Khái niệm
Việc thể hiện sống động dữ liệu không gian Địa lý luôn là yêu cầu then chốt của cộng đồng người sử dụng GIS. GML đã đáp ứng được nhu cầu này: linh động, mạnh mẽ và là một mô hình hoàn chỉnh miêu tả các đối tượng cũng như các hiện tượng trong thế giới thực. GML kế thừa sức mạnh của công nghệ XML chuẩn cùng với xu thế của riêng để sử dụng linh hoạt tùy theo từng mục đích. Đặc tả GML định nghĩa ra các lược đồ XML, cơ chế, các qui ước, … [9].
Đưa ra một framework mở định ra các lược đồ và đối tượng cho các ứng dụng không gian Địa lý.
OGC đã định nghĩa ngắn gọn GML như sau: GML là chuẩn mã hóa XML (eXtensible Markup Language) dành cho việc tạo mô hình, chuyển đổi, lưu trữ thông tin Địa lý kể cả các thuộc tính của đối tượng Địa lý không gian hay phi không gian [9].
Đặc tả đưa ra các lược đồ XML, cơ chế và qui ước như sau:
• Đưa ra một khung (framework) mở, trung lập (vendor-neutral) để định nghĩa các lược đồ và các đối tượng của ứng dụng không gian Địa lí. • Cho phép các profile hỗ trợ tập các chức năng thích hợp miêu tả
framework GML.
• Hỗ trợ miêu tả các lược đồ của ứng dụng không gian Địa lí đối với từng vùng riêng biệt và các cộng đồng thông tin.
• Cho phép tạo và duy trì các lược đồ và các kho dữ liệu gắn liền với ứng dụng thông tin Địa lí.
• Hỗ trợ lưu trữ và chuyển đổi giữa các kho dữ liệu.
• Làm tăng khả năng tổ chức để chia sẻ các lược đồ của ứng dụng Địa lí và các thông tin mà chúng mô tả [9].
Phần tích hợp của bất kì một mô hình dữ liệu GML nào đều là một lược đồ ứng dụng GML, trong đó sẽ mô tả các khía cạnh của từng vùng không gian Địa lí. Lược đồ ứng dụng GML mở rộng tương thích với chuẩn OGC, định nghĩa lược đồ GML nền dựa trên đặc tả lược đồ của W3C.
Các phần tử cấu thành nên một tài liệu mô tả bản đồ bằng GML
Một lược đồ GML là một tài liệu về Địa lý liên quan đến đặc tả của tập các đối tượng , các đối tượng này được mô tả bởi các thuộc tính( thuộc tính thông thường và
thuộc tính hình học).Thuộc tính thông thường là những thuộc tính được đưa ra bằng những kiểu dữ liệu cơ bản như kiểu ký tự, kiểu chuối, kiểu số nguyên, kiểu số thực, kiểu logic,các phân tử thuộc tính hình học trong GML sử dụng các Point, MultilPoints, LineStrings, MultilLineStrings, Polygons, MultilPolygons,....Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu trúc các thuộc tính này và việc thể hiện nó bằng GML như thế nào [9]. Về các thuộc tính hình học chúng ta có một tập GeometryCollection như hình bên dưới
Hình 1.8.Cấu trúc một Geometry collection trong GML
Ví dụ định nghĩa các Points, Lienstrings, Polygons bằng GML như sau:
<Point> <coordinates> 10,25 </coordinates> </Point> <LineString> <coordinates> 0,0 15,30 </coordinates> </LineString> <Polygon> <outerBoundaryIs> <LinearRing> <coordinates> 30,40 70,80 50,120 </coordinates>
</LinearRing> </outerBoundaryIs> </Polygon>
Cấu trúc của các đối tượng là
Hình 1.9.Cấu trúc của các đối tượng
Các thuộc tính hình học của các đối tượng được định nghĩa trong GML như sau:
geometricProperty typeName = “pointProperty”
geometricProperty typeName = “lineStringProperty” geometricProperty typeName = “polygonProperty” geometricProperty typeName = “multilPointProperty”
geometricProperty typeName = “multilLineStringProperty” geometricProperty typeName = “multilPolygonProperty”
Bảng 1.11. Các thuộc tính hình học trong GML
Tóm lại tài liệu GML là tài liệu mô tả một tập hợp các đối tượng cho bản đồ theo cấu trúc XML để máy client có thể đọc, hiểu và hiện thị bản đồ theo những mô tả đó dựa trên các dịch vụ được cung cấp bởi máy chủ.
Chƣơng 2: Phân tích cơ sở dữ liệu tài nguyên nƣớc cấp Địa phƣơng
2.1. Cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trƣờng cấp Địa phƣơng
CSDL tài nguyên môi trường ở Địa phương bao gồm lĩnh vực: Cơ sở dữ liệu (CSDL) về đất đai, CSDL đo đạc bản đồ, CSDL tài nguyên nước, CSDL Địa chất và khoáng sản, CSDL về môi trường, CSDL khí tượng thủy văn.
Hình 2.1.Mô hình cơ sở dữ liệu Địa tài nguyên môi trường Địa phương
Dữ liệu về đất đai gồm
• Dữ liệu phân hạng, đánh giá đất;
• Dữ liệu thống kê, kiểm kê đất đai;
• Bản đồ phân hạng đất, bản đồ hiện trạng sử dụng đất;
• Dữ liệu về giá đất;
• Quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất đã được phê duyệt;
• Bản đồ Địa chính;
• Thông tin về đăng ký đất đai và Giấy chứng nhận quyền sử dụng đất và tài sản gắn liền với đất, kết quả giao đất, cho thuê đất, thu hồi đất, chuyển mục đích sử dụng đất, thực hiện các quyền của người sử dụng đất.
Dữ liệu về tài nguyên nƣớc gồm
• Số liệu điều tra khảo sát Địa chất thủy văn;
• Các dữ liệu về khai thác và sử dụng tài nguyên nước;
• Quy hoạch các lưu vực sông, quản lý, khai thác, bảo vệ các nguồn nước quốc tế;
• Kết quả cấp, gia hạn, thu hồi, cho phép, trả lại giấy phép thăm dò, khai thác, sử dụng tài nguyên nước; trám lấp giếng khoan;
• Các dữ liệu về các yếu tố ảnh hưởng đến tài nguyên nước.
Dữ liệu về Địa chất và khoáng sản gồm
• Thống kê trữ lượng khoáng sản;
• Kết quả điều tra cơ bản Địa chất về tài nguyên khoáng sản và các mẫu vật Địa chất, khoáng sản;
• Quy hoạch, kế hoạch điều tra cơ bản Địa chất về tài nguyên khoáng sản, quy hoạch về thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng khoáng sản;
• Bản đồ Địa chất khu vực, Địa chất tai biến, Địa chất môi trường, Địa chất khoáng sản, Địa chất thủy văn, Địa chất công trình và các bản đồ chuyên đề về Địa chất và khoáng sản;
• Khu vực đấu thầu hoạt động khoáng sản; khu vực có khoáng sản đặc biệt, độc hại; các khu vực cấm, tạm thời cấm hoạt động khoáng sản;
• Báo các hoạt động khoáng sản; báo cáo quản lý nhà nước hàng năm về hoạt động khoáng sản;
• Kết quả cấp, gia hạn, thu hồi, cho phép, trả lại giấy phép hoạt động khoáng sản, cho phép tiếp tục thực hiện quyền hoạt động khoáng sản.
Dữ liệu về môi trƣờng gồm
• Các kết quả điều tra, khảo sát về môi trường;
• Dữ liệu, thông tin về đa dạng sinh học;
• Dữ liệu, thông tin về đánh giá môi trường chiến lược, đánh giá tác động môi trường, cam kết bảo vệ môi trường;
• Kết quả về giải quyết bồi thường thiệt hại về môi trường đã được cơ quan nhà nước có thẩm quyền giải quyết;
• Danh sách, thông tin về các nguồn thải, chất thải có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường;
• Các khu vực bị ô nhiễm, suy thoái, sự cố môi trường; khu vực có nguy cơ xảy ra sự cố môi trường; danh mục các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và danh mục các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng đã được đưa ra khỏi danh sách;
• Kết quả điều tra, khảo sát về hiện trạng môi trường, chất thải nguy hại, chất thải rắn thông thường;
• Thông tin, dữ liệu quan trắc môi trường được phép trao đổi;
• Kết quả cấp, gia hạn, thu hồi các loại giấy phép về môi trường.
Dữ liệu về khí tƣợng thuỷ văn gồm
• Các tài liệu, số liệu điều tra cơ bản về khí tượng thuỷ văn, môi trường không khí và nước, biến đổi khí hậu, suy giảm tầng ô dôn;
• Các loại biểu đồ, bản đồ, ảnh thu từ vệ tinh, các loại phim, ảnh về các đối tượng nghiên cứu khí tượng thuỷ văn;
• Hồ sơ kỹ thuật của các công trình khí tượng thuỷ văn;
• Kết quả cấp, gia hạn, thu hồi các loại giấy phép về hoạt động khí tượng thủy văn.
Dữ liệu về đo đạc và bản đồ và nền Địa lý
• Cơ sở dữ liệu nền Địa hình được xây dựng gồm các tỷ lệ:
+ 1:5.000: được xây dựng từ bản đồ Địa hình tỷ lệ 1:5.000 hiện có tại các khu vực trên Địa bàn tỉnh;
• Dữ liệu về trắc Địa: + Điểm khống chế + Lưới Địa chính
+ Hiện trạng bản đồ Địa hình, Địa chính
• Hệ thống ảnh máy bay, ảnh vệ tinh phục vụ đo đạc và bản đồ;
• Bản đồ nền Địa giới hành chính 364 phải được cập nhật theo hiện trạng
• Bản đồ nền Địa chính cơ sở;
• Bản đồ hành chính tỉnh, huyện, xã các tỷ lệ ;
• Các loại bản đồ chuyên để khác;
đạc và bản đồ và thông tin tư liệu tích hợp của thông tin tư liệu về đo đạc và bản đồ với các loại thông tin tư liệu khác;
2.1.1. Hiện trạng dữ liệu tài nguyên môi trường Địa phương
Về hệ dữ liệu
Dữ liệu TNMT của đa số các tỉnh hiện được lưu trữ chủ yếu dưới dạng giấy. Các thông tin này chủ yếu được hình thành từ các thời kỳ trước, việc theo dõi, quản lý, cập nhật thay đổi không liên tục nên dữ liệu chưa phản ảnh đúng với thực tế.
Việc lưu trữ và khai thác dữ liệu không được quản lý do dữ liệu được lưu trữ một cách rời rạc, việc cập nhật không thống nhất; Do đó để tìm được dữ liệu tốt nhất và chính xác nhất gặp nhiều khó khăn.
Hơn nữa không có sự tích hợp, kế thừa dữ liệu giữa các lĩnh vực trong ngành do không có sự thống nhất trong việc tổ chức lưu trữ, khai thác và trao đổi dữ liệu, thông tin giữa các bộ phận và không đồng bộ về cơ sở toán học, định dạng dữ liệu.
Về phần mềm ứng dụng
Hầu hết các phần mềm ứng dụng của ngành thậm chí không được triển khai và khai thác để phục vụ cho công tác chuyên môn nghiệp vụ. Các bộ phận thụ lý hồ sơ thực hiện thủ công ảnh hưởng đến tiến độ thực hiện công việc là điều không tránh khỏi Việc xây dựng hệ thống thông tin CSDL TNMT tỉnh sẽ thống nhất việc sử dụng các phần mềm ứng dụng, xây dựng một mô hình nhằm gắn kết, khai thác các phần mềm ứng dụng hiện có một cách hiệu quả hơn. Điều này sẽ giúp cho người sử dụng khai thác hiệu quả hơn nữa các phần mềm trong hệ thống, và hình thành các khuôn mẫu để có thể trao đổi dữ liệu giữa bộ phận và các cấp.
2.1.2. Kiến trúc cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường Địa phương
Cơ sở dữ liệu tài nguyên và môi trường Địa phương được xây dựng trên cơ sở ứng dụng GIS, do đó trong các Cơ sở dữ liệu đều bao gồm các thành phần chính như sau:
• Thành phần dữ liệu không gian: Mô tả hình dáng, vị trí của đối tượng trên bề mặt Trái đất. Dữ liệu không gian được phân thành các lớp dữ liệu chuyên đề.
• Thành phần dữ liệu thuộc tính: Mô tả các thuộc tính phi không gian của các đối tượng.
trọng của GIS, mỗi một đối tượng không gian sẽ liên hệ với một bản nghi dữ liệu thuộc tính tương ứng.
Các thành phần chính của cơ sở dữ liệu tài nguyên và môi trường:
CÁC CSDL CHUYÊN NGÀNH PHỤC VỤ QUẢN LÝ, TÁC NGHIỆP
CSDL
Đất đai Môi trườngCSDL
CSDL Tài nguyên Nước CSDL Đo đạc và bản đồ CSDL Địa chất và khoáng sản CSDLTNMT cấp huyện
Metadata Nền địa lý Danh mục dữ liệu
Dữ liệu
đất đai môi trườngDữ liệu Dữ liệu địa chất khoáng sản Dữ liệu tài nguyên nước Dữ liệu đo đạc bản đồ
CSDL TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TỔNG HỢP
Đồng bộ và trích chọn dữ liệu Dữ liệu biển và hải đảo CSDL Biển và Hải đảo Dữ liệu khí tượng thủy văn CSDL Khí tượng thủy văn
Hình 2.2.Kiến trúc cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường Địa phương
2.2. Cơ sở dữ liệu tài nguyên nƣớc và giải pháp
2.2.1. Khảo sát hiện trạng về tài nguyên nước
Dữ liệu tài nguyên nước bao gồm các hạng mục dữ liệu như trình bày bảng dưới đây
STT Hạng mục dữ liệu Chi tiết hạng mục dữ liệu TÀI NGUYÊN NƢỚC
1 Dữ liệu tài nguyên nước mặt Hồ sơ hồ chứa Hồ sơ đập dâng Hồ sơ cống nước Hồ sơ trạm bơm Hiện trạng hồ chứa Hiện trạng đập dâng Hiện trạng cống nước Hiện trạng trạm bơm Bản đồ thủy hệ Bản đồ lưu vực sông
Bản đồ hệ thống thuỷ lợi
Bản đồ hệ thống cung cấp nước sạch Bản đồ nuôi trồng thuỷ sản.
2 Dữ liệu quan trắc nước mặt Đợt quan trắc nước mặt Mẫu quan trắc nước mặt Kết quả quan trắc nước mặt 3 Dữ liệu tài nguyên nước
dưới đất Công trình khai thác nước dưới đất Hiện trạng công trình khai thác nước dưới đất
Bản đồ Địa chất thủy văn
Bản đồ mạng lưới quan trắc nước dưới đất.
Bản đồ hiện trạng khai thác nước dưới đất
Bản đồ chất lượng nước dưới đất. Ảnh Địa tầng và cấu trúc giếng 4 Dữ liệu quan trắc nước dưới
đất Đợt quan trắc nước dưới đất
Mẫu quan trắc nước dưới đất Kết quả quan trắc nước dưới đất 5 Dữ liệu danh mục sông
6 Dữ liệu nước xả công nghiệp
7 Các loại dữ liệu khác Bản đồ hành chính tỉnh Thông tin kinh tế xã hội tỉnh Các tài liệu khác
Bảng 2.2.Hạng mục dữ liệu tài nguyên nước
2.2.2. Phân tích và giải pháp cho dữ liệu tài nguyên nước
Dữ liệu tài nguyên nước ở Địa phương được lưu trữ dưới dạng hồ sơ, giấy tờ đối với dữ liệu phi không gian, còn dữ liệu không gian được lưu trữ dưới các định dạng tệp đồ họa ví dụ như là: *.shp, *.tab, *.xml …
Với dữ liệu phi không gian: Để quản lý thông tin dữ liệu tài nguyên nước của Địa phương tác giả đề xuất xây dựng ứng dụng phần mềm desktop để quản lý các dữ liệu về hồ sơ nước mặt, nước dưới đất, dữ liệu quan trắc.
Với dữ liệu không gian: Để chia sẻ, phân phối thông tin dữ liệu bản đồ tác giả đề xuất xây dựng ứng dụng webgis để phân phối, trao đổi dữ liệu.
Các chức năng trên trang web bao gồm
Danh mục dữ liệu: lưu trữ các danh mục dữ liệu về tài nguyên nước • Dữ liệu tài nguyên nước mặt
• Dữ liệu quan trắc nước mặt • Dữ liệu tài nguyên nước dưới đất • Dữ liệu quan trắc nước dưới đất • Dữ liệu danh mục sông
• Dữ liệu nước xả công nghiệp • Các loại dữ liệu khác
Bản đồ:
• Phóng to thu nhỏ bản đồ • Di chuyển bản đồ
• Truy vấn thông tin trên bản đồ • Tìm kiếm trên bản đồ
Các bản đồ được đưa lên sẽ được biên tập dưới dạng tài liệu SLD, từ đó máy chủ sẽ xuất bản đồ thành các dịch vụ WFS, WMS, WCS cung cấp cho người sử dụng; Lựa chọn công nghệ
a. Công nghệ phát triển ứng dụng web
Xét về yếu tố ưu nhược điểm tác giả đề xuất xây dựng website dựa trên công nghệ mã nguồn mở, sử dụng các thư viện mã nguồn mở để phát triển. Vì công nghệ nguồn mở thể hiện các ưu điểm chính sau:
• Tính kinh tế: sử dụng phần mềm nguồn mở (PMNM) thực sự đã tiết kiệm
được khoản tiền khổng lồ. Song đó không phải là tất cả, bởi đôi khi lựa chọn phần mềm, người ta không quá chú trọng duy nhất vào vấn đề kinh phí, cái mà họ quan tâm là tiện ích sử dụng, chất lượng phần mềm. Xét về mặt này PMNM có những ưu việt đáng kể như: tính an toàn, tính ổn
định đáng tin cậy; Các chuẩn mở và việc không phải lệ thuộc vào nhà cung cấp; Giảm phụ thuộc vào nhập khẩu; Phát triển năng lực ngành công nghiệp tỉnh Bắc Giang; Vấn đề vi phạm bản quyền, quyền sở hữu trí tuệ; tính tuân thủ WTO; nội Địa hoá…
• Về tính an toàn: Thực tế cho thấy không hề tồn tại một hệ điều hành nào
mà tính an toàn của nó được hoàn hảo. Song, so với phần mềm nguồn đóng (PMNĐ) thì PMNM ưu việt hơn hẳn về độ an toàn.