Luận văn thạc sĩ: PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CẢNH BÁO DỊCH BỆNH TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIS pot

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỖ VĂN XUÂN PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CẢNH BÁO DỊCH BỆNH TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIS LUẬN VĂN THẠC SĨ Thái Nguyên - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỖ VĂN XUÂN PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CẢNH BÁO DỊCH BỆNH TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIS Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 35 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn: PGS.TS. ĐẶNG VĂN ĐỨC Thái Nguyên - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu, cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo PGS.TS. Đặng Văn Đức đến nay em đã hoàn thành luận văn về đề tài “Giám sát tình hình và cảnh báo xu hƣớng lây lan của dịch bệnh cúm gia cầm”. Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Đặng Văn Đức ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình làm luận văn. Em xin cảm ơn quý thầy cô trong trong khoa Công Nghệ Thông Tin trƣờng Đại học Thái Nguyên, đặc biệt là các quý thầy cô trong viện Công nghệ thông tin Hà Nội đã chỉ dạy cho em những kiến thức hết sức quý báu trong thời gian em học tập. Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Sở NN & PTNN Bắc Giang, Ban lãnh đạo, các anh chị các phòng ban của Chi cục thú y tỉnh Bắc giang đã hết sức nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu, làm luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể cán bộ giáo viên trƣờng Cao đẳng nghề Bắc Giang, mọi ngƣời trong gia đình, bạn bè đã tạo điều kiện, giúp đỡ, khuyến khích và động viên tôi trong suốt quá trình học và làm luận văn. Vì lý do thời gian và vì lƣợng kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong luận văn của em chắc chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết, mong thầy cô giáo cùng các bạn đóng góp ý kiến để em có thể củng cố kiến thức và chƣơng trình của mình đƣợc hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn! Đỗ Văn Xuân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 TÓM TẮT GIS ra đời và đƣợc phát triển mạnh trong những năm gần đây. Cùng với sự bùng nổ về công nghệ của Internet, GIS cũng đã phát triển công nghệ cho phép chia sẻ thông tin thông qua mạng toàn cầu bằng cách kết hợp GIS và Web hay còn gọi là WebGIS . Bên cạnh đó, xu hƣớng chia sẻ dƣ̃ liệ u , phát triển phần mềm trên công nghệ mã nguồn mở cũng đang đƣợc quan tâm ở các nƣớc đang phát triển vì nhiều lợi ích mà nó mang lại . Vì thế , việc nghiên cứu ứng dụng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở sẽ mang lại khả năng chia sẻ thông tin địa lý rộng rãi cho các ngành . Nội dung chính của đề tài là tìm hiểu về hệ thống thông tin địa lý GIS và ứng dụng của chúng; nghiên cứu về WebGIS, khả năng xây dựng ứng dụng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở, trên cơ sở đó ứng dụng xây dựng WebGIS phục vụ công tác “Giám sát tình hình và cảnh báo xu hướng lây lan của dịch bệnh cúm gia cầm”. Kết quả của đề tài đã trình bày các nghiên cứu lý thuyết về WebGIS: phân loại, tìm hiểu các chiến lƣợc phát triển WebGIS, tìm hiểu phần mềm xây dựng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở là MapServer và đã xây dựng ứng dụng WebGIS giám sát tình hình và cảnh báo xu hƣớng lây lan của dịch bệnh cúm gia cầm trên địa bàn Bắc Giang. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 MỤC LỤC MỤC LỤC 3 MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIỆT TẮT 5 MỞ ĐẦU 7 CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS 1.1. ĐỊNH NGHĨA GIS 11 1.2. CÁC THÀNH PHẦN CỦA GIS [4] 12 1.3. CẤU TRÚC DỮ LỊÊU TRONG GIS 14 1.3.1. Dữ liệu không gian 14 1.3.2. Dữ liệu phi không gian: 20 1.4. Chức năng 22 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍCH HỢP WEB-GIS 24 2.1. Giới thiệu WEB: 24 2.2. Giới thiệu về WebGIS: 25 2.3. Chức năng của WebGIS: 27 2.4. Ứng dụng của WebGIS: 28 2.5. Giải pháp tích hợp và mô hình kết nối WebGIS: 28 2.5.1. Các giải pháp tích hợp WebGIS: 28 2.5.1.1. Nặng phía Server/ nhẹ phía Client: 31 2.5.1.2. Nhẹ phía Server/ nặng phía Client. 32 2.5.2. Sơ đồ hoạt động của WebGIS 33 2.5.3 . Phần mềm mã nguồn mở MAPSERVER 34 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG WEBGIS CẢNH BÁO DỊCH BỆNH CÚM GIA CẦM 37 3.1. PHÂN TÍCH 37 3.1.1. Hiện trạng nhu cầu thông tin: 37 3.1.2. Phân loại thông tin: 37 3.1.3. Phân tích hệ thống và định hƣớng công nghệ: 38 3.2. THIẾT KẾ: 39 3.2.1. Thiết kế kiế n trú c: 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 3.2.2. Thiế t kế cơ sở dƣ̃ liệ u 40 3.2.2.1. Phân tích: 40 3.2.2.2. Thiết kế: 42 3.3. THIẾT KẾ QUY TRÌNH 47 3.3.1. Quy trình sao lƣu và phục hồi dữ liệu. 47 3.3.2. Quy trình quản lý (hiệu chỉnh, cập nhật) thông tin bản đồ 50 3.3.3. Quy trình cập nhật thông tin trạng thái hiện tại của bệnh dịch 55 3.3.4. Quy trình cập nhật thông tin quản lý và giám sát phòng chống bệnh 58 3.3.5. Quy trình dự báo khả năng lây lan của dịch 61 3.3.6. Quy trình hiển thị bản đồ dự báo khả năng lây lan dịch bệnh 64 3.3.7. Quy trình hiển thị bản đồ hiện trạng và tình hình bệnh dịch 66 3.3.8. Quy trình hiển thị bản đồ hiện trạng và tình hình bệnh dịch 68 3.3.9. Quy trình hiển thị bản đồ hiện trạng chăn nuôi. 70 3.3.10. Quy trình tổng hợp, chiết xuất báo cáo 72 3.4. THIẾT KẾ MÔ HÌNH HOẠT DỘNG: 76 3.4.1. Mô hình Public: 76 3.4.2. Mô hình chức năng quản lý hệ thống: 77 3.4.2.1. Màn hình đăng nhập hệ thống 77 3.4.2.2. Màn hình chính: 77 3.4.2.3. Màn hình các đơn vị hành chính huyện/ Thị xã: 79 3.4.2.4. Màn hình danh sách các loại gia cầm: 80 3.4.2.5. Màn hình bản đồ hiện trạng dịch bệnh: 81 3.4.2.6. Màn hình nhập thông tin chi tiết tình trạng chăn nuôi 82 3.5. CÀI ĐT, THƢ̉ NGHIỆ M 84 KẾT LUẬN 85 1. Các kết quả đạt đƣợc: 85 2. Hƣớng phát triển của đề tài. 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 86 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 MỘT SỐ THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIỆT TẮT GIS: Geographic Information System - Hệ thông tin địa lý. ESRI : Environmental System Research Institute DBMS: Data Base Manager System – Hệ quản trị cơ sở dữ liệu. GUI: Graphical User Interface - Giao diện đồ hoạ ngƣời sử dụng. CSDL: Cơ sở dữ liệu. WWW: World Wide Web - mạng toàn cầu. HTML: HyperText Markup Language - Ngôn ngữ siêu văn bản. HTTP: HyperText Transfer Protocol - Giao thức truyền siêu văn bản. CGC: Cúm gia cầm DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống tin địa lý (ESRI) 11 Hình 1.2: Các thành phần GIS 13 Hình I.4: Biểu diễn bản đồ véctơ [2] 16 Hình 1.5: Số liệu Véctơ đƣợc biểu thị dƣới dạng điểm (Point) [4] 16 Hình 1.6: Số liệu Véctơ đƣợc biểu thị dƣới dạng Arc 17 Hình 1.7: Số liệu Véctơ đƣợc biểu thị dƣới dạng vùng (Polygon) [4] 18 Hình 1.8: Mô hình dữ liệu Raster 19 Hình 1.9: Tổ chức cơ sở dữ liệu không gian Raster 20 Hình 1.10: Quan hệ giữa các nhóm chức năng trong GIS 23 Hình 2.1: Kiến trúc Web 24 Hình 2.2: Kiến trúc Web một máy chủ 25 Hình 2.3: Cấu trúc của WWW thiết kế theo mô hình Client/Server 26 Hình 2.4: Mô hình Client/Server nhiều lớp của tất cả các dịch vụ DGI 27 Hình 2.5: Mô hình kết nối nặng phía Server/nhẹ phía Client 31 Hình 2.6. Mô hình kết nối nặng phía Client/ nhẹ phía Server 32 Hình 2.7: Sơ đồ hoạt động của WebGIS 33 Hình 2.8. Sơ đồ hoạt động của MapServer 35 Hình 3.1: Mô hình hệ thống 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Phân bổ công việc trên hệ thống khách/chủ (client/server) 29 Bảng 3.1: Lớp dữ liệu không gian 42 Bảng 3.2. Thông tin tỉnh 43 Bảng 3.3. Danh sách các huyện (quận). 43 Bảng 3.4. Danh sách các xã 44 Bảng 3.5. Danh sách các thôn 44 Bảng 3.6. Danh sách ngƣời sử dụng hệ thống 44 Bảng 3.7. Danh mục các loại gia cầm 45 Bảng 3.8. Tình trạng chăn nuôi gia cầm 45 Bảng 3.9. Tình trạng biến động đàn gia cầm 45 Bảng 3.10. Theo dõi dịch bệnh 46 Bảng 3.11. Theo dõi chi tiết diễn biến dịch bệnh 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề: Trận dịch cúm gia cầm xảy ra cuối năm 2003, đầu năm 2004 đã để lại tổn thất nặng nề cho nền kinh tế không chỉ nƣớc ta mà còn các nƣớc trong khu vực. Dịch cúm gây ra thiệt hại trực tiếp cho ngƣời chăn nuôi, làm mất cân đối về cung và cầu thực phẩm trên thị trƣờng, ảnh hƣởng đến ngƣời tiêu dùng. Không những thế, dịch cúm gia cầm còn gây ảnh hƣởng xấu đến sức khoẻ cộng đồng, đến môi trƣờng sống và trong một số trƣờng hợp dẫn đến thiệt hại nhân mạng. Từ đó đến nay, dịch cúm gia cầm đã tái xuất hiện nhiều lần, tiếp tục đe doạ sự ổn định của kinh tế-xã hội của nhiều nƣớc trên thế giới và đang có nguy cơ trở thành đại dịch cúm của con ngƣời trong phạm vi toàn cầu. Hiện nay, khi xảy ra dịch cúm, các cấp quản lý ở địa phƣơng cũng nhƣ ở trung ƣơng rất thiếu thốn thông tin cần thiết và tức thời cho việc đánh giá tình hình hiện trạng, mức độ nguy hiểm đang tiềm ẩn để có biện pháp xử lý, phòng và chống kịp thời. Ngoài việc chƣa có đƣợc một hệ thống tổ chức điều tra, thu thập thông tin hoàn chỉnh, chúng ta còn thiếu cả phƣơng tiện lƣu trữ, xử lý thông tin. Kết quả điều tra từ các địa phƣơng gửi lên các cơ quan quản lý cấp trên thông qua FAX, bƣu kiện hoặc điện thoại đều đƣợc lƣu trữ dƣới dạng giấy phiếu xếp thành chồng, làm cho việc phân tích, tổng hợp thông tin khó khăn, chậm chạp, không đáp ứng đƣợc yêu cầu của công tác theo dõi, giám sát tình hình dịch cúm và ra quyết định phòng chống. Nói cách khác, có thông tin, mất thời gian, sức ngƣời, sức của để thu thập thông tin, nhƣng hiệu quả khai thác thông tin còn thấp. Đây là hệ quả của việc thiếu một hệ thống thông tin hiện đại để lƣu trữ các loại thông tin điều tra thu thập đƣợc, xử lý chúng một cách nhanh chóng, kịp thời và trong nhiều trƣờng hợp có thể đƣa ra những ý kiến tƣ vấn cho các nhà quản lý. Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographical Information System) đã đƣợc khá nhiều ngƣời quan tâm muốn tìm hiểu và ngày càng nhiều các tổ chức kinh tế xã hội ứng dụng trong công tác nghiên cứu khoa học và sản xuất. Công nghệ GIS đã và đang thâm nhập nhƣ một nhu cầu tất yếu vào hầu hết các ngành cũng nhƣ các địa phƣơng ở Việt Nam. [...]... trên nền công nghệ thông tin địa lý (GIS) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 Nhận thấy những tiện ích của GIS, em lựa chọn và thực hiện đề tài Phát triển hệ thống cảnh báo dịch bệnh trên cơ sở công nghệ GIS ” Nhằm khắc phục những hạn chế và đáp ứng các yêu cầu trên 2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: - Nghiên cứu các kỹ thuật liên quan đến phát triển hệ thống. .. chƣơng trình demo Hệ thống thông tin tích hợp WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở, với khả năng cảnh báo dịch bệnh 4 Phạm vi nghiên cứu - Về giới hạn địa lý: Nghiên cứu và xây dựng hệ thống thông tin quản lý và hỗ trợ dự báo dịch bệnh dịch cúm gia cầm từ thôn, xóm lên xã, huyện và tỉnh dựa theo sơ đồ giám sát dịch bệnh hiện tại trong lĩnh vực nông nghiệp và y tế - Về công nghệ: Sử dụng công nghệ mã nguồn mở... báo dịch bệnh cúm gia cầm, sự cần thiết phải xây dựng hệ thống cảnh báo dịch bệnh cúm gia cầm và dự báo xu hƣớng lây lan của dịch khi dịch bùng phát Trình bày về hiện trạng hệ thống cảnh báo dịch bệnh cúm gia cầm ở Bắc Giang Phân tích, thiết kế, xây dựng và cài đặt thử nghiệm hệ thống cảnh báo dịch bệnh cúm gia cầm Kết quả đạt đƣợc và hƣớng phát triển của đề tài Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học... việc cảnh báo dịch bệnh dịch cúm gia cầm Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu của đề tài Chƣơng I: Khái quát về hệ thống thông tin địa lý GIS Tổng quan các kiến thức cơ bản của Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System (GIS) , dữ liệu, cơ sở dữ liệu, cơ sở dữ liệu không gian Tiếp cận đến số hóa bản đồ trên cơ sở dữ liệu nền Các mô hình cơ sở dữ liệu (mô hình vector, mô hình raster), cơ. .. VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System- gọi tắt là GIS) là một nhánh của Công nghệ thông tin, đƣợc hình thành vào những năm 60 của thế kỷ trƣớc và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây, GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới GIS có khả năng trợ giúp các cơ. .. công nghệ GIS Các ứng dụng GIS thuộc lĩnh vực quản lý, điều hành, trợ giúp quyết định hầu nhƣ mới dừng ở mức thử nghiệm, còn cần thời gian và đầu tƣ mới có thể đƣa vào ứng dụng chính thức Một hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ dựa trên máy tính dùng cho việc thành lập bản đồ và phân tích các đối tƣợng tồn tại và các sự kiện xảy ra trên trái đất Công nghệ GIS tích hợp giữa các thao tác trên. .. dàng 1.2.3 Con ngƣời (People) Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con ngƣời tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế Ngƣời sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, ngƣời thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những ngƣời dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc 1.2.4 Dữ liệu (Data) Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lƣu giữ,... cơ sở dữ liệu nhƣ: đƣa ra các câu hỏi truy vấn (query), phân tích thống kê (statistical analysis) với việc thể hiện và các phép phân tích địa lý Những khả năng đó của hệ thống GIS đã phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và tạo cho nó một giá trị đến khu vực công cộng và cá nhân để giải thích các sự kiện, dự báo các hậu quả, và lên kế hoạch chiến lƣợc 1.2 CÁC THÀNH PHẦN CỦA GIS [3] Công nghệ. .. quan đến phát triển hệ thống GIS (Geographical Information System) trên nền Web - Phát triển ứng dụng GIS với khả năng cảnh báo dịch bệnh tại địa phƣơng cấp tỉnh/thành phố 3 Nhiệm vụ nghiên cứu - Mô hình dữ liệu không gian: Dữ liệu véctơ và dữ liệu raster - Mô hình hệ thống GIS véctơ: Kiến trúc kết nối GIS và Web - Khảo sát thu thập dữ liệu bản đồ, dữ liệu một loại dịch bệnh tại cấp tỉnh/thành phố -... yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS Hệ thống GIS cần đƣợc điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải đƣợc bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ ngƣời sử dụng thông tin 1.3 CẤU TRÚC DỮ LỊÊU TRONG GIS 1.3.1 Dữ liệu không gian Dữ liệu không gian là dữ liệu về đối tƣợng mà vị trí của nó đƣợc xác định trên bề mặt Trái Đất Dữ liệu . THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỖ VĂN XUÂN PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CẢNH BÁO DỊCH BỆNH TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIS LUẬN VĂN THẠC SĨ . http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỖ VĂN XUÂN PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CẢNH BÁO DỊCH BỆNH TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ GIS Chuyên ngành: Khoa học máy. GIS, em lựa chọn và thực hiện đề tài Phát triển hệ thống cảnh báo dịch bệnh trên cơ sở công nghệ GIS ” Nhằm khắc phục những hạn chế và đáp ứng các yêu cầu trên. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề