Sử dụng công nghệ GIS để xây dựng hệ thống thông tin đất đai

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN VĂN HỮU SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ GIS ĐỂ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐẤT ĐAI LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ HÀ NỘI - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN VĂN HỮU SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ GIS ĐỂ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐẤT ĐAI : Cơng nghệ thơng tin Ngành Chuyên ngành : Kỹ thuật phần mềm : 60.48.01.03 Mã số LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRƢƠNG NINH THUẬN HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Trước tiên tác giả xin bày tỏ trân trọng lòng biết ơn thầy giáo PGS.TS Trương Ninh Thuận giảng viên Bộ môn Công nghệ phần mềm - Khoa Công nghệ thông tin - Trường Đại học Công nghệ - ĐHQGHN Trong suốt thời gian học làm luận văn tốt nghiệp, thầy dành nhiều thời gian quý báu để tận tình bảo, hướng dẫn, định hướng cho em việc nghiên cứu, thực luận văn Tác giả xin cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy trình học tập, thực hành, làm tập, đọc nhận xét luận văn em, giúp em hiểu thấu đáo lĩnh vực mà em nghiên cứu hạn chế cần khắc phục việc học tập, nghiên cứu thực luận văn Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp thành viên gia đình tạo điều kiện tốt nhất, động viên, cổ vũ suốt trình học tập làm luận văn tốt nghiệp Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Học viên Trần Văn Hữu MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU .1 Chương – GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Khái niệm hệ thống thông tin đất đai 1.2 Mục đích hệ thống thơng tin đất đai 1.3 Hiện trạng triển khai phần mềm quản lý đất đai 1.4 Các nghiệp vụ quản lý đất đai 1.4.1 Tổ chức máy quản lý đất đai 1.4.2 Văn phòng đăng ký quyền sử dụng đất cấp tỉnh 1.4.3 Sở Tài nguyên Môi trường .8 1.4.4 Văn phòng đăng ký quyền sử dụng đất cấp huyện .9 1.4.5 Phịng Tài ngun Mơi trường 1.4.6 Ủy ban nhân dân cấp xã 10 Chương – CÔNG NGHỆ GIS 11 2.1 Tổng quan công nghệ GIS .11 2.1.1 Khái niệm GIS 11 2.1.2 Đặc điểm GIS .12 2.1.3 Nền tảng GIS 13 2.2 Kiến trúc tảng công nghệ GIS .14 2.2.1 Kiến trúc hệ thống 14 2.2.2 Tính chất hệ thống 15 2.2.3 Các nhiệm vụ GIS 16 2.2.5 Dữ liệu cho GIS 18 2.3 Hệ thống GeoServer .23 2.3.1 Tổng quan GeoServer .23 2.3.2 Kiến trúc hệ thống GeoServer 24 2.3.4 Dịch vụ Web Map Services (WMS) 25 Chương – THIẾT KẾ HỆ THỐNG 32 3.1 Thiết kế tổng thể hệ thống 32 3.1.1 Mơ hình kiến trúc hệ thống 32 3.1.2 Mơ hình chức nghiệp vụ 33 3.2 Thiết kế sở liệu 46 3.1 Tổng quan nội dung chuẩn liệu địa 46 3.2 Nghiên cứu, thiết kế mơ hình liệu đất đai 48 3.3 Khung ứng dụng đất đai .55 3.3.1 Phát triển khung ứng dụng WebLIS 56 3.3.2 Thư viện lập trình JavaScripts 57 3.3.3 Phát triển dịch vụ đất đai 58 3.4 Phát triển phân hệ phần mềm quản lý đất đai 61 3.4.1 Phân hệ quản trị hệ thống 62 3.4.2 Phân hệ quản lý đăng ký cấp giấy chứng nhận 66 3.4.3 Phân hệ quản lý đăng ký biến động 68 3.4.4 Phân hệ cung cấp thông tin đất đai 69 3.4.5 Mô hình triển khai phần mềm quản lý đất đai dạng SaaS 71 3.4.6 Nâng cấp phần mềm quản lý đất đai để triển khai theo mơ hình SaaS 74 3.5 Giới thiệu số giao diện hệ thống 77 Chương – KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 79 4.1 Kết luận 79 4.2 Hướng phát triển 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt BĐĐC CSDL GCN ĐKQSDĐ SOA TN&MT QLĐĐ CNTT DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 – Các thành phần hệ thống thông tin đất đai Hình 2.1 – Kiến trúc hệ thống GIS Hình 2.2 – Dữ liệu cho GIS Hình 2.3 – Kiểu liệu điểm Hình 2.4 – Kiểu liệu đường Hình 2.5 – Kiểu liệu vùng Hình 2.6 – Dữ liệu hình ảnh Hình 2.7 – Sự liên kết liệu thuộc tính liệu khơng gian Hình 2.8 – Mơ hình quan hệ khơng gian Topology Hình 2.9 – Kiến trúc hệ thống GeoServer Hình 3.1 – Mơ hình kiến trúc phần mềm Quản lý đất đai Hình 3.2 – Mơ hình phân hệ web phần mềm QLĐĐ Hình 3.3 – Các nhóm liệu cấu thành CSDL Địa Hình 3.4 – Các loại liệu đất đai Hình 3.5 – Lược đồ liệu người sử dụng đất/người sở hữu tài sản Hình 3.6 – Lược đồ liệu đất, tài sản gắn liền với đất Hình 3.7 – Lược đồ liệu đăng ký đất đai Hình 3.8 – Lược đồ liệu quyền sử dụng đất/quyền sở hữu tài sản Hình 3.9 – Lược đồ liệu giao dịch bảo đảm Hình 3.10 – Mơ hình kiến trúc khung ứng dụng WebLIS Hình 3.11 – Mơ hình kiến trúc LISServer Hình 3.12 – Các bước xây dựng phần mềm dịch vụ thơng tin đất đai Hình 3.13 – Mơ hình kiến trúc phân hệ sử dụng khung WebLIS Hình 3.14 – Biểu đồ trường hợp sử dụng phân hệ quản trị mơ hình liệu đất đai Hình 3.15 – Biểu đồ trường hợp sử dụng quản trị đồ Hình 3.16 – Biểu đồ trường hợp sử dụng phân hệ quản trị hệ thống Hình 3.17 – Biểu đồ trường hợp sử dụng phân hệ đăng ký cấp GCN Hình 3.18 – Biểu đồ trường hợp sử dụng phân hệ đăng ký biến động Hình 3.19 – Biểu đồ trường hợp sử dụng phân hệ tra cứu thông tin đất đai Hình 3.20 – Kiến trúc phần mềm QLĐĐ theo mơ hình SaaS Hình 3.21 – Nâng cấp lược đồ CSDL đất đai để hỗ trợ SaaS Hình 3.22 – Phân hệ đăng ký cấp giấy Hình 3.23 – Phân hệ đăng ký biến động Hình 3.24 – Phân hệ tra cứu thông tin MỞ ĐẦU Hiện việc quản trị sở liệu đất đai tập trung tỉnh/thành phố vấn đề cấp bách sở Tài nguyên môi trường Các quan quản lý đất đai (Bộ Tài nguyên Mơi trường, Sở Tài ngun Mơi trường, Phịng Tài ngun Mơi trường, Văn phịng ĐKQSDĐ, ) có nhiệm vụ quản lý (cập nhật thay đổi biến động) đất đai tỉnh Cụ thể, cấp huyện có nhiệm vụ kê khai ĐKQSDĐ huyện cập nhật vào CSDL tập trung tỉnh, cấp tỉnh dựa vào liệu để tổng hợp, báo cáo, phân tích để đưa hoạch định sử dụng đất đai Luận văn đề cập đến việc xây dựng hệ thống thông tin đất đai dựa tảng GIS cho tỉnh/thành phố, hệ thống có nhiệm vụ theo dõi cập nhật liệu (kê khai đăng ký ban đầu, đăng ký biến động), cung cấp thống kê báo cáo để quản lý có nhìn tổng quan, rõ ràng quản lý đất đai tỉnh Nội dung luận văn chia làm 04 chương: Chƣơng 1: Giới thiệu chung Chương giới thiệu tổng quan hệ thống thông tin đất đai, tầm quan trọng hệ thống thông tin đất đai tỉnh, giới thiệu nghiệp vụ quản lý đất đai quan quản lý đất đai tỉnh (chức nhiệm vụ Sở Tài ngun Mơi trường, Phịng Tài nguyên Môi trường) Chƣơng 2: Công nghệ GIS Chương giới thiệu công nghệ GIS, thành phần phản cấu thành nên hệ thống GIS, đặc điểm hệ thống GIS Tác giả giới thiệu hệ thống GeoServer - phần mềm máy chủ mã nguồn mở viết Java cho phép người sử dụng chia sẻ chỉnh sửa liệu không gian địa lý Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống Thiết kế hệ thống chương quan trọng luận văn, chương tập trung vào việc thiết kế mơ hình sở liệu, phát triển ứng dụng, thiết kế ứng dụng cho việc triển khai, sử dụng hệ thống dễ dàng thuận tiện mà đảm bảo tính năng, hiệu hệ thống Chƣơng 4: Kết đạt hướng phát triển Đây chương tác giả tổng hợp lại kết mà luận văn đạt được, đưa số hướng phát triển để hệ thống hoàn thiện b) Trƣờng hợp sử dụng Quản lý chủ sử dụng/ chủ sở hữu Quản lý đất Quản lý nhà - hộ chung cư Quản lý cơng trình xây dựng Quản lý rừng, tài sản khác Người dùng Quản lý kê khai đăng ký Lập thơng báo tờ trình cấp giấy Quản lý giấy chứng nhận Lập định cấp giấy Hình 3.17 - Biểu đồ trƣờng hợp sử dụng phân hệ đăng ký cấp GCN 3.4.3 Phân hệ quản lý đăng ký biến động a) - Mô tả chức Đăng ký giao dịch bảo đảm: cho phép thực giao dịch chấp, chấp bổ sung, chấp có bảo lãnh, đăng ký xố chấp, góp vốn hình thành pháp nhân mới, góp vốn khơng hình thành pháp nhân mới, xố góp vốn - Đăng ký giao dịch chuyển quyền: cho phép thực giao dịch chuyển quyền trọn giấy, chuyển quyền phần giấy, chuyển quyền có tách thửa, chuyển quyền có gộp - Đăng ký giao đất, cho thuê đất: cho phép thực giao dịch cho thuê đất, cho thuê lại, đăng ký xoá cho thuê đất 68 - Cấp đổi, cấp lại giấy chứng nhận - Thu hồi giấy chứng nhận - Đính giấy chứng nhận - Đăng ký biến động bổ sung tài sản c) Trƣờng hợp sử dụng Thế chấp «uses» Chuyển quyền chọn giấy Đăng ký giao dịch bảo đảm «uses» Đăng ký giao dịch chuyển quyền Chuyển quyền phần giấy «uses» «uses» Người dùng Cấp đổi, cấp lại GCN Đăng ký biến động bổ sung tài sản Thu hồi GCN Đính GCN Hình 3.18 - Biểu đồ trƣờng hợp sử dụng phân hệ đăng ký biến động 3.4.4 Phân hệ cung cấp thông tin đất đai Phân hệ nhằm cung cấp đến người dùng chức tìm kiếm, khai thác liệu đất đai liệu thuộc tính liệu khơng gian 69 a) - Mô tả chức Hiển thị đồ thông tin đất (lớp đất, lớp nhà đồ hành chính) - Tra cứu thông tin đất đồ: Bấm chọn vào đất đồ để xem thông tin chi tiết đất - Tìm kiếm tồn văn thông tin đối tượng liên quan đến đất như: chủ sở hữu, đất, giấy chứng nhận, đơn đăng ký, nhà, rừng, cơng trình xây dựng, tài sản khác - Xem thông tin chi tiết đối tượng danh sách kết tìm kiếm - Tìm kiếm đồ đất đai - Tìm kiếm nâng cao đồ đất đai theo đối tượng chủ sở hữu, đất, giấy chứng nhận, đơn đăng ký, nhà, rừng, cơng trình xây dựng, tài sản khác - Tìm kiếm thơng tin đất đai theo liệu khơng gian: Tìm kiếm đất phạm vi vùng đa giác bất kỳ, tìm đất gần với vị trí chọn - Các tiện ích khai thác mặc định: đo diện tích, đo khoảng cách, in đồ, khai thác tồn hình, - Bật tắt lớp đồ chuyên đề thưa đất, nhà, tài sản Thay đổi đồ khai thác 70 b) Trƣờng hợp sử dụng Hiển thị đồ đất Tra cứu thơng tin đất Tìm kiếm tồn văn Tìm kiếm Người dùng Tìm kiếm khơng gian Hình 3.19 - Biểu đồ trƣờng hợp sử dụng phân hệ tra cứu thông tin đất đai 3.4.5 Mơ hình triển khai phần mềm quản lý đất đai dạng SaaS Như phần trình bày, đặc trưng quan trọng để phần mềm triển khai theo mơ hình SaaS(Software as a Service) phần mềm phải phần mềm theo kiến trúc nhiều bên thuê (multi tenant) Bảng mơ tả bên th phần mềm QLĐĐ tỉnh/thành phố: 71 STT Bên thuê Văn phòng đăng ký QSDĐ tỉnh Văn phịng đăng ký QSDĐ huyện UBND xã (địa xã) Như vậy, bên thuê phần mềm QLĐĐ có nhu cầu sử dụng phân hệ phần mềm QLĐĐ khác quản lý, truy cập vào CSDL đất đai thuộc địa bàn (xã, huyện) phân cấp quản lý Ánh xạ sang mơ hình triển khai phần mềm SaaS để đề xuất lựa chọn mơ hình triển khai SaaS mà theo bên thuê (Văn phòng đăng ký QSDĐ tỉnh, Văn phòng đăng ký QSDĐ huyện, UBND xã, ) chia sẻ chung CSDL logic nghiệp vụ ứng dụng Hình vẽ mô tả kiến trúc phần mềm QLĐĐ triển khai theo mơ hình SaaS: 72 Tầng ứng dụng đất đai Portal Tầng dịch vụ ứng dụng Dịch vụ nghiệp vụ Tầng sở liệu Dữ liệu thống kê Dữ liệu địa Dữ liệu giá đất Hình 3.20 – Kiến trúc phần mềm QLĐĐ theo mơ hình SaaS Theo đó: - Các bên thuê phần mềm QLĐĐ Văn phòng đăng ký QSDĐ tỉnh, Văn phòng đăng ký QSDĐ huyện UBND xã, 73 - Các bên thuê chia sẻ CSDL đất đai chung logic nghiệp vụ ứng dụng - Mỗi bên thuê cấu hình phân hệ ứng dụng đất đai (ở tầng ứng dụng) theo yêu cầu tích hợp vào site riêng Các site nằm portal chung - Mỗi bên thuê truy cập vào phần mềm QLĐĐ thơng qua việc truy cập vào địa site tương ứng portal (thường subdomain) Bên thuê tự tổ chức quản lý, phân quyền cho người dùng đơn vị 3.4.6 Nâng cấp phần mềm quản lý đất đai để triển khai theo mô hình SaaS Để triển khai phần mềm QLĐĐ theo mơ hình SaaS - mơ tả địi hỏi phần mềm QLĐĐ phải có số thay đổi, nâng cấp định để trở thành phần mềm theo kiến trúc nhiều bên thuê, sẵn sàng triển khai theo mơ hình SaaS lựa chọn Các u cầu nâng cấp bao gồm: - Nâng cấp lược đồ liệu: Trong lược đồ CSDL cần phải bổ sung thêm mã định danh cho bên thuê vào bảng khung nhìn (view), phải viết lại truy vấn SQL để thêm tiêu chí bên thuê cho lọc Việc thiếu đoạn mã nguồn nơi cần phải có, ảnh hưởng đến an toàn liệu ứng dụng - Phải có quy trình nghiệp vụ phép thêm bên thuê vào ứng dụng - Mở rộng quản lý ứng dụng: Phải có khả mở rộng thuê bao phát triển Cơ sở hạ tầng đám mây cách hợp lý để làm điều có khả để mở rộng suất hiệu Ngoài ra, phải cung cấp chức quản trị quản lý ứng dụng để theo dõi, cấu hình quản lý ứng dụng tất bên thuê - Mã định danh (ID) người dùng xác thực: Phải cung cấp chế để hỗ trợ định danh người dùng xác thực cho phép nhận dạng người 74 dùng Vì khả nhiều bên th địi hỏi tất người dùng đăng nhập vào hệ thống nhận dạng để xác định xem họ thuộc bên thuê nào, phải có mối quan hệ đáng tin cậy phép người dùng nhận dạng thuộc bên thuê cụ thể Mối quan hệ người dùng bên thuê thông tin then chốt sử dụng để hạn chế liệu mà người dùng truy cập - Tùy chỉnh cho bên thuê: Phần mềm phải có chế để hỗ trợ mức tuỳ chỉnh cho bên thuê để họ có URL nhất, trang đích đến, biểu trưng, lược đồ màu sắc, phông chữ Các tùy chỉnh tương tự loại tùy chỉnh mà bên thuê thực với phiên nội ứng dụng Chúng bao gồm việc thêm trường bổ sung chí bảng, thiết lập logic nghiệp vụ đặc biệt, tích hợp với ứng dụng khác Khả thực loại tùy chỉnh sở cho bên thuê mà thiết lập trường hợp riêng biệt có ảnh hưởng đến hiệu thiết kế nhiều bên thuê dấu hiệu chất lượng kiến trúc SaaS có khả cao Trên sở yêu cầu nêu đề xuất giải pháp để tiến hành nâng cấp phần mềm QLĐĐ theo kiến trúc nhiều bên thuê: - Để đáp ứng yêu cầu CSDL đất đai chung cho bên thuê (cũng yêu cầu thiết lập CSDL đất đai chung tỉnh/thành phố) tiến hành nâng cấp lược đồ CSDL đất đai cho phân biệt phần liệu bên thuê cách bổ sung thêm bảng BenThue lưu trữ thông tin bên thuê danh sách đơn vị hành cấp xã mà bên thuê quyền truy cập quản lý liệu Hình 3.21 – Nâng cấp lƣợc đồ CSDL đất đai để hỗ trợ SaaS - Căn vào đặc điểm phần mềm QLĐĐ đề xuất giải pháp cho yêu cầu thiết lập phần mềm đất đai riêng cho bên thuê Cụ thể: + Tầng ứng dụng phần mềm QLĐĐ thiết kế triển khai thành phân hệ phần mềm Mỗi phân hệ phần mềm thiết kế thành mô-đun quản lý trang (page), site tích hợp vào portal chung + Tầng ứng dụng phần mềm QLĐĐ thiết kế độc lập, sử dụng dịch vụ phần mềm dịch vụ thông tin đất đai cung cấp + Khả tạo quản lý site portal phần mềm cổng thơng tin mojoPortal áp dụng để tạo nhiều site mới, site cấu hình phân hệ phần mềm QLĐĐ cho bên thuê + Khả thiết lập CSDL người dùng riêng cho site mojoPortal cho phép bên thuê tự quản trị, phân quyền người dùng theo sách đơn vị mà khơng ảnh hưởng đến người dùng bên thuê khác 76 Phần mềm QLĐĐ sau nâng cấp trở thành phần mềm SaaS Theo đó, quy trình để thiết lập phần mềm QLĐĐ cho bên thuê thực sau: - Thêm bên thuê vào danh mục bên thuê - Thiết lập CSDL đất đai cho bên thuê cách lựa chọn đơn vị hành cấp xã mà bên thuê có quyền quản trị, truy cập - Thiết lập phần mềm ứng dụng cho bên thuê: + Khởi site từ giao diện quản trị site mojoPortal; + Lựa chọn phân hệ phần mềm QLĐĐ để thêm vào site mới; + Cấu hình URL truy cập vào site (dạng subdomain subfolder) + Tuỳ chỉnh giao diện (nếu cần thiết) 3.5 Giới thiệu số giao diện hệ thống Hình 3.22 - Phân hệ đăng ký cấp giấy 77 Hình 3.23 – Phân hệ đăng ký biến động Hình 3.24 – Phân hệ tra cứu thông tin 78 Chƣơng – KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Kết thu sau thực đề tài: - Về công nghệ: nghiên cứu phát triển phần mềm dịch vụ thông tin đất đai, phát triển dịch vụ đồ (Web Map Server) ứng dụng công nghệ HTML5 để phát triển Web Map Engine cho phép trình bày, hiển thị đồ chuyên đề với lớp đồ vector có số lượng đối tượng lớn (như đất, trạng sử dụng đất, ) theo đặc thù CSDL đất đai - Về sản phẩm: phát triển sản phẩm phần mềm QLĐĐ tảng web, với phân hệ đáp ứng hầu hết nhu cầu nghiệp vụ QLĐĐ nhu cầu cung cấp thông tin đất đai thực tế - Về hiệu kinh tế: sản phẩm phần mềm QLĐĐ phát triển không sử dụng công nghệ GIS thương mại phát triển tảng công nghệ Web nên áp dụng để triển khai thiết lập hệ thống thông tin đất đai làm giảm đáng kể chi phí quyền phần mềm GIS thương mại, chi phí đầu tư trang thiết bị CNTT, 4.2 Hƣớng phát triển - Nghiên cứu thêm công nghệ GIS khác giới để cung cấp tính năng, tiện ích cho phần mềm - Tìm hiểu vấn đề bảo mật services để việc an tồn thơng tin hệ thống đảm bảo 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Văn Đức , Hệ thống thông tin địa lý, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2001 Lê Huỳnh - Lê Ngọc Nam, Bản đồ học chuyên đề, NXB Giáo dục, 2001 Bộ TN & MT, Thông tư 09/2007/TT-BTNMT, 2007 Bộ TN & MT, Thơng tư 17/2010/TT-BTNMT, 2010 Chính phủ nước CHXHCNVN, Nghị định 181/2004/NĐ-CP, 2004 Tiếng Anh ISO 19152, Geographic information – Land administration domain model (LADM), 2010 Ian Heywood - Sarah Cornelius - Steve Carver, An Introduction to Geographical Information Systems, Prentice Hall; edition (June 18, 2012) Christian Harder, Serving Maps on the Internet: Geographic Information on the World Wide Web, Esri Press (July 28, 1998) http://geoserver.org http://dotspatial.codeplex.com http://openlayers.org 80 ... HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN VĂN HỮU SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ GIS ĐỂ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐẤT ĐAI : Cơng nghệ thông tin Ngành Chuyên ngành : Kỹ thuật phần mềm : 60.48.01.03 Mã số LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ... nước đất đai - Hệ thống thông tin đất cung cấp thông tin đất đai nhằm giúp cho nhà quản lý, quan nhà nước, cá nhân sử dụng đất: quản lý, khai thác, cách hiệu đất đai Như hệ thống thông tin đất đai. .. triển để hệ thống hoàn thiện Chƣơng – GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Khái niệm hệ thống thông tin đất đai Hệ thống thông tin đất đai (Land Information System - LIS) hệ thống thông tin cung cấp thơng tin đất