luận án tiến sĩ nghiên cứu giải pháp kỹ thuật xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý tài nguyên khoáng sản bằng công nghệ WebGIS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐẬU THANH BÌNH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐẬU THANH BÌNH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ Mã số: 9520503 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Trường Xuân Hà Nội - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của riêng bản thân tôi Toàn bộ quá trình nghiên cứu được tiến hành một cách khoa học, các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là chính xác, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tác giả luận án Đậu Thanh Bình ii LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám, Khoa Trắc địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Trong quá trình thực hiện nghiên cứu, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các thầy, cô giáo và các đồng nghiệp trong Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám, Khoa Trắc địa - Bản đồ và Quản lý đất đai, phòng Đào tạo Sau đại học Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ đó Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Trường Xuân thầy giáo trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho tác giả hoàn thành luận án này Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến tất cả các thầy, cô giáo, các nhà khoa học, đồng nghiệp đang công tác tại Sở Tài nguyên và Môi trường, thủ trưởng đơn vị và người thân đã tận tình giúp đỡ, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tác giả hoàn thành luận án này Xin chân thành cảm ơn! iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ x MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………… 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU WEBGIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN 6 1.1 Thực trạng tài nguyên khoáng sản Việt Nam và Nghệ An 6 1.1.1 Thực trạng khoáng sản Việt Nam 6 1.1.2 Thực trạng khoáng sản Nghệ An 7 1.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 8 1.2.1 Trên thế giới 9 1.2.2 Trong nước 30 1.3 Đánh giá kết quả nghiên cứu 40 1.4 Những vấn đề được phát triển trong luận án 41 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG NỀN TẢNG MÃ NGUỒN MỞ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN .42 2.1 WebGIS mã nguồn mở 42 2.1.1 Tổng quan WebGIS 42 2.1.2 Nền tảng phát triển WebGIS mã nguồn mở 43 2.2 Một số kỹ thuật xử lý dữ liệu dựa trên mô hình WebGIS mở 53 2.2.1 WMS 53 2.2.2 WFS 55 2.2.3 TMS 56 2.2.4 WMTS 58 2.2.5 Kỹ thuật lập chỉ mục không gian GiST trong PostGIS 62 iv 2.3 Một số thuật toán chiết tách thông tin khoáng sản trên ảnh viễn thám 64 2.3.1 Chỉ số khoáng sản 64 2.3.2 Phương pháp PCA 66 2.3.3 Phương pháp DPCA 70 2.4 Kết luận chương 2 71 CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU WEBGIS QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN 73 3.1 Quy trình về xây dựng và quản lý CSDL tài nguyên môi trường .73 3.2 Mô hình giải pháp tổng thể về xây dựng và quản lý CSDL tài nguyên khoáng sản 75 3.3 Giải pháp kỹ thuật về xây dựng CSDL tài nguyên khoáng sản 81 Xây dựng các lớp dữ liệu bản đồ dạng vector 82 Xây dựng lớp dữ liệu không gian mỏ khoáng sản 84 Xây dựng lớp dữ liệu ảnh 85 Xây dựng lớp thông tin thuộc tính 92 Xây dựng lớp dữ liệu đa phương tiện 93 3.4 Giải pháp kỹ thuật về xây dựng hệ thống quản lý tài nguyên khoáng sản 93 Mô đun phân quyền 95 Mô đun cập nhập dữ liệu 96 Mô đun truy vấn dữ liệu 97 Mô đun nhập liệu 101 Mô đun phân tích, thống kê 102 3.5 Kết luận chương 3 102 CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU WEBGIS QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN CỦA HUYỆN QUỲ HỢP TỈNH NGHỆ AN 103 4.1 Khu vực thực nghiệm 103 4.2 Xây dựng CSDL tài nguyên khoáng sản Qùy Hợp 104 v Xây dựng các lớp dữ liệu không gian dạng vector 105 Xây dựng các bảng dữ liệu thuộc tính 112 Xây dựng các lớp dữ liệu không gian dạng raster 116 4.3 Thực nghiệm đánh giá một số kỹ thuật xử lý dữ liệu lớn 121 Kỹ thuật đa luồng trong xử lý ảnh viễn thám kích thước lớn 121 Xây dựng chỉ mục không gian GiST đối với CSDL không gian lớn 124 4.4 Xây dựng thử nghiệm WebGIS quản lý tài nguyên khoáng sản Qùy Hợp 130 Xây dựng CSDL không gian tài nguyên khoáng sản trên PostGIS 131 Thiết lập hệ thống WebGIS quản lý tài nguyên khoáng sản trên GeoServer 133 Xây dựng giao diện hệ thống WebGIS quản lý tài nguyên khoáng sản 134 4.5 Kết luận chương 4 138 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 139 A Kết luận 139 B Kiến nghị 139 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 vi DANH MỤC CÁC CHỮ API : Application Programming Interface CSDL : Database DBMS : Database Management System DDP : Degrees per pixel DPCA : Directed Principal Component Analysis ESA : European Space Agency FOSS : Free and Open Source Software GIS : Geographic information system GML : Geography Markup Language GUI : Graphical User Interface HTTP : Hypertext Transfer Protocol HTTPS : Hyper Text Transfer Protocol Secure LAN : Local Area Network OGC : Open Geospatial Consortium OSGeo : Open Source Geospatial Foundation PCA : Principal Components Analysis ROI : Region Of Interest SDE : Spatial Database Engine SDI : Spatial Data Infrastructure SLD : Styled Layer Description SQL : Structured Query Language TMS : Tile Map Service TNKS WCS : Web Coverage Service WFS : Web Processing Service WMS : Web Map Service WMTS : Web Map Tile Service XML : eXtensible Markup Language viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Kích thước tập tin và thời gian tải về đối với dịch vụ WFS được tạo bởi các máy chủ MapServer, GeoServer và ArcServer 45 Bảng 2.2 Kết quả hồi quy tuyến tính đối với thời gian xử lý WFS và kích thước tập tin tải về từ ba máy chủ bản đồ 46 Bảng 2.3 Đánh giá thời gian phản hồi dịch vụ WMS của các máy chủ .47 Bảng 2.4 So sánh tốc độ xử lý giữa WMS và tile map 62 Bảng 2.5 Bảng các giá trị riêng 70 Bảng 3.1 Quyền truy cập hệ thống với các nhóm đối tượng 96 Bảng 4.1 Danh sách các lớp dữ liệu không gian dạng vector huyện Qùy Hợp 106 Bảng 4.2 Sự biểu diễn một số lớp dữ liệu không gian trên hệ thống WebGIS quản lý TNKS Qùy Hợp 109 Bảng 4.3 Bảng thông tin thuộc tính của lớp mỏ khoáng sản 112 Bảng 4.4 Bảng thông tin thuộc tính của lớp doanh nghiệp 113 Bảng 4.5 Bảng thông tin thuộc tính về các hoạt động kiểm tra .113 Bảng 4.6 Bảng thông tin thuộc tính về các hoạt động xử lý vi phạm 113 Bảng 4.7 Bảng Thông tin của lớp giấy phép hoạt động khoáng sản 114 Bảng 4.8 Bảng thông tin thuộc tính của lớp dữ liệu loại khoáng sản 114 Bảng 4.9 Bảng thông tin thuộc tính về lớp đối tượng cán bộ tham gia công tác quản lý tài nguyên khoáng sản 114 Bảng 4.10 Bảng thông tin về lớp phân quyền 115 Bảng 4.11 Bảng thông tin về lớp tài khoản người dùng 115 Bảng 4.12 Kết quả tính toán đa luồng đối với chỉ số oxit sắt 123 Bảng 4.13 Kết quả tính toán đa luồng đối với chỉ số khoáng sản sét .123 Bảng 4.14 Bảng kết quả với ST_Dwithin giữa hai tập dữ liệu dạng đường và dạng điểm 127 Bảng 4.15 Bảng kết quả với ST_Dwithin giữa hai tập dữ liệu dạng vùng và dạng điểm 127 156 TT 13 14 Số hiệu giấy phép 3327/GP-UBND ngày 3/8/2015 3453/GP-UBND ngày 10/8/2015 15 3878/GP-UBND ngày 01/9/2015 157 TT 16 Số hiệu giấy phép 4119/GP-UBND ngày 14/9/2015 4222/GP-UBND 17 ngày 21/9/2015 158 TT Số hiệu giấy phép 18 5819/GP-UBND ngày 11/12/2015 159 TT 19 20 21 Số hiệu giấy phép 1151/GP-UBND ngày 21/3/2016 3796/GP-UBND ngày 08/8/2016 3797/GP-UBND ngày 08/8/2016 22 3809/GP-UBND ngày 08/8/2016 160 Phụ lục 2: Thông tin Doanh nghiệp, công ty khai thác khoáng sản ở Qùy Hợp – Nghệ An Tên Công ty TNHH Toàn Thắng Mã Số Thu 2900328439 Doanh nghiệp TN Dũng Hùng Công ty TNHH khai thác khoáng sản Quang Thắng 2900580420 2900619741 Công ty TNHH khai thác chế biến KS Sông Dinh 2900825889 Hợp tác xã Thành Công 2900487238 Công ty TNHH Hồng Lương Công ty CP KS và TM 2900557936 2900806318 Trung Hải Nghệ An Công ty CP KS Pha Lê 103018538 161 Tên Công ty TNHH Duyên Hoàng Doanh nghiệp tư nhân Long Anh Công ty cổ phần Tân Hoàng Khang Công ty CP đá và khoáng sản Phủ Qùy Công ty CP An Sơn Công ty TNHH Tân Thuận An Công ty TNHH Hòa Hiệp Công ty TNHH Hà Quang 162 Tên Doanh nghiệp TN Hải Hà Công ty TNHH Thành Trung Hợp tác xã chế biến đá Thanh An Công ty TNHH TM Phúc Hưng 160 Phụ lục 3 Chương trình thử nghiệm một số kỹ thuật xử lý ảnh vệ tinh đa phổ Hình PL 2.1 Giao diện thực hiện chức năng cắt ảnh theo vùng Hình PL 2.2 Giao diện thực hiện chức năng tổ hợp kênh Hình PL 2.3 Giao diện thực hiện chức năng tổ hợp kênh ... pháp kỹ thuật xây dựng quản lý CSDL tài nguyên khoáng sản: giải pháp kỹ thuật xây dựng CSDL tài nguyên khoáng sản; giải pháp kỹ thuật quản lý tài nguyên khoáng sản - Xây dựng thực nghiệm CSDL WebGIS. .. nghiên cứu xây dựng sở liệu WebGIS phục vụ quản lý tài nguyên khoáng sản Chương Cơ sở khoa học ứng dụng tảng mã nguồn mở xây dựng sở liệu quản lý tài nguyên khoáng sản Chương Giải pháp kỹ thuật xây. .. xây dựng sở liệu WebGIS quản lý tài nguyên khoáng sản Chương Ứng dụng giải pháp kỹ thuật xây dựng sở liệu WebGIS quản lý tài nguyên khoáng sản huyện Qùy Hợp tỉnh Nghệ An Kết luận kiến nghị Tài liệu