- ỨNG DỤNG GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN HỖ TRỢ CÔNG TÁC QUẢN LÝ CẤP NƯỚC TẠI CÁC QUẬN NỘI THÀNH CẦN THƠ. - 1 Khoa Môi Trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh. - 2 Viện Nghiên cứu Biến đổi Khí hậu, Trường Đại học Cần Thơ. - 3 Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ. - Application of GIS in building the geodatabase for supporting water supply management in the urban districts of Can Tho city. - Geodatabase, GIS, quản lý cấp nước, thành phố Cần Thơ Keywords:. - Can Tho city, geodatabase, GIS, water supply management. - Cần Thơ là một thành phố ven sông năng động nằm ở vùng hạ lưu sông Mê Kông và phần hữu ngạn của sông Hậu. - Trong những năm gần đây, quá trình gia tăng dân số và đô thị hóa nhanh đã gây ra những khó khăn và thách thức rất lớn cho công tác quản lý cấp nước trên địa bàn thành phố Cần Thơ, nhất là các quận nội thành. - Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) với khả năng quản lý và phân tích tổng hợp dữ liệu không gian là một công cụ thích hợp để nâng cao hiệu quả công tác quản lý cấp nước tại đây. - Để có thể ứng dụng được GIS vào quản lý cấp nước, một trong những yếu tố không thể thiếu đó chính là thành phần dữ liệu không gian. - Trong nghiên cứu này, với việc sử dụng GIS đã xây dựng được một cơ sở dữ liệu không gian định dạng ESRI Personal Geodatabase với một bộ dữ liệu raster (ảnh DigitalGlobe), sáu bộ dữ liệu. - Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 55, Số chuyên đề: Môi trường và Biến đổi khí hậu . - Là một đô thị loại I trực thuộc Trung ương, Cần Thơ là một thành phố quan trọng về kinh tế chính trị, văn hóa, xã hội và khoa học kỹ thuật của vùng Đồng bằng sông Cửu Long (Thủ tướng Chính phủ, 2009). - Nằm ở hữu ngạn sông Hậu, thành phố có một hệ thống cơ sở hạ tầng cấp nước đô thị tương đối hoàn chỉnh và hiện đại với tất cả 11 nhà máy cấp nước có tổng công suất là 109.500 m 3 /ngày đêm (Ban quản lý dự án ODA thành phố Cần Thơ, 2015;. - Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Cần Thơ, 2019). - Phần lớn các cụm dân cư với quy mô từ 50 đến 100 hộ đều có hệ thống nối mạng cấp nước sạch và khu vực trung tâm các xã đều có hệ thống cấp nước từ 10 đến 20 m 3 /giờ (Ban quản lý dự án ODA thành phố Cần Thơ, 2015). - Tỉ lệ các hộ gia đình được cấp nước sạch tại ba quận trung tâm lần lượt là: Ninh Kiều khoảng 98%, Bình Thủy khoảng 90%, Cái Răng khoảng 90% (Ban quản lý dự án ODA thành phố Cần Thơ, 2016). - Trong giai đoạn hiện nay, toàn thành phố đang phải đối mặt với quá trình gia tăng dân số và đô thị hóa diễn ra nhanh chóng và phức tạp. - Hai quá trình này đã tạo ra áp lực rất lớn cho công tác quản lý cấp nước tại thành phố Cần Thơ, đặc biệt là ở các quận nội thành, nơi có một lượng dân cư tập trung với mật độ cao. - Áp lực này đã làm bộc lộ nhiều bất cập trong công tác quản lý cấp nước tại đây, trong đó nổi bật là những hạn chế về mặt cơ chế chính sách và sự thiếu phối hợp giữa các bên có liên quan. - Chính vì lý do trên, các cơ quan quản lý cần áp dụng các công nghệ mới để nâng cao hiệu quả công tác quản lý cấp nước tại Cần Thơ.. - GIS là hệ thống thông tin có khả năng tích hợp các lớp dữ liệu không gian và có nhiều công cụ hữu hiệu trong việc phân tích mối tương tác giữa các lớp dữ liệu để đưa ra các thông tin trực quan cho người dùng. - Công tác quản lý cấp nước đô thị đòi hỏi phải tích hợp rất nhiều dữ liệu không gian như hệ thống đường ống, van, bơm điều áp, nhà máy xử lý, nguồn nước cấp, trạm quan trắc. - do đó GIS là một công cụ rất phù hợp cho công tác này (Panagopoulos et al., 2012. - trước đây, việc ứng dụng GIS để hỗ trợ công tác quản lý cấp nước tại Cần Thơ cũng đã được một số nhà khoa học tại trường Đại học Cần Thơ thực hiện, tiêu biểu có thể kể đến các công trình của Nguyễn Hiếu Trung và Trịnh Công Đoàn (2011), Trương Chí Quang và ctv. - Tuy nhiên, do quá trình đô thị hóa và dân số tăng nhanh, các hệ thống đã thực hiện chưa đáp ứng được về quy mô cũng như các số liệu chưa được cập nhật đầy đủ. - Bài báo này trình bày phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) không gian và việc khái thác CSDL này để hỗ trợ cho công tác quản lý cấp nước tại các quận nội thành Cần Thơ. - Khu vực nghiên cứu là ba quận trung tâm bao gồm Ninh Kiều, Bình Thủy và Cái Răng.. - 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ DỮ LIỆU 2.1 Phương pháp nghiên cứu. - Phần mềm ArcGIS Desktop của ESRI được ứng dụng để xây dựng CSDL không gian hỗ trợ công tác quản lý cấp nước tại các quận nội thành Cần Thơ.. - Trong nghiên cứu này, giải pháp xây dựng CSDL không gian trên máy đơn (desktop) được lựa chọn vì quy trình thực hiện đơn giản, số lượng dữ liệu vừa phải, số lượng đối tượng quản lý ít và tốn ít kinh phí khi triển khai trong thực tế. - Quy trình xây dựng CSDL không gian này bao gồm năm giai đoạn chính: (1) thu thập các loại dữ liệu có liên quan, (2) xử lý số liệu và các loại bản đồ số đã thu thập, (3) xây dựng CSDL không gian, (4) tạo các bản đồ chuyên đề và (5) đánh giá kết quả và rút ra kết luận.. - Trong năm giai đoạn trên, hai giai đoạn (2) và (3) được xem là quan trọng nhất vì các giai đoạn này ảnh hưởng một cách trực tiếp đến độ chính xác và tin cậy của CSDL không gian. - Định dạng ESRI Personal Geodatabase được lựa chọn cho CSDL không gian này với các lý do sau: dữ liệu không gian lưu trữ được quan hệ không gian topology, cho phép nhiều đối tượng sử dụng cùng một lúc, có khả năng nén để làm giảm dung lượng lưu trữ, có thể sử dụng kết hợp với phần mềm Microsoft Access, tính năng bảo mật dữ liệu cao. - Toàn bộ quy trình nghiên cứu chi tiết được thể hiện trong Hình 1.. - Hình 1: Sơ đồ quy trình thực hiện chi tiết của nghiên cứu Để xây dựng CSDL không gian hỗ trợ quản lý. - cấp nước cho các quận nội thành Cần Thơ, hai hợp phần được sử dụng chủ yếu là chương trình ArcCatalog và công cụ Editor Toolbar của phần mềm ArcGIS Desktop. - Nguồn dữ liệu chính để xây dựng CSDL không gian này chính là các loại bản đồ số cũng như ảnh vệ tinh của khu vực nghiên cứu với. - cơ sở dữ liệu Hệ Thông tin Địa lý Môi trường” của Cục Bảo vệ Môi trường (2006).. - Thành phần dữ liệu chuyên đề cấp nước được thiết kế dựa trên yêu cầu cụ thể về chuyên môn nghiệp vụ của các cơ quan quản lý tại thành phố Cần Thơ. - CSDL không gian này được xây dựng dựa trên. - 2.2 Dữ liệu nghiên cứu. - Ba loại dữ liệu chính được sử dụng để xây dựng CSDL không gian hỗ trợ quản lý cấp nước bao gồm:. - (1) báo cáo và số liệu thống kê về công tác quản lý cấp nước tại thành phố Cần Thơ, (2) dữ liệu bản đồ số vùng nghiên cứu, (3) dữ liệu ảnh vệ tinh vùng nghiên cứu. - Các báo cáo được thu thập bao gồm: (1) Tập bản đồ hệ thống và môi trường nước khu vực nghiên cứu, (2) Báo cáo điều tra kinh tế xã hội thuộc Dự án phát triển thành phố Cần Thơ và tăng cường khả năng thích ứng của đô thị, (3) Báo cáo đánh giá tác động môi trường Dự án phát triển thành phố Cần Thơ và tăng cường khả năng thích ứng của đô thị, (4) Niên giám thống kê của khu vực nghiên cứu năm 2017 (Nguyễn Hiếu Trung và ctv., 2012. - Ban quản lý dự án ODA thành phố Cần Thơ, 2015. - lý dự án ODA thành phố Cần Thơ, 2016. - Cục Thống kê thành phố Cần Thơ, 2018). - Dữ liệu bản đồ số của khu vực nghiên cứu được thu thập từ nhiều nguồn với bốn định dạng chính là CAD file (*.dwg), Shapefile (*.shp), TAB file (*.tab) và ESRI Personal Geodatabase (*.mdb), bao gồm năm loại bản đồ sau:. - (1) bản đồ hành chính tỉ lệ bản đồ giao thông tỉ lệ bản đồ địa hình tỉ lệ bản đồ sử dụng đất tỉ lệ bản đồ mạng lưới cấp nước tỉ lệ 1:10.000 của ba quận trung tâm.. - Ảnh vệ tinh được sử dụng trong nghiên cứu là ảnh DigitalGlobe được thu nhận trong năm 2018 của khu vực nghiên cứu dùng để bổ sung thông tin cho lớp dữ liệu nền. - Địa giới hành chính của khu vực nghiên cứu bao gồm ba quận nội thành Ninh Kiều, Bình Thủy và Cái Răng của thành phố Cần Thơ được thể hiện trong Hình 2.. - Hình 2: Bản đồ khu vực nghiên cứu 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. - 3.1 Kết quả xây dựng CSDL không gian hỗ trợ quản lý cấp nước. - CSDL không gian của khu vực nghiên cứu được xây dựng với hai thành phần chính là dữ liệu nền địa. - hình và dữ liệu chuyên đề cấp nước theo cấu trúc chuẩn của Cục Bảo vệ Môi trường năm 2006. - Sơ đồ khái quát của cấu trúc CSDL không gian quản lý cấp nước được thể hiện trong Hình 3.. - Hình 3: Cấu trúc CSDL không gian hỗ trợ cho công tác quản lý cấp nước tại các quận nội thành Cần Thơ. - Toàn bộ CSDL không gian quản lý cấp nước có một bộ dữ liệu raster (Raster Dataset), sáu bộ dữ liệu vector (Feature Dataset), chia thành 34 lớp dữ liệu vector (Feature Class). - Trong đó, bộ dữ liệu chuyên đề về quản lý cấp nước bao gồm tất cả 15 lớp dữ liệu vector: (1) bể chứa, (2) khu vực kiểm soát đo đếm (District Meter Area, viết tắt là DMA), (3) điểm đấu nối, (4) đồng hồ khách hàng, (5) đồng hồ tổng, (6) hố kỹ thuật, (7) máy bơm, (8) nhà máy nước, (9) ống chính, (10) ống truyền tải dự phòng, (11) trạm bơm,. - phường cũng như hỗ trợ cho các nhà khoa học trong các nghiên cứu về hệ thống cấp nước của khu vực nghiên cứu.. - 3.2 Kết quả xây dựng các bản đồ chuyên đề hỗ trợ quản lý cấp nước. - Nghiên cứu đã lập bốn nhóm bản đồ chuyên đề chính liên quan đến công tác quản lý cấp nước tại các quận nội thành Cần Thơ:. - (i) Nhóm bản đồ về vị trí phân bố các khu vực. - Hình 4: Bản đồ chuyên đề vị trí phân bố các khu vực kiểm soát đo đếm (ii) Nhóm bản đồ về vị trí các tuyến ống cấp. - Bản đồ trong Hình 5 thể hiện các tuyến ống cấp nước chính tại khu vực nghiên cứu với số. - Hình 5: Bản đồ chuyên đề các tuyến ống cấp nước chính. - (iii) Nhóm bản đồ vị trí lắp đặt đồng hồ nước.. - Bản đồ trong Hình 6 thể hiện vị trí lắp đặt của 42 đồng hồ tổng và 1.599 đồng hồ khách hàng. - Hình 6: Bản đồ chuyên đề vị trí lắp đặt đồng hồ nước (iv) Nhóm bản đồ về vị trí lắp đặt các khóa van.. - Bản đồ trong Hình 7 thể hiện vị trí lắp đặt của 19. - van hệ thống và 925 van điều khiển tại khu vực nghiên cứu.. - Các bản đồ chuyên đề được thiết kế theo khổ giấy A1 tiêu chuẩn với tỉ lệ từ 1:20.000 đến 1:50.000, và được lưu trữ ở hai định dạng Workspace ArcGIS và ảnh số JPG (*.jpg) với độ phân giải 500 DPI.. - Nghiên cứu đã xây dựng được một CSDL không gian hỗ trợ cho công tác quản lý cấp nước tại các quận nội thành Cần Thơ. - Cấu trúc của CSDL phù hợp với quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng như yêu cầu về chuyên môn nghiệp vụ của cơ quan quản lý. - CSDL không gian này được xây dựng trên hệ tọa độ VN2000, với một bộ dữ liệu raster, sáu bộ dữ liệu vector, chia thành 34 lớp dữ liệu vector, trong đó có 15 lớp dữ liệu chuyên đề về cấp nước, đáp ứng được yêu cầu của công tác quản lý cấp nước trên địa bàn khu vực nghiên cứu.. - Do được xây dựng theo định dạng ESRI Personal Geodatabase, CSDL không gian này có thể sử dụng được cả trên các phần mềm GIS thương mại như ArcGIS cũng như các phần mềm GIS mã nguồn mở thông dụng hiện nay như Quantum GIS, MapWindow, gvSIG. - CSDL không gian này chính là cơ sở khoa học quan trọng cho việc ứng dụng GIS ở những mức độ khác nhau vào công tác quản lý cấp nước tại thành phố Cần Thơ.. - Ban quản lý dự án ODA thành phố Cần Thơ, 2015.. - Báo cáo điều tra kinh tế xã hội thuộc Dự án phát triển thành phố Cần Thơ và tăng cường khả năng thích ứng của đô thị. - Ủy ban nhân dân thành phố Cần Thơ, 21-23.. - Ban quản lý dự án ODA thành phố Cần Thơ, 2016.. - Báo cáo đánh giá tác động môi trường Dự án phát triển thành phố Cần Thơ và tăng cường khả năng thích ứng của đô thị. - Ủy ban nhân dân thành phố Cần Thơ, 143-146.. - Xây dựng bộ chuẩn cơ sở dữ liệu phục vụ việc xây dựng bản đồ môi trường Việt Nam, Phần “Nâng cấp cấu trúc cơ sở dữ liệu Hệ Thông tin Địa lý Môi trường”. - Cục Thống kê thành phố Cần Thơ, 2018. - Niên giám Thống kê thành phố Cần Thơ năm 2017. - Tập Bản Đồ Hệ Thống và Môi Trường Nước thành Phố Cần Thơ. - Australian Aid, CSIRO, Đại học Cần Thơ, Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước Cần Thơ, 1-25.. - Ứng dụng GIS quản lý cấp nước khu vực nội ô thành phố Cần Thơ. - Kỷ yếu Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc 2011, Thành phố Huế, Việt Nam, 267-274.. - Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố Cần Thơ, 2019. - Bản đồ: Bản đồ hành chính TP Cần Thơ năm 2012, ngày truy cập 12/04/2019. - Quyết định số 889/QĐ- TTg, ngày về việc “Công nhận thành phố Cần Thơ là đô thị loại I trực thuộc Trung Ương”, ngày truy cập 17/10/2019. - Quản lý dữ liệu nước sạch thành phố Cần Thơ bằng kỹ thuật WebGIS (Fresh water database. - management in Can Tho City by using WebGIS technology)