Lập dự án đầu tư xây dựng phần mềm quản lý tài sản hệ thống thoát nước của thành phố hà nội ứng dụng công nghệ GIS

VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CAO THỊ THO LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ TÀI SẢN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS Hà Nội, 2014... VIỆN CÔNG NGHỆ T

VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

CAO THỊ THO

LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ TÀI SẢN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS

Hà Nội, 2014

VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

CAO THỊ THO

LẬP DỰ ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ TÀI SẢN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS

Ngành: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Chuyên ngành: QUẢN LÝ HỆ THỐNG THÔNG TIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH HÓA

Hà Nội, 2014

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CAM ĐOAN III LỜI CẢM ƠN IV DANH SÁCH CÁC HÌNH V ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 1

3 Nội dung công việc cần thực hiện 2

4 Bố cục của luận văn 3

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI – THỰC TRẠNG VÀ VẤN ĐỀ QUẢN LÝ 4

1.1 Tổng quan về thành phố Hà Nội 4

1.1.1 Điều kiện tự nhiên 4

1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 5

1.2 Hiện trạng hệ thống thoát nước của thành phố Hà Nội 6

1.2.1 Cơ sở hạ tầng hệ thống thoát nước 6

1.2.2 Hiện trạng việc tin học hóa quản lý tài sản hệ thống thoát nước của Hà Nội và những bất cập cần giải quyết 7

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ GIS HỖ TRỢ QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC HÀ NỘI 10

2.1 Tổng quan về GIS 10

2.1.1 Khái niệm của GIS 10

2.1.2 Các thành phần của GIS 11

2.1.3 Các chức năng của GIS 12

2.2 Các công nghệ cơ sở dữ liệu hỗ trợ quản lý dữ liệu không gian 13

2.2.1 Yêu cầu chung về hệ quản trị cơ sở dữ liệu 13

2.2.2 Phân tích một số hệ quản trị cơ sở dữ liệu 13

2.2.3 Đánh giá và lựa chọn các hệ quản trị cơ sở dữ liệu 15

2.3 Các công nghệ GIS 16

2.3.1 Phân tích một số công nghệ GIS 16

2.3.2 Đánh giá một số công nghệ GIS 19

2.4 Mô hình triển khai hệ thống – WebGIS 22

2.4.1 Khái niệm WebGIS 22

2.4.3 Các hình thức triển khai 26

2.4.4 Tiềm năng của WebGIS 28

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG DỰ ÁN VÀ DỰ TOÁN CHI PHÍ 29

3.1 Các nội dung của việc lập một dự án đầu tư CNTT 29

3.2 Đặc tả yêu cầu hệ thống phần mềm quản lý tài sản hệ thống thoát nước của thành phố Hà Nội 31

3.2.1 Các yêu cầu kĩ thuật 31

3.2.2 Các chức năng theo quy trình nghiệp vụ 34

3.3 Xác định tổng dự toán 61

3.3.1 Căn cứ pháp lý 61

3.3.2 Nội dung xác định tổng mức đầu tư 62

3.3.3 Dự toán chi tiết 64

3.3.4 Tổng dự toán 67

3.4 Phương pháp quản lý dự án 69

KẾT LUẬN 71

4.1 Kết luận 71

4.2 Đề xuất hướng nghiên cứu và phát triển 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 73

1 Căn cứ pháp lý lập dự án 73

2 Danh sách tác nhân 74

3 Một số Usecae chính 74

4 Bảng tính điểm tác nhân 92

5 Bảng thuyết minh hệ số lương 93

6 Bảng hệ số kỹ thuật – công nghệ 93

7 Bảng hệ số tác động môi trường 95

8 Bảng tính điểm Usecase 96

9 Bảng chi tiết chức năng 98

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

- Luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của tôi

- Số liệu trong luận văn được điều tra trung thực

- Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Học viên

Cao Thị Tho

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của Viện Công nghệ thông tin – Đại học Quốc gia Hà Nội và sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Đình Hóa tôi đã thực hiện đề tài: “Lập dự án đầu tư xây dựng phần mềm quản lý tài sản hệ thống thoát nước của thành phố Hà Nội ứng dụng công nghệ GIS”

Trong thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được

sự giúp đỡ nhiệt tình của các tổ chức, cá nhân Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất tới các tập thể, cá nhân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Trước hết tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện công nghệ thông tin – Đại học quốc gia Hà nội cũng như các thầy cô, những người đã trang bị kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập tại Viện

Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đình Hóa, người thầy đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn khoa học và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình cũng như bạn bè, đồng nghiệp đã luôn ủng hộ, động viên, giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến quý báu để tôi có điều kiện tốt nhất để học tập và nghiên cứu

Do thời gian nghiên cứu có hạn, luận văn của tôi chắc hẳn không thể tránh khỏi những sơ suất, thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự đóng góp của các quý thầy cô cùng các bạn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 01 tháng 12 năm 2014

Tác giả luận văn

Cao Thị Tho

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính Hà Nội 4

Hình 2.1 Sơ đồ kiến trúc 3 tầng của WebGIS 23

Hình 2.2 Các bước xử lý thông tin của WebGIS 25

Hình 3.1 Mô hình kiến trúc phần mềm 32

ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lý do chọn đề tài

Thành phố Hà Nội là trung tâm kinh tế, chính trị, văn hóa xã hội của cả nước Tốc độ đô thị hóa của Hà Nội không ngừng tăng trong những năm qua Sự hình thành một loạt các khu đô thị mới, các khu công nghiệp tập trung, kèm theo

sự gia tăng dân số làm cho nhu cầu thoát nước tăng lên nhanh chóng Hàng ngày thành phố phải chịu một lượng rác thải và nước thải từ các hộ gia đình và cơ sở này là rất lớn Trong nhiều năm qua hệ thống thoát nước đang bị quá tải, đặc biệt vào mùa mưa thường xuyên xảy ra ngập úng

Một trong những nguyên nhân của tình trạng trên là do thành phố chưa quản lý tốt tài sản của hệ thống lưới thoát nước Công ty thoát nước Hà Nội hiện đang quản lý một khối lượng tài sản khổng lồ bao gồm các đường ống nước thải dưới lòng đất, các thiết bị như bơm, van, các hồ chứa, hồ xử lý… Việc quản lý tài sản, vận hành và bảo dưỡng các thiết bị còn gặp rất nhiều khó khăn, không kịp thời vì thiếu công cụ hỗ trợ quản lý và vận hành Việc cập nhật các thông tin

về vị trí và hiện trạng của hệ thống đường ống, hố ga, điểm xả,… còn khá thủ công, phụ thuộc rất nhiều vào việc khảo sát, đo đạc tại thực địa do chưa áp dụng ứng dụng GIS vào quản lý; dẫn đến việc lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và khắc phục sự cố của hệ thống thoát nước còn chậm, đôi khi thiếu chính xác

Trước thực trạng này việc xây dựng một Hệ thống quản lý thoát nước của thành phố Hà Nội ứng dụng công nghệ GIS là cần thiết GIS là một công nghệ hữu ích trong quản lý và xử lý tích hợp các dữ liệu địa lý, nói đơn giản là công nghệ bản đồ số, có thể xử lý nhiều dạng dữ liệu môi trường khác nhau, biến thành thông tin hữu ích trợ giúp chính quyền quản lý hệ thống hạ tầng thoát nước tốt hơn nhằm khắc phục tình trạng úng ngập và cải thiện môi trường, cảnh quan, thiên nhiên của Hà Nội

Với lý do trên nên em chọn đề tài “Lập dự án đầu tư xây dựng phần

mềm quản lý tài sản hệ thống thoát nước của thành phố Hà Nội ứng dụng công nghệ GIS” là đề tài luận văn thạc sĩ của mình

2 Mục tiêu của đề tài

Lập dự án đầu tư xây dựng phần mềm quản lý tài sản hệ thống thoát nước của thành phố Hà Nội ứng dụng công nghệ GIS ở mức có thể trình cấp trên phê duyệt và đưa ra đấu thầu

3 Nội dung công việc cần thực hiện

Trong việc lập một dự án đầu tư công nghệ thông tin có rất nhiều nội dung cần phải trình bày:

- Thông tin chung của dự án

- Sự cần thiết đầu tư

- Mục tiêu đầu tư

- Quy mô đầu tư

- Phân tích, lựa chọn phương án kỹ thuật công nghệ

- Xác định sơ bộ tổng mức đầu tư của dự án

- Hiệu quả kinh tế xã hội của dự án

- Các mốc thời gian thực hiện đầu tư

- Kiến nghị hình thức áp dụng quản lý dự án

- Xác định phương pháp quản lý dự án

Trong khuôn khổ luận văn này, tôi xin được bỏ qua, không trình bày chi tiết cụ thể về các nội dung mang tính thủ tục hành chính, không có nhiều ý nghĩa chuyên môn như thông tin chung của dự án (căn cứ pháp lý, tên chủ đầu tư,…), các mốc thời gian thực hiện đầu tư…, mà tập trung vào các nội dung mang tính chuyên môn hơn như: lựa chọn giải pháp công nghệ, đặc tả yêu cầu, dự toán kinh phí,…

Với tinh thần trên, nội dung các công việc cần thực hiện trong luận văn này là:

- Khảo sát hiện trạng hệ thống thoát nước của thành phố Hà Nội, sự cần thiết phải lập dự án xây dựng hệ thống quản lý nước thải, sử dụng công nghệ GIS, đáp ứng các yêu cầu đặt ra

- Lựa chọn, thuyết minh mô hình và giải pháp kỹ thuật công nghệ được đề xuất để xây dựng hệ thống

- Đặc tả các qui trình nghiệp vụ trong lĩnh vực quản lý tài sản hệ thống thoát nước

- Xác định yêu cầu chức năng của hệ thống

- Dự toán kinh phí của dự án

- Xác định phương pháp quản lý dự án

4 Bố cục của luận văn

Luận văn được chia làm 5 phần:

CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI – THỰC TRẠNG VÀ VẤN ĐỀ QUẢN LÝ

Hình 1.1 Bản đồ hành chính Hà Nội

1.1.1.2 Địa hình, sông ngòi

Hà Nội có hai dạng địa hình chính là đồng bằng và đồi núi Địa hình đồng bằng chủ yếu thuộc địa phận Hà Nội cũ và một số huyện phía đông của Hà Tây (cũ), chiếm khoảng 3/4 diện tích tự nhiên, nằm bên hữu ngạn sông Đà, hai bên sông Hồng và chi lưu các sông Phần lớn địa hình đồi núi thuộc địa phận các huyện Sóc Sơn, Ba Vì, Quốc Oai, Mỹ Đức

Hà Nội nằm cạnh hai con sông lớn ở miền Bắc: sông Đà và sông Hồng Sông Hồng dài 1.183km từ Vân Nam (Trung Quốc) xuống Ðoạn sông Hồng qua Hà Nội dài 163km Ngoài hai con sông lớn, trên địa phận Hà Nội còn có các sông: Đuống, Cầu, Cà Lồ, Đáy, Nhuệ, Tích, Tô Lịch, Kim Ngưu, Bùi

Hồ đầm ở địa bàn Hà Nội có nhiều Những hồ nổi tiếng ở nội thành Hà Nội như hồ Tây, Trúc Bạch, Hoàn Kiếm, Thiền Quang, Bảy Mẫu Hàng chục hồ đầm thuộc địa phận Hà Nội cũ: hồ Kim Liên, hồ Liên Đàm, đầm Vân Trì và nhiều hồ lớn thuộc địa phận Hà Tây (cũ): Ngải Sơn - Đồng Mô, Suối Hai, Mèo

Gù, Xuân Khanh, Tuy Lai, Quan Sơn

1.1.1.3 Khí hậu

Khí hậu Hà Nội khá tiêu biểu cho kiểu khí hậu Bắc bộ với đặc điểm của khí hậu nhiệt đới gió mùa ấm, mùa hè nóng, mưa nhiều và mùa đông lạnh, mưa ít.Nằm trong vùng nhiệt đới, Hà Nội quanh nǎm tiếp nhận được lượng bức xạ mặt trời rất dồi dào và có nhiệt độ cao Do chịu ảnh hưởng của biển, Hà Nội có

độ ẩm và lượng mưa khá lớn.Ðặc điểm khí hậu Hà Nội rõ nét nhất là sự thay đổi

và khác biệt của hai mùa nóng, lạnh Giữa hai mùa đó lại có hai thời kỳ chuyển tiếp (tháng 4 và tháng 10) cho nên Hà Nội có đủ bốn mùa Xuân, Hạ, Thu, Ðông Phần địa hình của Hà Tây (cũ) sáp nhập với Hà Nội, có những đặc điểm riêng nên hình thành những tiểu vùng khí hậu: vùng núi, vùng gò đồi và đồng bằng Nhưng nói chung sự khác biệt thời tiết và chênh lệch về nhiệt độ giữa các địa phương của Hà Nội hiện nay không lớn

1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội

1.1.2.1 Điều kiện kinh tế

Diễn ra trong bối cảnh trong nước và thế giới tiếp tục có nhiều diễn biến phức tạp cả về kinh tế và chính trị, năm 2013, kinh tế xã hội Hà Nội tiếp tục gặp nhiều khó khăn: nhập khẩu vật tư, nguyên liệu, trang thiết bị giảm làm ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất kinh doanh và xuất khẩu; lạm phát tuy được kiềm chế nhưng vẫn tiềm ẩn nguy cơ quay trở lại; tiến độ thu ngân sách nhà nước đạt thấp so với dự toán…Tuy nhiên, do những chính sách hỗ trợ tăng

trưởng kinh tế của Chính phủ và các giải pháp tháo gỡ khó khăn của Thành phố phần nào đã phát huy hiệu quả, đã tích cực tác động đến tình hình kinh tế - xã hội của Thành phố Theo Báo cáo thống kê tình hình kinh tế xã hội của thành phố Hà Nội năm 2013 của Cục thống kê thành phố Hà Nội, kinh tế Hà Nội năm

2013 duy trì tăng trưởng so của cùng kỳ năm trước: Tổng sản phẩm trên địa bàn (GRDP) tăng 8,25%; vốn đầu tư phát triển trên địa bàn tăng 12%; tổng mức bán hàng hoá và doanh thu dịch vụ tiêu dùng xã h ội tăng 13,8%; kim nga ̣ch xuất khẩu tăng 0,2%

1.1.2.2 Tình hình xã hội

- Dân số: Ước tính dân số toàn thành phố năm 2013 là 7146,2 nghìn người tăng 2,7% so với năm 2012, trong đó dân số thành thị là 3089,2 nghìn người chiếm 43,2% tổng số dân và tăng 4,4%; dân số nông thôn là

4057 nghìn người tăng 1,4%

- Lao động - việc làm: những tháng cuối năm, do tình hình kinh tế có chuyển biến tốt nên sản xuất kinh doanh cũng có chiều hướng tăng lên

đã làm tăng thu nhập cho người dân

1.2 Hiện trạng hệ thống thoát nước của thành phố Hà Nội

1.2.1 Cơ sở hạ tầng hệ thống thoát nước

Tốc độ đô thị hóa của Thành phố không ngừng tăng trong những năm qua Sự hình thành một loạt các đô thị mới, các khu công nghiệp tập trung, kèm theo sự gia tăng dân số như : Khu đô thị mới Định Công – Linh Đàm, Trung Hòa – Nhân Chính, Khu liên hiêp thể thao Mỹ Đình, Nam Trung Yên, Mỹ Đình

1, Mỹ Đình 2, Việt Hưng, Nam Thăng Long, Tây Hồ Tây, Bắc Thăng Long – Vân Trì… làm cho nhu cầu thoát nước tăng lên nhanh chóng Điều này gây áp lực lên hệ thống thoát nước, sông hồ trong vùng Hà Nội và các tỉnh lân cận Mặt khác, lượng nước thải sinh hoạt chảy vào các hệ thống cống chung ngày càng tăng cao, xả trực tiếp vào sông hồ mà không qua xử lý Chính vì vậy, chất lượng nước tại các sông hồ xấu đi một cách nghiêm trọng, môi trường bị ô nhiễm nặng nề làm ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng, thường xuyên xảy ra ngập úng khi có mưa lớn, làm xấu đi cảnh quan đô thị và ảnh hưởng xấu tới nhịp độ phát triển kinh tế của Thành phố

Theo đánh giá của Công ty thoát nước Hà Nội thì hệ thống thoát nước thành phố hiện đang cũ, yếu kém và khả năng thu nước mưa lẫn nước thải đều hạn chế Hiện việc thoát nước ở Hà Nội chủ yếu nhờ các sông, mương nội tại

công ty thoát nước Hà Nội đang quản lý 685km cống, khoảng 13.000 ga thu/ga thăm, xấp xỉ 100km mương, 46 kênh, sông và quản lý mực nước 44 hồ điều hòa,

4 trạm bơm và 3 trạm xử lý nước thải Toàn bộ hệ thống thoát nước Hà Nội được phân làm 3 lưu vực chính tại sông Tô Lịch, sông Nhuệ và sông Cầu Bây.Tính bình quân trên toàn địa bàn thành phố, mật độ cống hiện trung bình là 62m/ha và tỉ lệ đường cống so với đầu người ở Hà Nội là 0,35m/người - quá thấp so với các đô thị trên thế giới (trung bình 2m/người).Đặc biệt hơn, hệ số phục vụ đường cống thoát nước chỉ chiếm khoảng 65 - 70% tổng chiều dài đường phố và tập trung chủ yếu trong khu vực phố cũ.Tại nhiều khu vực chưa

có hệ thống cống Với lưu vực sông Tô Lịch (khu vực nội thành) cũng có tới 74km cống xây dựng trước năm 1954, cống có tiết diện nhỏ, xuống cấp nên khả năng thoát nước rất kém, trong đó nhiều tuyến cống xuống cấp nghiêm trọng như tuyến Lò Đúc, Quán Sứ

1.2.2 Hiện trạng việc tin học hóa quản lý tài sản hệ thống thoát nước của

Hà Nội và những bất cập cần giải quyết

Bênh cạnh vấn đề về cơ sở hạ tầng của hệ thống thoát nước, vấn đề quản

lý chưa tốt mạng lưới thoát nước cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến hiện trạng trên Công ty thoát nước Hà Nội hiện đang quản lý một khối lượng tài sản khổng lồ bao gồm các đường ống nước thải dưới lòng đất, các thiết bị như bơm, van, các hồ chứa, hồ xử lý… Việc quản lý tài sản, vận hành và bảo dưỡng thiết bị rất khó khăn, không kịp thời vì thiếu công cụ hỗ trợ quản lý và vận hành

1.2.2.1 Hạ tầng công nghệ thông tin

Về hạ tầng công nghệ thông tin của công ty khá đồng đều với mặt bằng chung của thành phố Hà Nội Các cán bộ kĩ thuật hầu hết được trang bị máy tính xách tay và máy tính để bàn để làm việc

Việc áp dụng công nghệ thông tin trong việc quản lý và vận hành đang từng bước được triển khai

Công ty có một hạ tầng công nghệ thông tin với số lượng cụ thể như sau:

- Thiết bị đo đạc GPS: 01

1.2.2.2 Ứng dụng công nghệ thông tin

Một số phần mềm ứng dụng đang được sử dụng để vận hành và quản lý tại công ty thoát nước Hà Nội:

1.2.2.3 Quy trình cập nhật hồ sơ bản vẽ mạng lưới

Công ty thoát nước Hà Nội hiện đang sử dụng AutoCAD để quản lý bản

vẽ tổng thể mạng lưới, các thông tin liên quan được quản lý bằng Excel và Word trong hệ thống phần mềm của Microsoft Office

Công ty hiện tại cập nhật được mốt số tuyến cống chính trên bản vẽ với các thông tin: chiều dài tuyến cống, code cao tuyến cống và hướng dòng chảy

- Tô mầu được cho các tuyến cống

- Nhập thông tin cho các tuyến cống

- Chỉ ra hướng chảy của các tuyến cống

- Nhập thông tin đường kính các tuyến cống

Các quy trình liên quan đến công tác cập nhật thông tin bản vẽ lên bản CAD chưa được xây dựng Việc cập nhật phụ thuộc vào nhu cầu quản lý của phòng kĩ thuật tại từng thời điểm.Thời gian cập nhật không được thống nhất theo định kì

- Việc tổng hợp dữ liệu từ các bản vẽ thiết kế, hoàn công rất khó khăn Các bản vẽ ở rất nhiều tỷ lệ khác nhau: 1:20, 1:100, 1:500

- Hệ tọa độ ở các bản vẽ không thống nhất: các bản vẽ tỷ lệ lớn được thành lập trên hệ tọa độ vuông góc, các bản vẽ tỷ lệ nhỏ hơn được thực hiện trên hệ tọa độ VN2000 Việc này gây khó khăn rất lớn trong việc ghép các bản vẽ nhỏ thành bản vẽ tổng quát toàn bộ mạng lưới

- Do các bản vẽ không được lưu trữ một cách đầy đủ và đồng bộ: một số bản vẽ chỉ có bản in không có bản số nên việc số hóa không thể thực

- Các tuyến cống được cập nhật vào với độ chính xác chưa cao: do vẽ dựa theo các tuyến đường trên bản đồ nền

- Truy vấn các thông tin hết sức khó khăn do các mục được bố trí không khoa học, chồng chéo

- Các đối tượng khác chưa được thể hiện trên bản vẽ như: trạm bơm, hố

ga, cấu trúc chuyển dòng…

Qua hiện trạng việc tin học hóa quản lý tài sản hệ thống thoát nước Hà Nội còn khá lạc hậu, dẫn đến việc quản lý, cập nhật thông tin và hiện trạng về

hệ thống mạng lưới thoát nước còn chậm, đôi khi thiếu chính xác, dẫn đến chi phí cho hoạt động quản lý và vận hành mạng lưới tăng cao, đồng thời ảnh hưởng đến môi trường, cảnh quan của toàn thành phố

Nhu cầu thực tiễn:

Công ty thoát nước Hà nội mong muốn có một phần mềm quản lý mạng lưới chuyên biệt, nhằm phục vụ công tác quản lý vận hành hệ thống mạng lưới thoát nước, đảm bảo một số tính năng chính sau:

- Quản lý toàn bộ thông tin mạng lưới

- Cung cấp các công cụ để cập nhật mạng lưới, có công cụ để nhập số liệu

từ các file excel và GPS

- Tìm kiếm và kết xuất dữ liệu

- Lập và quản lý các kế hoạch liên quan đến công tác vận hành, duy tu, bảo dưỡng

- Xây dựng các báo cáo theo mẫu đã có từ các dữ liệu mạng lưới và dữ liệu vận hành

- Quản lý và cập nhật các thông tin liên quan đến khu vực ngập úng

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ GIS HỖ TRỢ QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC HÀ NỘI

2.1 Tổng quan về GIS

2.1.1 Khái niệm của GIS

Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System (GIS) là một nhánh của công nghệ thông tin, đã hình thành từ những năm 60 của thế kỷ trước

và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây

GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ

Chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân v.v đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế-xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội, an ninh, quốc phòng, đối phó với thảm hoạ thiên tai v.v GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan được gắn với một nền bản đồ số nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu bản đồ đầu vào

Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung đã thống nhất quan niệm chung: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định

Xét dưới góc độ là công cụ, GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể

Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các đối tượng Có thể nói các chức năng phân tích không gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS

Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý

Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: Phần cứng, Phần mềm, Cơ sở dữ liệu và Cơ sở tri thức chuyên gia

2.1.2 Các thành phần của GIS

2.1.2.1 Phần cứng

Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý thông tin của phần mềm Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) được liên kết với nhau trong mạng LAN hay Internet

hệ được biểu diễn thông qua thông tin không gian và/hoặc thuộc tính

2.1.2.4 Con người

Đây là một trong những hợp phần quan trọng của công nghệ GIS, đòi hỏi những chuyên viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hiện các chức năng phân tích và xử lý các số liệu Đòi hỏi phải thông thạo về việc lựa chọn các công

cụ GIS để sử dụng, có kiến thức về các số liệu đang được sử dụng và thông hiểu các tiến trình đang và sẽ thực hiện

2.1.2.5 Chính sách và quản lý

Ðây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải được

bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin

Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải được đặt trong 1 khung tổ chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ và phân tích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống GIS theo nhu cầu Hệ thống GIS cần được điều hành bởi 1 bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục

vụ người sử dụng thông tin Trong quá trình hoạt động, mục đích chỉ có thể đạt được và tính hiệu quả của kỹ thuật GIS chỉ được minh chứng khi công cụ này có thể hỗ trợ những người sử dụng thông tin để giúp họ thực hiện được những mục tiêu công việc Ngoài ra việc phối hợp giữa các cơ quan chức năng có liên quan cũng phải được đặt ra, nhằm gia tăng hiệu quả sử dụng của GIS cũng như các nguồn số liệu hiện có

2.1.3 Các chức năng của GIS

Một hệ GIS phải đảm bảo được 6 chức năng cơ bản sau:

- Capture: thu thập dữ liệu Dữ liệu có thể lấy từ rất nhiều nguồn, có thể là bản đồ giấy, ảnh chụp, bản đồ số…

- Store: lưu trữ Dữ liệu có thể được lưu dưới dạng vector hay raster

- Query: truy vấn (tìm kiếm) Người dùng có thể truy vấn thông tin đồ hoạ hiển thị trên bản đồ

- Analyze: phân tích Đây là chức năng hộ trợ việc ra quyết định của người dùng Xác định những tình huống có thể xảy ra khi bản đồ có sự thay đổi

- Display: hiển thị Hiển thị bản đồ

- Output: xuất dữ liệu Hỗ trợ việc kết xuất dữ liệu bản đồ dưới nhiều định dạng: giấy in, Web, ảnh, file…

2.2 Các công nghệ cơ sở dữ liệu hỗ trợ quản lý dữ liệu không gian

2.2.1 Yêu cầu chung về hệ quản trị cơ sở dữ liệu

- Có khả năng quản lý khối lượng lớn dữ liệu vừa và lớn, dung lượng dữ liệu tăng dần theo thời gian

- Có khả năng chia sẻ và phân phối dữ liệu trên mạng (LAN, INTRANET, Internet), đảm bảo việc sử dụng hữu hiệu và chia sẻ phục vụ nhiều người khác nhau trên mạng

- Tính bảo mật cao: Với cơ chế hoạt động mạng theo mô hình dữ liệu tập trung, hệ thống sẽ có sự tham gia truy cập dữ liệu của nhiều người do đó vấn đề an toàn hệ thống là rất quan trọng Dữ liệu phải được đảm bảo được sử dụng bởi người dùng được phép; an toàn với các hành vi vô ý hay cố ý làm sai lệch dữ liệu

- Có khả năng tích hợp với dữ liệu đồ họa: tăng hiệu suất phân phối dữ liệu dùng chung, cũng như tận dụng hết các khả năng của DataBase Server

- Có công cụ để phát triển thích ứng với yêu cầu sử dụng: các cơ sở dữ liệu nói chung đều có các công cụ phục vụ cho các thao tác xử lý chuẩn như: tìm kiếm, phân loại, sắp xếp, kết xuất thông tin … Tuy nhiên, do yêu cầu sử dụng khác nhau và trình độ sử dụng cũng rất khác nhau, việc phát triển thích ứng để tự động hóa một số thao tác thường dùng để nâng cao rất nhiều hiệu suất sử dụng dữ liệu

- Hãng sản xuất có bề dày và ổn định trong tương lai: Đảm bảo sự hỗ trợ

và tư vấn về lâu dài của nhà sản xuất cho hệ thống

- Được kiểm nghiệm trong thực tế: Đảm bảo về năng lực thực tế của hệ thống

- Phổ biến trên thị trường Việt Nam: Quen thuộc với đội ngũ tin học Việt Nam, điều kiện thuận lợi để sử dụng cũng như phát triển mở rộng hệ thống đạt hiệu quả cao nhất

- Quan trọng nhất là phải hỗ trợ tốt cho dữ liệu không gian

2.2.2 Phân tích một số hệ quản trị cơ sở dữ liệu

2.2.2.1 Oracle:

- Hệ quản trị cơ dữ liệu được đánh giá mạnh nhất trên thị trường hiện nay

- Hệ quản trị cơ dữ liệu quan hệ (RDBMS)

- Khả năng lưu trữ cực lớn với tốc độ truy xuất dữ liệu được tối ưu

- Bảo mật cao (Public Key Infrastructure, Viture Private Database,Data Encrytion, hỗ trợ LDAP)

- Hỗ trợ các môi trường phát triển C, C++, Java, Cobol, Ps/Sql, Visual Basic

Sản phẩm của Thụy Điển, phiên bản MySQL 4.1:

- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ(RDBMS)

- Hỗ trợ các môi trường phát triển C, C++, Eiffel, Java, Perl, PHP, Python, Ruby, Tcl

- Nhiều cơ chế lưu trữ chọn lựa theo nhu cầu người sử dụng

- Hệ thống mật khẩu rất linh động và an toàn Mật khẩu được bảo vệ với

cơ cấu mã hóa mật khẩu trong lưu thông khi kết nối với máy chủ

- Xử lý cơ sở dữ liệu tương đối lớn cho phép làm việc với cơ sở dữ liệu chứa đến 50 triệu mẫu tin

- Hỗ trợ quản trị CSDL GIS theo mô hình quan hệ

2.2.3 Đánh giá và lựa chọn các hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Kết quả đánh giá các hệ quản trị cơ sở dữ liệu trên cơ sở các yêu cầu đặt

ra được tổng kết trong bảng bên dưới Kết quả này có được trên cơ sở xem xét

so sánh các đặc tính đưa ra bởi các công ty sản xuất phần mềm và trên cơ sở tham khảo ý kiến của 1 số chuyên gia trong ngành:

Postgre SQL

Quản lý khối lượng lớn dữ

Nội dung Oracle SQL

Postgre SQL

bình

Phí Căn cứ vào các nội dung phân tích trên thì việc lựa chọn hệ quản trị

CSDL Postgre SQL để triển khai hệ thống là sự lựa chọn hợp lý nhất

2.3 Các công nghệ GIS

2.3.1 Phân tích một số công nghệ GIS

2.3.1.1 Công nghệ ArcGIS của ESRI

ArcGIS for Server là nền tảng để xây dựng hệ thống thông tin địa lý (GIS)

có quy mô lớn, trong đó các ứng dụng GIS được quản lý tập trung, hỗ trợ đa người dùng, tích hợp nhiều chức năng GIS mạnh và được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn công nghiệp ArcGIS for Server quản lý các nguồn dữ liệu địa lý như bản đồ, số liệu không gian …Đây là một hệ thống phân phối gồm nhiều thành phần có thể triển khai trên nhiều máy khác nhau Mỗi thành phần này nắm giữ một vai trò cụ thể trong quá trình quản lý, hoạt động hoặc ngừng hoạt động, cân bằng nguồn tài nguyên cung cấp cho một hay nhiều server Các thành phần của ArcGIS Server bao gồm: Máy chủ GIS (GIS Server): Lưu trữ và chạy các ứng dụng server Máy chủ GIS bao gồm một máy chủ SOM (Server Object Manager) và một hoặc nhiều máy chủ SOC khác (Server Object Containers); Máy chủ Web (Web Server): Lưu trữ các ứng dụng và dịch vụ Web có sử dụng các thành phần chạy trên máy chủ GIS; Trình duyệt Web: Được dùng để kết nối đến các ứng dụng Web chạy trên máy chủ Web

Tính năng chính:

- Khung GIS chuẩn: ArcGIS Server cung cấp mô ̣t framework chuẩn dùng cho viê ̣c phát triển các ứng du ̣ng trên máy chủ GIS

- Các ứng dụng Web: ArcGIS Server cung cấp mô ̣t bô ̣ các Web controls Các Web controls này làm đơn giản đi các công đoạn xây dựng tích hợp bản đồ vào các ứng dụng Web

- Các mẫu ứng dụng Web : ArcGIS Server cung cấp khá nhiều mẫu ứng dụng Web Lâ ̣p trình viên có thể sử dụng những mẫu này kết hợp với các Web controls để t ạo ra các ứng du ̣ng Web theo mu ̣c đích của mình hoă ̣c cũng có thể dùng để tham khảo

- Hỗ trợ đa nền : ArcGIS Server ADF dành cho Java cha ̣y trên nhiều hê ̣ điều hành sử d ụng kiến trúc của UNIX và hỗ trợ một số lượng lớn các Web server Bản thân GIS Server được hỗ trợ cho Windows, Sun Solaris

và Red Hat Linux ADF dành cho NET chỉ cha ̣y được trên mô ̣t số hê ̣ điều hành Windows

- Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lâ ̣p trình : ArcGIS for Server hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lâ ̣p trình, bao gồm cả NET và Java để phát triển các ứng du ̣ng , dịch

vụ Web ArcGIS for Server còn kèm theo các chức năng mở rô ̣ng của ArcGIS 3D AnalystTM, ArcGIS Spatial Analyst và ArcGIS StreetMapTM

2.3.1.2 Công nghệ GeoServer

GeoServer là một máy chủ mã nguồn mở với mục đích kết nối những thông tin địa lý có sẵn tới các Geoweb (trang Web địa lý) sử dụng chuẩn mở Được bắt đầu bởi một tổ chức phi lợi nhuận có tên The Open Planning Project (TOPP), nhằm mục đích hỗ trợ việc xử lý thông tin không gian địa lý với chất lượng cao, đơn giản trong sử dụng, là phần mềm mã nguồn mở nhằm cung cấp

và chia sẻ dữ liệu Được kỳ vọng sẽ trở thành một phương thức đơn giản để kết nối những nguồn thông tin có sẵn từ Google Earth, NASA World Wind nhằm tạo ra các dịch vụ Webmap như Google Maps, Windows Live Local và Yahoo Maps GeoServer được viết bằng ngôn ngữ Java, cho phép người sử dụng chia

sẻ và chỉnh sử dữ liệu không gian địa lý (geospatial data) Là một dự án mang tính cộng đồng, GeoServer được phát triển, kiểm thử và hỗ trợ bởi nhiều nhóm đối tượng và tổ chức khác nhau trên toàn thế giới GeoServer là sự phối hợp các chuẩn hoạt động của Open Geospatial Consortium (OGC), Dịch vụ bản đồ (WMS-Web Map Service), Web Feature Service (WFS) GeoServer là thành phần nền tảng của Geospatial Web

Tính năng chính:

- Cho phép xuất dữ liệu linh hoạt dựa vào việc hỗ trợ các chuẩn KML, GML, Shapefile, GeoRSS, Portable Document Format, GeoJSON, JPEG, GIF, SVG, PNG

- Có thể đọc được nhiều định dạng dữ liệu, bao gồm PostGIS, Oracle Spatial, ArcSDE, DB2, MySQL,Shapefiles, GeoTIFF, GTOPO30 và nhiều loại khác Bên cạnh đó, GeoServer còn có thể chỉnh sửa dữ liệu nhờ những thành phần xử lý của Chuẩn Web Feature Server

- GeoServer được xây dựng trong bộ GeoTools, được viết bởi ngôn ngữ Java

- GeoServer hỗ trợ việc chia sẻ dữ liệu không gian địa lý lên Google Earth thông qua đặc tính 'network link' sử dụng KML

hổ trợ bởi NASA Hiện tại, mapserver là một dự án của OSGeo, và được phát triển bởi 1 nhóm phát triển gần 20 nước khắp thế giới Nó được duy trì và thêm các đặc tính bởi nhiều nhóm tổ chức khác nhau, và được quản lý bên trong OSGeo bởi Mapserver Project Steering committee (được thành lập bởi những người phát triển và những người phân phối)

Tính năng chính:

- Sinh hình ảnh bản đồ phức tạp: Hình ảnh phụ thuộc vào tỉ lệ, tên các hình ảnh, xuất định dạng có thể sửa đổi hoặc theo khuôn mẫu, font chữ kiểu thực (TrueType), tự động sinh các thành phần của bản đồ (tỉ lệ, bản

đồ tham khảo, chú thích)

- Hỗ trợ các các ngôn ngữ script và môi trường phát triển phổ biến (PHP, Perl, Python, Ruby, Java, và C#)

- Hỗ trợ nhiều hệ điều hành (Linux, Windows, Mac OS X, Solaris, …)

- Hỗ trợ nhiều dạng raster và vector: TIFF/ Geo TIFF, EPPL7 và nhiều định dạng khác thông qua GDAL: ESRI shapefiles, PostGis, ESRI ArcSDE, Oracle Spatial, My SQL… thông qua ORG; Theo đặc tả web Open GeoSpatial Consortium (OGC): WMS (client/server), WFS (client/server), WMC, WCS, Filter Encoding, SLD, GML, SOS

- Hỗ trợ phép chiếu bản đồ: hơn 1000 hệ chiếu thông qua thư viện proj.4

- Mapserver tuân theo chuẩn Open Geospatial Consortium (OGC), gồm Web Map Service (WMS) và Web Feature Service (WFS) Mapserver kết nối với PostgresSQL và mở rộng PostGIS (hỗ trợ dữ liệu GIS), MySQL và mở rộng MyGIS, …

2.3.2 Đánh giá một số công nghệ GIS

Server

áp dụng kiến trúc gồm 4 tầng chính:

Client, Application server, Mapserver, DataServer

Geoserver áp dụng mô hình 3 tầng: Client, Application/

Mapserver, DataServer

Geoserver đã tích hợp Mapserver và Application

Server vào thành

1 thành phần

Mapserver áp dụng

mô hình 3 tầng: Client,

Application/

Mapserver, DataServer

Mapserver được phát triển trong môi trường cũ, được viết bởi ngôn ngữ C và hoạt động nhờ CGI

Về chuẩn dịch

vụ bản đồ

Chuẩn dịch vụ Hỗ trợ toàn bộ Hỗ trợ toàn bộ Hỗ trợ toàn bộ

Chỉ tiêu ArcGIS for

chuẩn WCS

Chuẩn dịch vụ

WFS

Hỗ trợ toàn bộ chuẩn WFS phiên bản 1.0 và 1.1 (Phiên bản hỗ trợ transactions)

Hỗ trợ toàn bộ chuẩn WFS phiên bản 1.0 và 1.1 (Phiên bản hỗ trợ transactions

&locking)

Hỗ trợ toàn bộ chuẩn WFS phiên bản 1.0

Chuẩn dịch vụ

WMS

Hỗ trợ toàn bộ chuẩn WMS phiên bản 1.1.1 và 1.3

Hỗ trợ toàn bộ

phiên bản 1.1.1

Hỗ trợ toàn bộ chuẩn WMS phiên bản 1.1.1

Định dạng ảnh

xuất bản

JPEG, GIF, PNG, PDF, SVG, KML, GeoRSS

JPEG, GIF, PNG, PDF,SVG, KML, GeoRSS

JPEG, GIF, PNG, PDF, SVG, KML, GeoRSS

Chuyển đổi hệ

tọa độ

Hệ tọa độ được định nghĩa từ các phần mềm tạo lập bản đồ (ví dụ ArcMap,

ArcCatalog)

Không hỗ trợ chỉnh sửa hệ tọa độ

Đối với dịch vụ WMS và WFS hỗ trợ khai báo lại hệ tọa độ theo chuẩn EPSG

Hơn 1000 hệ chiếu thông qua thư viện proj.4

Tương thích với

chuẩn SLD

Hỗ trợ toàn bộ chuẩn SLD phiên bản 1.0

Hỗ trợ toàn bộ chuẩn SLD và sử dụng để trình bày bản đồ

Hỗ trợ toàn bộ chuẩn SLD và sử dụng để trình bày bản đồ

Chỉ tiêu ArcGIS for

services definition)

Hỗ trợ Shape file, thư mục chứa dữ shape file được khai báo là Store

Hỗ trợ nhiều định dạng được khai báo trong Mapfile như: shp, tab

Dữ liệu raster GeoTiff, BIL hoặc

file tham chiếu tới

bộ dữ liệu ản

ArcGid, GeoTiff, Gtopo30,

ImageMosaic, WorldMap và Image pyramid

TIFF/GeoTIFF,EPPL7 và các định dạng khác thông qua thư viện GDAL

Cơ sở dữ liệu

lưu trữ

geodatabase, personal geodatabase, mxd, Oracle,

SQLServer,

Postgres, ArcSDE, DB2, Oracle,

SQLServer

PostGIS, ESRI ArcSDE,

MapInfo…và nhiều định dạng khác thông qua thư viện OGR

Phân tích không

gian

Hỗ trợ công cụ phân tích không gian thông qua các ứng dụng phân tích không gian kèm theo như phân tích 3D, mạng lưới

Hỗ trợ công cụ phân tích không gian thông qua các ứng dụng phân tích không gian kèm theo như phân tích 3D, mạng lưới

Không hỗ trợ

Chỉ tiêu ArcGIS for

Server

từ hãng sản xuất ESRI

Phần mềm mã nguồn mở

Phần mềm mã nguồn mở

Trong công tác quản lý tài sản của hệ thống thoát nước có rất nhiều nghiệp vụ cần phải có sự phân tích không gian, mà căn cứ vào các nội dung phân tích trong bảng trên thì công nghệ Mapserver không hỗ trợ điều này, bên cạnh đó ArcGIS for Server là một công nghệ bản quyển, đồng thời nó không hỗ trợ hệ quản trị cơ sở dữ liệu Postgre SQL (hệ quản trị cơ sở dữ liệu được chọn

để triển khai hệ thống – Mục 2.3.1) Mặt khác công nghệ Geoserver là một phần mềm mã nguồn mở hàng đầu và phổ biến về GIS đều thỏa mãn các chỉ tiêu đưa

ra nên việc lựa chọn công nghệ GeoServer để triển khai hệ thống là sự lựa chọn

hợp lý nhất

2.4 Mô hình triển khai hệ thống – WebGIS

Công ty Thoát nước Hà Nội được tổ chức thành các phòng ban chuyên môn (làm việc tại trụ sở công ty) và các xí nghiệp, tổ kỹ thuật phụ trách các khu vực địa bàn và có trụ sở làm việc tại các địa bàn Do vậy, mô hình triển khai hệ thống cần đảm bảo khả năng truy cập hệ thống từ xa.Công ty không có đội ngũ cán bộ CNTT chuyên trách nên không có khả năng tự vận hành và bảo trì hệ thống thông tin

Vì vậy, đề xuất lựa chọn mô hình WebGIS cho phép lãnh đạo và cán bộ công ty truy cập linh hoạt qua trình duyệt Web tại bất kỳ đâu (từ văn phòng công

ty, từ các xí nghiệp, từ các tổ kỹ thuật và từ hiện trường) Tại hiện trường, thông qua trình duyệt Web, cán bộ kỹ thuật có thể khai thác các thông tin về thiết bị cũng như cập nhật tình trạng của thiết bị và kết quả sửa chữa/bảo trì thiết bị

Triển khai hệ thống theo mô hình WebGIS cho phép dễ dàng mở rộng trong tương lai để cung cấp thông tin về các khu vực ngập úng tới người dân, cũng như tiếp nhận các thông tin phản hồi sự cố từ người dân

2.4.1 Khái niệm WebGIS

WebGIS hay công nghệ GIS trên nền Web là một hệ thống phức tạp cung cấp truy cập trên mạng với những chức năng như là bắt giữ hình ảnh, lưu trữ,

hợp nhất dữ liệu, điều khiển và thao tác với dữ liệu, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian (theo Harder 1998)

WebGIS là hệ thống thông tin địa lý phân tán trên một mạng các máy tính

để tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên World Wilde Web Trong cách thực hiện nhiệm vụ phân tích GIS, dịch vụ này gần giông như kiến trúc client – server của Web Xử lý thông tin được chia ra thành các nhiệm vụ ở phía server

và phía client Điều này cho phép người dùng có thể truy xuất, thao tác và nhận kết quả từ việc khai thác dữ liệu GIS từ trình duyệt Web của họ mà không phải trả tiền cho phần mềm GIS

2.4.2 Kiến trúc WebGIS

Dịch vụ web thông tin địa lý hay còn được gọi là WebGIS được xây dựng

để cung cấp các dịch vụ về thông tin địa lý theo công nghệ web service Chính

vì thế nên bất cứ WebGIS nào cũng phải thỏa mãn kiến trúc ba tầng thông dụng của một ứng dụng web Sau đó tùy thuộc vào từng loại công nghệ và các cách thức phát triển, mở rộng khác nhau mà WebGIS sẽ trở thành n tầng khác nhau Kiến trúc 3 tầng có ba thành phần cơ bản đại diện cho ba tầng: Client, Application Server và Data Sever

Hình 2.1 Sơ đồ kiến trúc 3 tầng của WebGIS

- Client: thường là một trình duyệt Web browser như Internet Explorer, Fire Fox, Chrome,…để mở các trang web theo URL (Uniform

Resource Location – địa chỉ định vịtài nguyên thống nhất) định sẵn Các client đôi khi cũng là một ứng dụng desktop tương tự như phần mềm MapInfo, ArcGIS,…

- Application Server: thường được tích hợp trong một Web Server Ngoài

ra, khác với hệ thống Web thường, đối với hệ thống WebGIS thì Web Server còn kết hợp với một ứng dụng bản đồ trên phía server gọi là Map Server (Map Server có thể là ArcGIS Server, MapServer, GeoServer,…)

o Web Server còn được gọi là HTTP Server ( như Apache) Chức năng chính của Web Server là tiếp nhận và đáp lại những yêu cầu từ những trình duyệt Web thông thường thông qua nghi thức truyền dữ liệu trên mạng HTTP

o Map Server là nơi hoàn thành những truy vấn không gian, chỉ dẫn phân tích không gian, tạo và trả lại bản đồ theo yêu cầu từ Client

- Data Server: là nơi lưu trữ các dữ liệu bao gồm cả dữ liệu không gian và phi không gian Các dữ liệu này được tổ chức lưu trữ bởi các hệ quản trị cơ sở dữ liệu như PostgreSQL/PostGIS, Microsoft SQL Server 2008, MySQL, Oracle,…hoặc có thể lưu trữ dưới dạng các tập tin dữ liệu như shapfile, XML,…Các dữ liệu này được thiết kế, cài đặt

và xây dựng theo từng quy trình, từng quy mô bài toán…mà lựa chọn hệ quản trị cơ sở dữ liệu phù hợp

Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được dùng để quản lý và truy xuất dữ liệu không gian, được đặt trên data server Nhà kho hay nơi lưu trữ được dùng để lưu trữ và duy trì những siêu dữ liệu về dữ liệu không gian tại những data server khác nhau Dựa trên những thành phần quản lý dữ liệu, ứng dụng server và mô hình server được dùng cho ứng dụng hệ thống để tính toán thông tin không gian thông qua các hàm cụ thể Tất các các tính toán của ứng dụng server sẽ được gửi đến web server để thêm vào các gói HTML, gửi cho phía client và hiển thị nơi trình duyệt Web

Hình 2.2 Các bước xử lý thông tin của WebGIS

Các bước xử lý

- Bước 1: Client gửi yêu cầu của người sử dụng thông qua giao thức HTTP đến webserver

- Bước 2: Web server nhận yêu cầu của người dùng gửi đến từ phía client,

xử lý và chuyển tiếp yêu cầu đến ứng dụng trên server có liên quan

- Bước 3: Application server (chính là các ứng dụng GIS) nhận các yêu cầu cụ thể đối với ứng dụng và gọi các hàm có liên quan để tính toán xử

lý Nếu có yêu cầu dữ liệu nó sẽ gửi yêu cầu dữ liệu đến data exchange server(server trao đổi dữ liệu)

- Bước 4: 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 server chứa dữ liệu (data server ) tương ứng cần tìm

- Bước 5: Data server dữ liệu tiến hành truy vấn lấy ra dữ liệu cần thiết và trả dữ liệu này về cho data exchange server

- Bước 6: Data exchange server nhận dữ liệu từ nhiều nguồn data server khác nhau nằm rải rác trên mạng Sắp xếp dữ liệu lại theo logic của yêu cầu dữ liệu,sau đó gửi trả dữ liệu về cho application server

- Bước 7: Application server nhận dữ liệu trả về từ các data exchange server và đưa chúng đến các hàm cần sử dụng, xử lý chúng tại đây và kết quả được trả về cho web server

- Bước 8: Web server nhận về kết quả xử lý, thêm vào các ngữ cảnh web (HTML, PHP ) để có thể hiển thị được trên trình duyệt và cuối cùng gửi trả kết quả về cho trình duyệt dưới dạng các trang web

2.4.3 Các hình thức triển khai

Trong mô hình hoạt động của WebGIS được chia ra 2 phần : các hoạt động ở phía máy khách (client side) và các hoạt động xử lý ở phía máy chủ ( server side)

- Client side: Client side được dùng để hiển thị kết quả đến cho người

dùng, nhận các điều khiển trực tiếp từ người dùng và tương tác với web server thông qua trình duyệt web Các trình duyệt web sử dụng chủ yếu HTML để định dạng trang web Thêm vào đó một vài plug-in, ActiveX

và các mã Applet được nhúng vào trình duyệt để tăng tính tương tác với người dùng

Client side chuyển đổi các yêu cầu sáng máy khách để xử lý Máy khách phải có khả năng đủ mạnh để xử lý các yêu cầu này Thay vì phải bắt máy chủ xử lý tấ cả thì một số chức năng GIS sẽ được tải về máy khách, trú ngụ ở đó và dữ liệu được xử lý tại máy khách

o Ưu điểm

 Sử dụng được ưu thế của máy khách

 Người dùng có thể điều khiển được các điều khiển xử lý dữ liệu

 Người dùng có thể làm việc mà không cần phải gửi và nhận các yêu cầu qua Internet

o Nhược điểm

 Việc tải các chức năng này từ máy chủ như các Applets có thể bị trì hoãn, kéo dài

 Các dữ liệu lớn và phức tạp sẽ khó được sử lý trên máy khách nếu máy khách không đủ mạnh

 Người dùng sẽ không được huấn luyện (đào tạo) nếu muốn dùng dữ liệu hoặc các chức năng phân tích Client side thường được sử dụng cho các hệ thống nhỏ, trong phạm vi cục bộ

- Server side: Gồm có: Web server, Application server, Data server và

Clearinghouse Server side có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu không gian, xử

lý tính toán và trả về kết quả (dưới dạng hiển thị được) cho client side Server side tập trung cung cấp dữ liệu GIS và phân tích trên một

má chủ (Server) Máy chủnày có khả năng truy cập dữ liệu và phần mềm

để giải quyết yêu cầu của máy khách Máy khách sẽ chỉ sử dụng rất ít tiến trình, chủ yếu là gửi các yêu cầu và hiển thị kết quả Trong webGIS đôi khi thuật ngữ mapserver chỉ ra kiến trúc được dùng là Server-side, mà trong đó người dùng gửi yêu cầu cần map để hiển thị, thì sẽ được phục vụ bởi server Kiến trúc server side dựa trên khả năng trình duyệt web của người dùng có thể gửi các yêu cầu đến các phần mềm GIS trên server thông qua internet Để có thể giao tiếp được với các ứng dụng webgis đặt trên server, web server có thể sử dụng các chuẩn giao tiếp phổ biến như CGI, Java

o Ưu điểm

 Nếu máy chủ có khả năng xử lý cao, người dùng sẽ truy cập được các dữ liệu lớn và phức tạp thay vì phải xử lý trên máy khách, đồng thời các chức năng phân tích GIS phức tạp sẽ được xử lý nhanh hơn

o Nhược điểm

 Bất cứ các yêu cầu dù đơn giản hay phức tạp đều phải được gửi về cho máy chủ xử lý và các kết quả cũng được gửi trả lại cho máy khách hiển thị thông qua Internet

 Ảnh hưởng đến băng thông khi truyền tải dữ liệu lớn

 Không tận dụng được ưu thế của máy cục bộ

 Server side thường được sử dụng cho các hệ thống lớn trên toàn cầu

Kết hợp cả 2 hình thức: Server side và Client side có thể kết hợp với nhau để cho ra các kết quả phù hợp với khả năng của server và client Các tác vụ đòi hỏi sử dụng database hoặc phân tích phức tạp sẽ được gán

trên máy chủ Các tác vụ nhỏ sẽ được gán ở máy khách Trong trường hợp này, cả máy chủ và máy khách cùng chia sẽ thông tin với nhau về sức mạnh và khả năng của chúng

2.4.4 Tiềm năng của WebGIS

- Khả năng phân phối thông tin địa lý rộng rãi trên toàn cầu;

- Người dùng Intenet có thể truy cập đến các ứng dụng GIS mà không phải mua phần mềm;

- Đối với phần lớn người dùng không có kinh nghiệm về GIS thì việc sử dụng WebGIS sẽ đơn giản hơn việc sử dụng các ứng dụng GIS loại khác

- WebGIS là chức năng bổ sung cho GIS hoạt động trong môi trường rộng hơn thông qua mạng và được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong thương mại, quản lý nhà nước và giáo dục Nhiều ứng dụng sẽ được chạy trên mạng nội bộ trong doanh nghiệp và cơ quan chính phủ như là một phương tiện phân phối và sử dụng dữ liệu không gian địa lý chung

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG DỰ ÁN VÀ DỰ TOÁN CHI PHÍ

3.1 Các nội dung của việc lập một dự án đầu tư CNTT

Theo nghị định số 102/2009/NĐ-CP nội dung của một dự án đầu tư bao gồm các mục như sau:

1 Thông tin chung của dự án

- Căn cứ pháp lý

- Tên dự án

- Cơ quan chủ quản

- Chủ đầu tư

2 Sự cần thiết đầu tư

- Phân tích , đánh giá c ụ thể những bất cập của hiê ̣n tra ̣ng liên quan trực tiếp đến dự án như con người , trang thiết bị, hạ tầng kỹ thuật, phần mềm hay cơ sở dữ liê ̣u

3 Mục tiêu đầu tư

- Mục tiêu chung : Xác định những nội dung thực hiện trong thời gian trung và dài hạn phù hợp với định hướng, quy hoạch, kế hoạch ứng dụng công nghệ thông tin, mục tiêu phát triển của tổ chức và sự phát triển của

xã hội

- Mục tiêu cụ thể : Xác định được kết quả cụ thể sau khi dự án kết thúc, đưa vào khai thác, vận hành Mục tiêu cụ thể cần thể hiện được kết quả

dự kiến cần đạt bằng các chỉ tiêu định lượng

4 Quy mô đầu tư

- Địa điểm đầu tư: Nêu cụ thể nơi hệ thống hạ tầng thiết bị, phần mềm triển khai

- Các yêu cầu kỹ thuật đối với các hạng mục đầu tư chính và phụ: Xác định các yêu cầu kỹ thuật hạng mục đầu tư chính và phụ cần đáp ứng

- Quy mô đầu tư cần thể hiện được thông số kỹ thuật chung của các thiết

bị, phần mềm trong hạng mục chính và phụ sẽ được đầu tư cho hệ thống

hạ tầng kỹ thuật, phần mềm và cơ sở dữ liệu thuộc dự án

- Quy mô lắp đặt, cài đặt thiết bị: Liệt kê các hạng mục thiết bị và địa điểm cần lắp đặt, cài đặt

5 Phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật, công nghệ, thiết kế sơ bộ của phương án chọn; điều kiện cung cấp vật tư thiết bị, dịch vụ, hạ tầng kỹ thuật, phòng chống cháy nổ và an toàn vận hành, đảm bảo an ninh, quốc phòng

- Về phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật, công nghệ: cần xác định tiêu chí đánh giá giải pháp công nghệ phù hợp với quy mô, mục tiêu đầu tư, hiện trạng của tổ chức đầu tư dự án Nêu và phân tích các giải pháp, phương án kỹ thuật, công nghệ hiện có trên thị trường đáp ứng quy mô, mục tiêu đầu tư, quy mô đầu tư, thời gian khai thác và sử dụng hệ thống được đầu tư của dự án (nêu tên, ưu điểm và nhược điểm của các giải pháp) Trên cơ sở đánh giá và phân tích ưu nhược điểm từng giải pháp, phương án kỹ thuâ ̣t công nghê ̣ đề xuất lựa chọn giải pháp công nghệ phù hợp nhất

- Về thiết kế sơ bộ: yêu cầu đối với ha ̣ tầng kỹ thuâ ̣t của dự án : đưa ra các yêu cầu chung đối với ha ̣ tầng kỹ thuâ ̣t (tập hợp các thiết bị tính toán, máy chủ, máy trạm, thiết bị ngoại vi, thiết bị kết nối mạng, thiết bị phụ trợ, mạng nội bộ, mạng diện rộng) của dự án và các yêu cầu cụ thể về chức năng kỹ thuâ ̣t của trang thiết bi ̣ sẽ đầu tư

- Phương án kỹ thuật và công nghệ , kết nối ra bên ngoài : Mô tả và đưa ra các phương án kỹ thuâ ̣t , công nghệ, mô hình kiến trúc vâ ̣t lý hoă ̣c

mô hình kiến trúc logic , mô hình chức năng phần mềm , cơ sở dữ liê ̣u , thể hiê ̣n các kết nối bên trong và bên ngoài của hê ̣ thống ha ̣ tầng kỹ

thuâ ̣t, phần mềm hay cơ sở dữ liê ̣u

- Về điều kiện cung cấp vật tư thiết bị, dịch vụ, hạ tầng kỹ thuật: Trên cơ

sở lựa chọn sơ bộ về giải pháp, phương án kỹ thuật công nghệ làm rõ các điều kiện cung các vật tư thiết bị, dịch vụ, hạ tầng kỹ thuật như tính sẵn

có của sản phẩm trên thị trường, điều kiện cung cấp, hỗ trợ của các nhà cung cấp sản phẩm, giải pháp

- Về biện pháp an toàn phòng chống cháy nổ: nêu tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn phòng chống cháy nổ cho các hạng mục đầu tư của dự án Xây dựng biện pháp vận hành, phòng chống cháy nổ đảm bảo an toàn cho dự án trong từng giai đoạn chuẩn bị đầu tư, triển khai thực hiện, nghiệm thu hoàn thành và đưa vào sử dụng

6 Xác định sơ bộ tổng mức đầu tư của dự án

7 Hiệu quả kinh tế xã hội của dự án

- Phân tích, đánh giá dự kiến lợi ích mang lại từ việc triển khai dự án đối với tổ chức, xã hội về mặt thời gian, tài chính và, mức độ cải thiện chất lượng thực hiện nghiệp vụ theo hướng có thể định lượng được

8 Các mốc thời gian thực hiện đầu tư

- Mô tả các mốc thời gian chính thực hiện đầu t ư liên quan đến các giai đoạn chuẩn bị đầu tư, thực hiện đầu tư và kết thúc đầu tư

9 Kiến nghị áp dụng hình thức quản lý dự án

3.2 Đặc tả yêu cầu hệ thống phần mềm quản lý tài sản hệ thống

thoát nước của thành phố Hà Nội

3.2.1 Các yêu cầu kĩ thuật

Hình 3.1 Mô hình kiến trúc phần mềm

Với kiến trúc phần mềm như hình trên, có thể thấy kiến trúc được phân thành nhiều tầng đảm bảo khả năng dễ bổ sung, cập nhật chức năng; đảm bảo khả năng dễ bổ sung, thay thế công nghệ nền; đảm bảo khả năng triển khai các biện pháp đảm bảo an ninh bảo mật tại nhiều tầng

Tầng Hệ thống và người dùng: bao gồm các người dùng cuối (quản trị, cán bộ lãnh đạo, cán bộ giám sát hệ thống, công dân) và các hệ thống khác Đảm bảo trong tương lại khi kết nối, liên thông, trao đổi dữ liệu với các hệ thống khác

Tầng kênh truy cập: bao gồm kênh truy cập hiện tại thông qua trình duyệt Web như: FireFox, Chrome, IE, … và kênh truy cập tương lai như: thiết bị di động, hệ thống khác

Tầng ứng dụng (là phần mềm Quản lý tài sản hệ thống thoát nước): bao gồm các khối chức năng: quản lý danh mục, quản lý và khai thác bản đồ, quản lý tài sản, báo cáo thống kê

Tầng dịch vụ dùng chung: dịch vụ bản đồ, dịch vụ truy cập dữ liệu

Hạ tầng công nghệ thông tin

3.2.1.2 Yêu cầu về an ninh hệ thống, an toàn dữ liệu

- Hệ thống phải được xây dựng kiến trúc với khả năng cân bằng tải (load balancing) và tính sẵn sàng cao (high availability), nhằm cung cấp các dịch vụ một cách liên tục (24x7)

- Hệ thống phải có thể mở rộng được với khả năng gia tăng tải (số lượng) giao dịch mà không gây sụt giảm nghiêm trọng đối với hiệu năng của hệ thống

- Hệ thống phải cung cấp một khung bảo mật toàn diện để quản lý, bảo vệ

và cung cấp các thông tin nhạy cảm Khung này phải cho phép việc quản

lý truy nhập dựa trên vai trò được thiết lập, trong đó việc truy cập đối với các kiểu khác nhau của các nguồn thông tin, bao gồm hệ thống, các hệ thống cấu thành (các hệ thống con), các chức năng nghiệp vụ và các quy trình nghiệp vụ, có thể được kiểm soát một cách dễ dàng Có khả năng tích hợp với các giải pháp bảo mật được sử dụng phổ biến hiện nay

- Phân quyền và kiểm soát truy cập đối với người dùng

- Hỗ trợ theo dõi và truy vết thay đổi đối với các dữ liệu quan trọng

- Hỗ trợ việc bảo vệ các dữ liệu quan trọng khi lưu trữ trong cơ sở dữ liệu

và khi truyền trên đường truyền

- Cung cấp các cơ chế sao lưu dữ liệu theo định kỳ và đột xuất

- Cung cấp các cơ chế phục hồi dữ liệu và hệ thống một cách nhanh chóng sau khi xảy ra sự cố

- Quản trị hệ thống là người có toàn quyền trong việc vận hành hoạt động của hệ thống Người sử dụng được phân thành từng mức, từng nhóm với các quyền hạn khác nhau, tương ứng là các khả năng tác động ở các mức khác nhau đến hệ thống và được thống nhất quản lý bởi người quản trị

hệ thống nhằm đảm bảo tính bảo mật dữ liệu Thông tin được phân loại

và quản lý theo nhiều tầng, nhiều mức bảo mật như sau:

- Bảo mật mức hành chính: quy định nhóm quyền cho từng nhóm người

sử dụng Ví dụ, nhóm người nhập liệu chỉ được nhập dữ liệu, không được kết xuất thông tin…; nhóm lãnh đạo chỉ được tra cứu thông tin, xem báo cáo mà không được cập nhật, sửa chữa dữ liệu…