Ứng dụng webgis phục vụ quản lý lưu vực sông vàm cỏ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NGỌC LỆ ỨNG DỤNG WEBGIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ LƯU VỰC SÔNG VÀM CỎ Chuyên ngành : Quản lý môi trường Mã số: 608510 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NGỌC LỆ ỨNG DỤNG WEBGIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ LƯU VỰC SÔNG VÀM CỎ Chuyên ngành : Quản lý môi trường Mã số: 608510 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Ngọc Lệ MSHV: 09260538 Ngày, tháng, năm sinh: 04/05/1982 Nơi sinh: Lâm Đồng Chuyên ngành: Quản lý môi trường Mã số : I TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng WebGIS phục vụ quản lý lưu vực sông Vàm Cỏ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu WebGIS, mơ hình WebGIS - Phân tích nhu cầu cung cấp thông tin tài nguyên môi trường lưu vực sông website - Xây dựng WebGIS phục vụ quản lý lưu vực sông Vàm Cỏ III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS Nguyễn Kỳ Phùng Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ vào trang tập thuyết minh LV iv LỜI CẢM ƠN Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến: - PGS.TS Nguyễn Kỳ Phùng trực tiếp hướng dẫn, góp ý trình thực luận văn - Các Thầy Cô giảng dạy lớp cao học quản lý môi trường khóa 2009 cung cấp cho tơi kiến thức quý báu trình học tập trường Đại học Bách khoa TP.HCM - Người thân gia đình, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ động viên suốt trình học tập làm luận văn Trần Ngọc Lệ v TÓM TẮT Cùng với bùng nổ công nghệ Internet, GIS phát triển công nghệ cho phép chia sẻ thông tin mạng toàn cầu cách kết hợp GIS Web hay cịn gọi WebGIS Bên cạnh đó, xu hướng chia sẻ liệu, phát triển phần mềm công nghệ mã nguồn mở quan tâm nước phát triển nhiều lợi ích mà mang lại Vì việc nghiên cứu ứng dụng WebGIS sở mã nguồn mở mang lại khả chia sẻ thông tin địa lý rộng rãi cho ngành Nội dung đề tài nghiên cứu WebGIS, khả xây dựng ứng dụng WebGIS sở mã nguồn mở Từ ứng dụng WebGIS phục vụ quản lý lưu vực sông Kết đề tài trình bày nghiên cứu lý thuyết WebGIS ứng dụng WebGIS phục vụ quản lý lưu vực sông Vàm Cỏ vi ABSTRACT Along with the expansion of Internet technology, GIS has developed technology which allows sharing information on the World Wide Web by combining GIS and Web, also known as WebGIS In addition, the trend of data sharing, and software development on open source technology is also being interested in the developing countries; because of its many benefits So the study of WebGIS applications based on open source would provide the ability to share geographic information opendy The main content of the subject is the study of WebGIS, the ability to build applications WebGIS based on open source, and this application has been used to manage the river basin The results of the research presented the theoretical study of WebGIS and using WebGIS applications for the management of Vam Co basin vii MỤC LỤC Trang Chƣơng 1: Mở đầu 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chƣơng 2: Tổng quan lƣu vực sông Vàm Cỏ 2.1 Điều kiện tự nhiên 2.1.1 Vị trí địa lý 2.1.2 Địa hình – địa chất 2.1.3 Khí tượng – thủy văn 2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 2.2.1 Dân số phân bố dân cư 2.2.2 Tăng trưởng kinh tế 10 2.2.3 Cơ cấu kinh tế 11 2.3 Hiện trạng tài nguyên nước lưu vực sông Vàm Cỏ 12 2.4 Các hệ sinh thái lưu vực sông Vàm Cỏ 13 2.4.1 Triền phù sa cổ 13 2.4.2 Đồng nước 14 2.4.3 Đồng ngập nước chua phèn 14 2.4.4 Đồng ngập nước nhiễm mặn (Vùng cửa sông) 15 2.5 Đặc điểm nguồn gây ô nhiễm nước mặt lưu vực sông Vàm Cỏ 15 Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết 17 3.1 Giới thiệu WebGIS 17 3.1.1 Khái niệm 17 3.1.2 Sơ đồ hoạt động WebGIS 17 3.1.3 Tiềm WebGIS 17 viii 3.2 Phân loại WebGIS 18 3.2.1 Phân loại theo kiến trúc 18 3.2.2 Phân loại theo kỹ thuật 19 3.2.3 Phân loại theo dịch vụ 10 3.3 Các chuẩn trao đổi WebGIS 22 3.3.1 Web Map Service (WMS) 22 3.3.2 Web Feature Service (WFS) 23 3.3.3 Web Coverage Service (WCS) 23 3.4 Các chiến lược phát triển 23 3.4.1 Chiến lược Server side 24 3.4.2 Chiến lược Client side 24 3.4.3 Cung cấp GIS Applets cho Client 25 3.4.4 Kết hợp chiến lược 25 3.5 Giới thiệu phần mềm mã nguồn mở MapServer 26 3.6 Giới thiệu hệ quản trị sở liệu PostgreSQL 28 3.6.1 Khái quát hệ quản trị sở liệu PostgreSQL 28 3.6.2 Giới thiệu PostGis 28 3.7 Giới thiệu OpenLayers, Ext JS GeoExt 29 3.7.1 OpenLayers 29 3.7.2 Ext JS 29 3.7.3 GeoExt 29 Chƣơng 4: Ứng dụng WebGIS phục vụ quản lý lƣu vực sông Vàm Cỏ 24 4.1 Phân tích nhu cầu thơng tin tài nguyên môi trường lưu vực sông Vàm Cỏ 30 4.1.1 Tình hình quản lý lưu vực sông 30 4.1.2 Phân tích nhu cầu thơng tin tài ngun mơi trường lưu vực sông Vàm Cỏ 31 4.2 Thiết kế sở liệu 33 4.2.1 Phân tích 33 4.2.2 Thiết kế 36 ix 4.3 Thiết kế chức 53 4.4 Thiết kế giao diện 54 4.4.1 Giao diện WebGIS 54 4.4.2 Công cụ quản lý lớp đồ 55 4.4.3 Bảng liệu thuộc tính 55 4.4.4 Công cụ truy vấn tìm thơng tin 58 Chƣơng 5: Tổng kết 60 5.1 Kết đạt 60 5.2 Ý nghĩa khoa học 60 5.3 Hướng phát triển 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 63 52 (22) ON_MAX_DOAN_SONG (Giới hạn tối đa nguồn nhiễm thải vào đoạn sơng) Tên thuộc tính Diễn giải Mã đoạn sơng Mã hệ sinh thái Giới hạn tối đa BOD thải vào đoạn sông BOD_ThaiVaoTh BOD thực tế ucTe thải vào đoạn sông COD_ThaiVaoMa Giới hạn tối đa x COD thải vào đoạn sơng COD_ThaiVaoTh COD thực tế ucTe thải vào đoạn sông Giới hạn tối đa SS_ThaiVaoMax SS thải vào đoạn sơng SS_ThaiVaoThuc SS thực tế thải Te vào đoạn sông DoanSong_id HeSinhThai_id BOD_ThaiVaoMa x Giới hạn tối đa TotN_ThaiVaoMa Nito tổng x thải vào đoạn sông TotN_ThaiVaoTh Nito tổng thực ucTe tế thải vào đoạn sông Giới hạn tối đa TotP_ThaiVaoMa Photpho tổng có x thể thải vào đoạn sơng TotP_ThaiVaoTh Photpho tổng ucTe thực tế thải vào đoạn sông NgayNhapLieu Ngày nhập liệu GhiChu Ghi Loại giá trị B B K Kiểu giá trị Text Text Float Miền giá trị Chiều dài 5 10.2 K Float 10.2 K Float 10.2 K Float 10.2 K Float 10.2 K Float 10.2 K Float 10.2 K Float 10.2 K Float 10.2 K Float 10.2 K Datetim e K Text 100 53 4.3 Thiết kế chức Hệ thống WebGIS có chức chủ yếu trình bày liệu bao gồm liệu dạng đồ liệu thuộc tính Do giới hạn khả trình duyệt tốc độ truyền tải liệu máy trạm máy chủ, nên thiết kế hệ thống WebGIS cần lưu ý đến vấn đề truy vấn thông tin Nếu máy trạm yêu cầu nhiều thông tin (nhiều lớp đồ, lớp đồ có kích thước lớn), dẫn đến chậm chạp đáng kể trình thao tác hiển thị đồ trình duyệt Di chuyển đồ Bản đồ Phóng to, thu nhỏ Chức Xem thông tin Bật tắt lớp Truy vấn Dịch chuyển theo hướng Xem tồn phần In Tìm kiếm thơng tin Hình 4.3: Các chức trang WebGIS Các chức hệ thống WebGIS luận văn bao gồm: - Chức hiển thị đồ: phóng to, thu nhỏ, di chuyển, … - Quản lý danh sách lớp đồ: phân loại, cho phép bật tắt hiển thị - Kết nối đối tượng đồ với bảng thông tin liệu thuộc tính, tạo thuận lợi cho người dùng muốn xem thông tin đối tượng cụ thể đồ - Xây dựng giao diện có tính uyển chuyển, linh hoạt: cho phép người dùng thay đổi kích thước thành phần giao diện (quản lý lớp, bảng liệu, …), giúp tạo khung nhìn tối ưu 54 - Xây dựng cơng cụ truy vấn cho phép thực thao tác tìm kiếm thông tin theo yêu cầu cụ thể, trình bày đồ trình duyệt - Phát triển công cụ vẽ đồ thị, biểu đồ, xuất báo cáo - Xây dựng chức tạo đồ chuyên đề đơn giản: mô tả trạng chất lượng môi trường, phân bố sở sản xuất – khu cơng nghiệp dựa vào tiêu chí xây dựng sẵn - Kết nối với sở liệu đồ mở Internet 4.4 Thiết kế giao diện 4.4.1 Giao diện WebGIS - Phần hiển thị đồ thiết kế nằm trung tâm hình - Bên trái công cụ quản lý lớp đồ - Bên phải phần cơng cụ tìm kiếm - Phía bảng liệu thuộc tính Hình 4.4: Giao diện trang WebGIS 55 Những phần thay đổi kích thước cách kéo phân cách theo hướng muốn tăng hay giảm kích thước Góc phải phía phần hiển thị đồ đồ định hướng, giúp người dùng xác định dược vị trí thể đồ so với tồn khu vực 4.4.2 Cơng cụ quản lý lớp đồ Màn hình quản lý lớp đồ: Hình 4.5: Màn hình quản lý lớp đồ Các lớp đồ phân loại thành nhóm lớn: đồ nền, trạng chất lượng mơi trường nhóm hành Lớp đồ lớp nằm hiển thị Các lớp đồ cịn lại bật/ tắt hiển thị cách chọn dấu kiểm ô kiểm bên trái lớp 4.4.3 Bảng liệu thuộc tính Màn hình giao diện bảng liệu thuộc tính: Hình 4.6: Bảng liệu thuộc tính lớp Tỉnh 56 Hình 4.7: Bảng liệu thuộc tính lớp Huyện Hình 4.8: Bảng liệu thuộc tính lớp Cơ sở sản xuất – Khu cơng nghiệp Hình 4.9: Bảng liệu thuộc tính lớp Vị trí lấy mẫu 57 Hình 4.10: Bảng liệu thuộc tính lớp Hiện trạng chất lượng bùn đáy Hình 4.11: Bảng liệu thuộc tính lớp Hiện trạng chất lượng nước mặt Hình 4.12: Bảng liệu thuộc tính lớp Sức chịu tải Hình 4.13: Bảng liệu thuộc tính lớp Khả tiếp nhận 58 Hình 4.14: Màn hình thao tác thay đổi cột hiển thị bảng thuộc tính Người dùng tiến hành xếp theo thứ tự tăng dần giảm dần theo cột Ngồi cịn bật/tắt xuất cột cụ thể thay đổi kích thước (bề rộng) cột, thay đổi thứ tự trình bày cột bảng 4.4.4 Cơng cụ truy vấn tìm thơng tin Cho phép tìm thơng tin lớp hữu Chỉ cần nhập từ tên đối tượng cần tìm, chương trình liệt kê tất đối tượng thỏa mãn yêu cầu cửa sổ kết bên Khi chọn dòng số kết bên hình đồ hiển thị đối tượng tương ứng Hình 4.15: Danh sách lớp liệu để thực việc tìm kiếm 59 Hình 4.16: Màn hình kết tìm khu công nghiệp bắt đầu chữ “Tân” 60 CHƢƠNG 5: TỔNG KỀT 5.1 Kết đạt đƣợc Luận văn thực nội dung sau: - Nghiên cứu WebGIS: cách thức hoạt động, phân loại chiến lược phát triển - Tìm hiểu ứng dụng phần mềm mã nguồn mở vào việc xây dựng WebGIS: PostgreSQL PostGIS, MapServer, OpenLayers, GeoExt Ext JS - Nghiên cứu, phân tích liệu tài nguyên môi trường lưu vực sông Vàm Cỏ Trên sở triển khai thành cơng hệ thống WebGIS cho lưu vực 5.2 Ý nghĩa khoa học - Có thể làm sở để phát triển hệ thống WebGIS ứng dụng cho địa phương lĩnh vực khác - Tiếp cận giải pháp xây dựng WebGIS mã nguồn mở phổ biến - Hồn thiện mơ hình tổng quát xây dựng hệ thống WebGIS, phân tích, xử lý liệu sở, tích hợp với liệu khơng gian hệ quản trị sở liệu Postgres/ Postgis, triển khai MapServer đọc liệu từ sở liệu, sử dụng công cụ phát triển để xây dựng giao diện thân thiện, hiệu 5.2 Hƣớng phát triển Để hoàn thiện tốt hơn, đề tài cần nghiên cứu bổ sung vấn đề sau đây: - Phát triển nâng cao chức hỗ trợ người dùng - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cải thiện tốc độ vào website - Nghiên cứu chế độ bảo mật đưa website lên internet 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [Bill Kropla (2005), Beginning MapServer: Open Source GIS Development Apress] [2] Dương Anh Đức Lê Đình Duy, Khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh, Báo cáo Hội nghị Khoa học lần II (2000), Nghiên cứu số cách tiếp cận xây dựng hệ thống WebGIS] [3] Kenneth E Foote and Anthony P Kirwan, Department of Geography, University of Texax at Austin, USA (1997), WebGIS [4] Nguyễn Văn Thắng, trường Đại học Thủy lợi, Quản lý nước theo lưu vực sông vấn đề cấp thiết [5 ] OGC, http://www.opengeospatial.org [6] Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Long An, Báo cáo trạng môi trường năm 2006-2010 [7] Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Tây Ninh, Báo cáo trạng môi trường năm 2006-2010 [8] Trần Quốc Vương, chuyên ngành Hệ thống thông tin địa lý, Trường Đại học Bách khoa thành phồ Hồ Chí Minh, Luận văn thạc sỹ (2006), Nghiên cứu WebGIS phục vụ du lịch [9] University of Minnesota, http://mapserver.gis.umn.edu/index.html [10] UBND tỉnh Long An, báo cáo Nghiên cứu Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Long An đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 [11] UBND tỉnh Tây Ninh, báo cáo Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Tây Ninh đến năm 2020 [12] Viện Khoa học Công nghệ Quản lý môi trường, Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, Báo cáo Chương trình Khoa học Công nghệ cấp nhà nước KC8/06-10 (2011), Đánh giá khả chịu tải hệ sinh thái để làm sở cho quy hoạch phát triển, bảo vệ môi trường lưu vực sông Vàm Cỏ 62 Và website tham khảo: [13] http://www.cartography.com [14]http://www.diachatthuyvan.com/t1010-topic [15] http://www.geoext.org/ [16] http://ifgi.umi-muenster.de/-rinner/papers/gisplanet98.html [17] http://mapserver.org/ [18] http://openlayers.org/ [19] http://postgis.refractions.net/ [20] http://www.postgresql.org/ [21] http://www.sencha.com/products/extjs/ 63 PHỤ LỤC Bản đồ hành 64 Lƣu vực sơng Vàm Cỏ 65 Vị trí lấy mẫu LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên Trần Ngọc Lệ Ngày tháng năm sinh 04/05/1982 Nơi sinh Lâm Đồng Địa liên lạc 69 đường số 8, phường Bình An, quận 2, TP.HCM Email tnle83@gmail.com Quá trình đào tạo: - Tốt nghiệp Khoa Khoa học Môi trường – Trường Đại học Khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh niên khóa 2001 – 2005 - Học viên cao học khóa 2009, chuyên ngành Quản lý môi trường – Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh Q trình cơng tác: - Từ năm 2006 – 2007: Trường Đại học Khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2009: Công ty TNHH Lạc Tỷ - Năm 2009 – nay: Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Trần Nguyễn ... dựng WebGIS phục vụ quản lý lưu vực sông Vàm Cỏ 1.4 Phạm vi nghiên cứu - Về giới hạn địa lý: Việc xây dựng WebGIS phục vụ quản lý lưu vực sông áp dụng lưu vực sơng khác Lưu vực sông Vàm Cỏ nằm hệ... 29 Chƣơng 4: Ứng dụng WebGIS phục vụ quản lý lƣu vực sông Vàm Cỏ 24 4.1 Phân tích nhu cầu thơng tin tài nguyên môi trường lưu vực sông Vàm Cỏ 30 4.1.1 Tình hình quản lý lưu vực sơng 30... TÀI: Ứng dụng WebGIS phục vụ quản lý lưu vực sông Vàm Cỏ II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu WebGIS, mơ hình WebGIS - Phân tích nhu cầu cung cấp thông tin tài nguyên môi trường lưu vực sông