng. Tuy nhiên, do mục tiêu và phƣơng pháp khảo sát khác nhau, các thông tin 14 thu đƣợc đa dạng nhƣng không hệ thống và không theo chuẩn thông tin để có thể phục vụ số hóa và quản lý thông tin. Các thông tin thƣờng rời rạc, không hệ thống, không liên tục và khó kiểm định. Vì vậy, rất khó trong việc xử lý dữ liệu, thông tin để có thể đƣa ra các kết luận đáng tin cậy. Nguồn lực thống kê (nhân lực, tài chính và phương tiện) hạn chế: Các chƣơng trình điều tra, thống kê về chất thải toàn quốc thƣờng sử dụng những biện pháp nhƣ: Rà soát các nguồn phát thải để lựa chọn điển hình, điều tra trực tiếp tại một số cơ sở điển hình, khảo sát thông qua phiếu điều tra, khảo sát thông qua báo cáo từ cơ quan quản lý môi trƣờng địa phƣơng, tính toán theo mô hình ƣớc tổng lƣợng chất thải,... Do nguồn nhân lực của đơn vị khảo sát hạn chế, số lƣợng cán bộ của các Sở Tài nguyên và Môi trƣơng địa phƣơng ít và phải phụ trách nhiều mảng công việc, nên số liệu cung cấp không đẩy đủ. Các phƣơng pháp thống kê cũng thƣờng không có các biện pháp đánh giá, kiểm định dữ liệu; giải pháp, phƣơng tiện thống kê chất thải cũng thƣờng đơn giản, không theo đúng chuẩn mực thống kê để có thể đạt độ tin cậy mong muốn. Các nguồn thông tin chưa được khai thác, sử dụng triệt để: Cũng do hạn chế về nguồn lực và phƣơng pháp thống kê, một số nguồn thông tin về chất thải hoặc liên quan đến chất thải đã không đƣợc khai thác, tích hợp để co đƣợc thông tin đầy đủ về chất thải. Ví dụ: Các thông tin từ chứng từ chất thải nguy hại theo quy định tại Quyết định 155/1999/QĐ-TTg về việc ban hành Quy chế quản lý chất thải nguy hại hầu nhƣ chƣa đƣợc sử dụng trong thống kê chất thải; Thông tin về đăng ký chủ nguồn thải cũng chƣa đƣợc xử lý hợp lý để tính toán tổng lƣợng chất thải, ... Chất lượng thông tin hạn chế, hiệu quả trong các hoạt động cập nhật thông tin về chất thải chưa cao như: o Phƣơng pháp cập nhật, xử lý thông tin quy định không chặt chẽ, dẫn tới không chuẩn hóa đƣợc thông tin. Ví dụ: Không có biểu mẫu báo cáo cụ thể, chi tiết; quy trình báo cáo không rõ ràng về thời gian báo cáo, nội dung báo cáo; ... o Quy trình báo cáo chƣa rõ ràng, các đầu mối thông tin thiếu tập trung, lƣu chuyển thông tin không hợp lý. Ví dụ: Các hoạt động điều tra, khảo sát về chất thải của Cục Bảo vệ môi trƣờng do các đơn vị khác nhau thuộc Cục cùng thực hiện, nhƣng lại đƣợc tổ chức theo các kênh điều tra khác nhau, dẫn tới việc vừa chống chéo vừa thiếu thông tin, ... 15 o Thông tin phản hồi không tƣờng minh và thiếu chi tiết. Ví dụ: Trong nhiều trƣờng hợp, mặc dù các biểu mẫu điều tra đã đƣợc thiết kế công phu, hợp lý, tuy nhiên, thông tin thu lại đƣợc không đầy đủ do ngƣời trả lời không có trách nhiệm, không hiểu chuyên môn hoặc quá mệt mỏi. Thực tế cũng cho thấy, những hạn chế về thông tin và xử lý liên quan đến chất thải đã dẫn tới nhiều khó khăn, bất cập cho công tác quản lý môi trƣờng, gián tiếp gây ra ô nhiễm môi trƣờng và những ảnh hƣởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng. Mặt khác, việc cập nhật thông tin về chất thải và quá trình xử lý thông tin hợp lý sẽ góp phần tăng cƣờng hiệu quả quản lý, giảm đáng kể những chi phí quản lý, tránh đƣợc sự lãng phí vô ích do tồn đọng và chống chéo thông tin. Việc quản lý thông tin về chất thải còn rất rời rạc, nhiều nơi có tính “cát cứ thông tin”; không có quy định rõ ràng về cơ chế chia sẻ thông tin. Thông tin đƣợc thu thập và lƣu giữ không cùng một định dạng chuẩn vì vậy không thuận lợi cho việc chia sẻ, trao đổi thông tin. Trong khi đó, có thể thấy rõ mong muốn đƣợc chia sẻ thông tin về chất thải từ nhiều phía khác nhau, bao gồm cả các cơ quan quản lý nhà nƣớc Trung ƣơng và địa phƣơng, các cơ sở chủ nguồn thải cũng nhƣ các chủ vận chuyển, xử lý chất thải và cộng đồng. Hiện nay, mong muốn, nhu cầu thiết thực này chỉ mới đƣợc đáp ứng ở mức rất hạn chế. 2.4. Hệ thống thông tin quản lý chất thải nguy hại 2.4.1. Khái niệm Hệ thống thông tin quản lý Một số khái niệm liên quan đến hệ thống thông tin quản lý cần quan tâm nhƣ: Hệ thống là tập hợp các phần tử có những mối quan hệ ràng buộc lẫn nhau cùng hoạt động chung cho một số mục tiêu nào đó. Trong hoạt động có trao đổi vào ra với môi trƣờng ngoài [4]. Hệ thống quản lý là một hệ thống có một mục đích mang lại lợi nhuận hoặc lợi ích nào đó. Đặc điểm của hệ thống là có sự tham gia của con ngƣời và có trao đổi thông tin [13]. Hệ thống quản lý chia thành hai hệ thống con: Hệ thống tác nghiệp (trực tiếp sản xuất) gồm con ngƣời, phƣơng tiện, phƣơng pháp trực tiếp thực hiện mục tiêu đã đề ra; Hệ quản lý (gián tiếp sản xuất) gồm con ngƣời, phƣơng tiện, phƣơng pháp cho phép điều khiển hoạt động của hệ thống. Hệ 16 quản lý có chức năng chủ đạo là xử lý thông tin (hệ xử lý thông tin) và đƣa ra các quyết định (hệ quyết định). Hệ thống thông tin là một hệ thống sử dụng công nghệ thông tin để thu thập, truyền, lƣu trữ, xử lý và biểu diễn thông tin trong một hay nhiều quá trình kinh doanh [13]. Hệ thống thông tin quản lý là một hệ thống thông tin gồm cơ sở dữ liệu hợp nhất và các dòng thông tin giúp con ngƣời trong sản xuất, quản lý và ra quyết định [9]. Hệ thống thông tin quản lý đóng vai trò trung gian giữa hệ quyết định và hệ tác nghiệp trong hệ thống quản lý, có nhiệm vụ trao đổi thông tin với môi trƣờng bên ngoài và thực hiện liên lạc giữa các bộ phận, cung cấp thông tin cho các hệ tác nghiệp và hệ quyết định. Hệ thống thông tin quản lý bao gồm hai thành phần chính là dữ liệu và các xử lý. Dữ liệu là nguyên liệu của hệ thông tin đƣợc biểu diễn đƣới nhiều dạng: văn bản, truyền khẩu, hình vẽ,… và những vật mang tin nhƣ giấy, bảng từ, đĩa từ… Các xử lý bao gồm thông tin đầu vào qua các xử lý thành thông tin đầu ra. 2.4.2. Hệ thống thông tin quản lý chất thải nguy hại Mô hình kiến trúc hệ thống của hệ thống CTNH mô tả tổng thể các thành phần của hệ thống theo các cách tiếp cận khác nhau. Hệ thống gồm các thành phần chính sau: Kiến trúc hệ thống: 17 Hình 2.4.1 Mô hình kiến trúc hệ thống Quản lý CTNH Mô hình ngƣời sử dụng: Cung cấp khả năng về mặt chức năng (dịch vụ) cho các đối tƣợng của hệ thống, ở đây là các doanh nghiệp (Chủ nguồn thải, Chủ vận chuyển, Chủ xử lý), hệ thống quản lý (Sở, Cục) và ngƣời dân (cộng đồng) theo mô hình 4 lớp. Doanh nghiệp (CNT-CVC-CXL) lớp 3) Cấp Sở TNMT (lớp 2) Cấp Cục BVMT (lớp 1) Hệ thống thông tin quản lý CTNH 18 Hình 2.4.2.1 Mô hình người sử dụng Mô hình phân rã chức năng: CTNH SYS ĐĂNG KÝ QLÝ ĐĂNG KÝ-HỒ SƠ GỬI CHỨNG TỪ HỆ ĐTM QLÝ C.TỪ SỔ ĐĂNG KÝ BÁO CÁO GỬI BCÁO THỐNG KẾ PHÂN TÍCH QL BÁO CÁO HỆ CT64 TỔNG HỢP BÁO CÁO TRAO DỔI THÔNG TIN HỆ KHÁC GIS/DSS/FM QUẢN TRỊ (ADMIN) DANH MỤC CSDL MẠNG LAN /WAN / INTERNET Hình 2.4.2.2 Mô hình phân rã chức năng 2.5. Kết luận Hệ thống CTNH cập nhật thông tin và báo cáo về chất thải công nghiệp, chất thải nguy hại, đáp ứng cơ bản các yêu cầu của một hệ thống quản lý và áp dụng mô hình triển khai trên internet. Tuy nhiên hệ thống mới chỉ dừng lại ở mức độ lƣu trữ, cập nhật và quản lý chung mà chƣa có nghiên cứu tác động của CTNH đối với môi trƣờng xung quanh. Đây cũng là hƣớng phát triển chính của luận văn để hệ thống đã xây dựng thực sự là một hệ thống quản lý toàn diện và ứng dụng GIS để cảnh báo tác động CTNH và hỗ trợ ngƣời quản lý ra đƣợc các quyết định đúng đắn nhất. 19 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ 3.1. Giới thiệu chung Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 3.1.1. Định nghĩa GIS GIS viết tắt của cụm từ Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý). Hiện nay có một só quan điểm về GIS nhƣ sau: GIS là công cụ trên cơ sở máy tính để lập bản đồ và phân tích những hiện tƣợng đang tồn tại và các sự kiện xảy ra trên trái đất. (Environmental System Research Institute ESRI – Mỹ) [10] GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và các thủ tục đƣợc thiết kế nhằm thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiển thị các dữ liệu quy chiếu không gian để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch. (National Center for Geography Information and Analysis NCGIA – Mỹ) [12]. GIS là một tập hợp các nguyên lý, phƣơng pháp, dụng cụ và dữ liệu quy chiếu không gian đƣợc sử dụng để nhập, lƣu trữ, chuyển đổi, phân tích, lập mô hình, mô phỏng và lập bản đồ các hiện tƣợng, sự kiện trên trái đất, nhằm sản sinh các thông tin thiết thực hổ trợ cho việc ra quyết định. (Thériault – Canada) [3]… Một cách tổng quát, GIS thực hiện việc thu thập, quản lý, thao tác và phân tích dữ liệu địa lý cùng với việc trình bày kết quả dƣới hình thức bản đồ và báo cáo. Trong nghĩa hẹp, GIS là một tập công cụ phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con ngƣời và các phƣơng thức, đƣợc sử dụng để quản lý và thao tác dữ liệu không gian và các thuộc tính liên quan tƣơng ứng. 20 Hình 3.1.1.1 Mô phỏng các thành phần của GIS GIS đã có từ lâu, nhƣng mới phát triển nhanh (tốc độ xử lý) và mạnh (các phân tích phức tạp) theo sự phát triển của ngành IT. GIS đang đƣợc giảng dạy tại các cấp học trên thế giới, đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. 3.1.2. Thành phần dữ liệu GIS Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lí gồm hai phần cơ bản là dữ liệu không gian (dữ liệu bản đồ) và dữ liệu thuộc tính (dữ liệu phi không gian). Mỗi một loại dữ liệu có đặc trƣng riêng và chúng khác nhau về yêu cầu lƣu trữ, xử lý và hiển thị. Bản đồ là phƣơng tiện tốt nhất để hiển thị các thông tin địa lý. Các dữ liệu không gian bao gồm ba loại đặc điểm: điểm, đƣờng và vùng; vị trí của chúng đƣợc xác định bởi các tọa độ. Theo truyền thống, bản đồ là tờ giấy phẳng, nó có tọa độ hai chiều. Bản đồ có các ký hiệu, bao gồm các đƣờng và màu sắc khác nhau biểu thị các đặc điểm khác nhau. Bên cạnh thông tin không gian, còn có các dữ liệu mô tả hoặc thuộc tính, chúng giải thích các đặc điểm của dữ liệu không gian và mối liên hệ không gian xác định quan hệ của các đặc điểm bản đồ. Tính chất thời gian cũng đƣợc bao gồm bởi vì phần lớn các dữ liệu là có liên quan đến thời gian. Dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý là những dữ liệu luôn thay đổi và phức hệ. Chúng bao gồm những mô tả số của hình ảnh bản đồ, mối quan hệ logic giữa các hình ảnh đó, những dữ liệu thể hiện các đặc tính của hình ảnh và các hiện tƣợng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. Nội dung của cơ sở dữ liệu 21