Bài viết trình bày thiết kế và phát triển một ứng dụng WebGIS nhằm cung cấp các thông tin trực tuyến về dữ liệu địa không gian và các thông tin, văn bản, hình ảnh liên quan, hỗ trợ công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường tỉnh Phú Thọ.
Nguyễn Trường Xuân nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 1-9 Phát triển ứng dụng WebGIS cho hệ thống thông tin tài nguyên thiên nhiên môi trường Phú Thọ Nguyễn Trường Xuân 1,*, Nguyễn Thị Mai Dung 1, Trần Thị Hải Vân 1, Trần Mai Hương 1, Diêm Thị Thùy1, Đậu Thanh Bình2 Khoa Sở Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam Tài nguyên Môi trường Nghệ An, Việt Nam THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Quá trình: Nhận 20/6/2017 Chấp nhận 25/7/2017 Đăng online 30/10/2017 Với ưu điểm bật khả chia sẻ, thị xử lý thông tin địa lý cách dễ dàng nhanh chóng, nhu cầu sử dụng công nghệ WebGIS hỗ trợ định ứng dụng quản lý tài nguyên thiên nhiên mơi trường ngày tăng Bài báo trình bày thiết kế phát triển ứng dụng WebGIS nhằm cung cấp thông tin trực tuyến liệu địa không gian thông tin, văn bản, hình ảnh liên quan, hỗ trợ cơng tác quản lý tài nguyên thiên nhiên môi trường tỉnh Phú Thọ Bằng cách kết hợp kỹ thuật tiên tiến cơng nghệ WebGIS, hệ thống có đầy đủ chức công cụ tương tác với hệ thống sở liệu, thiết lập báo cáo dựa liệu điều kiện tự nhiên môi trường, hiển thị truy vấn liệu theo vùng lựa chọn Từ khóa: WebGIS Tài nguyên thiên nhiên Phú Thọ Geodatabase ESRI ArcGIS Server © 2017 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Yêu cầu quản lý tài nguyên thiên nhiên bền vững lợi ích đặt thách thức với mức độ phức tạp ngày tăng cho phủ nhà hoạch định sách tồn giới (Leonard, 2015) Để thiết lập đưa định tối ưu cho nhu cầu sử dụng tài nguyên thiên nhiên tương lai, dù khai thác than, dầu khí, hay quản lý nơng nghiệp, đất nước, vai trò tham số đầu vào quan trọng (Leonard, 2015) _ *Tác giả liên hệ E-mail: nguyentruongxuan@humg.edu.vn Ngày có nhiều tổ chức quản lý hiệu tài nguyên thiên nhiên môi trường chuyển sang ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý (GIS) phát triển chiến lược nhằm mục đích thúc đẩy, hỗ trợ, tham gia, chia sẻ, chuẩn hóa đổi thời gian gần Sự phát triển nhanh chóng cơng nghệ GIS tạo giải pháp quản lý linh hoạt cao - truy cập nhiều thiết bị, lúc nơi đâu miễn có kết nối internet Ngồi ra, GIS - thành phần quan trọng việc cung cấp cho nhà hoạch định sách cơng cụ hiệu nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển liên tục Đặc biệt, phát triển công nghệ WebGIS cung cấp đồ trực tuyến ứng dụng hỗ Nguyễn Trường Xuân nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 1-9 trợ đa người dùng giúp cho việc quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên trở nên linh hoạt Bài báo trình bày thiết kế phát triển ứng dụng WebGIS nhằm cung cấp thông tin trực tuyến liệu địa không gian thơng tin, văn bản, hình ảnh liên quan, hỗ trợ công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên môi trường tỉnh Phú Thọ Bằng cách kết hợp kỹ thuật tiên tiến công nghệ WebGIS, hệ thống có đầy đủ chức cơng cụ tương tác với hệ sở liệu, thiết lập báo cáo dựa liệu điều kiện tự nhiên môi trường, hiển thị truy vấn liệu theo vùng lựa chọn Công nghệ xây dựng WebGIS Để thực mục tiêu nhiệm vụ thành lập Hệ thống quản lý thông tin không gian tài nguyên thiên nhiên môi trường Phú Thọ, nhóm nghiên cứu lựa chọn phần mềm ArcGIS ArcGIS Server hãng ESRI ArcGIS Server công cụ mạnh hỗ trợ từ quản lý liệu đến cung cấp công cụ để tạo dịch vụ Web Vì phù hợp để phát triển ứng dụng đa người dùng hệ thống mạng ứng dụng vào việc xây dựng cổng thơng tin địa lý Một số ưu điểm ArcGIS Server (ESRI, 2013): ArcGIS Server cung cá p mọ t framework chuả n cho viẹ c phá t triẻ n cá c ứng dụ ng tren má y chủ GIS Hõ trợ cá c ứng dụ ng lớn xay dựng WebGIS, chạ y tren nhiè u má y chủ , hõ trợ đa người dù ng Cung cá p mọ t bọ cá c Web control giú p đơn giả n hó a cá c bước xay dựng tích hợp bả n đò và o cá c ứng dụ ng Web Hõ trợ nhiè u ngon ngữ lạ p trình, bao gò m cả NET và Java đẻ phá t triẻ n cá c ứng dụ ng, dịch vụ Web Do lập trình viên sử dụng nhiều ngơn để xây dựng đối tượng Cung cấp bọ cong cụ cho lạ p trình vien sử dụ ng kè m theo cá c chức nang mở rọ ng củ a ArcGIS 3D AnalystTM, ArcGIS Spatial Analyst và ArcGIS StreetMapTM Bọ cong cụ phá t triẻ n ArcGIS Server cung cá p mọ t hẹ thó ng trợ giú p dựa theo cá c sơ đò mo hình đó i tượng (Object Model Diagrams), cá c mã u ứng Hình Các công cụ xây dựng WebGIS tài nguyên thiên nhiên mơi trường Phú Thọ Nguyễn Trường Xn nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 1-9 dụ ng Web và cả cá c đoạ n mã lạ p trình mã u giú p cho cá c lạ p trình viên dễ dà ng tiế p cạ n, sử dụng Ngoài thành lập Hệ thống quản lý thông tin không gian tài nguyên Phú Thọ, số ngơn ngữ lập trình lựa chọn sử dụng như: Ngôn ngữ Javascript sử dụng để hiển thị, tạo công cụ tương tác với đồ Ngôn ngữ Javascript tương tác với ArcGIS Server thông qua ArcGIS API for Javascript ArcGIS API for Javascript dùng để nhúng đồ tác vụ vào ứng dụng webgis Ngôn ngữ C# (ASP.NET) dùng để khởi tạo thành phần trang chủ, trang tải liệu, trình diễn media trang quản trị người dùng, quản trị liệu, quản trị liệu media Ngôn ngữ thiết kế Wêb sử dụng gồm HTML5 CSS3, thư viện bootstrap Thư viện JavaScript mở JQuêry để tạo hiệu ứng tương tác trực tiếp với người đọc cách nhanh chóng dễ dàng nhiều sử dụng JavaScript Phân tích thiết kế hệ thống 3.1 Biểu đồ phân cấp chức Hệ thống quản lý thông tin không gian tài nguyên thiên nhiên mơi trường Phú Thọ phân tích thiết kế thêo bước bước sau: Khảo sát trạng tìm hiểu u cầu, phân tích thiết kế hệ thống chức năng, phân tích thiết kế hệ thống quản trị sở liệu phân tích thiết kế chương trình (Thạc Bình Cường, 2004) Trên sở yêu cầu Hệ thống quản lý thông tin tài nguyên thiên nhiên môi trường tỉnh Phú Thọ, từ kết phân tích mơ hình chức năng, ta xây dựng sơ đồ phân cấp chức WebGIS (Hình 2) (Nguyễn Đình Kỳ Hình Biểu đồ phân cấp chức Hệ thống quản lý thông tin không gian tài nguyên thiên nhiên môi trường Phú Thọ 4 Nguyễn Trường Xuân nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 1-9 Nguyễn Trường Xuân, 2016) Hệ thống quản lý thông tin không gian tài nguyên thiên nhiên mơi trường Phú Thọ bao gồm hai phần là: Phần hiển thị đồ phần quản trị hệ thống Phần hiển thị đồ (Front End): Chính giao diện tương tác WebGIS Phú Thọ, chúng xây dựng phần mềm ArcGIS Server Hệ thống ArcGIS Server tạo dịch vụ từ sở liệu địa lý tổng hợp (bao gồm CSDL địa lý CSDL chuyên đề), dịch vụ trang đồ chuyên đề tương ứng Phần quản trị hệ thống (Back End): Bao gồm phần quản trị website quản trị sở liệu Thông qua trang quản trị phần mềm ArcGIS Server, quản trị viên quản lý hệ thống với dịch vụ website, thêm, chỉnh sửa, lựa chọn dịch vụ để xuất giao diện tương tác Với giao diện quản trị website, sở ban ngành cập nhật, chỉnh sửa thơng tin cho website từ xa qua Internet Quản trị sở liệu bao gồm quản trị viên liệu người dùng phân quyền truy xuất vào sở liệu Quản trị viên liệu người có chun mơn hệ thống WebGIS ArcGIS Server, chỉnh sửa cấu trúc liệu, cập nhật, chỉnh sửa tồn liệu Nhóm người dùng cán chuyên trách GIS sở ban ngành phân nhiệm vụ chỉnh sửa, cập nhật liệu hệ thống Server website Atlas Server chứa mã nguồn Atlas, chạy Application WebServer, cài đặt ArcGIS Server Server sở liệu GIS: Cài đặt ArcSDE, SQL Server tạo dịch vụ để phục vụ Atlas kiểm soát việc truy cập liệu GIS 3.2 Mơ hình đối tượng sử dụng Theo mơ hình ứng dụng, người sử dụng hệ thống phân thành ba nhóm khách, thành viên quản trị viên Khách: cộng đồng người sử dụng internet tương tác với giao diện hiển thị đồ Atlas Nhóm chức khách (Hình 3) bao gồm: - Các chức tương tác với đồ: Phóng to, thu nhỏ, nhìn tồn cảnh, di chuyển, bật tắt lớp nội dung đồ - Chức xem thơng tin thuộc tính - Đo khoảng cách đối tượng đồ - Chức in ấn Hình Nhóm chức Khách - Xem trình diễn Media, xem biểu đồ Thành viên: cán sở, ban, ngành Những người cấp tài khoản mật để truy cập vào phẩn quản trị website quản trị sở liệu Nhóm chức thành viên (Hình 4) có chức nâng cao xử lý liệu, trình bày, tạo đồ phần mềm ArcGIS Desktop chức khác xử lý thông qua giao diện Web Atlas như: - Chức tạo biểu đồ - Chức xuất báo cáo cho cấp lãnh đạo việc định: Tạo báo cáo từ liệu thuộc tính theo mẫu, đồ chuyên đề có mẫu báo cáo riêng Quản trị viên: Là người quản trị website quản lý sở liệu Nhóm chức dành cho quản trị viên (Hình 5): - Quản trị website: bật, tắt, xóa, thêm mới, chỉnh sửa dịch vụ phục vụ website Atlas điện tử - Quản trị CSDL, phân quyền truy cập CSDL: quản trị viên phép can thiệp vào thành phần hệ thống CSDL, tạo phân quyền cho phép khai thác khai thác sử dụng phần, vài phần toàn CSDL Hệ thống quản lý thông tin không gian tài nguyên thiên nhiên môi trường Phú Thọ Nguyễn Trường Xuân nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 1-9 Hình Nhóm chức Thành viên Hệ thống thông tin tổng hợp tài nguyên thiên nhiên, môi trường tỉnh Phú Thọ thiết kế xây dựng theo công nghệ WebGIS dạng WebAtlas Cấu trúc hệ thống gồm phần chính: - Thành phần giới thiệu: Trang chủ thiết kế mô tương ứng với trang bìa Atlas Trong thể nội dung tên Atlas, lãnh thổ thể hiện, đơn vị sản xuất, lời giới thiệu chung Atlas, có liên kết đến hướng dẫn sử dụng trợ giúp, liên kết đường dẫn tới chương mục Atlas tương ứng mục lục sách, có cơng cụ phục vụ cho việc “mở” “đóng” Atlas (Hình 6) - Thành phần đồ: Từng trang đồ thiết kế theo danh mục chuyên đề Phần hiển thị trang đồ đồ với phần giải thể cửa sổ độc lập Trong phần đồ có cơng cụ để xem phân tích đồ phóng to, thu nhỏ, in ấn, di chuyển, tìm kiếm, đo khoảng cách, xem thơng tin (Hình 7) - Thành phần quản trị: Trong thành phần quản trị chia làm ba phần quản trị, gồm Quản trị sở liệu không gian, Quản trị Hình Nhóm chức dành cho Quản trị viên dịch vụ đồ Quản trị WebAtlat (Hình 10) Cơ sở liệu không gian tài nguyên thiên nhiên, môi trường tỉnh Phú Thọ thiết lập, lưu trữ tổ chức thông qua ArcSDE hệ quản trị sở liệu SQL Server Mỗi lớp liệu không gian lưu trữ SQL Server thông qua bảng chính: bảng lưu trữ liệu thuộc tính lớp đồ, bảng lưu trữ kiểu liệu không gian lớp đồ (kiểu điểm, đường, vùng), bảng liệu kết nối bảng liệu khơng gian thuộc tính Cơ sở liệu hệ thống gồm: - Cơ sở liệu địa lý khu vực tỉnh Phú Thọ xây dựng theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chuẩn thông tin địa lý - Cơ sở liệu chuyên đề ngồi bình đồ ảnh vệ tinh VNREDSat-1 khu vực Phú Thọ có Nguyễn Trường Xn nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 1-9 Hình Trang chủ Hệ thống thơng tin tài ngun thiên nhiên mơi trường Phú Thọ Hình Trang Bản đồ chuyên đề WebGIS tài nguyên thiên nhiên môi trường Phú Thọ trang đồ chuyên đề hệ thống lưới khống chế cấp; trạng sử dụng đất; lớp phủ rừng; Phân bố khoáng sản; tài ngun nước mặt; sói mòn đất gò đồi; sạt lở bờ sơng thay đổi dòng chảy Các thông tin chuyên đề kết trình xử lý tư liệu ảnh vệ tinh VNREDSat1 Dựa việc tổng hợp, biên tập phân tích tài liệu chuyên ngành với việc ứng dụng công nghệ ArcGIS Server, ArcSDE, SQL Server, Nguyễn Trường Xuân nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 1-9 Hình Truy vấn khơng gian theo vùng lựa chọn Hình Thiết lập báo cáo WebGIS tài nguyên thiên nhiên môi trường Phú Thọ ngơn ngữ thiết kế lập trình ArcGIS API for Javascript, HTML5 CSS3, thư viện JavaScript mở jQuery nhóm nghiên cứu xây dựng thành cơng Hệ thống thông tin tổng hợp tài nguyên thiên nhiên, môi trường tỉnh Phú Thọ đảm bảo yêu cầu: Cung cấp nội dung đầy đủ thông tin địa lý tổng hợp, tài nguyên thiên nhiên, môi trường khu vực tỉnh Phú Thọ Giao diện thân thiện, rõ ràng, dễ dàng phối hợp sử dụng chức kỹ thuật đa phương tiện 8 Nguyễn Trường Xuân nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 1-9 Hình 10 Trang Quản trị WebGIS tài nguyên thiên nhiên môi trường Phú Thọ STT Chức Hỗ trợ công tác quản lý quản lý Quản trị người dùng Quản trị nội dung hệ thống Quản lý liệu Quản lý danh mục đối tượng Tìm kiếm thống kê Quản lý đơn vị hành Phân quyền sử dụng, xem thơng tin cho phòng ban Quản lý nội dung thông tin trạng sử dụng đất, lớp phủ rừng Quản lý liệu đồ, liệu đo đạc Quản lý danh mục Tra cứu thông tin loại đất, diện tích, … Quản lý ranh giới hành tỉnh Mức độ đáp ứng Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Bảng Đánh giá khả đáp ứng công tác quản lý WebGIS tài nguyên thiên nhiên môi trường Phú Thọ Hệ thống chạy ổn định, phân quyền sử dụng có tính bảo mật cao Bảng thể khả đáp ứng nhu cầu công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên môi trường Kết luận Hệ thống thông tin tổng hợp tài nguyên thiên nhiên, môi trường tỉnh Phú Thọ dựa công nghệ WebGIS hoàn thành đáp ứng mục tiêu nhiệm vụ Sở Tài Nguyên Môi trường Phú Thọ đặt Người dùng truy cập thơng tin tổng hợp tài nguyên thiên nhiên môi trường tỉnh Phú Thọ lúc, nơi thông tin cập nhật liên tục, nhanh chóng Thơng qua hệ thống này, nhà quản lý, chuyên gia thấy tổng quan điều kiện tự nhiên, mơi trường khu vực, từ hỗ trợ công tác định hướng quy hoạch, đưa giải pháp hợp lý nhằm quản lý phát triển bề vững nguồn tài nguyên thiên nhiên khu vực Bài báo trình bày cách thức sử dụng kết hợp cơng nghệ WebGIS từ cung cấp cho tổ chức liên quan công cụ hiệu quản lý thông tin tài nguyên thiên nhiên mơi trường khẳng định lợi ích việc ứng dụng công nghệ công tác quản lý Tài liệu tham khảo ESRI, 2013 Tài liệu ArcGIS Server cho nhà phát triển http://resources.arcgis.com/en/help/main/1 0.1/index.html#//00qn0000013t000000 ESRI, 2013 ArcGIS Help 10.1 Nguyễn Trường Xuân nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 58(5), 1-9 http://help.arcgis.com/en/sdk/10.0/servera df_net/conceptualhelp/index.html GeoServer, 2013 GeoServer Developer Manual http://docs.geoserver.org/2.5.0/developer/ Leonard Olyott, 2015 A sustainable future for natural resources through WebGIS Brisbane Convention & Exhibition Centre, Australia LOCATECONFERENCE.COM Nguyễn Đình Kỳ, Nguyễn Trường Xuân, 2016 Xây dựng sở liệu GIS Atlats điện tử tổng hợp vùng Tây Nguyên Báo cáo đề tài cấp Nhà nước T22/TN3, KHCN-TN3/11-15 Thạc Bình Cường, 2004 Phân tích thiết kế hệ thống thơng tin NXB KHKT, Việt Nam ABSTRACT Development of a Web Based GIS Application for Spatial Natural Resources Information System Xuan Truong Nguyen 1, Dung Mai Thi Nguyen 1, Van Hai Thi Tran 1, Huong Mai Tran 1, Thuy Thi Diem 1, Binh Thanh Dau Faculty of Information Technology, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam Nghe An Environment and Natural Resources Department, Vietnam There is growing needs for web based GIS for easy and fast sharing, displaying and processing of spatial information which in turns helping in decision making for natural resources applications This paper designed and developed a WebGIS application to provide online access to information to support environment and natural resource management The system offers both digital geospatial data and information, incorporating text and multimedia elements, related to natural and man-made environment in PhuTho Province, Vietnam Integrating the latest advances in web-based GIS techniques, the spatial natural resources information system is built around an interactive map, which allows anyone to identify, visualize, and query those datasets relevant to their interests Keywords: Web GIS Environmental and Natural Resources Information System, Geodatabase, ESRI ArcGIS Server ... trường Kết luận Hệ thống thông tin tổng hợp tài nguyên thiên nhiên, môi trường tỉnh Phú Thọ dựa cơng nghệ WebGIS hồn thành đáp ứng mục tiêu nhiệm vụ Sở Tài Nguyên Môi trường Phú Thọ đặt Người dùng... thống thông tin tổng hợp tài nguyên thiên nhiên, môi trường tỉnh Phú Thọ đảm bảo yêu cầu: Cung cấp nội dung đầy đủ thông tin địa lý tổng hợp, tài nguyên thiên nhiên, môi trường khu vực tỉnh Phú Thọ. .. WebGIS tài nguyên thiên nhiên môi trường Phú Thọ Hệ thống chạy ổn định, phân quyền sử dụng có tính bảo mật cao Bảng thể khả đáp ứng nhu cầu công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên môi trường