Xây dựng hệ thống quản lý thông tin trượt lở đất tại tỉnh Quảng Ngãi trên nền GIS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN ĐỨC TỒN XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ THƠNG TIN TRƢỢT LỞ ĐẤT TẠI TỈNH QUẢNG NGÃI TRÊN NỀN GIS Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60.48.01.04 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THƠNG TIN Đà Nẵng – Năm 2017 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Trần Quốc Vinh Phản biện 1: TS Vũ Thị Trà Phản biện 2: PGS.TS Lê Mạnh Thạnh Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Hệ thống thông tin họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 01 năm 2017 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Thư viện Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Quảng Ngãi có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình 25-26,9°C Thời tiết chia làm mùa rõ rệt mùa mưa mùa nắng Khí hậu có nhiều gió Đơng Nam gió Đơng Bắc địa hình địa phía nam, lượng mưa trung bình 2.198 mm/năm Hiện tượng trượt lở nhiều yếu tố như: Cấu tạo địa chất, thạch học, thủy văn, yếu tố khí hậu Bên cạnh đó, hoạt động kinh tế xã hội – người làm tăng nguy trượt lở đất qua việc làm đường, phá rừng, phá hủy thảm thực vật che phủ, khai thác đất đồi núi Ở vùng núi Quảng Ngãi ảnh hưởng yếu tố tự nhiên, người có địa hình phân cắt mạnh, sườn núi dốc, cấu trúc địa chất phức tạp, phong hóa, lượng mưa lớn Hiện tượng trượt lở thường xảy huyện như: Tây Trà, Trà Bồng, Ba Tơ… trượt lở đất gây thiệt hại nặng người kinh tế Hiện nay, nghiên cứu xây dựng hệ thống quản lý thông tin trượt lở đất tỉnh miền trung đặc biệt tỉnh Quảng Ngãi chưa xây dựng để quản lý thông tin trượt lở đất Như vậy, việc quản lý trượt lở đất trở thành yêu cầu phát triển bền vững xã hội Tại tỉnh Quảng Ngãi vấn đề quản lý thơng tin trượt lở đất vấn đề mới, cần quan tâm Từ yêu cầu cấp thiết Với hướng dẫn Thầy TS Nguyễn Trần Quốc Vinh Tôi chọn hướng nghiên cứu thực đề tài: “Xây dựng hệ thống quản lý thông tin trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi GIS” 2 Mục tiêu nhiệm vụ 2.1 Mục tiêu - Thu thập sở liệu trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi - Xây dựng hệ thống WebGis liệu thiệt hại để cá nhân, quan tìm kiếm truy xuất thống kê liệu trượt lở đất - Có kiến thức trượt lở đất để nâng cao nhận thức phòng chống trượt lở đất cho người dân theo vùng miền 2.2 Nhiệm vụ - Tìm hiểu tổng quan trượt lở đất Việt Nam giới - Thu nhập liệu từ thực tế, tổng hợp phân tích liệu thiệt hại trượt lở đất - Xây dựng sở liệu gồm bảng, mối quan hệ bảng từ liệu thu nhập liệu đồ hành tỉnh Quảng Ngãi - Nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi - Nghiên cứu công nghệ phần mềm cần thiết để xây dựng hệ thống quản lý liệu trượt lở đất Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Hệ thống thông tin địa lý - Các yếu tố dẫn đến trượt lở đất - Dữ liệu trượt lở đất, đồ hành tỉnh Quảng Ngãi 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu liệu trượt lở đất đồ hành phạm vi tỉnh Quảng Ngãi - Hỗ trợ tìm kiếm, thống kê nhập liệu, xuất liệu trượt lở đất thiệt hại trượt lở đất gây dạng đồ file - Khả truy cập xử lý cho nhiều cá nhân quan sử dụng lúc - Giới hạn thời gian liệu vòng từ năm 2011 đến năm 2016 Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Phƣơng pháp lý thuyết - Thu thập nghiên cứu tài liệu có liên quan đến đề tài - Nghiên cứu lý thuyết GIS - Nghiên cứu giải pháp xây dựng đồ địa lý GeoServer 4.2 Phƣơng pháp thực nghiệm - Xây dựng sở liệu - Phân tích, thiết kế hệ thống - Kiểm tra, thử nghiệm, nhận xét đánh giá kết 4.3 Phƣơng tiện, công cụ triển khai - Môi trường JAVA, Postgres - Công cụ GeoServer, PostGis, OpenLayers [6] Bố cục luận văn Luận văn trình bày thành chương: Chương Tổng quan trượt lở đất tỉnh quảng ngãi hệ thống thông tin địa lý Chương Phân tích thiết kế hệ thống Chương Cài đặt thử nghiệm chương trình CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TRƢỢT LỞ ĐẤT TẠI TỈNH QUẢNG NGÃI VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS 1.1 TỔNG QUAN VỀ TRƢỢT LỞ ĐẤT 1.2 CÁC NHÂN TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN TRƢỢT LỞ ĐẤT 1.3 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, ĐỘ ẨM, LƢỢNG MƢA, ĐỊA HÌNH CỦA TỈNH QUẢNG NGÃI 1.3.1 Vị trí 1.3.2 Độ ẩm 1.3.3 Lƣợng mƣa 1.3.4 Địa hình tỉnh Quảng Ngãi 1.4 KHÁI NIỆM GIS 1.5 CÁC THÀNH PHẦN CỦA GIS 1.5.1 Cấu trúc hệ thống thơng tin địa lý GIS 1.5.2 Mơ hình liệu hệ thống thông tin địa lý 1.5.3 Các lĩnh vực khoa học công nghệ liên quan tới GIS 1.5.3 Các lĩnh vực ứng dụng GIS 1.6 GEOSERVER 1.6.1 Khái niệm 1.6.2 Lịch sử phát triển 1.6.3 Chuẩn mở khả chia sẻ liệu không gian 1.6.4 Các đặc trƣng GeoServer 1.7 POSTGRESQL VÀ POSTGIS 1.7.1 PostgreSQL 1.7.2 Các đặc điểm PostgreSQL 1.7.3 PostGIS 1.7.4 Chuẩn liệu không gian OGC 1.7.5 Một số đối tƣợng theo chuẩn OGC POSTGIS 1.8 WEBGIS 1.8.1 Khái niệm 1.8.2 Mơ hình xử lý kiến trúc triển khai WebGis 1.9 THƢ VIỆN OPENLAYERS 1.10 KẾT CHƢƠNG Trong chương này, người viết luận văn tìm hiểu tình hình thực tế trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi Đồng thời nêu tổng quan trượt lở đất, nhân tố tác động đến trượt lở đất, trình bày sở lý thuyết hệ thống thơng tin địa lý GIS tìm hiểu cách xây dựng trích xuất liệu từ GIS Bên cạnh đó, người viết giới thiệu kiến thức khái niệm, tổng quan công cụ liệu sử dụng để xây dựng WEBGIS GeoServer, PostgreSQL, Openlayers…, giúp người đọc có nhìn tổng quan thành phần xây dựng nên hệ thống CHƢƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 ĐẶC TẢ HỆ THỐNG 2.1.1 Đặc tả hệ thống Xây dựng hệ thống quản lý thông tin trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi bao gồm yêu cầu chức để phục vụ cán quản lý cộng đồng sau: Hiển thị đồ địa lý tỉnh Quảng Ngãi Tìm kiếm thơng tin trượt lở đất thiệt hại theo yêu cầu Cập nhật quản lý thông tin trượt lở đất thiệt hại tỉnh Quảng Ngãi Thống kê in báo cáo để phục vụ nghiệp vụ chuyên môn 2.1.2 Yêu cầu liệu (Nguồn liệu lấy từ báo cáo văn phòng thống kê tỉnh Quảng Ngãi) - Dữ liệu không gian mô tả lớp đồ hành - Dữ liệu khơng gian mơ tả vị trí đối tượng 2.1.3 Yêu cầu hệ thống Chức Yêu cầu hệ thống Hiển thị đồ địa lý tỉnh Hiển thị đồ GIS cho phân vùng Quảng Ngãi xã đến người dùng đồ google map Tìm kiếm thơng tin trượt lở - Cho phép người dùng tìm kiếm đất thiệt hại theo yêu cầu thông tin trượt lở đất thiệt hại tổng quát theo khoảng thời gian Chức Yêu cầu hệ thống - Cho phép người dùng tìm kiếm thông tin trượt lở đất thiệt hại chi tiết theo khoảng thời gian - Hiển thị mức độ màu khác Xã trượt lở đất tìm kiếm đồ GIS Cập nhật quản lý thông tin Cho phép người sử dụng nhập mới, trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi xóa, sửa thơng tin thiệt hại Thống kê in báo cáo theo - Cho phép người sử dụng xem báo biểu mẫu để phục vụ nghiệp cáo thông tin thiệt hại trượt lở vụ chuyên môn đất gây theo kết tìm kiếm 2.1.4 Mơ tả lớp liệu 2.2 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.2.1 Xây dựng sơ đồ quan hệ 2.2.2 Biểu đồ ca sử dụng 2.2.3 Biểu đồ hoạt động  Biểu đồ hoạt động cho ca sử dụng Xuất liệu trượt lở đất thiệt hại Bắt đầu Tìm kiếm theo năm (Xem biểu đồ hoạt động tìm kiếm) Hiển thị thơng tin trượt lở đất thiệt hại Click vào button Xuất liệu Xuất liệu lưu liêu dạng Excel file 10  Biểu đồ hoạt động cho ca sử dụng nhập liệu trượt lở đất thiệt hại Bắt đầu Nhâp liệu Chọn địa điểm xảy trượt lở đất Hiểm thị thông báo chọn địa điểm xảy trượt lở đất Sai Kiểm tra người sử dụng chọn địa điểm Đúng Kiểm tra thông tin thiệt hại không Đúng Nhập thông tin trượt lở đất Click button lưu Sai 11 2.3 KẾT CHƢƠNG Nội dung chương, mô tả yêu cầu hệ thống quản lý thông tin trượt lở đất thiệt hại Trong chương có nêu yêu cầu liệu hệ thống sở liệu, xác định bảng thuộc tính cần xây dựng mối quan hệ bảng với Ngoài ra, biểu đồ đặc tả ca sử dụng cho yêu cầu, chức cụ thể biểu đồ hoạt động miêu tả Biểu đồ hoạt động mơ tả tồn hoạt động luồng hoạt động xảy hệ thống Dựa biểu đồ, người xây dựng hệ thống có nhìn đầy đủ, đắn xác hệ thống quản lý thơng tin trượt lở đất mà muốn hướng tới xây dựng 12 CHƢƠNG CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM CHƢƠNG TRÌNH 3.1 CÀI ĐẶT CHƢƠNG TRÌNH 3.1.1 Các bƣớc thực cài đặt chƣơng trình Do hệ thống sử dụng trực tiếp nguồn liệu từ máy chủ cố định (Data server), nên hệ thống bỏ qua Data Exchange center (Cleaning House) Vậy nên GIS server truy vấn lấy liệu trực tiếp từ Data server thay phải qua trung gian Data Exchange center Hình 3.1 Các bước thực xây dựng chương trình [10] Các bước xử lý: - Client gởi yêu cầu người dùng thông qua giao thức HTTP đến Web Server - Web Server nhận yêu cầu người dùng gởi đến từ phía client, xử lý chuyển tiếp yêu cầu đến ứng dụng GIS server 13 - GIS server (Geoserver) nhận yêu cầu liệu tìm kiếm vị trí liệu sau gởi yêu cầu liệu đến server chứa liệu (GIS database server) tương ứng cần tìm - GIS database server (PostgreSQL) tiến hành truy vấn lấy liệu cần thiết trả liệu cho GIS server - GIS server xếp liệu lại theo logic yêu cầu liệu, sau đưa chúng đến hàm cần sử dụng, xử lý chúng kết trả cho Web Server - Web Server nhận kết xử lý, thêm vào ngữ cảnh web để hiển thị trình duyệt cuối gởi trả kết cho trình duyệt dạng trang web 3.1.2 Qui trình hiển thị đồ Geoserver lên giao diện WebGis a Các thành phần liệu quy trình hiển thị đồ lên GeoServer Hình 3.2 Quy trình hiển thị đồ GeoServer [7] 14 b Cách tổ chức lớp liệu (layers) chồng lớp Geoserver Lớp liệu “thiethaitongquat” Lớp liệu “thiethaichitiet” Chồng lớp Chồng lớp Lớp liệu “diaphanxa” Chồng lớp Lớp liệu “diaphanhuyen” Hình 3.3 Cách tổ chức lớp liệu chồng lớp Geoserver c Kết hiển thị lớp liệu Geoserver Sử dụng công cụ GeoServer để thị lớp (Layer) đồ địa phận huyện, xã GIS Hình 3.3 Các lớp liệu Geoserver 15 Hình 3.4 Kết hiển thị layer "diaphanhuyen" Hình 3.5 Kết hiển thị layer "diaphanxa" 16 d Hiển thị đồ từ lớp liệu Geoserver  Khởi tạo đồ từ nguồn liệu địa phận tỉnh Geoserver lên giao diện web sử dụng OpenLayers var wmsSource = new ol.source.ImageWMS({ url: 'http://localhost:8080/geoserver/luanvan/wms', params: {'LAYERS': 'luanvan:diaphantinh', 'TILED': true}, serverType: 'geoserver' }); var layer1 = new ol.layer.Image({ source: wmsSource }); var layers = [ new ol.layer.Tile({ source: new ol.source.OSM() }), layer1,]; var view = new ol.View({ center: ol.proj.transform([108.206229, 'EPSG:3857'), zoom: 6, maxZoom: 13, minZoom: 6}); var map = new ol.Map({ layers: layers, target: 'map', controls: ol.control.defaults({ attributionOptions: ({ collapsible: false }) }).extend([ new ol.control.ZoomSlider(), 16.047079], 'EPSG:4326', 17 new ol.control.Rotate(), new ol.control.OverviewMap(), new ol.control.ScaleLine(), new ol.control.FullScreen(), new ol.control.MousePosition({ coordinateFormat: ol.coordinate.createStringXY(4), projection: 'EPSG:4326' }) ]), interactions: ol.interaction.defaults().extend([ new ol.interaction.Select ({condition: ol.events.condition.mouseMove}) ]), view: view });  Cách hiển thị tầng liệu khác cách chồng lớp lên WebGis var layer1 = new ol.layer.Image({ source: new ol.source.ImageWMS ({ url: 'http://localhost:8080/geoserver/luanvan/wms', params: {'LAYERS': luanvan:diaphanhuyen', 'TILED': true}, serverType: 'geoserver' }) }); var layer2 = new ol.layer.Image({ source: new ol.source.ImageWMS ({ url: 'http://localhost:8080/geoserver/luanvan/wms', params: {'LAYERS': luanvan:diaphanxa', 'TILED': true}, serverType: 'geoserver' }) }); var layer3 = new ol.layer.Image({ source: new ol.source.ImageWMS({ url: 'http://localhost:8080/geoserver/luanvan/wms', 18 params: {'LAYERS': luanvan:thientaichitiet', 'TILED': true}, serverType: 'geoserver' }) }); var layers = [ new ol.layer.Tile({ source: new ol.source.OSM() }), layer1, layer2, layer3]; var view = new ol.View ({ center: ol.proj.transform([108.206229, 16.047079], 'EPSG:4326', 'EPSG:3857'), zoom: 6, maxZoom: 13, minZoom: }); var map = new ol.Map({ layers: layers, target: 'map', controls: ol.control.defaults({ attributionOptions: ({ collapsible: false }) }).extend([ new ol.control.ZoomSlider(), new ol.control.Rotate(), new ol.control.OverviewMap(), new ol.control.ScaleLine(), new ol.control.FullScreen(), new ol.control.MousePosition ({ coordinateFormat: ol.coordinate.createStringXY(4), projection: 'EPSG:4326' }) 19 ]), interactions: ol.interaction.defaults().extend([ new ol.interaction.Select({ condition: ol.events.condition.mouseMove }) ]), view: view }); 3.2 THỬ NGHIỆM CHƢƠNG TRÌNH 3.2.1 Giao diện cho ngƣời dùng tìm kiếm thơng tin trƣợt lở đất  Màn hình chính: Giao diện hệ thống: Người dùng vào hệ thống giao diện hệ thống gồm thơng tin chức sau như: thiệt hại kinh tế, thiệt hại người, thơng tin thiệt hại, chọn năm cần xem,… Hình 3.7 Giao diện để hiển thị thơng tin thiệt hại 20  Khi phóng to thu nhỏ vào đồ chồng, lớp địa phận xã hiển thị chi tiết: Ở chức người dùng phóng to, thu nhỏ để xem cụ thể thông tin theo xã xảy trượt lở đất Hình 3.8 Kết phóng to thu nhỏ sâu vào đồ trang web 3.2.2 Giao diện cho ngƣời dùng nhập liệu  Màn hình để nhập liệu: Tại cửa sổ nhập thơng tin thiệt hại: Thì người dùng chọn xã để nhập thông tin thiệt hại Sau nhập đầy đủ thông tin thiệt địa phương chọn button lưu thơng tin nhập 21 Hình 3.9 Cửa sổ nhập liệu thiệt hại tổng quát Hình 3.10 Cửa sổ nhập liệu thiệt hại chi tiết 3.3 KẾT CHƢƠNG Trong chương này, luận văn trình bày bước xây dựng phát triển hệ thống Sau kết chạy thử nghiệm chương trình qua tất chức hoàn thiện hệ thống 22 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC  Kết ứng dụng Sau khoảng thời gian dài thực đề tài, với nửa thời gian dành cho việc đọc tài liệu, nghiên cứu lý thuyết đến xây dựng hệ thống WebGis quản lý thông tin trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi với chức sau: - Hiển thị chồng lớp đồ theo địa phận huyện, xã - Phóng to thu nhỏ đồ - Hiển thị xã có xảy trượt lở đất theo tìm kiếm tổng quát chi tiết đồ - Hiển thị tổng quát chi tiết thông tin thiệt hại trượt lở đất gây tỉnh Quảng Ngãi - Hỗ trợ người dùng xuất liệu trượt lở đất thiệt hại - Cho phép người dùng nhập liệu thiệt hại trượt lở đất - Giao diện hệ thống sử dụng ngôn ngữ tiếng Việt Nam dễ sử dụng  Kiến thức đạt đƣợc Tìm hiểu hậu thiệt hại trượt lở đất gây tỉnh Quảng Ngãi Hiểu cách thức hoạt động việc gọi dịch vụ GeoServer Cách chuyển liệu đồ dạng shapefile sang hệ quản trị CSDL không gian PostgreSQL + PostGIS, truy vấn liệu khơng gian 23 Tìm hiểu số kiến thức khái niệm hệ thống thông tin địa lý GIS, chuẩn OpenWeb, WEBGIS, giải pháp xây dựng WEBGIS Cách sử dụng thư viện Javascript OpenLayers để load đồ query tới dịch vụ GeoServer HẠN CHẾ VÀ KHÓ KHĂN Dữ liệu thông tin thiệt hại trượt lỡ đất cũ, chưa cập nhật thường xuyên Dữ liệu đồ cũ, xã tách, ghép số huyện chưa cập nhật phụ thuộc vào sở tài nguyên môi trường Quảng Ngãi Trong thời gian ngắn, vừa kết hợp nghiên cứu GIS xây dựng ứng dụng với liệu thực tế địa phương tỉnh Quảng Ngãi, kết chưa hoàn chỉnh Hiện thử nghiệm localhost chưa public trực tuyến HƢỚNG PHÁT TRIỂN Hồn thiện thêm chức có hệ thống WebGis, đồng thời bổ sung thêm số chức thiếu như: - Hiển thị đồ địa lý cụ thể đến địa phương bị trượt lở đất xã để người dùng có tổng quan - Xây dựng hoàn thiện chức quản lý Hiện có chức thêm liệu thiệt hại, cần bổ sung chức sửa chửa xóa liệu thơng tin thiệt hại - Xây dựng phần quản lý người dùng với phần đăng nhập, phân quyền người dùng người quản lý để nhập liệu, bổ sung 24 liệu mở rộng cho quản lý cho tỉnh khu vực - Xây dựng biểu đồ để so sánh số lượng thiệt hại trượt lở đất gây xã năm với - Xây dựng mở rộng hệ thống cho khu vực miền Trung ... đề tài: Xây dựng hệ thống quản lý thông tin trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi GIS 2 Mục tiêu nhiệm vụ 2.1 Mục tiêu - Thu thập sở liệu trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi - Xây dựng hệ thống WebGis liệu... tả hệ thống Xây dựng hệ thống quản lý thông tin trượt lở đất tỉnh Quảng Ngãi bao gồm yêu cầu chức để phục vụ cán quản lý cộng đồng sau: Hiển thị đồ địa lý tỉnh Quảng Ngãi Tìm kiếm thơng tin trượt. .. Tơ… trượt lở đất gây thiệt hại nặng người kinh tế Hiện nay, nghiên cứu xây dựng hệ thống quản lý thông tin trượt lở đất tỉnh miền trung đặc biệt tỉnh Quảng Ngãi chưa xây dựng để quản lý thông tin