Mục tiờu chớnh của phõn tớch và thiết kế hệ thống là cải tiến hệ thống cấu trỳc, điển hỡnh là qua ứng dụng phần mềm, cú thể giỳp đỡ cỏc nhõn viờn hoàn tất cỏc cụng việc chớnh được dễ dàng và hiệu quả hơn.
Phõn tớch và thiết kế hệ thống thụng tin được dựa trờn sự hiểu biết về cỏc mục tiờu, cỏc cấu trỳc và cỏc qui trỡnh của tổ chức và cỏc kiến thức về việc làm thế nào để triển khai cụng nghệ thụng tin nhằm mang lại lợi ớch cho tổ chức đú (Nguyễn Duy Bỡnh, 2005).
Phần mềm ứng dụng, cũng cũn được gọi là một hệ thống, được thiết kếđể hỗ trợ một nhiệm vụ hay một qui trỡnh được tổ chức cụ thể như quản lý tồn kho,
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 23 chi trả lương, hay phõn tớch thị trường. Mục tiờu của phần mềm ứng dụng là chuyển dữ liệu thành thụng tin.
Ngoài phần mềm ứng dụng, hệ thống thụng tin cũn bao gồm: phần cứng (hardware) và phần mềm hệ thống (system software) là nền tảng để phần mềm ứng dụng hoạt động.
1.4.2. Cỏc bước để phõn tớch thiết kế hệ thống
1.4.2.1. Hoạch định và lựa chọn hệ thống (Systems Planning and Selection)
- Nhận diện sự cần thiết của việc cần phải cú một hệ thống mới hoặc một hệ thống nõng cấp.
- Xỏc định phạm vi yờu cầu của hệ thống.
1.4.2.2. Phõn tớch hệ thống (Systems Analysis)
- Xỏc định yờu cầu của hệ thống: Nghiờn cứu tỉ mỉ cỏc hệ thống hiện hành; tiếp xỳc với người sử dụng nhằm xỏc định mong muốn của người sử dụng đối với một hệ thống được đề nghị.
- Nghiờn cứu cỏc yờu cầu và cấu trỳc phự hợp với sự tương quan của chỳng nhằm loại bỏ sự dư thừạ
- Phỏt sinh cỏc thiết kế phự hợp với cỏc yờu cầu được lựa chọn.
Sản phẩm của bước phõn tớch hệ thống là bản mụ tả cỏc giải phỏp thay thế được đưa ra bởi những người phõn tớch.
1.4.2.3. Thiết kế hệ thống (Systems design)
Người phõn tớch chuyển bản mụ tả về cỏc giải phỏp được chọn thành bản mụ tả logic và bản mụ tả vật lý.
1.4.2.4. Thực hiện và vận hành hệ thống (Systems implemention and Operation)
- Thực hiện hệ thống: Chuyển cỏc bản mụ tả hệ thống thành hệ thống làm việc được vận hành thử rồi đưa vào sử dụng. Việc thực hiện hệ thống gồm việc mó hoỏ, chạy thử và cài đặt; tiếp đú là khởi tạo sự hỗ trợ cho người sử dụng.
- Vận hành hệ thống: Trong quỏ trỡnh vận hành, người thiết kế hệ thống tạo ra sự thay đổi mà người sử dụng yờu cầu và sửa đổi hệ thống.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 24
1.4.3. Thiết kế mụ hỡnh dữ liệu và CSDL
1.4.3.1. Cỏc bước phõn tớch thiết kế CSDL
Hỡnh 1.5 - Cỏc bước trong thiết kế mụ hỡnh dữ liệu và CSDL quan hệ
Muốn xõy dựng một hệ CSDL, cần thực hiện cỏc bước: ♦ Giai đoạn phõn tớch (Analysis Phrase)
♦ Giai đoạn thiết kế CSDL logic (Logical design Phrase) + Biến đổi mụ hỡnh thực thể thành mụ hỡnh quan hệ + Kiểm tra yờu cầu chức năng
+ Chuẩn hoỏ cỏc quan hệ.
♦ Giai đoạn thiết kế CSDL vật lý (Physiscal design Phrase): Xõy dựng cỏc bảng (Table) và cỏc chi tiết của bảng.
1.4.3.2. Mụ hỡnh quan hệ (Relation Model)
Mụ hỡnh quan hệ chỉ xoay quanh cỏc vấn đề về quan hệ, bộ và thuộc tớnh. ♦ Thực thể, quan hệ và cỏc bảng:
Tiến trỡnh giải bài toỏn CSDL được phỏt triển từ mụ hỡnh dữ liệu sang mụ hỡnh quan hệ rồi cuối cựng sang bảng trong CSDL.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 25 ♦ Bộ (Tuple)
- Bộ là một bộ cỏc giỏ trị của cỏc thuộc tớnh trong một dũng của quan hệ - Thứ tự xuất hiện cỏc thuộc tớnh trong một bộ thỡ khụng ảnh hưởng đến kết quả tớnh toỏn
- Một bộ cú tớnh duy nhất trong quan hệ.
- Một thuộc tớnh hoặc một nhúm cỏc thuộc tớnh dựng để phõn biệt bộ này với bộ kia trong quan hệđược gọi là Khoỏ chớnh.
- Khoỏ chớnh trong một quan hệ lại xuất hiện trong một quan hệ khỏc gọi là Khoỏ ngoạị
♦ Thuộc tớnh (Attributes)
Phần giao giữa dũng và cột là giỏ trị thuộc tớnh. Giỏ trị của thuộc tớnh phải là giỏ trịđơn khụng đa trị hay cấu trỳc.
♦ Cỏc ký hiệu
- Tờn quan hệđược ghi bằng chữ hoa trước ngoặc trũn và tất cả cỏc thuộc tớnh được liệt kờ trong ngoặc trũn.
- Khoỏ chớnh gạch chõn. - Khoỏ ngoại viết nghiờng.
1.4.3.3. Khoỏ (Key)
- Khoỏ hợp (Composite key): Là khoỏ cú trờn một thuộc tớnh
- Khoỏ chớnh (Primary key): Là khoỏ được chọn để cài đặt trong một hệ quản trị CSDL. Khoỏ chớnh phải đảm bảo cỏc yờu cầu: ỏp dụng nhỏ nhất, duy nhất và ổn định.
- Khoỏ ngoại (foreign key): Trong quan hệ, để diễn tả mối kết hợp, ta tiến hành chộp khoỏ chớnh trong quan hệ này sang quan hệ kiạ Khoỏ được chộp sang gọi là khoỏ ngoạị
- Khoỏ phụ (Secondary key): Là một thuộc tớnh hoặc một nhúm cỏc thuộc tớnh thường được sử dụng trong khai thỏc dữ liệụ
Hơn bao giờ hết, mục đớch chớnh của việc thiết kế và phỏt triển cỏc phần mềm là cỏc mó và sự mó hoỏ.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 26
1.5. Ứng dụng cụng nghệ thụng tin trong quản lý dữ liệu đất
1.5.1. Trờn thế giới (FAO and The European Commission (1999) and FAO (December 1997)
Trờn thế giới cú rất nhiều cỏc quốc gia, cỏc tổ chức, cỏc cơ quan đó đưa CNTT để xõy dựng và quản lý dữ liệu đất núi riờng và đất đai núi chung. Tổ chức nụng lương thế giới FAO chớnh là tổ chức cú những ứng dụng lớn nhất về cụng nghệ thụng tin trong quản lý tài nguyờn.
Trong thời gian ba thập kỷ qua, Bộ phận phỏt triển tài nguyờn đất và nước (Land and Water Development Division - AGL) của FAO đó dẫn đầu về phỏt triển và ứng dụng mỏy tớnh dựa trờn phõn tớch dữ liệu và hệ thống thụng tin để hỗ trợ cỏc quyết định về cỏc vấn đề đất nụng nghiệp, quy hoạch và quản lý tài nguyờn nước. Cỏc hệ thống thụng tin đất và nước đó được thiết lập, cú ba dạng hệ thống thụng tin trong AGL là: Hệ thống đỏnh giỏ tài nguyờn đất đai; Hệ thống đỏnh giỏ tài nguyờn nước; Hệ thống quản lý thủy lợị Trọng tõm của cỏc hệ thống thụng tin đất là cỏc phương phỏp và cụng cụ để đỏnh giỏ cỏc tiềm năng, nguồn lực về đất và đất đai trờn toàn cầu, hay cho từng quốc gia, khu vực. Hệ thống thụng tin tài nguyờn nước thỡ quan tõm tới cỏc hệ thống thuỷ lợi, việc quản lý và sử dụng nước với cỏc mức độ canh tỏc ở từng khu vực và đỏnh giỏ tài nguyờn nước của mỗi quốc giạ
Cỏc cụng cụ tớch hợp hệ thống gồm năm nhúm chủ yếu sau:
o Cụng cụ về Cơ sở dữ liệu: Bao gồm cỏc vỏ chương trỡnh cơ sở dữ liệu (database program shells) để tạo cơ sở dữ liệu đất, địa hỡnh, nước, khớ hậu, mựa vụ và sử dụng đất; cũng cú thể một số cơ sở dữ liệu đó được tạo ra bằng cỏch sử dụng cỏc chương trỡnh.
o Cụng cụ mụ hỡnh.
- Cỏc mụ hỡnh tăng trưởng cõy trồng, và dự đoỏn cả năng suất tiềm năng và năng suất thực.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 27 - Cỏc mụ hỡnh cõn bằng nước, yờu cầu nước tưới tiờu mựa vụ và cỏc yờu cầu về thủy lợi
- Cỏc mụ hỡnh cõn bằng dinh dưỡng cho cõy trồng và cỏc yờu cầu o Cỏc cụng cụ hỗ trợ ra quyết định: Cú hai loại
Hệ thống cỏc cụng cụ chuyờn biệt để hỗ trợ cho việc đỏnh giỏ đất dựa trờn cỏc thụng tin và kiến thức sẵn cú.
Hệ thống hỗ trợ ra quyếtđịnh đa mục tiờu (Multi-criteria decision-support systems - MCDS) để phõn tớch tối ưu kịch bản sử dụng đất đai và nước. Cỏc cụng cụ MCDS tương tỏc tạo so sỏnh về cỏc điều kiện sử dụng đất và nước. Từđú tỡm thấy một hiệu quả và cú thể chấp nhận được sự cõn bằng giữa cỏc yờu cầu của cỏc bờn liờn quan trong tài nguyờn đất và nước.
o Cỏc tài liệu và cỏc ấn phẩm
AGL cú một trung tõm tài liệu thu thập và duy trỡ hai loại tài liệu: Tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của FAO và ngoài FAO (thụng tin quốc gia, tài liệu chuyờn biệt); Bộ sưu tập hàng ngàn bản đồ đó được sử dụng trong biờn soạn Bản đồ thế giới đất của FAO-UNESCO, và tiếp tục được làm phong phỳ với bản đồ mớị
o Cụng cụ truyền thụng đa phương tiện
AGL sử dụng cơ sở Internet và Intranet để phổ biến cỏc thụng tin theo Trung tõm Thụng tin Nụng nghiệp thế giới (World Agriculture Information Centre - WAICENT) và hệ thống thành viờn phổ biến thụng tin của FAỌ Bằng cỏch này, AGL đạt cỏc mục tiờu tiếp cận khỏn giả hiệu quả hơn, giảm chi phớ trong tất cả cỏc giai đoạn tiếp nhận, xử lý và phổ biến thụng tin về tài nguyờn đất và nước.
o CSDL đất và địa hỡnh toàn cầu
(The Global soil and terrain database – SOTER)
SOTER là một sỏng kiến của ISSS, cỏc phương phỏp tiếp cận trong đú đó được thụng qua tại Đại hội của lần thứ 13 của Hội Khoa học đất thế giới vào năm 1986. Theo một dự ỏn của UNEP, phương phỏp SOTER đó được phỏt triển trong
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 28 sự hợp tỏc chặt chẽ với Trung tõm Nghiờn cứu Tài nguyờn đất của Canada(Land Resources Research Centre of Canada), FAO và ISSS. Sau khi thử nghiệm ban đầu ở ba khu vực, bao gồm năm quốc gia liờn quan (Argentina, Brazil, Uruguay, Hoa Kỳ, Canada), cỏc phương phỏp đó được xỏc nhận bởi cỏc nhúm làm việc của ISSS trờn cỏc loại đất thế giới và cơ sở dữ liệu địa hỡnh số.
Chương trỡnh cơ sở dữ liệu số vềđất và địa hỡnh (SOTER) cung cấp một trật tự sắp xếp cỏc nguồn tài nguyờn tự nhiờn trong cỏc dữ liệu theo cỏch mà cỏc dữ liệu cú thể truy cập dễ dàng, kết hợp và phõn tớch từ cỏc quan điểm về khả năng sử dụng và sản xuất, liờn quan đến cỏc yờu cầu thực phẩm, tỏc động mụi trường và bảo tồn. Cơ bản trong phương phỏp tiếp cận SOTER là lập bản đồ cỏc khu vực riờng biệt, thường lặp đi lặp lại khuụn mẫu của dạng đất (landform), hỡnh thỏi đất, độ dốc, nguồn gốc hỡnh thành đất và cỏc vật liệu đất tại quy mụ 1:1 triệu (đơn vị SOTER). Mỗi đơn vị SOTER được liờn kết thụng qua hệ thống thụng tin địa lý với một cơ sở dữ liệu trờn mỏy tớnh cú chứa tất cả cỏc thuộc tớnh sẵn cú về vị trớ, dạng đất và địa hỡnh, loại đất, khớ hậu, thực vật và sử dụng đất. Vỡ vậy, mỗi loại thụng tin hay mỗi sự kết hợp của cỏc thuộc tớnh cú thểđược hiển thị dạng khụng gian như là một lớp riờng biệt hay trong dạng bảng.
1.5.2. Tại Việt Nam
a) Hệ thống thụng tin đất đai Việt Nam (VietNam Land Information System – VILIS) (Trung tõm Viễn thỏm - Bộ Tài nguyờn và Mụi trường –Tài liệu giới thiệu phần mềm Hệ thống thụng tin đất Việt Nam)
Chức năng cơ bản của phần mềm VILIS
VILIS là một phần mềm hệ thống thụng tin đất đai đa mục tiờu, cung cấp đầy đủ những cụng cụ, chức năng để thực hiện cỏc cụng tỏc nghiệp vụ chuyờn mụn của cụng tỏc quản lý đất đaị
VILIS là một phần mềm bao gồm nhiều mụ đun, mỗi mụ đun bao gồm cỏc chức năng hỗ trợ một nội dung của cụng tỏc quản lý nhà nước vềđất đai:
- Mụ đun quản lý cơ sở toỏn học của bản đồ, hệ thống lưới toạđộ - độ cao cỏc cấp, mốc địa giới hành chớnh
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 29 - Mụ đun quản lý cơ sở dữ liệu đất đai: bản đồ địa chớnh, hồ sơđịa chớnh, bản đồ trực ảnh, bản vẽ kỹ thuật…
- Mụ đun Đăng ký đất đai: quản lý hồ sơ, bản đồđịa chớnh và kờ khai đăng ký, in GCNQSDĐ, cập nhật và quản lý biến động đất đai
- Mụ đun Hỗ trợ thống kờ, kiểm kờ đất đai, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ bản đồđịa chớnh
- Mụ đun quản lý hệ thống tài nguyờn đất đai
- Mụ đun hiển thị, tra cứu và phõn phối thụng tin đất đai, giao dịch đất đai trờn mạng internet/intranet theo giao diện Web
Hỡnh 1.6 - Thiết kế tổng thể chức năng phần mềm VILIS Giải phỏp kỹ thuật về cụng nghệ nền
VILIS xõy dựng dựa trờn hai cụng nghệ nền cơ bản: Cụng nghệ GIS và cụng nghệ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS).
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu:
- Phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu chạy trờn cỏc mỏy tớnh đơn lẻ: FoxPro, Access.
- Cỏc phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu lớn: Microsoft SQL, Oracle, DB2 và phần mềm nguồn mở MySQL, PostgreSQL.
VILIS đưa ra cỏc giải phỏp mềm dẻo cho phộp tận dụng tối ưu cỏc ưu thế của cỏc hệ quản trị cơ sở dữ liệu trờn:
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 30 - Phiờn bản cấp xó, phường: Sử dụng Access
- Phiờn bản cấp quận huyện: Sử dụng MySQL, MS SQL Enterprise - Phiờn bản cấp tỉnh, thành phố: Sử dụng Oracle hoặc MS SQL Hệ thống thụng tin địa lý(GIS):
VILIS đó lựa chọn giải phỏp cụng nghệ ArcGIS của hóng ESRI làm cụng nghệ GIS nền để phỏt triển cỏc ứng dụng.
Hỡnh 1.7 - Cụng nghệ ArcGIS của hóng ESRI(Mỹ)
Mụi trường lập trỡnh ứng dụng:
- Phiờn bản VILIS 1.0 được phỏt triển bằng ngụn ngữ lập trỡnh Visual Basic 6.0 mụi trường phỏt triển sự dụng bộ thư viện đồ hoạ MapObject của hóng ESRỊ
- Phiờn bản VILIS 2.0 được phỏt triển trong mụi trường Dot Net, bằng ngụn ngữ lập trỡnh C# mụi trường phỏt triển sử dụng bộ thư viện đồ hoạ MapObject của hóng ESRI hoặc bộ thư viện ArcObject trong mụi trường ArcGIS hoặc ArcEngine của ESRỊ
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 31
Hỡnh 1.8 - Giải phỏp cụng nghệ của phần mềm VILIS 2.0
b) Phần mềm đỏnh giỏ đất lõm nghiệp FOLES
Phần mềm đỏnh giỏ đất lõm nghiệp (Forest land Evaluation System - FOLES)được xõy dựng dựa trờn phương phỏp đỏnh giỏ lập địa và kết quả của đề tài “Phõn hạng đất trồng rừng sản xuất một số loài cõy chủ yếu ở cỏc vựng trọng điểm”, 2006- 2009, do Trung tõm nghiờn cứu Sinh thỏi và Mụi trường rừng - Viện KH Lõm Nghiệp Việt Nam thực hiện từ yờu cầu của Bộ Nụng nghiệp & PTNT.
Phần mềm FOLES nhằm tựđộng húa quỏ trỡnh phõn hạng đất. Phần mềm được phỏt triển trờn nền ArcEngine cú khả năng chạy độc lập. FOLES cú 3 chức năng chớnh: đỏnh giỏ tiềm năng đất lõm nghiệp, đỏnh giỏ thớch hợp cõy trồng, phõn hạng đất vi mụ, dựđoỏn năng suất và phõn tớch hiệu quả kinh tế. Qua đỏnh giỏ và thử nghiệm tại một số địa bàn lõm nghiệp, phần mềm cho kết quả chớnh xỏc, dễ sử dụng, cú khả năng chạy ổn định trờn cỏc mỏy cấu hỡnh thấp Pentium II trở lờn.
Cụng nghệ
-Về thư viện GIS, sử dụng ArcEngine phần mềm này cung cấp bộ thư viện đầy đủ nhất về cỏc thuật toỏn GIS, cho phộp tạo phần mềm đúng gúi chạy độc lập.
Học viện Nụng nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nụng nghiệp Page 32
Hỡnh 1.9 - Mụ hỡnh GIS trong chương trỡnh FOLES Cấu trỳc
Phần mềm FOLES gồm 4 modules
-Module định nghĩa cỏc tiờu chớ đỏnh giỏ: module này là một hệ thống mở