Nghiên cứu ứng dụng công nghệ gis xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý tười tiêu trong thuỷ lợi, thực nghiệm tại huyện tiên lữ tỉnh hưng yên

ĐÀM THỊ TÍNH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT  ĐÀM THỊ TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU TRONG THỦY LỢI, THỬ NGHIỆM TẠI HUYỆN TIÊN LỮ - TỈNH HƯNG YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2012 HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT  ĐÀM THỊ TÍNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU TRONG THỦY LỢI, THỬ NGHIỆM TẠI HUYỆN TIÊN LỮ TỈNH HƯNG YÊN CHUYÊN NGÀNH: Bản đồ, Viễn thám Hệ thống thông tin địa lý MÃ SỐ: 60.44.76 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Bùi Quang Thành HÀ NỘI - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng thân Tồn q trình nghiên cứu đƣợc tiến hành cách khoa học, số liệu, kết trình bày luận văn xác, trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Đàm Thị Tính LỜI CẢM ƠN Đề tài luận văn lĩnh vực phức tạp, thời gian nghiên cứu không nhiều, trình độ kiến thức nhƣ kinh nghiệm thân cịn có hạn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp quý báu chuyên gia, nhà khoa học, thầy cô giáo để kết luạn văn hồn thiện có tính ứng dụng cao hơn, hiệu thực tế Qua đây, tác giả xin trân thành cảm ơn TS Bùi Quang Thành trƣờng Khoa học tự nhiên tận tình bảo hƣớng dẫn tác giả suốt trình nghiên cứu thực luận văn MỤC LỤC DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Mục tiêu đề tài 11 Nhiệm vụ nội dung nghiên cứu 11 Phƣơng pháp nghiên cứu 11 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 12 Cấu trúc luận văn: 14 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN VÀ CHUẨN THÔNG TIN ĐỊA LÝ 15 1.1 TỎNG QUAN VỀ CSDL 15 1.1.1 Khái niệm sở liệu 15 1.1.2 Hệ quản trị CSDL 15 1.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN 16 1.2.1 Tổng quan sở liệu không gian 16 1.2.2 Mơ hình 18 1.2.3 Mối quan hệ không gian gì? 19 1.3 MƠ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU TRONG GIS 20 1.3.1 Mơ hình lƣới 20 1.3.2 Mơ hình phân cấp 21 1.3.3 Mơ hình quan hệ 22 1.4 CHUẨN THÔNG TIN ĐỊA LÝ 23 1.4.1 Chuẩn thông tin địa lý quốc tế 23 1.4.2 Mục đích xây dựng, ý nghĩa, vai trị chuẩn thơng tin địa lý 25 1.4.3 Chuẩn thông tin địa lý quốc gia Việt Nam 26 1.5 PHẦN MỀM POSTGRESQL VÀ POSTGIS 31 1.5.1 POSTGRESQL 31 1.5.2 POSTGIS 42 CHƢƠNG 2: ỨNG DỤNG POSTGRESQL/POSTGIS VÀ CHUẨN ISO/TC211 XÂY DỰNG CSDL TRONG THỦTY LỢI 52 2.1 KHÁI QT MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CSDL 52 2.1.1 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đƣợc nghiên cứu ứng dụng gíới 52 2.1.2 Một số nghiên cứu ứng dụng GIS Việt Nam 53 2.2 DỮ LIỆU ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG THÀNH LẬP CSDL THÔNG TIN ĐỊA LÝ 56 2.2.1 Cơ sở liệu 56 2.2.2 Cấu trúc nội dung CSDL cấp huyện tỷ lệ 1:10.000 57 2.3 THIẾT KẾ CSDL QUẢN LÝ TƢỚI TIÊU…………………………………… ……62 2.3.1 Mục đích yêu cầu chất lƣợng liệu phục vụ quản lý tƣới tiêu… 62 2.3.2 Biên tập liệu đồ số phần mềm mapinfo 64 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CSDL THỦY LỢI PHỤC VỤ TƢỚI TIÊU HUYỆN TIÊN LỮ - TỈNH HƢNG YÊN 65 3.1 KHU VỰC NGHIÊN CỨU 65 3.1.1 Địa lý 66 3.1.2 Vị trí địa lý 66 3.1.3 Đặc điểm địa hình 66 3.1.4 Khí hậu 66 3.1.5 Tài nguyên 67 3.1.6 Hành 67 3.2 XÂY DỰNG CSDL QUẢN LÝ TƢỚI TIÊU HUYỆN TIÊN LỮ, HƢNG YÊN 67 3.2.1 Mục đích xây dựng CSDL quản lý tƣới tiêu huyện Tiên Lữ, Hƣng Yên 67 3.2.2 Xây dựng CSDL phục vụ quản lý tƣới tiêu thủy lợi huyện Tiên Lữ 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………… 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………… ………81 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, CÁC CHỮ VIẾT TẮT NN Nông nghiệp GIS Hệ thống thông tin địa lý CSDL Cơ sở liệu DLL Ngôn ngữ định nghĩa liệu DML Ngôn ngữ thao tác liệu UML Quy định sử dụng ngôn ngữ mơ hình hóa thống GFM Quy định sử dụng mơ hình đối tƣợng địa lý tổng qt SRID Hệ thống định danh không giant ham chiếu BĐĐH Bản đồ địa hình ĐLCS Địa lý sở HTTTĐLCSQG: Hệ thống thông tin địa lý sở quốc gia DLĐL Dữ liệu địa lý ĐTĐL Đối tƣợng địa lý TTĐLCSQG Thông tin địa lý sở quốc gia ISO Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế TC211 Uỷ ban chuẩn hố thơng tin thuộc tính Bộ TN MT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng ĐĐ BĐ Đo đạc đồ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tiêu chuẩn chuẩn ISO-19100 đƣợc lựa chọn áp dụng để xây dựng chuẩn thông tin địa lý sở quốc gia …………………… ….28 Bảng 1.2 : Các từ viết tắt kiến trúc tổng thể thông tin địa lý quốc gia…………………………….………………………………………… ….30 Bảng 1.3 : So sánh hệ điều hành hỗ trợ…………………………… …….33 Bảng 1.4 : So sánh tính bản…………………………… … 33 Bảng 1.5 : So sánh hỗ trợ bảng tạm khung nhìn…………… …….33 Bảng 1.6 : So sánh chức mục……………………………… ….34 Bảng 1.7 : So sánh đối tƣợng khác…………………………… …….34 Bảng 1.8: Danh sách tùy chọn lệnh psql……………………… … 35 Bảng 1.9: Nhóm lệnh truy vấn đệm psql…………………… …… 36 Bảng 1.10: Nhóm lệnh chung psql…………………………… ………36 Bảng 1.11: Nhóm lệnh vào / psql…………………………… ………37 Bảng 1.12: Nhóm lệnh thơng tin psql………………………… ……….37 Bảng 1.13: Nhóm lệnh định dạng psql………………………… …… 37 Bảng 1.14 : Danh sách lệnh \h……………………………………… …… 39 Bảng 1.15: Các tùy chọn shp2pgsql……………………………… ……… 43 Bảng 2.1: Dữ liệu sử dụng thành lập CSDL thông tin địa lý…… … 56 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 : Mơ hình đối tƣợng LINE…………………………………… …19 Hình 1.2 : Mơ hình đối tƣợng POLYGON…………………………… ……19 Hình 1.3: Bản đồ……………………………………………… ………… 21 Hình 1.4: Biểu diễn đồ mơ hình lƣới……………………… …….21 Hình 1.5: Biểu diễn đồ A mơ hình phân cấp…………… ……….22 Hình 1.6 Biểu diễn đồ mơ hình quan hệ……………………… 23 Hình 1.7: Sơ đồ xây dựng ứng dụng chuẩn thông tin đại lý quốc gia… 29 Hình 3.1: Bản đồ Huyện Tiên Lữ……………………………………………65 Hình3.2: Bảng thuộc tính lớp giao thơng……………………………………68 Hình 3.3: Bảng thuộc tính lớp ranh giới………………………….………….68 Hình 3.4: Bảng thuộc tính lớp dân cƣ…………………………….…………69 Hình 3.5: Bảng thuộc tính trạm bơm………………………………… … 69 Hình 3.6: Bảng thuộc tính kênh…………………………………………… 69 Hình 3.7: Bảng thuộc tính diện tích tƣới………………………………… 70 Hình 3.8: Bảng thuộc tính lớp thực vật……………………………… … 70 Hình 3.9: Nhập liệu vào CSDL phần mềm POSTGRESQL……….71 Hình 3.10: Tổ chức lớp liệu lớp thông tin nền…………… …71 Hình 3.11 Thơng tin đồ hoạ lớp ranh giới 72 Hình 3.12 Thơng tin thuộc tính lớp điểm dân cƣ 72 Hình 13 Tổ chức lớp liệu giao thông 73 Hình 3.14 Thơng tin thuộc tính sơng hồ .73 Hình 3.15 Thơng tin thảm thực vật 74 Hình 3.16: Tổ chức lớp liệu kênh 74 Hình 3.17: Dữ liệu trạm bơm…………………………………………….….75 Hình 3.18: Thơng tin khu vực tƣới tiêu………………………………… ….75 Hình 3.19: Sơ đồ mơ hình truy cập sở liệu……………………………76 67 3.1.5 Tài nguyên Huyện Tiên Lữ có diện tích đất tự nhiện 115,10km2, diện tích đất nơng nghiệp 6.293,68 ha; diện tích đất nơng nghiệp bình qn đầu ngƣời huyện 549m2 Thổ nhƣỡng chủ yếu đất phù sa đƣợc bồi đất phù sa không đƣợc bồi Đất phù sa đƣợc bồi phân bổ chủ yếu vùng đê ven sông Luộc, hàng năm đƣợc phù sa bồi đắp nên đất đai màu mỡ, thích hợp trồng loại công nghiệp ngắn ngày, lƣơng thực hoa màu Nhìn chung, điều kiện khí hậu đất đai Tiên Lữ thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp đa dạng, với nhiều loại trồng Huyện nằm kề hai sông Hồng sông Luộc, hợp lƣu sơng Hồng - sơng Luộc - sơng Thái Bình tạo nên ngã ba Tuần Vƣờng Ngồi cịn sơng cổ đƣợc hình thành từ xa xƣa sơng Càn Đà nối tiếp với sông Cửu An đổ Cửa Gàn, hệ thống sông đào làm thành hệ thống thủy lợi đảm bảo nguồn nƣớc cung cấp cho sản xuất nông nghiệp công nghiệp 3.1.6 Hành Huyện Tiên Lữ có thị trấn Vƣơng xã: Lệ Xá, Hƣng Đạo, Ngô Quyền (xã), Nhật Tân, Dị Chế, Trung Dũng, Đức Thắng, An Viên, Thủ Sĩ, Thiện Phiến, Phƣơng Chiểu, Tân Hƣng, Hoàng Hanh, Hải Triều, Thụy Lơi, Cƣơng Chính, Minh Phƣợng 3.2 XÂY DỰNG CSDL QUẢN LÝ TƢỚI TIÊU HUYỆN TIÊN LỮ, HƢNG YÊN 3.2.1 Mục đích xây dựng CSDL quản lý tƣới tiêu huyện Tiên Lữ, Hƣng Yên - Tổng hợp, hệ thống hóa thống nguồn thơng tin để đƣa vào xây dựng CSDL phục vụ quản lý tƣới tiêu phát triển nông nghiệp huyện Tiên Lữ 68 - Chuẩn hóa CSDL nhằm xây dựng CSDL quản lý tƣới tiêu có khả lƣu trữ, phân tích, xử lý, khai thác, trao đổi thông tin tối ƣu - Xây dựng đƣợc công cụ đắc lực cho việc quản lý phát triển nơng nghiệp - Có khả trao đổi liên kết với CSDL HTTTĐL khác để phục vụ đa mục đích 3.2.2 Xây dựng CSDL phục vụ quản lý tƣới tiêu thủy lợi huyện Tiên Lữ 3.2.2.1 Biên tập liệu phần mềm Mapinfo Xây dựng trƣờng sở liệu nhập liệu thuộc tính: Căn vào thơng tin thuộc tính đối tƣợng mà ta xây dựng trƣờng CSDL cho lớp đối tƣợng nhƣ: + Giao thông: Hình 3.2: Bảng thuộc tính lớp giao thơng + Ranh giới Hình 3.3: Bảng thuộc tính lớp ranh giới 69 + Dân cƣ Hình 3.4: Bảng thuộc tính lớp dân cƣ + Thủy hệ Trạm bơm Hình 3.5: Bảng thuộc tính trạm bơm Kênh Hình 3.6: Bảng thuộc tính kênh 70 Diện tích tưới Hình 3.7: Bảng thuộc tính diện tích tƣới + Thực vật Hình 3.8: Bảng thuộc tính lớp thực vật 3.2.2.2 Kết xây dựng sở liệu phần mềm PostgreSQL/PostGIS Chƣơng trình cài đặt chạy hệ điều hành Windows Để chạy chƣơng trình ta phải cài đặt phần mềm - Webserver apache - Hệ quản trị sở liệu PostgreSQL Cơ sở liệu phục vụ quản lý tƣới tiêu đƣợc lƣu 01 CSDL hình 3.9 có tên: tien lu Dữ liệu ban đầu đƣợc xây dựng từ khuôn dạng shapefile, sau nhập vào PostgreSQL thơng qua PostGIS Đặc điểm liệu 71 PostGIS, hệ thống tạo trƣờng lƣu thông tin tọa độ đối tƣợng đồ họa Hình 3.9 Nhập liệu vào CSDL phần mềm PostgreSQL a Lớp thông tin Lớp thông tin đƣợc tổ chức 01 CSDL với lớp thơng tin Hình 3.10: Tổ chức lớp liệu lớp thông tin 72 Hình3.11: Thơng tin đồ họa lớp ranh giới Hình 3.12: Thơng tin thuộc tính lớp điểm dân cƣ 73 Hình 3.13: Tổ chức lớp liệu giao thơng Hình 3.14: Thơng tin sơng hồ 74 Hình 3.15: Thông tin thảm thực vật b Lớp thông tin chuyên đề quản lý tƣới tiêu Hình 3.16: Tổ chức lớp liệu kênh 75 Hình 3.17: Dữ liệu trạm bơm Hình 3.18: Thơng tin khu vực tƣới tiêu 76 c Truy cập đến CSDL Dữ liệu đƣợc thiết kế PostgreSQL đƣợc đặt máy chủ, từ truy cập phần mềm nhƣ ArcGIS hay Quantum GIS Sơ đồ mơ hình đƣợc thể hình 3.19 Hình 3.19: Sơ đồ mơ hình truy cập CSDL 3.2.2.3 Truy cập liệu từ Quantum GIS 77 Hinh 3.20: Khai báo thông số kết nối với CSDL Hinh 3.21: Các lớp liệu có kết nối thành công 78 Hinh 3.22: Dữ liệu hiển thị Quantum GIS 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trên sở nghiên cứu lý thuyết đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS xây dựng sở liệu phục vụ quản lý tưới tiêu thủy lợi, thử nghiệm huyện Tiên Lữ - Tỉnh Hưng Yên”, tác giả thấy: Hệ quản trị CSDL postgreSQL có tính lợi hẳn hệ quản trị CSDL khác, lựa chọn sử dụng nhiều ngƣời vì.nó có nhiều ƣu điểm trội Thứ nhất, PostgreSQL phần mềm mã nguồn mở, miễn phí hồn tồn sử dụng Thứ hai, hiệu suất làm việc PostgreSQL chênh lệch so với hệ quản trị khác sai số +/-10% Thứ ba, hệ quản trị có độ tin cậy cao, chứng trình phát triển Thứ tƣ, PostgreSQL cịn chạy đƣợc nhiều hệ điều hành khác nhƣ Window, Linux, Unix, MacOSX…Và cuối cùng, tính trội PostgreSQL khả mở rộng hàm, kiểu liệu, tốn tử…ngƣời sử dụng tự định nghĩa hàm, kiểu liệu, kiểu tốn tử…và thêm kiểu liệu, toán tử…vào hệ quản trị CSDL PostgreSQL Ngoài ra, nhu cầu lƣu trữ kiểu liệu thông thƣờng nhƣ kiểu chuỗi, kiểu số, kiểu ngày tháng, ngƣời sử dụng cịn có thêm nhu cầu lƣu trữ kiểu liệu không gian để lƣu trữ đối tƣợng nhƣ Point, Line, Polygon Do đó, PostgreSQL cịn hỗ trợ kiểu liệu hình học (geometry) nhƣ Point, Line, Polygon…Và PostGIS cơng cụ đƣợc bổ sung cho PostgreSQL để hỗ trợ thị đối tƣợng địa lý Nhờ PostGIS, khả không gian PostgreSQL đƣợc kích hoạt, cho phép PostgreSQL sử dụng nhƣ CSDL không gian phụ trợ cho hệ thống thông tin địa lý PostGIS mã nguồn mở, mở rộng không gian cho PostgreSQL CSDL không gian PostGIS đƣợc sử dụng cho hiệu suất sử dụng cao đa ngƣời dùng truy cần đến tập liệu có tính liền mạch Nếu bạn quản lý số 80 lƣợng lớn đọc/ghi liệu khơng gian, việc sử dụng CSDL khơng gian cải thiện đƣợc tốc độ truy cập, dễ dàng quản lý đảm bảo tính tồn vẹn liệu Xây dựng sở liệu Postgresql/postgis phục vụ quản lý tƣới tiêu thủy lợi bƣớc tiến thủy lợi giúp nhà quản lý có kế hoạch tƣới tiêu, tu sửa cơng trình kịp thời mạng lại hiệu cao sản xuất nông nghiệp KIẾN NGHỊ Việt Nam nƣớc có 70% dân số làm nơng nghiệp, ứng dụng tin học cơng nghệ thơng tin có vai trị to lớn cơng cơng nghiệp hố-hiện đại hố nơng nghiệp nông thôn Đầu tƣ vào lĩnh vực công việc cần thiết góp phần cải thiện suất sản xuất nông nghiệp Để việc quản lý đƣợc dễ dàng mang lại hiệu cao cần phải thƣờng xuyên bổ sung cách có hệ thống, kịp thời liệu khơng gian thuộc tính cơng trình thủy lợi 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Đặng Văn Đức (2001), Hệ thống thông tin địa lý GIS, nhà xuất khoa học kỹ thuật 2.Nguyễn Kim Lợi (2007), Ứng dụng GIS quản lý tài nguyên thiên nhiên, nhà xuất nông nghiệp 3.Nguyễn Phan (2000), Xây dựng hệ quản trị CSDL phục vụ quản lý tư liệu địa hình 4.Phạm Vọng Thành (2005), Hệ thống thông tin địa lý 5.www.postgis.refractions.net 6.www.postgresql.org 7.www.vi.wikipedia.org/wiki/So_sánh_các_hệ_quản_trị_cơ_sở_dữ_liệu_quan _hệ ...  ĐÀM THỊ TÍNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ QUẢN LÝ HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU TRONG THỦY LỢI, THỬ NGHIỆM TẠI HUYỆN TIÊN LỮ TỈNH HƯNG YÊN CHUYÊN NGÀNH: Bản đồ,... xin đƣợc thực hành phạm vi nhỏ, ? ?Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS xây dựng sở liệu phục vụ quản lý tưới tiêu thủy lợi, thử nghiệm huyện Tiên Lữ - Tỉnh Hưng Yên? ?? Mục tiêu đề tài - Hỗ trợ thực Chƣơng... XÂY DỰNG CSDL QUẢN LÝ TƢỚI TIÊU HUYỆN TIÊN LỮ, HƢNG YÊN 67 3.2.1 Mục đích xây dựng CSDL quản lý tƣới tiêu huyện Tiên Lữ, Hƣng Yên 67 3.2.2 Xây dựng CSDL phục vụ quản