Nghiên cứu ứng dụng mã nguồn mở xây dựng phần mềm quản lý và khai thác dữ liệu tài nguyên môi trường biển

Bài viết trình bày về việc xây dựng phần mềm quản lý và khai thác dữ liệu tài nguyên môi trường biển, trong đó có phân tích các cơ sở lựa chọn môi trường ứng dụng, hệ điều hành, các phần mềm mã nguồn mở liên quan như trình biên dịch QGIS, Phần mềm gốc hệ thống thông tin địa lý Mapserver, Hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở PostGIS,... Phần mềm đã được ứng dụng thử nghiệm tại Trung tâm Thông tin, dữ liệu biển và hải đảo quốc gia.

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÃ NGUỒN MỞ XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ VÀ KHAI THÁC DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG BIỂN Nguyễn Văn Hạnh, Võ Xuân Hùng Trung tâm thông tin, liệu biển hải đảo Quốc gia Tóm tắt: Bài báo trình bày việc xây dựng phần mềm quản lý khai thác liệu tài nguyên môi trường biển, có phân tích sở lựa chọn mơi trường ứng dụng, hệ điều hành, phần mềm mã nguồn mở liên quan trình biên dịch QGIS, Phần mềm gốc hệ thống thông tin địa lý Mapserver, Hệ quản trị sở liệu mã nguồn mở PostGIS, Phần mềm ứng dụng thử nghiệm Trung tâm Thông tin, liệu biển hải đảo quốc gia Từ khóa: CSDL, Quản lý CSDL, Phần mềm CSDL, database, managing database, database software Summary: In this paper, a method for delopment of software for managing and exporing data of sea resources and emvironmental is presented The authors have made analysis for choosing software environmental, open sources operational system, open compiler Quantum GIS, Open GIS Mapserver, open database system PostGIS, The software is testing and managing at the Vietnam Ocean Data anf Information System in the pilot phase Keywords: CSDL, Quản lý CSDL, Phần mềm CSDL, database, managing database, database software GIỚI THIỆU * Tại Việt Nam, năm vừa qua có nhiều cố gắng vấn đề xây dựng hệ thống thông tin quản lý môi trưởng Hệ thống thông tin địa lý, đặc biệt lĩnh vực quản lý đất đai, biển đảo Đã có số dự án xây dựng phần mềm hệ thống thông tin đất đai ViLIS, PLIS, CiLIS, ELIS, ArcLIS, eKLIS, Tuy nhiên tất dự án dựa tảng phần mềm thương mại (chủ yếu công nghệ ESRI) với giá thành cao mà chưa có quan tâm đáng kể tới phần mềm mã nguồn mở, giải pháp mang lại hiệu không chi phí thấp nhiều Cục Cơng nghệ thông tin Bộ Tài nguyên Môi trường thực dự án Phát triển ứng dụng phần mềm mã nguồn mở ngành tài nguyên môi trường với mục tiêu chủ yếu Ngày nhận bài: 22/2/2021 Ngày thông qua phản biện: 19/3/2021 đánh giá, xây dựng danh mục phần mềm mã nguồn mở úng dụng ngành đào tạo, hướng dẫn sử dụng phần mềm mã nguồn mở Tuy nhiên ứng dụng cụ thể cho lĩnh vực chưa thực Nghiên cứu coi hoạt động để phối hợp việc ứng dụng phần mềm mã nguồn mở vào quản lý hệ thống sở liệu Nhóm tác giả nghiên cứu áp dụng thành công phần mềm quản lý khai thác liệu tài nguyên môi trường biển cơng nghệ mã nguồn mở Phần mềm chạy thiết bị IOT điện thoại di động máy tính bảng LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ĐỂ XÂY DỰNG PHẦN MỀM Phần mềm phát triển môi trường hệ điều hành LINUX, Hệ quản trị sở Ngày duyệt đăng: 02/4/2021 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 65 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ liệu PostGIS, Hệ thống thơng tin địa lý GeoMapserver, trình biên dịch Quantum GIS (QGIS) Hệ điều hành lựa chọn hệ điều hành mã nguồn mở Linux Đây Hệ điều hành ứng dụng cho hầu hết phần mềm mã nguồn mở Hệ quản trị sở liệu lựa chọn PostGIS cho liệu khơng gian PostgreSQL cho liệu thuộc tính lý sau: PostGIS cho phép truy xuất WEB cộng với khả lưu trữ xử lý liệu địa lý - thành phần cốt lõi hệ thống thông tin địa lý WEB PostGIS phần mở rộng hệ quản trị CSDL PostgreSQL cung cấp miễn phí cho phép CSDL quản lý đối tượng GIS Trên thực tế, PostGIS hợp phần quản lý thơng tin khơng gian PostgreSQ, cho phép quản trị CSDL không gian dùng hệ thống thông tin địa lý (GIS), giống SDE ESRI Oracle’s Spatial extension PostGIS hỗ trợ cho OpenGIS "tính kỹ thuật SQL đơn giản" chứng nhận phù hợp với “Kiểu Chức năng" OpendGIS (TOPP), nhằm mục đích hỗ trợ việc xử lý thơng tin không gian địa lý với chất lượng cao, đơn giản sử dụng, phần mềm mã nguồn mở nhằm cung cấp chia sẻ liệu Geoserver cho phép người dùng hiển thị thông tin không gian với giới Cung cấp chuẩn Dịch vụ đồ (Web Map Service – WMS), GeoServer tạo đồ xuất nhiều định dạng GeoServer hỗ trợ nhiều style đồ Tương thích với chuẩn Web Feature Service (WFS), GeoServer cho phép chia sẻ chỉnh sửa liệu dùng để hiển thị đồ GeoServer cho phép xuất liệu linh hoạt dựa vào việc hỗ trợ chuẩn KML, GML, Shapefile, GeoRSS, Portable Document Format, GeoJSON, JPEG, GIF, SVG, PNG … GeoServer đọc nhiều định dạng liệu, bao gồm PostGIS, Oracle Spatial, ArcSDE, DB2, MySQL, Shapefiles, GeoTIFF, GTOPO30 nhiều loại khác Bên cạnh đó, GeoServer cịn chỉnh sửa liệu nhờ thành phần xử lý Chuẩn Web Feature Server Trình biện dịch QGIS lựa chọn (1) QGIS phần mềm nhỏ gọn khơng địi hỏi cấu hình máy tính cao nên thích hợp cho máy tính để bàn chạy nhiều tảng hệ điều hành phổ biến Windows, Mac OS, Linux, , Hình 1: Sơ đồ cấu trúc với PostgreSQL database server postmaster Dịch vụ máy chủ thông tin địa lý lựa chọn Geoserver GeoServer máy chủ mã nguồn mở GIS với mục đích kết nối thơng tin địa lý có sẵn tới Geoweb (trang Web địa lý) sử dụng chuẩn mở Được đưa tổ chức phi lợi nhuận có tên The Open Planning Project (2) Có giao diện thân thiện, hỗ trợ nhiều ngơn ngữ có Tiếng Việt dễ sử dụng, tương tự phần mềm GIS thương mại vốn phổ biến cộng đồng GIS nên việc sử dụng khơng khó khăn, phức tạp (3) Phần mềm mã nguồn mở Quatum GIS phần mềm có khả xây dựng đồ trạng tốt Các công cụ tạo đồ trạng giống với phần mềm Arcgis Các công cụ đáp ứng hầu hết yêu cầu xây dựng đồ trạng nhờ hiển thị lớp liệu, xây dựng bảng thuộc tính trình bày, in ấn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 65 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ đồ đẹp, đơn giản dễ đọc (4) Ảnh vệ tinh tích hợp sẵn phần mềm QGIS lấy từ nhiều nguồn khác có chất lượng tốt rõ nét, độ phân giải cao thuận lợi cho việc số hóa xác định yếu tố khác ảnh GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM Cập nhật, trao đổi An toàn, bảo mật Ngoài số dịch vụ thư viện khác sử dụng thư viện JavaScript mã nguồn mở Leaflet Đây thư viện nhẹ, cho phần script lại có đầy đủ tất tính mà hầu hết nhà phát triển cần Kiến trúc ứng dụng phần mềm Giao diện người sử dụng Cung cấp thông tin Phần mềm ứng dụng Phần mềm hệ thống Cơ sở liệu Phần cứng Leaflet thiết kế trọng tới đơn giản, hiệu suất, khả sử dụng Nó hoạt động hiệu tảng máy tính lẫn mobile, mở rộng với nhiều plugin, ngồi cịn có trang tài liệu API Mạng, hạ tầng truyền thơng Hình 2: Kiến trúc phần mềm Cấu trúc liệu CSDL Nhóm liệu Mơ tả DL_AnhVeTinh Nhóm liệu ảnh vệ tinh DL_CuaSong_DeBien Nhóm liệu cửa sơng đê biển DL_Dao Nhóm liệu đảo DL_DCKS_Bien Nhóm liệu địa chất khống sản biển DL_DDSH_TS Nhóm liệu ĐDSH nguồn lợi TS DL_GTVT_Bien Nhóm liệu giao thơng vận tải biển DL_KT_XH Nhóm liệu kinh tế - xã hội DL_KTTV_Bien Nhóm liệu khí tượng thủy văn biển DL_MoiTruong_Bien Nhóm liệu mơi trường biển 10 DL_RanhGioiBien Nhóm liệu ranh giới biển 11 DL_TN_Dat Nhóm liệu Tài nguyên đất ven biển 12 DL_TN_N Nhóm liệu tài nguyên nước 13 DL_NenDH_Day_Bien Nhóm liệu địa hình đáy biển 14 DL_NenDH Nhóm liệu địa hình Kiến trúc sở hạ tầng CNTT TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 65 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ a Kiến trúc Hệ thống hạn tầng công nghệ thông tin Portal Cơ chế xác thực Web Client Application Server LDAP SSL Web client Cơ chế phân tải INTERNET Web Server Firewall Database Server LDAP Server Content Provider Firewall Firewall Web Service Hình 3: Kiến trúc hệ thống hạ tầng CNTT b Kiến trúc ứng dụng quản lý khai thác thông tin Hệ thống thơng tin ngồi ngành Báo cáo thống kê CSDL tác nghiệp Kho liệu tích hợp CSDL thành phần Tra cứu liệu theo chủ đề Cổng TTĐT Xử lý, chuẩn hóa liệu CSDL Lịch sử Lớp ứng dụng Web service Văn bản, sách Internet Phân tích liệu NSD Internet Truy cập liệu trực tiếp NSD nội Kho siêu liệu Hệ thống quản trị CSDL Hình 4: Kiến trúc ứng dụng quản lý khai thác thơng tin Các tính số giao diện phần mềm a Giao diện trang chủ: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 65 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Hình 5: Giao diện trang chủ phần mềm Phía góc bên trái mà hình chức cho phép người dùng Quản lý lớp đồ, xem thông tin, in ấn, biên tập liệu thuộc tính tìm kiếm đồ Hình 8: Giao diện tìm kiếm theo thuộc tính e Giao diện tìm kiếm theo không gian b Giao diện quản lý lớp đồ Hình 9: Giao diện tìm kiếm theo khơng gian f Giao diện tìm kiếm theo hình hình chữ nhật: Hình 6: Giao diện quản lý lớp liệu phần mềm c Giao diện thông tin đối tượng đồ Hình 7: Giao diện thơng tin đối tượng đồ d Giao diện tìm kiếm theo thuộc tính Hình 10: Giao diện tìm kiếm theo hình chữ nhật g Giao diện tìm kiếm theo hình đa giác: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 65 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ h Giao diện tìm kiếm theo đường thẳng i Giao diện điện thoại di động Hình 11: Giao diện điện thoại di động TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 65 - 2021 KHOA HỌC KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Bài báo trình bày kết nghiên cứu xây dựng phần mềm quản lý khai thác thông tin sở liệu tài ngun mơi trường biển với tính thuận tiện hiệu Môi trường hoạt động phần mềm phổ CƠNG NGHỆ biến, cài đặt vận hành nhiều loại máy chủ khác nhau, chạy mơi trường WEB máy tính, máy tính bảng điện thợi di động Phần mềm hữu ích cho Sở tài nguyên môi trường, Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn tỉnh ven biển TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] Trần Quốc Bình (chủ trì) Nghiên cứu xây dựng phần mềm hệ thống thơng tin đất đai cấp sở khu vực đô thị (thử nghiệm phường Nguyễn Du, quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội) Báo cáo đề tài đặc biệt cấp ĐHQG Hà Nội, mã số QG-08-14 Hà Nội, 2010 Conejo C., Velasco A., Serrano F Cadastral web services in Spain: case of success of the cartography, from private GIS to public and free WMS, included in all the SDI Tại địa chỉ: http://www.eurocadastre.org/pdf/conejo_serrano_velasco_GI_GIS_abstract_dgcadastre.pdf Espada G P., Free and open source software for land administration systems a hidden treasure FIG Working Week 2008, Stockholm, Sweden, 14-19 June 2008 Espada G.P From low-cost to open source: choices and challenges for the Cambodian land registration system 7th FIG Regional Conference, Hanoi, Vietnam, 19-22 October 2009 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 65 - 2021 ... KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Bài báo trình bày kết nghiên cứu xây dựng phần mềm quản lý khai thác thông tin sở liệu tài nguyên mơi trường biển với tính thuận tiện hiệu Môi trường hoạt động phần mềm phổ... Nhóm liệu khí tượng thủy văn biển DL_MoiTruong_Bien Nhóm liệu mơi trường biển 10 DL_RanhGioiBien Nhóm liệu ranh giới biển 11 DL_TN_Dat Nhóm liệu Tài nguyên đất ven biển 12 DL_TN_N Nhóm liệu tài nguyên. .. Tiếng Việt dễ sử dụng, tương tự phần mềm GIS thương mại vốn phổ biến cộng đồng GIS nên việc sử dụng khơng khó khăn, phức tạp (3) Phần mềm mã nguồn mở Quatum GIS phần mềm có khả xây dựng đồ trạng