Nền tảng chia sẻ dữ liệu tài nguyên và môi trường thành phố hồ chí minh

Nghiên cứu - Ứng dụng NỀN TẢNG CHIA SẺ DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÙI HỒNG SƠN(1), NGUYỄN TỒN THẮNG(1), VĂN HÙNG TIẾN(1) VŨ VĂN THÁI(1), ĐỒNG THỊ BÍCH PHƯƠNG(2) (1) Sở Tài nguyên Môi trường Thành phố Hồ Chí Minh (2) Viện Khoa học Đo đạc Bản đờ Tóm tắt: Bài báo giới thiệu phương pháp luận giải pháp xây dựng tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường đáp ứng quy định Nghị định 73/2017/NĐ-CP ngày 14 tháng 06 năm 2017 Chính phủ thu thập, quản lý, khai thác, chia sẻ sử dụng thông tin, liệu tài nguyên môi trường Kiến trúc Tổng thể Công nghệ thông tin tài nguyên môi trường Sở Tài ngun Mơi trường Thành phớ Hờ Chí Minh xây dựng Kết thử nghiệm Thành phớ Hờ Chí Minh cho thấy tảng sẵn sàng cung cấp gần 450 liệu theo chuẩn mở quốc tế quy chuẩn, tiêu chuẩn quốc gia Các tổ chức, cá nhân khai thác sử dụng liệu thông qua tảng phương thức quyền hạn truy cập khác Đặt vấn đề Một chức quan trọng ngành tài nguyên môi trường cung cấp, chia sẻ thông tin, liệu, sản phẩm tài nguyên môi trường cho tổ chức, cá nhân khai thác sử dụng phục vụ quản lý nhà nước phát triển kinh tế xã hội Giải pháp chia sẻ, sử dụng chung thông tin liệu tài ngun mơi trường nói riêng thơng tin, liệu địa lý nói chung phải đối mặt với thách thức kỹ thuật xuất phát từ đặc điểm đa nguồn gốc liệu thiếu đồng trình độ cơng nghệ thành phần tham gia hoạt động chia sẻ, sử dụng chung Dữ liệu tài nguyên môi trường liên quan đến lĩnh vực quản lý nhà nước Bộ Tài nguyên Môi trường bao gồm liệu điều tra liệu, thơng tin hình thành quản lý, khai thác, với đặc điểm đa dạng độ xác, tính cập nhật, ngữ nghĩa, định dạng hình thức lưu trữ Sự đa dạng công nghệ tồn khách quan hệ thống khác ngành tài nguyên môi trường Bởi lẽ, công nghệ phục vụ tốt cho lĩnh vực khơng phục vụ tốt cho lĩnh vực khác Mặt khác, nguồn nhân lực công nghệ thông tin thiếu hụt chưa đủ trình độ để triển khai hệ thống cách công nghệ nên việc hỗ trợ kỹ thuật từ doanh nghiệp bên cần thiết Đối mặt với đa dạng công nghệ hệ thống ngành thách thức khách quan - ngành tài ngun mơi trường nỗ lực tạo hệ thống cho toàn ngành khơng thể “ép” đơn vị ngồi ngành sử dụng Hơn nữa, áp lực đòi hỏi phải xây dựng nhanh chóng, hiệu hệ thống địi hỏi phải huy Ngày nhận bài: 1/5/2022, ngày chuyển phản biện: 5/5/2022, ngày chấp nhận phản biện: 9/5/2022, ngày chấp nhận đăng: 26/5/2022 18 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 52-6/2022 Nghiên cứu - Ứng dụng động nhiều nguồn lực nên vấn đề hệ thống “nói chuyện” với thách thức lớn cần phải vượt qua Nền tảng chia sẻ liệu tài ngun mơi trường Thành phố Hồ Chí Minh phải tìm kiếm giải pháp để vượt qua thách thức nói thực hóa tầm nhìn Kiến trúc tổng thể Cơng nghệ Thơng tin ngành tài ngun mơi trường thành phố, là: “Dữ liệu, thông tin tài nguyên môi trường dễ dàng tiếp cận khai thác sử dụng hiệu tảng để kiến tạo môi trường phát triển phục vụ phát triển kinh tế, xã hội Thành phố Hồ Chí Minh” Nền tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường, đặc biệt liệu không gian địa lý, thực tảng công nghệ để triển khai nhiệm vụ thu thập, quản lý, khai thác, chia sẻ sử dụng thông tin, liệu tài nguyên môi trường theo quy định Nghị định 73/2017/NĐ-CP ngày 14 tháng 06 năm 2017 Chính phủ Giải pháp cơng nghệ Có thể nói giai đoạn bùng nổ khái niệm công nghệ vận hành giới Kiến trúc hướng dịch vụ (Service Oriented Atchitecture), Đồng vận hành (Interoperability), Điện toán đám mây (Cloud computing), Dịch vụ Web (Web Services), Cách mạng công nghiệp 4.0, Smart City,… với loạt công nghệ sản phẩm khoa học đời để phục vụ việc áp dụng công nghệ thông tin, truyền thông cách nhanh hiệu Đứng trước bối cảnh trạng ứng dụng phát triển công nghệ thông tin ngành tài nguyên môi trường với nhiều thách thức nói trên, Sở Tài nguyên mơi trường Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng Mơ hình đồng vận hành tổ chức OGC (Open Geospatial Consortium) làm tảng để phát triển vận hành tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường, liệu không gian địa lý Mơ hình đồng vận hành OGC (OGC Interoprability Model) áp dụng cho hầu hết hạ tầng liệu không gian (SDI) quốc gia lãnh thổ giới Mơ hình đồng vận hành OGC phát triển dựa khái niệm kiến trúc hướng dịch vụ (Service-Orieted Architecture, SOA) Hình 1: Mơ hình đờng vận hành OGC (OGC Interoperability Model) TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 52-6/2022 19 Nghiên cứu - Ứng dụng Mơ hình đồng vận hành OGC (Hình 1) bao gồm thành phần sau: - OWS-2 (OGC Web service 2.0): chuẩn dịch vụ Web 2.0 tổ chức OGC đề xuất (hiện OGC có phiên cho OWS khơng ảnh hưởng đến mơ hình đồng vận hành mà trình bày) OWS viết tắt chữ OGC Web Service, tảng để vận hành thành phần khác Chúng ta nhận thấy tất thành phần khác muốn tương tác với thông qua OWS-2 tạo môi trường tương tác mà OGC gọi dịch vụ có khả tương tác qua mạng (NetWork-Enabled Services) Các dịch vụ Web OGC cung cấp: - Các thông tin địa lý từ nhiều nguồn khác (Multi-Source Information) - Các thao tác xử lý liệu lõi (Operations support core) chuyển đổi hệ tọa độ - Các tiến trình nghiệp vụ (Bussiness Processes) Trong mơ hình có tham gia nhiều hệ thống thông tin khác nhau: Thành phần “Sensors and Platform” System A, System B, System C Mỗi hệ thống thông tin cung cấp liệu khác qua OWS-2 Trong giới thực tồn nhiều hệ thống thông tin địa lý cung cấp liệu khác nhau, hệ thống thông tin lĩnh vực quản lý Nhà nước ngành tài nguyên môi trường, hệ thống thông tin tổ chức khác địa bàn thành phố Thành phần “Registries”: nơi để System A, System B, System C,… đăng ký dịch vụ Web cung cấp liệu hay cụ thể đăng ký liệu có mơ tả chúng (metadata), có dịch vụ Web Đây thành phần 20 quan trọng để thành phần khai thác sử dụng truy cập, khám phá hiểu nguồn liệu mà thành phần khác cung cấp; hiểu được, biết cách tiếp cận đến liệu để khai thác sử dụng Thành phần người sử dụng phân tán Distributed Users - ứng dụng hệ thống khai thác dịch vụ Web OWS-2 để tạo chức cần thiết phục vụ cho từ tổ chức riêng biệt Khái niệm người sử dụng thực không ám người cụ thể mà ứng dụng hệ thống thành phần hệ thống khai thác dịch vụ Web Những hệ thống tạo dịch vụ Web theo OWS-2 tiến hành đăng ký thành phần “Registries” để hệ thống khác tìm kiếm, khám phá sử dụng Thành phần lưu trữ - Feature Data Stores and Image Libraries - thành phần lấy liệu từ nhiều nơi để phục vụ cơng tác lưu trữ Các liệu liệu vector (Feature) liệu dạng hình ảnh (ảnh vệ tinh, ảnh hàng khơng quét với độ phân giải phù hợp),… Thành phần cung cấp ngược lại liệu lưu trữ, xử lý dạng dịch vụ Web theo OWS-2 để hệ thống khác khai thác sử dụng Thành phần Models and Simulation Data Processing - Mơ hình hóa giới thực: Dữ liệu thơng tin địa lý đóng vai trị quan trọng việc mơ hình hóa tượng tự nhiên mô tượng tự nhiên tạo kịch biến đổi khí hậu, lan truyền chất gây nhiễm nguồn nước,… Thông qua dịch vụ Web hệ thống mơ hình hóa tự động lấy liệu cần thiết từ nhiều nguồn khác để thực thi mơ hình kết mơ hình hóa TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 52-6/2022 Nghiên cứu - Ứng dụng trở thành liệu hệ thống khác nhằm phục vụ mục đích khác Các kết (giá trị gia tăng) cung cấp qua dịch vụ Web theo OWS-2 Tất dịch vụ Web tuân theo chuẩn OGC theo hình vẽ trên, dịch vụ Web hình vẽ mang tính chất đại diện cho chuẩn OGC là: WFS - Web Feature Service: dịch vụ Web cung cấp liệu thông tin địa lý dạng đối tượng vùng, điểm hay tuyến (polyline, line) WMS - Web Maping Service: dịch vụ Web cung cấp liệu thông tin địa lý liên quan đến quan trắc thiết bị cảm biến WCS - Web Coverage Service: dịch vụ Web phục vụ cung cấp liệu cảm biến mã hóa bề mặt (coverage) trái đất ảnh vệ tinh, lidar,… Mơ hình đồng vận hành OGC có số đặc điểm sau: - Tất liệu dịch vụ Web phải mô tả (metadata) cách tường minh, khách quan, trung thực phải tuân thủ tiêu chuẩn mở - Mọi tương tác với liệu gốc thông qua dịch vụ Web mà không cần biết liệu gốc mơ hình hóa bảo đảm tính bảo mật liệu liệu gốc theo quy định (Ví dụ: theo 1660/QĐTTg việc ban hành danh mục bí mật nhà nước lĩnh vực tài nguyên môi trường) - Dữ liệu gốc sở liệu hệ thống thông tin (như Hệ thống thông tin đất đai) tệp liệu riêng biệt (như file ảnh viễn thám) kết khai thác qua dịch vụ Web hình ảnh phần thông tin liệu theo quy định đáp ứng yêu cầu giữ bí mật liệu Mơ hình đồng vận hành OGC với tiêu chuẩn (đặc tả) OGC coi đóng vai trị việc triển khai xây dựng hạ tầng liệu không gian (SDI Spatial Data Infrastructure) nhiều quốc gia lãnh thổ, Canada, Mỹ, Australia, New Zealand, Kết thảo luận Dựa mơ hình đồng vận hành OGC, Sở Tài ngun Mơi trường Thành phố Hồ Chí Minh triển khai phát triển Nền tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường gồm thành phần sau: 3.1 Cổng thông tin liệu tài nguyên môi trường: Cổng thông tin liệu tài nguyên mơi trường đóng vai trị thành phần “Registries” mơ hình đồng vận hành OGC Dựa sản phẩm, kết thực nhiệm vụ quy định Nghị định 73/2017/NĐ-CP ngày 14 tháng 06 năm 2017 Chính phủ thu thập, quản lý, khai thác, chia sẻ sử dụng thông tin, liệu tài nguyên môi trường, Sở Tài nguyên môi trường triển khai đăng ký công bố cho gần 450 tập liệu Cổng thông tin liệu tài nguyên môi trường địa https://geoportal-stnmt.tphcm.gov.vn TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 52-6/2022 21 Nghiên cứu - Ứng dụng Hình 2: Cổng thơng tin liệu tài nguyên môi trường Cổng thông tin liệu tài ngun mơi trường có chức sau: quan nhà nước khác địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh - Siêu liệu (metadata): tất liệu không gian địa lý đăng ký, mô tả theo chuẩn ISO 19115/19139 Dữ liệu phi không gian mô tả theo tiêu chuẩn Dubline Core Thông qua siêu liệu cơng cụ tìm kiếm, người sử dụng tiếp cận tìm hiểu số thơng tin cần thiết liệu hình thức trả lời cho câu hỏi Cái gì? Khi nào? Ở đâu?, đặc biệt thơng tin hình thức tiếp cận liệu, trực tiếp (offline) trực tuyến (online) dịch vụ Web (API) để khai thác sử dụng hiệu 3.2 Hệ thống trục tích hợp dịch vụ Web tài nguyên môi trường: - Bản đồ trực tuyến: chức giúp người sử dụng xem trước liệu trình bày đồ ảnh vệ tinh Chức đồ trực tuyến cịn kết nối lấy liệu từ nguồn khác thông qua giao tiếp mở như: WMS, WMTS định dạng liệu mở (GML, GeoJson) Nguồn liệu khác máy chủ đồ WMS Sở Tài nguyên Môi trường máy chủ đồ 22 Hệ thống trục tích hợp dịch vụ Web tài ngun mơi trường (https://esbstnmt.tphcm.gov.vn) đóng vai trị đại diện cho Sensors and Platform mơ hình đồng vận hành OGC Nói cách khác, thành phần đại diện cho hệ thống lưu trữ, hệ thống thông tin chuyên ngành Sở Tài nguyên Mơi trường Hệ thống hình thành với mục tiêu cung cấp liệu không gian địa lý qua dịch vụ Web theo chuẩn WFS cho người sử dụng, trước hết quan Nhà nước mở rộng cho tổ chức cá nhân khác Mỗi tổ chức cấp tài khỏan truy cập hệ thống để khai thác sử dụng dịch vụ Web theo chuẩn WFS phân quyền truy cập giám sát hệ thống trục tích hợp dịch vụ Web tài ngun mơi trường TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 52-6/2022 Nghiên cứu - Ứng dụng Hình 3: Thơng tin tài khoản quyền hạn truy cập liệu qua dịch vụ Web chuẩn WFS Hệ thống trục tích hợp dịch vụ Web tài nguyên môi trường cung cấp liệu qua dịch vụ Web định dạng mở thơng dụng Shapefile, GeoJson, GML, KML Chính thế, tổ chức, cá nhân khai thác sử dụng liệu trực tuyến nhiều phương thức khác nhau: Ứng dụng điện thoại thông minh, WebGIS, Desktop, Google Earth, tạo dịch vụ Web mới, tích hợp liệu mức hệ thống (Backend) Hình 4: Mơ hình Gateway để khai thác sử dụng liệu qua dịch vụ Web theo chuẩn WFS hệ thống Hệ thống trục tích hợp dịch vụ Web tài ngun mơi trường có số đặc điểm sau: GeoJson hay GML bắt buộc phải thông qua Gateway có địa IP cụ thể Gateway coi đại diện cho tổ chức, cá nhân cấp tài khỏan môi trường mạng hệ thống - Các ứng dụng tảng Web, ứng dụng điện thoại thông minh sử dụng dịch vụ Web theo chuẩn WFS với định dạng TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 52-6/2022 23 Nghiên cứu - Ứng dụng 3.3 Các ứng dụng khai thác sử dụng: Các ứng dụng khai thác sử dụng đóng vai trị thành phần Distributed Users mơ hình đồng vận hành OGC Các ứng dụng khai thác sử dụng khai thác sử dụng thông qua dịch vụ Web theo chuẩn OGC như: WMS, WMTS, WFS, định dạng khác nhau: hình ảnh (jpeg, png), KML, GML, Geojson, Các ứng dụng khai thác sử dụng liệu qua tảng chia sẻ liệu ứng dụng điện thoại thơng minh, ứng dụng tảng Web ví dụ WebGIS ứng dụng Destop QGIS ArcMap Như ứng dụng khai thác sử dụng liệu xuất nhiều phụ thuộc vào nhu cầu, mục đích sử dụng người khai thác sử dụng liệu qua tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường Một ví dụ điển hình - Sở Giáo dục Đào tạo Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường để khai thác sử dụng liệu trực tuyến để xây dựng WebGIS (https://gis.hcm.edu.vn/) phục vụ cho quản lý mạng lưới sở giáo dục địa bàn thành phố Hình 5: WebGIS mạng lưới sở giáo dục Thành phớ Hờ Chí Minh có sử dụng liệu từ tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường Việc khai thác tái sử dụng liệu không gian địa lý giúp Sở Giáo dục Đào tạo Thành phố Hồ Chí Minh triển khai phát triển ứng dụng đạt hiệu cao thời gian đặc biệt kinh phí xây dựng liệu Kết luận Nền tảng chia sẻ liệu tài ngun mơi trường Thành phố Hồ Chí Minh xây dựng dựa mơ hình đồng vận hành 24 OGC đáp ứng quy định chuẩn mở quốc tế quy chuẩn, tiêu chuẩn quốc gia Nền tảng chia sẻ liệu triển khai theo hướng mở để chia sẻ liệu tài ngun mơi trường nói chung liệu khơng gian địa lý nói riêng Thơng qua tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường, quan nhà nước, doanh nghiệp cá nhân dễ dàng tiếp cận TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 52-6/2022 Nghiên cứu - Ứng dụng liệu tài nguyên môi trường, đặc biệt liệu không gian địa lý để khai thác, sử dụng, tích hợp, phát triển ứng dụng nhiều tảng công nghệ khác nhau. Tài liệu tham khảo [1] Bùi Hồng Sơn (2005), Nghiên cứu thử nghiệm xây dựng mơ hình tích hợp liệu cho HCMGIS, Sở Khoa học cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh [2] Bùi Hồng Sơn (2013), Nghiên cứu giải pháp trục tích hợp cơng nghệ IBM ESB (Enterprise Service Bus) để xây dựng trục tích hợp thơng tin cho sở liệu quốc gia tài nguyên môi trường, Bộ Tài nguyên môi trường [3] Văn Hùng Tiến (2015), Nghiên cứu đề xuất mơ hình đồng vận hành sở liệu không gian hệ thống thông tin quản lý ngành tài nguyên môi trường, Sở Khoa học công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh [4] Sở Tài ngun mơi trường (2018), Kiến trúc tổng thể CNTT ngành TN&MT Tp.HCM [5] ISO/TC 211, ISO 19119:2005(E): Geographic Information-Service, 2005 [6] ISO/TC 211, ISO 19001: 2002(E): Geographic Information-Reference Model, 2002 [7] ISO/TC 211, ISO 19115:2003(E): Geographic Information - Metadata, 2003 [8] ISO/TC 211, ISO/TS 19139:2007, Geographic information Metadata - XML, 2007 [9] Landgate, Shared Land Information Platform-Enabling FrameWork Architecture, 2006 [10] OGC, OpenGIS Reference Model, 2003 [11] OGC, Geospatial Portal Reference Architecture - A Community Guide to Implementing Standards-Based Geospatial Portals, 2004 [12] OGC, OpenGIS Web Service Architecture, 2003. Summary Platform for resources and environmental data sharing of Ho Chi Minh City Bui Hong Son, Nguyen Toan Thang, Van Hung Tien, Vu Van Thai Ho Chi Minh City Department of Natural Resources and Environment Dong Thi Bich Phuong Vietnam Institute of Geodesy and Cartography The article introduces the methodology and solutions to build a platform for sharing resource and environmental data that meets the provisions of Decree 73/2017/ND-CP dated June 14, 2017 of the Government on collecting, managing, exploiting, sharing and using information, resource and environment data and the Master Architecture of Information Technology for Natural Resources and Environment developed by the Department of Natural Resources and Environment of Ho Chi Minh City Test results in Ho Chi Minh City show that the platform is ready to provide nearly 450 data sets according to international open standards and national regulations and standards Organizations and individuals can exploit and use data through this platform with different access methods and permissions. TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 52-6/2022 25 ... Tài ngun Mơi trường Thành phố Hồ Chí Minh triển khai phát triển Nền tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường gồm thành phần sau: 3.1 Cổng thông tin liệu tài nguyên môi trường: Cổng thông tin liệu. .. dụng liệu qua tảng chia sẻ liệu tài ngun mơi trường Một ví dụ điển hình - Sở Giáo dục Đào tạo Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường để khai thác sử dụng liệu trực... chuẩn quốc gia Nền tảng chia sẻ liệu triển khai theo hướng mở để chia sẻ liệu tài nguyên mơi trường nói chung liệu khơng gian địa lý nói riêng Thơng qua tảng chia sẻ liệu tài nguyên môi trường, quan