Bài viết là sản phẩm của việc nghiên cứu kết hợp đa lĩnh vực trong việc xây dựng một hệ thống quản lý trực tuyến về đa dạng sinh học trên địa bàn thành phố Đà Nẵng phục vụ cho nhiều đối tượng người dùng với các vai trò khác nhau. Để xây dựng hệ thống, tác giả sử dụng máy chủ ArcGIS tạo ra bản đồ và hiển thị thông tin sinh học tại các vị trí khác nhau trên bản đồ. Từ đó, hệ thống cung cấp cái nhìn tổng thể về đa dạng sinh học trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
UED Journal of Sciences, Humanities & Education – ISSN 1859 - 4603 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC Nhận bài: 12– 01 – 2016 Chấp nhận đăng: 20 – 06 – 2016 ỨNG DỤNG WEBGIS XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ ĐA DẠNG SINH HỌC TRỰC TUYẾN (THỬ NGHIỆM) TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Phạm Dương Thu Hằnga*, Trần Thanh Vinha http://jshe.ued.udn.vn/ Tóm tắt: Từ khảo sát thực tiễn việc phân bố đa dạng sinh học, sinh thái địa bàn thành phố Đà Nẵng, với việc nghiên cứu tài liệu hệ thống đồ 2D, giao diện người dùng, tương tác người máy công nghệ WebGIS, báo sản phẩm việc nghiên cứu kết hợp đa lĩnh vực việc xây dựng hệ thống quản lý trực tuyến đa dạng sinh học địa bàn thành phố Đà Nẵng phục vụ cho nhiều đối tượng người dùng với vai trò khác Để xây dựng hệ thống, tác giả sử dụng máy chủ ArcGIS tạo đồ hiển thị thơng tin sinh học vị trí khác đồ Từ đó, hệ thống cung cấp nhìn tổng thể đa dạng sinh học địa bàn thành phố Đà Nẵng Thơng qua đó, nhà quản lý đưa sách nhằm kiểm soát, hạn chế tốc độ suy giảm đa dạng sinh học; bảo tồn, phát triển loài sinh vật quý hiếm, có nguy tuyệt chủng nhằm phát triển bền vững kinh tế, xã hội tương lai; hệ thống sử dụng để hỗ trợ nghiên cứu giảng dạy học tập giảng viên sinh viên Từ khóa: đa dạng sinh học; đa lĩnh vực; đồ 2D; WebGIS; máy chủ ArcGIS; thu thập liệu đa dạng sinh học; tra cứu đa dạng sinh học; bảo tồn Đặt vấn đề Nhiều nơi giới đối mặt với tình trạng suy giảm trầm trọng hệ sinh thái giàu đa dạng sinh học nước có dự án bảo vệ, chương trình quản lý để bảo tồn đa dạng sinh học nhiều hình thức khác Ở Việt Nam, số hệ thống sở liệu đa dạng sinh học xây dựng nhiều người biết đến như: Trung tâm Dữ liệu thực vật Việt Nam, website Sinh vật rừng Việt Nam, hệ thống sở liệu đa dạng sinh học quốc gia hay nhiều dự án bảo tồn, phát triển bảo vệ đa dạng sinh học gen, loài hệ sinh thái tự nhiên, nhân tạo xây dựng thực với ký kết, hợp tác tổ chức quốc tế như: Quỹ Quốc tế bảo vệ thiên nhiên WWF, Quỹ Đối tác hệ sinh thái CEPF, a Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng * Liên hệ tác giả Phạm Dương Thu Hằng Email: phamduongthuhang@gmail.com 12 | Liên minh Bảo tồn thiên nhiên quốc tế IUCN,… hay khu bảo tồn tỉnh Thanh Hóa, Vườn quốc gia Xuân Thủy (Nam Định), Khu Bảo tồn Sao La Huế, cácVườn quốc gia: Mũi Cà Mau, Quảng Ninh, Quảng Trị, Phú Quốc, Côn Đảo,… Thành phố Đà Nẵng với địa hình tương đối phức tạp gồm địa hình đồng bằng, miền núi ven biển hình thành nên nhiều hệ sinh thái tự nhiên với đa dạng lồi cao, có ý nghĩa quan trọng đến phát triển kinh tế - xã hội điều kiện dân sinh vùng Tuy nhiên, nay, hệ sinh thái tự nhiên địa bàn thành phố chịu tác động nặng nề yếu tố sau: i) Hoạt động thủy điện; ii) Suy giảm rừng đầu nguồn; iii) Hoạt động khai thác khoáng sản; iv) Hoạt động cơng nghiệp; v) Hóa chất nơng nghiệp; vi) Quá trình xâm nhiễm mặn; vii) Hiện tượng thời tiết cực đoan biến đổi khí hậu; viii) Q trình thị hóa Diện tích hệ sinh thái bị suy giảm kéo theo suy giảm số lượng thành phần loài sinh vật; làm cân sinh thái, ảnh hưởng đến khả tự phục hồi Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 6, số (2016),12-18 ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 6, số (2016),12-18 môi trường, giảm khả chống chịu với biến đổi khí hậu,… từ tác động gián tiếp đến hoạt động kinh tế sinh hoạt cộng đồng dân cư vùng [1] Nhiều cơng trình nghiên cứu thành phần loài động, thực vật Đà Nẵng thực từ năm 90 kỉ XX, nhiên, cơng trình tập trung chủ yếu hai khu bảo tồn thiên nhiên thành phố Khu Bảo tồn thiên nhiên Bà Nà – Núi Chúa Khu Bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà [2,3] kiểm duyệt từ nhiều nguồn khác nhau: nhà khoa học, cộng tác viên,… Từ đó, người sử dụng thực thống kê lồi mỡi vị trí đồ Nguồn liệu sẽ sở phục vụ nghiên cứu chuyên sâu đa dạng sinh học đề xuất giải pháp bảo vệ đa dạng sinh học cho thành phố Đà Nẵng Hiện tại, hoạt động nghiên cứu đa dạng sinh học thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học tiến hành phạm vi nước, kết nhà nghiên cứu cơng bố rộng rãi số lượng hệ thống sở liệu đa dạng sinh học nước ta hạn chế Các hệ thống sử dụng sở liệu đa dạng sinh học cập nhật người quản trị hệ thống để hiển thị thông tin tra cứu dạng bảng với thông số liên quan người dùng nhập vào ký tự tìm kiếm đối tượng Tuy nhiên, cách hiển thị chưa thể tính trực quan, sinh động, tiện ích với người dùng sở liệu đa dạng sinh học không thu thập từ nhiều nguồn khác 2.1 Công nghệ xây dựng hệ thống Hệ thống thiết kế xây dựng tảng NET phiên 4.5 để phát triển ứng dụng web theo mơ hình MVC [5] Với mơ hình NET MVC 4, hệ thống phân chia thành thành phần riêng biệt, nâng cao khả kiểm thử, dễ dàng bảo trì nâng cấp sau Việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào việc xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ hoạt động quản lý người ngày phổ biến Trong tương lai, GIS nhận định “công cụ trợ giúp định nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng nhiều quốc gia giới tương lai”[4] Bên cạnh đó, việc đưa GIS vào hoạt động trang web (WebGIS) làm cho việc tiếp cận sử dụng hệ thống thông tin trở nên dễ dàng thông qua mạng internet Với chức GIS, nguồn liệu sinh học sẽ hiển thị trực quan, làm cho thông tin truyền tải nhanh đến người dùng Chính lý này, việc sử dụng WebGIS để chia sẻ quản lý khối lượng lớn liệu loài động, thực vật phân bố chúng sẽ mang đến nhiều thuận lợi Xây dựng hệ thống quản lý sở liệu sinh học Về sở liệu, tác giả lựa chọn hệ quản trị sở liệu (HQT CSDL) Sql Server 2014 để quản trị liệu sinh học hệ thống Với HQT CSDL, lập trình viên tương tác, xử lý nhanh chóng truy vấn hỡ trợ đầy đủ thư viện lập trình mơi trường NET Về công cụ quản lý phát triển đồ, tác giả sử dụng thư viện ArcGIS [6] Thư viện ArcGIS cung cấp nhiều cách thức để tương tác với đồ như: Sử dụng Runtime SDK;WebAPIs; REST APIs Trong hệ thống, tác giả lựa chọn thư viện JavaScript WebAPIs để phát triển 2.2 Lập trình với JavaScript WebAPIs Thư viện JavaScript WebAPIs ArcGIS thư viện tích hợp, dùng để kết nối đến máy chủ cung cấp liệu đồ (ArcGIS Server) hiển thị đồ lên trình duyệt web máy khách Ngồi ra, thư viện cịn cho phép người dùng tương tác với đồ như: kích chuột chọn xem địa điểm, phóng to, thu nhỏ,… Để sử dụng JavaScript WebAPIs, người dùng cần nhúng thư viện vào trang web cách thêm thẻ sau: Bài báo sâu vào nghiên cứu công nghệ WebGIS Bảng mô tả số tập lệnh JavaScript xây dựng hệ thống website dạng đồ để quản lý WebAPIs đa dạng sinh học mở phục vụ tra cứu, tìm kiếm, thống kê, cập nhật thơng tin loài nơi phân bố chúng địa bàn thành phố Đà Nẵng Dữ liệu thu thập Bảng Một số tập lệnh JavaScript WebAPIs ArcGIS TT Mô tả Lệnh 13 Phạm Dương Thu Hằng, Trần Thanh Vinh Nạp liệu bảng đồ lên trình duyệt web Ghi chú: Người dùng cần cung cấp đường dẫn bảng đồ máy chủ ArcGIS Khởi tạo đối tượng đồ Thư viện DoJo cung cấp kiện khác để tương tác với đồ Với lệnh này, lập trình viên xử lý kiện kích chuột vào bảng đồ (onClick) xử lý hàm executeQueryTask (hàm cài đặt riêng) Đánh dấu điểm (newPoint) đồ (map) Hiển thị thông tin chi tiết nhiều điểm đồ người dùng chọn xem require(["esri/basemaps"], function(esriBasemaps) { //các thông tin đồ }); var map = new Map("ui-map", {//cấu hình map}); dojo.require("esri.map"); dojo.require("esri.tasks.query"); dojo.connect(map, "onClick", executeQueryTask); newPoint = new esri.Graphic(evt.mapPoint, new esri symbol.SimpleMarkerSymbol);map.graphics.add(newPoint); dialog = new TooltipDialog({//config}); dialog.startup(); dialog.setContent(content); dijitPopup.open({popup: dialog, x: evt.pageX, y: evt.pageY}); (Nguồn: https://developers.arcgis.com/javascript) 2.3 Thiết kế sở liệu sinh học Hệ thống xây dựng dựa sở liệu với hai loại bảng chính: Thơng tin sinh thái: phân bố, môi trường sống tạo để bổ sung thông tin chi tiết cho bảng loại cấp độ sinh thái Cấp độ sinh thái: giới, ngành, lớp, bộ, họ, chi, lồi hình thành theo phân loại tiến hóa tự nhiên Taxon Hình Thiết kế sở liệu sinh học 2.4 Kiến trúc hệ thống Hệ thống chia thành mô-đun tương tác với thành phần: người dùng, máy chủ GIS sở liệu Các thành phần điều khiển khối điều 14 khiển trung tâm Tồn kiến trúc hệ thống mơ tả qua Hình Phạm Dương Thu Hằng, Trần Thanh Vinh Hình Kiến trúc hệ thống Khối xử lý trung tâm trái tim hệ thống, nhiệm vụ điều khiển thành phần khác, khối cịn có nhiệm vụ quan trọng kết nối liệu từ CSDL “Thông tin sinh học” đồ “máy chủ GIS” (GIS) tạo để hiển thị thông tin lên đồ Để làm việc này, tác giả nghiên cứu API GIS ngôn ngữ lập trình C# để tạo phân đoạn thực cơng việc Về phía máy chủ GIS: có thao tác truy xuất đến hệ thống khối xử lý trung tâm sẽ thực phân đoạn xử lí thơng tin từ GIS giúp cho việc tải thông tin đồ Đà Nẵng từ máy chủ diễn dễ dàng Về phía sở liệu sinh học: có thơng báo trung tâm xử lí việc truy xuất thông tin người dùng thông qua phân đoạn xử lý liệu cung cấp thông tin cấp độ sinh học bộ, họ, chi, loài Về phía người dùng: khối trung tâm xử lý sẽ tổ chức tiện ích với chức quản lí thơng tin cá nhân vai trị cộng tác viên, quản lí thơng tin đăng sinh thái người dùng có chức chuyên gia sinh học, quản lí hệ thống với vai trò quản trị viên giúp đảm bảo việc phân quyền cho hệ thống, liệu có độ tin cậy bảo mật cao 2.5 Thu thập xử lý liệu Hệ thống có nguồn liệu quan trọng: Dữ liệu GIS liệu đa dạng sinh học Dữ liệu GIS xây dựng dựa đồ thành phố Đà Nẵng năm 2015 (bản đồ chi tiết đến xã, phường) Dữ liệu đa dạng sinh học ban đầu cung cấp Khoa Sinh – Môi trường nạp vào hệ thống theo quy trình mơ tả Hình Cộng tác viên/Chuyên gia Người dùng khác Tra cứu Thống kê Điều chỉnh Thu thập liệu loài xác định tọa độ địa lý Tổng hợp chu n hóa liệu Sử dụng cơng cụ nạp liệu vào hệ thống Cập nhật chỉnh sửa liệu Hệ thống quản lý liệu sinh học Quản trị hệ thống Hình Mơ hình xây dựng vận hành hệ thống Trên Hình cịn mơ tả cách thức vận hành hệ thống Các nhóm người dùng thực tra cứu, thống kê đề xuất điều chỉnh liệu Quản trị hệ thống người thực cập nhật điều chỉnh vào liệu hệ thống sau thu thập đề xuất điều chỉnh xác nhận tính xác Kết đánh giá 3.1 Kết 15 Phạm Dương Thu Hằng, Trần Thanh Vinh Hệ thống quản lý sở liệu sinh học cung cấp chức cho nhiều đối tượng người dùng khác nhau: khách vãng lai, cộng tác viên, chuyên gia sinh học, quản trị viên hiển thị dạng đồ Hình Hình Hệ thống quản lý đa dạng sinh học Khách vãng lai người xem tìm kiếm thơng tin đa dạng sinh học số vị trí đánh dấu địa bàn thành phố Đà Nẵng dạng đồ Hình Hình Giao diện tìm kiếm thơng tin Cộng tác viên sinh viên, học viên, nghiên cứu sinh, hay người muốn tham gia đóng góp bảo tồn đa dạng sinh học, đăng ký tạo tài khoản, quản lí cá nhân, quản lí đăng thực thống kê sinh học 16 Hình Đặc biệt, cộng tác viên có quyền thêm liệu đa dạng sinh học vị trí đồ thành phố Đà Nẵng Hình ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 6, số (2016),12-18 Hình Giao diện quản lý cá nhân Hình Giao diện thêm phân bố Chuyên gia sinh học: Là người có kinh nghiệm, chuyên môn việc nghiên cứu bảo tồn sinh học, có chức tương tự cộng tác viên Ngồi ra, chun gia sinh học có thêm chức kiểm duyệt liệu thêm vào để đảm bảo độ tin cậy cho liệu Quản trị viên: Là quyền quản trị cao nhất, quản lí tất hoạt động trang web quản lí người dùng, việc đăng, xóa thành viên Hình Hình Giao diện quản lý người dùng 17 ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 6, số (2016),12-18 3.2 Cài đặt thử nghiệm Hệ thống bao gồm dịch vụ chạy máy chủ, ứng dụng web địa bdms.ued.vn:8080, hỡ trợ tốt trình duyệt Google Chrome Bên cạnh đó, hệ thống tổng hợp nhiều nguồn liệu từ nhà khoa học uy tín Tuy nhiên, hệ thống cịn phải khắc phục điểm yếu kỹ thuật lập trình, quy trình tổng hợp th m định số liệu 3.3 Đánh giá Thành công website sẽ giúp quản lý hiệu chất lượng môi trường địa bàn rộng lớn có đủ dẫn liệu để hỗ trợ cho định đúng đắn, kịp thời trình hoạch định kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội địa phương Kết đạt ứng dụng hệ thống quản lý sở liệu sinh học cho thấy hệ thống đáp ứng yêu cầu đặt ra, quản lý thơng tin lồi hiển thị phân bố loài đồ Với hệ thống này, người dùng thực tìm kiếm, thống kê, cập nhật thay đổi số lượng lồi phân bố chúng Thơng qua đó, hệ thống giúp nhà quản lý thu thập nguồn liệu từ người dùng, có nhìn tổng thể, bao quát thực trạng đa dạng sinh học địa bàn thành phố Đà Nẵng, từ đánh giá mức độ tác động môi trường hoạt động kinh tế - xã hội, giáo dục hoạch định sách bảo tồn đa dạng sinh học; nhà nghiên cứu, sinh viên có nguồn số liệu phong phú, cập nhật liên tục Bên cạnh đó, hệ thống tồn số vấn đề như: tốc độ xử lý cịn chậm, việc tìm kiếm cộng tác viên, chuyên gia nhiều hạn chế… Kết luận, hướng phát triển Trong phạm vi nghiên cứu, tác giả xây dựng sở liệu sinh học địa bàn thành phố Đà Nẵng ứng dụng công nghệ WebGIS để hiển thị cách trực quan cho người sử dụng Hệ thống đáp ứng nhu cầu sử dụng cho nhiều đối tượng người dùng khác nhau: khách vãng lai, chuyên gia, cấp quản lý, người quản trị hệ thống Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Thị Tường Vi, Võ Văn Minh, Nguyễn Văn Khánh, Tổng quan đa dạng sinh học thành phố Đà Nẵng số định hướng bảo tồn, Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, số 5(40) năm 2010 [2] Đinh Thị Phương Anh cộng (1997), Khu hệ động – thực vật nhân tố ảnh hưởng, đề xuất phương án bảo tồn sử dụng hợp lý Khu Bảo tồn thiên nhiên Bán đảo Sơn Trà, Báo cáo tổng kết đề tài [3] Đinh Thị Phương Anh, Phạm Hồng Thái cộng sự, Đa dạng thành phần loài rắn Khu Bảo tồn thiên nhiên Bà Nà - Núi Chúa Thành phố Đà Nẵng, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - ĐHĐN, số 1-2015 [4] https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_ th%E1%BB%91ng_Th%C3%B4ng_tin_%C4%90 %E1%BB%8Ba_l%C3%BD truy cập ngày 20/10/15 [5] https://developers.arcgis.com/javascript/truy cập ngày 20/10/15 [6] http://www.asp.net/mvc/overview/getting-started/ introduction/getting-started truy cập ngày 20/10/15 Hệ thống giải cách toàn diện vấn đề hiển thị phân bố lồi theo khơng gian địa lý, điều mà hệ thống trước chưa làm APPLYING WEBGIS IN BUILDING UP AN ONLINE BIODIVERSITY MANAGEMENT INFORMATION SYSTEM (UNDER TESTING) IN DA NANG CITY Abstract: Based on a practical survey on the biodiversity distribution and ecology in the area of Da Nang city, together with an investigation into 2D mapsystem documents, user interface, human - machine interaction and the WebGIS technology, this paper is a product of a study combining multiple disciplines in building up an online biodiversity management system in DaNang city to meet the needs of many users with various roles In order to construct this system, the author has used the server ArcGIS to create maps and display biological information at different locations on the map whereby the system provides a holistic view of biodiversity in Da Nang city With this system in operation, manager scan put forward policies to control and limit biodiversity decline rates, to conserve and foster rare species facing the risk of extinction for the sake of sustainable socio-economic develpment in future; the system can also also be employed to support lecturers and students in teaching, learning and doing research Key words: biodiversity; multidisciplinary; 2D map; WebGIS; server ArcGIS; collectingbiodiversitydata; biodiversity lookup; conservation 18 ... nghiên cứu, tác giả xây dựng sở liệu sinh học địa bàn thành phố Đà Nẵng ứng dụng công nghệ WebGIS để hiển thị cách trực quan cho người sử dụng Hệ thống đáp ứng nhu cầu sử dụng cho nhiều đối tượng... Hệ thống quản lý đa dạng sinh học Khách vãng lai người xem tìm kiếm thơng tin đa dạng sinh học số vị trí đánh dấu địa bàn thành phố Đà Nẵng dạng đồ Hình Hình Giao diện tìm kiếm thơng tin Cộng... dụng cơng cụ nạp liệu vào hệ thống Cập nhật chỉnh sửa liệu Hệ thống quản lý liệu sinh học Quản trị hệ thống Hình Mơ hình xây dựng vận hành hệ thống Trên Hình cịn mơ tả cách thức vận hành hệ thống