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

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 NGUN KHỐNG SẢN BẰNG CƠNG 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 KHỐNG SẢN BẰNG CƠNG 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 Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng thân tơi Tồn q trình nghiên cứu tiến hành cách khoa học, số liệu, kết trình bày luận án xác, trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Đậu Thanh Bình ii LỜI CẢM ƠN Luận án hồn thành Bộ mơn Đo ảnh Viễn thám, Khoa Trắc địa - Bản đồ Quản lý đất đai, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Trong trình thực nghiên cứu, tác giả nhận giúp đỡ, tạo điều kiện thầy, cô giáo đồng nghiệp Bộ môn Đo ảnh Viễn thám, Khoa Trắc địa - Bản đồ Quản lý đất đai, phòng Đào tạo Sau đại học Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành giúp đỡ Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Trường Xuân - thầy giáo trực tiếp hướng dẫn bảo cho tác giả hoàn thành luận án Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến tất thầy, cô giáo, nhà khoa học, đồng nghiệp công tác Sở Tài nguyên Môi trường, thủ trưởng đơn vị người thân tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận án 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 ……………………………………………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU WEBGIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN 1.1 Thực trạng tài nguyên khoáng sản Việt Nam Nghệ An 1.1.1 Thực trạng khoáng sản Việt Nam 1.1.2 Thực trạng khoáng sản Nghệ An 1.2 Tình hình nghiên cứu giới nước 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Trong nước 30 1.3 Đánh giá kết nghiên cứu 40 1.4 Những vấn đề phát triển luận án 41 CHƯƠNG 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 liệu dựa mơ 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 mục không gian GiST PostGIS 62 iv 2.3 Một số thuật toán chiết tách thơng tin khống sản 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 71 CHƯƠNG GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU WEBGIS QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN 73 3.1 Quy trình xây dựng quản lý CSDL tài nguyên môi trường 73 3.2 Mơ hình giải pháp tổng thể xây dựng quản lý CSDL tài nguyên khoáng sản 75 3.3 Giải pháp kỹ thuật xây dựng CSDL tài nguyên khoáng sản 81 Xây dựng lớp liệu đồ dạng vector 82 Xây dựng lớp liệu khơng gian mỏ khống sản 84 Xây dựng lớp liệu ảnh 85 Xây dựng lớp thông tin thuộc tính 92 Xây dựng lớp liệu đa phương tiện 93 3.4 Giải pháp kỹ thuật xây dựng hệ thống quản lý tài ngun khống sản 93 Mơ đun phân quyền 95 Mô đun cập nhập liệu 96 Mô đun truy vấn liệu 97 Mô đun nhập liệu 101 Mô đun phân tích, thống kê 102 3.5 Kết luận chương 102 CHƯƠNG 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 lớp liệu không gian dạng vector 105 Xây dựng bảng liệu thuộc tính 112 Xây dựng lớp liệu không gian dạng raster 116 4.3 Thực nghiệm đánh giá số kỹ thuật xử lý liệu lớn 121 Kỹ thuật đa luồng xử lý ảnh viễn thám kích thước lớn 121 Xây dựng mục không gian GiST CSDL không gian lớn 124 4.4 Xây dựng thử nghiệm WebGIS quản lý tài nguyên khoáng sản Qùy Hợp 130 Xây dựng CSDL khơng gian tài ngun khống sản PostGIS 131 Thiết lập hệ thống WebGIS quản lý tài nguyên khoáng sản GeoServer 133 Xây dựng giao diện hệ thống WebGIS quản lý tài nguyên khoáng sản 134 4.5 Kết luận chương 138 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 139 A Kết luận 139 B Kiến nghị 139 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT API : Application Programming Interface : Giao diện lập trình ứng dụng CSDL : Database : Cơ sở liệu DBMS : Database Management System : Hệ quản trị sở liệu DDP Tọa độ theo điểm ảnh : Degrees per pixel DPCA : Directed Principal Component ESA : Phân tích thành phần có Analysis hướng : European Space Agency : Cơ quan vũ trụ Châu Âu FOSS : Free and Open Source Software : Phần mềm miễn phí mã nguồn mở GIS : Hệ thống thông tin địa lý : Geographic information system GML : Geography Markup Language : Ngôn ngữ đánh dấu địa lý GUI : Giao diện đồ họa người dùng : Graphical User Interface HTTP : Hypertext Transfer Protocol : Giao thức truyền siêu văn HTTPS : Hyper Text Transfer Protocol Secure : Giao thức truyền tải siêu văn bảo mật LAN : Local Area Network : Mạng máy tính cục OGC : Open Geospatial Consortium : Hiệp hội không gian địa lý mở OSGeo : Open Source Geospatial Foundation : Tổ chức địa không gian mã nguồn mở PCA : Principal Components Analysis : Phân tích thành phần ROI : Region Of Interest : Khu vực quan tâm SDE : Spatial Database Engine : Công cụ CSDL không gian SDI : Spatial Data Infrastructure : CSDL hạ tầng không gian SLD : Styled Layer Description : Sự biểu diễn lớp liệu SQL : Structured Query Language : Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc TMS : Tile Map Service : Dịch vụ đồ Tile TNKS : Tài nguyên khoáng sản vii WCS : Web Coverage Service : Dịch vụ Coverage Web WFS : Web Processing Service : Dịch vụ xử lý Web WMS : Web Map Service : Dịch vụ đồ Web WMTS : Web Map Tile Service : Dịch vụ đồ Web dạng Tile XML : eXtensible Markup Language : Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Kích thước tập tin thời gian tải dịch vụ WFS tạo máy chủ MapServer, GeoServer ArcServer 45 Bảng 2.2 Kết hồi quy tuyến tính thời gian xử lý WFS kích thước tập tin tải từ ba máy chủ đồ 46 Bảng 2.3 Đánh giá thời gian phản hồi dịch vụ WMS máy chủ 47 Bảng 2.4 So sánh tốc độ xử lý WMS tile map 62 Bảng 2.5 Bảng giá trị riêng 70 Bảng 3.1 Quyền truy cập hệ thống với nhóm đối tượng 96 Bảng 4.1 Danh sách lớp liệu không gian dạng vector huyện Qùy Hợp 106 Bảng 4.2 Sự biểu diễn số lớp liệu không gian hệ thống WebGIS quản lý TNKS Qùy Hợp 109 Bảng 4.3 Bảng thông tin thuộc tính lớp mỏ khống sản 112 Bảng 4.4 Bảng thơng tin thuộc tính lớp doanh nghiệp 113 Bảng 4.5 Bảng thơng tin thuộc tính hoạt động kiểm tra 113 Bảng 4.6 Bảng thông tin thuộc tính hoạt động xử lý vi phạm 113 Bảng 4.7 Bảng Thông tin lớp giấy phép hoạt động khoáng sản 114 Bảng 4.8 Bảng thơng tin thuộc tính lớp liệu loại khống sản 114 Bảng 4.9 Bảng thơng tin thuộc tính lớp đối tượng cán tham gia cơng tác quản lý tài ngun khống sản 114 Bảng 4.10 Bảng thông tin lớp phân quyền 115 Bảng 4.11 Bảng thông tin lớp tài khoản người dùng 115 Bảng 4.12 Kết tính toán đa luồng số oxit sắt 123 Bảng 4.13 Kết tính tốn đa luồng số khoáng sản sét 123 Bảng 4.14 Bảng kết với ST_Dwithin hai tập liệu dạng đường dạng điểm 127 Bảng 4.15 Bảng kết với ST_Dwithin hai tập liệu dạng vùng dạng điểm 127 ... THANH BÌNH NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ TÀI NGUN KHỐNG SẢN BẰNG CƠNG NGHỆ WEBGIS Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ Mã số: 9520503 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI... CHƯƠNG GIẢI PHÁP KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU WEBGIS QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN 73 3.1 Quy trình xây dựng quản lý CSDL tài nguyên môi trường 73 3.2 Mơ hình giải pháp tổng thể xây dựng. .. QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU WEBGIS PHỤC VỤ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN KHOÁNG SẢN 1.1 Thực trạng tài nguyên khoáng sản Việt Nam Nghệ An 1.1.1 Thực trạng khoáng sản Việt Nam