b. Quản lý lịch vận hành
c. Quản lý lịch sử duy tu, sửa chữa cơng trình thủy lợi
2.2.2 Các đặc tả hệ thống thông tin thủy lợi
a. Biểu đồ khung cảnh:
Như đã trình bày trong các phần trên, hệ thống GIS quản lý hai loại dữ liệu là dữ liệu bản đồ (còn gọi là dữ liệu khơng gian) và dữ liệu thuộc tính. Dữ liệu bản đồ bao gồm các tập tin dưới định dạng ShapeFile trên máy trạm hoặc các lớp bản đồ dưới định dạng của ArcSDE trên máy chủ. Các lớp bản đồ của hệ thống bao gồm các lớp địa giới hành chính tỉnh, huyện, xã, các lớp địa lý tự nhiên như sông, suối và đường
giao thông, các lớp bản đồ chuyên đề như kênh tưới, kênh tiêu, đập, kè, trạm bơm tưới, trạm bơm tiêu, trạm bơm kết hợp, cống tưới, cống tiêu và ruộng đất. Dữ liệu thuộc tính chứa thông tin về tất cả các đối tượng nói trên và các dữ liệu phục vụ cho công tác
thủy lợi như lịch gieo trồng, lịch tưới, lịch tiêu, lịch vận hành của trạm bơm, thông tin về hạn hán và ngập úng, hiện trạng sử dụng đất, …
Hình 2.4 Biểu đồ khung cảnh [4]
Người sử dụng hệ thống, còn gọi là tác nhân của hệ thống là người có thể cập nhật thông tin vào hệ thống hay khai thác thông tin từ hệ thống. Trong các biểu đồ thiết kế, tác nhân còn được gọi bằng tiếng Anh là Actor. Trong hệ thống GIS quản lý công tác thuỷ lợi, nhóm tác nhân Cán bộ quản lý, nhập liệu và thao tác viên được chia làm hai
loại như sau:
mới phục vụ cho công tác thủy lợi của tỉnh. Mỗi cán bộ nhập liệu, muốn cập nhật được dữ liệu thì phải đăng nhập vào hệ thống để cập nhật dữ liệu trên phần lãnh thổ mà đơn vị mình quản lý.
- Cán bộ quản lý chỉ có quyền đưa ra các yêu cầu thiết lập báo cáo bằng bản đồ hoặc bằng văn bản. Khi yêu cầu được gửi đến máy chủ, một dịch vụ sẽ tiếp nhận yêu cầu, xử lý thông tin và trả về dữ liệu. Phần mềm khách sẽ thể hiện dữ liệu một cách trực quan trên bản đồ và bảng biểu, giúp người quản lý nắm bắt được thông tin mới nhất và
đưa ra được các quyết định hợp lý.
Mối liên quan giữa các tác nhân
Hình 2.5 Liên quan khái qt hóa giữa các tác nhân
Các chức năng của hệ thống (tương tác giữa tác nhân với hệ thống thơng tin):
- Thao tác bản đồ (phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển bản đồ, mở rộng bản đồ, thay đổi
màu bản đồ, kích thước nét vẽ, phơng chữ, đường nét của bản đồ);
- Bổ sung cơng trình thủy lợi: Thêm, xóa, chỉnh sửa vị trí của các cơng trình thủy lợi mà hệ thống quản lý;
- Cập nhật thơng tin kỹ thuật cơng trình: Lưu trữ các thông số kỹ thuật theo hồ sơ thiết kế và thông số kỹ thuật hiện trạng của các cơng trình thuỷ lợi, thể hiện dưới dạng báo biểu tùy theo dữ liệu đầu vào;
- Cập nhật thông tin lịch sử duy tu cơng trình: Lưu trữ lịch sử các đợt duy tu, bảo
dưỡng, nâng cấp của từng cơng trình thủy lợi, thể hiện dưới dạng báo biểu tùy theo dữ liệu đầu vào;
- Cập nhật lịch tưới, tiêu: Cập nhật và lưu trữ thông tin về lịch tưới hoặc lịch tiêu của trạm bơm, in ra;
- Cập nhật thông tin về cơ cấu cây trồng và lưu trữ lịch sử cơ cấu cây trồng của từng thửa ruộng qua các mùa vụ, thể hiện dưới dạng báo biểu tùy theo dữ liệu đầu vào;
- Cập nhật thông tin về nhu cầu tưới và lưu trữ dữ liệu tưới của từng đợt cho từng thửa ruộng, thể hiện dưới dạng báo biểu tùy theo dữ liệu đầu vào;
- Cập nhật thông tin tiêu và lưu trữ dữ liệu tiêu thoát nước của từng đợt cho từng thửa ruộng, thể hiện dưới dạng báo biểu tùy theo dữ liệu đầu vào;
- Cập nhật thông tin về hạn hán và lưu trữ dữ liệu về tình hình hạn hán của từng đợt
hạn hán, thể hiện dữ liệu bằng báo biểu;
- Cập nhật thông tin ngập úng và lưu trữ dữ liệu về tình hình ngập úng của từng đợt
ngập úng, thể hiện dữ liệu bằng báo biểu;
- Cập nhật thông tin về lịch gieo trồng: Cập nhật và lưu trữ thông tin lịch gieo trồng của từng xã; - Lập bản đồ phân bố cây trồng; - Lập bản đồ lịch gieo trồng; - Lập bản đồ lịch tưới/tiêu; - Lập bản đồ hạn hán; - Lập bản đồ ngập úng; - Xác nhận người dùng;
- Truyền tải dữ liệu: Yêu cầu được gửi tới máy chủ, máy chủ xử lý dữ liệu theo yêu cầu và trả dữ liệu về cho máy trạm.
b. Biểu đồ các chức năng chính
Người sử dụng có thể phóng to, thu nhỏ, thay đổi màu sắc, đường nét, … của bản đồ đã được tải về máy trạm. Khi người dùng muốn cập nhật lại các lớp bản đồ trên máy
trạm thì phải đăng nhập vào máy chủ để được quyền tải dữ liệu bản đồ về máy trạm. Đây chính là phần mở rộng của chức năng thao tác bản đồ.
Hình 2.6 Biểu đồ chức năng chính mức 1 [4]
Hình 2.8 Một phần của biểu đồ chức năng chính (mức 2) [4]
Hình 2.10 Một phần của biểu đồ chức năng chính (mức 2) [4]
2.3 Tổng quan về ArcGIS
2.3.1 Tổng quan về ArcGIS
Hình 2.11 Tổng quan về ArcGIS [7]
ArcGIS là dòng sản phẩm hỗ trợ trong hệ thống thông tin địa lý của ESRI.
ArcGIS Desktop bao gồm một loạt các ứng dụng được tích hợp với nhau:
thực hiện bất kỳ công việc nào của GIS từ đơn giản tới nâng cao như: vẽ bản đồ, quản lý dữ liệu, phân tích dữ liệu địa lý, biên tập dữ liệu và xử lý thông tin địa lý. Thêm vào
đó, ArcGIS cho phép người sử dụng khai thác các nguồn dữ liệu không gian sẵn có rất
nhiều qua dịch vụ ArcIMS trên Internet hoặc dữ liệu được lưu trữ trong CSDL
ArcSDE.
ArcGIS Desktop là một hệ thống tích hợp, toàn diện được thiết kế để đáp ứng
nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. ArcGIS Desktop có thể được truy cập bằng cách sử dụng ba sản phẩm phần mềm, mỗi phần mềm cung cấp các chức năng đáp ứng nhu cầu của người sử dụng ở các mức độ khác nhau:
ArcView cung cấp hệ thống vẽ bản đồ toàn diện và các cơng cụ phân tích dễ
dàng sử dụng như chỉnh sửa và xử lý thông tin địa lý;
ArcEditor bao gồm đầy đủ các chức năng của ArcView, thêm vào đó nó cịn có
khả năng chỉnh sửa nâng cao;
ArcInfo mở rộng chức năng của cả hai phần mềm trên với khả năng xử lý thông tin địa lý nâng cao và cho phép kế thừa các ứng dụng cho ArcInfo Workstation (Arc,
ARCPLOT., ARCEDIT...);
Vì tất cả các sản phẩm ArcGIS đều dùng một kiến trúc chung, nên người sử dụng
ở bất kỳ máy trạm nào cũng có thể chia sẻ cơng việc của mình với người khác. Bản đồ,
dữ liệu, biểu tượng, các lớp bản đồ, các công cụ tuỳ chỉnh, giao diện, báo cáo,
metadata… có thể được truy cập thay thế cho nhau trong cả ba sản phẩm này.
2.3.2 Tổng quan về các ứng dụng
Tất cả các sản phẩm ArcGIS (ArcView, ArcEditor, và ArcInfo) đều có chung
các ứng dụng ArcMap, ArcCatalog, và ArcToolbox. ArcMap là một ứng dụng dùng
trong việc phân tích và tạo bản đồ. ArcCatalog là công cụ truy cập, quản lý dữ liệu.
ArcToolbox bao gồm các công cụ chuyển đổi và quản lý dữ liệu.
a. ArcMap
Hình 2 13 ArcMap [7]
ArcMap cung cấp các công cụ giúp hiển thị dữ liệu, truy vấn dữ liệu và tạo bản
đồ có chất lượng cao. ArcMap giúp cho việc biên tập bản đồ, nhúng các bản đồ vào
trong các ứng dụng khác, hoặc xuất bản các bản đồ điện tử trở nên dễ dàng. ArcMap cũng cung cấp các chức năng như: phân tích, vẽ biểu đồ, viết báo cáo, tạo và chỉnh sửa dữ liệu địa lý. Khi người sử dụng lưu một bản đồ, thì tất cả các cách trình bày bản đồ (layout), biểu tượng, ghi chú và biểu đồ đều được tự động lưu lại.
ArcMap là một ứng dụng cơ bản của ArcGIS dùng trong việc hiển thị, truy vấn, sửa chữa, tạo và phân tích dữ liệu.
b. ArcCatalog
Hình 2.14 ArcCatalog [7]
ArcCatalog giúp tổ chức và quản lý toàn bộ dữ liệu GIS. ArcCatalog bao gồm các cơng cụ đọc lướt và tìm kiếm thông tin địa lý, ghi chép và xem metadata, xem
nhanh bất cứ tập dữ liệu nào và cung cấp cấu trúc giản đồ cho các lớp.
c. ArcToolbox
Hình 2.15 ArcToolBox [7]
ArcToolbox cung cấp cơng cụ chuyển đổi dữ liệu, quản lý hệ thống toạ độ, thay
đổi phép chiếu của bản đồ. ArcToolbox hỗ trợ người sử dụng kéo thả dễ dàng trong
ArcCatalog và ArcMap. Trong ArcInfo, ArcToolbox cung cấp thêm cơng cụ chuyển
d. ArcScene
Hình 2.16 ArcSence [7]
Ngồi các mơđun kể trên, ArcGIS cịn có các mơ đun mở rộng để cung cấp các chức năng hiển thị, phân tích các dạng dữ liệu khơng gian có tính đặc thù như ArcGIS 3D Analyst, ArcGIS Spatial Analyst.
ESRI® 3D Analyst™ là mô đun cung cấp các công cụ hiển thị và phân tích
khơng gian 3 chiều của hệ thống phần mềm ArcGIS™. 3D Analyst cung cấp một ứng dụng dùng cho việc hiển thị và phân tích dữ liệu trong không gian 3 chiều là ArcScene™, đồng thời cũng đưa thêm mội số công cụ mới vào ArcCatalog™ và
ArcMap™.
ArcScene cho phép tạo các hình ảnh phối cảnh mà trên đó chúng ta có thể định vị và tương tác với các dữ liệu địa lý. Chúng ta có thể chồng các lớp dữ liệu raster và vector lên bề mặt địa hình và chuyển các đối tượng vector thành các điểm, đường và dạng hình khối. Chúng ta cũng có thể sử dụng các công cụ của 3D Analyst trong ArcScene để tạo và phân tích bề mặt.
2.4 Giải pháp công nghệ
2.4.1 Giải pháp về hệ điều hành
a. Hệ điều hành máy chủ
Máy chủ hiện có tại Sở NN&PTNT Vĩnh Phúc là máy thuộc dòng Intel. Hiện nay, hệ điều hành sử dụng cho máy chủ thuộc dòng Intel phổ biến là UNIX, LINUX, OS/2 và MS Windows Server.
Hệ điều hành UNIX so với các hệ khác được sử dụng lâu hơn cả, lúc đầu cho các máy tính dịng UNIX, sau đó được chuyển thể sang cho máy Intel. Nó có nhiều phiên
bản khác nhau. Ưu điểm của hệ điều hành loại này là hỗ trợ rất tốt công tác quản trị và bảo mật hệ thống, hoạt động ổn định. Nhược điểm là chi phí chuyển giao đắt, mức độ
phổ biến ở Việt Nam không cao, đòi hỏi đào tạo quản trị tốn kém và mất nhiều thời
gian, giao diện không thân thiện, hỗ trợ người sử dụng cịn thấp, địi hỏi cấu hình phần
cứng cao.
Hệ điều hành LINUX được viết vào năm 1991 bởi Linus Tovard. LINUX là biến thể của UNIX và là thuộc loại sản phẩm mã nguồn mở. LINUX được sử dụng khá phổ biến hiện nay ở châu Âu. ở Việt Nam, LINUX khá phổ biến, chỉ sau Windows của
Microsoft. Ưu điểm của LINUX là người dùng khơng mất phí mua vì nó là sản phẩm mã nguồn mở. Nó hỗ trợ quản trị và bảo mật hệ thống tốt. LINUX có thể chạy trên nhiều phần cứng khác nhau. LINUX phù hợp với các hệ thống yêu cầu bảo mật cao và mang tính chuyên nghiệp cao. Nhược điểm: còn hạn chế trong việc hỗ trợ người dùng
đầu cuối, chi phí đào tạo lớn. Cái khó khăn lớn nhất khi triển khai LINUX ở Việt Nam
là nó gần như khơng được biết đến ở các địa phương.
OS/2 là hệ điều hành do hãng IBM phát triển sử dụng cho máy chủ dòng Intel. Ưu điểm của hệ điều hành này là bảo mật tốt, hoạt động ổn định. Nhược điểm là
không được phổ biến tại Việt Nam, do đó, nếu sử dụng, chi phí đào tạo đòi hỏi lớn. Hệ điều hành Windows 2000 Server, Windows 2003 Server là các phiên bản
khác nhau của Windows NT của hãng Microsoft dành cho máy chủ dòng Intel. Ưu điểm của loại hệ điều hành này là phổ biến nhất hiện nay ở Việt Nam, giá chuyển giao
rẻ, không địi hỏi cao về cấu hình phần cứng, giao diện thân thiện, dễ sử dụng, hỗ trợ người dùng tốt, chi phí đào tạo sử dụng thấp. Nhược điểm: Tính ổn định của hệ thống không bằng các hệ điều hành UNIX, LINUX, OS/2..., khả năng bảo mật thấp.
Hiện nay, các máy chủ của Sở NN&PTNT Vĩnh Phúc và Sở Thông tin Truyền thông tỉnh Vĩnh Phúc đang được cài đặt và điều hành bởi Windows Server của
Microsoft. Như vậy, Windows Server của Microsoft là hệ điều hành đang được sử
dụng đủ đáp ứng nhu cầu triển khai dự án. CSDL thuộc tính và không gian của hệ
thống GIS quản lý công tác thuỷ lợi sẽ được cài đặt và vận hành trong môi trường của hệ điều hành này.
b. Công nghệ cơ sở dữ liệu
Vì hệ thống GIS quản lý cơng tác thuỷ lợi phải là hệ thống đa người dùng, quản trị CSDL cần phải đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác, lựa chọn hệ quản trị CSDL
phải được tiến hành dựa vào kết quả lựa chọn hệ điều hành cho máy chủ. Trên nền của Windows 2000 Server hiện nay các quản trị CSDL đa người dùng thường được sử
dụng là Infomix, Oracle, DB2, MS SQL Server.
Quản trị CSDL Informix là sản phẩm của IBM. Phần mềm này có ưu điểm là
khơng địi hỏi cấu hình thiết bị phần cứng nhiều, có thể sử dụng các cơng cụ khác nhau như Visual Basic, Crystal-Report... để triển khai hệ thống. Nhược điểm: giá chuyển
giao so với điều kiện Việt Nam là khá cao, cịn ít phổ biến ở Việt Nam, do vậy địi hỏi chi phí đào tạo quản trị cao.
DB2 cũng là quản trị CSDL của IBM. Ưu điểm của DB2 là hỗ trợ bảo mật và hỗ trợ quản trị tốt, giá chuyển giao bản quyền không cao. Nhược điểm của nó là ít phổ
biến ở Việt Nam, chi phí đào tạo cao.
Quản trị CSDL Oracle là sản phẩm của hãng Oracle. Đây là sản phẩm hàng đầu
trong các quản trị CSDL cho hệ điều hành của Microsoft. Ưu điểm của sản phẩm này là bảo mật tốt, tính ổn định cao, quản trị được những cơ sở dữ liệu với số lượng bản ghi rất lớn. Nhược điểm: giá chuyển giao rất cao, đòi hỏi cấu hình phần cứng mạnh,
người quản trị phải được đào tạo chuyên sâu, tốn nhiều thời gian;
Quản trị CSDL SQL Server hiện là sản phẩm phổ biến nhất ở Việt Nam. Đây là
sản phẩm của Microsoft. Ưu điểm của nó là hoạt động ổn định với số lượng bản ghi
không quá lớn, hỗ trợ bảo mật và phân quyền người dùng phù hợp cho những hệ thống trung bình, yêu cầu cấu hình phần cứng khơng cao, giá chuyển giao không lớn, phù hợp với điều kiện Việt Nam, dễ sử dụng, dễ dàng trong việc tích hợp với hệ điều hành Windows Server. Nhược điểm: chưa đáp ứng được yêu cầu quản trị các hệ thống dữ
liệu cực lớn, mức độ bảo mật kém hơn so với Oracle hay Informix.
Trên cơ sở các tính năng được nêu trên cùng với hiện trạng cơ sở hạ tầng hiện có của tỉnh (đã có Hệ quản trị ORACLE Server 11g Standard Edition.), chúng tôi thấy rằng lựa chọn hệ Quản trị CSDL Oracle cho việc quản trị CSDL của hệ thống là hợp lý,vừa có tính bảo mật tốt, tính ổn định cao, quản trị được những cơ sở dữ liệu với số lượng bản ghi rất lớn.
c. Giải pháp kỹ thuật về cơng nghệ nền
• Đáp ứng được yêu cầu xây dựng hệ thống theo mơ hình đã chọn;
• Phù hợp với hiện trạng phần cứng và phần mềm của các đơn vị hưởng lợi, cụ