Xây dựng ứng dụng Web Based GIS cho hệ thống thông tin đất đai

Bài viết Xây dựng ứng dụng Web Based GIS cho hệ thống thông tin đất đai phân tích các ưu và nhược điểm của hệ thống thông tin đất đai mới được thành lập so với hệ thống thông tin đất đai hiện có. Mời các bạn tham khảo.

Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 48, 10/2014, (Chuyên đề Đo ảnh - Viễn thám), tr.91-96 THễNG TIN KHOA HỌC (trang 91-96) XÂY DỰNG ỨNG DỤNG WEB-BASED GIS CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐẤT ĐAI PHẠM XUÂN TRƯỜNG, Cục CNTT, Bộ Tài Nguyên & Môi Trường NGUYỄN QUANG MINH, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Các Hệ thống thông tin địa lý - GIS xây dựng nước ta chủ yếu vận hành mơi trường máy tính cá nhân chia sẻ thơng tin dạng mạng LAN (mạng máy tính cục bộ) Những hệ thống có mức độ chia sẻ thông tin thấp, giá trị sử dụng hệ thống bị giảm dần theo thời gian Hiện Việt Nam, số hệ thống GIS lớn cho phép chia sẻ, sử dụng phân tích liệu thơng tin địa lý mơi trường mạng máy tính Tuy nhiên, hệ thống chủ yếu cho phép truy vấn phân tích liệu địa lý phần mềm chuyên dụng lập máy tính cá nhân có nối mạng Một số ứng dụng khác cho phép sử dụng liệu thơng qua trình duyệt Web (Web browsers) chủ yếu để nhằm mục đích hiển thị liệu thực thao tác đơn giản Bài báo nhằm mục đích chia sẻ khái niệm hệ thống GIS Internet xây dựng hệ thống ứng dụng GIS Trên sở nghiên cứu công nghệ xây dựng ứng dụng GIS web, tác giả tiến hành thiết kế mơ hình xây dựng hệ thống thông tin đất đai tảng công nghệ Oracle Application Development Framework (ADF) mã nguồn mở Các tác giả phân tích ưu nhược điểm hệ thống thông tin đất đai thành lập so với hệ thống thông tin đất đai có Tổng quan Internet GIS Internet GIS nhánh lĩnh vực (server) đóng vai trị phục vụ cung cấp chức cơng nghệ GIS Có thể nói cách dễ năng, máy khách (client) vai trò tiêu hiểu Internet GIS tập trung vào việc lưu thụ sử dụng chức Thơng thường trữ, phân tích liệu không gian, chia sẻ xử hai thành phần kết nối với qua mạng, lý thông tin địa lý phương tiện với client bên chủ động tạo kết nối gửi yêu Internet World Wide Web Nhiều chương cầu đến server, server thụ động lắng trình phần mềm Internet GIS đời, nhiều ứng nghe hồi đáp yêu cầu Mơ hình “clientdụng nghiên cứu phát triển server” đơn giản gồm máy chủ phục quan tổ chức vài năm gần vụ cho nhiều đồng thời, gọi [1] kiến trúc hai lớp (2-Tier) Sự khác biệt GIS Desktop Internet GIS mô tả hai sơ đồ khối (Hình 1) Hệ thống GIS truyền thống thường khối thống tích hợp tất chức cần thiết, cịn với Internet GIS yếu tố khác hệ thống giao diện, ứng dụng xử lý, sở liệu (CSDL) chia sẻ số máy theo chế cấu trúc “client-server” Cấu trúc “client-server” sử dụng hệ thống phân tán bao gồm hai thành phần riêng biệt: Máy chủ Hình So sánh GIS cá nhân Internet GIS 91 Cấu trúc “client-server” cho hệ thống Internet GIS sử dụng phần mềm GIS tiêu chuẩn cài máy chủ liên kết với giao diện người dùng qua giao thức mạng Cấu trúc Internet GIS thường có map server nằm riêng biệt có liên kết với CSDL client qua mạng Một map server nhiều máy chủ cài đặt phần mềm cho phép xử lý truy vấn liệu đồ (Hình 2) thiệu phương pháp xây dựng ứng dụng gọi ứng dụng tảng web Với kiểu chương trình này, thao tác hiển thị truy vấn liệu địa lý tích hợp web phần mềm ứng dụng đặt server Người sử dụng dùng trình duyệt web thơng thường để truy cập đến server thao tác với liệu thơng qua trình duyệt web Ứng dụng tảng web nằm nhóm hệ thống Web-GIS, nhiên khác với Web-GIS thơng thường có số giao diện đơn giản chủ yếu nhằm mục đích hiển thị liệu ứng dụng tảng web lại thay phần mềm ứng dụng máy tính với thao tác với liệu không gian phức tạp truy vấn, phân tích khơng gian Để xây dựng ứng dụng tảng web cần phải có kỹ thuật lập trình phức tạp mà Web-GIS thơng thường sử dụng Hình Cấu trúc hệ thống Internet GIS [2] Để sử dụng liệu địa lý thông qua mơi trường mạng Internet, có nhiều hình thức khác Hình mơ tả cách thức sử dụng GIS Internet GIS theo hình thức khác GIS nói chung bao gồm tất loại ứng dụng GIS máy cá nhân ứng dụng cho nhiều máy mơi trường mạng Dữ liệu GIS chia sẻ, dùng chung môi trường phân tán gọi distributed GIS Khi ứng dụng liệu GIS thực môi trường mạng thông tin tồn cầu hệ thống gọi Internet GIS ứng dụng GIS thực thơng qua mơi trường sử dụng trình duyệt Web thơng thường gọi Web-GIS Như vậy, hiểu web-GIS trường hợp Internet GIS Internet cho phép hỗ trợ cho nhiều dịch vụ khác dịch vụ web số [3] Để khắc phục nhược điểm ứng dụng máy tín cá nhân, báo giới 92 Hình Các hình thái sử dụng GIS Đã có nhiều đề tài nghiên cứu Internet GIS Web-GIS thực giới Việt nam [4], [5] Web-GIS sử dụng cho mục đích quản lý khác nghiên cứu Jankowski nnk [6] xây dựng hệ thống Web-GIS quản lý chất lượng nước, nghiên cứu Tsou nnk [1] quản lý hệ thống sinh thái Tại Việt Nam, năm gần có số nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ WebGIS nghiên cứu Đồn Thị Xn Hương sử dụng Web-GIS quản lý sở liệu du lịch [7], nghiên cứu Nguyễn Bảo Trung sử dụng cơng nghệ điện tốn đám mây [5] Tuy nghiên cứu đặt móng cho phát triển hệ thống Web-GIS Việt Nam, việc thử nghiệm xây dựng hệ thống ứng dụng tảng web cho ứng dụng phức tạp chưa sâu nghiên cứu Công nghệ phát triển phần mềm GIS ứng dụng tảng web Để phát triển hệ thống ứng dụng GIS web, tảng công nghệ lựa chọn phải đáp ứng yêu cầu sau:  Cho phép truy vấn liệu từ xa qua môi trường mạng  Cho phép cập nhật liệu thuộc tính không gian qua môi trường mạng  Hỗ trợ hệ quản trị CSDL đa người dùng  Hỗ trợ lập trình giao diện GIS cho phần mềm khách (client)  Ngồi cịn số tiêu chí khác như, thân thiện với người dùng, quản lý khối lượng thông tin lớn, thực giao dịch mạng nhanh, giá thành hợp lý, thời gian xây dựng nhanh, dễ dàng kết hợp với tảng công nghệ khác với hợp phần người lập trình tự phát triển [8] Rất khó để tìm tảng công nghệ đáp ứng đồng thời yêu cầu nên trên, đặc biệt yếu tố giá thành yếu tố khả kỹ thuật công nghệ sản phẩm Việc lựa chọn công nghệ dựa thứ tự ưu tiên tiêu chí nêu Một tảng cho phép phát triển ứng dụng GIS web ESRI Công nghệ GIS ESRI ban đầu phát triển cho môi trường UNIX, sau chuyển sang mơi trường Windows máy PC Do vậy, giải pháp quản trị CSDL không gian đa người dùng, giải pháp mạng ESRI phát triển hoàn chỉnh đồng Nhược điểm loại công nghệ giá chuyển giao cao so với điều kiện nước ta ESRI cung cấp cho nhà phát triển giải pháp công nghệ sau để xây dựng hệ thống GIS Internet:  Công cụ ArcSDE (Spatial Database Engine) lưu trữ quản trị liệu không gian tích hợp vào hệ quản trị CSDL quan hệ Oracle, DB2, MS SQL Server phần mềm quản trị sở liệu khác  Công cụ ArcIMS hỗ trợ xây dựng trang web GIS mạng  Thư viện ArcObject cho ngôn ngữ Java C lập trình giao dịch mạng, kết nối vào ArcSDE  OCX MapObject hỗ trợ lập trình giao diện GIS cho phần mềm khách theo công nghệ nhúng OLE môi trường Windows Các bước xây dựng hệ thống GIS mạng bao gồm Bước thứ ứng dụng ArcSDE để xây dựng CSDL GIS đa người dùng ArcSDE cho phép kết nối tạo cấu trúc liệu không gian hệ quản trị CSDL Oracle, DB2, SQL Server v.v Thông qua SDE hàm ArcObject thực truy vấn liệu trực tiếp hệ quản trị CSDL Bước thứ hai phát triển ứng dụng khách truy cập liệu từ xa, thường xây dựng ứng dụng web sau dựa API cung cấp ESRI để thực kết nối với SDE Ngoài giải pháp công nghệ thương mại ESRI, sử dụng giải pháp mã nguồn mở xây dựng Internet GIS Mặc dù phương pháp đòi hỏi nhà phát triển phải am hiểu sâu kỹ thuật lập trình tảng cơng nghệ lại hồn tồn miễn phí, yếu tố cịn lại vấn đề người Đây hướng điều kiện Việt Nam Cục Công nghệ Thông tin – Bộ Tài nguyên & Môi trường quan ứng dụng công nghệ để phát triển hệ thống GIS mạng Internet từ sớm [5] Nền tảng hệ thống hệ quản trị sở liệu mở sử dụng hệ quản trị CSDL mã nguồn mở PostgreSQL với phần mở rộng PostGIS chuyên dùng để lưu trữ liệu khơng gian vị trí tọa độ thơng tin kèm điểm, vùng, đường lớp đồ PostgreSQL hệ quản trị CSDL nhiều nhà phát triển lựa chọn nhờ độ tin cậy, hiệu suất làm việc cao, khả chạy nhiều hệ điều hành khác [9] Ở phần máy chủ cung cấp dịch vụ đồ sử dụng Geoserver MapServer Máy chủ cài đặt Geoserver kết nối đến CSDL Postgis cung cấp cho ta dịch vụ đồ 93 Xây dựng hệ thống thông tin đất đai Việt Nam theo hướng ứng dụng tảng web Có thể thấy rằng, lĩnh vực ứng dụng GIS nay, hệ thống thông tin quản lý đất đai (LIS) hệ thống ứng dụng công nghệ GIS hoạt động có hiệu lĩnh vực quản lý, điều hành, trợ giúp định Các hệ thống LIS thơng thường có phân hệ chủ yếu như: quản trị liệu, quản trị hệ thống, đăng ký cấp giấy, quản lý biến động đất đai, thống kê kiểm kê đất đai, định giá đất, xử lý hồ sơ đăng ký đất đai, hỗ trợ quy hoạch sử dụng đất, lưu trữ hồ sơ, chia sẻ cung cấp thơng tin Có thể kể tên ba hệ thống LIS thông dụng nước ta Tài nguyên & Môi trường (TNMT) cấp phép áp dụng là: - VILIS phát triển Trung tâm Viễn thám Quốc gia TNMT - TMV.LIS Tổng công ty Tài nguyên & Môi trường Việt Nam (TMV) Công ty Cổ phần Công nghệ Thông tin Địa lý eK (eKGIS) hợp tác nghiên cứu phát triển - ELIS Cục Công nghệ thông tin Bộ TNMT nghiên cứu phát triển Cả ba hệ thống LIS có điểm chung hệ thống GIS desktop, kết nối thành phần hệ thống (database, server, client) nằm khối thống kết nối với thơng qua mạng LAN (mạng máy tính cục bộ) Luật đất đai số 13/2003/QH11 xác định nhà nước thống quản lý đất đai Tuy nhiên thực tế hệ thống quản lý đất đai nước lại không thống nước Dữ liệu đất đai nằm phân tán địa phương hệ thống LIS nước hoạt động theo mơ hình phân tán, rời rạc, địa phương có hệ thống hồn tồn độc lập, chí hệ thống LIS triển khai riêng biệt tới huyện Với mục tiêu xây dựng hệ thống CSDL thống từ trung ương đến địa phương [10] nhằm nâng cao lực công tác quản lý nhà nước cấp trung ương hệ thống LIS chưa thể đáp ứng Hình Cấu trúc tổng thể hệ thống Internet LIS xây dựng theo hướng tạo ứng dụng web-based 94 Để đáp ứng nhu cầu xây dựng CSDL đất đai tập trung, đại thống từ Trung ương đến địa phương cơng nghệ Internet GIS theo hướng xây dựng ứng dụng tảng web lựa chọn hợp lý Hệ thống cho phép máy khách truy cập vào CSDL, xử lý thông tin, cập nhật CSDL từ xa thông qua môi trường Internet phần mềm trình duyệt web Dữ liệu đất đai nước quản lý tập trung, hệ thống tự động phân quyền phân cấp cho đơn vị làm việc với vùng liệu định Công tác triển khai hệ thống đến địa phương trở nên đơn giản nhiều, thay phải cử người đến địa phương để cài đặt hệ thống người quản lý hệ thống cần cấp tài khoản sử dụng cho cán chuyên trách địa phương Hệ thống có tính thống cao giảm chi phí mua sắm phần cứng phần mềm Hiện tại, nhóm nghiên cứu Cục Công nghệ Thông tin Bộ Tài nguyên & Môi trường tiến hành xây dựng thử nghiệm thành công hệ thống thông tin quản lý đất đai ứng dụng công nghệ web-based GIS Cấu trúc hệ thống bao gồm có ba tầng: tầng liệu, tầng dịch vụ điều khiển, tầng ứng dụng (hình 4) Các lớp kết nối với kết nối mạng Internet, lớp giao diện người dùng xây dựng dịch vụ web Với tảng công nghệ web ADF nay, tốc độ truy cập vào hệ thống, tìm kiểm, cập nhật sửa đổi liệu có tốc độ nhanh không thua nhiều so với ứng dụng cài máy tính cá nhân Với liệu đồ tỉnh khoảng 100 ngàn đất (đã public dạng wms), với bảng liệu thuộc tính kèm load trình duyệt khoảng giây Lưu ý liệu đồ họa phân cấp đến tờ đồ, cán văn phòng đăng ký thường phân quyền với vùng liệu huyện, khoảng vài chục ngàn Như với tàng công nghệ vấn đề hiệu suất hệ thống đáp ứng yêu cầu Việc xây dựng ứng dụng cho LIS tảng web sử dụng Net Java tùy theo lựa chọn nhà phát triển Tuy nhiên, ngơn ngữ Java có lẽ phù hợp với ưa thích làm việc với mã nguồn mở tính đa dụng Hệ thống Java web có tính ổn định cao tương thích với nhiều tảng máy chủ, đặc biệt máy chủ mã nguồn mở Linux [11] Trong nghiên cứu này, hệ thống web-based LIS xây dựng sử dụng GIS mã nguồn mở kết hợp với công nghệ Oracle Application Development Framework (ADF) ADF công nghệ xây dựng từ tảng JavaServer Faces framework công nghệ dựa Java EE development framework có sẵn hãng Oracle hỗ trợ trực tiếp môi trường phát triển (IDE) Oracle JDeveloper 11g ADF cho phép truy cập thống vào CSDL, dịch vụ web, XML, CSV, BPEL, v.v ADF cho phép tạo ràng buộc giao diện người dùng với thao tác trực tiếp liệu thơng qua đối tượng lớp UI giao tiếp thẳng với lớp liệu [12] Cùng với công cụ Java, công cụ mã nguồn mở OpenGIS cung cấp thư viện Geotool để làm việc với liệu không gian, cho phép thực phép phân tích khơng gian, truy vấn, phép tốn topology Trên giao diện đồ, nghiên cuus sử dụng thư viện OpenLayers để trình bày giao diện, xây dựng cơng cụ thao tác với liệu đồ zoom, xem thơng tin thuộc tính, tìm kiếm, v.v Hình Ứng dụng GIS web dựa mã mở Java So sánh hệ thống LIS web với hệ thống trước thấy số ưu điểm (bảng 1) Thứ nhất, hệ thống triển khai mà không cần cài đặt thành lập phần mềm nghiệp vụ máy tính cá nhân không 95 cần sử dụng phần mềm hỗ trợ cho hiển thị liệu địa lý Người sử dụng thực nghiệp vụ nhiều hệ điều hành khác thơng qua trình duyệt web Về khía cạnh thương mại, q trình nâng cấp, bảo dưỡng phần mềm tiến hành dễ dàng mà không cần triển khai cài đặt phần mềm hàng ngàn máy tính khác [12] Tuy nhiên, hệ thống có số hạn chế độ phức tạp xây dựng hệ thống cần áp dụng cơng nghệ phức tạp địi hỏi nhà phát triển phải nắm bắt tốt công nghệ Bảng So sánh hệ thống LIS web-based LIS STT Tiêu chí Cơ sở liệu Mức độ chia sẻ thông tin Công tác triển khai Công tác bảo trì Giá thành dịch vụ Hỗ trợ quản lý, định cấp cao Khả chia sẻ liệu với hệ thống khác (ngân hàng, thuế…) Chi phí xây dựng Độ phức tạp hệ thống Desktop LIS Phân tán Thấp Chậm, tốn Tốn chi phí, thời gian Đắt Web-based Internet LIS Tập trung Cao Nhanh, tiết kiệm Nhanh, tiết kiệm Rẻ Kém Tốt Kém Tốt Cao Thấp Thấp Độ phức tạp cao Kết luận Internet GIS công nghệ tiên tiến áp dụng nước phát triển Bài báo phần giúp hình dung hệ thống GIS khơng gian mạng tảng công nghệ để xây dựng hệ thống GIS theo hướng ứng dụng web-based Trên sở tảng cơng nghệ trình bày, tác giả thử nghiệm xây dựng ứng dụng web môi trường Internet phục vụ công tác quản lý đất đai chứng minh tính ưu việt hướng phát triển phần mềm với phần mềm sử dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D Z.-R Peng and D M.-H Tsou, 2003 INTERNET GIS, John Wiley and Son Inc [2] M Hojati, 2014 What is is the Difference Between Web GIS and Internet GIS In GIS Lounge [3] A Aleshkhe, H Halali and H Behroz, 2002 Web-GIS: Technology and Applications In Symposium on Geospatial Theory, Processing and Applications, Ottawa, Canada [4] M Peterson, 2003 Maps and the Internet, London, UK; San Diego, USA: Elsevier 96 [5] N Trung, 2012 Nghiên cứu giải pháp công nghệ ứng dụng cho quản lý khai thác thơng tin, liệu đất đai điện tốn đám mây Hà Nội [6] P Jankowski, M.-H Tsou and R D Wright, 2007 Applying Internet Geographic Information System for Water Quality Monitoring Geography Compass, vol 6, no 1, p 1315–1337 [7] Đ T X Hương, 2011 Ứng dụng công nghệ Web-GIS quản lý sở liệu du lịch," Hội thảo GIS toàn quốc, Hà Nội, Việt Nam [8] Z.-R Peng, 2001 Internet GIS for public participation Environment and Planning B: Planning and Design [9] P Documentation, 2014 [Online] [10] T t c phủ, "Quyết định số 179/2004/QĐTTg," 2004 [11] D Nourie, 2006 Java Technologies for Web Applications [12] O A D Framework [Online] Available: http://docs.oracle.com [13] M introduction [Online] Available: http://mapserver.org/ (xem tiếp trang 77) SUMMARY Web - Based application for land information system Pham Xuan Truong, Department of Information Technology, MONRE Nguyen Quang Minh, Hanoi University of Mining and Geology The GIS system in Vietnam is mainly operated in computer-based application and the data sharing is only via LAN which is not efficient and the usefulness of the system is reduced as the time passing In some part in Vietnam, there are a number of large scale GIS which enable the sharing, data query and spatial analysis over the Internet However, these systems can only support data query and analaysis using personal computer software The other may support using of geospatial data via web browsers but with limited application This paper is for sharing the information on Internet GIS, comparing the computer-based and web-based application and propose a webbased application for land information systems 97 ... Postgis cung cấp cho ta dịch vụ đồ 93 Xây dựng hệ thống thông tin đất đai Việt Nam theo hướng ứng dụng tảng web Có thể thấy rằng, lĩnh vực ứng dụng GIS nay, hệ thống thông tin quản lý đất đai. .. cứu Cục Công nghệ Thông tin Bộ Tài nguyên & Môi trường tiến hành xây dựng thử nghiệm thành công hệ thống thông tin quản lý đất đai ứng dụng công nghệ web- based GIS Cấu trúc hệ thống bao gồm có... trung ương hệ thống LIS chưa thể đáp ứng Hình Cấu trúc tổng thể hệ thống Internet LIS xây dựng theo hướng tạo ứng dụng web- based 94 Để đáp ứng nhu cầu xây dựng CSDL đất đai tập trung, đại thống từ