Ứng dụng công nghệ gis xây dựng hệ thống quản lý cây xanh ở trà vinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CHUNG THIÊN TRÍ CHUNG THIÊN TRÍ * ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG HỆ THỐNG KHOA HỌC MÁY TÍNH QUẢN LÝ CÂY XANH Ở TRÀ VINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUN NGÀNH KHOA HỌC MÁY TÍNH * KHĨA K32 Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - CHUNG THIÊN TRÍ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ CÂY XANH Ở TRÀ VINH Chuyên ngành : KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN TẤN KHÔI Đà Nẵng – Năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Chung Thiên Trí ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi TÓM TẮT LUẬN VĂN viii MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu 2.2 Nội dung nghiên cứu ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .3 4.1 Phƣơng pháp lý thuyết 4.2 Phƣơng pháp thực nghiệm Ý NGHĨA VÀ KHOA HỌC THỰC TIỄN .3 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH TRÀ VINH 1.1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 1.1.3 Tình hình quản lý xanh 1.2 HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ .7 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Công nghệ WebGIS 11 1.3 KẾT CHƢƠNG 20 CHƢƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 21 QUẢN LÝ CÂY XANH 21 2.1 MÔ TẢ BÀI TOÁN 21 2.2 YÊU CẦU HỆ THỐNG 22 2.3 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 22 2.3.1 Xây dựng biểu đồ use case 22 3.3.2 Mô tả use case 24 2.3.3 Biểu đồ lớp 31 iii 2.4 THIẾT KẾ CHỨC NĂNG HỆ THỐNG 32 2.4.1 Các biểu đồ 32 2.4.2 Biểu đồ lớp chi tiết 34 2.4.3 Thiết kế chức 35 2.4.4 Biểu đồ triển khai 38 2.5 KẾT CHƢƠNG 39 CHƢƠNG XÂY DỰNG, THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 40 3.1 CƠNG CỤ VÀ MƠI TRƢỜNG LẬP TRÌNH .40 3.2 XÂY DỰNG CÁC LỚP BIỂU ĐỒ 41 3.2.1 Q trình số hóa đồ 41 3.2.2 Các lớp liệu đồ 42 3.2.3 Mơ hình liệu lớp liệu đồ 45 3.2.2 Kết nối liệu đồ đƣa liệu lên Geoserver 45 3.3 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 48 3.3.1 Thêm xanh tuyến đƣờng 49 3.3.2 Cập nhật xanh tuyến đƣờng 49 3.3.3 Tìm kiếm truy vấn liệu xanh 50 3.3.4 Thống kê, báo cáo 50 3.4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 52 3.5 KẾT CHƢƠNG 52 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 53 KẾT QUẢ ĐẬT ĐƢỢC .53 HẠN CHẾ .53 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 53 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tiếng Anh: WWW World Wide Web OGC Open Geospatial Consortium GIS Geographic Information Systems WMS Web Map Service WFS Web Feature Service SLD Styled Layer Descriptor URL Uniform Resource Locator URN Uniform Resource Name XML Extensible Markup Language XSLT Extensible Stylesheet Language Transformations RDF Resource Description Framework CGI Common Gateway Interface ISAPI Internet Server Application Programming Interface NSAPI Netscape Server Application Programming Interface TIGER Topographically IntegratedGeographical Referencing TOPP The Open Planning Project Tiếng Việt: HTTĐL Hệ thông tin địa lý v DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng 2.1 Phân loại trạng xanh năm 2017(Nguồn: Cơng ty cơng trình thị Trà Vinh) 29 2.2 Mô tả use case đăng nhập 23 2.3 Mô tả use case thêm xanh 24 2.4 Mô tả use case cập nhật xanh 25 2.5 Mô tả use case xóa xanh 26 2.6 Mơ tả use case tính khoảng cách xanh 27 2.7 Mơ tả use case tìm kiếm xanh 29 2.8 Mơ tả use case thống kê xanh 30 3.1 Dữ liệu đồ ranh giới 43 3.2 Dữ liệu đồ đường giao thông 43 3.3 Dữ liệu đồ thủy hệ 44 3.4 Dữ liệu đồ xanh 44 Trang vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Cảnh quan thị Trà Vinh 1.2 Cây xanh hàng trăm năm tuổi 1.3 Các thành phần HTTĐL 10 1.4 Sơ đồ tổ chức hệ “Phần cứng HTTĐL” 10 1.5 Phần mềm HTTĐL 11 1.6 Các nhóm chức GIS 13 1.7 Mơ hình lớp kiến trúc WebGIS 15 1.8 Số liệu vector biểu thị dạng điểm (Point) 17 1.9 Số liệu vector biểu thị dạng Arc 18 1.10 Số liệu vector biểu thị dạng vùng (Polygon) 19 1.11 Khó khăn việc chia liệu 20 1.12 Giải pháp OGC 21 2.1 Biểu đồ use case tổng quát hệ thống quản lý xanh 31 2.2 Phân rã use case cập nhật xanh 32 2.3 Phân rã use case thống kê 32 2.4 Sơ đồ hoạt động đăng nhập 33 2.5 Sơ đồ hoạt động thêm xanh 35 2.6 Sơ đồ hoạt động chức tính khoảng cách 37 2.7 Sơ đồ hoạt động chức tìm kiếm 40 2.8 Biểu đồ lớp hệ thống quản lý xanh 41 2.9 Biểu đồ chức đăng nhập 42 2.10 Biểu đồ chức thêm xanh 43 2.11 Biểu đồ chức tìm kiếm 43 vii 2.12 Biểu đồ cho chức thống kê 44 2.13 Biểu đồ lớp thiết kế 45 2.14 Thiết kế lớp cho chức đăng nhập 46 2.15 Thiết kế lớp cho chức thêm xanh 46 2.16 Thiết kế lớp cho chức tìm kiếm 46 2.17 Thiết kế lớp cho chức thống kê 47 2.18 Biểu đồ triển khai 47 3.1 Quy trình số hóa liệu đồ 52 3.2 Chuẩn hóa liệu đồ ArcMap 10 52 3.3 Cấu trúc liệu không gian liệu thuộc tính 53 3.4 Mơ hình quan hệ lớp liệu đồ 55 3.5 Giao diện đăng nhập vào hệ thống quản lý 59 3.6 Thêm xanh tuyến đường 59 3.7 Cập nhật xanh tuyến đường 60 3.8 Tìm kiếm truy vấn xanh 60 3.9 khoảng cách xanh 61 3.10 Số liệu thống kê xanh năm 62 3.11 Thống kê tỷ lệ xanh tuyến đường 62 3.12 Thống kê trạng sinh trưởng xanh 63 viii ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ CÂY XANH Ở TRÀ VINH Học viên: Chung Thiên Trí Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 Khóa: K32 Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Chƣơng trình xã hội hóa xanh đem lại hiệu thiết thực Sự đời phát triển ngày mạnh mẽ hệ thống thông tin địa lý (Geographical Information System - gọi tắt GIS) nhánh công nghệ ngành Cơng nghệ Thơng tin đƣợc hình thành vào năm 1960 GIS tập hợp tổ chức phần cứng, phần mềm, sở liệu ngƣời đƣợc thiết kế để thu nhận, lƣu trữ cập nhật thao tác, phân tích làm mơ hình hiển thị dạng thơng tin địa lý có quan hệ không gian nhằm giải vấn đề quản lý Đặc biệt đời đánh dấu bƣớc phát triển ngành GIS WebGIS đời sở chia sẻ thông tin liệu mơ hình khơng gian qua hệ thống mạng Internet giải đƣợc vấn đề mà hệ thống GIS cũ gặp phải vấn đề chia liệu tính đồng liệu Vì việc ứng dụng GIS vào quản lí xanh thành phố Trà Vinh có ý nghĩa thiết thực giúp cán quản lý có nhìn tổng quan, thực tế từ có hƣớng điều chỉnh giúp cải trang đƣợc môi trƣờng đô thị, tiết kiệm đƣợc chi phí nguồn liệu Nhằm giúp bạn hiểu vấn đề này, mời bạn tham khảo nội dung viết ““Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng hệ thống quản lý xanh Trà Vinh” dƣới Từ khóa – Hệ thống thơng tin địa lý; GIS; WebGIS; OGC Open GIS; xanh; cảnh quan môi trƣờng đô thị APPLYING GIS TECHNOLOGY TO CONSTRUCTING TRA VINH GREENTREE MANAGEMENT SYSTEM Abstract – Greentree socialization program provides practical effects The advent and dramatic development of geographical information system – also called GIS - is a technological branch of information technology field established in the 1960s GIS is a set of components, including hardware, software, database and manpower which are designed for receiving, storing, updating manipulations, analyzing to display geographical information categories having spatial relations in tackling management problems Particularly, the advent of Web GIS marking an important turning point in developing GIS field is based on sharing information in the spatial data via the Internet in order that the problems of data sharing and data’s identity which are limited by outdated GIS system can be solved Hence, utilizing GIS technology in constructing management system for Tra Vinh tree and green spaces helping managers have an overview to adjust, improve urban environment as well as save an amount of costs for data resources is practically meaningful To help you get more information in this problem, this paper mention constructing a GIS-based management system for Tra Vinh tree and green spaces below Key words - Geographical information system, GIS; WebGIS; OGC and Open GIS; green trees; urban environment and sight 48 exp = this.value; if(!this.matchCase && typeof got == "string" && typeof exp == "string") { result = (got.toUpperCase() != exp.toUpperCase()); } else { result = (got != exp); } break; case OpenLayers.Filter.Comparison.LESS_THAN: result = got < this.value; break; case OpenLayers.Filter.Comparison.GREATER_THAN: result = got > this.value; break; } return result; } 3.3 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM Hệ thống WebGIS quản lý xanh thành phố Trà Vinh đƣợc xây dựng triển khai theo mơ hình triển khai hình 3.18 Sử dụng máy PC Dell Inspiron 1420, 2GB RAM, CPU 2Ghz đƣợc cài đặt nhƣ sau: - Máy chủ sở liệu: PostgreSQL extention PostGIS - Máy chủ Webserver: Tomcat Appache 7.0, Wamp server - Geoserver: Cung cấp dịch vụ đồ theo chuẩn OGC 3.3.1 Giao diện trang WEB Để vào đƣợc hệ thống quản lý liệu, ngƣời quản trị cần đƣợc cung cấp tên đăng nhập mật đăng nhập hệ thống Sau đăng nhập vào hệ thống, ngƣời quản trị đƣợc cung cấp quyền thêm mới, chỉnh sửa xóa liệu hệ thống Hình 3.5 Giao diện đăng nhập vào hệ thống quản lý 49 3.3.1 Thêm xanh tuyến đƣờng Cán quản lý xanh thêm xanh tuyến đƣờng biết đƣợc vị trí xanh Hình 3.6 Thêm xanh tuyến đường 3.3.2 Cập nhật xanh tuyến đƣờng Chọn loại cần cập nhật tuyến đƣờng Hình 3.7 Cập nhật xanh tuyến đường 50 3.3.3 Tìm kiếm truy vấn liệu xanh Trên tuyến đƣờng qua thời gian cần phải cập nhật trạng xem kết Hình 3.8 Tìm kiếm truy vấn xanh 3.3.4 Khoảng cách xanh Khoảng cách xanh đƣợc trồng phải dựa vào tiêu chuẩn phân loại cây: Hình 3.9 Khoảng cách xanh 3.3.4 Thống kê, báo cáo 3.3.4.1 Thống kê xanh trồng năm Thống kê hệ thống phƣơng pháp dùng để thu thập, xử lý phân tích xanh để tìm hiểu chất tính quy luật vốn có điều kiện thời gian không gian cụ thể Giúp cho cán quản lý thấy đƣợc biểu đồ tăng giảm số lƣợng xanh trồng năm từ có biện pháp đƣa điểu chỉnh cho phù hợp 51 Hình 3.10 Số liệu thống kê xanh năm 3.3.4.2 Thống kê tỷ lệ xanh tuyến đường theo năm Hình 3.11 Thống kê tỷ lệ xanh tuyến đường 3.3.4.3 Thống kê theo trạng sinh trưởng xanh Thống kê theo trạng sinh trƣởng xanh giải pháp cải tạo hệ thống xanh có giải pháp quản lý xanh đƣơng phố 52 Hình 3.12 Thống kê trạng sinh trưởng xanh 3.4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Đề tài tảng việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ WebGIS phục vụ quản lý xanh Trà Vinh + Chức cập nhật xanh: Cho phép cán quản lý cập nhật trạng xanh, thêm xanh có trồng mới, xóa xanh có di dời sang nơi khác hoặc… + Tìm kiếm truy vấn: Với cơng nghệ GIS giúp cán quản lý có nhìn trực quan thiết thực, với chức cán quản lý cần tìm kiếm tra cứu thơng tin liên quan tới xanh cách nhanh chống thuận tiện + Thống kê tỷ lệ xanh tuyến đƣờng trạng sinh trƣởng xanh tất tuyến đƣờng, theo năm… 3.5 KẾT CHƢƠNG Trong chƣơng luận án lựa chọn giải pháp công cụ để Xây dựng ứng dụng công nghệ GIS phục vụ quản lý xanh Trà Vinh tiến hành cài đặt thử nghiệm ứng dụng đạt đƣợc kết nhƣ mong đợi 53 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN KẾT QUẢ ĐẬT ĐƢỢC Với mục tiêu ứng dụng WebGIS để hỗ trợ công tác quản lý xanh, đề tài đạt đƣợc kết cụ thể nhƣ sau: Đề tài đạt đƣợc yêu cầu đặt mặt lý thuyết nhƣ ứng dụng vào thực tiển Về mặt lý thuyết, đề tài nghiên cứu tổng quan hệ thông tin địa lý cấu trúc hệ thống thông tin địa lý, công nghệ WebGIS kiến trúc triển khai ứng dụng WebGIS Về mặt thực tiển, đề tài ứng dụng lĩnh vực đƣợc nghiên cứu từ xây dựng hệ thống WebGIS quản lý xanh địa bàn thành phố Trà Vinh Tạo đƣợc sản phẩm giúp cho cán quản lý xanh giám xác đƣợc thực trạng xanh tuyến đƣờng thành phố Trà Vinh từ có hƣớng điều chỉnh cho phù hợp với thực trạng địa phƣơng HẠN CHẾ Tuy nhiên, đề tài tồn số hạn chế nhƣ: o Tốc độ tải đồ tƣơng đối chậm liệu có số liệu lớn o Dữ liệu xanh số hóa chuyển vào hệ quản trị liệu điểm xanh có sai lệch so với vị trí ban đầu o Chƣa thực đƣợc thống kê, phân tích liệu khơng gian thuộc tính o Hệ thống WebGIS quản lý xanh thành phố Trà Vinh đƣợc xây dựng mức thử nghiệm chƣa tìm hiểu sâu vấn đề bảo mật WebGIS chƣa xác thực đƣợc Geoserver thêm cập nhật xanh đồ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Cần tiếp tục nghiên cứu quản lý xanh Trà Vinh GIS phạm vi rộng (tỉnh) để đồng trình phân tích đánh giá lựa chọn biện pháp tác động mang tính tổng hợp hệ thống Với hệ thống WebGIS xây dựng mở rộng thêm quản lý nhiều lĩnh vực ngành nghề khác nhƣ: Giới thiệu điểm du lịch chùa khmer tỉnh Trà Vinh tản GIS Nghiên cứu thêm nhiều kỹ thuật nhằm tăng tốc độ hiển thị đồ hệ thống Nghiên cứu thêm vấn đề bảo mật hệ thống WebGIS triển khai ứng dụng thực tế hạn chế đƣợc xâm nhập trái phép 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đặng Văn Đức, Hệ thống thông tin Địa lý, NXB Khoa học Kỹ thuật (2001) [2] TS Nguyễn Thế Thuận Cơ sở Hệ thống thông tin Địa lý GIS, NXB Khoa Học Kỹ Thuật , (2002) [3] Nghị Định số 64/2020/NĐ-CP Quản lý xanh đô thị ngày 11 tháng năm 2010 [4] GS.TS Trần Hiếu Nhuệ (2010), “Cây xanh với môi trƣờng đô thị - Sự kiện tôn vinh Cây di sản”, Tạp chí Xây dựng Đơ thị số 23-2011, Hà Nội 2011 Tiếng nƣớc [5] AA Alesheikh, H Helali, HA Bechroz Web GIS: Technologies and Its Application ISPRS, 2004 [6] GIS for Web Developer adding where to your Web Application – Scott Davis, pragmatic bookshelf, (2007) [7] OGC Web Services Common Standard [8] OpenGIS Web Map Service (WMS) Implementation Specification – OGC [9] Web Map Tile Service Standard – OGC [10] Web Feature Service Implementation Specification – OGC [11] Styled Layer Descriptor Profile of the Web Map Service Implementation Specification – OGC [12] OpenGIS Geography Markup Language (GML) Encoding Standard – OGC [13] OpenGIS WMS Cookbook – OGC [14] Whiteside, Arliss (ed.), “OWS Common Implementation Specification, V0.3.0”, Open Geospatial Consortium Inc document 04-016r3 [15] Filter Encoding Implementation Specification – OGC Trang Web [16] http://www.opengeospatial.org/standards/is [17] http://en.wikipedia.org/wiki/Open_Geospatial_Consortium [18] http://docs.geoserver.org/stable/en/user/ [19] http://www.postgresql.org/ [20] http://postgis.net/ ... ? ?Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng hệ thống quản lý xanh Trà Vinh? ?? MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS xây dựng hệ thống Website quản lý xanh Trà Vinh. .. 3.10 Số liệu thống kê xanh năm 62 3.11 Thống kê tỷ lệ xanh tuyến đường 62 3.12 Thống kê trạng sinh trưởng xanh 63 viii ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ CÂY XANH Ở TRÀ VINH Học viên:... viết “? ?Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng hệ thống quản lý xanh Trà Vinh? ?? dƣới Từ khóa – Hệ thống thông tin địa lý; GIS; WebGIS; OGC Open GIS; xanh; cảnh quan môi trƣờng đô thị APPLYING GIS TECHNOLOGY