Tầng giao diện người dùng: làm nhiệm vụ cung cấp các thành phần giúp người dùng tương tác với hệ thống, để thu thập dữ liệu và hiển thị kết quả/dữ liệu thông qua các thành phần trong giao diện. Người sử dụng được cung cấp công cụ hỗ trợ truy xuất thông tin về 10 vùng ô nhiễm nhất trên lãnh thổ Việt Nam mỗi ngày theo từng loại vệ tinh, khi có phiên ảnh mới được thu xuống. Tiếp đó hệ thống cũng cung cấp chức năng cho phép lọc ra các vùng đạt ngưỡng về chất lượng không khí nào đó. Hệ thống cũng cung cấp thêm tính năng tìm kiếm dữ liệu theo mức tỉnh hoặc toàn quốc của từng loại vệ tinh, loại ảnh, tải dữ liệu, thống kê và tạo báo cáo để phục vụ mục đích theo dõi chỉ số ô nhiễm không khí. Nó có thể được sử dụng làm số tài liệu cho ngành nghiên cứu khí tượng, y tế, dùng cho các cấp quản lý để đưa ra các chính sách nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của ô nhiễm không khí, cảnh báo tình trạng không khí, giúp nâng cao sức khỏe cộng đồng. Tính năng đăng kí cảnh báo giúp người dân có thể cập nhật thông tin về chất lượng không khí tại vùng quan tâm mỗi khi có phiên ảnh mới. Khi đó các quy trình chạy ngầm sẽ phân tích dữ liệu người dùng mong muốn và gửi thông báo thông qua địa chỉ email đã đăng kí.
Tầng giao diện người dùng thực hiện việc mô hình hóa các thông số của dữ liệu không khí sau khi được tính toán qua các mô hình toán học. Các quy trình của hệ thống từ khâu thu thập ảnh thô vệ tinh, dữ liệu các trạm quan trắc mặt đất sau đó thực hiện tiền xử lý ảnh và đưa ảnh đã qua xử lý và dữ liệu vào cơ sở dữ liệu, cuối cùng hiển thị dữ liệu là một quy trình tự động hóa hoàn toàn.
3.2.1. Hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí sử dụng ảnh vệ tinh (phần client) (phần client)
Nhóm chức năng
Giao diện người dùng của hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí sử dụng công nghệ ứng dụng giàu tương tác - Rich Internet Application với nền tảng chính là Adobe Flex. Với công nghệ xây dựng ứng dụng Rich Internet Application, hệ thống cung cấp nhiều tính năng tương tác giúp việc tương tác với bản đồ trở nên dễ dàng, có khả năng hoạt động như một ứng dụng desktop truyền thống.
Air Quality Database
Hiển thị bản đồ -Bản đồ AQI -Bản đồ AOT -Bản đồ PM Time-seri -Trình diễn danh sách ảnh
Tải ảnh sản phẩm Xem Metadata
Báo cáo
- Xuất báo cáo - Tải báo cáo
Tìm kiếm - Ảnh AQI - Ảnh AOT - Ảnh PM - Ảnh AQI - Ảnh AOT - Ảnh PM - Tên ảnh - Loại vệ tinh - Thời gian chụp...
Hình 10: Các chức năng của hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí
Như chúng ta đã thấy, tất cả các nhóm chức năng của hệ thống cảnh báo ô nhiễm không khí được mô tả ở hình 10. Bao gồm các nhóm chức năng chính tìm kiếm dữ liệu, hiển thị bản đồ, tải dữ liệu ảnh sản phẩm đã qua xử lý, xem thông tin metadata của ảnh, trình diễn danh sách ảnh theo thời gian, xuất thống kê báo cáo. Các chức năng hiển thị bản đồ chất lượng không khí, tìm kiếm, xem metadata, trình diễn ảnh thì người dùng thông thường của hệ thống cũng có thể sử dụng, nhưng các chức năng thống kê báo cáo thì yêu cầu người dùng phải đăng nhập và có quyền quản trị hệ thống.
Bảng 6: Các nhóm chức năng của giao diện chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí
STT Tên nhóm chức năng Mô tả
1 Hiển thị bản đồ
Hiển thị bản đồ nền vệ tinh toàn thế giới, bản đồ địa giới hành chính của Việt Nam, bản đồ chất lượng không khí AQI, bản đồ PM, AOT theo mức tỉnh và toàn quốc. Tất cả đều sử dụng hệ quy chiếu WGS-84 với SRID (Spatial Reference System Identifier – hệ thống định danh không gian) 4326.
2 Tải ảnh sản phẩm
Tải dữ liệu ảnh về vùng đã lựa chọn. Có hai loại ảnh là ảnh gốc với định dạng *.tif và ảnh sản phẩm với định dạng *.png. Việc tải ảnh gốc yêu cầu người dùng phải đăng nhập.
2 Xem metadata Xem thông tin chi tiết về ảnh bao gồm: phạm vi, chỉ số AQI lớn nhất, trung bình, nhỏ nhất và thời gian chụp ảnh.
3 Báo cáo
Tạo thống kê báo cáo dưới dạng số liệu của các loại dữ liệu AQI TCVN, AQI TCQT, AOT, PM2.5 của vệ tinh Modis Terra, Modis Aqua và Suomi NPP. Sau đó có thể xuất báo cáo ra một file excel hoặc một file ảnh *.png
4 Time -seri
Trình diễn chuỗi ảnh trong một khoảng thời gian. Nó giúp cho việc theo dõi sự biến động về chất lượng không khí tại một vùng theo thời gian.
5 Tìm kiếm
Tìm kiếm dữ liệu ảnh vệ tinh Modis Terra, Modis Aqua, Suomi NPP trong một khoảng thời gian với một trong các loại dữ liệu: AQI TCVN, AQI TCQT, AOT, PM2.5
Các nhóm người dùng
Người dùng thông thường: là toàn bộ các người dùng có nhu cầu sử dụng các tính năng cơ bản của hệ thống để theo dõi thông tin về chất lượng không khí ở Việt Nam. Nhóm người dùng này được sử dụng các chức năng bao gồm hiển thị, tìm kiếm, tải ảnh *.png, xem ảnh, xem metadata.
Nhà quản lý: bao gồm lãnh đạo các cấp, các đơn sử dụng thông tin được phân tích, nghiên cứu từ hệ thống để theo dõi, ra quyết định trong việc quản
lý chất lượng không khí, y tế, sức khỏe cộng đồng dựa trên việc theo dõi các thông tin cảnh báo và các báo cáo, thống kê.
Nhà nghiên cứu: Bao gồm các chuyên gia của các đơn vị sử dụng hệ thống theo dõi bản đồ khu vực, theo dõi quá trình biến động về chất lượng không khí trong lãnh thổ Việt Nam. Họ sử dụng dữ liệu từ hệ thống để nghiên cứu, đưa ra các báo cáo về môi trường và sức khỏe cộng đồng, in ấn bản đồ…
Quản trị hệ thống: có trách nhiệm quản lý dữ liệu, thực hiện các công việc thiết lập của hệ thống, phân quyền sử dụng, theo dõi và kiểm soát việc vận hành hệ thống.
3.2.2. Nguyên tắc thiết kế
Dựa vào các yêu cầu bài toán, hệ thống chia sẻ thông tin cảo báo ô nhiễm không khí được phân tích, thiết kế và trình bày theo mô hình 4+1, mô tả hệ thống dưới nhiều khung nhìn để miêu tả các khía cạnh kiến trúc của hệ thống [5]. Mô hình này gồm 5 thành phần chính (gọi là view):
Logical View
Process View Implementation
View Deployment View
Use-Case View
Hình 11: Mô hình kiến trúc 4+1.
Use-Case View: Mô tả các kịch bản hoặc các ca sử dụng đại diện cho các chức năng chính mà hệ thống cung cấp như đã nêu ở phần …
Logical View: Mô tả các các chức năng được thiết kế bên trong hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí.
Process View: Mô tả quy trình xử lý và giao tiếp trong hệ thống, các thao tác dữ liệu giữa client và server.
Deployment View: Mô tả cách hệ thống được triển khai trên server của trung tâm công nghệ tích hợp liên ngành và giám sát hiện trường – FIMO thuộc Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội.
Implementation View: Mô tả các mô đun được tích hợp vào hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí.
3.2.3. Mục tiêu thiết kế và các ràng buộc
Chuẩn dữ liệu giao tiếp: hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí sử dụng phương thức giao tiếp dữ liệu thông qua các dich vụ web theo chuẩn RESTful với kiểu dữ liệu trả về là JSON/XML để giao tiếp dữ liệu giữa client site và serve. Việc hiển thị thông tin các bản đồ chất lượng không khí, truy vấn thông tin của vùng và lưu trữ thông tin sử dụng các dịch vụ web RESTful, được xây dựng bằng Yii2 – một framework của PHP. Với việc thiết kế giao tiếp dữ liệu thông qua dịch vụ web, hệ thống có thể cung cấp dữ liệu để triển khai trên nhiều nền tảng từ ứng dụng desktop, ứng dụng web và ứng dụng mobile. Với đa số nền tảng công nghệ và ngôn ngữ lập trình bậc cao như php, java hay c# như hiện nay, việc chuyển đổi dữ liệu từ dạng json/xml sang đối tượng hoặc mảng để thao tác với dữ liệu tương đối dễ dàng.
Tích hợp:
o Apache Server: là một máy chủ web mã nguồn mở đơn giản và phổ biến nhất hiện nay. Apache được sử dụng để triển khai ứng dụng trên nền web của hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí, bao gồm client, server và các api cung cấp dữ liệu sử dụng ngôn ngữ php cùng với các tập tin flash nhúng trong các trang php.
o Arcgis Server: hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí cần phải tích hợp với các dịch vụ bản đồ nền, bản đồ chất lượng không khí, bản đồ các trạm quan trắc và một số bản đồ khác do Arcgis cung cấp:
Đọc dữ liệu dịch vụ bản đồ hành chính phục vụ hiển thị bản đồ hành chính các mức huyện/tỉnh/thành phố, quốc gia và vùng hải đảo thuộc lãnh thổ Việt Nam
Đọc dữ liệu dịch vụ bản đồ chất lượng không khí theo tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn quốc tế mỗi khi có dữ liệu mới được cung cấp.
Đọc và hiển thị dữ liệu bản đồ độ dày quang học AOT theo mức tỉnh và trên toàn lãnh thổ Việt Nam.
Dựa vào thông tin dịch vụ bản đồ tích hợp với dữ liệu phi không gian nhằm xác định thông tin về chất lượng không khí của các vùng, các điểm.
Bảo mật:
o Xác thực (Authentication): Để sử dụng một số tính năng của hệ thống như xem thống kê báo cáo, download ảnh *.tif, người sử dụng cần phải đăng nhập. Việc xác thực quyền (Authentication) sẽ bắt đầu khi người dùng khởi tạo một session bằng việc truy cập vào ứng dụng thông qua giao diện web. Phía client, chúng ta có một ứng dụng Flex SWF được nhúng trong một trang php. Khi người dùng muốn sử
dụng chức năng thống kê báo cáo và download, họ sẽ được yêu cầu đăng nhập. Khi yêu cầu đăng nhập được đưa ra, ứng dụng Flex sẽ chuyển đến trang đăng nhập. Chúng ta cũng sử dụng một UserApi Service, cho phép một người dùng có thể truy xuất thông tin chi tiết về tài khoản của họ thông qua web service của hệ thống.
o Phân quyền (Authorization): Hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí sử dụng phương pháp phân quyền dựa trên vai trò. Điều này cho phép một user chỉ có thể truy cập vào các chức năng của hệ thống mà họ được giao. Ví dụ: một user với quyền là quản trị dữ liệu chỉ có thể truy cập và các khu vực quản trị dữ liệu, ko thể truy cập và sử dụng các chức năng của quản trị hệ thống. Việc phân quyền có thể thực hiện với nhiều phạm vi từ mức module, màn hình cho đến từng hành động. Ở mỗi phạm vi, quá trình authorization sẽ kiểm tra quyền của user và APOM security matrix sẽ quyết định user đó có quyền truy cập mô đun, màn hình hay thực hiện hành động nào đó hay không.
Người dùng đăng nhập
Vai trò của người dùng Ủy quyền của mô đun
Ủy quyền của màn hình
Vai trò của người dùng
APOM Ma trận các
hành động
Ủy quyền của Hành động Vai trò của người dùng
Thực hiện hành động Cơ chế phân quyền của
hệ thống APOM