Đề tài NCKH cấp Nhà nước: Xây dựng hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác quản lý đô thị Thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:171

Thêm vào BST

Báo xấu

129
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài hướng đến mục tiêu nghiên cứu xây dựng hệ thống thông tin địa lý của Tp. Biên Hòa có khả năng lưu trữ, xử lý, phân tích, trao đổi dữ liệu giữa các phòng ban, cấp thành phố để phục vụ công tác quản lý đô thị thành phố Biên Hòa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài NCKH cấp Nhà nước: Xây dựng hệ thống thông tin địa lý phục vụ công tác quản lý đô thị Thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr−êng ®¹i häc cntt - ®¹i häc quèc gia tp.hcm b¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi kh&cn cÊp nhµ n−íc x©y dùng hÖ thèng th«ng tin ®Þa lý (gis) phôc vô c«ng t¸c qu¶n lý ®« thÞ thµnh phè biªn hßa tØnh ®ång nai chñ nhiÖm ®Ò tµi: Pgs.ts. trÇn vÜnh ph−íc 7052 24/12/2008 TP. Hå ChÝ Minh - 2008
MỤC LỤC THÔNG TIN CHUNG ............................................................................................1 1. Tên ñề tài .....................................................................................................1 2. Thuộc chương trình .....................................................................................1 3. Cơ quan chủ trì ñề tài ..................................................................................1 4. Cơ quan quản lý ñề tài.................................................................................1 5. Chủ nhiệm ñề tài: ........................................................................................1 6. Thời gian thực hiện .....................................................................................1 7. Mục tiêu của ñề tài ......................................................................................1 8. Nội dung thực hiện ......................................................................................1 9. Sản phẩm của ñề tài.....................................................................................2 CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC TỔNG THỂ HỆ THỐNG BIHOGIS .....................3 I. Phần cứng.........................................................................................................4 II. Phần mềm.........................................................................................................5 1. Phần mềm hỗ trợ quản lý và phân tích dữ liệu GIS ....................................5 2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) ..............................................................7 III. Dữ liệu...............................................................................................................9 1. Dữ liệu nền ..................................................................................................9 2. Dữ liệu chuyên ñề......................................................................................10 IV. Quy trình ........................................................................................................12 V. Tổ chức ...........................................................................................................12 VI. Con người .......................................................................................................13 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH DỮ LIỆU TP. BIÊN HÒA.........................................15 I. Mô hình dữ liệu Geodatabase.......................................................................15 II. Mô hình cơ sở dữ liệu nền.............................................................................16 III. Mô hình dữ liệu chuyên ñề ...........................................................................17 1. Mô hình dữ liệu chuyên ñề Giao thông.....................................................17 2. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Nhà ñất ............................................18 3. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Qui hoạch ........................................21 4. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Xây dựng .........................................22 5. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Mạng lưới cung cấp ñiện.................26 i
6. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Viễn thông.......................................27 7. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Cấp nước .........................................28 8. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Thoát nước ......................................29 9. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Công nghiệp ....................................30 10. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Dân cư .............................................32 11. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Thương mại – Dịch vụ ....................33 12. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Y tế ..................................................36 13. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Văn hóa ...........................................39 14. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Giáo dục ..........................................40 15. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Môi trường ......................................41 16. Thiết kế mô hình dữ liệu chuyên ñề Tôn giáo ..........................................43 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ DỮ LIỆU TP. BIÊN HÒA ...............................................44 I. Cơ sở dữ liệu nền ...........................................................................................44 II. Cơ sở dữ liệu chuyên ñề ................................................................................44 1. Chuyên ñề Quản lý Giao thông .................................................................44 2. Chuyên ñề Quản lý Nhà ñất ......................................................................45 3. Chuyên ñề Quản lý Xây dựng ...................................................................46 4. Chuyên ñề Quản lý Qui hoạch ..................................................................47 5. Chuyên ñề cấp nước ..................................................................................48 6. Chuyên ñề thoát nước................................................................................49 7. Chuyên ñề Quản lý Mạng viễn thông........................................................50 8. Chuyên ñề Quản lý Mạng cung cấp ñiện ..................................................51 9. Chuyên ñề Quản lý Môi trường ................................................................52 10. Chuyên ñề Quản lý Dân cư .......................................................................52 11. Chuyên ñề Quản lý Y tế ............................................................................53 12. Chuyên ñề Quản lý Văn hóa .....................................................................55 13. Chuyên ñề Quản lý Tôn giáo.....................................................................55 14. Chuyên ñề Quản lý Giáo dục ....................................................................56 15. Chuyên ñề Quản lý Thương mại – Dịch vụ ..............................................57 16. Chuyên ñề Quản lý Công nghiệp ..............................................................58 III. QUY TRÌNH HỖ TRỢ KHAI THÁC VÀ CẬP NHẬT DỮ LIỆU ..........59 1. Qui trình hiệu chỉnh dữ liệu sau khi thu thập............................................59 2. Qui trình chuyển ñổi dữ liệu hiện hữu sang cấu trúc ñã thiết kế ..............60 ii
3. Qui trình biên tập dữ liệu ..........................................................................62 4. Qui trình tạo cơ sở dữ liệu.........................................................................63 5. Qui trình metadata .....................................................................................66 6. Qui trình kiểm tra dữ liệu ..........................................................................69 CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM HỖ TRỢ KHAI THÁC VÀ CẬP NHẬT DỮ LIỆU HỆ THỐNG BIHOGIS .................................................70 I. Phân tích thiết kế ...........................................................................................70 1. Chương trình phần mềm hỗ trợ Kết nối cơ sở dữ liệu ..............................70 2. Chương trình phần mềm hỗ trợ Hiển thị dữ liệu.......................................71 3. Chương trình phần mềm hỗ trợ Nhập dữ liệu thuộc tính..........................72 4. Chương trình phần mềm hỗ trợ Thêm mới ñối tượng không gian............73 5. Chương trình phần mềm hỗ trợ Sao chép dữ liệu không gian ..................75 6. Chương trình phần mềm hỗ trợ Danh mục ...............................................76 7. Chương trình phần mềm hỗ trợ Tìm kiếm ................................................78 8. Chương trình phần mềm hỗ trợ Thống kê.................................................79 9. Chương trình phần mềm hỗ trợ Phân tích .................................................81 10. Chương trình phần mềm hỗ trợ In ấn........................................................82 11. Chương trình phần hỗ trợ Metadata ..........................................................83 12. Chương trình phần mềm Trợ giúp.............................................................84 13. Chương trình phần mềm hỗ trợ Sao lưu, phục hồi dữ liệu .......................85 II. Giao diện chương trình .................................................................................87 1. Chuyên ñề Quản lý Giao thông .................................................................87 2. Chuyên ñề Quản lý Nhà ñất ......................................................................87 3. Chuyên ñề Quản lý Quy hoạch .................................................................87 4. Chuyên ñề Quản lý Xây dựng ...................................................................88 5. Chuyên ñề Quản Lý mạng cung cấp ñiện .................................................88 6. Chuyên ñề Quản lý Mạng viễn thông........................................................88 7. Chuyên ñề Quản lý Mạng cấp nước..........................................................89 8. Chuyên ñề Quản lý Mạng thoát nước .......................................................89 9. Chuyên ñề Quản lý Công nghiệp ..............................................................89 10. Chuyên ñề Quản lý Dân cư .......................................................................90 11. Chuyên ñề Quản Lý Thương Mại - Dịch Vụ ............................................90 12. Chuyên ñề Quản lý Y tế ............................................................................90 iii
13. Chuyên ñề Quản lý Văn hóa .....................................................................91 14. Chuyên ñề Quản lý Giáo dục ....................................................................91 15. Chuyên ñề Quản lý Môi trường ................................................................91 16. Chuyên ñề Quản lý Tôn giáo.....................................................................92 CHƯƠNG 5: WEBGIS THÀNH PHỐ BIÊN HÒA...........................................93 I. Chương trình phần mềm hỗ trợ khai thác cơ sở dữ liệu trên WebGIS...93 1. Xem dữ liệu ñược chọn .............................................................................93 2. Phóng to.....................................................................................................94 3. Thu nhỏ......................................................................................................95 4. Di chuyển khung nhìn ...............................................................................95 5. Chọn ñối tượng..........................................................................................96 6. Hủy thao tác chọn ñối tượng .....................................................................97 7. Kích hoạt lớp .............................................................................................97 8. Hiển thị lớp................................................................................................98 9. Xem thuộc tính của ñối tượng ...................................................................98 10. Công cụ tìm kiếm ......................................................................................99 11. Công cụ truy vấn .......................................................................................99 12. Công cụ thống kê.....................................................................................100 II. Trang website dữ liệu văn bản pháp quy..................................................100 1. Bố cục của trang web ..............................................................................100 2. Các chức năng dùng cho người dùng ......................................................101 3. Các chức năng dùng cho người quản trị..................................................114 CHƯƠNG 6: CÔNG VIỆC KHUNG BIHOGIS..............................................130 I. Tổng quan về Công việc khung ..................................................................130 1. ðịnh nghĩa công việc khung....................................................................130 2. Vai trò của công việc khung....................................................................130 3. Chức năng của công việc khung..............................................................131 4. Mô hình Công việc khung.......................................................................132 II. Các thành phần của Công công việc khung BIHOGIS ...........................137 1. Thành phần dữ liệu..................................................................................137 2. Thành phần kỹ thuật ................................................................................137 3. Thành phần thương mại...........................................................................137 III. Những quy ñịnh trong công việc khung BIHOGIS..................................138 iv
1. Dữ liệu:....................................................................................................138 2. Qui trình...................................................................................................138 3. Tổ chức....................................................................................................141 4. Con người ................................................................................................143 CHƯƠNG 7: ðÀO TẠO TIẾP NHẬN CÔNG NGHỆ GIS............................145 I. MỤC TIÊU...................................................................................................145 II. CHƯƠNG TRÌNH ðÀO TẠO ...................................................................145 III. TỔ CHỨC GIẢNG DẠY VÀ KẾT QUẢ ðÀO TẠO ..............................146 1. ðợt 1 ........................................................................................................146 2. ðợt 2 ........................................................................................................147 3. ðợt 3 ........................................................................................................148 4. ðợt 4 ........................................................................................................148 5. ðợt 5 ........................................................................................................149 6. ðợt 6 ........................................................................................................149 7. ðợt 7 ........................................................................................................150 IV. ðÁNH GIÁ CHUNG VỀ KẾT QUẢ ðÀO TẠO .....................................150 1. Nội dung ..................................................................................................150 2. Phương pháp............................................................................................150 3. Giáo viên – Học viên...............................................................................151 4. Tổ chức....................................................................................................151 5. Kết quả và kiến nghị................................................................................151 v
DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Mô hình cơ sở dữ liệu Nền ở mức logic ....................................................17 Bảng 2: Mô hình cơ sở dữ liệu Giao thông ở mức logic.........................................18 Bảng 3: Mô hình cơ sở dữ liệu Nhà ñất ở mức logic ..............................................21 Bảng 4: Mô hình cơ sở dữ liệu Qui hoạch ở mức logic ..........................................22 Bảng 5: Mô hình cơ sở dữ liệu Xây dựng ở mức logic ..........................................25 Bảng 6: Mô hình cơ sở dữ liệu Cung cấp ñiện ở mức logic...................................26 Bảng 7: Mô hình cơ sở dữ liệu Viễn thông ở mức logic.........................................27 Bảng 8: Mô hình cơ sở dữ liệu Cấp nước ở mức logic ...........................................29 Bảng 9: Mô hình cơ sở dữ liệu Thoát nước ở mức logic ........................................30 Bảng 10: Mô hình cơ sở dữ liệu Công nghiệp ở mức logic ....................................31 Bảng 11: Mô hình cơ sở dữ liệu Dân cư ở mức logic .............................................33 Bảng 12: Mô hình cơ sở dữ liệu Thương mại – Dịch vụ ở mức logic ....................36 Bảng 13: Mô hình cơ sở dữ liệu Y tế ở mức logic ..................................................38 Bảng 14: Mô hình cơ sở dữ liệu Văn hóa ở mức logic ...........................................40 Bảng 15: Mô hình cơ sở dữ liệu Môi trường ở mức logic ......................................42 Bảng 16: Mô hình cơ sở dữ liệu Tôn giáo ở mức logic ..........................................43 Bảng 17: Danh sách Cơ quan ban hành văn bản pháp luật ...................................102 Bảng 18: Danh sách Loại văn bản pháp luật .........................................................105 Bảng 19: Danh sách thông tin chi tiết của văn bản pháp luật ...............................126 Bảng 20: Phân chia quản lý và khai thác dữ liệu các chuyên ñề...........................142 vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sáu thành phần của hệ thống GIS ................................................................3 Hình 2: Mô hình mạng của hệ thống thông tin ñịa lý thành phố Biên Hòa ..............4 Hình 3: Mô hình dữ liệu hệ thống BIHOGIS ............................................................9 Hình 4: Cấu trúc dữ liệu hệ thống theo mô hình 3 lớp...........................................16 Hình 5: Sơ ñồ quy trình hiệu chỉnh dữ liệu sau khi thu thập ..................................59 Hình 6: Các bước thực hiện số hóa .........................................................................61 Hình 7: Lưu ñồ chức năng kết nối...........................................................................71 Hình 8: Giao diện chức năng kết nối.......................................................................71 Hình 9: Lưu ñồ giải thuật chức năng Hiển thị dữ liệu.............................................72 Hình 10: Giao diện chức năng Hiển thị dữ liệu.......................................................72 Hình 11: Lưu ñồ giải thuật chức năng Cập nhật thuộc tính ....................................73 Hình 12: Giao diện chức năng Cập nhật thuộc tính ................................................73 Hình 13: Lưu ñồ giải thuật chức năng Thêm mới ñối tượng ..................................74 Hình 14: Giao diện chức năng Thêm mới ñối tượng không gian ...........................75 Hình 15: Lưu ñồ giải thuật chức năng Sao chép dữ liệu không gian ......................75 Hình 16: Giao diện chọn nền và phương pháp sao chép không gian......................76 Hình 17: Giao diện thêm mới dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính ñối ..........76 Hình 18: Lưu ñồ giải thuật chức năng Danh mục ...................................................77 Hình 19: Giao diện chức năng Danh mục ...............................................................77 Hình 20: Lưu ñồ giải thuật chức năng Tìm kiếm dữ liệu........................................78 Hình 21: Giao diện chức năng Tìm kiếm dữ liệu....................................................79 Hình 22: Lưu ñồ giải thuật chức năng Thống kê.....................................................80 Hình 23: Giao diện chức năng Thống kê.................................................................81 Hình 24: Lưu ñồ giải thuật chức năng Phân tích dữ liệu.........................................81 Hình 25: Giao diện chức năng Phân tích dữ liệu.....................................................82 Hình 26: Lưu ñồ giải thuật chức năng In ấn bản ñồ................................................82 Hình 27: Giao diện chức năng In ấn bản ñồ............................................................83 Hình 28: Lưu ñồ giải thuật chức năng Metadata.....................................................83 Hình 29: Giao diện chức năng Metadata.................................................................84 Hình 30: Lưu ñồ giải thuật chức năng Trợ giúp......................................................84 Hình 31: Giao diện chức năng Trợ giúp..................................................................85 vii
Hình 32: Lưu ñồ chức năng sao lưu dữ liệu ............................................................85 Hình 33: Lưu ñồ giải thuật chức năng Phục hồi dữ liệu .........................................86 Hình 34: Giao diện chức năng Sao lưu dữ liệu .......................................................86 Hình 35: Giao diện chức năng Phục hồi dữ liệu .....................................................86 Hình 36: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Giao thông ...........................87 Hình 37: Thanh toobar khai thác dữ liệu chuyên ñề Nhà ñất..................................87 Hình 38: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Quy hoạch............................87 Hình 39: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Xây dựng .............................88 Hình 40: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Cung cấp ñiện ......................88 Hình 41: Thanh toolbar khai thác dữ liệu Chuyên ñề quản lý mạng Viễn thông ...88 Hình 42: Thanh công cụ Toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Cấp nước...............89 Hình 43: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Thoát nước...........................89 Hình 44: Thanh toolbar khai thác dữ liệu Chuyên ñề Quản lý Công nghiệp..........89 Hình 45: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Dân cư..................................90 Hình 46: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Thương mại – dịch vụ .........90 Hình 47: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Y tế ......................................90 Hình 48: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Văn hóa................................91 Hình 49: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñê Giáo dục...............................91 Hình 50: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Môi trường...........................91 Hình 51: Thanh toolbar khai thác dữ liệu chuyên ñề Tôn giáo...............................92 Hình 52: Cấu trúc WebGIS của hệ thống thông tin ñịa lý Tp. Biên Hòa................93 Hình 53: Vị trí công cụ Xem toàn bộ dữ liệu trên toolbar .....................................94 Hình 54: Vị trí công cụ Phóng to dữ liệu trên toolbar.............................................95 Hình 55: Vị trí công cụ Thu nhỏ dữ liệu trên toolbar..............................................95 Hình 56: Vị trí công cụ Di chuyển khung nhìn dữ liệu trên toolbar .......................96 Hình 57: Vị trí công cụ Chọn ñối tượng trên toolbar ..............................................96 Hình 58: Vị trí công cụ Hủy thao tác chọn ñối tượng trên toolbar .........................97 Hình 59: Giao diện Kích hoạt lớp dữ liệu chuyên ñề..............................................97 Hình 60: Giao diện Hiển thị lớp dữ liệu chuyên ñề ................................................98 Hình 61: Vị trí công cụ Xem nhiều ñối tượng dữ liệu trên toolbar.........................98 Hình 62: Vị trí công cụ Tìm kiếm trên toolbar........................................................99 Hình 63: Vị trí công cụ Truy vấn trên toolbar.........................................................99 Hình 64: Vị trí công cụ Thống kê trên toolbar ......................................................100 viii
Hình 65: Sơ ñồ WebGIS Biên Hòa .......................................................................100 Hình 66: Công cụ Tìm kiếm nhanh trên webGIS..................................................101 Hình 67: Công việc khung theo mô hình tập trung ...............................................133 Hình 68: Công việc khung theo mô hình phi tập trung.........................................134 Hình 69: Mô hình công việc khung BIHOGIS......................................................136 Hình 70: Quy trình phân quyền người dùng..........................................................139 Hình 71: Quy trình cập nhật dữ liệu các chuyên ñề ..............................................140 Hình 72: Tổ chức lưu trữ dữ liệu...........................................................................141 ix
THÔNG TIN CHUNG 1. Tên ñề tài XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ðỊA LÝ PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN LÝ ðÔ THỊ THÀNH PHỐ BIÊN HÒA, TỈNH ðỒNG NAI 2. Thuộc chương trình Các nhiệm vụ KH&CN cấp thiết mới phát sinh ở ñịa phương 3. Cơ quan chủ trì ñề tài Trường ðại học Công nghệ thông tin (UIT) – ðại học Quốc gia Tp. HCM 4. Cơ quan quản lý ñề tài Bộ Khoa học và Công nghệ; Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh ðồng Nai 5. Chủ nhiệm ñề tài: PGS.TS. Trần Vĩnh Phước 6. Thời gian thực hiện Từ năm 2005 ñến năm 2008 7. Mục tiêu của ñề tài Mục tiêu chung: Nghiên cứu xây dựng Hệ thống thông tin ñịa lý của Tp. Biên Hòa có khả năng lưu trữ, xử lý, phân tích, trao ñổi dữ liệu giữa các phòng ban, cấp thành phố ñể phục vụ công tác quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa. Mục tiêu cụ thể: Xây dựng Hệ thống thông tin ñịa lý phục vụ quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa gồm: Thiết kế kiến trúc hệ thống, Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS theo mô hình Geodatabase, Xây dựng phần mềm ứng dụng, Xây dựng WebGIS, Xây dựng công việc khung. ðào tạo nguồn nhân lực có trình ñộ về GIS cho các ñơn vị thuộc UBND thành phố Biên Hòa ñể vận hành và khai thác hệ thống. 8. Nội dung thực hiện Nội dung 1: Nghiên cứu thiết kế kiến trúc hệ thống thông tin ñịa lý phục vụ 1
quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa tỉnh ðồng Nai; Nội dung 2: Nghiên cứu thiết kế cơ sở dữ liệu GIS theo mô hình GeoDatabase phục vụ quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa; Nội dung 3: Xây dựng dữ liệu GIS theo cấu trúc ñã thiết kế; Nội dung 4: Nghiên cứu xây dựng phần mềm ứng dụng với chức năng cập nhật, phân tích, kết xuất, hiển thị dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa; Nội dung 5: Nghiên cứu xây dựng hệ thống WebGIS cung cấp thông tin ñiều hành tác nghiệp và dịch vụ công của thành phố Biên Hòa; Nội dung 6: Nghiên cứu xây dựng công việc khung nhằm vận hành và phát triển cơ sở dữ liệu GIS phục vụ quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa; Nội dung 7: Xây dựng chương trình ñào tạo và tổ chức ñào tạo chuyển giao công nghệ. 9. Sản phẩm của ñề tài Sản phẩm 1: Hệ thống thông tin ñịa lý phục vụ công tác quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa, tỉnh ðồng Nai, gồm: Mô hình cơ sở dữ liệu; Cơ sở dữ liệu geodatabase gồm 14 chuyên ñề; Metadata cho cơ sở dữ liệu; Phần mềm ứng dụng phục vụ quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa; Hệ thống WebGIS; Từ ñiển dữ liệu; Tài liệu ñào tạo cho các cán bộ thuộc thành phố Biên Hòa; Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu, cập nhật thông tin và vận hành hệ thống; Báo cáo tổng kết nhiệm vụ. Sản phẩm 2: Cán bộ của các ñơn vị thuộc UBND thành phố Biên Hòa ñược ñào tạo theo chương trình và nội dung phù hợp với vị trí công tác và yêu cầu chuyên môn nghiệp vụ của ñơn vị, có 8 lớp ñào tạo (khoảng 140 lượt người ñược ñào tạo theo 4 chương trình) 2
CHƯƠNG 1: KIẾN TRÚC TỔNG THỂ HỆ THỐNG BIHOGIS Hệ thống thông tin ñịa lý phục vụ công tác quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa, tỉnh ðồng Nai (BIHOGIS) là hệ thống tích hợp toàn bộ dữ liệu không gian và phi không gian của các lĩnh vực quản lý ñô thị thành phố Biên Hòa gồm cơ sở hạ tầng kỹ thuật và cơ sở hạ tầng xã hội trên một dữ liệu nền thống nhất trong phạm vi toàn thành phố, trong ñó, mỗi chuyên ñề ñược thiết kế như một hệ thống con (sub- system), các phân hệ hoạt ñộng ñộc lập với nhau, phục vụ nhiều người dùng trong và ngoài hệ thống thông qua hệ thống mạng riêng ảo VPN và hệ thống WebGIS. Hệ thống BIHOGIS là hệ thống thông tin ñịa lý chuyên nghiệp (enterprise system) ñược thiết kế theo kiến trúc mô hình 6 thành phần: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, quy trình, tổ chức và con người CON NGƯỜI DỮ LIỆU QUY TRÌNH TỔ CHỨC PHẦN CỨNG PHẦN MỀM Hình 1: Sáu thành phần của hệ thống GIS 3
I. Phần cứng Hệ thống BIHOGIS sử dụng chung hạ tầng công nghệ thông tin hiện có của Tp. Biên Hòa, gồm một hệ thống mạng diện rộng sử dụng ñường truyền dữ liệu của thành phố, các thiết bị ñầu cuối của người dùng trong hệ thống và người dùng ngoài hệ thống, v.v... Phần cứng của hệ thống ñáp ứng yêu cầu lưu trữ dữ liệu dung lượng lớn, bảo mật và an toàn dữ liệu, truyền nhận dữ liệu trong hệ thống với dung lượng lớn, cung cấp dữ liệu và thông tin cho người dùng trong hệ thống và người dùng ngoài hệ thống. Với những ưu thế vượt trội so với các hệ thống máy chủ khác như tương thích tốt với hệ quản trị Oracle Database Server và ArcGIS Application Server, khả năng kết nối ña luồng với hệ thống lưu trữ và mạng, dẫn ñầu trong giải pháp bảo mật, Server SUN Solaris ñược ñề tài trang bị ñể thiết lập một hệ thống Server gồm Data Server lưu trữ 17 cơ sở dữ liệu của 16 chuyên ñề và cơ sở dữ liệu nền; một máy HP Server lưu trữ WebGIS của hệ thống. Hình 2: Mô hình mạng của hệ thống thông tin ñịa lý thành phố Biên Hòa 4
Cấu hình máy SUN Server của hệ thống BIHOGIS là: RoHS-5, SunFire V440 Server, 2*1.593GHz UltraSPARC IIIi Processors with 1MB Cache each, 4GB Memory (8*512MB DIMMS), 4*73GB 10Krpm Ultra320 SCSI Disks, DVD- ROM, 2 Power supplies, Solaris10 + Java Enterprise System Software pre- installed. RoHS Compliant). Cấu hình máy HP Server lưu trữ WebGIS của hệ thống: CQ HP Server DL380 DC Xeon 2.3, 4GB Memory, Hard Disk 2*72GB, NIC, Array + 2 bộ CD (Driver, Document). ðề tài ñã ñăng trang web của hệ thống thông tin ñịa lý Tp. Biên Hòa trên miền của Sở Khoa học Công nghệ tỉnh ðồng Nai http://www.dost-dongnai.net/bienhoa. Kỹ thuật VPN (Virtual Private Network) ñược thiết lập giữa Data Server ñặt tại Sở Khoa học Công nghệ tỉnh ðồng Nai và các máy client ñặt tại các phòng ban của Tp. Biên Hòa, hỗ trợ các quản trị viên chuyên ñề truy cập tương tác vào cơ sở dữ liệu của chuyên ñề mình phụ trách. Một vấn ñề ñã giải quyết tốt ở ñây là tương thích font chữ Việt với ArcInfo trên hệ ñiều hành Solaris của SUN. Ngoài ra, ñề tài cũng ñã hỗ trợ nâng cấp một số máy PC của các Phòng Ban Tp. Biên Hòa. II. Phần mềm 1. Phần mềm hỗ trợ quản lý và phân tích dữ liệu GIS Với yêu cầu quản lý và khai thác dữ liệu của các chuyên ñề một cách ñồng thời của nhiều người dùng ở các phòng ban khác nhau, phần mềm trong hệ thống thông tin ñịa lý phục vụ quản lý ñô thị Tp. Biên Hòa cần có các chức năng nhập; lưu trữ; truy vấn và phân tích; hiển thị và xuất dữ liệu trên môi trường mạng nhiều người dùng. Phần mềm GIS là thành phần nền hoạt ñộng trên hệ thống máy tính tạo các giao diện tương tác với người sử dụng, hỗ trợ người dùng thực hiện các chức năng của hệ thống thông tin ñịa lý. Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều phần mềm GIS hỗ trợ khởi tạo, phân tích và hiển thị dữ liệu GIS. Một số phần mềm ñược sử dụng phổ biến hiện nay như MapInfo, Microstation, ArcView, ArcInfo, DolGIS… ða số các phần mềm chỉ hỗ trợ triển khai các ứng dụng theo mô hình máy ñơn, một người dùng. Trong khi ñó, họ phần mềm ArcInfo của ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc) hiện nay hỗ trợ nhiều tính năng của một phần mềm GIS chuyên nghiệp như cấu trúc dữ liệu topology, tổ chức lưu trữ dữ liệu GIS theo mô hình cơ sở dữ liệu ñịa lý (geodatabase) phục vụ nhiều người dùng trên môi trường mạng, hỗ trợ hầu hết các bài toán phân tích không gian. Với những ñặc tính ưu việt trong quản lý và phân tích dữ liệu của các phần mềm họ Arc của ESRI, hiện nay rất nhiều ñơn vị, tổ chức ñã và ñang triển khai ứng dụng các phần mềm này trong công tác tùy theo nhu cầu và quy mô ứng dụng. Trong ñó, phổ biến nhất hiện nay là phần mềm ArcView. ESRI cũng có hơn 30 năm kinh nghiệm phát triển các sản phẩm GIS về giải pháp và công nghệ. Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều phần mềm GIS hỗ trợ việc khởi tạo, phân tích và hiển thị dữ liệu GIS. Một số phần mềm ñược sử dụng phổ biến hiện nay gồm MapInfo, Microstation, ArcView, ArcInfo, DolGIS, ... Các phần mềm chỉ hỗ trợ triển khai các ứng dụng theo mô hình máy ñơn, một người dùng. Trong khi 5
ñó, họ phần mềm ArcInfo của ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc) hỗ trợ nhiều tính năng của một phần mềm GIS chuyên nghiệp như cấu trúc dữ liệu theo topology, tổ chức lưu trữ dữ liệu GIS theo mô hình cơ sở dữ liệu ñịa lý (geodatabase) phục vụ nhiều người dùng, hỗ trợ các bài toán phân tích không gian ñặc biệt là các bài toán phân tích mạng. ArcGIS là một họ các sản phẩm phần mềm của ESRI gồm các gói sản phẩm ñộc lập là ArcView, ArcEditor và ArcInfo. ArcView là phần mềm có giá mua thấp nhất và cũng là phần mềm cơ bản nhất với các tính năng tạo, hiển thị và phân tích dữ liệu GIS hay tạo bản ñồ, báo cáo. ArcView ñược sử dụng phổ biến và rộng rãi vì nó cung cấp cho người dùng các công cụ làm việc với thông tin ñịa lý, ñặc biệt là quản trị và cập nhật dữ liệu trở nên thuận tiện hơn, phù hợp với nhu cầu ñông ñảo của người dùng. ArcEditor và ArcInfo cũng tương tự như sản phẩm ArcView, tuy nhiên ở mỗi gói sản phẩm thì cấp ñộ cũng như các công cụ phân tích nâng cao sẽ ñược bổ sung và tăng dần theo các cấp ñộ từ ArcEditor cho ñến ArcInfo. ArcInfo là sản phẩm ñược phát triển ñầy ñủ nhất với mọi tính năng mà ESRI cung cấp. Có thể hình dung rằng, với sản phẩm ArcEditor chúng ta có thể sử dụng tất cả các tính năng có trong ArcView, hoặc với ArcInfo ta có thể sử dụng các tính năng của ArcEditor, ArcView. Sản phẩm ArcEditor sẽ ñược bổ sung thêm các công cụ nâng cao tập trung vào việc chỉnh sửa và biên tập dữ liệu ñịa lý. Ví dụ việc chỉnh sửa, chuẩn hóa các dữ liệu không gian cần có công cụ tạo topology ñể bảo ñảm các nguyên tắc hợp lý về mặt hình học, chỉ có thể thực hiện ñược khi sử dụng sản phẩm từ phiên bản ArcEditor trở lên. Ngoài ra khi làm việc với các ñịnh dạng dữ liệu GIS khác nhau, việc chuyển ñổi qua lại các ñịnh dạng dữ liệu cũng cần ñược thực hiện nhờ sự hỗ trợ của các công cụ, muốn xuất dữ liệu ở ñịnh dạng CAD từ các ñịnh dạng trong ArcGIS, người dùng cần có phần mềm ArcInfo và chỉ có thể thực hiện ở gói phần mềm này. Chính như vậy mà phần mềm ArcInfo có giá thành cao nhất trong số những sản phẩm trên. Trong những quy mô lớn hơn, ñơn cử như việc quản lý dữ liệu có dung lượng lớn và cần có sự chia sẻ thông tin trong cùng một thời ñiểm, việc lưu trữ dữ liệu GIS trong Enterprise Geodatabase cho phép nhiều người cùng biên tập và chỉnh sửa thông tin cùng lúc, ñể biên tập ñồng thời trong Enterprise Geodatabase, người dùng phải sử dụng gói phần mềm từ ArcEdior trở lên. Khi cài ñặt các phần mềm ArcView, ArcEditor và ArcInfo, Người dùng ñều làm việc với ba ứng dụng ñộc lập là ArcMap, ArcCatalog và ArcToolbox. Ba ứng dụng này luôn ñi kèm với nhau khi chúng ta cài ñặt bất cứ gói phần mềm nào. Với ArcMap người dùng có thể hiển thị, truy vấn, phân tích, biên tập dữ liệu, tạo bản ñồ và các báo cáo. Với ArcCatalog, ứng dụng này cho phép quản lý dữ liệu GIS như xóa, ñổi tên, sao lưu và chuyển vị trí của dữ liệu. ArcToolbox là ứng dụng chuyên lưu trữ các công cụ phân tích trong ArcGIS, việc lưu trữ này giúp cho người dùng có thể tìm kiếm các công cụ phân tích một cách nhanh chóng, thao tác dựa trên các công cụ này cũng sẽ tiện lợi và chuyên biệt hơn. 6
2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) Trong các hệ thống thông tin ñịa lý, dữ liệu là thành phần rất quan trọng, tuy nhiên ñể việc quản lý và khai thác dữ liệu thực sự hiệu quả, dữ liệu cần ñược tổ chức sắp xếp lưu trữ sao cho hợp lý và tối ưu ñể ñáp ứng khả năng truy xuất, chia sẻ dữ liệu, sao cho nhiều người dùng cùng thao tác, truy cập kho dữ liệu mà vẫn ñảm bảo ñược tính toàn vẹn và sự thống nhất của dữ liệu. Do ñó, sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu ñể tổ chức lưu trữ dữ liệu GIS là cần thiết. Hiện nay, có rất nhiều hệ quản trị lớn nhỏ khác nhau như Oracle, SQL Server, Informix, hoặc DB2… Trong ñó, hai hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle và SQL Server ñang ñược sử dụng phổ biến trong các hệ thống lớn. Chúng có khả năng lưu trữ dung lượng lớn thích hợp cho GIS, ngoài ra chúng còn giải quyết tốt các vấn ñề về nhiều người dùng cùng truy cập, vấn ñề bảo mật, … Cơ sở dữ liệu GIS của ñề tài “Xây dựng hệ thống thông tin ñịa lý phục vụ công tác quản lý ñô thị Tp. Biên Hòa tỉnh ðồng Nai” là một hệ thống tích hợp 16 chuyên ñề: giao thông, nhà ñất, quy hoạch, xây dựng, mạng viễn thông, cung cấp ñiện, cấp nước, thoát nước, môi trường, dân cư, y tế, văn hoá, giáo dục, thương mại-dịch vụ, công nghiệp, tôn giáo trên cơ sở dữ liệu nền dùng chung. Dữ liệu ñược thu thập từ các phòng ban trực thuộc UBND thành phố Biên Hòa theo từng chuyên ñề sẽ ñược nhập/chuyển vào cơ sở dữ liệu. Dữ liệu này ñược lưu trữ trong cơ sở dữ liệu ñể phục vụ các bài toán tìm kiếm, hiển thị hoặc phân tích không gian theo các yêu cầu tác nghiệp hằng ngày của các phòng ban. Từ các mô tả trên ta có thể nhận ra một số ñặc ñiểm của cơ sở dữ liệu như sau: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu với dung lượng lớn. Quá trình xử lý các yêu cầu dữ liệu từ phía client là nhiều và phức tạp. Do ñó, các cấu trúc lưu trữ và truy vần cần tối ưu. Các quan hệ trong cơ sở dữ liệu phức tạp, ñòi hỏi hệ quản trị hỗ trợ rất nhiều tính năng như: kiểu dữ liệu ñặc biệt, ràng buộc toàn vẹn. Khả năng tạo chỉ mục cũng ñược yêu cầu ñể tăng cường tốc ñộ truy vấn, tìm kiếm. Do là một hệ thống lớn cùng một lúc phục vụ nhiều người dùng truy vấn, hiệu chỉnh dữ liệu nên hệ quản trị ñược chọn phải hỗ trợ nhiều người truy cập ñồng thời. Các vấn ñề giải quyết tranh chấp, ñụng ñộ trong quá trình truy xuất ñồng thời của các hệ quản trị có thể khác nhau. Do ñó, việc chọn lựa hệ quản trị hoạt ñộng ổn ñịnh rất quan trọng. Lưu trữ dữ liệu nhiều chuyên ñề trên một không gian rộng lớn phủ khắp 26 phường/ xã của Tp. Biên Hòa mang tính chiến lược ñể phát triển kinh tế xã hội toàn thành phố. Vì thế việc bảo ñảm an toàn cho hệ thống là rất quan trọng. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu ñược chọn phải có khả năng hỗ trợ chống xâm nhập, sao chép và phá hoại dữ liệu trên cơ sở cho phép ñồng thời nhiều người dùng có quyền truy cập khác nhau và môi trường khai thác qua hệ thống mạng. Một vấn ñề quan trọng khác liên quan ñến an toàn hệ thống là khả năng phục 7
hồi của hệ thống khi có sự cố phần cứng, phần mềm thậm chí là các thảm họa thiên tai như: cháy, ñộng ñất, lũ lụt,... Vấn ñề này chỉ có thể thực hiện ñược khi hệ quản trị cơ sở dữ liệu hỗ trợ tốt khả năng sao lưu dự phòng. Các vấn ñề khác cũng cần ñược xem xét như vấn ñề giá mua bản quyền phần mềm hệ quản trị, chế ñộ bảo hành của nhà sản xuất, uy tín của phần mềm trên thị trường, ñặc biệt là các thử nghiệm tin cậy của hệ quản trị trong các hệ thống tương tự. Cam kết phát triển của nhà sản xuất ñối với sản phẩm cũng cần ñược quan tâm. Các mở rộng sau này cũng cần ñược xem xét như: khả năng chạy trên nhiều nền khác nhau như: Windows, Unix, Linux. Căn cứ vào các tiêu chí nêu ra ở phần trên, ñồng thời xem xét ñến tính phổ biến của các hệ quản trị thông dụng trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, các hệ quản trị ñược ñề xuất là: Oracle, MS SQL Server, Informix, Access, Foxpro. Các tính năng ñược ñưa ra ñối sánh giữa các hệ quản trị là: Các ñặc ñiểm cơ sở (kiểu dữ liệu, ñặc ñiểm ngôn ngữ SQL, ràng buộc toàn vẹn khai báo, sự trừu tượng lập trình, sự sinh tự ñộng các ID...). Giao dịch và truy cập nhiều người dùng Lập trình ở mức cơ sở dữ liệu (stored procedured và triggers). Yếu tố quản trị (ñiều khiển truy cập, back up và di chuyển dữ liệu). Khả năng mở rộng và khả chuyển. Hiệu năng trên các hệ cơ sở dữ liệu cực lớn (tối ưu truy vấn, cấu trúc hỗ trợ tối ưu truy vấn, hỗ trợ xử lý phân tích, cấp phát không gian ñĩa…). Kiểu dữ liệu ñặc biệt (ñối tượng lớn trong cơ sở dữ liệu, các mở rộng sau quan hệ, hỗ trợ các kiểu dữ liệu ñặc biệt). Phát triển ứng dụng và các giao diện (SQL nhúng, giao diện chuẩn, giao diện bổ sung, tương tác ñược với công nghệ Web, XML, CASE). Tin cậy (phục hồi khi có sự cố). Vấn ñề thương mại (hỗ trợ kỹ thuật, vị trí thị trường). So sánh, ñối chiếu các yêu cầu của hệ thống với các ñặc ñiểm của các hệ quản trị thông dụng hiện nay, hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle của hãng Oracle Corporation là hệ quản trị ñược chọn lựa ñể quản lý cơ sở dữ liệu BIHOGIS. Ngoài các tính năng vượt trội của Oracle so với các hệ quản trị khác, Oracle còn có cơ chế quản lý dữ liệu không gian thông qua công nghệ Spatial Carttridge rất mạnh và hiệu quả. Hệ quản trị này quản lý thống nhất dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Oracle không chỉ là hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) mà ngày càng ñược phát triển như một hệ quản trị dữ liệu quan hệ hướng ñối tượng (ORDBMS). Thông qua các hàm (function), thủ tục (procedures), trigger ñược phát triển bằng ngôn ngữ PL/SQL, việc quản trị cơ sở dữ liệu trở nên thuận tiện. ðiều này bộc lộ rõ quan ñiểm của Oracle: tích hợp mọi thứ vào cơ sở dữ liệu. Các phiên bản Oracle sau này tăng cường hỗ trợ khả năng kết xuất dữ liệu qua Internet, 8
là ñiểm mạnh của phần mềm. Việc an toàn và bảo mật dữ liệu ñược hệ quản trị Oracle hỗ trợ rất cao. Nhược ñiểm lớn của Oracle là giá khá cao so với các phần mềm khác. Tuy nhiên, nếu số lượng người dùng càng tăng chi phí sẽ càng rẻ. Một nhược ñiểm khác của Oracle là ñòi hỏi người dùng cần có chuyên môn cao, ñiều này cũng có thể khắc phục khi có kế hoạch bồi dưỡng nhân lực phù hợp. Tuy nhiên, các nhược ñiểm này không ñáng kể so với các ưu ñiểm vượt trội mà Oracle ñem lại. III. Dữ liệu Dữ liệu của hệ thống thông tin ñịa lý Tp. Biên Hòa gồm hai thành phần chính là dữ liệu nền và dữ liệu chuyên ñề. Các lớp chuyên ñề Giao thông Các lớp chuyên ñề Nhà ñất Dữ liệu Các lớp chuyên ñề chuyên ñề Quy hoạch Các lớp chuyên ñề Môi trường Geodatabase Dữ liệu Giao thông nền Sông hồ ðịa vật Hình 3: Mô hình dữ liệu hệ thống BIHOGIS 1. Dữ liệu nền Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin ñịa lý Tp. Biên Hòa ñược tích hợp từ nhiều chuyên ñề ñược quản lý bởi các cơ quan quản lý nhà nước khác nhau. Hệ thống chỉ thực sự có ý nghĩa khi dữ liệu không gian của các chuyên ñề có thể chia sẻ nhau, nghĩa là các cơ quan quản lý nhà nước có thể cung cấp dữ liệu cho nhau và các dữ liệu chuyên ñề của một cơ quan phải chồng khớp lên dữ liệu chuyên ñề của cơ quan khác. ðể có thể chồng khớp các nguồn dữ liệu khác nhau của cùng một không gian lãnh thổ, dữ liệu cần ñược xây dựng trên một nền chung. Dữ liệu nền là những dữ liệu cơ sở mà tất cả các cơ quan làm dữ liệu không gian ñều cần dùng ñến. Do ñó, các cơ quan quản lý khác nhau xây dựng những cơ sở dữ liệu chuyên ñề khác nhau dựa trên những dữ liệu nền dùng chung cho tất cả các cơ quan. 9
Dữ liệu nền dùng chung tại Tp. Biên Hòa gồm dữ liệu về cơ sở toán học ñể ñịnh vị ñối tượng không gian, dữ liệu không gian về ranh giới hành chính, dữ liệu không gian của hệ thống giao thông, thủy hệ, nhà ở. Dữ liệu nền của hệ thống thông tin ñịa lý phục vụ quản lý ñô thị Tp. Biên Hòa ñược xây dựng trên cơ sở bản ñồ ñịa chính tỉ lệ 1:500 ñể ñáp ứng yêu cầu chi tiết ñến từng nhà của dữ liệu chuyên ñề. Các lớp dữ liệu nền ñược thiết kế trong BIHOGIS là: Cơ sở toán học Hệ tọa ñộ ñược sử dụng trong hệ thống là hệ VN2000. ðiểm khống chế: cung cấp các thông tin về tọa ñộ vị trí các ñiểm khống chế quốc gia và thông tin hệ tọa ñộ tham chiếu. Hệ thống giao thông Tim ñường giao thông: cung cấp các thông tin về tên, ñộ rộng, vật liệu làm ñường, các loại cấp bậc ñường giao thông. Mặt ñường giao thông: biểu diễn bề mặt ñường giao thông, mô tả các loại bề mặt ñường giao thông, các loại cầu. Mạng lưới sông ngòi Tim sông: cung cấp các thông tin về tên, ñộ rộng, ñộ sâu, phân biệt các loại sông, suối, kênh, mương. Sông hồ: biểu diễn bề mặt của các loại sông, hồ, ñầm lầy, kênh, mương. Ranh giới hành chính ðường ranh giới hành chính: biểu diễn ñường bao ranh giới ở mức ñộ chi tiết cấp phường/xã, cung cấp thông tin liên quan ñến các ñơn vị hành chính kề nhau. Phân vùng hành chính: biểu diễn vùng hành chính mức ñộ chi tiết cấp phường / xã, cung cấp các thông tin mã, tên và diện tích của các ñơn vị hành chính. ðơn vị hành chính: xác ñịnh vị trí các ủy ban nhân dân các cấp với mức ñộ chi tiết cấp phường / xã. Thửa nhà Thửa nhà: xác ñịnh vị trí, hình dạng và kích thước của các ñối tượng thửa ñất, nhà; cung cấp thông tin ñịa chỉ, … ðịa vật ðịa vật: biểu diễn các ñối tượng dưới dạng ñiểm, các ñối tượng này như trụ sở UBND, trường học, chợ, ñình chùa, nhà thờ, bệnh viện… 2. Dữ liệu chuyên ñề Hiện nay, nguồn dữ liệu ñược sử dụng thường xuyên trong công tác quản lý và vận hành các chuyên ñề là các họa ñồ giấy và các tài liệu liên quan. Nguồn dữ liệu này rất lớn và rất cũ, ñã xuất hiện nhiều hư hỏng do ñó cần chuyển tất cả các thông tin trên giấy thành dữ liệu số quản lý trên hệ thống máy tính. Nguồn dữ liệu chuyên ngành này sẽ là thành phần quan trọng trong hệ thống thông tin ñịa lý phục vụ 10