1 L I NÓI U Lý ch n đ tài Cung c p n c m t ngành thu c c s k thu t h t ng đô th , có chi phí đ u t , s a ch a nâng c p r t t n Nó đóng vai trò quan tr ng đ i v i phát tri n s n xu t sinh ho t c a xã h i Trong nh ng n m qua, t c đ đô th hóa l n làm gia t ng dân s t i khu đô th , v i t c đ phát tri n kinh t công nghi p nhanh kéo theo nhu c u s d ng n ngày t ng Vì hi n t i kh n ng c p n c c a th p, nên đòi h i khách quan c a nhu c u dùng n l n cho ngành c p n nhu c u đ l c t o áp l c r t c nâng lên m t t m m i s d ng đ n c hi n t i ng ch t l c s ch v i ch t c an toàn Do kinh t phát tri n nhanh, môi tr l m cr t c Vi t Nam Bên c nh đó, theo s ti n b c a xã h i, ng, d ch v t t, ngu n n ngu n c p n c s ch ng t nhiên b h y ho i, nhi u Vi t Nam có nguy c suy gi m c v s ng Giá thành đ u t s n xu t m t kh i n cao M t ph n m ng l c s ch ngày i không nh h th ng cung c p n c s ch (HTCCNS) c k , t l h h ng rò r cao, vi c thay th , s a ch a di n r t ch m ch p H qu là, l ng n c s ch s n xu t th t thoát l n, làm lãng phí đáng k ngu n tài nguyên quý giá, ng ch u giá n c cao, nhà n i tiêu dùng ph i gánh c thi u h t ngu n đ u t m r ng HTCCNS đ đáp ng nhu c u phát tri n kinh t , xã h i V i nh ng lý trên, đ tài “Nghiên c u gi i pháp nâng cao hi u qu qu n lý cho h th ng cung c p n c s ch d a h th ng thông tin đ a lý- th nghi m t i Công ty N s ch s Hà N i” đ t o Sau đ i h c- Tr c c ch n làm đ tài lu n án Ti n s Kinh t t i Vi n ng i h c kinh t Qu c dân Hà N i M c tiêu c a lu n án nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS 2 Khung lý thuy t m c tiêu nghiên c u Hình Khung lý thuy t cho vi c nghiên c u lu n án, d a lý thuy t v khoa h c thi t k nghiên c u h th ng thông tin (HTTT) Havner đ a n m 2004 T m c tiêu nghiên c u t ng quát c a lu n án là: Xây d ng gi i pháp nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS v i s tr giúp c a h thông thông tin đ a lý (GIS), d a s đ khung lý thuy t trên, lu n án c n ph i th c hi n m c tiêu c th sau đây:  Nghiên c u m t cách có h th ng nhu c u c p thi t đ i m i qu n lý c a công ty cung c p n c s ch (CTCCNS) Vi t Nam  Nghiên c u GIS, trình ng d ng GIS b c tri n khai GIS cho ngành c p n c Vi t Nam  xu t toán c p bách c n gi i quy t, v n đ có th gi i quy t nh GIS, mô hình chung phát tri n GIS, CSDL GIS  Xây d ng th nghi m m t s mô đun ch c n ng c a h th ng i t ng, ph m vi ph 4.1 i t ng nghiên c u it ng pháp nghiên c u ng nghiên c u m t s HTCCNS tiêu bi u Vi t Nam 4.2 Ph m vi nghiên c u  V m t không gian: Bao g m ph n l n CTCCNS Vi t Nam  V m t th i gian: Là s li u u tra, s li u th c p thu th p t n m 2007 đ n 12/2015 t ngu n khác  V m t n i dung nghiên c u: M t s v n đ c a qu n lý k thu t m ng cung c p n c; gi i pháp cho v n đ t n t i; đ xu t phát tri n m t GIS đ t đ ng hóa vi c nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS Vi t Nam 3 4.3 Ph ng pháp nghiên c u đ t đ c m c tiêu đ ra, lu n án s d ng ph ng pháp: Ti p c n h th ng, phân tích đ nh tính, đ nh l ng, chu n hoá d li u không gian thu c tính, mô hình hóa, phân tích thi t k HTTT K t c u lu n án Ngoài ph n m đ u, k t lu n, ph l c, lu n án đ c chia làm ph n: Ch ng 1: Qu n lý h th ng cung c p n c s ch d a GIS Ch ng 2: Th c tr ng qu n lý k thu t ng d ng GIS vào ho t đ ng t i CTCCNS Vi t Nam Ch ng 3: Mô hình phát tri n GIS xây d ng khung CSDL cho qu n lý HTCCNS Vi t Nam Ch ng 4: ng d ng GIS cho toán thi t k m ng c p n c t i u c nh báo ô nhi m n c HTCCNS Nh ng phát hi n, đ xu t m i rút t k t qu nghiên c u c a lu n án 6.1 Nh ng đóng góp m i v h c thu t, lý lu n  Lu n án phân tích m t cách toàn di n sâu s c nh ng b t c p qu n lý HTCCNS Vi t Nam T trình bày nh ng c s lý lu n th c ti n cho vi c ng d ng GIS đ gi i quy t nh ng v n đ c p bách nêu nh m nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS m t cách thi t th c, tri t đ b n v ng  Lu n án đ xu t mô hình chung phát tri n m t GIS, bao g m: (1) Mô hình ti n trình phát tri n t ng quát; (2) Ki n trúc thành ph n (ph n c ng ph n m m) c a GIS; (3) Quy trinh xây d ng khung c s d li u (CSDL) c a GIS thi t k thành ph n c th c a CSDL GIS cho HTCCNS Vi t Nam  Lu n án đ xu t b n toán “c p bách” c n gi i quy t nh m nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS Vi t Nam ó là: (1) Bài toán v qu n lý tài s n l p k ho ch b o trì h th ng m ng cung c p n c s ch; (2) Bài toán thi t k thay th , m r ng m ng cung c p n c s ch t i u; (3) Bài toán ki m soát rò r c a HTCCNS theo th i gian th c; (4) Bài toán phát hi n c nh báo ô nhi m n c HTCCNS  Lu n án gi i quy t tr n v n (t đ t toán, xây d ng mô hình l a ch n thu t toán gi i, xây d ng b công c tr giúp vi c t đ ng hóa gi i quy t toán máy tính) hai toán có ý ngh a quan tr ng ho t đ ng qu n lý HTCCNS: ó toán thi t k thay th , m r ng m ng cung c p n c s ch t i u; toán c nh báo ô nhi m n c HTCCNS 6.2 Nh ng đóng góp m i rút t k t qu nghiên c u c a lu n án  Nh ng k t qu nghiên c u, th nghi m c a lu n án t li u tham kh o h ng d n c b n cho vi c phát tri n h th ng GIS đ qu n lý HTCCNS s ch Vi t Nam m t cách b n Nh ng b công c đ c xây d ng có th s d ng đ gi i toán th c t  Lu n án không nh ng nêu gi i quy t m t s toán c b n cho ho t đ ng qu n lý HTCCNS b ng cách ng d ng GIS u ki n Vi t Nam, mà ch toán khác h ng ng d ng công ngh m i đ có th ti p t c tri n khai nghiên c u ng d ng GIS ngày m t toàn di n h n hi u qu h n cho ngành cung c p n c s ch  Quy trình xây d ng khung CSDL GIS cho qu n lý HTCCNS c ng có th áp d ng đ xây d ng khung CSDL GIS qu n lý c a m t h th ng khác c n s d ng d li u không gian CH NG 1- QU N LÝ H TH NG CUNG C P N C S CH D A TRÊN H TH NG THÔNG TIN A LÝ Ch ng sâu vào phân tích ho t đ ng qu n lý HTCCNS Vi t Nam, gi i thi u nh ng đ c tr ng c a GIS nhi m v , đ nh h ng c p n c t ng lai T đó, đ xu t nh ng toán qu n lý đ t cho ngành c p n c n u mu n hoàn thành đ c nhi m v m c tiêu đ Cu i cùng, đ a nh ng v n đ c n quan tâm xây d ng phát tri n m t GIS qu n lý HTCCNS Vi t Nam 1.1 Qu n lý h th ng cung c p n c s ch 1.1.1 S l c l ch s phát tri n HTCCNS th gi i Theo l ch s ghi nh n m 800 TCN Th k th Vi t Nam, HTCCNS đ nay, h u h t khu đô th Vi t Nam n, HTCCNS xu t hi n s m nh t t i La Mã vào XIII, thành ph châu Âu có HTCCNS c b t đ u b ng vi c khoan gi ng n m 1894 Hi n có HTCCNS 1.1.2 H th ng cung c p n c 1.1.2.1 Khái ni m h th ng c p n c H th ng c p n c t h p nh ng công trình có ch c n ng thu n c, x lý n c, v n chuy n, u hoà phân ph i n c Trong đó: 1.Công trình thu n c; Hình 1.1 Mô hình HTCCNS 2.Tr m b m c p 1; 3.Tr m x lý; 4.Các b ch a n c s ch; 5.Tr m b m c p 2; 6.Các đài n c.7 ng ng chuy n t i n c; M ng phân ph i n c 1.1.2.2 Khái ni m n c s ch N c s ch n c h p v sinh, mang th nghi m đ t gi i h n cho phép t t c ch tiêu theo qui đ nh 1.1.2.3 C p n c an toàn C p n c an toàn b o đ m: Duy trì áp l c, cung c p n đ nh, đ l ng n c, b o đ m ch t l ng, có gi i pháp đ i phó v i s c b t th ng có th x y ra, góp ph n b o v s c kh e c ng đ ng, gi m thi u b nh t t liên quan đ n n c, góp ph n gi m t l th t thoát, ti t ki m tài nguyên n c b o v môi tr ng 6 1.1.2.4 Các nghi p v qu n lý h th ng c p n c s ch Nghi p v qu n lý HTCCNS g m: Qu n lý tài s n m ng l i l p k ho ch thay th -b o trì; qu n lý v n hành; qu n lý rò r s c ; qu n lý thông tin hóa đ n đ ng h khách hàng; qu n lý thi t k thay th m r ng m ng l i; qu n lý ch t l ng n c 1.1.3 Nhi m v đ nh h t m nhìn 2050 M     t s nhi m v đ nh h ng c p n ng c p n c c a Vi t Nam đ n n m 2025, c Vi t Nam đ n 2025: bao ph d ch v (%): 90% ( đô th lo i IV) tr lên Tiêu dùng đ u ng i (lít/ng i-ngày): 120 lít T l th t thu: th p h n 18% Ch t l ng n c: Áp d ng tiêu chu n, quy trình, quy ph m tiên ti n 1.1.4 Các bên liên quan đ n c p n c sinh ho t Quá trình s n xu t, kinh doanh c a CTCCNS liên quan m t thi t đ n nhi u t ch c khác xã h i Các t ch c đ u có vai trò t m quan tr ng khác đ m b o an toàn c p n c 1.1.5 Nh ng toán qu n lý đ t cho HTCCNS 1.1.5.1 Phân tích d li u ngành c p n c đô th Có 17 ch tiêu đánh giá ho t đ ng HTCCNS M t s ch tiêu quan tr ng: t l bao ph d ch v , l ng n c c p bình quân đ u ng i ngày, t l th t thoát, ch t l ng n c Nh n xét chung v ho t đ ng s n xu t HTCCNS  T l bao ph d ch v c a ta th p (80%), l ng n c c p đ u ng i m i đ t 116lit/ng i-ngày (Hà N i) So v i th gi i khu v c ch tiêu m c th p Nhu c u c p n c hi n c a r t l n, gây áp l c cho s phát tri n qu n lý HTCCNS ngày t ng  Nhu c u s d ng n c t o áp l c không nh ng cho ngành c p n c mà cho ngành thoát n c 7  T ng c ng khai thác công su t nhà máy t ng lai r t khó kh n m c n c ch a b h th p liên t c  T l th t thoát n c c a ta r t cao (26,86%) T n m 2007 đ n trung bình m i n m ch gi m đ c 1% t l M c tiêu 2015->2020 gi m th t thoát đ t 18%, t c m i n m ph i gi m 1,4% So v i m c đ c i thi n th c t c a n m g n đây, s l n, n u gi i pháp mang tính đ t phá, s k ho ch đ t s ch k v ng 1.1.5.2 Phát tri n HTCCNS toán qu n lý đ t a Phát tri n m t HTCCNS B ng 1.2 Ho t đ ng phát tri n qu n lý HTCCNS Hình 1.3 Tác đ ng c a vi c gi i quy t t t toán lên ch tiêu hi u qu B ng 1.2 cho ta hình dung đ c toàn b trình đ u t qu n lý khai thác m t HTCCNS, nh ng toán đ t c n thi t đ nâng cao hi u qu qu n lý S đ hình 1.3 cho th y, vi c th c hi n t t nhi m v (các toán) th ng xuyên tác đ ng c a đ n ch tiêu hi u qu qu n lý m c tiêu dài h n c a HTCCNS nh th 8 b Các toán qu n lý HTCCNS c n gi i quy t Bài toán 1: Bài toán qu n lý tài s n l p k ho ch thay th b o trì h th ng m ng cung c p n c d i tác đ ng nh h ng c a môi tr ng ràng bu c liên quan Bài toán 2: Bài toán thi t k thay th , m r ng m ng cung c p n c Bài toán 3: Phát hi n kh c ph c m rò r HTCCNS theo th i gian th c Bài toán 4: C nh báo ô nhi m n c phát hi n s m ngu n gây ô nhi m HTCCNS 1.2 T ng quan v h th ng thông tin đ a lý 1.2.1 nh ngh a GIS Có nhi u đ nh ngh a GIS khác nhau, đ nh ngh a GIS tiêu bi u: GIS m t t p h p nguyên lý, ph ng pháp, công c d li u quy chi u không gian đ c s d ng đ c p nh t, l u tr , phân tích, l p mô hình, mô ph ng s ki n trái đ t, nh m s n sinh thông tin thi t th c h tr cho vi c quy t đ nh 1.2.2 Các khái ni m liên quan Các khái ni m s d ng g m: a v t (features); b n đ vai trò mô hình hóa th c t ; d ng m, d ng đ ng, d ng vùng; quan h không gian (tô– pô); mô hình d li u (Raster, Vector) 1.2.3 GIS th công GIS máy tính GIS th công k t h p d li u không gian thu c tính d ng ph ng ti n truy n th ng nh b n đ gi y, l p gi y trong, v.v…và quan sát b ng m t, x lý b ng tay suy đoán 1.2.4 L ch s ng d ng GIS GIS đ i vào nh ng n m đ u c a th p niên 1960, nh ng th p niên g n phát tri n m nh m nh s ti n b c a l nh v c công nghi p máy tính, đ h a máy tính, phân tích d li u không gian qu n tr d li u 9 1.2.5 Các thành ph n c a GIS GIS nh m t h th ng có thành ph n: D li u, c s tri th c, ph n m m, ph n c ng ng i 1.2.6 C s d li u GIS C s d li u (CSDL) GIS m t kho ch a d li u không gian d li u phi không gian 1.2.7 Các ch c n ng c a GIS Các ch c n ng c b n c a GIS g m: Ch c n ng nh p d li u (input); ch c n ng ti n x lý d li u (Processing); ch c n ng phân tích d li u (Analys); Ch c n ng xu t d li u (output) 1.2.8 u m nh ng t n t i c a GIS GIS có m t s u m nh : Qu n lý đ c nhi u lo i d li u, xu t k t qu nhi u d ng khác nhau, x lý đ c máy tính, v.v…M t s t n t i: GIS đòi h i nhi u công s c th i gian xây d ng CSDL ban đ u, c n nhi u thi t bi, ki n th c k n ng c a chuyên gia, dùng ngu n tài l n, … 1.2.9 Xu th ng d ng GIS th gi i Xu th ng d ng GIS ngày đa d ng nh : GIS k t h p vi n thám, GIS công ngh Web, GIS m h th ng đ nh v toàn c u 1.3 Nh ng v n đ cho CTCCNS xây d ng GIS 1.3.1 Công tác chu n b Vi c xây d ng GIS ph i b t đ u t nh ng v n đ c n gi i quy t nh GIS T xác đ nh thông tin c n thi t, thu c tính t l nào, v.v… 1.3.2 V n đ tri n khai phát tri n GIS Tri n khai phát tri n GIS c n quan tâm: Nhân s đào t o nhân s , b o d ng thi t b , thu th p qu n lý chu n s d ng, ngu n t ch c l u tr d li u, tài 10 1.3.3 V n đ chi phí c a xây d ng GIS Chi phí xây d ng GIS r t cao đ c bi t chi phí liên quan đ n thi t b , xây d ng phát tri n CSDL 1.3.4 Các công ngh h tr GIS Các công ngh n n h tr GIS g m: GIS Môi tr ng ESRI c a M công ngh c a hãng MapInfo, có OpenGIS 1.4 Tri n khai m t toán ng d ng GIS Tri n khai m t toán ng d ng, c n qua b c: Xác đ nh m c tiêu toán -> Xác đ nh ph m vi liên quan -> Mô hình hóa toán -> Tìm cách gi i mô hình -> Xác đ nh d li u c n cho mô hình -> L p ch ng trình x lý b sung DL vào CSDL-> Ti n hành th nghi m hoàn thi n ch ng trình -> Bi u di n k t qu đ a -> Vi t tài li u h ng d n s d ng công c CH NG - TH C TR NG QU N LÝ K THU T VÀ D NG GIS T I CÁC CTCCNS VI T NAM NG Ch ng sâu nghiên c u v ho t đ ng qu n lý k thu t, phân tích d li u qu n lý k thu t đ làm rõ nh ng b t c p ho t đ ng k thu t hi n T đó, kh ng đ nh ph i hoàn thi n nâng cao hi u qu nghi p v nh GIS Qua k t qu u tra cho th y th c tr ng ng d ng GIS, đ a khuy n ngh có c s khoa h c th c ti n đ ng d ng GIS thành công; v n đ h n ch tri n khai GIS CTCCNS Vi t Nam đ kh c ph c 2.1 M t s khái ni m v ho t đ ng k thu t c a CTCCNS 2.1.1 B o trì, b o d ng s a ch a a B o trì, b o d ng: Là m t chu i công vi c nh m trì ph c h i ho t đ ng c a thi t b đ đ t m t tình tr ng xác đ nh 11 b L p k ho ch b o d ng: Là xác đ nh đ c chu k b o d ng c a m i lo i đ ng ng, m i lo i thi t b l p đ t lên k ho ch cho m i k b o trì, b o d ng c S a ch a m ng l i: S a ch a m ng l i bao g m: S a ch a đ t xu t, s a ch a có k ho ch có lo i: s a ch a nh , s a ch a l n 2.1.2 Quy trình qu n lý v n hành a Quy trình qu n lý: Là quy trình c n th c hi n đ đ m b o ho t đ ng c a t t c khâu dây chuy n đ c v n hành đ ng b , thông su t, khoa h c cho s n xu t kinh doanh n đ nh phát tri n b Quy trình v n hành (trong u ki n bình th ng): Là b c làm cho HTCCNS ho t đ ng theo trình t u ki n t t c thi t b , t t c khâu đ u làm vi c bình th ng 2.1.3 Các r i ro nguy h i a R i ro: Là nh ng h h ng ho c ng ng ho t đ ng không bình th ng (ng u nhiên) c a thi t b , công trình, v.v… b M i nguy h i: Là nh ng nguy c tr c ti p ho c gián ti p, hi n h u ho c ti m n, đe d a đ n an toàn c a HTCCNS ho t đ ng c p n c Có m i nguy h i: P: - V t lý - B: Vi sinh - C: Hóa h c c Bi n pháp ki m soát r i ro: Là cách th c, ph ng th c ti n hành nh m phòng ng a, ng n ch n m i nguy h i, s c x lý e Quy trình x lý s c : Là quy trình x lý áp d ng m t s c x y HTCCNS 2.2 Các qui trình qu n lý k thu t HTCCNS đ m b o ho t đ ng t t, CTCCNS xây d ng qui trình qu n lý k thu t cho m ng l i truy n d n, m ng l i phân ph i m ng l i d ch v Hi n nay, CTCCN ch y u th c hi n qui trình k thu t b ng th công, hi u qu ch a cao 12 2.3 Th c tr ng qu n lý k thu t nh ng v n đ c a CTCCNS 2.3.1 R i ro ho t đ ng k thu t M c đ thành công ho t đ ng k thu t c a CTCCNS đ đo b ng giá tr thu đ c kh c ph c r i ro 2.3.2 Ph c ng pháp xác đ nh r i ro Các CTCCNS xác đ nh m c đ r i ro b ng ph ng pháp ma tr n bán đ nh l ng R i ro = (T n su t x y ra) x (M c đ nghiêm tr ng) Thang m đánh giá r i ro đ c chia thành m c sau:  T đ n m: M c đ r i ro th p, ch p nh n r i ro  T đ n 15 m: M c đ r i ro trung bình cao Ph i có bi n pháp gi m thi u r i ro, phòng tránh ng phó k p th i  T 16 đ n 25 m: Không ch p nh n r i ro 2.3.3 Phân tích đánh giá r i ro HTCCNS Vi t Nam D a k t qu kh o sát: T ng h p đ c 123 nguy c t ng đ ng v i 1335 m i nguy h i h th ng Trong có đ n 36 r i ro có m c đ nguy h i >15 hi n CTCCNS ch a có gi i pháp kh c ph c h u hi u Chính r i ro lo i nguyên nhân y u gây r r , th t thoát n c nhi u, chi phí b o trì cao, th i gian kh c ph c ch m tr , d n đ n hi u qu qu n lý HTCCNS th p 2.3.4 Các bi n pháp ki m soát phòng ng a r i ro th c hi n ch ng trình c p n c an toàn, CTCCNS ph i xây d ng bi n pháp ki m soát phòng ng a t ng ng v i m i lo i nguy h i 2.4 2.4.1 ng d ng GIS ho t đ ng nghi p v c a CTCCN it ng ph ng pháp u tra Ph ng v n k t h p g i phi u u tra đ c ti n hành đ n 68 CTCCNS Vi t Nam K t qu nh n đ c 59/68 ph n h i 13 2.4.2 Các k t qu u tra Có 47 công ty ch a ng d ng GIS (chi m 71%), 11 công ty ng d ng GIS (chi m 16%) công ty t ch i tr l i 2.4.3 Nh n xét v th c tr ng ng d ng GIS  54/59 công ty bi t v GIS đ u kh ng đ nh: ng d ng GIS vào qu n lý, ch c ch n s nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS  Các công ty ng d ng GIS ch a b n, mang tính t phát, chia làm 02 nhóm: T nghiên c u xây d ng GIS thuê m t công ty khác tri n khai GIS theo gói ph n m m th ng m i hóa có M i nhóm đ u có u nh c m riêng Tuy nhiên, CTCCNS đ u có mong mu n xây d ng đ c GIS phù h p v i trình đ c a t ch c, có giá thành h p lý  Các công ty th ng thi u b ph n nghiên c u chuyên trách v c p nh t d li u trì ho t đ ng h th ng, ch a có kh n ng t phát tri n ti p ng d ng, v.v…  Vi c trao đ i thông tin gi a b ph n trình v n hành h th ng ch a rõ ràng 2.5 M t s khuy n ngh ng d ng GIS qu n lý HTCCNS 2.5.1 Các v n đ n i dung c n ng d ng GIS A Qu n lý m ng c p n c  Nh ng toán c n ng d ng GIS: Qu n lý tài s n m ng ng n c; qu n lý rò r , thi t k thay th hay m r ng m ng đ ng ng, qu n lý s suy gi m áp l c l u l ng n c ng  Nh ng công đo n m t quy trình qu n lý : C n ph i t đ ng hóa m t s công đo n nh ng qui trình qu n lý b o trì, b o d ng s a ch a m ng ng có s tr giúp c a GIS B Qu n lý ch t l ng n c V n đ c p n c an toàn có th ng d ng GIS đ gi i quy t : Qu n lý ngu n n c m t; đánh giá ch t l ng n c ng m c a m t khu v c; giám sát 14 s suy gi m ch t l ng n c ng; xác đ nh n ng đ clo h th ng; c nh báo ô nhi m n c h th ng 2.5.2 M t s v n đ h n ch vi c tri n khai GIS Nam CTCCNS Vi t M t s v n đ gây h n ch vi c tri n khai ng d ng GIS nh : u t cho h th ng GIS cao, thi u nh ng h th ng GIS c a Vi t Nam, ch a có m t quy trình tri n khai b n, v.v… CH NG - MÔ HÌNH PHÁT TRI N GIS VÀ XÂY D NG KHUNG CSDL GIS CHO QU N LÝ HTCCNS VI T NAM Ch ng đ xu t: Mô hình phát tri n m t h th ng GIS, mô hình ki n trúc GIS qu n lý HTCCNS, m t khung CSDL GIS đ y đ đ qu n lý t ng h p HTCCNS nh m nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS 3.1 Mô hình phát tri n m t h th ng GIS 3.1.1 Tri n khai ng d ng GIS Vi c tri n khai m t GIS s tri n khai đ ng th i yêu c u ng d ng đ c đ t cho 3.1.2 Mô hình t ng quát phát tri n m t h th ng GIS Phát tri n m t GIS, c n th c hi n theo b Trong đó, b c (2), bao g m c đ c t d li u đ c t x lý Sau b c (4), có m t CSDL GIS mô đun ch c n ng cho vi c gi i toán đ t gi i toán thi t l p thêm d li u c th c a riêng toán (5) Cu i s d ng b công c đ gi i toán l y k t qu (6) c nh hình 3.2 15 3.2 Mô hình ki n trúc GIS cho qu n lý HTCCNS Vi t Nam 3.2.1 Mô hình ki n trúc h th ng ph n c ng (Hình 3.3) 3.2.2 Ki n trúc HT ph n m m tiêu chu n k thu t (Hình 3.4) 3.2.2.3 Tiêu chu n k thu t áp d ng H th ng GIS ng d ng qu lHTCCNS Vi t Nam ho t đ ng d a tiêu chu n: Các tiêu chu n k thu t v ng d ng CNTT c quan nhà n c; CSDL b n đ h th ng GIS c p n c ph i đáp ng quy chu n k thu t qu c gia v chu n thông tin đ a lý c s ban hành; tiêu chu n k thu t c a s n ph m ph i phù h p v i Quy chu n k thu t qu c gia v chu n thông tin đ a lý c s 3.2.3 M t s yêu c u c b n Các yêu c u c a GIS qu n lý HTCCNS bao g m: Thi t k theo mô hình Client/Server; h th ng m ; đáp ng v c b n yêu c u b o m t, an toàn thông tin, v.v… 3.2.4 M t s yêu c u v t ng d li u H th ng ph i đ m b o m t s yêu c u v t ng d li u c b n nh : D li u b n đ GIS ph i khuôn d ng chu n CSDL GIS; b n đ n n ph i đ c thành l p t b n đ đ a chính; đ i t ng b n đ ph i đ c phân lo i thành l p b n đ , v.v… 16 3.3 Xây d ng khung CSDL GIS qu n lý HTCCNS 3.3.1 tv nđ Theo mô hình phát tri n GIS (Hình 3.2), xây d ng CSDL m t b quan tr ng, trung tâm, t n nhi u th i gian, công s c, đòi hòi ph i tr m t b c đ đ m b o s phát tri n đ ng b GIS 3.3.2 Ph c c ng pháp nghiên c u 3.3.2.1 Ph ng pháp lu n xây d ng CSDL GIS (Hình 3.5) 3.3.2.2 Ph ng pháp tri n khai CSDL Do đ c thù CSDL GIS có thêm d li u không gian m i quan h tô pô nên có s khác bi t nh t đ nh so v i CSDL khác 3.3.2.3 Các b c tri n khai CSDL GIS cho HTCCNS Các b c tri n khai CSDL GIS th c hi n theo hình 3.6 3.3.3 Thi t k khung CSDL GIS cho qu n lý HTCCNS 3.3.3.1 Các nhóm d li u Th hi n hình 3.7 3.3.3.2 Thi t k c u trúc l p d li u (hình 3.8) 17 3.3.3.3 S đ liên k t đ i t ng không gian S đ liên k t đ i t ng không gian GIS mô t m i quan h không gian đ i t ng theo t ng nhóm d li u 3.3.3.4 T ch c kho d li u ph c v qu n lý k thu t T ch c nhóm d li u đ xu t thành kho theo nhu c u s d ng c a ho t đ ng nghi p v V i kho d li u giúp xác đ nh m i nghi p v c n d li u gì, d li u thu c l p nào, v.v… CH NG - NG D NG GIS CHO BÀI TOÁN THI T K B O TRÌ - M R NG M NG L I T I U VÀ C NH BÁO Ô NHI M N C TRONG HTCCNS Ch ng trình bày ph ng pháp gi i quy t toán thi t k thay th , m r ng m ng l i c nh báo ô nhi m ch t l ng n c v i d li u c a công ty c p n c s Hà N i Ngoài ra, trình bày k t qu th nghi m đ a m t s nh n xét 4.1 M đ u đây, áp d ng quy trình gi i m t toán GIS CSDL GIS đ xu t ch ng tr c đ gi i toán thi t k thay th m r ng m ng l i c p n c t i u, c nh báo ô nhi m n c 4.2 Thi t k thay th , m r ng m ng l 4.2.1 t v n đ ic pn ct i u Vi c b o trì, thay th phát tri n m ng đ ng ng m i di n th ng xuyên Các CTCCNS th c hi n nh ng công vi c ph n l n b ng cách th công C n ph i s d ng s tr giúp c a công ngh GIS t đ ng hóa đ nâng cao hi u qu ho t đông 4.2.2 Phát bi u toán M ng l i c p n c c a m t khu v c đ c chia thành ô c p n c Vi c l p k ho ch b o trì, m r ng đ ng ng m t ô c p n c ph bi n Thi t k m ng cho m t ô có th coi m t đ th hình c a 18 m t đ th l n h n Trong đó, m đ c c p n c m ngu n c p đ nh đ th đ c g n t a đ ng n i m c nh c a đ th Chi phí đ l p đ t đ ng ng ng v i t ng c nh s g m: Chi phí đ ng ng thi t b , chi phí xây d ng, chi phí qu n lý,v.v… Nhi m v thi t k m t m ng đ ng ng đ m b o yêu c u k thu t v i t ng chi phí nh t, có l i ích m ng l i nhi u nh t 4.2.3 L p mô hình chung c a toán a Hàm m c tiêu c a toán Hàm m c tiêu c a toán có d ng: Trong đó: U t p c nh c a đ th ban đ u, i m t c nh c(i) chi phí cho c nh b Các ràng bu c c a toán M ng ng n c đ c thi t k ph i th a mãn ràng bu c: M ng liên thông v i nhau; n đ ng ng ph i th a mãn chu n thi t k (bám theo đ ng giao thông, không n m d i v t th ki n trúc, không n m vùng ô nhi m, đ d c kho ng cho phỨp,…) Tùy th c t , ràng bu c có th thêm hay b t mà không nh h ng đ n trình gi i toán V n đ ch ch , CSDL GIS ph i có s n d li u n n c n thi t cho vi c thi t l p ràng bu c 4.2.4 Thu t toán cho toán đ t M ng ng n c đ c v ch ban đ u m t đ th ph ng, liên thông M t khung s g m c nh n i t m g c (ngu n c p) đ n t t c đ nh (đi m s d ng n c) Bài toán tìm m ng đ ng ng t i u d n đ n tìm khung c c ti u có đ dài c nh chi phí toàn b đ l p đ t ng cho c nh Thu t toán Prim đ c ch n đ gi i quy t toán đ n gi n hi u qu 19 4.2.5 S d ng c s d li u GIS S d ng l p d li u: H t ng c p n Th y v n; H t ng thoát n c; c; Giao thông; Hành chính; a hình; Cây xanh, chi u sáng; S d ng đ t; Nhà máy – khu công nghi p; Ch t th i r n; Các qui ho ch 4.2.6 Thi t l p mô hình c th cho toán L p b n đ m c p n c, m dùng n c c a vùng, ch n chúng làm t p đ nh c a đ th Sau đó, t o m t đ th liên thông b ng cách thêm vào c nh n i gi a hai đ nh cho m c t i đa, ta có m t đ th đ y đ V i đ th này, t o ràng bu c toán b ng cách hi n t ng đ th n n ràng bu c giúp lo i d n c nh vi ph m ràng bu c Có th c n thêm đ nh, c nh m i đ đ m b o m ng liên thông bám theo đ ng giao thông Cách thi t l p ràng bu c b ng cách tr c quan, thao tác đ n gi n, d th c hi n, v.v…N u bi u di n ràng bu c b ng bi u th c toán h c r t khó kh n, bi n đ i t ràng bu c có th đ ng không gian H n n a, c bi u di n, nh ng l i không đ d li u đ th c hi n nó, n u toán thi t l p đ c ràng bu c c ng khó tìm đ c m t thu t toán thích h p đ gi i ph c t p Khi có đ th m ng th a mãn ràng bu c, xác đ nh chi phí cho c nh c a nó, gi i tìm m ng thi t k t i u b ng công c thi t l p 4.2.7 Gi i thi u b công c gi i toán 4.2.7.1 Ngôn ng l p trình Python ngôn ng đ c ch n có nhi u u m GIS 4.3.7.2 Các ch c n ng c a b công c B công c đ c th c hi n thông qua hai ch c n ng: Thi t k m ng l i nh m t o m ng ban đ u th a mãn ràng bu c, Tìm m ng t i u b ng thu t toán khung nh nh t Ngoài cho phép u ch nh xu t k t qu m t thi t b 20 4.2.7.3 M t s giao di n c a b công c 4.2.8 S đ ti n trình gi i toán v i b công c (Hình 4.3.) 4.2.9 K t qu th nghi m gi i toán v i d li u th c Khu v c QC_06 khu v c có m ng đ ng ng c , c n thi t k thay th S d ng b công c k t qu nh sau: T ng đ dài m ng hi n t i: 2130,33 m T ng đ dài m ng l i t i u đ xu t là: 1917,73 (m) M ng đ xu t ng n h n m ng hi n t i: 212,6 (m) N u tính theo thông s đ n giá hi n ti t ki m đ c kho ng 2,7 t đ ng M ng n ng đ xu t tuân theo đ y đ chu n thi t k , th i gian ch y v i 32 m phút L i ích đem l i r t l n 4.3 4.3.1 ng d ng GIS cho toán c nh báo ô nhi m n c tv nđ C p n c an toàn đ c p t nhi u n m nay, nh ng ch t l ng n c v n ch a n đ nh Do HTCCNS tr i dài theo không gian, xây d ng nh ng kho ng th i gian khác nhau, s bi n đ i c a môi tr ng, v.v lên h th ng, làm cho có nh ng thay đ i mà hi n khó ki m soát Do v y, n c sinh ho t Vi t Nam nhi u n i ch a đ m b o đ c ch t l ng mong mu n 21 4.3.2 Mô t toán qu n lý ch t l ng n c, CTCCNS th v trí nh t đ nh Khi phát hi n m u n đ ng l y m u nh ng c h th ng b ô nhi m, c n tìm c nguyên nhân, ngu n gây ô nhi m m t cách nhanh chóng xác đ kh c ph c 4.3.3 Gi i pháp cho toán đ t Gi i quy t toán theo h ng “Phòng b nh h n ch a b nh” xây d ng s n b n đ ô nhi m Nh GIS, s đ nh k c p nh t thông tin, xây d ng đ a b n đ c nh báo nguy c ô nhi m cho m i vùng Khi phát hi n m n c ô nhi m vùng, nh b n đ s giúp ta nhanh chóng ki m tra đ tìm nh ng ngu n nguyên nhân gây ô nhi m đ có ph ng án kh c ph c 4.3.4 Các b c xây d ng gi i pháp 4.3.4.1 Xác đ nh nhân t có nguy c Nhân t n nh h ng đ n ch t l nh h ng n ng ch t l ng n c c t nhóm: Công trình c p c; đ a hình s d ng đ t; c s h t ng; môi tr ng vùng ô nhi m khác nhau, 4.3.4.2 Xác đ nh tiêu chí b n đ v m c đ nh h ng c a m i nhân t Có nhi u nhân t nh h ng đ n ch t l M i nhân t gây nh ng m c đ nh h Các nhân t nh h d ng đ t, Môi tr ng, Công trình c p n ng n c (CLN) h th ng ng khác ng có ngu n t : C s h t ng, a hình s c D a vào thông tin v CLN tiêu chí đ a đ xác đ nh nhân t gây nh h Hình 4.8: nh ng v trí khác ng theo tiêu chí 22 4.3.4.3 Xây d ng CSDL CSDL ph c v gi i quy t toán c nh báo ô nhi m g m nhóm d li u: D li u n n, d li c p n c, d li u thoát n c, d li u kinh t xã h i, nhóm d li u ch t th i r n 23 4.3.4.4 Giao di n công c tr giúp (Hình 4.9) 4.3.5 Th c hi n toán v i công c k t qu 4.3.5.1 Các b c s d ng công c (Hình 4.10) 4.3.5.2 K t qu th nghi m ng d ng (Hình 4.13) T i khu v c QC_06, nh công c tìm nh ng v trí có kh n ng gây ô nhi m cao nh t h th ng m ng đ a vào v trí m b ô nhi m K T LU N Lu n án t p trung phân tích, làm rõ th c tr ng qu n lý HTCCNS c a Vi t nam T phát hi n nh ng v n đ c p bách c n ph i gi i quy t Lu n án c ng nghiên c u ph ng pháp lu n c ng nh ph ng pháp gi i quy t v n đ phát hi n c s ng d ng công ngh m i công ngh GIS, mà xu h ng th gi i v n d ng Khi sâu vào vi c v n d ng công ngh GIS, lu n án có nh ng đ xu t c th cho vi c xây d ng GIS cho CTCCNS Vi t Nam có nh ng nghiên c u gi i pháp c th gi i quy t m t s toán c th qu n lý HTCCNS Lu n án đ t đ c k t qu sau đây: Phân tích làm rõ nh ng v n đ c p bách c n gi i gi i quy t nh m nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS c a Vi t Nam T đ xu t ng d ng công ngh GIS đ có th gi i quy t m t cách hi u qu tri t đ v n đ nêu T ng h p đ xu t n i dung qu n lý c b n c a HTCCNS cho vi c ng d ng GIS Trình bày mô hình t ng quát phát tri n GIS xu t ki n trúc t ng th c a GIS áp d ng cho HTCCNS Vi t Nam 24 xu t khung CSDL GIS, bao g m đ i t ng, l p d li u không gian b ng thu c tính, mô hình d li u quan h cho GIS c a CTCCNS Vi t Nam Nghiên c u ng d ng GIS gi i quy t hai toán quan tr ng qu n lý k thu t: Thi t k m ng cung c p n c t i u, l p b n đ c nh báo ô nhi m n c Nh ng k t qu nghiên c u đóng góp c v m t lý lu n c ng nh ph ng pháp c th cho vi c thúc đ y ng d ng GIS vào ngành c p n c Vi t Nam Lu n án góp ph n gi i quy t nh ng v n đ c p bách mà ngành n c Vi t Nam ph i đ i m t, m t cách đ nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS Lu n án đ xu t làm rõ quy trình gi i pháp ng d ng công ngh GIS vào ho t đ ng qu n lý HTCCNS Các k t qu nghiên c u c ng m h ng nghiên c u ti p theo l nh v c CNTT v gi i pháp tích h p công ngh khác, h th ng khác (phân tích th y l c, vi n thám, SCADA v.v…) vào h th ng GIS qu n lý t ng th HTCCNS, làm cho vi c qu n lý toàn di n hi u qu h n Do ph m vi l n tính ph c t p c a gi i pháp công ngh , có nh ng h n ch mà lu n án ch a đ c p h t trình tri n khai th c t Tác gi hy v ng s ti p t c có c h i đ c tham gia tri n khai ng d ng đ ti p t c hoàn thi n hai mô đun tri n khai t i Công ty c p n c s Hà N i Tác gi tin r ng, nh ng đ xu t c a lu n án s th c s giúp CTCCNS Vi t Nam có th đ y nhanh vi c ng d ng GIS vào công tác qu n lý c a đ đ t đ c m c tiêu đ t ra, đem l i nh ng l i ích kinh t xã h i to l n thi t th c [...]... ph n h i 13 2. 4 .2 Các k t qu đi u tra Có 47 công ty ch a ng d ng GIS (chi m 71%), 11 công ty đã ng d ng GIS (chi m 16%) và 9 công ty t ch i tr l i 2. 4.3 Nh n xét v th c tr ng ng d ng GIS  54/59 công ty đã bi t v GIS và đ u kh ng đ nh: ng d ng GIS vào qu n lý, ch c ch n s nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS  Các công ty ng d ng GIS còn ch a bài b n, mang tính t phát, và chia làm 02 nhóm: T nghiên c u xây... s c và x lý e Quy trình x lý s c : Là quy trình x lý áp d ng khi m t s c nào đó x y ra trong HTCCNS 2. 2 Các qui trình qu n lý k thu t trong HTCCNS đ m b o ho t đ ng t t, các CTCCNS đã xây d ng các qui trình qu n lý k thu t cho m ng l i truy n d n, m ng l i phân ph i và m ng l i d ch v Hi n nay, các CTCCN ch y u th c hi n các qui trình k thu t này b ng th công, do đó hi u qu ch a cao  12 2.3 Th c tr... v n hành h th ng còn ch a rõ ràng 2. 5 M t s khuy n ngh ng d ng GIS qu n lý HTCCNS 2. 5.1 Các v n đ và các n i dung c n ng d ng GIS A Qu n lý m ng c p n c  Nh ng bài toán c n ng d ng GIS: Qu n lý tài s n m ng ng n c; qu n lý rò r , thi t k thay th hay m r ng m ng đ ng ng, qu n lý s suy gi m áp l c và l u l ng n c trong ng  Nh ng công đo n trong m t quy trình qu n lý : C n ph i t đ ng hóa m t s công. .. b nào đó 20 4 .2. 7.3 M t s giao di n c a b công c 4 .2. 8 S đ ti n trình gi i bài toán v i b công c (Hình 4.3.) 4 .2. 9 K t qu th nghi m gi i bài toán v i các d li u th c Khu v c QC_06 là khu v c có m ng đ ng ng c , c n thi t k thay th S d ng b công c trên k t qu nh sau: T ng đ dài m ng hi n t i: 21 30,33 m T ng đ dài m ng l i t i u đ xu t là: 1917,73 (m) M ng đ xu t ng n h n m ng hi n t i: 21 2,6 (m) N... chu n k thu t qu c gia v chu n thông tin đ a lý c s ban hành; các tiêu chu n k thu t c a s n ph m ph i phù h p v i Quy chu n k thu t qu c gia v chu n thông tin đ a lý c s 3 .2. 3 M t s yêu c u c b n Các yêu c u chính c a GIS qu n lý HTCCNS bao g m: Thi t k theo mô hình Client/Server; h th ng là m ; đáp ng v c b n các yêu c u b o m t, an toàn thông tin, v.v… 3 .2. 4 M t s yêu c u v t ng d li u H th ng ph... n ph i đ c thành l p t b n đ đ a chính; các đ i t ng b n đ ph i đ c phân lo i thành các l p b n đ , v.v… 16 3.3 Xây d ng khung CSDL GIS qu n lý HTCCNS 3.3.1 tv nđ Theo mô hình phát tri n GIS (Hình 3 .2) , xây d ng CSDL là m t b quan tr ng, trung tâm, t n nhi u th i gian, công s c, đòi hòi ph i đi tr m t b c đ đ m b o s phát tri n đ ng b GIS 3.3 .2 Ph c c ng pháp nghiên c u 3.3 .2. 1 Ph ng pháp lu n xây... qu n lý HTCCNS Vi t Nam 3 .2. 1 Mô hình ki n trúc h th ng ph n c ng (Hình 3.3) 3 .2. 2 Ki n trúc HT ph n m m và các tiêu chu n k thu t (Hình 3.4) 3 .2. 2.3 Tiêu chu n k thu t áp d ng H th ng GIS ng d ng qu lHTCCNS Vi t Nam ho t đ ng d a trên các tiêu chu n: Các tiêu chu n k thu t v ng d ng CNTT trong c quan nhà n c; CSDL b n đ h th ng GIS c p n c ph i đáp ng các quy chu n k thu t qu c gia v chu n thông tin. .. nâng cao hi u qu qu n lý các HTCCNS Lu n án đã đ xu t và làm rõ quy trình cùng các gi i pháp ng d ng công ngh GIS vào ho t đ ng qu n lý HTCCNS Các k t qu nghiên c u c ng m ra h ng nghiên c u ti p theo trong l nh v c CNTT v gi i pháp tích h p các công ngh khác, các h th ng khác (phân tích th y l c, vi n thám, SCADA v.v…) vào h th ng GIS qu n lý t ng th HTCCNS, làm cho vi c qu n lý toàn di n và hi u qu... ng l i bao g m: S a ch a đ t xu t, s a ch a có k ho ch và có 2 lo i: s a ch a nh , s a ch a l n 2. 1 .2 Quy trình qu n lý và v n hành a Quy trình qu n lý: Là quy trình c n th c hi n đ đ m b o ho t đ ng c a t t c các khâu trong dây chuy n đ c v n hành đ ng b , thông su t, khoa h c cho s n xu t kinh doanh n đ nh và phát tri n b Quy trình v n hành (trong đi u ki n bình th ng): Là các b c làm cho HTCCNS... thuê m t công ty khác tri n khai GIS theo gói ph n m m th ng m i hóa đã có M i nhóm đ u có u và nh c đi m riêng Tuy nhiên, các CTCCNS đ u có mong mu n xây d ng đ c GIS phù h p v i trình đ c a t ch c, có giá thành h p lý  Các công ty th ng thi u b ph n nghiên c u và chuyên trách v c p nh t d li u và duy trì ho t đ ng h th ng, ch a có kh n ng t phát tri n ti p ng d ng, v.v…  Vi c trao đ i thông tin gi .. .2 Khung lý thuy t m c tiêu nghiên c u Hình Khung lý thuy t cho vi c nghiên c u lu n án, d a lý thuy t v khoa h c thi t k nghiên c u h th ng thông tin (HTTT) Havner đ a n m 20 04 T m c tiêu nghiên. .. Xây d ng gi i pháp nâng cao hi u qu qu n lý HTCCNS v i s tr giúp c a h thông thông tin đ a lý (GIS), d a s đ khung lý thuy t trên, lu n án c n ph i th c hi n m c tiêu c th sau đây:  Nghiên c u... 6 1.1 .2. 4 Các nghi p v qu n lý h th ng c p n c s ch Nghi p v qu n lý HTCCNS g m: Qu n lý tài s n m ng l i l p k ho ch thay th -b o trì; qu n lý v n hành; qu n lý rò r s c ; qu n lý thông tin hóa