tổ chức quản lý và cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí trên khu vực thành phố thủ đức

Nghiên cứu này sử dụng công cụ PostgreSQL/PostGIS để xây dựng cơ sở dữ liệu cho hệ thống WebGIS, để tạo nên trang WebGIS, các công nghệ mã nguồn mở được ứng dụng như GeoServer, Leaflet,

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU

Các công trình nghiên cứu quốc tế

Giovanni Randazzo [3] và cộng sự đã trình bày một ý tưởng về việc Triển khai WebGIS để lập bản đồ động và trực quan hóa dữ liệu không gian địa lý ven biển: Nghiên cứu điển hình về Dự án BESS Việc quản lý và giám sát các bãi biển nhỏ (PB) ở quần đảo Malta và Sicily là một thách thức lớn Các bãi biển nhỏ này thường có kích thước nhỏ và nằm ở vị trí xa xôi, khiến việc giám sát chúng bằng các phương pháp truyền thống trở nên khó khăn Để giải quyết vấn đề này, dự án BESS (Pocket Beach Management and Remote Surveillance System) của Liên minh Châu Âu đã phát triển một nền tảng WebGIS Nền tảng này cung cấp một công cụ truy cập từ xa dễ sử dụng để theo dõi tình trạng của 134 PB ở hai khu vực này Nền tảng WebGIS hiển thị các lớp thông tin khác nhau cho mỗi PB, bao gồm:

- Đặc điểm địa chất/địa mạo của bãi biển

- Sự phát triển của đường bờ biển

- Các thông số hình học và hình thái

Nền tảng WebGIS cho phép các nhà nghiên cứu, các nhà quản lý và công chúng truy cập và phân tích dữ liệu về các bãi biển nhỏ Điều này giúp họ xác định, đánh giá và giải quyết các vấn đề hiện tại và đang phát sinh đối với các bãi biển này Ngoài ra, nền tảng WebGIS cũng có thể được sử dụng để:

- Theo dõi sự thay đổi của các bãi biển nhỏ theo thời gian

- Lập kế hoạch các biện pháp can thiệp phù hợp

- Thúc đẩy sự tham gia của cộng đồng trong việc bảo vệ các bãi biển nhỏ

Nền tảng WebGIS đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và giám sát bãi biển Nó giúp nâng cao hiểu biết về hệ sinh thái bãi biển, từ đó hỗ trợ công tác bảo tồn hiệu quả cho các thế hệ tương lai Hình 2.1 minh họa phương pháp thiết kế quy trình triển khai WebGIS trong hệ thống BESS.

Hình 2.1: Phương pháp biểu đồ luồng triển khai BESS WebGIS [3]

Muhammad Aqiff Abdul Wahid [4] và cộng sự đã công bố đề tài liên quan tới quản lý dữ liệu GIS bằng nền tảng của ERSI Quản lý cơ sở hạ tầng tích hợp bằng ứng dụng Web-GIS

Mục đích của nghiên cứu này là xây dựng một ứng dụng web sử dụng công nghệ

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) để hỗ trợ trường đại học trong việc quản lý thông tin tài sản cơ sở hạ tầng Nghiên cứu điều tra cách quản lý tài sản cơ sở hạ tầng bằng ArcGIS Online có thể cải thiện phương pháp quản lý tài sản truyền thống như thế nào Phương pháp quản lý tài sản cơ sở hạ tầng truyền thống Thông tin tài sản cơ sở hạ tầng thường được lưu trữ bằng các phương pháp truyền thống như giấy tờ, bản đồ giấy và bản vẽ Các phương pháp này không đáng tin cậy vì chúng có thể bị mất, hư hỏng hoặc lỗi thời Ngoài ra, việc chia sẻ thông tin được lưu trữ ở các định dạng này với người khác có thể gặp khó khăn Lợi ích của việc sử dụng GIS cho quản lý tài sản cơ sở hạ tầng GIS có thể được sử dụng để tạo ra một cơ sở dữ liệu địa lý để lưu trữ tất cả thông tin tài sản cơ sở hạ tầng Cơ sở dữ liệu địa lý là một cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu không gian (như vị trí của tài sản) và dữ liệu thuộc tính (như loại tài sản, tình trạng của nó và lịch sử bảo trì của nó) Thông tin này sau đó có thể được sử dụng để tạo bản đồ và báo cáo có thể được sử dụng để quản lý tài sản cơ sở hạ tầng ArcGIS Online là nền tảng GIS dựa trên đám mây có thể được sử dụng để tạo và chia sẻ bản đồ và ứng dụng Trong nghiên cứu này, ArcGIS Online đã được sử dụng để tạo một ứng dụng web map có thể được sử dụng để hiển thị và chia sẻ thông tin tài sản cơ sở hạ tầng

Lợi ích của việc sử dụng ArcGIS Online cho quản lý tài sản cơ sở hạ tầng ArcGIS Online là một công cụ mạnh mẽ có thể được sử dụng để cải thiện quản lý tài sản cơ sở hạ tầng theo nhiều cách Ví dụ: nó có thể được sử dụng để:

- Theo dõi vị trí và tình trạng của tài sản cơ sở hạ tầng

- Lập lịch và theo dõi các hoạt động bảo trì

- Xác định và ưu tiên các tài sản cơ sở hạ tầng cần thay thế hoặc sửa chữa

- Chia sẻ thông tin tài sản cơ sở hạ tầng với người khác

Nghiên cứu đã tìm thấy rằng việc sử dụng ArcGIS Online cho quản lý tài sản cơ sở hạ tầng có thể cải thiện phương pháp quản lý tài sản truyền thống theo nhiều cách ArcGIS Online là một công cụ mạnh mẽ có thể được sử dụng để theo dõi, quản lý và chia sẻ thông tin tài sản cơ sở hạ tầng Hình 2.2 mô tả khung nghiên cứu của Muhammad Aqiff Abdul Wahid như sau:

Hình 2.2: Khung nghiên cứu của Muhammad Aqiff Abdul Wahid [4]

Các công trình nghiên cứu trong nước

Ứng dụng GIS xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu chuẩn hóa phục vụ quản lý đô thị huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội [5]:

Bài nghiên cứu đã ứng dụng các phần mềm mã nguồn mở để xây dựng các hệ thống trên WebGIS với quy mô nhỏ (về lượng dữ liệu, về yêu cầu truy cập) và đơn giản (về tính năng, không yêu cầu xử lý không gian trực tiếp) như WebGIS huyện Mê Linh là hoàn toàn khả thi Để thành lập được trang WebGIS, tác giả trải qua với bốn bước chính bao gồm:

- Xây dựng siêu dữ liệu

- Tổng hợp và hoàn thành trang WebGIS

Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng

Phương pháp bản đồ: Hệ thống thông tin địa lý (GIS), nhất là khi được thể hiện trên nền Web thì các chức năng thu thập, lưu trữ, thể hiện thông tin là rất quan trọng Trong bài báo này, việc thể hiện các thông tin đã được phân tích thông qua WebGIS giúp phổ biến thông tin nhanh chóng đến các đối tượng là người dân hoặc các đơn vị quản lý địa phương (End user) giúp tăng hiệu quả trong việc sử dụng hệ thống và truyền tải thông tin

Phương pháp thu thập số liệu: Việc thu thập số liệu đã được tham khảo ở các tổ chức, cơ quan, cơ sở như: Phòng quản lý đô thị, Phòng Môi Trường, phòng Nông nghiệp, phòng Thủy lợi, phòng Thống kê các xã, Ban quản lý dự án, Trung tâm phát triển quỹ đất… Tuy nhiên, để có được nguồn dữ liệu cho bài nghiên cứu, nguồn dữ liệu có thể thu thập được giới hạn ở phòng bạn Trung tâm hệ thống thông tin địa lý (HMGIS),

Sở Tài Nguyên và Môi Trường, Sở Y Tế

Phương pháp kế thừa: Nội dung nhiệm vụ được phát triển trên cơ sở khai thác và kế thừa các kết quả về xây dựng CSDL, các báo cáo, bản đồ, công trình xây dựng của các Viện và các Trung tâm nghiên cứu Kế thừa và phát triển các cấu trúc CSDL đã được xây dựng trên cả nước cũng như trên địa bàn Huyện (nếu có)

Kỹ thuật chuẩn hóa dữ liệu: Do tính phong phú của dữ liệu không gian thu thập được và theo yêu cầu của hệ thống WebGIS, tất cả các dữ liệu cần được chuẩn hóa trước khi đưa vào cơ sở dữ liệu Các tiêu chuẩn dữ liệu không gian mà hệ thống cần tuân thủ là tiêu chuẩn của Bộ TNMT (với dữ liệu nền, ban hành năm 2007) và tiêu chuẩn quốc tế (bộ tiêu chuẩn ISO 19100)

Dựa theo Quy định Áp dụng chuẩn Thông tin Địa lý cơ sở quốc gia 06/2007/QĐ-BTNMT, dữ liệu địa lý khi thu thập được chuẩn hóa để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý hiện hành cũng như đồng bộ hóa dữ liệu GIS theo chuẩn quốc gia Điều này nhằm đảm bảo dữ liệu được thống nhất và tương thích với các chuẩn thông tin địa lý được áp dụng trên toàn quốc.

Xây dựng siêu dữ liệu

Siêu dữ liệu (metadata) dùng để mô tả tài nguyên thông tin.Vì vậy, có thể hiểu metadata là dữ liệu về dữ liệu hoặc thông tin về thông tin Cụ thể trong tài liệu thì siêu dữ liệu được xác định là “dữ liệu mô tả các thuộc tính của đối tượng thông tin”

Kết quả trang WebGIS (Hình 2.3) [5] quy hoạch huyện Mê Linh:

Hình 2.3: Kết quả hệ thống WebGIS quản lý đô thị huyện Mê Linh [5]

- Bài nghiên cứu đã thành công xây dựng được một hệ thống quản lý các dữ liệu: Quy hoạch phát triển kinh tế, Quy hoạch mạng lưới chợ, tôn giáo, công trình giáo dục, ở huyện Mê Linh - Hà Nội

- Chia sẻ dữ liệu lên hệ thống WebGIS để các ban ngành khác có thể vào và tham khảo, truy xuất dữ liệu một cách nhanh chóng mà không cần tự tổng hợp dữ liệu từ nhiều nguồn rời rạc khác nhau

- Tập trung không chỉ xây dựng thành công hệ thống dữ liệu không gian mà còn nghiên cứu và xây dựng siêu dữ liệu (metadata)

- Trang WebGIS đến thời điểm hiện tại không vào được và không duy trì được nguồn dữ liệu

- Trang WebGIS chưa cho phép người dùng có thể tương tác sơ bộ như tải dữ liệu để phục vụ cho mục đích nghiên cứu của mình

Xây dựng hệ thống thông tin địa lý (GIS) phục vụ công tác quản lý đô thị thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai [6]:

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 Cụ thể: Xây dựng Hệ thống thông tin địa lý phục vụ quản lý đô 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

Với yêu cầu quản lý và khai thác dữ liệu của các chuyên đề một cách đồng thời của nhiều người dùng ở các phòng ban khác nhau, phần mềm trong hệ thống thông tin địa lý phục vụ quản lý đô 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 động 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 địa lý

Trong các hệ thống thông tin địa lý, dữ liệu là thành phần rất quan trọng, tuy nhiên để việc quản lý và khai thác dữ liệu thực sự hiệu quả, dữ liệu cần được tổ chức sắp xếp lưu trữ sao cho hợp lý và tối ưu để đáp ứng khả năng truy xuất, chia sẻ dữ liệu, sao cho nhiều người dùng cùng thao tác, truy cập kho dữ liệu mà vẫn đảm bảo được tính toàn vẹn và sự thống nhất của dữ liệu Do đó, sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu để tổ chức lưu trữ dữ liệu GIS là cần thiết Dữ liệu được thu thập từ các phòng ban trực thuộc UBND thành phố Biên Hòa theo từng chuyên đề sẽ được nhập/chuyển vào cơ sở dữ liệu Dữ liệu này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để 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 đặc điểm của cơ sở dữ liệu như sau:

 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu với dung lượng lớn

Quy trình xử lý yêu cầu dữ liệu từ phía khách hàng thường rất nhiều và phức tạp Do vậy, đòi hỏi các cấu trúc lưu trữ và truy vấn cần được tối ưu để có thể đáp ứng tốt nhất nhu cầu của người dùng.

 Các quan hệ trong cơ sở dữ liệu phức tạp, đòi hỏi hệ quản trị hỗ trợ rất

 nhiều tính năng như: kiểu dữ liệu đặc biệt, ràng buộc toàn vẹn Khả năng tạo chỉ mục cũng được yêu cầu để tăng cường tốc độ 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 được chọn phải hỗ trợ nhiều người truy cập đồng thời Các vấn đề giải quyết tranh chấp, đụng độ trong quá trình truy xuất đồng thời của các hệ quản trị có thể khác nhau Do đó, việc chọn lựa hệ quản trị hoạt động ổn định rất quan trọng

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

3.1.1 Định nghĩa hệ cơ sở dữ liệu và hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu là tập hợp thông tin có cấu trúc, đáp ứng nhu cầu khai thác đa dạng Dữ liệu được sắp xếp thành các trường theo thứ tự nhất định, giúp giảm trùng lặp, dễ tìm kiếm và chia sẻ hiệu quả Hệ cơ sở dữ liệu là chương trình phần mềm lưu trữ và hỗ trợ thao tác với dữ liệu, cung cấp Bộ xử lý truy vấn và Bộ quản lý cơ sở dữ liệu để quản lý thông tin.

Bộ quản lý dữ liệu

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database Management System - DBMS)[7]: Là một hệ thống phần mềm cho phép tạo lập cơ sở dữ liệu và điều khiển mọi truy nhập đối với cơ sở dữ liệu đó Trên thị trường phần mềm hiện nay ở Việt Nam đã xuất hiện khá nhiều phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu như: Microsoft Access, Foxpro, DB2, SQL Server, Oracle,.v.v…

3.1.2 Các khả năng của hệ quản trị CSDL

Có hai khả năng chính cho phép phân biệt các hệ quản trị cơ sở dữ liệu với các kiểu hệ thống lập trình khác:

- Khả năng quản lý dữ liệu tồn tại lâu dài: đặc điểm này chỉ ra rằng có một cơ sở dữ liệu tồn tại trong một thời gian dài, nội dung của cơ sở dữ liệu này là các dữ liệu mà hệ quản trị CSDL truy nhập và quản lý

- Khả năng truy nhập các khối lượng dữ liệu lớn một cách hiệu quả

Ngoài hai khả năng cơ bản trên, hệ quản trị CSDL còn có các khả năng khác mà có thể thấy trong hầu hết các hệ quản trị CSDL đó là:

- Hỗ trợ ít nhất một mô hình dữ liệu hay một sự trừu tượng toán học mà qua đó người sử dụng có thể quan sát dữ liệu

- Ðảm bảo tính độc lập dữ liệu hay sự bất biến của chương trình ứng dụng đối với các thay đổi về cấu trúc trong mô hình dữ liệu

- Hỗ trợ các ngôn ngữ cao cấp nhất định cho phép người sử dụng định nghĩa cấu trúc dữ liệu, truy nhập dữ liệu và thao tác dữ liệu

Quản lý giao dịch là khả năng cho phép nhiều người dùng truy cập cơ sở dữ liệu cùng lúc và với nội dung truy cập chính xác Điều này đảm bảo rằng mọi người dùng đều có thể làm việc với dữ liệu nhất quán và tránh xung đột hoặc lỗi trong quá trình sử dụng.

- Ðiều khiển truy nhập, có nghĩa là khả năng hạn chế truy nhập đến các dữ liệu bởi những người sử dụng không được cấp phép và khả năng kiểm tra tính đúng đắn của CSDL

- Phục hồi dữ liệu, có nghĩa là có khả năng phục hồi dữ liệu, không làm mất mát dữ liệu với các lỗi hệ thống

Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu thông dụng hiện nay:

MySQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) [8] mã nguồn mở và miễn phí Nó được phát triển bởi Oracle Corporation và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng web, ứng dụng di động và ứng dụng doanh nghiệp MySQL có một số tính năng nổi bật sau:

MySQL là một lựa chọn tuyệt vời cho các doanh nghiệp muốn tiết kiệm chi phí vì nó miễn phí và có mã nguồn mở Ngoài ra, các doanh nghiệp muốn có toàn quyền kiểm soát mã nguồn của mình cũng có thể sử dụng MySQL vì đây là phần mềm mã nguồn mở.

- Hiệu suất cao: MySQL được thiết kế để cung cấp hiệu suất cao, ngay cả khi dữ liệu lớn hoặc được truy cập bởi nhiều người dùng đồng thời

- Tính bảo mật: MySQL cung cấp các tính năng bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ dữ liệu khỏi bị truy cập trái phép hoặc bị thay đổi trái phép

- Khả năng mở rộng: MySQL có thể được mở rộng để đáp ứng nhu cầu lưu trữ và truy xuất dữ liệu ngày càng tăng

PostgreSQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS)[9] mã nguồn mở và miễn phí Nó được phát triển bởi PostgreSQL Global Development Group và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng web, ứng dụng di động và ứng dụng doanh nghiệp PostgreSQL có một số tính năng nổi bật sau:

- Miễn phí và mã nguồn mở: PostgreSQL là một lựa chọn tuyệt vời cho các doanh nghiệp muốn tiết kiệm chi phí hoặc có quyền kiểm soát mã nguồn của mình

- Hiệu suất cao: PostgreSQL được thiết kế để cung cấp hiệu suất cao, ngay cả khi dữ liệu lớn hoặc được truy cập bởi nhiều người dùng đồng thời

- Tính bảo mật: PostgreSQL cung cấp các tính năng bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ dữ liệu khỏi bị truy cập trái phép hoặc bị thay đổi trái phép

- Khả năng mở rộng: PostgreSQL có thể được mở rộng để đáp ứng nhu cầu lưu trữ và truy xuất dữ liệu ngày càng tăng

- Tính toàn vẹn dữ liệu: PostgreSQL cung cấp các tính năng để đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu, ngăn chặn các truy cập không hợp lệ hoặc các thay đổi dữ liệu không mong muốn

- Tính năng mở rộng: PostgreSQL hỗ trợ nhiều tính năng mở rộng, chẳng hạn như các ngôn ngữ lập trình thủ tục, các mô hình dữ liệu nâng cao và các công cụ phân tích

Trong bài nghiên cứu này, tác giả sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL với các tiềm năng của nó như sau:

- Tối ưu các đặc điểm của một hệ quản trị CSDL

- Có tính năng mở rộng PostGIS dùng cho đối tượng không gian ưu việt hơn

Siêu dữ liệu

Metadata (Siêu dữ liệu) được định nghĩa: là dữ liệu của dữ liệu Được sử dụng trong ngữ cảnh dữ liệu kỹ thuật số hiện nay, siêu dữ liệu là những thông tin mô tả nội dung, chất lượng, tình trạng, nguồn dữ liệu, định dạng dữ liệu, độ chính xác và các đặc điểm thích hợp khác của dữ liệu

Metadata giúp tóm tắt thông tin cơ bản về dữ liệu Nhờ vào đó, bạn có thể sử dụng các dữ liệu này hoặc các phiên bản dữ liệu khác cũng như tìm kiếm chúng dễ dàng hơn Ngoài ra, nó còn được sử dụng cho các tập tin máy tính, hình ảnh, cơ sở dữ liệu quan hệ, video, tệp âm thanh hoặc trang web

Hầu hết các trang web đều lựa chọn sử dụng Metadata để mô tả nội dung và từ các khoá được liên kết Dữ liệu có độ chính xác và chi tiết thế nào cũng là một yếu tố khiến cho người dùng muốn hoặc không muốn truy cập vào trang web

3.2.2 Nội dung Metadata: Định nghĩa siêu dữ liệu [10] phải tuân theo rất nhiều công việc tiêu chuẩn hóa trong bối cảnh thông tin địa lý (ví dụ: FGDC, ISO, v.v.) Các tiêu chuẩn này xác định chính xác thông tin có trong siêu dữ liệu Hiện nay có nhiều tổ chức đã cho ra những tiêu chuẩn siêu dữ liệu và thúc đẩy, khuyến khích và hỗ trợ việc sử dụng nó như:

- Federal Geographic Data Committee (FGDC), USA - Dữ liệu Địa lý Liên bang Ủy ban (FGDC), Hoa Kỳ: Cung cấp một tập hợp chung của thuật ngữ và định nghĩa cho siêu dữ liệu kỹ thuật số không gian địa lý Tất cả cơ quan sản xuất dữ liệu không gian địa lý của liên bang Hoa Kỳ được yêu cầu để sử dụng tiêu chuẩn CSDGM

The European Committee for Standardization (CEN) and the International Information Society Standardization System (ISSS) have developed a metadata element set designed to describe digital technical resources It complements existing methods for searching and indexing electronic resources over the Internet It is far simpler than other standards This standard will be mapped to ISO 19115 and the FGDC standard.

- International Organisation for Standardization (ISO) - Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO): Tiêu chuẩn này đã được thông qua vào tháng 3 năm 2003 Nó xác định lược đồ cần thiết để mô tả thông tin địa lý và dịch vụ Nó cung cấp thông tin về việc xác định, mức độ, chất lượng, lược đồ không gian và thời gian, tham chiếu không gian và phân phối dữ liệu địa lý kỹ thuật số

- Association of Geographic Information (AGI), UK - Hiệp hội Thông tin Địa lý (AGI), Vương quốc Anh: Thông số kỹ thuật siêu dữ liệu khám phá (trước đây được gọi là Khung dữ liệu không gian địa lý quốc gia

- Australia New Zealand Land Information Council (ANZLIC) - Hội đồng Thông tin Đất đai Úc New Zealand (ANZLIC): Tiêu chuẩn bao gồm 41 yếu tố cốt lõi được nhóm thành mười loại Tiêu chuẩn này phù hợp với CSDGM và ISO 19115

ISO 19115-2: 2009 là tiêu chuẩn siêu dữ liệu thông tin địa lý được xuất bản bởi

Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) Nó chủ yếu xác định lược đồ siêu dữ liệu của thông tin địa lý và dịch vụ, bao gồm nhận dạng, chất lượng, phạm vi không gian, chân trời thời gian, nội dung, hệ quy chiếu không gian, phân bố và các thông tin đặc trưng khác Hiện nay, ISO 19115-2: 2009 đã được tích hợp vào Kho lưu trữ siêu dữ liệu chung (CMR) như một trong những tiêu chuẩn phổ biến nhất để trao đổi dữ liệu, tích hợp dữ liệu và truy xuất dữ liệu giữa các tổ chức thông tin địa lý quốc tế và trung tâm dữ liệu địa lý

Theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 12154:2018, các siêu dữ liệu cần được xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn thông tin địa lý ISO 19115-2: 2009 Ngoài ra kết hợp với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Chuẩn Thông tin địa lý cơ sở được ban hành kèm theo Thông tư số 06/2020/TT-BTNMT ngày 31 tháng 8 năm 2020 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường [11], siêu dữ liệu địa lý bao gồm các nhóm thông tin sau đây:

- Nhóm thông tin mô tả siêu dữ liệu địa lý;

- Nhóm thông tin mô tả hệ quy chiếu toạ độ;

- Nhóm thông tin mô tả dữ liệu địa lý;

- Nhóm thông tin mô tả chất lượng dữ liệu địa lý;

Nhóm thông tin mô tả siêu dữ liệu địa lý là nhóm thông tin mô tả khái quát siêu dữ liệu địa lý đó Những thông tin này có thể bao gồm: phương pháp và quy trình phân phối dữ liệu địa lý.

- Thông tin về bảng mã kí tự Tiếng Việt được sử dụng trong siêu dữ liệu địa lý;

- Phạm vi dữ liệu địa lý mà siêu dữ liệu địa lý mô tả;

- Tên chuẩn siêu dữ liệu địa lý, số phiên bản chuẩn siêu dữ liệu địa lý, thời gian xây dựng siêu dữ liệu địa lý;

- Thông tin về đơn vị xây dựng siêu dữ liệu địa lý b Nhóm thông tin hệ quy chiếu tọa độ bao gồm các thông tin chỉ ra hệ quy chiếu toạ độ được áp dụng để xây dựng tập dữ liệu địa lý (nhóm thông tin này không bao gồm các thông tin định nghĩa hệ quy chiếu toạ độ) c Nhóm thông tin mô tả dữ liệu địa lý bao gồm các thông tin sau đây:

- Thông tin mô tả về mục đích sử dụng và hiện trạng của dữ liệu địa lý;

- Thông tin bảng mã kí tự Tiếng Việt được sử dụng trong dữ liệu địa lý;

- Thông tin mô tả mô hình dữ liệu không gian, thời gian được sử dụng để biểu diễn dữ liệu địa lý;

- Thông tin về các loại từ khoá (do đơn vị xây dựng siêu dữ liệu địa lý lựa chọn phục vụ cho mục đích khai thác thông tin sau này), chủ đề mà dữ liệu địa lý đề cập đến;

- Thông tin về mức độ chi tiết, mức độ đầy đủ của dữ liệu địa lý;

- Thông tin về các đơn vị, tổ chức liên quan đến quá trình xây dựng, kiểm tra, nghiệm thu, sử dụng,… dữ liệu địa lý;

- Thông tin về phạm vi không gian và thời gian của dữ liệu địa lý;

- Thông tin về các ràng buộc liên quan đến dữ liệu địa lý như: các ràng buộc về quyền truy cập và bảo mật dữ liệu d Nhóm thông tin chất lượng dữ liệu bao gồm các thông tin mô tả quy trình đánh giá chất lượng, kết quả đánh giá chung về chất lượng dữ liệu địa lý và kết quả đánh giá theo từng tiêu chí chất lượng cụ thể Nhóm thông tin này bao gồm các thông tin cơ bản sau đây:

- Thông tin về phạm vi dữ liệu được đánh giá chất lượng;

- Thông tin về nguồn tư liệu được sử dụng để xây dựng dữ liệu;

- Thông tin mô tả các phương pháp được sử dụng để đánh giá chất lượng dữ liệu;

Dữ liệu viễn thám

3.3.1 Giới thiệu về ảnh viễn thám Sentinel 2 MSI

SENTINEL-2 có sứ mệnh chụp ảnh đa phổ, độ phân giải cao, phạm vi rộng, hỗ trợ các nghiên cứu Giám sát đất đai của Copernicus, bao gồm giám sát thảm thực vật, lớp phủ đất và nước, cũng như quan sát đường thủy nội địa và khu vực ven biển [12]

Thiết bị đa quang phổ SENTINEL-2 (MSI) lấy mẫu 13 dải quang phổ (Hình 3.2) bốn dải ở khoảng cách 10 mét, sáu dải ở khoảng cách 20 mét và ba dải ở độ phân giải không gian 60 mét Dữ liệu thu được, phạm vi nhiệm vụ và tần suất truy cập cao cung cấp cho việc tạo ra thông tin địa lý ở quy mô địa phương, khu vực, quốc gia và quốc tế

Dữ liệu được thiết kế để những Người dùng quan tâm đến các lĩnh vực chuyên đề như:

- Giám sát môi trường nông nghiệp

- Giám sát rừng và thảm thực vật

- Carbon đất, giám sát tài nguyên thiên nhiên

- Giám sát cây trồng toàn cầu

Các thông tin chỉ số của ảnh Sentinel-2 MSI level 1C được thể hiện ở (Bảng 3.2) như sau:

Hình 3.2: So sánh bước sóng Landsat 7, 8 và Sentinel 2 [12]

Bảng 3.2: Các chỉ số của một ảnh Sentinel-2 MSI level 1C bao gồm: [12]

Band Kích thước pixel (mét) Bước sóng

3.3.2 Giới thiệu về ảnh MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) Nhiệt độ bề mặt đất (Land surface temperature - LST) được định nghĩa là nhiệt độ bề mặt trung bình bức xạ của một khu vực Nhiệt độ bề mặt là một trong các chỉ số vật lý về quá trình cân bằng năng lượng trên bề mặt trái đất, là yếu tố cơ bản, quyết định các hiện tượng nhiệt trên mặt đất Nó là kết quả tổng hợp của sự tương tác và trao đổi năng lượng giữa khí quyển và mặt đất, và sự cân bằng giữa bức xạ nhiệt mặt trời với thông lượng khí quyển – mặt đất quy mô khu vực và trên toàn cầu Nhiệt độ bề mặt là một chỉ thị quan trọng của sự cân bằng năng lượng trên bề mặt Trái đất cũng như của hiệu ứng nhà kính

LST được tính toán trên cơ sở phát xạ của các đối tượng bề mặt (đất đai, lớp phủ thực vật, bề mặt của nhà cửa…) quan sát bởi bộ cảm tại các góc nhìn tức thời và năng lượng điện từ đo được trên băng nhiệt hồng ngoại của các bộ cảm đặt trên vệ tinh Ảnh MODIS được thu từ 2 vệ tinh do NASA phóng lên quỹ đạo là vệ tinh Terra (phóng vào tháng 12/1999) và vệ tinh Aqua (vào tháng 6/2002) Với độ phủ chụp lên đến hơn 2.330 km, trong khoảng thời gian một ngày đêm, các đầu đo của các vệ tinh này sẽ quét gần hết Trái đất trừ một số dải hẹp ở vùng xích đạo Các dải này sẽ được phủ hết vào ngày hôm sau Ảnh MODIS gồm có 36 kênh phổ, bao gồm các kênh kế thừa từ vệ tinh LandSat cộng thêm các kênh trong vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại dài Trong số bảy kênh phổ chủ yếu được sử dụng cho lập bản đồ bề mặt đất, các kênh từ 3-7 (với độ phân giải không gian 500 m) có bước sóng trung tâm tại 648, 858, 470,

555, 1240, 1640, và 2130 nm Kênh 1 và 2 có độ phân giải không gian 250 m được tập trung vào màu đỏ (620-670 nm) và hồng ngoại (841-876 nm) được thiết kế để phục vụ việc tính toán sản phẩm chỉ số thực vật chuẩn hóa (NDVI) toàn cầu Các dải phổ trải dài từ vùng ánh sáng nhìn thấy (VIS) đến khu vực sóng hồng ngoại dài (LWIS) của ảnh MODIS cho phép đo một số lượng lớn (40-50) các thông số địa vật lý

Ngoài ra, dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS với độ phân giải thời gian cao cho phép nghiên cứu biến động nhiệt độ bề mặt trên cả hai góc độ đa phổ và đa thời gian, cung cấp một khối lượng lớn thông tin về bề mặt Trái đất trên phạm vi rộng Bài nghiên cứu này cung cấp đến người dùng dòng ảnh vệ tinh MOD11A1 - Land Surface Temperature/Emissivity Daily L3 Global 1km (độ phân giải 1km, chu kỳ hàng ngày) (Hình 3.3) để người dùng có thể sử dụng tính toán các chỉ số từ ảnh nhiệt độ một cách nhanh chóng

Hình 3.3: Dữ liệu nhiệt độ bề mặt đất Terra MODIS từ sản phẩm MOD11A1 năm

3.3.3 Phân tích các chỉ số cơ bản từ Sentinel 2 Ảnh Sentinel 2 MSI với độ phân giải cao có thể dùng để tính toán các chỉ số thông dụng: NDVI, NDWI, NDBI Để tính toán được các chỉ số này từ ảnh viễn thám, các nhà nghiên cứu cần thực hiện các thao tác này trên các khung thời gian nhất định theo (Hình 3.4) bên dưới:

Hình 3.4: Quy trình phân tích ảnh Viễn thám

- Tải ảnh tại khu vực nghiên cứu: Các ảnh Sentinel 2 sau khi được tải về cần được hiệu chỉnh khí quyển về phản xạ bề mặt và nắn chỉnh về lưới chiếu phù hợp

- Gộp ảnh: Nếu trong một khu vực nghiên cứu có lớn hơn 2 tấm ảnh, sau khi đã được hiệu chỉnh các thông số trên sẽ được gộp lại

- Cắt ảnh: Tùy vào khu vực nghiên cứu mà các ảnh này sẽ được cắt theo đúng vùng bao

- Tính toán các chỉ số: Các kênh ảnh sau khi cắt này được sử dụng để tính các chỉ số phổ ở một thời điểm chụp ảnh

NDVI (Normalised Difference Vegetation Index): Các chỉ số thực vật được phân tách từ các băng thị phổ, cận hồng ngoại, hồng ngoại và dải đỏ là các tham số trung gian mà từ đó có thể thấy được các đặc tính khác nhau của thảm thực vật như: sinh khối, chỉ số diện tích lá, khả năng quang hợp, tổng các sản phẩm sinh khối theo mùa Công nghệ gần đúng để giám sát đặc tính các hệ sinh thái khác nhau là phép nhận dạng chuẩn và phép so sánh giữa chúng

Có nhiều các chỉ số thực vật khác nhau, nhưng chỉ số thực vật chuẩn hóa (NDVI) được trung bình hóa trong một chuỗi số liệu theo thời gian sẽ là công cụ cơ bản để giám sát sự thay đổi trạng thái thực vật, trên cơ sở đo biết được tác động của thời tiết khí hậu đến tài nguyên nước mặt Chỉ số NDVI được tính theo công thức sau:

- NIR là băng phổ cận hồng ngoại (Near Infrared)

- RED là băng phổ thuộc bước sóng màu đỏ

NDWI (Chỉ số chênh lệch nước chuẩn) là tham số trung gian chỉ ra các đặc tính của nước, được trích xuất từ dải xanh lá cây, cận hồng ngoại và băng phổ Công thức tính NDWI:

(Band 8 + Band 11) (Phương trình 2) Trong đó:

- NIR là băng phổ cận hồng ngoại (Near Infrared)

- SWIR1 là hồng ngoại bước sóng ngắn

NDBI (Chỉ số thực vật xây dựng đất) là chỉ số được phân tách từ các băng thị phổ, cận hồng ngoại và hồng ngoại bước sóng ngắn Công thức tính NDBI như sau:

(Band 11 + Band 8)(Phương trình 3) Trong đó:

- NIR là băng phổ cận hồng ngoại (Near Infrared)

- SWIR1 là hồng ngoại bước sóng ngắn

WebGIS

Định nghĩa: Theo định nghĩa do Tổ chức bản đồ thế giới (Cartophy) đưa ra:

“WebGIS được xem như là một hệ thống thông tin địa lý được phân bố qua môi trường mạng máy tính để tích hợp, phân phối và truyền tải thông tin địa lý trực diện trên www thông qua Internet”[13] Mô hình mô tả cách thức hoạt động (Hình 3.5) được thể hiện như sau:

Hình 3.5: Mô hình mô tả cách thức hoạt động của WebGIS [13]

Nguyên tắc hoạt động của WebGIS[14]:

- Client gửi yêu cầu của người sử dụng qua giao thức HTTP đến Web Server

- Web Server nhận yêu cầu từ client, xử lý và chuyển tiếp yêu cầu đến Map Server có liên quan

- MapServer nhận yêu cầu liên quan đến bản đồ, gọi hàm tính toán, xử lý Nếu có yêu cầu dữ liệu, nó sẽ gửi yêu cầu dữ liệu đến Data Exchange Server

- Data Exchange Server nhận yêu cầu dữ liệu và tìm kiếm vị trí của những dữ liệu này Sau đó gửi yêu cầu dữ liệu đến Data Server

- Data Server tiến hành lấy ra dữ liệu cần thiết và trả dữ liệu này về cho Data Exchange Server

- Data Exchange Server nhận dữ liệu từ Data Server, sắp xếp dữ liệu theo yêu cầu dữ liệu, sau đó trả dữ liệu về cho Map Server

- Map Server nhận dữ liệu từ Data Exchange Server, đưa chúng đến các hàm xử lý và kết quả được trả về cho Web Server

- Web Server nhận kết quả từ Map Server và gửi về Client qua giao thức HTTP Loại hình WebGIS a Theo kiến trúc

Kết hợp : kiến trúc 3-tier gồm 3 thành phần cơ bản, đại diện cho 3 tầng [15]

Dữ liệu vị trí được lưu trữ trong CSDL (Data tier), bao gồm dữ liệu không gian và phi không gian Các hệ quản lý CSDL như Oracle, MS SQL Server, Esri SDE và PostgreSQL quản lý dữ liệu này Ngoài ra, còn có các định dạng tệp dữ liệu như Shapefile, Tab và XML để lưu trữ dữ liệu vị trí.

- Application Server (Business tier): thường được tích hợp trong một Webserver nào đó, ví dụ như các Web Server nổi tiếng Apache Tomcat, Internet Information Server, Xampp Đó là một ứng dụng phía Server nhiệm vụ chính của nó là tiếp nhận các yêu cầu từ client, lấy dữ liệu từ phía cơ sở dữ liệu theo yêu cầu client, trình bày dữ liệu theo cấu hình định sẵn hoặc theo yêu cầu của client và trả kết quả về theo yêu cầu

Clients in the presentation tier are typically web browsers like Internet Explorer, Firefox, and Google Chrome They open web pages at designated URLs Client applications can be websites, applets, or Flash applications built using W3C-certified technologies Sometimes, clients can also be desktop applications like MapInfo or ArcMap.

HTML với các chương trình thực thi trên Server (HTML with Server program) Phương pháp này tạo ra một trang HTML WebGIS do một chương trình đang chạy trên Server, chương trình này có các khả năng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu

Máy khách gửi một yêu cầu đến WebServer, chương trình trên máy chủ sẽ nhận được yêu cầu này và tạo ra kết quả riêng, kết quả này có thể là một bản đồ (raster) hoặc là một trang HTML Các tham số có thể được gửi kèm đến chương trình, các tham số này được lấy từ các thành phần của trang HTML như text boxes, combo boxes,

Khi chuyển đến máy chủ, toạ độ của điểm kích trên bản đồ cung được chuyển kèm theo.Vì vậy các chương trình trên máy chủ sẽ xử lý các hành động tương ứng với điểm kich Do đó có thể phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển hoặc thực hiện các hành động tại các điểm kích trên bản đồ chính xác

Kết nối giữa Web Server và các chương trình trả lời có thể thực hiện thông qua

CGI (Common Gateway Interface) hoặc bất cứ giao diện nào được cung cấp mà giao tiếp được với Web Server c Theo dịch vụ

Map Server: Lưu trữ dữ liệu và cung cấp các bản đồ thông qua WWW, kèm theo một số chức năng như Zoom, Pan và một số tham số như hiển thị lớp, lựa chọn màu sắc Ở đây máy chủ xử lý toàn bộ, máy khách chỉ hiển thị các bản đồ do máy chủ cung cấp Theo Claus RINNER (nghiên cứu sinh của học viện tin học GMD– Germany National Research Center for Information Technology) [16] thì có 5 loại dịch vụ WebGIS sau (Bảng 3.3):

Bảng 3.3: Đánh giá năm loại dịch vụ WebGIS [16]

Tên Quản lý dữ liệu Hiển thị Phân tích và trả dữ liệu

Những chức năng trên thuộc về máy chủ, vậy máy khách sẽ nhận được những gì? Bảng 3.4 dưới đây sẽ mô tả những dữ liệu mà máy khách sẽ nhận được:

Bảng 3.4: Đánh giá chức năng của năm loại dịch vụ WebGIS [16]

Tên Dữ liệu không gian (thô) Đồ hoạ Báo cáo Các hàm xử lý Geodata Server X

Theo Tổ chức Liên đoàn Địa không gian Mở (OGC), một tổ chức phi lợi nhuận đi đầu thế giới trong việc phát triển các tiêu chuẩn dữ liệu địa lý và dịch vụ, đã ban hành các đặc điểm kỹ thuật về các loại dịch vụ sau:

Web Map Service (WMS) là một trong các chuẩn phổ biến nhất của OGC WMS tạo ra các bản đồ dưới dạng ảnh.Các bản đồ này tự bản thân chúng không chứa dữ liệu Một WMS cơ bản cho phép Client kết nối và lấy bản đồ thông qua các phương thức:

- Get Capabilities: trả về tài liệu XML mô tả chức năng của WMS

- Getmap: trả về các lớp bản đồ dựa vào các tham số được cung cấp bởi

- Client Các tham số có thể được nhúng vào trong một URL (Uniform Resource Locator) của dịch vụ

- Get Feature Info: trả về thông tin liên quan đến một đối tượng được hiển thị trên bản đồ tại vị trí X, Y Phương thức này cho phép Client có thể truy vấn để có thêm thông tin về đối tượng

Ngoài ra, WMS còn cung cấp cho Client kiểm soát các kiểu hiển thị bản đồ thông qua Styled Layer Descriptor (SLD)

Web Feature Service (WFS) cung cấp các đối tượng dữ liệu dưới dạng định dạng thống nhất GML (Geography Markup Language) Dữ liệu mà Client nhận được là một đặc tả về dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính kèm theo Một WFS cơ bản cho phép Client kết nối và lấy dữ liệu về theo các phương thức:

- Get Capabilities: trả về tài liệu XML mô tả chức năng của WMS

- Describe Feature Type: trả về một lược đồ XML định nghĩa các lớp đối tượng

- Get Feature Info: trả về một tập các đối tượng dữ liệu thỏa mãn các ràng buộc được mô tả trong yêu cầu

Ngoài ra, WFS còn cho phép Client thực hiện các thao tác tạo, xóa, sửa các đối tượng

Web Coverage Service (WCS) cung cấp dữ liệu dưới dạng Coverage, biểu diễn các hiện tượng thay đổi theo không gian WCS cho phép truy cập dữ liệu thông qua các phương thức Client, hỗ trợ lấy dữ liệu thông tin che phủ.

- Get Capabilities: trả về tài liệu XML mô tả chức năng của WCS

- Describe Coverage: trả về tài liệu XML mô tả các Coverage mà WCS

- Server có thể cung cấp

Google Earth Engine

Google Earth Engine (GEE) là một nền tảng điện toán đám mây được phát triển để xử lý ảnh vệ tinh và các dữ liệu địa không gian khác Nó cung cấp quyền truy cập vào cơ sở dữ liệu khổng lồ ảnh vệ tinh và các thuật toán cần thiết để phân tích ảnh vệ tinh GEE cho phép giám sát những thay đổi trong các lĩnh vực nông nghiệp, tài nguyên nước và khí hậu… sử dụng dữ liệu địa không gian với các mức độ phân giải theo không gian và thời gian khác nhau Nó cung cấp một danh mục dữ liệu cùng với thuật toán phân tích, cho phép các nhóm người dùng khác nhau, chẳng hạn như các nhà nghiên cứu và chuyên gia tài nguyên môi trường cộng tác bằng cách sử dụng dữ liệu, thuật toán và minh họa bằng hình ảnh[17]

Việc sử dụng GEE đã tăng nhanh trong vài năm qua, trong nhiều cơ quan (nghiên cứu, chính phủ, và tư nhân) cũng như trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau (quản lý nước, nông nghiệp, bảo tồn thiên nhiên, v.v.) Sự phổ biến của công cụ có liên quan đến những lợi ích to lớn của nó so với các công nghệ thông thường khác, bao gồm những điều sau:

- Xử lý ảnh được thực hiện trên đám mây, có nghĩa là bạn không cần tải hàng gigabyte dữ liệu xuống PC của mình nữa Điều này giúp tiết kiệm dung lượng ổ cứng, chi phí cơ sở hạ tầng và khắc phục các hạn chế liên quan đến tốc độ internet;

- Phần mềm xử lý ảnh viễn thám đặc biệt không còn cần thiết, giúp tiết kiệm chi phí cấp phép phần mềm;

- Tốc độ xử lý cao và tiết kiệm thời gian làm việc quý báu;

Cung cấp quyền truy cập vào các bộ dữ liệu khổng lồ không chỉ phạm vi quốc gia mà còn toàn cầu, cho phép thực hiện các phân tích xuyên biên giới Điều này đóng vai trò thiết yếu trong các nghiên cứu về môi trường, cho phép các nhà nghiên cứu thu thập và phân tích dữ liệu từ nhiều quốc gia, từ đó có được cái nhìn tổng quát và toàn diện hơn về các vấn đề môi trường.

- Cung cấp quyền truy cập vào hàng thập kỷ dữ liệu lịch sử cho phép phân tích chuỗi thời gian;

- Cung cấp quyền truy cập vào các tập dữ liệu vệ tinh đa cảm biến đã được xử lý trước, cho phép dễ dàng tích hợp nhiều nguồn dữ liệu khác nhau mà không tốn thời gian sửa/tiền xử lý;

- Cho phép bạn chia sẻ công việc và kiến thức của mình với các chuyên gia khác cũng như với công chúng.

GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

Khu vực nghiên cứu

[18] Với Nghị quyết về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp huyện, cấp xã và thành lập thành phố Thủ Đức thuộc TPHCM vừa được Uỷ ban Thường vụ Quốc hội được thông qua chiều 9-12, TP Thủ Đức đã chính thức được thành lập với diện tích tự nhiên là 211,56 km2 và quy mô dân số 1.013.795 người Tại Nghị quyết được thông qua, TP Thủ Đức được thành lập trên cơ sở nhập toàn bộ 49,79 km2 diện tích tự nhiên, 171.311 người của Quận 2; toàn bộ 113,97 km2 diện tích tự nhiên, 310.107 người của Quận 9 và toàn bộ 47,80 km2 diện tích tự nhiên, 532.377 người của quận Thủ Đức Sau khi thành lập, TP Thủ Đức có 211,56 km2 diện tích tự nhiên và quy mô dân số 1.013.795 người TP Thủ Đức sau khi thành lập giáp Quận 1, Quận 4, Quận 7, Quận

12, quận Bình Thạnh; tỉnh Đồng Nai và tỉnh Bình Dương Cùng với việc thành lập, các đơn vị hành chính cấp xã thuộc TP Thủ Đức được sắp xếp lại, theo đó nhập toàn bộ 1,74 km2 diện tích tự nhiên, 124 người của phường An Khánh vào phường Thủ Thiêm Sau khi nhập, phường Thủ Thiêm có 3,25 km2 diện tích tự nhiên và quy mô dân số 428 người Phường Thủ Thiêm giáp phường An Khánh, phường An Lợi Đông; Quận 1, Quận 4 và quận Bình Thạnh

Thành phố Thủ Đức vừa thông qua nghị quyết về việc thành lập phường An Khánh trực thuộc thành phố Thủ Đức Phường sẽ được thành lập trên cơ sở sáp nhập toàn bộ phường Bình Khánh (diện tích 2,03 km2, dân số 4.333 người) và phường Bình An (diện tích 1,89 km2, dân số 18.821 người) Sau khi thành lập, phường An Khánh có diện tích tự nhiên 3,92 km2 và quy mô dân số 23.154 người Phường An Khánh nằm giáp ranh với các phường Bình Thọ, Hiệp Phú, Linh Tây và Linh Trung.

An Lợi Đông, An Phú, Bình Trưng Tây, Thảo Điền, Thạnh Mỹ Lợi, Thủ Thiêm; Quận

Thành phố Thủ Đức nằm ở phía đông Thành phố Hồ Chí Minh, được thành lập theo Nghị quyết số 1111/NQ-UBTVQH14 ngày 09 tháng 12 năm 2020 của Ủy ban thường vụ Quốc hội, trên cơ sở sáp nhập 3 quận (2, 9, Thủ Đức) và 1 thành phố (Thủ Đức) Sau khi sáp nhập, Thành phố Thủ Đức có 34 phường, được sắp xếp theo 7 phương án, cụ thể: Phương án 1 gồm 11 phường; Phương án 2 gồm 10 phường; Phương án 3 gồm 13 phường; Phương án 4 gồm 10 phường; Phương án 5 gồm 12 phường; Phương án 6 gồm 11 phường; Phương án 7 gồm 10 phường.

- Phía đông giáp thành phố Biên Hòa và huyện Long Thành thuộc tỉnh Đồng Nai với ranh giới là sông Đồng Nai

- Phía tây giáp Quận 12, quận Bình Thạnh, Quận 1 và Quận 4 với ranh giới là sông Sài Gòn

- Phía nam giáp huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai (qua sông Đồng Nai) và Quận

- Phía bắc giáp các thành phố Thuận An và Dĩ An thuộc tỉnh Bình Dương

Hình 4.1: Vị trí địa lý khu vực thành phố Thủ Đức [18]

Thủ Đức sẽ được xây dựng theo hướng đô thị sáng tạo, tương tác cao, trở thành hạt nhân thực hiện cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 của TP.HCM để phát triển kinh tế - xã hội – môi trường, trên cơ sở kinh tế tri thức, khoa học công nghệ và hợp tác phát triển

Thủ Đức sẽ có các cơ chế chính sách để quản lý, thu hút đầu tư phù hợp với các quy tắc và thông lệ quốc tế, với các kế hoạch thực thi và lộ trình thực hiện các dự án tầm mức vĩ mô (như giao thông công cộng, khu trung tâm đổi mới sáng tạo) và các cấp độ thấp hơn (công viên khu ở, thảm cây xanh và mặt nước, các khu nhà ở giá rẻ).

Hiện trạng dữ liệu

Theo như báo cáo tổng kết của “Mô hình tổng thể Hệ thống thông tin địa lý (GIS) thành phố Thủ Đức”[19] đã khảo sát được sơ đồ cơ cấu tổ chức bộ máy cùng tình trạng dữ liệu địa lý của các phòng ban tại thành phố Thủ Đức được thể hiện ở Hình 4.2 như sau: ĐỘI THANH TRA ĐỊA BÀN

CÔNG AN BAN CHỈ HUY QUÂN SỰ

UỶ BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ THỦ ĐỨC

TRUNG TÂM VĂN HÓA TRUNG TÂM TDTT

CTYTMHH MTV DỊCH VỤ CÔNG ÍCH QUẬN 2

CÁC ĐƠN VỊ NGÀNH DỌC

THI HÀNH ÁN DÂN SỰ ĐỘI QUẢN LÝ THỊ TRƯỜNG

HỘI ĐỒNG NHÂN DÂN TP THỦ ĐỨC

BAN KINH TẾ -XÃ HỘI BAN PHÁP CHẾ

THÀNH ỦY ỦY BAN KIỂM TRA VĂN PHÒNG THÀNH ỦY

MTTQ VÀ CÁC ĐOÀN THỂ CHÍNH TRỊ - XÃ HỘI TP THỦ ĐỨC

BAN TỔ CHỨC BAN TUYÊN GIÁO BAN DÂN VẬN

TƯ PHÁP TÀI CHÍNH – KẾ HOẠCH VĂN HÓA – THÔNG TIN KINH TẾ

GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

13 PHÒNG CHUYÊN MÔN CÁC ĐƠN VỊ SỰ NGHIỆP

BAN BỒI THƯỜNG GPMB BAN QUẢN LÝ ĐTXD CÔNG

TRÌNH KV TP THỦ ĐỨC

TRƯỜNG CAO ĐẲNG THỦ THIÊM

P LINH TÂY TRUNG TÂM Y TẾ

TRUNG TÂM GD NGHỀ NGHIỆP - GD THƯỜNG XUYÊN

TRƯỜNG CHUYÊN BIỆT THẢO ĐIỀN

CTYTMHH MTV DỊCH VỤ CÔNG ÍCH QUẬN 9

CTYTMHH MTV DỊCH VỤ CÔNG ÍCH QUẬN THỦ ĐỨC

157 ĐƠN VỊ SỰ NGHIỆP CÔNG LẬP

TRƯỜNG TC NGHỀ ĐÔNG SÀI GÒN

TẾ - KỸ THUẬT THỦ ĐỨC

TÒA ÁN NHÂN DÂN VIỆN KIỂM SÁT NHÂN DÂN

CHI NHÁNH VPĐK ĐẤT ĐAI THỦ ĐỨC ĐỘI GIAO THÔNG CÁT LÁI ĐỘI GIAO THÔNG HÀNG

BỆNH VIỆN LÊ VĂN VIỆT

BỆNH VIỆN LÊ VĂN THỊNH

BỆNH VIỆN ĐA KHOA KHU VỰC THỦ ĐỨC ĐỘI GIAO THÔNG

TRẠM CHĂN NUÔI - THÚ Y THỦ ĐỨC

Hình 4.2: Sơ đồ tổ chức các phòng ban của thành phố Thủ Đức [19]

Thành phố Thủ Đức với 12 phòng chuyên môn và 02 Ban trực thuộc Ủy ban nhân dân Kết quả nghiên cứu đã khảo sát danh mục dữ liệu hiện trạng và xác định nhu cầu quản lý dữ liệu của từng cơ quan, đơn vị quản lý (Việc rà soát dữ liệu hiện trạng được thực hiện cho 11 phòng chuyên môn và 02 Ban Lý do: Thanh tra thành phố Thủ Đức có lĩnh vực đặc thù là khiếu nại và tố cáo chưa xác định rõ nội dung Thiếu thông tin dữ liệu của các đơn vị: Chi nhánh Văn phòng Đăng ký đất đai thành phố Thủ Đức, Văn phòng HĐND và UBND, Chi Cục thống kê, Chi Cục thuế, Quân sự, riêng Công an thiếu dữ liệu liên quan dân cư, an ninh trật tự) Hiện trạng dữ liệu GIS ở các phòng ban được thể hiện ở Bảng 4.1 như sau:

Bảng 4.1: Dữ liệu hiện trạng của các phòng ban sau khi rà soát [19]

Số lượng nhóm lớp dữ liệu chính

Số lượng lớp dữ liệu chi tiết

Hiện trạng đã có GIS cơ bản

2 Tài nguyên và Môi trường 3 32 12%

6 Lao động - Thương binh và

9 Giáo dục và Đào tạo 6 22 68%

10 Văn hóa và Thông tin 7 14 0%

12 Ban bồi thường, Giải phóng mặt bằng 3 7 0%

13 Ban Quản lý Dự án đầu tư xây dựng khu vực 5 15 0%

14 Công an thành phố Thủ Đức 3 5 20%

Khảo sát cũng cho thấy có sự khác biệt về nhu cầu của các phòng ban đối với dữ liệu GIS Một số phòng ban như Quản lý đô thị và Tài nguyên và Môi trường cần nhiều dữ liệu GIS để hỗ trợ nhiều hoạt động, trong khi những phòng ban khác như Lao động – Thương binh và Xã hội chỉ cần tạo dữ liệu GIS cho một số hoạt động hạn chế hơn Sự khác biệt này phụ thuộc vào chức năng của từng phòng ban và cách mà dữ liệu GIS có thể được sử dụng để hỗ trợ các chức năng đó Đánh giá hiện trạng phần mềm ứng dụng GIS tại các phòng ban: Đa số các phần mềm chuyên ngành còn rời rạc, chưa có tính liên kết đồng bộ dữ liệu Chưa sử dụng các tiêu chuẩn chung dẫn tới việc bị trùng lặp dữ liệu, lỗi dữ liệu, dữ liệu rác, … Việc sử dụng các phần mềm desktop hoặc Web cần phải được đảm bảo cập nhật để nâng cao khả năng bảo mật và tối ưu hóa quy trình nghiệp vụ

Để quản lý và sử dụng hiệu quả dữ liệu GIS trên toàn thành phố, cần có cách tiếp cận phối hợp hơn Điều này bao gồm việc xây dựng chiến lược dữ liệu GIS chung, xác định nhu cầu dữ liệu chính của các phòng ban, lập kế hoạch thu thập và quản lý dữ liệu Đồng thời, cung cấp đào tạo và hỗ trợ cho nhân viên trong các bộ phận để sử dụng dữ liệu GIS hiệu quả Xây dựng cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh của thành phố Thủ Đức là giải pháp để giải quyết và hỗ trợ các vấn đề này.

Nhóm 1: Quản trị hệ thống có nhiệm vụ bảo đảm hệ thống hoạt động liên tục, tiếp nhận và phân tích các yêu cầu, các bài toán từ lãnh đạo, các nhà quản lý liên quan đến hoạt động và định hướng phát triển hệ thống phục vụ công tác của từng phòng ban Nhóm 1 trong hệ thống thông tin địa lý là các chuyên gia GIS có thể phân tích, giải quyết các vấn đề thực tế

Nhóm 2: Chuyên viên kỹ thuật GIS có nhiệm vụ thực hiện các bài toán do nhà quản trị hệ thống chuyển giao, đồng thời cần đảm bảo hệ thống vận hành ổn định và hiệu quả Nhân lực trong nhóm 2 phụ trách quản trị hoạt động hệ thống mạng máy tính, giải quyết các bài toán liên quan đến vận hành và phát triển hệ thống sao cho đạt hiệu quả cao Nhóm 3: Những người sử dụng GIS như là công cụ, phương tiện hỗ trợ cho các tác nghiệp hàng ngày Những vị trí này gồm các cán bộ kỹ thuật, các chuyên viên trong các phòng ban quản lý các chuyên đề sử dụng các thiết bị hiện đại, các công cụ phần mềm để truy xuất, khai thác và phát triển cơ sở dữ liệu GIS phục vụ các quy trình tác nghiệp khi hệ thống vận hành Nhóm 3 là nguồn nhân lực chính yếu trong các hoạt động chuyên ngành của các phòng ban Nhóm này cần được trang bị các kiến thức cơ bản về GIS và các kỹ năng GIS để có thể ứng dụng phần mềm trong hỗ trợ các tác nghiệp hàng ngày

Nhóm 4: Tất cả người dân được tiếp cận đến dữ liệu dùng chung GIS Nhóm này ưu tiên việc vận dụng được dữ liệu vào nghiên cứu thực tế và quy trình có được dữ liệu đơn giản, nhanh chóng.

Nguồn dữ liệu xây dựng hệ thống

Nguồn dữ liệu phục vụ cho xây dựng hệ thống được thu thập từ Trung tâm Ứng dụng Hệ thống thông tin Địa lý TP.HCM (gọi tắt là HCMGIS) và đã được nơi đây thu thập từ các cơ quan ban ngành khác nhau bao gồm (Bảng 4.2):

Bảng 4.2: Mô tả các lớp dữ liệu

STT Tên đối tượng quản lý

Nội dung Cơ quan ban ngành

1 Ranh phường POLYGON 50 Biểu diễn đường bao ranh giới ở mức độ chi tiết cấp phường, cung cấp thông tin liên quan đến các đơn vị hành chính kề nhau

Cung cấp các thông tin chính như mã phường, tên và diện tích của các đơn vị hành chính

Sở tài nguyên và môi trường TP.HCM

2 Thuỷ hệ POLYGON 204 Cung cấp hình dạng các sông ở khu vực Thủ Đức, thông tin về tên và chiều dài

3 Giao thông LINE 5903 Cung cấp các thông tin về tên đường, độ rộng, chiều dài, diện tích, kết cấu mặt đường giao thông, số làn xe và các loại cấp bậc đường giao thông

POLYGON 189.778 cung cấp thông tin chính xác về vị trí, hình dạng, diện tích của các thửa đất vào năm 2003 Đối với mỗi thửa đất, hệ thống cũng cung cấp thông tin bổ sung như mã thửa, số hiệu bản đồ, mã loại đất, kế hoạch loại đất, mục đích sử dụng, diện tích thổ cư,

Sở tài nguyên và môi trường TP.HCM

5 Hiện trạng sử POLYGON 16.661 Cung cấp thông tin xác định Sở tài WGS84 dụng đất 2014 vị trí, hình dạng, kích thước của các đối tượng thửa đất năm 2014 Tương ứng từng thửa đất, cung cấp thêm các thông tin về vùng hiện trạng loại đất, năm kiểm kê, loại đất, tên loại đất,… nguyên và môi trường TP.HCM

6 Quy hoạch sử dụng đất 2020

POLYGON 29.320 Cung cấp thông tin xác định vị trí, hình dạng, kích thước của các đối tượng thửa đất năm 2020 Tương ứng từng thửa đất, cung cấp thêm các thông tin về mục đích, diện tích, tên loại đất, vùng quy hoạch,…

Sở tài nguyên và môi trường TP.HCM

7 Cơ sở y tế POINT 366 Biểu diễn các đối tượng cơ sở y tế dưới dạng điểm, các đối tượng được cung cấp thêm các thông tin về vị trí, hình thức kinh doanh, tên, địa chỉ, người đại diện

Trung tâm HCMGIS (Sở Y Tế)

8 Hợp tác xã POINT 12 Biểu diễn các đối tượng hợp tác xã dưới dạng điểm, các đối tượng được cung cấp thêm các thông tin tên, địa chỉ, năm thành lập, ngành, thông tin người đại diện, địa chỉ,…

9 Kinh tế - văn hoá - xã hội

POINT 1233 Biểu diễn các đối về kinh tế

- văn hóa – xã hội dưới dạng điểm, các đối tượng được cung cấp thêm các thông tin ngành nghề, tên, địa chỉ

10 Nhà thuốc POINT 656 Biểu diễn các đối tượng kinh doanh nhà thuốc dưới dạng điểm, các đối tượng được

WGS84 cung cấp thêm các thông tin tên nhà thuốc, địa chỉ, người đại diện

11 Tôn giáo POLYGON 57 Biểu diễn các đối tượng tôn giáo dưới dạng vùng, các đối tượng được cung cấp thêm các thông tin về tên, mã phường

12 Trạm xe buýt POINT 573 Biểu diễn các đối trạm xe buýt dưới dạng điểm, các đối tượng được cung cấp thêm các thông tin như mã phường, loại trạm và tuyến xe

Các lớp dữ liệu này đang được lưu trữ rải rác ở các cơ quan ban ngành cũng như Trung tâm khác nhau, chưa thống nhất chung về nơi lưu trữ và sở hữu.

Phân cấp, phân quyền truy cập vào cơ sở dữ liệu

Mỗi cơ quan, tổ chức có trách nhiệm quản lý và cập nhật dữ liệu chuyên ngành theo nhiệm vụ được giao Chia sẻ liên thông dữ liệu giữa các ban ngành đòi hỏi sự theo dõi và phối hợp chặt chẽ, tuân thủ quy định nhà nước Các cấp bậc dữ liệu bao gồm:

 Dữ liệu dùng chung: là loại dữ liệu có thể phổ biến cho tất cả các thành viên của hệ thống thông tin địa lý

 Dữ liệu dùng riêng: là loại dữ liệu chỉ sử dụng trong phạm vi của một chuyên đề, một cơ quan hoặc phổ biến hạn chế

 Dữ liệu đặc biệt: là loại dữ liệu được tổ chức quản lý theo những qui định riêng của nhà nước

Các lớp dữ liệu được thu thập ở mục 4.3 theo quy định đều là dữ liệu dùng chung, có thể được chia sẻ liên thông giữa các cơ quan, tổ chức với nhau và đến toàn bộ người dân.

Xây dựng kiến trúc của hệ thống

Để tiến hành xây dựng trang WebGIS phục vụ mục đích cho việc tổ chức, quản lý và cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí trên khu vực thành phố Thủ Đức, tích hợp với tính năng truy xuất tự động các ảnh viễn thám Sentinel 2 đã được tính toán các chỉ số thực vật, nước, đô thị, kiến trúc hệ thống (Hình 4.2) được xây dựng như sau:

Hình 4.3: Mô tả kiến trúc hệ thống WebGIS

Hệ thống bao gồm 4 thành phần cơ bản: Cơ sở dữ liệu, Server, Google Earth Engine và Người dùng

- Mô tả: bao gồm các dữ liệu vector được lưu trữ trong các phần mở rộng không gian của hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu đối tượng-quan hệ (Spatial DBMS) tuân theo quy định của OGC (OGC SFA) Trong việc triển khai thử nghiệm, sử dụng cơ sở dữ liệu không gian PostGIS, một phần mở rộng nguồn mở cho hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu đối tượng-quan hệ PostgreSQL

- Công nghệ sử dụng: PostgreSQL (PostGIS) là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) mã nguồn mở và miễn phí Nó cung cấp nhiều tính năng nâng cao, bao gồm hỗ trợ cho các kiểu dữ liệu địa lý PostGIS là một plugin cho PostgreSQL cung cấp hỗ trợ cho các kiểu dữ liệu địa lý PostgreSQL và PostGIS có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu địa lý

Mô tả: là trung tâm kết nối giữa việc truy cập, tìm kiếm của người dùng trên trang WebGIS đến hệ thống dữ liệu và đưa kết quả đến cho người dùng cuối

- Ngôn ngữ lập trình: PHP kèm theo (HTML, CSS, JS):

○ PHP là một ngôn ngữ lập trình kịch bản phía máy chủ phổ biến được sử dụng để tạo các trang web động Nó được sử dụng để tạo các trang web, ứng dụng web, API và các loại nội dung web khác

HTML, CSS và JS là ba ngôn ngữ lập trình thiết yếu trong xây dựng trang web HTML đóng vai trò ngôn ngữ đánh dấu, tạo nên cấu trúc trang web CSS là ngôn ngữ định kiểu, chịu trách nhiệm định dạng giao diện trang web Còn JS, một ngôn ngữ kịch bản, cho phép bổ sung các tính năng tương tác, mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn.

- Công cụ lập trình: PhpStorm

PhpStorm là một IDE mạnh mẽ dành cho PHP, cung cấp nhiều tính năng giúp các nhà phát triển tăng tốc độ và cải thiện chất lượng khi làm việc với các ứng dụng PHP.

○ Yii2 là một framework PHP mã nguồn mở và miễn phí Nó cung cấp một bộ các thành phần và thư viện để giúp phát triển các ứng dụng web nhanh hơn và dễ dàng hơn

○ Leaflet là một thư viện JavaScript mã nguồn mở và miễn phí Nó được sử dụng để tạo bản đồ web

○ Yii2 và Leaflet có thể được sử dụng cùng nhau để tạo các ứng dụng web bản đồ

- Máy chủ Webserver: Xampp (Apache, Tomcat)

○ XAMPP là một bộ phần mềm mã nguồn mở bao gồm Apache, MySQL, PHP và Perl Nó được sử dụng để tạo các trang web cục bộ trên máy tính của

○ Apache là một máy chủ web mã nguồn mở và miễn phí Nó được sử dụng để cung cấp các trang web cho người dùng

○ GeoServer là một máy chủ WebGIS mã nguồn mở và miễn phí Nó được sử dụng để cung cấp dữ liệu địa lý trên web

○ GeoServer có thể được sử dụng để:

■ Cung cấp truy cập vào dữ liệu địa lý từ các nguồn khác nhau, bao gồm cơ sở dữ liệu, tệp và dịch vụ web

■ Tạo các bản đồ web động và tương tác

■ Tích hợp dữ liệu địa lý với các ứng dụng web khác

- GitLab là một hệ thống quản lý phiên bản mã nguồn mở và miễn phí Nó được sử dụng để theo dõi các thay đổi đối với mã nguồn

- GitLab có thể được sử dụng để quản lý mã nguồn cho các sản phẩm web

- JavaScript: JavaScript là một ngôn ngữ lập trình phổ biến được sử dụng để tạo các trang web và ứng dụng web GEE cung cấp một thư viện JavaScript có tên là Earth Engine API, cung cấp các chức năng và phương thức để truy cập và thao tác với dữ liệu hình ảnh Để tương tác với GeoServer, trang WebGIS sử dụng các giao thức sau: WMS (Web Map Service) và WFS (Web Feature Service)

- WMS: Cho phép WebGIS yêu cầu hình ảnh bản đồ từ GeoServer GeoServer sẽ tạo hình ảnh bản đồ tương ứng và gửi lại

- WFS: Cho phép WebGIS truy cập dữ liệu địa lý từ GeoServer WebGIS có thể tạo các truy vấn để lấy dữ liệu từ các Layer đã cấu hình trong GeoServer

Quá trình giao tiếp giữa WebGIS và GeoServer có thể được mô tả như sau:

- WebGIS gửi yêu cầu đến GeoServer thông qua các giao thức WMS hoặc WFS

- GeoServer tiếp nhận các yêu cầu từ WebGIS

GeoServer sẽ tìm kiếm dữ liệu bản đồ từ Data Store, áp dụng Style đã được định nghĩa và tạo hình ảnh bản đồ tương ứng khi nhận được yêu cầu WMS.

- Đối với yêu cầu WFS, GeoServer sẽ tìm kiếm dữ liệu địa lý từ Data Store, và trả về dữ liệu địa lý tương ứng

- GeoServer gửi kết quả trả về WebGIS thông qua các giao thức đã được yêu cầu.

Quy trình xây dựng hệ thống

Để tạo dựng một hệ thống WebGIS với tính năng dùng để lưu trữ các nguồn dữ liệu khác nhau, phân quyền chức năng cho các cán bộ, đơn vị quản lý, chia sẻ nguồn dữ liệu đến người dân và tích hợp thêm chức năng tải ảnh viễn thám đã tính toán sẵn các chỉ số thực vật, nước, đô thị Quá trình thực hiện đề tài (Hình 4.4) gồm các bước chính như sau:

Hình 4.4: Mô tả quy trình xây dựng hệ thống WebGIS

- Khảo sát nhu cầu cơ quan tổ chức khu vực TP.Thủ Đức: Trước khi tiến hành xây dựng CSDL cho hệ thống WebGIS, cần khảo sát nhu cầu của các phòng ban về việc các nguồn dữ liệu nào cần được đưa lên hệ thống để quản lý, chia sẻ Hiện trạng dữ liệu hiện nay tại các phòng ban để đề xuất được các bước chuẩn hóa dữ liệu hợp lý Sự cần thiết của các thao tác, chức năng nào trên trang WebGIS để thuận tiện cho việc sử dụng, đào tạo đội ngũ cán bộ

- Thu thập dữ liệu: Chuẩn bị dữ liệu là bước quan trọng cần tiến hành sau khi khảo sát nhu cầu Việc thu thập số liệu đã được tiến hành ở các tổ chức, cơ quan, cơ sở như: Bộ Tài nguyên và Môi trường cùng Trung tâm hệ thống thông tin địa lý

- Chuẩn hóa dữ liệu: Do tính phong phú của dữ liệu được thu thập từ nhiều ban ngành, phòng ban khác nhau và theo yêu cầu của hệ thống WebGIS, tất cả các dữ liệu cần được chuẩn hóa trước khi đưa vào cơ sở dữ liệu Sau khi tiếp nhận dữ liệu từ các tổ chức, cần đảm bảo các thuộc tính dữ liệu được tuân theo quy định cột, tên cột dữ liệu, hệ tọa độ, tuân thủ theo thiết kế của cơ sở dữ liệu đã xây dựng

Xây dựng siêu dữ liệu là bước cần thiết trong chuẩn bị dữ liệu, được thực hiện theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Chuẩn thông tin địa lý cơ sở Siêu dữ liệu giúp chuẩn hóa dữ liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho các bước tiếp theo trong quá trình đưa thông tin lên WebGIS.

- Xây dựng CSDL: Sau khi hoàn tất việc chuẩn bị dữ liệu cho trang WebGIS, xây dựng một hệ quản trị cơ sở dữ liệu bằng PostgreSQL để lưu trữ các bảng thuộc tính Siêu dữ liệu sẽ được xây dựng bằng plugin trên QGIS và lưu trữ dưới dạng HTML để đưa trực tiếp lên WebGIS

- Xây dựng trang WebGIS bằng các công nghệ đã lựa chọn, dữ liệu sẽ được đưa lên Mapserver (ở đây tác giả dùng Geoserver) Thêm các tính năng khác trên trang WebGIS như: cập nhật dữ liệu, dashboard theo dõi số liệu, phân quyền cho người dùng,

4.6.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu a Thiết kế CSDL thuộc tính

Thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu là một quá trình quan trọng trong việc xây dựng một cơ sở dữ liệu hiệu quả Một mô hình dữ liệu được thiết kế tốt sẽ giúp cơ sở dữ liệu đáp ứng được các yêu cầu của người dùng, đồng thời đảm bảo tính nhất quán và hiệu quả của cơ sở dữ liệu Thiết kế CSDL được phân thành ba giai đoạn:

Thiết kế cơ sở dữ liệu mức khái niệm

Mô hình dữ liệu khái niệm có chức năng cung cấp nền tảng cho các mô hình logic của dữ liệu hoặc chỉ ra mối quan hệ tương đồng giữa những mô hình ERD Thực thể (Entity) là các đối tượng, sự vật, sự việc hoặc là một khái niệm, lưu trữ dữ liệu thuộc cơ sở dữ liệu Thực thể được biểu thị ở dạng hình chữ nhật trong mô hình ER Đặc điểm chính của các thực thể là phải có duy nhất một thuộc tính và một khoá Mọi thực thể đều được tạo thành từ các thuộc tính đại diện Trong ERD, có hai loại thuộc tính khóa là Thuộc tính khóa chính (primary key) là một thuộc tính riêng biệt được xác định bằng một bản ghi duy nhất trong bảng cơ sở dữ liệu Thuộc tính khóa ngoại (foreign key) là một tham chiếu đến khóa chính trong bảng Mối quan hệ (Relationship) có nghĩa là sự liên kết giữa hai hay nhiều thực thể

Trong ERD, mối quan hệ giữa các bảng được liên kết bằng một đường kẻ Mỗi đường kẻ có dấu hiệu phân biệt nằm ở đầu các mối nối Có ba kiểu liên kết chính là:

- Quan hệ 1 - 1: Một thực thể của tập thực thể X có thể liên kết với một hoặc nhiều thực thể của tập thực thể Y và ngược lại

- Quan hệ 1 - n: Một thực thể của tập thực thể X có thể liên kết với nhiều thực thể của tập thực thể Y, trái lại, một thực thể của tập thực thể Y chỉ được liên kết với ít nhất một thực thể

- Quan hệ n - 1: Nhiều thực thể của tập thực thể X có thể liên kết với nhiều hơn một thực thể của tập thực thể Y, nhưng một thực thể của tập thực thể có thể không hoặc liên kết với nhiều thực thể của thập thực thể X

Hình 4.5: Cơ sở dữ liệu mức khái niệm (ERD)

Mô hình ERD (Hình 4.5) mô tả mối quan hệ giữa các bảng ở mức khái niệm Bảng ranhphuong được lấy làm trung tâm, liên kết 1 – n với đa số các bảng khác Các bảng giaothong và thuyhe có quan hệ n – n với ranhphuong nên cần có bảng trung gian là phuong_giaothong và phuong_thuyhe để liên kết Ngoài ra, các bảng nhathuoc, ktvhxh, csyt, tramxebus còn liên kết với giaothong theo quan hệ 1 – n, chỉ ra các đối tượng thuộc đường nào và một đường có thể có nhiều đối tượng Cuối cùng, các bảng danhmuc thể hiện sự liên kết với danh mục của đối tượng, phục vụ cho thống kê báo cáo sau này.

Thiết kế cơ sở dữ liệu mức logic:

Thiết kế logic là quá trình chuyển đổi mô hình khái niệm thành mô hình dữ liệu cho một hệ thống quản lý CSDL cụ thể Đối với hệ quản trị CSDL quan hệ, thiết kế logic bao gồm việc thiết kế các bảng, các ràng buộc, các giao diện, các chuyển đổi, và các thủ tục truy cập thông tin Nói cách khác, thiết kế logic là quá trình chuyển đổi mô hình dữ liệu độc lập với phần mềm thành mô hình dữ liệu cụ thể, phù hợp với hệ quản trị CSDL đã được chọn Kết quả được thể hiện dưới đây:

- RANHPHUONG (GID, madvhc, caphc, maphuong, maquan, tenphuong, tenquan, st_area, st_length, geom)

- THUYHE (GID, fcode, ten_song, ghi_chu, st_length, geom)

Bảng thông tin đường giao thông (GID, tên đường, chiều dài, vị trí đầu, vị trí cuối, điểm đầu trục hoành, điểm đầu trục tung, vị trí cuối trục hoành, vị trí cuối trục tung, diện tích, kết cấu mặt đường, loại đường, năm xây dựng, năm duy tu, tải trọng, loại giá trị, ghi chú, một chiều, cấp quản lý, đơn vị quản lý, tình trạng, số làn, cấp đường, đã kiểm tra, hình học).

- BUILDING (GID, code, fclass, name, type, ghichu, dientich, geom, maphuong)

- HIENTRANGSDD_2014 (GID, vunghientr, loaidat, namkiemke, shape_length, shape_area, mahuyen, loaidath_1, mamauhex, tenloaidat, kyhieu, maphuong, geom)

- QUYHOACHSDD_2020 (GID, vungqh, tenvung, namqh, shape_length, shape_area, ma_mdsd, mdsd, ghichu, mamauhex, tenloaidat, kyhieu, maphuong, geom)

- DIACHINH_2003 (GID, shbando, shthua, dientich, dientichpl, maloaidat, khloaidat, diadanh, dtsd, geom, mdsd2003, kh2003, shthuatam, dtthocu, maphuong)

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Tổ chức, quản lý và cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí

Để giải quyết được bài toán đặt ra ở đầu bài nghiên cứu, tác giả đã thực hiện xây dựng một trang WebGIS là nơi dùng để tổ chức, quản lý và cập nhật các loại dữ liệu liên quan đến vị trí tại thành phố Thủ Đức cũng như cung cấp một công cụ tự động truy xuất các ảnh viễn thám theo thời gian đã tính toán các chỉ số như: NDVI, NDWI, NDBI, LST

Các lớp dữ liệu khác nhau từ các ban ngành, cơ quan quản lý khác nhau đã được thu thập để tổ chức, chuẩn hóa thành một thể thống nhất theo bộ quy định tiêu chuẩn chung của Nhà nước ta Sau khi được thống nhất tổ chức dữ liệu theo một cấu trúc chung, toàn bộ dữ liệu được lưu trữ và quản lý trong một hệ quản trị cơ sở dữ liệu Các loại dữ liệu sẽ được phân bổ và quản lý đúng theo từng ban ngành, tránh nhập nhằng giữa các cơ quan Cuối cùng, khi có sự thay đổi về mặt dữ liệu, hệ thống

WebGIS hoàn toàn cho phép người quản trị thay đổi, cập nhật, chỉnh sửa trực tiếp mà không cần tốn quá nhiều giai đoạn như hiện nay Những lợi ích cơ bản mà kết quả nghiên cứu đem lại là:

 Mỗi tổ chức bao giờ cũng cần dữ liệu nhiều hơn nguồn dữ liệu sẵn có của mình nhằm phục vụ cho việc phát triển thêm những ứng dụng trong nhu cầu quản lý Tuy nhiên, các tổ chức cũng không đủ điều kiện để thu thập được toàn bộ những liệu cần hoặc chưa đủ kinh phí Việc chia sẻ dữ liệu như hiện trạng nghiên cứu sẽ giúp các tổ chức linh hoạt hơn trong việc quản lý dữ liệu và cân đối kinh phí xây dựng

 Dữ liệu do các tổ chức khác nhau thu thập được thường không tương thích với nhau Dữ liệu có thể cùng một khu vực là thành phố Thủ Đức nhưng chúng có thể khác về cấu trúc, định dạng, chuẩn địa lý, cơ sở toán học,… Việc chuẩn hóa sơ bộ dữ liệu đầu vào trước khi xây dựng cơ sở dữ liệu sẽ giúp thống nhất các định dạng dữ liệu từ các tổ chức khác nhau lại

Hệ thống WebGIS được xây dựng theo các chức năng chính như sau:

 Hệ thống: chức năng cho phép người quản trị, người dùng đăng nhập/đăng xuất để xem được dữ liệu trên hệ thống Ngoài ra, đối với người quản trị còn có chức năng phân quyền sử dụng cho từng đối tượng sử dụng, tương ứng với từng ban ngành có trách nhiệm cập nhật dữ liệu của cơ quan đó

Trang chủ báo cáo hiển thị trực quan số liệu thống kê cụ thể cho mỗi lớp dữ liệu, kèm theo biểu đồ thống kê các dữ liệu thuộc tính trong từng lớp dữ liệu theo ranh giới phường.

 Các lớp dữ liệu: người dùng có thể truy cập và các lớp dữ liệu tương ứng đã được phân quyền, người quản trị có thể truy cập vào toàn bộ lớp dữ liệu và có thể thao tác cập nhật, chỉnh sửa Ngoài ra, người dùng có thể trực tiếp truy xuất dữ liệu viễn thám tại thành phố Thủ Đức thông qua hệ thống WebGIS và được quyền tải kết quả về

 Cập nhật dữ liệu: người quản trị có thể chỉnh sửa, thêm mới đối tượng trực tiếp trên trang WebGIS

Kết quả của trang WebGIS phân loại ba đối tượng sử dụng chính như sau:

Người Quản trị hệ thống, thuộc đối tượng nhóm 1 + nhóm 2, có vai trò thiết kế giao diện và chức năng của WebGIS theo chỉ thị của Nhà nước Khi đăng nhập thành công, Người Quản trị được cấp phép thực hiện toàn bộ chức năng quản trị như tạo hoạt động, quyền hoạt động, nhóm quyền và quản lý người dùng Kết quả đầu ra là các tài khoản người dùng được cấp quyền hạn tương ứng.

Người sử dụng được phân quyền: nằm ở nhóm 3 theo đối tượng sử dụng

Người sử dụng được phân quyền ở các phòng ban sẽ đăng nhập vào hệ thống để thực hiện các thao tác cập nhật dữ liệu (thêm, chỉnh sửa, cập nhật, xóa), báo cáo thống kê các đối tượng do tổ chức mình quản lý Tài khoản của người dùng do người quản trị hệ thống đã tạo ra trước đó Người dùng từ các phòng ban đăng nhập vào hệ thống theo từng chuyên đề mình phụ trách để cập nhật dữ liệu Hệ thống sẽ kiểm tra đăng nhập Nếu đăng nhập sai sẽ thông báo đến người dùng Người dùng chỉ được quyền cập nhật trờn đối tượng đó được cấp quyền thuộc chuyờn ủề mỡnh quản lý, đối với cỏc đối tượng chia sẻ không được phép cập nhật

Người sử dụng thông thường: nằm ở nhóm 4 theo đối tượng sử dụng Là toàn bộ người dân khi truy cập vào trang WebGIS sẽ được quyền xem và tải các dữ liệu này về máy của mình.

Mô tả chức năng chi tiết của hệ thống

Hệ thống quản lý dữ liệu vị trí trên khu vực thành phố Thủ Đức được xây dựng với các chức năng chi tiết (Hình 5.1) như sau:

Hình 5.1: Sơ đồ mô tả chức năng chi tiết của hệ thống WebGIS

Tương ứng với từng đối tượng sử dụng trang WebGIS mà họ được sử dụng các chức năng khác nhau Bảng 5.1 dưới đây mô tả tổng quan chức năng của trang WebGIS cho từng đối tượng như sau:

Bảng 5.1: Mô tả chức năng trang WebGIS với từng đối tượng

Chức năng Người dùng được phân quyền

Quản trị viên Người dùng thông thường Đăng nhập/ Đăng xuất/ Thay đổi mật khẩu/Thông tin cá nhân

Chỉ khi được phân quyền

Tất cả quyền Không cho phép

Tạo mới tài khoản Không cho phép Tất cả quyền Không cho phép Khóa tài khoản Không cho phép Tất cả quyền Không cho phép Báo cáo thống kê Chỉ khi được phân quyền

Tất cả quyền Không cho phép

Xem thông tin chi tiết các lớp dữ liệu

Chỉ khi được phân quyền

Tất cả quyền Không cho phép

Cập nhật/Chỉnh sửa/Xóa dữ liệu

Chỉ khi được phân quyền

Tất cả quyền Không cho phép

Map Tất cả quyền Tất cả quyền Tất cả quyền

Viễn thám Tất cả quyền Tất cả quyền Tất cả quyền

Mô tả chi tiết từng chức năng được hoạt động như sau:

1 Đăng nhập/ Đăng xuất/ Thay đổi mật khẩu/Thông tin cá nhân

Hiện tại trang WebGIS vẫn đang được xây dựng trên nền localhost với địa chỉ trang như sau: http://localhost/luanvany/web/user/auth/login Người dùng sau khi vào địa chỉ trang Web sẽ xuất hiện trang yêu cầu đăng nhập (Hình 5.2) Có 3 cách đăng nhập tương ứng với 3 đối tượng khác nhau để kết nối vào hệ thống WebGIS như sau:

- Quản trị viên: là người có toàn bộ các quyền điều khiển vì họ là người xây dựng nên trang WebGIS Tiến hành đăng nhập bằng tài khoản của người quản trị viên và chọn vào nút để được kết nối vào hệ thống

- Người dùng được phân quyền: người dùng được phân quyền có thể trực tiếp vào việc quản lý dữ liệu như xem, cập nhật, thêm mới, xóa đối tượng dữ liệu trên những lớp dữ liệu được phân quyền quản lý bởi quản trị viên Tiến hành đăng nhập bằng tài khoản đã được cung cấp bởi quản trị viên sau khi phân quyền và chọn vào nút để được kết nối vào hệ thống

- Người sử dụng thông thường: đối tượng này chỉ được cấp quyền xem thông tin của hai chức năng là bản đồ, viễn thám và không tham gia vào việc quản lý dữ liệu Vì thế họ không có tài khoản đăng nhập, nên sẽ chọn nút để tiến hành kết nối được vào trang WebGIS

Hình 5.2: Giao diện trang đăng nhập của WebGIS

Quản trị viên và người dùng được phân quyền có thể quản lý tài khoản của mình thông qua 3 tác vụ:

- Xem Thông tin cá nhân của tài khoản

Sau khi đăng nhập thành công, để tiến hành thực hiện các thao tác quản lý tài khoản của mình, người dùng trỏ chuột phải vào góc phải màn hình ở phần tên đăng nhập

Để xem thông tin tài khoản, người dùng bấm chuột phải vào biểu tượng Trên giao diện hiện ra, người dùng trỏ chuột vào mục Giao diện hiển thị ra các thông tin gồm họ và tên, tên đăng nhập, email như Hình 5.3.

Hình 5.3: Giao diện xem thông tin chi tiết của người dùng

Ngoài ra, người dùng có thể cập nhật lại thông tin tài khoản của mình bằng các thao tác sau, chọn nút trên giao diện Thông tin tài khoản, trang WebGIS sẽ đưa người dùng đến giao diện cập nhật tài khoản (Hình 5.4), người dùng được cập nhật thông tin: Họ tên và địa chỉ email Sau khi hoàn thành cập nhật, chọn nút để tiến hành lưu trữ thông tin mới cập nhật

Hình 5.4: Giao diện cập nhật thông tin tài khoản Để tiến hành thay đổi mật khẩu cho tài khoản, người dùng trỏ chuột phải vào nút

, giao diện sẽ chuyển đến trang Thay đổi mật khẩu (Hình 5.5) gồm các trường thông tin: mật khẩu (mật khẩu hiện tại), mật khẩu mới và xác nhận mật khẩu mới Sau khi cập nhật đầy đủ thông tin để chuyển đổi mật khẩu, người dụng chọn nút để tiến hành lưu trữ thông tin mới cập nhật

Để đảm bảo bảo mật cho tài khoản người dùng, WEBGIS đã tích hợp tính năng cập nhật mật khẩu ngay trên giao diện Sau khi sử dụng xong, người dùng có thể chủ động đăng xuất khỏi tài khoản để tránh bị người khác truy cập trái phép.

Để cán bộ có thể truy cập trang WebGIS, quản trị viên cần tạo tài khoản gồm tên đăng nhập và mật khẩu Quy trình cấp quyền tài khoản mới bao gồm: tạo tài khoản đăng nhập mới và phân quyền cho tài khoản đó.

Bước 1- Quản lý hoạt động : Vào mục Quản lý hoạt động (Hình 5.6) bằng cách trỏ chuột phải vào nút (kết quả sẽ cho ra một danh sách các hoạt động trên hệ thống) → Nhấn chọn nút để hệ thống tự động khởi tạo các hoạt động tương ứng với từng lớp dữ liệu đã được tạo trong controller: index, view, create, update, delete Bước này giúp trang WebGIS truy xuất ra các hoạt động được tạo ở phía phần mềm, bao gồm:

- Index: cho phép truy cập vào trang danh sách

- View: cho phép xem dữ liệu

- Create: cho phép tạo mới dữ liệu

- Update: cho phép cập nhật dữ liệu

- Delete: cho phép xóa dữ liệu

Hình 5.6: Giao diện thể hiện danh sách hoạt động của trang WebGIS

Bước 2 - Quản lý quyền truy cập: Sau khi đã cập nhật các hoạt động mới nhất có trên trang WebGIS, tiến hành tạo quyền quản lý truy cập để cho phép các đối tượng người dùng được thao tác trên các dữ liệu tương ứng bằng cách trỏ chuột phải vào nút

, sau khi giao diện quản lý quyền truy cập xuất hiện (Hình 5.7), tiến hành trỏ chuột phải vào nút để tiến hành tạo mới quyền quản lý và người quản trị viên quy định các hoạt động nào được cho phép ở quyền đó theo yêu cầu của tổ chức Sau khi xuất hiện giao diện Thêm mới quyền truy cập, quản trị viên tiến hành khởi tạo cho một nhóm quyền truy cập mới, thao tác như sau: Đặt tên → Mô tả → Actions (tìm kiếm dữ liệu tương ứng được cấp phép cho quyền truy cập mà quản trị viên đang tạo, tùy vào quy định sẽ trao cấp các quyền tương ứng như xóa, cập nhật, xem, chỉ bằng thao tác nhấn vào đúng action đó) → Lưu

Hình 5.7: Giao diện khi thêm mới quyền truy cập Sau khi kết thúc việc tạo, kết quả sẽ cho ra giao diện (Hình 5.8) như sau:

Hình 5.8: Kết quả sau khi tạo danh sách quyền truy cập