Xây dựng hệ thống trợ giúp quản lý bảo tồn nguồn lợi cá chình giống anguilla ở sông ba tỉnh phú yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ THỊ MỸ DUNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRỢ GIÚP QUẢN LÝ BẢO TỒN NGUỒN LỢI CÁ CHÌNH GIỐNG ANGUILLA Ở SÔNG BA TỈNH PHÚ YÊN Chuyên ngành : Khoa học máy tính Mã số : 60.48.01 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2012 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHAN HUY KHÁNH Phản biện 1: TS HUỲNH HỮU HƢNG Phản biện 2: TS LÊ XUÂN VINH Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 19 tháng 01 năm 2012 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng; - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng; MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào công tác quản lý Sở thủy sản mang lại nhiều lợi ích quản lý lưu trữ, theo dõi, tư vấn nuôi thả… tiết kiệm nhiều thời gian so với phương pháp quản lý truyền thống Sông Ba chịu nhiều tác động hoạt động kinh tế xã hội: Xây dựng cơng trình thủy lợi, thủy điện, nhà máy, sở sản xuất cơng nghiệp, ảnh hưởng đến đời sống lồi cá, đặc biệt lồi cá chình thuộc giống (Anguilla) đà có nguy bị đe dọa, lồi cá q ghi sách đỏ Việt Nam 2007 Vì việc đề xuất giải pháp bảo tồn, quản lý, khai thác sử dụng hợp lý, trì phát triển bền vững nguồn lợi cá chình thuộc giống (Anguilla) Sơng Ba, tỉnh Phú Yên cấp thiết Trước thực tế đó, hướng tới việc tạo cơng cụ hiệu giúp người quản lý người dùng tiết kiệm thời gian, kinh tế công sức để quản lý tìm loại cá phù hợp với mơi trường nuôi Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục tiêu đề tài đặt Nhằm mục đích trợ giúp Ban lãnh đạo Tỉnh Phú Yên, ban quản lý bảo tồn nguồn lợi lồi cá q hoạt động hoạch định dự án nuôi mới, bảo tồn lồi cá chình thuộc giống Anguilla Sơng Ba Tỉnh Phú Yên Nghiên cứu khai phá liệu (Data mining) để xây dựng kho liệu có chiều sâu ứng dụng luật kết hợp (Association Rule) để tư vấn ni thả cá chình 2 2.2 Nhiệm vụ đặt cho đề tài Phân tích tốn, trạng nhu cầu; Xây dựng kho liệu; Nghiên cứu thuật toán Apriori-TID, FP-growth để xây dựng luật kết hợp Đề xuất giải pháp xây dựng.Tư vấn chọn ni lồi cá chình Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Phương pháp trích xuất luật kết hợp kho liệu Một số luận văn tốt nghiệp khóa trước Các cơng cụ lập trình C#, MYSQL 3.2 Phạm vi nghiên cứu Sơng Ba Phú n; Tìm hiểu mơ hình kiến trúc hệ thống tư vấn có; Tìm hiểu kỹ thuật áp dụng hệ thống tư vấn; Khai phá liệu sẵn có, nghiên cứu phần Hệ chuyên gia Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp khảo sát, phân tích tổng hợp nhu cầu; Phương pháp phân tích, lựa chọn; Phương pháp phân tích thiết kế hệ thống; Phương pháp thử nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn Kết nghiên cứu áp dụng vào thực tiễn cho đơn vị sở thủy sản, phịng tài ngun mơi trường, người sử dụng hệ thống phục vụ tư vấn Phần nghiên cứu lý thuyết Khai phá liệu, tạo kho liệu, đè xuất mơ hình, ngơn ngữ xây dựng hệ thống Phần thực nghiệm Cung cấp hệ thống trợ giúp quản lý, mơ hình tư vấn ni thả cá chình để nâng cao hiệu cơng việc, lựa chọn loại cá chình ni phù hợp với điều kiện môi sinh Đề tài đưa số luật kết hợp theo loại cá chình, từ rút kết tư vấn cách khoa học khách quan Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục, luận văn gồm có chương sau: Chương Tổng quan khai phá liệu Chương Giải pháp quản lý bảo tồn Chương Xây dựng hệ thống thử nghiệm 4 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ KHAI PHÁ DỮ LIỆU Chương giới thiệu tổng quan vấn đề liên quan đến việc khai phá liệu 1.1 KHAI PHÁ DỮ LIỆU LÀ GÌ 1.2 QUÁ TRÌNH PHÁT HIỆN TRI THỨC TRONG CSDL 1.3 MƠ HÌNH DỮ LIỆU ĐA CHIỀU 1.4 CÁC KỸ THUẬT KHAI PHÁ DỮ LIỆU 1.5 KHAI PHÁ LUẬT KẾT HỢP 1.6 LÝ THUYẾT VỀ LUẬT KẾT HỢP 1.7 PHÁT HIỆN LUẬT KẾT HỢP TRÊN HỆ THÔNG TIN 1.7.1 Luật kết hợp nhiều mức Cách tiếp cận theo luật tìm kiếm thêm luật có dạng “Độ PH có mức 7-8.5 AND Nhiệt độ có mức 26-270C => Ni cá chình hoa” 1.7.2 Thuật tốn Apriori 1.7.3 Thuật toán FP- growth 1.8 KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu khái niệm luật kết hợp khai phá liệu để tìm mối liên hệ mục liệu (items) sở liệu thuật toán Apriori FP-growth Trong quản lý để tìm mối liên kết lồi cá chình với điều kiện môi sinh, sản lượng chất lượng khai thác hàng năm để tư vấn nuôi thả hợp lý quản lý cách có sở khoa học đáng tin cậy 5 CHƢƠNG GIẢI PHÁP QUẢN LÝ BẢO TỒN Chương phân tích thực trạng quản lý nguồn tài ngun thủy sản cá chình Sơng Ba- Phú Yên Gồm nội dung như: Bài tốn quản lý, tư vấn; Mơ tả ứng dụng; Xây dựng tập luật Đề xuất giải pháp để khắc phục hạn chế nêu nhằm nâng cao chất lượng quản lý nguồn tài nguyên thủy sản Sông Ba 2.1 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG Hiện nguồn cá chình giống Anguilla Sông Ba đà tuyệt chủng nhiều nguyên nhân như: sử dụng công cụ đánh bắt mang tính chất hủy diệt, nhà máy thủy điện, biến động môi trường sinh thái, cân đối cung cầu… Vì việc ứng dụng khai phá liệu dựa vào luật kết hợp trợ giúp BQL quản lý liệu tư vấn chọn loại cá chình cần thiết Hệ thống giúp làm giảm thời gian tìm số liệu cán BQLTS, hệ thống đưa kết phù hợp, nhanh chóng cho BQLTS mà khơng cần có chun gia nhiều kinh nghiệm 2.2 BÀI TOÁN QUẢN LÝ Trong năm vừa qua công tác quản lý số liệu QLBTTS chủ yếu cán ban quản lý sở thủy sản thống kê tổng hợp, số liệu nằm rải rác báo báo định kỳ báo cáo năm sở thủy sản Dữ liệu nằm rãi rác nhiều văn bản, dẫn đến khó khăn việc thống kê phân tích Nội dung xây dựng tập thông tin QLBT loại cá chình nhiều năm gần (20052010), số liệu cá chình, sản lượng cá hàng năm, số hộ ni/ha 2.3 BÀI TỐN TƢ VẤN Bài tốn thực chọn loại cá chình thơng qua việc đối chiếu điều điện môi sinh thực tế Từ thông tin điều kiện môi sinh, kết hợp với liệu khai báo trước, hệ thống chương trình cho lời khuyên sau chọn cá chình gì? Bài tốn thực tư vấn chọn loại cá chình thơng qua việc đối chiếu u cầu thực tế điều kiện môi sinh vùng với điều kiện môi sinh phù hợp với loại cá chình Từ thơng tin này, kết hợp với liệu khai báo trước chương trình cho lời khuyên sau Trong trường hợp này, thông tin nhập vào xếp chọn theo mức Chương trình đưa kết đối chiếu so khới với luật khai báo để đưa tư vấn nên ni loại cá chình cho phù hợp 2.4 GIẢI PHÁP TƢ VẤN NI CÁ CHÌNH 2.4.1.Ứng dụng kỹ thuật khai phá liệu-sử dụng luật kết hợp Các giai đoạn thực hệ thống ứng dụng luật kết hợp áp dụng giải toán Kho liệu khai phá Tiền xử lý Thuật toán Apriori, Khai phá luật kết hợp Các luật Fp- growth Dữ liệu Cá chình Hình 2.1 Quá trình thực ứng dụng khái phá luật kết hợp Từ ta xây dựng kịch sử dụng cho toán sau: DB  Tài liệu Internet Chuyên gia CSDL thô DB Làm CSDL KB Môi trường Xử lý Giao diện Người quản lý Chuyên gia Người sử dụng Hình 2.2 Mơ hình sử dụng cho tốn 2.4.2 Các chức Có chức - Chức quản trị hệ thống - Chức Quản lý liệu - Chức tư vấn loại cá chình 2.5 MƠ TẢ ỨNG DỤNG VÀ MƠ HÌNH DỮ LIỆU HOẠT ĐỘNG 2.5.1 Mơ tả ứng dụng Chương trình Quản lý tư vấn chọn loại cá chình tốn so khớp u cầu môi sinh loại cá cụ thể với môi sinh thực tế nơi cần nuôi Trong hệ thống quản lý liệu có thơng tin cần quản lý: trạng cá Sông Ba, điều kiện môi sinh cá, đặc điểm thủy văn Sông Ba Để làm rõ vấn đề : Quản lý liệu, tư vấn chọn loại cá, ta xem đối tượng gồm lớp trình bày sau: a Mô tả lớp Mô tả lớp, xây dựng thuộc tính cá thể cho lớp - Chức quản trị hệ thống Trong toán xây dựng hệ thống quản trị chương trình Hệ thống giúp người quản trị cập nhật thông tin người dùng cập nhật sở liệu cho chương trình Trong chức có lớp sau: Lớp NGUOIDUNG lớp chứa thông tin người dùng cấp quyền đăng ký chưa cấp quyền người sử dụng Lớp LOAICA lớp chứa thơng tin loại cá chình Lớp DIEUKIEN lớp chứa điều kiện độ PH, nhiệt độ, oxy hòa tan, độ mặn, độ sâu Trong lớp chứa trường tên điều kiện, ghi đơn vị tính trường thơng tin Lớp SUDUNGLUAT chứa thông tin qui định luật cụ thể Trong lớp chứa trường mã luật, mã điều kiện, điều kiện cụ thể Lớp DIEUKIEN_CUTHE lớp chứa thông tin mức điều kiện Trong lớp chứa trường mã điều kiện, điều kiện điều kiện Lớp TENLUAT lớp chứa tên luật hệ thống Trong lớp chứa trường mã, tên luật ghi - Quản lý liệu Trong chức có lớp sau : Lớp QUAN_LY_DU_LIEU lớp chứa thông tin cần khai thác, lớp đưa lớp : lớp HIENTRANGCA, Lớp DIEUKIENMOISINH lớp ĐACĐIEMTHUYVAN Lớp HIENTRANGCA lớp chứa thơng tin diện tích ni, sản lượng cá, số hộ ni tính theo năm Lớp NAM lớp chứa liệu năm có thuộc tính mã năm, lớp quan hệ với lớp HIENTRANGCA Lớp ĐIEUKIENMOISINH lớp chứa thông tin độ PH, nhiệt độ, oxy hòa tan, độ mặn, độ sâu, khống hóa, độ ẩm Lớp DACDIEMTHUYVAN lớp chứa thông tin tổng quan lượng mưa trung bình, lượng nước bốc hơi, số nắng trung bình, … - Tƣ vấn loại cá chình Bài tốn chọn loại cá chình có liên quan đến điều kiện sau Hệ thống yêu cầu nhập thông số yêu cầu cho tư vấn để thực việc xét chọn đinh mức Các thông số bao gồm độ PH, nhiệt độ, oxy hịa tan, độ mặn, độ sâu, khống hóa, độ ẩm nơi muốn ni, thể sau : Chọn mức độ PH Độ PH tương ứng ni thích hợp dao động số tương đối nhỏ (từ 5- 9) Do người sử dụng nhập độ PH máy tính suy diễn đưa định mức độ PH Chọn mức nhiệt độ Máy tính suy diễn cho định mức nhiệt độ tương ứng : 15-190C, 20-220C, 23-250C, 26-280C, 29-300C, 300C Các thông số suy diễn khoảng thơng số sau : Oxy hịa tan : 7-8mg/l, 8-9 mg/l, 9-10mg/l, 10 mg/l Độ mặn : 2-5%0, 6-10%0, 11-15%0, 16-20%0, 21-25%0, 26%0 Độ sâu : 1-1.5m, 1.6-2m, 2.1-2.5m, >=2.6m 10 Khống hóa : 10-20mg/l, 21- 40mg/l, 41- 60mg/l, 61-80 mg/l, 81100 mg/l, > 100 mg/l Độ ẩm: 80-82%, 83-85%, 86-88%, 89-90%, > 90% Trong chức chương trình đưa số lớp sau: Lớp TU_VAN_LOAI_CA_ CHINH lớp dùng để lưu lại điều kiện tư vấn, lớp có lớp sau : Lớp ChonMucDoPH Lớp ChonMucNhietDo; Lớp ChonMucOxyhoatan Lớp ChonMucĐoMan Lớp ChonMucĐoSau Lớp ChonMucKhoangHoa Lớp ChonMucĐoAm b Xây dựng thuộc tính cá thể - Thuộc tính cá thể lớp Quản lý liệu Thuộc tính liệu (data properties) coCauHoi mơ tả nội dung câu thông tin cần khai thác để lựa chọn coCauĐap mô tả nội dung thông tin trả lời câu lựa chọn tương ứng Thuộc tính đối tượng (Object properties) Rangbuoc thuộc tính thể mối quan hệ đối tượng thông tin cần khai thác chọn với đối tượng thơng tin thuộc đối tượng Thuộc tính để ràng buộc thơng tin cần khai thác lại với nhằm phục vụ cho công việc truy vấn liệu Cá thể 11 Cá thể lớp QUAN_LY_DU_LIEU lớp chứa thông tin cần khai thác cụ thể nhập vào hệ thống Mỗi thông tin khai thác gồm đôi phần chọn phần trả lời Hơn phần chọn có quan hệ đến thơng tin tiếp sau người quản trị đưa - Thuộc tính cá thể lớp tƣ vấn loại cá chình Thuộc tính liệu (data properties) CoDoPH tên gọi quy định độ PH (5-6; 6.1-7; 7.1-8;…) CoNhietDo qui định nhiệt độ vùng cần nuôi CoOxyhoatan qui định oxy hòa tan vùng cần CoĐoMan qui định độ mặn vùng cần nuôi CoĐoSau qui định độ sâu vùng cần nuôi CoKhoangHoa qui định khống hóa vùng cần ni CoĐoAm qui định độ ẩm vùng cần ni Thuộc tính đối tượng (Object properties) Tieptuc thuộc tính qui định thơng tin đưa để nhập Cá thể Cá thể lớp TU_VAN_LOAI_CA_CHINH tập hợp luật qui định thông số phù hợp loại cá chình 2.5.2 Thiết kế mơ hình liệu hệ tư vấn 2.5.3 Xây dựng qui trình hoạt động hệ thống a Biểu đồ chức quản lý liệu Từ mối quan hệ chức quản lý liệu xây dựng biểu đồ sau: 12 QUẢN LÝ DỮ LIỆU HIỆN TRẠNG CÁ ĐIỀU KIỆN MÔI SINH ĐẶC ĐIỂM THỦY VĂN b Biểu đồ chức tư vấn loại cá chình Bắt đầu Nhập thông số môi sinh TƯ VẤN LOẠI CÁ CHÌNH NSD Sắp xếp thông số nhập theo định mức So khớp theo tập luật Hiển thị kết xếp kết tư vấn Kết thúc 2.6 XÂY DỰNG TẬP LUẬT VÀ CÂU TRUY VẤN 2.6.1 Xây dựng hệ thống luật kiện a Tập luật xét chọn định mức Xếp mức độ PH Nếu độ PH > 9, xếp mức lớn MucdoPH (?X) ^ swrlb : greaterThan (X, 9) -> Lonhon9(X) Nếu độ PH nằm khoảng 8.1- 9, xếp 8.1- MucdoPH (?X) ^ swrlb:greaterThan (X, 8) ^ swrlb:lessThan(X, 8.9) -> 8.1- 8.8(X) Nếu độ PH nhỏ 6, xếp nhohon6 Mucđộ PH (?X) ^ swrlb:lessThan (X, 5.9) -> nhohon6 13 Chúng ta xếp mức chọn tùy ý, mức chọn có tên mức(gọi tiêu đề : lớn 9, 8.1 - 9, nhohon6) điều kiện Giá trị chúng xác định điều kiện điều kiện Ví dụ : luật thể logic vị từ IF PH(>9) THEN MucPH(lonhon9) IF PH (8.1- 9) THEN MucPH(dieukien 8.1- 9) IF PH ( ChonLoaiCa (" Loại cá phù hợp ni vùng Cá CHÌNH MUN Luật : Nếu thoản mãn yêu cầu sau PH D ( 6.5-7) ND D1(26-270C) DS D5 (1.7-2m) KH D6 (25-40mg/l) DA D4 (83-85%) Vùng phù hợp ni cá Chình giun ChonLoaiCa(A,AA,B,BB,C,CC,E,EE,G,GG) ^ coMucDoPH(A)^swrlb:equals(AA, 4)^ 18 coMucNhietDo(B)^swrlb:equals(BB, 3)^ coMucDoSau(C)^swrlb:equals(CC, 3)^ coMucKhoangHoa(E)^swrlb:lessThan(EE, 5)^ coMucDoAm(G)^swrlb:lessThan(GG, 4) -> ChonLoaiCa (" Loại cá phù hợp ni vùng Cá CHÌNH GIUN) Luật : Nếu thoản mãn yêu cầu sau PH D ( 8.5-9) ND D1(29-300C) DM D3 (21-24%0) DS D5 (1.8-2m) KH D6 (40-50mg/l) Vùng phù hợp nuôi cá Dưa ChonLoaiCa(A,AA,B,BB,C,CC,E,EE,G,GG) ^ coMucDoPH(A)^swrlb:equals(AA, 2)^ coMucNhietDo(B)^swrlb:equals(BB, 2)^ coMucDoMan(C)^swrlb:equals(CC, 2)^ coMucDoSau(E)^swrlb:lessThan(EE, 3)^ coMucKhoangHoa(G)^swrlb:lessThan(GG, 4) -> ChonLoaiCa (" Loại cá phù hợp nuôi vùng Cá DƯA) Luật : Nếu thoản mãn yêu cầu sau PH D ( 8.5-9) ND D1(20-220C) DM D3 (>26%0) DA D4 (80-88%) KH D6 (95-100mg/l) ... CHƢƠNG GIẢI PHÁP QUẢN LÝ BẢO TỒN Chương phân tích thực trạng quản lý nguồn tài ngun thủy sản cá chình Sơng Ba- Phú Yên Gồm nội dung như: Bài tốn quản lý, tư vấn; Mơ tả ứng dụng; Xây dựng tập luật... lý tìm loại cá phù hợp với mơi trường nuôi Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục tiêu đề tài đặt Nhằm mục đích trợ giúp Ban lãnh đạo Tỉnh Phú Yên, ban quản lý bảo tồn nguồn lợi lồi cá q hoạt động... nêu nhằm nâng cao chất lượng quản lý nguồn tài nguyên thủy sản Sông Ba 2.1 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG Hiện nguồn cá chình giống Anguilla Sông Ba đà tuyệt chủng nhiều nguyên nhân như: sử dụng công cụ