tổ chức quản lý và cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí trên khu vực thành phố thủ đức

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG -HCM </b>

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.Trần Trọng Đức Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. Phan Hiền Vũ

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA </b>

<b>CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc </b>

<b>NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ </b>

Họ tên học viên: Phan Thục Yến MSHV : 2070500

Ngày, tháng, năm sinh: 11/06/1998 Nơi sinh: Nha Trang - Khánh Hòa

Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và Hệ thống thông tin Địa lý Mã số : 8440214

<b>I. TÊN ĐỀ TÀI: Tổ chức, quản lý và cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí trên khu vực Thành phố Thủ Đức (Organize, manage and update data related to locations in Thu Duc City) </b>

<b>II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: </b>

- Xây dựng hệ thống WebGIS phục vụ cho việc tổ chức, quản lý và cập nhật các dữ liệu khu vực thành phố Thủ Đức

- Xây dựng cơng cụ tự động trích xuất ảnh viễn thám cùng với các ảnh đã được tính tốn chỉ số NDVI, NDBI, NDWI và ảnh nhiệt LST

<b>III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 04/09/2023 </b>

<b>IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/12/2023 V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.Trần Trọng Đức </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Quý Thầy, Cô giảng dạy lớp Cao học Bản đồ, Viễn thám và Hệ thống thông tin Địa lý

tại Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã truyền đạt những tri thức vô cùng quý giá cho tơi trong suốt q trình theo học tại Trường.

Các Anh, Chị cùng khóa và khóa trên tại Trường đã nhiệt tình hỗ trợ tơi thực hiện luận

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>TÓM TẮT LUẬN VĂN </b>

Hiện nay, việc quản lý các nguồn dữ liệu đang được lưu trữ rời rạc, không đồng nhất từ các cơ quan, tổ chức của Nhà nước là vấn đề cấp thiết và nhạy cảm. Để đáp ứng nhu cầu trong việc hệ thống hóa, quản lý dữ liệu một cách chặt chẽ cũng như chia sẻ dữ liệu đến người dân một cách rộng rãi, việc phát triển một hệ thống WebGIS được dùng để tổ chức, quản lý, cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí thành phố Thủ Đức sẽ đem lại tiện ích, hiệu quả khơng nhỏ.

Nghiên cứu này sử dụng công cụ PostgreSQL/PostGIS để xây dựng cơ sở dữ liệu cho hệ thống WebGIS, để tạo nên trang WebGIS, các công nghệ mã nguồn mở được ứng dụng như GeoServer, Leaflet, Yii2 và để tạo nên siêu dữ liệu sử dụng công cụ PgMetadata. Đầu tiên cần thu thập dữ liệu từ các cơ quan ban ngành và đặc biệt là lấy nguồn dữ liệu từ HCMGIS (Trung tâm Ứng dụng Hệ thống thông tin Địa lý TPHCM). Thứ hai tiến hành chuẩn hóa dữ liệu để thống nhất các nguồn dữ liệu lại với nhau. Thứ ba xây dựng siêu dữ liệu để cung cấp đầy đủ thông tin mơ tả nguồn dữ liệu đó một cách chuẩn xác nhất. Thứ tư là xây dựng hệ thống WebGIS bằng các công nghệ tối ưu được kể đến. Cuối cùng là tích hợp tính năng truy xuất ảnh Viễn thám lên trang WebGIS. Kết quả của nghiên cứu tạo ra được một hệ thống WebGIS với các tính năng như tạo cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh để lưu trữ các lớp dữ liệu rời rạc, cho phép cán bộ từ cơ quan, tổ chức của Nhà nước quản lý dữ liệu trực tiếp lên trang WebGIS, chia sẻ dữ liệu cùng siêu dữ liệu rộng rãi đến người dân cùng với tính năng truy xuất ảnh Viễn thám một cách nhanh chóng.

Cuối cùng, kết quả nghiên cứu của luận văn này cho thấy rằng xây dựng hệ thống WebGIS phục vụ cho tổ chức, quản lý, cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí ở khu vực thành phố Thủ Đức là rất cần thiết. Không chỉ giúp cơ quan Nhà nước đảm bảo được các dữ liệu luôn được cập nhật đầy đủ thông tin, có tính kết nối mà con giúp người dân tiếp cận đến thông tin một cách dễ dàng, tiết kiệm thời gian trong việc tìm kiếm nguồn thơng tin đủ tin tưởng. Việc sử dụng công nghệ mã nguồn mở cũng giúp tiết kiệm chi phí phát triển và bảo trì hệ thống.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>ABSTRACT </b>

Currently, the management of data sources that are stored discretely and inconsistently from State agencies and organizations is an urgent and sensitive issue. To meet the needs of systematizing and managing data strictly as well as sharing data widely with people, developing a WebGIS system is used to organize, manage, and update data. Updating data related to the location of Thu Duc city will bring great convenience and efficiency.

This research uses the PostgreSQL/PostGIS tool to build the database for the WebGIS system, to create the WebGIS site, open source technologies are applied such as GeoServer, Leaflet, Yii2 and to create metadata using tool PgMetadata. First, it is necessary to collect data from agencies and especially get data from HCMGIS (Ho Chi Minh GIS). Second, standardize data to unify data sources together. Third, build metadata to provide complete information to describe that data source in the most accurate way. Fourth is to build a WebGIS system using the optimal technologies mentioned. Finally, integrate the Remote Sensing image retrieval feature onto the WebGIS website.

The results of the research created a WebGIS system with features such as creating a complete database to store discrete data layers, allowing officials from state agencies and organizations to manage data. data directly to the WebGIS website, sharing data and metadata widely with people along with the feature of quickly retrieving Remote Sensing images.

Finally, the research results of this thesis show that building a WebGIS system to serve the organization, management, and updating of location-related data in Thu Duc city area is very necessary. Not only does it help State agencies ensure that data is always fully updated and connected, but it also helps people access information easily, saving time in finding sources. Information is reliable enough. Using open source technology also helps save system development and maintenance costs.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>LỜI CAM ĐOAN </b>

<i><b>Tôi xin cam đoan luận văn “Tổ chức, quản lý và cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí trên khu vực Thành phố Thủ Đức” là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự </b></i>

hướng dẫn của PGS.Trần Trọng Đức. Các số liệu và dữ liệu trong đề tài này được thu thập và sử dụng một cách trung thực, có nguồn gốc rõ ràng. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn này không sao chép của bất cứ luận văn nào. Nếu có bất kỳ sự gian lận nào, tơi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng cũng như kết quả luận văn của mình.

TP.HCM, tháng 12 năm 2023

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ... 5 </b>

<b>1.6 Nội dung luận văn ... 6 </b>

<b>CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ... 7 </b>

<b>2.1 Các cơng trình nghiên cứu quốc tế ... 7 </b>

<b>2.2 Các cơng trình nghiên cứu trong nước ... 10 </b>

<b>CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 15 </b>

<b>3.1 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu ... 15 </b>

3.1.1 Định nghĩa hệ cơ sở dữ liệu và hệ quản trị cơ sở dữ liệu ... 15

3.1.2 Các khả năng của hệ quản trị CSDL ... 15

<b>3.2 Siêu dữ liệu ... 17 </b>

3.2.1 Giới thiệu:... 17

3.2.2 Nội dung Metadata: ... 17

3.2.3 Mơ hình cấu trúc siêu dữ liệu địa lý ... 20

<b>3.3 Dữ liệu viễn thám ... 22 </b>

3.3.1 Giới thiệu về ảnh viễn thám Sentinel 2 MSI ... 22

3.3.2 Giới thiệu về ảnh MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) ... 23

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

3.3.3 Phân tích các chỉ số cơ bản từ Sentinel 2 ... 24

<b>3.4 WebGIS ... 26 </b>

<b>3.5 Google Earth Engine ... 31 </b>

<b>CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ... 33 </b>

<b>4.1 Khu vực nghiên cứu ... 33 </b>

<b>4.2 Hiện trạng dữ liệu ... 35 </b>

<b>4.3 Nguồn dữ liệu xây dựng hệ thống ... 39 </b>

<b>4.4 Phân cấp, phân quyền truy cập vào cơ sở dữ liệu ... 41 </b>

<b>4.5 Xây dựng kiến trúc của hệ thống ... 41 </b>

<b>4.6 Quy trình xây dựng hệ thống ... 44 </b>

4.6.1 Thiết kế cơ sở dữ liệu ... 46

<b>4.6.2 Xây dựng metadata ... 56 </b>

<b>4.6.3 Thiết kế và xây dựng hệ thống WebGIS ... 64 </b>

4.6.3.1 Xây dựng giao diện ... 64

4.6.3.2 Xây dựng chức năng ... 66

<b>CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ... 75 </b>

<b>5.1 Tổ chức, quản lý và cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí ... 75 </b>

<b>5.2 Mô tả chức năng chi tiết của hệ thống ... 76 </b>

<b>CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ... 119 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH </b>

Hình 2.1: Phương pháp biểu đồ luồng triển khai BESS WebGIS ... 8

Hình 2.2: Khung nghiên cứu của Muhammad Aqiff Abdul Wahid ... 9

Hình 2.3: Kết quả hệ thống WebGIS quản lý đô thị huyện Mê Linh ... 11

Hình 2.4: Mơ hình cơ sở dữ liệu Giao thơng ở mức logic ... 13

Hình 2.5: Thiết kế giao diện trang WebGIS ... 14

Hình 2.6: Kết quả phần mềm ... 14

Hình 3.1: Mơ hình cấu trúc siêu dữ liệu địa lý ... 20

Hình 3.2: So sánh bước sóng Landsat 7, 8 và Sentinel 2 ... 22

Hình 3.3: Dữ liệu nhiệt độ bề mặt đất Terra MODIS từ sản phẩm MOD11A1 năm 2020 ... 24

Hình 3.4: Quy trình phân tích ảnh Viễn thám ... 25

Hình 3.5: Mơ hình mơ tả cách thức hoạt động của WebGIS ... 27

Hình 4.1: Vị trí địa lý khu vực thành phố Thủ Đức ... 34

Hình 4.2: Sơ đồ tổ chức các phịng ban của thành phố Thủ Đức ... 36

Hình 4.3: Mơ tả kiến trúc hệ thống WebGIS... 42

Hình 4.4: Mơ tả quy trình xây dựng hệ thống WebGIS ... 45

Hình 4.5: Cơ sở dữ liệu mức khái niệm (ERD) ... 48

Hình 4.6: Tiến hành tạo hệ quản trị cơ sở dữ liệu trên PostgreSQL ... 50

Hình 4.7: Kết nối QGIS cùng hệ quản trị CSDL PostgreSQL ... 51

Hình 4.8: Các lớp dữ liệu được đưa vào PostgreSQL ... 52

Hình 4.9: Kết quả cho các bảng dữ liệu được lưu trữ trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu . 53 Hình 4.10: Khơng gian làm việc của GeoServer ... 54

Hình 4.11: Tạo Data Store để lưu trữ dữ liệu địa lý ... 54

Hình 4.12: Các lớp tượng trưng cho các lớp dữ liệu địa lý ... 55

Hình 4.13: Cơ sở dữ liệu của metadata mức khái niệm ... 56

Hình 4.14: Cài đặt plugin PgMetadata ... 57

Hình 4.15: Cơng cụ để tạo môi trường làm việc chứa các lớp dữ liệu từ pgmetadata phục vụ cho việc xây dựng siêu dữ liệu ... 58

Hình 4.16: Cơng cụ dùng để kết nối siêu dữ liệu được xây dựng trên QGIS với PostgreSQL ... 58

Hình 4.17: Kết quả có được sau khi chạy hai công cụ để tạo ra một schema dùng để lưu trữ siêu dữ liệu ... 59

Hình 4.18: Tiến hành đưa các lớp dữ liệu vào database đã tạo trên QGIS ... 59

Hình 4.19: Các lớp dữ liệu dùng để cập nhật metadata ... 60

Hình 4.20: Hai trường thông tin dùng để nhận định siêu dữ liệu được xây dựng cho lớp dữ liệu nào ... 60

Hình 4.21: Giao diện để nhập siêu dữ liệu Thơng tin liên hệ ... 61

Hình 4.22: Giao diện để cập nhật các siêu dữ liệu cần thiết của một lớp dữ liệu ... 61

Hình 4.23: Tính năng tạo vùng bao tự động cho lớp dữ liệu ... 61

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Hình 4.24: Cột Id sẽ đươc chuyển đổi thành số hiệu và là khóa chính của lớp siêu dữ

liệu này ... 64

Hình 4.25: Xuất file chứa siêu dữ liệu dưới dạng HTML ... 64

Hình 4.26: Kết quả của siêu dữ liệu được hiển thị trên PostgreSQL ... 64

Hình 4.27: Thiết kế giao diện hệ thống WebGIS ... 65

Hình 4.28: Tiến hành cài đặt thêm các thư viện trong composer.json ... 66

Hình 4.29: Tạo thuộc tính phần mềm cho các chỉ mục ... 67

Hình 4.30: Tạo giao diện cho các chỉ mục trên thanh sidebar ... 67

Hình 4.31: Kết quả đặt tên cho các chỉ mục trên thanh cơng cụ ... 67

Hình 4.32: Xây dựng chức năng báo cáo thống kê ... 68

Hình 4.33: Thiết kế giao diện phần bản đồ của trang view ... 69

Hình 4.34: Thiết kế giao diện các thơng tin thuộc tính hiển thị ở trang view ... 69

Hình 4.35: Tạo file _form cho phép lưu trữ dữ liệu thay đổi ... 70

Hình 4.36: Thiết kế giao diện phần bản đồ của trang cập nhật hoặc thêm mới ... 70

Hình 4.37: Thiết kế chức năng xóa... 71

Hình 4.38: Đưa dữ liệu không gian từ Geoserver lên hệ thống thơng qua WMS ... 71

Hình 4.39: Thiết kế styles tương ứng cho từng lớp dữ liệu ... 72

Hình 4.40: Đưa dữ liệu thuộc tính từ database lên hệ thống thơng qua WFS ... 72

Hình 4.41: Thiết kế giao diện đọc file metadata ... 73

Hình 5.1: Sơ đồ mô tả chức năng chi tiết của hệ thống WebGIS ... 77

Hình 5.2: Giao diện trang đăng nhập của WebGIS ... 78

Hình 5.3: Giao diện xem thơng tin chi tiết của người dùng ... 79

Hình 5.4: Giao diện cập nhật thông tin tài khoản ... 79

Hình 5.5: Giao diện cập nhật mật khẩu của tài khoản ... 80

Hình 5.6: Giao diện thể hiện danh sách hoạt động của trang WebGIS ... 81

Hình 5.7: Giao diện khi thêm mới quyền truy cập ... 82

Hình 5.8: Kết quả sau khi tạo danh sách quyền truy cập ... 82

Hình 5.9: Giao diện xem lại quyền truy cập đã tạo ... 82

Hình 5.10: Giao diện cập nhật thêm hoạt động cho quyền truy cập ... 83

Hình 5.11: Giao diện khi xóa quyền truy cập bất kỳ ... 83

Hình 5.12: Giao diện khi thêm mới một nhóm quyền ... 84

Hình 5.13: Kết quả sau khi thực hiện thêm mới một nhóm quyền ... 84

Hình 5.14: Giao diện xem lại thơng tin nhóm quyền đã tạo ... 85

Hình 5.15: Giao diện cho việc cập nhật lại nhóm quyền đã tạo ... 86

Hình 5.16: Giao diện khi trang WebGIS hỏi lại về việc xóa nhóm quyền ... 86

Hình 5.17: Giao diện tạo mới tài khoản người dùng ... 87

Hình 5.18: Kết quả sau khi tạo mới tài khoản ... 87

Hình 5.19: Giao diện trang WebGIS khi xem lại thơng tin tài khoản đã tạo ... 88

Hình 5.20: Giao diện cập nhật thông tin tài khoản ... 88

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Hình 5.21: Giao diện trang WebGIS khi hỏi lại quản trị viên có chắc muốn xóa mục

này... 89

Hình 5.22: Giao diện quản trị viên chọn khóa tài khoản người dùng ... 89

Hình 5.23: Giao diện trang báo cáo thống kê ... 90

Hình 5.24: Các định dạng tải xuống với biểu đồ ... 90

Hình 5.25: Giao diện xem thơng tin thuộc tính của lớp dữ liệu ... 91

Hình 5.26: Các định dạng cho phép tải dữ liệu thuộc tính ... 91

Hình 5.27: Kết quả khi tải dữ liệu dạng excel ... 92

Hình 5.28: Kết quả khi thực hiện bước tìm kiếm đối tượng dữ liệu ... 92

Hình 5.29: Giao diện khi xem thông tin chi tiết của một đối tượng ... 93

Hình 5.30: Giao diện khi cập nhật thông tin chi tiết của một đối tượng địa lý ... 94

Hình 5.31: Ví dụ cho giao diện cập nhật thông tin đối tượng dạng điểm ... 95

Hình 5.32: Giao diện cho cập nhật thơng tin đối tượng dạng đường ... 96

Hình 5.33: Giao diện cho cập nhật thông tin đối tượng dạng vùng ... 97

Hình 5.34: Giao diện trang WebGIS hỏi lại có chắc muốn xóa đối tượng này... 97

Hình 5.35: Giao diện thêm mới đối tượng dữ liệu dạng điểm ... 98

Hình 5.36: Giao diện thêm mới đối tượng dữ liệu dạng đường ... 98

Hình 5.37: Giao diện thêm mới đối tượng dữ liệu dạng vùng ... 99

Hình 5.38: Giao diện quản lý danh mục ... 99

Hình 5.39: Giao diện khi người quản trị viên chọn Map ... 100

Hình 5.40: Giao diện trang WebGIS khi người dùng xem lớp dữ liệu trên nền bản đồ ... 100

Hình 5.41: Giao diện trang WebGIS khi người dùng xem từng đối tượng của lớp dữ liệu ... 101

Hình 5.42: Cung cấp thơng tin tổng quan về siêu dữ liệu, hệ quy chiếu và mô tả về dữ liệu địa lý ... 101

Hình 5.43: Cung cấp thơng tin chất lượng dữ liệu, phân phối dữ liệu và ngày cập nhật dữ liệu ... 102

Hình 5.44: Cung cấp thơng tin khơng gian và tình trạng khác của dữ liệu ... 102

Hình 5.45: Thơng tin kỹ thuật của metadata ... 102

Hình 5.46: Kết quả cho việc thực hiện thao tác tải dữ liệu ... 103

Hình 5.47: Giao diện map của lớp dữ liệu tòa nhà ... 103

Hình 5.48: Cung cấp thơng tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Tòa nhà ... 103

Hình 5.49: Giao diện map của lớp dữ liệu Địa chính 2003 ... 104

Hình 5.50: Cung cấp thông tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Địa chính 2003 ... 104

Hình 5.51: Giao diện map của lớp dữ liệu Hiện trạng sử dụng đất 2014 ... 105

Hình 5.52: Cung cấp thơng tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Hiện trạng sử dụng đất 2014 ... 105

Hình 5.53: Giao diện map của lớp dữ liệu Quy hoạch sử dụng đất 2020 ... 106

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Hình 5.54: Cung cấp thông tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Quy hoạch sử

dụng đất 2020 ... 106

Hình 5.55: Giao diện map của lớp dữ liệu Thủy hệ ... 107

Hình 5.56: Cung cấp thông tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Thủy hệ ... 107

Hình 5.57: Giao diện map của lớp dữ liệu Cơ sở y tế ... 108

Hình 5.58: Cung cấp thơng tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Cơ sở y tế 108 Hình 5.59: Giao diện map của lớp dữ liệu Hợp tác xã ... 109

Hình 5.60: Cung cấp thông tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Hợp tác xã ... 109

Hình 5.61: Giao diện map của lớp dữ liệu Kinh tế - Văn hóa – Xã hội ... 110

Hình 5.62: Cung cấp thông tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Kinh tế - Văn hóa – Xã hội ... 110

Hình 5.63: Giao diện map của lớp dữ liệu Nhà thuốc ... 111

Hình 5.64: Cung cấp thơng tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Nhà thuốc 111 Hình 5.65: Giao diện map của lớp dữ liệu Tơn giáo ... 112

Hình 5.66: Cung cấp thông tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Tơn giáo .. 112

Hình 5.67: Giao map của lớp dữ liệu Giao thơng ... 113

Hình 5.68: Cung cấp thông tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Giao thơng ... 113

Hình 5.69: Giao diện map của lớp dữ liệu Trạm xe bus ... 114

Hình 5.70: Cung cấp thơng tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Trạm xe bus ... 114

Hình 5.71: Giao map của lớp dữ liệu Ranh hành chính ... 115

Hình 5.72: Cung cấp thông tin tổng quan về siêu dữ liệu của lớp dữ liệu Ranh hành chính ... 115

Hình 5.73: Giao diện trang Module viễn thám ... 116

Hình 5.74: Các nút sổ để cập nhật dữ liệu đầu vào cho ảnh viễn thám ... 116

Hình 5.75: Kết quả khi truy xuất ảnh viễn thám thơ ... 117

Hình 5.76: Kết quả khi truy xuất ảnh viễn thám với chỉ số NDVI... 117

Hình 5.77: Kết quả khi truy xuất ảnh viễn thám với chỉ số NDBI ... 118

Hình 5.78: Kết quả khi truy xuất ảnh viễn thám với chỉ số NDWI ... 118

Hình 5.79: Kết quả khi truy xuất ảnh viễn thám LST ... 118

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>DANH MỤC BẢNG </b>

Bảng 3.1: Hiển thị thông tin cần có trong lược đồ siêu dữ liệu ... 20

Bảng 3.2: Các chỉ số của một ảnh Sentinel-2 MSI level 1C bao gồm ... 22

Bảng 3.3: Đánh giá năm loại dịch vụ WebGIS ... 28

Bảng 3.4: Đánh giá chức năng của năm loại dịch vụ WebGIS ... 29

Bảng 4.1: Dữ liệu hiện trạng của các phịng ban sau khi rà sốt ... 37

Bảng 4.2: Mô tả các lớp dữ liệu ... 39

Bảng 4.20: Bảng mô tả nội dung siêu dữ liệu cần nhập ... 62

Bảng 5.1: Mô tả chức năng trang WebGIS với từng đối tượng ... 77

<b>DANH MỤC PHƯƠNG TRÌNH </b>𝑁𝐷𝑉𝐼 (Phương trình 1) ... 25

𝑁𝐷𝑊𝐼 (Phương trình 2) ... 26

𝑁𝐷𝐵𝐼 (Phương trình 3) ... 26

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU </b>

<b>1.1 Đặt vấn đề </b>

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu của một quốc gia là một hệ thống tổng thể bao gồm các cơ sở dữ liệu, mạng lưới kết nối, các ứng dụng và các quy trình quản lý, nhằm thu thập, lưu trữ, xử lý và chia sẻ thông tin của một quốc gia.

Hệ thống thường bao gồm các cơ sở dữ liệu chuyên ngành về các lĩnh vực như dân cư, doanh nghiệp, đất đai, tài nguyên thiên nhiên, tài chính, thương mại, giáo dục, y tế, lao động, thuế, an ninh, quốc phòng... Các cơ sở dữ liệu này được kết nối với nhau thành một hệ thống thống nhất, đồng bộ, có khả năng chia sẻ thơng tin giữa các cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp. Nó có vai trị quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, nâng cao hiệu quả quản lý nhà nước, bảo vệ an ninh quốc gia và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân.

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ mạnh mẽ như hiện nay, việc xây dựng một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu của quốc gia là vô cùng quan trọng và cấp thiết. Hiện nay, các nước có nền công nghệ thông tin phát triển mạnh mẽ như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore... đã xây dựng được các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quốc gia quy mô lớn, đáp ứng được nhu cầu quản lý, điều hành của Chính phủ và phục vụ phát triển kinh tế - xã hội. Tiếp nối với sự phát triển này, nước ta cũng đã đặt ra các tiêu chí để thay đổi việc lưu trữ dữ liệu dưới dạng tài liệu cứng thành quản lý bằng hệ thống máy tính trong giai đoạn chuyển đổi cơng nghệ số hiện nay.

Tại Việt Nam, chiều 9/12/2020, Ủy ban Thường vụ Quốc hội thông qua nghị quyết thành lập thành phố Thủ Đức thuộc TP HCM với tỷ lệ đồng ý 100%. Nghị quyết 1111/NQ-UBTVQH14 của UBTVQH [1] có hiệu lực thi hành từ 01/01/2021; theo đó thành lập TP Thủ Đức trên cơ sở nhập toàn bộ diện tích tự nhiên và dân số của Quận 2, Quận 9 và quận Thủ Đức (Khu vực phía Đơng). Với sự thay đổi này, cơ quan chính quyền mong muốn sẽ thúc đẩy phát triển nền kinh tế thành phố mới và khu vực phía Nam trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, phù hợp xu hướng phát triển kinh tế tri thức của thế giới. Khu vực này có thế mạnh về vị trí địa lý, là trung tâm miền Đông Nam Bộ với hệ thống giao thông được đầu tư phát triển đồng bộ, thuận lợi, giúp kết nối, hợp tác phát triển kinh tế với các tỉnh lân cận. Hệ sinh thái khởi nghiệp đã hình thành và phát triển mạnh mẽ. Khu Đại học Quốc gia Thành phố có cơ sở hạ tầng kỹ thuật hiện đại, tập trung 12 trường đại học, viện nghiên cứu…

Một trong những giải pháp cốt lõi để đảm bảo việc phát triển toàn diện cho thành phố

<b>mới đó là: “Rà sốt, đánh giá, xây dựng và phát triển hệ thống cơ sở dữ liệu đô thị tập trung trên nền tảng GIS dùng chung để quản lý các nguồn lực đất đai, tài nguyên-môi trường, cơ sở hạ tầng, dự án đầu tư trên địa bàn 3 quận.” </b>

Đến nay, TP. Thủ Đức đã phê duyệt kế hoạch phát triển đô thị thông minh và chuyển đổi số giai đoạn 2021-2025, định hướng đến năm 2030. Trong 2 năm qua, TP.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Thủ Đức làm được một số công việc trong thực hiện đô thị thông minh và chuyển đổi số. Tuy nhiên, một trong những vấn đề rất lớn và rất mới là quản lý dựa trên cơng nghệ GIS. Do đó, TP. Thủ Đức đặt ra yêu cầu xây dựng đề án cơ sở dữ liệu GIS từ nay đến năm 2025 như một cấu phần trong xây dựng đô thị thông minh và chuyển đổi số.

Ơng Nguyễn Kỳ Phùng - Phó Chủ tịch UBND TP Thủ Đức chỉ ra 3 thách thức khi xây dựng và phát triển hệ thống cơ sở dữ liệu đô thị tập trung trên nền tảng GIS: [2] Thứ nhất, dữ liệu không gian địa lý không chỉ riêng TP Thủ Đức mà cả TP.HCM cũng như cả nước nằm phân tán, rời rạc, nhiều cơ quan, đơn vị quản lý theo chuyên ngành của mình. Các đơn vị quản lý theo chuyên ngành nên không thể chỉnh lý từng dữ liệu mà sử dụng công nghệ để liên thông để dùng chung. Thứ hai, thách thức từ đội ngũ cán bộ. Hiện nay, cán bộ đang quen quản lý dữ liệu thuộc tính, tức hồ sơ gồm có dữ liệu A, dữ liệu B… Nhưng nên hiểu dữ liệu GIS là dữ liệu tổng thể, trong đó bao gồm dữ liệu thuộc tính và dữ liệu khơng gian. Thứ ba, trong quá trình thực hiện đề án này phải xây dựng những điều lệ, quy trình chung để có các đơn vị liên quan thống nhất sử dụng chung, chia sẻ chung, hệ thống quản trị chung. Mỗi đơn vị chuyên ngành chịu trách nhiệm quản lý dữ liệu nhưng được quản trị chung trên TP Thủ Đức.

Nhận xét dữ liệu về không gian địa lý đang nằm rời rạc ở các sở, ngành, vì vậy cần có chiến lược quy tụ dữ liệu này về để cùng nhau khai thác. Hiện tại, thành phố Thủ Đức đang thiếu hẳn một kho dữ liệu dùng chung giữa các đơn vị dẫn đến việc triển khai các công cụ phân tích dự báo và điều hành tổng thể, hỗ trợ ra quyết định cho Lãnh đạo Thành phố gặp nhiều khó khăn. Đó là một phần lý do vì sao các giải pháp của các lĩnh vực hiện vẫn tương đối rời rạc, tương tự mơ hình quản trị đô thị truyền thống theo chiều dọc. Việc xây dựng Kho dữ liệu dùng chung sẽ đặt nền móng quan trọng để xây dựng các hệ thống ứng dụng thành phố thông minh cho thành phố Thủ Đức, hỗ trợ cho các hệ thống GIS hiện tại và định hướng sẽ xây dựng trong tương lai.

Kho dữ liệu dùng chung có vai trị quan trọng trong thời đại cơng nghệ số. Đây là nơi tích hợp, lưu trữ, xử lý dữ liệu lớn được thu nhận từ nhiều hệ thống thông tin, cơ sở dữ liệu (CSDL) khác nhau nhằm phục vụ cơng tác quản lý, phân tích, chia sẻ và tái sử dụng cho các mục tiêu, tác nghiệp khác nhau. Hiện nay, quá trình xây dựng Kho dữ liệu dùng chung đang đối mặt với một loạt khó khăn như:

Thứ nhất, vẫn cịn đa dạng dữ liệu đầu vào. Việc thu thập dữ liệu từ các nguồn khác nhau với định dạng và cấu trúc khác nhau dẫn đến khó khăn trong việc xử lý và tích hợp chúng vào Kho dữ liệu dùng chung. Thứ hai, khó khăn về việc quản lý phân quyền bảo mật. Việc phân quyền, quản lý và bảo mật dữ liệu trong kho dữ liệu dùng chung khá phức tạp, đòi hỏi giải pháp kỹ thuật và quản lý thích hợp để đảm bảo chỉ người dùng có quyền truy cập mới có thể tiếp cận và sử dụng dữ liệu. Thứ ba là về chất lượng dữ liệu. Sự chính xác của dữ liệu có vai trị rất quan trọng trong việc hỗ trợ ra quyết định của các cấp lãnh đạo. Cuối cùng là yếu tố về việc tích hợp với các ứng dụng hiện có. Với nhiều ứng dụng tác nghiệp khác nhau tại thành phố Thủ Đức, việc xây dựng Kho dữ

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

liệu dùng chung cần đảm bảo khả năng tích hợp để tối ưu hóa hiệu suất và tận dụng tối đa giá trị của dữ liệu đã được xây dựng.

Đối chiếu với thực trạng công tác quản lý cơ sở dữ liệu hiện nay có thể thấy rằng: những bất cập tồn tại, làm giảm hiệu quả, gây lãng phí trong cơng tác quản lý nói chung có nguyên nhân từ việc thiếu những cơ sở dữ liệu được xây dựng đầy đủ và đồng bộ để phục vụ công tác quản lý; các bước lấy dữ liệu cịn q thủ cơng, lặp đi lặp lại nhiều giai đoạn và cần cải tiến hơn. Mục tiêu của nghiên cứu này là xây dựng một hệ thống cung cấp các CSDL vị trí để hình thành một cơ sở hạ tầng thông tin hiện đại cho hệ thống quản lý cơ sở, cung cấp nhanh chóng chính xác thông tin định vị không gian cho sử dụng, vừa là công cụ đắc lực không thể thiếu để từng bước nâng cao độ tin cậy của chính hệ thống thơng tin bản đồ, khắc phục sai sót bất cập của hệ thống dữ liệu. Đó là

<b>lý do tác giả chọn đề tài “Tổ chức, quản lý và cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí trên khu vực Thành phố Thủ Đức” cho đề tài nghiên cứu luận văn của mình. </b>

<b>1.2 Mục tiêu đề tài </b>

Ứng dụng công nghệ để xây dựng một hệ thống WebGIS chứa đựng đầy đủ các cơ sở dữ liệu được thu thập từ các cơ quan ban ngành, tạo môi trường để chia sẻ dữ liệu nội bộ với nhau và có thể chia sẻ các dữ liệu được cho phép đến người dân tiếp cận nhiều hơn nữa. Nhằm làm rõ được nguồn gốc của dữ liệu, các thông tin quan trọng mô tả dữ liệu như ngôn ngữ, hệ quy chiếu, hiện trạng dữ liệu, chất lượng dữ liệu,… tương ứng với mỗi lớp dữ liệu đều được xây dựng siêu dữ liệu và tích hợp trực tiếp trêng trang WebGIS cho người dùng. Để phục vụ cho các nhà nghiên cứu, người dân khi lấy dữ liệu sẽ khơng cịn gặp khó khăn với các tình huống: dữ liệu này được xây dựng bởi cơ quan nào, ai là người thành lập, năm phát hành,…

Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ viễn thám vào việc quản lý, giám sát sự thay đổi của môi trường, đơ thị,… cũng đóng góp một phần quan trọng trong các nghiên cứu. Để có thể theo dõi sự thay đổi bề mặt trong một khoảng thời gian, các nhà nghiên cứu cần tải nhiều ảnh viễn thám với thời gian khác nhau và trải qua các bước thủ công chỉnh sửa ảnh, cắt ảnh theo khu vực, loại bỏ mây,… Thấy được điểm cần cải tiến, học viên đã xây dựng và tích hợp thêm một cơng cụ tự động hóa tải ảnh viễn thám ở khu vực thành phố Thủ Đức cùng với các chỉ số cơ sở hạ tầng đơ thị để tối giản được quy trình thủ công của các nhà nghiên cứu, tăng được lượng thời gian phân tích chuyên sâu của họ.

Với các ứng dụng trên, hệ thống WebGIS sẽ cung cấp các chức năng cho người dùng như báo cáo thống kê số lượng lớp dữ liệu hiện có, quản lý các lớp dữ liệu nội bộ và chỉnh sửa, cập nhật, thêm mới các đối tượng dữ liệu, trích xuất ảnh viễn thám thô cùng với các ảnh chỉ số một cách nhanh chóng. Trang WebGIS được xây dựng cho ba đối tượng sử dụng khác nhau để việc chia sẻ nguồn tài ngun dữ liệu được hợp lý, có tính bảo mật hơn bao gồm quản trị viên, người sử dụng được phân quyền và người dùng khác.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Từ những mục tiêu trong việc xây dựng một trang WebGIS để quản lý, có thể giải quyết được các vấn đề nan giải trong việc quản lý CSDL bằng phần mềm GIS được đặt ra cho thành phố Thủ Đức giai đoạn 2021 – 2025 bao gồm:

 Cung cấp được các dữ liệu đã được thống nhất với định dạng và cấu trúc  Phân quyền quản lý và bảo mật dữ liệu cho cán bộ có trách nhiệm, làm giảm

tình trạng mất mát dữ liệu nội bộ  Độ chính xác và rõ ràng của dữ liệu

 Tích hợp thêm các ứng dụng một cách thuận tiện

<b>1.3 Nội dung nghiên cứu </b>

Để tiến hành xây dựng một trang WebGIS cung cấp các chức năng quản lý dữ liệu, truy xuất ảnh viễn thám cũng như cung cấp mô tả thông tin dữ liệu đến người dùng. Đầu tiên, cần khảo sát sơ bộ thực trạng tình hình sử dụng liệu GIS ở các cơ quan, tìm hiểu được nhu cầu gắn kết các cơ sở dữ liệu giữa các cơ quan tổ chức với nhau trong việc quản lý bộ máy Nhà nước. Sau khi hiểu được nhu cầu của cơ quan ban ngành hiện nay, tiến hành thu thập các lớp dữ liệu, tiến hành thiết kế nên một cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh để bắt đầu xây dựng trang WebGIS.

Sau khi có đầy đủ thơng tin cũng như nguồn dữ liệu, tiến hành chuẩn hóa sơ bộ và hoàn tất việc xây dựng một cơ sở dữ liệu hồn chỉnh thơng qua hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL. Xây dựng thêm thông tin siêu dữ liệu cho từng lớp dữ liệu tương ứng theo tiêu chuẩn ISO 19115-2: 2009 kết hợp với TCVN 12154:2018 và Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Chuẩn Thông tin địa lý cơ sở.

Tiến hành xây dựng trang WebGIS với mơ hình ba tầng: tầng Client, Business Layer và Data warehouse. Từ nhu cầu và mục đích sử dụng trang WebGIS, tiến hành thiết kế lên các chức năng cho hệ thống nhằm mục đích quản lý dữ liệu, cập nhật dữ liệu, xem thông tin siêu dữ liệu, bản đồ. Sử dụng công nghệ Google Earth Engine để xây dựng công cụ tự động

- Đề tài tiến hành xây dựng trực tiếp một trang WebGIS riêng biệt, không sử dụng các phần mềm GIS Online hiện hữu nên khơng có so sánh về các phần mềm với nhau.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

- Định nghĩa tên đề tài: thuật ngữ “dữ liệu liên quan đến vị trí” được dùng nhằm nhấn mạnh các lớp dữ liệu được thu thập phục vụ cho bài nghiên cứu này bao gồm dữ liệu thuộc tính và khơng gian.

- Quá trình tác nghiệp: vì tính chất bảo mật của các cơ quan tổ chức, học viên không tiến hành tác nghiệp đến từng cơ quan ban ngành. Kết quả khảo sát được dựa vào đánh giá từ chỉ thị thành lập “Mơ hình nghiên cứu GIS tổng thể” của thành phố Thủ Đức từ Trung tâm hệ thống thông tin địa lý đã khảo sát.

<b>1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn </b>

<b>Đề tài “Tổ chức, quản lý và cập nhật dữ liệu liên quan đến vị trí trên khu vực Thành phố Thủ Đức nghiên cứu xây dựng một hệ thống có đầy đủ chức năng về tổ </b>

chức, quản lý, cập nhật các dữ liệu hiện hữu ở các cơ quan tổ chức, ban ngành hiện nay và mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng. Dưới đây là những ý nghĩa của đề tài:

- Giảm thiểu các bước cập nhật dữ liệu bằng việc lên thẳng trang WebGIS để cập nhật trực tuyến trên ứng dụng.

Ý nghĩa thực tiễn:

- Nghiên cứu này góp phần tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh để thống nhất lại các nguồn dữ liệu đang được lưu trữ rời rạc hiện nay, loại bỏ đi sự chồng chéo các loại dữ liệu và tăng tính chủ động cập nhật dữ liệu hơn.

- Giảm tải những bước thủ công rườm rà và khơng có sự kết nối giữa các cơ quan ban ngành với nhau. Tăng cường, đẩy mạnh việc trang bị kiến thức về công nghệ cho đội ngũ cán bộ.

- Với việc thành công để tạo ra một sản phẩm GIS trong thời đại 4.0 cùng với các tiêu chí phát triển được đặt ra, khẳng định vai trị của việc hội nhập giữa cơng nghệ và sự phát triển kinh tế đất nước, góp phần thúc đẩy sự tăng trưởng kinh tế ở thành phố Thủ Đức.

- Tạo môi trường cho người dân được tiếp cận thêm với dữ liệu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>1.6 Nội dung luận văn </b>

Với nội dung và mục tiêu nghiên cứu đã được nêu ở phần trên, bài luận sẽ được trình bày trong 6 chương:

<b>- Chương 1: Mở đầu. Nội dung của chương này sẽ trình bày về lý do lựa chọn đề </b>

tài, mục tiêu, nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài. Kết thúc chương sẽ trình bày về ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu.

<b>- Chương 2: Tổng quan về nghiên cứu. Nội dung chương 2 sẽ trình bày tổng </b>

quan về các nghiên cứu trong và ngồi nước có liên quan, nhận xét nêu những vấn đề còn tồn tại, chỉ ra những vấn đề mà đề tài cần tập trung nghiên cứu, giải quyết.

<b>- Chương 3: Cơ sở lý thuyết. Chương 3 sẽ trình bày về các cơ sở lý thuyết, lý </b>

luận, giả thuyết khoa học, các phương pháp và công cụ thực hiện đã được sử dụng trong Luận án.

<b>- Chương 4: Giải pháp thực hiện. Nội dung chính của chương 4 sẽ trình bày về </b>

cơng nghệ sử dụng, quy trình xây dựng dữ liệu và trang WebGIS.

<b>- Chương 5: Kết quả nghiên cứu. Chương 5 sẽ trình bày về các kết quả đạt được </b>

trong nghiên cứu cùng mô tả chức năng chi tiết sản phẩm.

<b>- Chương 6: Kết luận và kiến nghị. Đề xuất kết luận và kiến nghị cho những </b>

nghiên cứu tiếp theo.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<b>CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU </b>

<b>2.1 Các cơng trình nghiên cứu quốc tế </b>

Giovanni Randazzo [3] và cộng sự đã trình bày một ý tưởng về việc Triển khai WebGIS để lập bản đồ động và trực quan hóa dữ liệu không gian địa lý ven biển: Nghiên cứu điển hình về Dự án BESS. Việc quản lý và giám sát các bãi biển nhỏ (PB) ở quần đảo Malta và Sicily là một thách thức lớn. Các bãi biển nhỏ này thường có kích thước nhỏ và nằm ở vị trí xa xơi, khiến việc giám sát chúng bằng các phương pháp truyền thống trở nên khó khăn. Để giải quyết vấn đề này, dự án BESS (Pocket Beach Management and Remote Surveillance System) của Liên minh Châu Âu đã phát triển một nền tảng WebGIS. Nền tảng này cung cấp một công cụ truy cập từ xa dễ sử dụng để theo dõi tình trạng của 134 PB ở hai khu vực này. Nền tảng WebGIS hiển thị các lớp thông tin khác nhau cho mỗi PB, bao gồm:

- Ảnh viễn thám

- Đặc điểm địa chất/địa mạo của bãi biển - Sự phát triển của đường bờ biển

- Các thơng số hình học và hình thái - Độ sâu nước nông

- Ảnh chụp bãi biển

Nền tảng WebGIS cho phép các nhà nghiên cứu, các nhà quản lý và công chúng truy cập và phân tích dữ liệu về các bãi biển nhỏ. Điều này giúp họ xác định, đánh giá và giải quyết các vấn đề hiện tại và đang phát sinh đối với các bãi biển này. Ngoài ra, nền tảng WebGIS cũng có thể được sử dụng để:

- Theo dõi sự thay đổi của các bãi biển nhỏ theo thời gian - Lập kế hoạch các biện pháp can thiệp phù hợp

- Thúc đẩy sự tham gia của cộng đồng trong việc bảo vệ các bãi biển nhỏ

Nền tảng WebGIS là một công cụ quan trọng cho việc quản lý và giám sát các bãi biển nhỏ. Nó có thể giúp cải thiện hiểu biết của chúng ta về các bãi biển này và giúp chúng ta bảo vệ chúng cho các thế hệ tương lai. Hình 2.1 mơ tả hương pháp biểu đồ luồng triển khai BESS WebGIS.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Hình 2.1: Phương pháp biểu đồ luồng triển khai BESS WebGIS [3]

Muhammad Aqiff Abdul Wahid [4] và cộng sự đã công bố đề tài liên quan tới quản lý dữ liệu GIS bằng nền tảng của ERSI. Quản lý cơ sở hạ tầng tích hợp bằng ứng dụng Web-GIS.

Mục đích của nghiên cứu này là xây dựng một ứng dụng web sử dụng công nghệ Hệ thống thông tin địa lý (GIS) để hỗ trợ trường đại học trong việc quản lý thông tin tài sản cơ sở hạ tầng. Nghiên cứu điều tra cách quản lý tài sản cơ sở hạ tầng bằng ArcGIS Online có thể cải thiện phương pháp quản lý tài sản truyền thống như thế nào. Phương pháp quản lý tài sản cơ sở hạ tầng truyền thống. Thông tin tài sản cơ sở hạ tầng thường được lưu trữ bằng các phương pháp truyền thống như giấy tờ, bản đồ giấy và bản vẽ. Các phương pháp này không đáng tin cậy vì chúng có thể bị mất, hư hỏng hoặc lỗi thời. Ngồi ra, việc chia sẻ thơng tin được lưu trữ ở các định dạng này với người khác có thể gặp khó khăn. Lợi ích của việc sử dụng GIS cho quản lý tài sản cơ sở hạ tầng. GIS có thể được sử dụng để tạo ra một cơ sở dữ liệu địa lý để lưu trữ tất cả thông tin tài sản cơ sở hạ tầng. Cơ sở dữ liệu địa lý là một cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu khơng gian (như vị trí của tài sản) và dữ liệu thuộc tính (như loại tài sản, tình trạng của nó và lịch sử bảo trì của nó). Thơng tin này sau đó có thể được sử dụng để tạo bản đồ và báo cáo có thể được sử dụng để quản lý tài sản cơ sở hạ tầng. ArcGIS Online là nền tảng GIS dựa trên đám mây có thể được sử dụng để tạo và chia sẻ bản đồ và ứng dụng. Trong nghiên cứu này, ArcGIS Online đã được sử dụng để tạo một ứng dụng web map có thể được sử dụng để hiển thị và chia sẻ thông tin tài sản cơ sở hạ tầng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Lợi ích của việc sử dụng ArcGIS Online cho quản lý tài sản cơ sở hạ tầng. ArcGIS Online là một công cụ mạnh mẽ có thể được sử dụng để cải thiện quản lý tài sản cơ sở hạ tầng theo nhiều cách. Ví dụ: nó có thể được sử dụng để:

- Theo dõi vị trí và tình trạng của tài sản cơ sở hạ tầng - Lập lịch và theo dõi các hoạt động bảo trì

- Xác định và ưu tiên các tài sản cơ sở hạ tầng cần thay thế hoặc sửa chữa - Chia sẻ thông tin tài sản cơ sở hạ tầng với người khác

Nghiên cứu đã tìm thấy rằng việc sử dụng ArcGIS Online cho quản lý tài sản cơ sở hạ tầng có thể cải thiện phương pháp quản lý tài sản truyền thống theo nhiều cách. ArcGIS Online là một cơng cụ mạnh mẽ có thể được sử dụng để theo dõi, quản lý và chia sẻ thông tin tài sản cơ sở hạ tầng. Hình 2.2 mơ tả khung nghiên cứu của Muhammad Aqiff Abdul Wahid như sau:

Hình 2.2: Khung nghiên cứu của Muhammad Aqiff Abdul Wahid [4]

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>2.2 Các cơng trình nghiên cứu trong nước </b>

Ứng dụng GIS xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu chuẩn hóa phục vụ quản lý đô thị huyện Mê Linh, thành phố Hà Nội [5]:

Bài nghiên cứu đã ứng dụng các phần mềm mã nguồn mở để xây dựng các hệ thống trên WebGIS với quy mô nhỏ (về lượng dữ liệu, về yêu cầu truy cập) và đơn giản (về tính năng, khơng u cầu xử lý khơng gian trực tiếp) như WebGIS huyện Mê Linh là hoàn toàn khả thi.

Để thành lập được trang WebGIS, tác giả trải qua với bốn bước chính bao gồm: - Chuẩn bị dữ liệu

- Chuẩn hóa dữ liệu - Xây dựng siêu dữ liệu

- Tổng hợp và hoàn thành trang WebGIS Cụ thể:

<b>Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng </b>

Phương pháp bản đồ: Hệ thống thông tin địa lý (GIS), nhất là khi được thể hiện trên nền Web thì các chức năng thu thập, lưu trữ, thể hiện thông tin là rất quan trọng. Trong bài báo này, việc thể hiện các thơng tin đã được phân tích thơng qua WebGIS giúp phổ biến thơng tin nhanh chóng đến các đối tượng là người dân hoặc các đơn vị quản lý địa phương (End user) giúp tăng hiệu quả trong việc sử dụng hệ thống và truyền tải thông tin.

Phương pháp thu thập số liệu: Việc thu thập số liệu đã được tham khảo ở các tổ chức, cơ quan, cơ sở như: Phịng quản lý đơ thị, Phịng Mơi Trường, phịng Nơng nghiệp, phòng Thủy lợi, phòng Thống kê các xã, Ban quản lý dự án, Trung tâm phát triển quỹ đất… Tuy nhiên, để có được nguồn dữ liệu cho bài nghiên cứu, nguồn dữ liệu có thể thu thập được giới hạn ở phịng bạn Trung tâm hệ thống thơng tin địa lý (HMGIS), Sở Tài Nguyên và Môi Trường, Sở Y Tế.

Phương pháp kế thừa: Nội dung nhiệm vụ được phát triển trên cơ sở khai thác và kế thừa các kết quả về xây dựng CSDL, các báo cáo, bản đồ, cơng trình xây dựng của các Viện và các Trung tâm nghiên cứu. Kế thừa và phát triển các cấu trúc CSDL đã được xây dựng trên cả nước cũng như trên địa bàn Huyện (nếu có)

Kỹ thuật chuẩn hóa dữ liệu: Do tính phong phú của dữ liệu không gian thu thập được và theo yêu cầu của hệ thống WebGIS, tất cả các dữ liệu cần được chuẩn hóa trước khi đưa vào cơ sở dữ liệu. Các tiêu chuẩn dữ liệu không gian mà hệ thống cần tuân thủ là tiêu chuẩn của Bộ TNMT (với dữ liệu nền, ban hành năm 2007) và tiêu chuẩn quốc tế (bộ tiêu chuẩn ISO 19100).

<b>Chuẩn hóa dữ liệu </b>

Dữ liệu địa lý sau khi thu nhận được chuẩn hóa đảm bảo yêu cầu quy định kỹ thuật cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý hiện hành và thống nhất toàn bộ dữ liệu GIS hiện có theo chuẩn quốc gia dựa trên “QUY ĐỊNH ÁP DỤNG CHUẨN THÔNG TIN

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

ĐỊA LÝ CƠ SỞ QUỐC GIA” Ban hành kèm theo Quyết định số 06/2007/QĐ-BTNMT ngày 27/02/2007 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường.

<b>Xây dựng siêu dữ liệu </b>

Siêu dữ liệu (metadata) dùng để mô tả tài ngun thơng tin.Vì vậy, có thể hiểu metadata là dữ liệu về dữ liệu hoặc thông tin về thông tin. Cụ thể trong tài liệu thì siêu dữ liệu được xác định là “dữ liệu mơ tả các thuộc tính của đối tượng thơng tin”.

Kết quả trang WebGIS (Hình 2.3) [5] quy hoạch huyện Mê Linh:

Hình 2.3: Kết quả hệ thống WebGIS quản lý đô thị huyện Mê Linh [5] Làm được:

- Bài nghiên cứu đã thành công xây dựng được một hệ thống quản lý các dữ liệu: Quy hoạch phát triển kinh tế, Quy hoạch mạng lưới chợ, tơn giáo, cơng trình giáo dục,... ở huyện Mê Linh - Hà Nội.

- Chia sẻ dữ liệu lên hệ thống WebGIS để các ban ngành khác có thể vào và tham khảo, truy xuất dữ liệu một cách nhanh chóng mà khơng cần tự tổng hợp dữ liệu từ nhiều nguồn rời rạc khác nhau.

- Tập trung không chỉ xây dựng thành cơng hệ thống dữ liệu khơng gian mà cịn nghiên cứu và xây dựng siêu dữ liệu (metadata).

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Xây dựng hệ thống thông tin địa lý (GIS) phục vụ công tác quản lý đô thị thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai [6]:

Nghiên cứu xây dựng Hệ thống thông tin địa lý của Tp. Biên Hịa có khả năng lưu trữ, xử lý, phân tích, trao đổi dữ liệu giữa các phòng ban, cấp thành phố để phục vụ công tác quản lý đô thị thành phố Biên Hòa. Cụ thể: Xây dựng Hệ thống thông tin địa lý phục vụ quản lý đô thị thành phố Biên Hòa gồm: Thiết kế kiến trúc hệ thống, Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS theo mô hình Geodatabase, Xây dựng phần mềm ứng dụng, Xây dựng WebGIS, Xây dựng công việc khung.

Với yêu cầu quản lý và khai thác dữ liệu của các chuyên đề một cách đồng thời của nhiều người dùng ở các phịng ban khác nhau, phần mềm trong hệ thống thơng tin địa lý phục vụ quản lý đô thị Tp. Biên Hịa cần có các chức năng nhập; lưu trữ; truy vấn và phân tích; hiển thị và xuất dữ liệu trên môi trường mạng nhiều người dùng. Phần mềm GIS là thành phần nền hoạt động trên hệ thống máy tính tạo các giao diện tương tác với người sử dụng, hỗ trợ người dùng thực hiện các chức năng của hệ thống thông tin địa lý.

Trong các hệ thống thông tin địa lý, dữ liệu là thành phần rất quan trọng, tuy nhiên để việc quản lý và khai thác dữ liệu thực sự hiệu quả, dữ liệu cần được tổ chức sắp xếp lưu trữ sao cho hợp lý và tối ưu để đáp ứng khả năng truy xuất, chia sẻ dữ liệu, sao cho nhiều người dùng cùng thao tác, truy cập kho dữ liệu mà vẫn đảm bảo được tính tồn vẹn và sự thống nhất của dữ liệu. Do đó, sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu để tổ chức lưu trữ dữ liệu GIS là cần thiết. Dữ liệu được thu thập từ các phòng ban trực thuộc UBND thành phố Biên Hòa theo từng chuyên đề sẽ được nhập/chuyển vào cơ sở dữ liệu. Dữ liệu này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để phục vụ các bài tốn tìm kiếm, hiển thị hoặc phân tích không gian theo các yêu cầu tác nghiệp hằng ngày của các phịng ban.

Từ các mơ tả trên ta có thể nhận ra một số đặc điểm của cơ sở dữ liệu như sau:

<small></small> Hệ quản trị cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu với dung lượng lớn.

<small></small> Quá trình xử lý các yêu cầu dữ liệu từ phía client là nhiều và phức tạp. Do đó, các cấu trúc lưu trữ và truy vấn cần tối ưu.

<small></small> Các quan hệ trong cơ sở dữ liệu phức tạp, đòi hỏi hệ quản trị hỗ trợ rất

<small></small> nhiều tính năng như: kiểu dữ liệu đặc biệt, ràng buộc toàn vẹn. Khả năng tạo chỉ mục cũng được yêu cầu để tăng cường tốc độ truy vấn, tìm kiếm.

Do là một hệ thống lớn cùng một lúc phục vụ nhiều người dùng truy vấn, hiệu chỉnh dữ liệu nên hệ quản trị được chọn phải hỗ trợ nhiều người truy cập đồng thời. Các vấn đề giải quyết tranh chấp, đụng độ trong quá trình truy xuất đồng thời của các hệ quản trị có thể khác nhau. Do đó, việc chọn lựa hệ quản trị hoạt động ổn định rất quan trọng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Lưu trữ dữ liệu nhiều chuyên đề trên một không gian rộng lớn phủ khắp 26 phường/ xã của Tp. Biên Hịa mang tính chiến lược để phát triển kinh tế xã hội tồn thành phố. Vì thế việc bảo đảm an toàn cho hệ thống là rất quan trọng. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu được chọn phải có khả năng hỗ trợ chống xâm nhập, sao chép và phá hoại dữ liệu trên cơ sở cho phép đồng thời nhiều người dùng có quyền truy cập khác nhau và môi trường khai thác qua hệ thống mạng. Căn cứ vào các tiêu chí nêu ra ở phần trên, đồng thời xem xét đến tính phổ biến của các hệ quản trị thông dụng trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, hệ quản trị được đề xuất sử dụng trong bài nghiên cứu: Oracle (Hình 2.4). Thiết kế giao diện trang WebGIS được mơ tả ở Hình 2.5 và kết quả ở Hình 2.6 [6].

Hình 2.4: Mơ hình cơ sở dữ liệu Giao thông ở mức logic [6]

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Hình 2.5: Thiết kế giao diện trang WebGIS [6]

Hình 2.6: Kết quả phần mềm [6]

<b>Kết luận: Sau khi tham khảo những bài nghiên cứu khoa học trên, tác giả nhận thấy </b>

việc ứng dụng công nghệ GIS vào việc xây dựng cơ sở dữ liệu, khởi tạo một hệ thống dùng chung là đề tài cấp thiết và có thể thực hiện được. Hiện nay, đã có nhiều bài nghiên cứu của các tỉnh thành và đó có thể làm tiền đề tham khảo cho việc xây dựng thành phố Thủ Đức. Từ những lợi ích mà các bài nghiên cứu đem lại, tác giả thấy việc xây dựng một cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh cho thành phố Thủ Đức là nhiệm vụ cấp thiết trong việc xây dựng thành phố đô thị thông minh.

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

<b>CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT </b>

<b>3.1 Hệ quản trị cơ sở dữ liệu </b>

3.1.1 Định nghĩa hệ cơ sở dữ liệu và hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu (Database) là một tập hợp các thông tin, dữ liệu được xây dựng theo một cấu trúc nào đó. Mục đích chính là để đáp ứng nhu cầu khai thác, sử dụng của con người hay chạy nhiều chương trình ứng dụng cùng lúc.

Điểm khác biệt của cơ sở dữ liệu so với việc lưu file thông thường nằm ở tính cấu trúc sắp xếp có hệ thống. Các thông tin đầu vào sẽ được phân thành nhiều trường theo một trật tự nhất định. Ưu điểm của cách sắp xếp này là giúp giảm khả năng trùng lặp thơng tin; dễ dàng tìm kiếm và truy xuất theo nhiều cách với khả năng chia sẻ hiệu quả. Các cơ sở dữ liệu sau khi được tạo sẽ cần được lưu trữ lại và lúc này khái niệm hệ cơ sở dữ liệu được ra đời. Theo đó, hệ cơ sở dữ liệu là một chương trình phần mềm có nhiệm vụ chính là lưu trữ; hỗ trợ việc đọc, chỉnh sửa, thêm hay khôi phục thông tin một cách dễ dàng. Hệ thống tự động này sẽ gồm 2 thành phần chính là Bộ xử lý truy vấn và Bộ quản lý dữ liệu.

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database Management System - DBMS)[7]: Là một hệ thống phần mềm cho phép tạo lập cơ sở dữ liệu và điều khiển mọi truy nhập đối với cơ sở dữ liệu đó. Trên thị trường phần mềm hiện nay ở Việt Nam đã xuất hiện khá nhiều phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu như: Microsoft Access, Foxpro, DB2, SQL Server, Oracle,.v.v…

3.1.2 Các khả năng của hệ quản trị CSDL

Có hai khả năng chính cho phép phân biệt các hệ quản trị cơ sở dữ liệu với các kiểu hệ thống lập trình khác:

- Khả năng quản lý dữ liệu tồn tại lâu dài: đặc điểm này chỉ ra rằng có một cơ sở dữ liệu tồn tại trong một thời gian dài, nội dung của cơ sở dữ liệu này là các dữ liệu mà hệ quản trị CSDL truy nhập và quản lý.

- Khả năng truy nhập các khối lượng dữ liệu lớn một cách hiệu quả.

Ngoài hai khả năng cơ bản trên, hệ quản trị CSDL cịn có các khả năng khác mà có thể thấy trong hầu hết các hệ quản trị CSDL đó là:

- Hỗ trợ ít nhất một mơ hình dữ liệu hay một sự trừu tượng tốn học mà qua đó người sử dụng có thể quan sát dữ liệu.

- Ðảm bảo tính độc lập dữ liệu hay sự bất biến của chương trình ứng dụng đối với các thay đổi về cấu trúc trong mơ hình dữ liệu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

- Hỗ trợ các ngôn ngữ cao cấp nhất định cho phép người sử dụng định nghĩa cấu trúc dữ liệu, truy nhập dữ liệu và thao tác dữ liệu.

- Quản lý giao dịch, có nghĩa là khả năng cung cấp các truy nhập đồng thời, đúng đắn đối với CSDL từ nhiều người sử dụng tại cùng một thời điểm.

- Ðiều khiển truy nhập, có nghĩa là khả năng hạn chế truy nhập đến các dữ liệu bởi những người sử dụng không được cấp phép và khả năng kiểm tra tính đúng đắn của CSDL.

- Phục hồi dữ liệu, có nghĩa là có khả năng phục hồi dữ liệu, khơng làm mất mát dữ liệu với các lỗi hệ thống.

Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu thông dụng hiện nay:

<b>MySQL </b>

MySQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) [8] mã nguồn mở và miễn phí. Nó được phát triển bởi Oracle Corporation và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng web, ứng dụng di động và ứng dụng doanh nghiệp. MySQL có một số tính năng nổi bật sau:

- Miễn phí và mã nguồn mở: MySQL là một lựa chọn tuyệt vời cho các doanh nghiệp muốn tiết kiệm chi phí hoặc có quyền kiểm sốt mã nguồn của mình. - Hiệu suất cao: MySQL được thiết kế để cung cấp hiệu suất cao, ngay cả khi dữ

liệu lớn hoặc được truy cập bởi nhiều người dùng đồng thời.

- Tính bảo mật: MySQL cung cấp các tính năng bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ dữ liệu khỏi bị truy cập trái phép hoặc bị thay đổi trái phép.

- Khả năng mở rộng: MySQL có thể được mở rộng để đáp ứng nhu cầu lưu trữ và truy xuất dữ liệu ngày càng tăng.

<b>PostgreSQL </b>

PostgreSQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS)[9] mã nguồn mở và miễn phí. Nó được phát triển bởi PostgreSQL Global Development Group và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng web, ứng dụng di động và ứng dụng doanh nghiệp. PostgreSQL có một số tính năng nổi bật sau:

- Miễn phí và mã nguồn mở: PostgreSQL là một lựa chọn tuyệt vời cho các doanh nghiệp muốn tiết kiệm chi phí hoặc có quyền kiểm sốt mã nguồn của mình. - Hiệu suất cao: PostgreSQL được thiết kế để cung cấp hiệu suất cao, ngay cả khi

dữ liệu lớn hoặc được truy cập bởi nhiều người dùng đồng thời.

- Tính bảo mật: PostgreSQL cung cấp các tính năng bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ dữ liệu khỏi bị truy cập trái phép hoặc bị thay đổi trái phép.

- Khả năng mở rộng: PostgreSQL có thể được mở rộng để đáp ứng nhu cầu lưu trữ và truy xuất dữ liệu ngày càng tăng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

- Tính tồn vẹn dữ liệu: PostgreSQL cung cấp các tính năng để đảm bảo tính tồn vẹn dữ liệu, ngăn chặn các truy cập không hợp lệ hoặc các thay đổi dữ liệu không mong muốn.

- Tính năng mở rộng: PostgreSQL hỗ trợ nhiều tính năng mở rộng, chẳng hạn như các ngơn ngữ lập trình thủ tục, các mơ hình dữ liệu nâng cao và các cơng cụ phân tích.

Trong bài nghiên cứu này, tác giả sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL với các tiềm năng của nó như sau:

- Hiệu suất cao

- Tối ưu các đặc điểm của một hệ quản trị CSDL

- Có tính năng mở rộng PostGIS dùng cho đối tượng không gian ưu việt hơn - Mã nguồn mở

<b>3.2 Siêu dữ liệu </b>

3.2.1 Giới thiệu:

Metadata (Siêu dữ liệu) được định nghĩa: là dữ liệu của dữ liệu. Được sử dụng trong ngữ cảnh dữ liệu kỹ thuật số hiện nay, siêu dữ liệu là những thông tin mô tả nội dung, chất lượng, tình trạng, nguồn dữ liệu, định dạng dữ liệu, độ chính xác và các đặc điểm thích hợp khác của dữ liệu.

Metadata giúp tóm tắt thơng tin cơ bản về dữ liệu. Nhờ vào đó, bạn có thể sử dụng các dữ liệu này hoặc các phiên bản dữ liệu khác cũng như tìm kiếm chúng dễ dàng hơn. Ngồi ra, nó cịn được sử dụng cho các tập tin máy tính, hình ảnh, cơ sở dữ liệu quan hệ, video, tệp âm thanh hoặc trang web.

Hầu hết các trang web đều lựa chọn sử dụng Metadata để mơ tả nội dung và từ các khố được liên kết. Dữ liệu có độ chính xác và chi tiết thế nào cũng là một yếu tố khiến cho người dùng muốn hoặc không muốn truy cập vào trang web.

3.2.2 Nội dung Metadata:

Định nghĩa siêu dữ liệu [10] phải tuân theo rất nhiều công việc tiêu chuẩn hóa trong bối cảnh thơng tin địa lý (ví dụ: FGDC, ISO, v.v.). Các tiêu chuẩn này xác định chính xác thơng tin có trong siêu dữ liệu. Hiện nay có nhiều tổ chức đã cho ra những tiêu chuẩn siêu dữ liệu và thúc đẩy, khuyến khích và hỗ trợ việc sử dụng nó như:

- Federal Geographic Data Committee (FGDC), USA - Dữ liệu Địa lý Liên bang Ủy ban (FGDC), Hoa Kỳ: Cung cấp một tập hợp chung của thuật ngữ và định nghĩa cho siêu dữ liệu kỹ thuật số không gian địa lý. Tất cả cơ quan sản xuất dữ liệu không gian địa lý của liên bang Hoa Kỳ được yêu cầu để sử dụng tiêu chuẩn CSDGM.

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

- European Committee for Standardization (CEN) and Information Society Standardization System (ISSS), International group - Ủy ban Tiêu chuẩn hóa Châu Âu (CEN) và Hệ thống Tiêu chuẩn hóa Xã hội Thơng tin (ISSS), nhóm Quốc tế: Tập hợp phần tử siêu dữ liệu được thiết kế để mô tả các tài nguyên kỹ thuật số. Nó bổ sung các phương pháp hiện có để tìm kiếm và lập chỉ mục các tài nguyên điện tử trên internet. Nó đơn giản hơn nhiều so với các tiêu chuẩn khác. Tiêu chuẩn này sẽ được ánh xạ tới ISO 19115 và tiêu chuẩn FGDC. - International Organisation for Standardization (ISO) - Tổ chức tiêu chuẩn hóa

quốc tế (ISO): Tiêu chuẩn này đã được thơng qua vào tháng 3 năm 2003. Nó xác định lược đồ cần thiết để mô tả thông tin địa lý và dịch vụ. Nó cung cấp thơng tin về việc xác định, mức độ, chất lượng, lược đồ không gian và thời gian, tham chiếu không gian và phân phối dữ liệu địa lý kỹ thuật số

- Association of Geographic Information (AGI), UK - Hiệp hội Thông tin Địa lý (AGI), Vương quốc Anh: Thông số kỹ thuật siêu dữ liệu khám phá (trước đây được gọi là Khung dữ liệu không gian địa lý quốc gia

- Australia New Zealand Land Information Council (ANZLIC) - Hội đồng Thông tin Đất đai Úc New Zealand (ANZLIC): Tiêu chuẩn bao gồm 41 yếu tố cốt lõi được nhóm thành mười loại. Tiêu chuẩn này phù hợp với CSDGM và ISO 19115. ISO 19115-2: 2009 là tiêu chuẩn siêu dữ liệu thông tin địa lý được xuất bản bởi Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO). Nó chủ yếu xác định lược đồ siêu dữ liệu của thông tin địa lý và dịch vụ, bao gồm nhận dạng, chất lượng, phạm vi không gian, chân trời thời gian, nội dung, hệ quy chiếu không gian, phân bố và các thông tin đặc trưng khác. Hiện nay, ISO 19115-2: 2009 đã được tích hợp vào Kho lưu trữ siêu dữ liệu chung (CMR) như một trong những tiêu chuẩn phổ biến nhất để trao đổi dữ liệu, tích hợp dữ liệu và truy xuất dữ liệu giữa các tổ chức thông tin địa lý quốc tế và trung tâm dữ liệu địa lý.

Theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 12154:2018, các siêu dữ liệu cần được xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn thông tin địa lý ISO 19115-2: 2009. Ngoài ra kết hợp với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Chuẩn Thông tin địa lý cơ sở được ban hành kèm theo Thông tư số 06/2020/TT-BTNMT ngày 31 tháng 8 năm 2020 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường [11], siêu dữ liệu địa lý bao gồm các nhóm thơng tin sau đây:

- Nhóm thơng tin mơ tả siêu dữ liệu địa lý; - Nhóm thơng tin mơ tả hệ quy chiếu toạ độ; - Nhóm thơng tin mơ tả dữ liệu địa lý;

- Nhóm thơng tin mô tả chất lượng dữ liệu địa lý;

- Nhóm thơng tin mơ tả phương pháp và quy trình phân phối dữ liệu địa lý.

<b>a. Nhóm thông tin mô tả siêu dữ liệu địa lý bao gồm các thông tin mô tả khái </b>

quát siêu dữ liệu địa lý đó, cụ thể gồm các thơng tin sau đây:

- Thơng tin về bảng mã kí tự Tiếng Việt được sử dụng trong siêu dữ liệu địa lý;

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

- Phạm vi dữ liệu địa lý mà siêu dữ liệu địa lý mô tả;

- Tên chuẩn siêu dữ liệu địa lý, số phiên bản chuẩn siêu dữ liệu địa lý, thời gian xây dựng siêu dữ liệu địa lý;

- Thông tin về đơn vị xây dựng siêu dữ liệu địa lý.

<b>b. Nhóm thơng tin hệ quy chiếu tọa độ bao gồm các thông tin chỉ ra hệ quy chiếu </b>

toạ độ được áp dụng để xây dựng tập dữ liệu địa lý (nhóm thơng tin này không bao gồm các thông tin định nghĩa hệ quy chiếu toạ độ).

<b>c. Nhóm thơng tin mơ tả dữ liệu địa lý bao gồm các thông tin sau đây: </b>

- Thơng tin mơ tả về mục đích sử dụng và hiện trạng của dữ liệu địa lý; - Thơng tin bảng mã kí tự Tiếng Việt được sử dụng trong dữ liệu địa lý;

- Thơng tin mơ tả mơ hình dữ liệu khơng gian, thời gian được sử dụng để biểu diễn dữ liệu địa lý;

- Thông tin về các loại từ khoá (do đơn vị xây dựng siêu dữ liệu địa lý lựa chọn phục vụ cho mục đích khai thác thông tin sau này), chủ đề mà dữ liệu địa lý đề cập đến;

- Thông tin về mức độ chi tiết, mức độ đầy đủ của dữ liệu địa lý;

- Thông tin về các đơn vị, tổ chức liên quan đến quá trình xây dựng, kiểm tra, nghiệm thu, sử dụng,… dữ liệu địa lý;

- Thông tin về phạm vi không gian và thời gian của dữ liệu địa lý;

- Thông tin về các ràng buộc liên quan đến dữ liệu địa lý như: các ràng buộc về quyền truy cập và bảo mật dữ liệu.

<b>d. Nhóm thơng tin chất lượng dữ liệu bao gồm các thơng tin mơ tả quy trình đánh </b>

giá chất lượng, kết quả đánh giá chung về chất lượng dữ liệu địa lý và kết quả đánh giá theo từng tiêu chí chất lượng cụ thể. Nhóm thơng tin này bao gồm các thông tin cơ bản sau đây:

- Thông tin về phạm vi dữ liệu được đánh giá chất lượng; - Thông tin về nguồn tư liệu được sử dụng để xây dựng dữ liệu;

- Thông tin mô tả các phương pháp được sử dụng để đánh giá chất lượng dữ liệu; - Thông tin mô tả kết quả đánh giá chất lượng chung và kết quả đánh giá cho từng

tiêu chí chất lượng cụ thể.

<b>e. Nhóm thơng tin phân phối dữ liệu được áp dụng để chỉ ra cách thức phân phối </b>

dữ liệu địa lý đối với đối tượng sử dụng. Nhóm thơng tin này bao gồm các loại thông tin cơ bản sau đây:

- Thông tin mô tả cách thức mà dữ liệu địa lý được phân phối theo hình thức trực tuyến (thơng qua các dịch vụ cung cấp thông tin địa lý) hoặc trung gian (thông qua các loại phương tiện lưu trữ dữ liệu);

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

- Thông tin mơ tả định dạng (mã hố) dữ liệu địa lý trong quá trình phân phối.

f. Siêu dữ liệu địa lý phải được mã hoá bằng XML

g. Siêu dữ liệu địa lý được lập theo hai cấp độ và phải được lập tối thiểu ở cấp độ 1

- Cấp độ 1: cấp độ tối thiểu nhất, bao gồm một tập các phần tử siêu dữ liệu địa lý cần thiết nhất phục vụ cho các mục đích tìm kiếm dữ liệu địa lý

- Cấp độ 2: cấp độ mở rộng, bao gồm các phần tử siêu dữ liệu ở cấp độ 1 và các phần tử siêu dữ liệu địa lý tuỳ chọn khác

3.2.3 Mơ hình cấu trúc siêu dữ liệu địa lý

Mơ hình cấu trúc siêu dữ liệu địa lý trong (Hình 3.1) được mơ tả như sau:

Hình 3.1: Mơ hình cấu trúc siêu dữ liệu địa lý [11]

Các thông tin trong lược đồ siêu dữ liệu tối thiểu cần phải có khi lập siêu dữ liệu địa lý bao gồm (Bảng 3.1) (Trong đó các tính chất được quy định bởi Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Chuẩn Thông tin địa lý cơ sở):

Bảng 3.1: Hiển thị thơng tin cần có trong lược đồ siêu dữ liệu [11]

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Ngày công bố dữ liệu (M) Bắt buộc Thông tin về đơn vị xây dựng dữ liệu (chịu trách nhiệm về mặt

Bảng mã kí tự sử dụng trong tập dữ liệu (C) Không bắt buộc

Mức độ chi tiết, mức độ đầy đủ của dữ liệu địa lý (O) Không bắt buộc Thông tin mô tả về mục đích sử dụng và hiện trạng của dữ liệu địa

lý Abstract describing the dataset (M)

Kiểu biểu diễn không gian (mơ hình dữ liệu khơng gian)(O) Khơng bắt buộc

Số phiên bản quy chuẩn siêu dữ liệu địa lý (O) Không bắt buộc

Thông tin về đơn vị xây dựng siêu dữ liệu (M) Bắt buộc

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

<b>3.3 Dữ liệu viễn thám </b>

3.3.1 Giới thiệu về ảnh viễn thám Sentinel 2 MSI

SENTINEL-2 có sứ mệnh chụp ảnh đa phổ, độ phân giải cao, phạm vi rộng, hỗ trợ các nghiên cứu Giám sát đất đai của Copernicus, bao gồm giám sát thảm thực vật, lớp phủ đất và nước, cũng như quan sát đường thủy nội địa và khu vực ven biển [12].

Thiết bị đa quang phổ SENTINEL-2 (MSI) lấy mẫu 13 dải quang phổ (Hình 3.2) bốn dải ở khoảng cách 10 mét, sáu dải ở khoảng cách 20 mét và ba dải ở độ phân giải không gian 60 mét. Dữ liệu thu được, phạm vi nhiệm vụ và tần suất truy cập cao cung cấp cho việc tạo ra thông tin địa lý ở quy mô địa phương, khu vực, quốc gia và quốc tế. Dữ liệu được thiết kế để những Người dùng quan tâm đến các lĩnh vực chuyên đề như:

- Kế hoạch không gian

- Giám sát môi trường nông nghiệp - Giám sát nước

Hình 3.2: So sánh bước sóng Landsat 7, 8 và Sentinel 2 [12]

Bảng 3.2: Các chỉ số của một ảnh Sentinel-2 MSI level 1C bao gồm: [12]

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

LST được tính tốn trên cơ sở phát xạ của các đối tượng bề mặt (đất đai, lớp phủ thực vật, bề mặt của nhà cửa…) quan sát bởi bộ cảm tại các góc nhìn tức thời và năng lượng điện từ đo được trên băng nhiệt hồng ngoại của các bộ cảm đặt trên vệ tinh.

Ảnh MODIS được thu từ 2 vệ tinh do NASA phóng lên quỹ đạo là vệ tinh Terra (phóng vào tháng 12/1999) và vệ tinh Aqua (vào tháng 6/2002). Với độ phủ chụp lên

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

đến hơn 2.330 km, trong khoảng thời gian một ngày đêm, các đầu đo của các vệ tinh này sẽ quét gần hết Trái đất trừ một số dải hẹp ở vùng xích đạo. Các dải này sẽ được phủ hết vào ngày hôm sau. Ảnh MODIS gồm có 36 kênh phổ, bao gồm các kênh kế thừa từ vệ tinh LandSat cộng thêm các kênh trong vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại dài. Trong số bảy kênh phổ chủ yếu được sử dụng cho lập bản đồ bề mặt đất, các kênh từ 3-7 (với độ phân giải khơng gian 500 m) có bước sóng trung tâm tại 648, 858, 470, 555, 1240, 1640, và 2130 nm. Kênh 1 và 2 có độ phân giải không gian 250 m được tập trung vào màu đỏ (620-670 nm) và hồng ngoại (841-876 nm) được thiết kế để phục vụ việc tính tốn sản phẩm chỉ số thực vật chuẩn hóa (NDVI) tồn cầu. Các dải phổ trải dài từ vùng ánh sáng nhìn thấy (VIS) đến khu vực sóng hồng ngoại dài (LWIS) của ảnh MODIS cho phép đo một số lượng lớn (40-50) các thông số địa vật lý.

Ngoài ra, dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS với độ phân giải thời gian cao cho phép nghiên cứu biến động nhiệt độ bề mặt trên cả hai góc độ đa phổ và đa thời gian, cung cấp một khối lượng lớn thông tin về bề mặt Trái đất trên phạm vi rộng. Bài nghiên cứu này cung cấp đến người dùng dòng ảnh vệ tinh MOD11A1 - Land Surface Temperature/Emissivity Daily L3 Global 1km (độ phân giải 1km, chu kỳ hàng ngày) (Hình 3.3) để người dùng có thể sử dụng tính tốn các chỉ số từ ảnh nhiệt độ một cách nhanh chóng.

Hình 3.3: Dữ liệu nhiệt độ bề mặt đất Terra MODIS từ sản phẩm MOD11A1 năm 2020 [12]

3.3.3 Phân tích các chỉ số cơ bản từ Sentinel 2

Ảnh Sentinel 2 MSI với độ phân giải cao có thể dùng để tính tốn các chỉ số thơng dụng: NDVI, NDWI, NDBI. Để tính tốn được các chỉ số này từ ảnh viễn thám, các nhà nghiên cứu cần thực hiện các thao tác này trên các khung thời gian nhất định theo (Hình 3.4) bên dưới:

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Hình 3.4: Quy trình phân tích ảnh Viễn thám Trong đó:

- Tải ảnh tại khu vực nghiên cứu: Các ảnh Sentinel 2 sau khi được tải về cần được hiệu chỉnh khí quyển về phản xạ bề mặt và nắn chỉnh về lưới chiếu phù hợp. - Gộp ảnh: Nếu trong một khu vực nghiên cứu có lớn hơn 2 tấm ảnh, sau khi đã

được hiệu chỉnh các thông số trên sẽ được gộp lại.

- Cắt ảnh: Tùy vào khu vực nghiên cứu mà các ảnh này sẽ được cắt theo đúng vùng bao.

- Tính tốn các chỉ số: Các kênh ảnh sau khi cắt này được sử dụng để tính các chỉ số phổ ở một thời điểm chụp ảnh

Các chỉ số:

<b>NDVI (Normalised Difference Vegetation Index): Các chỉ số thực vật được </b>

phân tách từ các băng thị phổ, cận hồng ngoại, hồng ngoại và dải đỏ là các tham số trung gian mà từ đó có thể thấy được các đặc tính khác nhau của thảm thực vật như: sinh khối, chỉ số diện tích lá, khả năng quang hợp, tổng các sản phẩm sinh khối theo mùa. Công nghệ gần đúng để giám sát đặc tính các hệ sinh thái khác nhau là phép nhận dạng chuẩn và phép so sánh giữa chúng.

Có nhiều các chỉ số thực vật khác nhau, nhưng chỉ số thực vật chuẩn hóa (NDVI) được trung bình hóa trong một chuỗi số liệu theo thời gian sẽ là công cụ cơ bản để giám sát sự thay đổi trạng thái thực vật, trên cơ sở đo biết được tác động của thời tiết khí hậu đến tài nguyên nước mặt. Chỉ số NDVI được tính theo cơng thức sau:

NDVI = ^{(BandNIR − BandRED)}

<small>(BandNIR + BandRED)</small> = ^{(Band 8 − Band 4)}

<small>(Band 8 + Band 4)</small> (Phương trình 1)

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

Trong đó:

- NIR là băng phổ cận hồng ngoại (Near Infrared) - RED là băng phổ thuộc bước sóng màu đỏ.

<b>NDWI (Normalized-difference water index): Các chỉ số khác biệt nước được phân </b>

tách từ các băng thị phổ, cận hồng ngoại và dải xanh lá cây là các tham số trung gian mà từ đó có thể thấy được các đặc tính khác nhau của nước. Chỉ số NDWI được tính theo cơng thức sau:

NDWI = ^{(BandNIR − BandSWIR1)}

<small>(BandNIR + BandSWIR1)</small> = ^{(Band 8 − Band 11)}

<small>(Band 8 + Band 11)</small> (Phương trình 2) Trong đó:

- NIR là băng phổ cận hồng ngoại (Near Infrared) - SWIR1 là hồng ngoại bước sóng ngắn

<b>NDBI: Chỉ số đất xây dựng được phân tách từ các băng thị phổ, cận hồng ngoại và hồng </b>

ngoại bước sóng ngắn. Chỉ số NDBI được tính theo cơng thức sau: NDBI = ^{(BandSWIR1 − BandNIR)}

<small>(BandSWIR1 + BandNIR)</small> = ^{(Band 11 − Band 8)}

<small>(Band 11 + Band 8)</small>(Phương trình 3) Trong đó:

- NIR là băng phổ cận hồng ngoại (Near Infrared) - SWIR1 là hồng ngoại bước sóng ngắn

<b>3.4 WebGIS </b>

Định nghĩa: Theo định nghĩa do Tổ chức bản đồ thế giới (Cartophy) đưa ra: “WebGIS được xem như là một hệ thống thông tin địa lý được phân bố qua môi trường mạng máy tính để tích hợp, phân phối và truyền tải thơng tin địa lý trực diện trên www thông qua Internet”[13]. Mơ hình mơ tả cách thức hoạt động (Hình 3.5) được thể hiện như sau:

</div>