Thiết kế cơ sở dữ liệu cho hệ thông tin địa lí về tài nguyên nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
ĐÈ TÀI
THIẾT KÉ CO SỞ D Ử LIỆU
C HO HỆ T H ÔNG TIN ĐỊA LÍ VÈ TÀI NG UYÊN NƯ ỚC
(Designing the GIS Database of Water Infrastructures)
Mã số: Q G -02 -01
Đề tài nghiên cứu khoa học đặc biệt
cấp Đại học Quốc gia Hà nội
Chủ trì đề tài : PGS. TS. Nguyễn Đình Hóa
H o ^ - - c !3 I»a M r t I | V
'R U N G TÂ M TI-, . - Ĩ|N í H ư ViẼN j
0T/ ~ịệrZ-_
HÀ NỘI - 2005
MUC LUC
• •
PHẢN MỞ Đ Ầ U

.

Mục lụ c ii
Những người thực hiện đề tài V
Các kí hiệu và chữ viết tắt vi
Danh mục các bàng vii
Danh mục các hìn h viii
Báo các tóm tắt (tiếng Việt)
ix
Project summ ary

xiv
NỘI DUNG CHÍNH
Mơ Đ ÀU 1

1. Đặt vấn đ ề 1
1.1 Mục tiêu của đề tài 1
1.2 Các nội dung nghiên cứ u 3
2. Tons quan tình hình nghiên cứu trong nước và neoài nước 3
2.1 Trên thế g io i

3
2.2 Ở Việt nam 6
3. Thời gian, địa điểm, phương pháp luận và phương pháp nghiên cứ u

7
3 .1 Điều tra khảo sát 7
3.2 Tìm hiếu các công cụ mã nguồn mờ 8
CHƯƠNG 1 - CSDL CHO HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÍ TÀI NGUYÊN NƯỚC 10
1. Phân tích yêu cầu 10
3.1 Mục tiêu 10
3.2 Yêu cầu dữ liệu 11
3.3 Yêu cầu jữ liệu của “Water Infrastructure Inventory System”

11
3.4 Dừ liệu tro:'-? CD "Vietnam Water Resources A tlas"

14
4. Thiết kế CSDL 15
4.1 Sơ đồ thực thể - liên hệ 15
4.2 Lược đồ C SD L 18
4.3 Chuẩn hóa 21
6 - Bảng operation 25
CHƯƠNG 2 - CẬP NHẬT CSDL T ự ĐỘNG QUA EMAIL

29
1. Phân tích yêu cầu 29
1.1 Các chức n ăn g
29
1.2 Các ưu điểm của giải pháp dựa trên em ail

30
1.3 Lựa chọn công ngh ệ

31
2. Thiết kế chương trìn h 32
2.1 Sơ đô chức n ăng 33
2.2 Chi tiêt các chức nãn g 35
3. Triển khai chương trình 38
3.1 Các mô đun 38
3.2 Các tham sô câu hình 38
3.3 Các hàm tiện ích 39
3.4 Một số thao tác cấu hình 43
4. Khuôn mẫu tài liệu X M L 46
4.1 Lược đồ D T D 46
4.2 Một thông điệp XML với các vấn tin 49
4.3 Tnrờnơ hợp gưi tệp đính kèm vào CSDL 50
5. Sư dụng chương trình dbrobot 51
5.1 Thêm bản eh i 51
5.2 Cập nhật biMig 53
5.3 Vấn tin select 53
5.4 Giư ảnh đính kèm đối tượng vào CSDL 55
5.5 Trane Web hiên thị dữ liệu 57
CHƯƠNG 3 - XẢY DỰNG HỆ THONG 59
- I ' í -

1. Cài đặt hệ thống nền


59
1.1 Cài đặt và cấu hình dịch vụ thư điện tử postfix 59
1.2 Khởi tạo cơ sở đữ liệu PosgreSQL cho hệ thống 65
1.3 Cài đặt và cấu hình dịch vụ Web Apache 67
1.4 Các thông số cấu hình quan trọng của Apache 68
2. Biên dịch và cài đặt chương trình dbrobot 72
2.1 Các bước cài đặt 72
2.2 Cấu hình hệ thống 73
2.3 Trang Web hiển thị dữ liệu 74
KÉT LUẬN VÀ KIÉN NGHỊ 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
PHỤ LỤC 81
1. Phụ lục A - Water Infrastructure Inventory System 81
2. Phụ lục B - Tài liệu Vietnam Environment Monitor 2003 - Water

86
3. Phụ lục c - Dữ liệu trích từ Vietnam Water Resources A tlas 88
4. Phụ lục D - Các báo cáo khoa h ọc 100
5. Phụ lục E - Danh sách các luận văn 125
CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIÉT TẤT
AWRA
American Water Resource Association
CGI
Common Gateway Inteface
CSDL
Cơ sờ dữ iiệu
ESRI

Environmental Systems Research Institute
GIS
Geographic Infomation System
GML
Geography Markup Language
GRASS
Geographies Resources Analysis Support System
IMS Internet Map Server
JVGC The Japan-Vietnam Geolnfomatics Consortium
OGC
Open Geospatial Consortium
USGS
United States Geographical Survey
VNWP
Vietnam Water Partnership
XML
extensible Markup Language
VI
DANH MỤC CÁC BẢNG
Sô
Tên bảng Trang
1
Bảng 1. ỉ
reservoirs
18
2
Bảng 1.2
sha_relation
18
3

Bảng 1.3
rulecurve
19
4 Bảng 1.4
waterlevel
19
5 Bảng ỉ. 5 diversion
19
6
Bảng 1.6
operation
20
7
Báng ỉ. 7 hqrelation
20
8
Bảng ỉ.8
images
20
9 Bàng 1.9
HydroPower Plant 21
10 Bang BI
Water resource in major rivers 86
] 1
Bang B2
Major reservoirs in Vietnam 87
12
Báng c I
Nhà máy thuỷ điện lớn 88
13

Bàng C2
Hô thuỷ điện
89
14
Bong C3
Lưu vực sông
90
15
Bóng C4
Các đập nước
91
Vll
DANH MỤC CÁC HÌNH
t t .
H ình sô Nội dung trang
1
Hình ỉ. ỉ Sơ đô thực thê liên kêt - logical diagram 17
2
Hĩnh ỉ.2 Lược đô CSDL - physical diagram
28
3
Hĩnh 2.1 các chức năng chỉnh của chương trình dbrobot
34
4
Hình 2.2 Chi tíêt các chức năng của chương trình dbrobot
37
5
Hình 2.3
Tệp aliases của hệ phát chuyên thư postfix 44
6

Hình 2.4 Tệp câu hình dbrobot.conf
45
7 Hình 2.5: lược đô DTD của thông điệp email
47
8
Hình 2.6 thông điệp email yêu câu thêm ban ghi 52
9
Hình 2. 7
Trang email săn sàng gửi đi
52
10 Hình 2.8
thông điệp email yêu câu cập nhật bán ghi
53
11 Hình 2.9
thông điệp email yêu câu trích xnât dữ liệu 54
12
Hình 2.10 Trang email với kêt quả dữ liệu được trích xuât
trả vế
54
13 Hình 2. ỉ Ị
thông điệp email đê chèn thêm bản ghi, có tệp
ảnh đinh kèm
56
14
Hình 2. ỉ 2
thông điệp email đê gãn thêm tệp anh vào đôi
tượng
57
15
Hình 2.13

Trang \veb hiên thị dữ liệu các hô chứa nước
57
vin
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
1.1 M ục tiêu của đề tài
- Các hệ thông tin địa lí (GIS) chứa nhiều loại thông tin không gian về môi
trường, tài nguyên thiên nhiên, thông tin kinh tế xã hội của các vùng rộng lớn. GIS
đang phái huy tác dụng to lớn trong việc quản lí và khai thác hiệu quả nguồn tài
nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường. Sự phát triển của mạng thông tin máy tính
làm cho việc thu thập thông tin nhanh chóng hơn, chia sẻ thông tin dễ dàng hơn.
GIS không nhũng chỉ phát huy tác dụng địa phương trong một vùng, một quốc gia
mà còn có ý nghĩa khu vực và quốc tế.
- Dữ liệu trong các GIS cần được cập nhật thường xuyên. Ví dụ, hệ thống
GIS tài nauyên nước ở Mỹ do ƯSGS (U.S. Geological Survey) xây dựng được cập
nhật với chu kì thời gian 15-60 phút, lưu trữ tại chỗ, sau đó chuyển đến trụ sở
USGS theo chu kì 4 giờ một lần.
Như vậy, trong việc xây dựng và ứng dụng các hệ GIS cần quan tâm đén
vấn đề tổ chức chia sẻ và cập nhật thông tin. Chúng ta đều biết ràng, xây dựng một
hệ thốne thông tin đã khó, nhưne duy trì sự tồn tại của nó, nâng cao tính hữu ích
cùng với thời gian lại càng khó hơn. Thông thường trong một hệ thống GIS các
đòi tượng được quản lý có vị trí địa lý phân bố rải rác cách xa nhau. Những người
hoặc cơ quan trực tiếp quản lý. khai thác và nắm thông tin về các đối tượng này vì
thể cũne ờ cách xa nhau. Đối với hệ thốne GIS, chính họ và chỉ họ mới là những
nmrời cỏ the duy trì và nâng cao tính hữu ích của hệ thống theo với thời gian.
Không có điều kiện để cho những người này trỏ’ thành tác nhân tích cực của hệ
thòng, hệ thống sẽ mất dần eiá trị của nó. Rõ ràne là các hệ GIS vận hành trên
- 1 -
máy đơn hoặc mạng LAN sẽ không đáp ứng được yêu cầu đó. Chỉ có các hệ vận
hành trỗn mạng WAN thông qua Internet mới có thể tạo được điều kiện cho những

tác nhân cần thiết tham gia vận hành hệ thống.
Mục đích cúa đề tài “Thiết kế cơ sở dữ liệu cho hệ thông tin địa lí về tài
nguyên nước” là nhàm bước đầu nghiên cứu cơ sở lí thuyết và công nghệ để tiến
tới xây dựng một hệ thống CSDL tài nguyên nước.
1 - Thiết kế khung cơ sở dữ liệu cho hệ thông tin địa lí vê tài nguvên nước
Hệ CSDL là thành phần nền tảng trong hệ thốne GIS. Xây dựng một
khung CSDL để lưu trữ bền vững các dữ liệu cơ bản về tài nguyên nói chung và
tài nguyên nước nói riêng là rất cần thiết, Hệ CSDL các dữ liệu cơ bản này sẽ phục
vụ cho việc xây dựng các hệ thong GIS mục đích chung, giới thiệu đến cộng đồng
người dùng đông đảo các hiểu biết chung cần thiết để nâng cao ý thức về bảo vệ
thiên nhiên, bảo vệ môi trường. Nó cũng có thể dùng để tham khảo khi cần các số
liệu khái quát phục vụ một số ứng dụng thực tiễn. Đây không phải là một CSDL
chuyên dề. định hướng cho một ứng dụng cụ thể, đòi hói các dữ liệu chuyên sâu
chi tiết.
2- Phát triên công cụ phân mêm cho phép truy cập CSDL từ xa qua Email.
Đe triển khai GIS trên mạng WAN hay trên Internet, tạo điều kiện cho
dông đào nơười dùng tham gia đóng góp vào xây dựng, duy trì cũng như khai thác
hệ thốna cần lựa chọn giải pháp cho phép truy cập CSDL từ xa một cách tiện lợi
v à dơn eiản nhất.
Lựa chọn giải pháp email có những ưu điếm sau đây
- Email là công cụ được sử dụng rất phổ biến, thao tác đơn giản. Hầu như ai
củ no có thể sử dụng email sau khi được hướng dẫn.
- Có thế sử dụng email hầu tihư khẳp mọi nơi, không cần cài đặt một phần
mềm khách CSDL riêng biệt.
- Máy khách chi cân kêt nôi on-line với máy chú email trong thời 2ian eiao
dịch.
- Có thể chuẩn bị sẵn nội dung email, phiên siao dịch diền ra nhanh chóne
- 2 -
- Công nghệ email đom giản, nội dung thông điệp là văn bản thuần kí tự, có
thể tự động hóa dễ dàng.

/ .z C ắc nội dung nghiên cứu
Để đạt mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu cần tiến hành như sau:
- Điều tra khảo sát yêu cầu về lưu trữ thône tin cơ bản của một GIS về tài
nguyên nước. Tìm hiểu về tình hình dữ liệu và vận dụns cho thực tiễn Việt Nam
- Phân tích thiết kế khung CSDL cho hệ thống thống kê về tài nguyên nước.
- Tìm hiểu các công nghệ GIS, lựa chọn giải pháp thích hợp để xây dựng hệ
thống GIS hướng đến đông đảo người dùng
- Xây dựng công cụ phần mềm cho phép truy cập CSDL từ xa qua Email.
- Tích hợp hệ thông, triên khai hệ thông thử nghiệm trên mạng.
2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ngoải nước
2.1 Trên thế giói
GIS có rất nhiều ửne dụng trong quản lí lài nguyên thiên nhiên, báo vệ môi
trường. Trên thế giới, Mỹ là nước có nhiều nghiên cứu về GIS nói chung và tài
nmiyên nước nói riêng, kể cả nghiên cứu lí thuyết lẫn ứng dụng. GRASS - Một
còns cụ phát triển GIS mã nguồn mờ đang được sử dụng phố biến trên thế giới có
nauồn éốc từ Mỹ. Nhiều phẩn mềm GIS thuơne mại như Arclnfo. Maplnfo của
các côn? tv phần mềm Mv.
Trone các công nahệ nền GIS thương mại hiện nay. đáng chú V là công
neliộ cứa viện nghiên cứu môi trườne ESRI của Mỹ và cône nghệ của hãne
M aplnfo là nhừntỉ công nghệ cuns câp các giải pháp tươne đối done bộ cho việc
\â\ dựns, một hệ thốna GIS.
Ve £ÓC độ siải pháp kỷ thuật công nghệ, cône nehệ nền của ESRI đáp ứna
khá đay đủ các tiêu chí chũne ta đặt ra. Điểm mạnh nhất trons cône nshệ GIS của
ESRI là quản trị CSDL không gian đa người dùng trên mạng WAN, hồ trợ giao
dịch, truyền tải dữ liệu không gian trên mạng cho phàn mềm khách. Công nghệ
GIS của ESRI ban đầu được phát triển cho môi trường UNIX, sau đó mới chuyển
sang*rnôi trường Windows trên các máy PC, do vậy, các giải pháp quàn trị CSDL
không gian đa người dùng, giải pháp mạng của ESRI được phát triến hoàn chỉnh
vả đồng bộ. Nhược điểm của loại công nghệ này là eiá chuyển giao khá cao so với
điều kiện hiện nay ở nước ta.

Một xu hướng khác là dùng công nghệ mã nguồn mở OpenGIS.
- GRASS - Geographies Resources Analysis Support System, là một hệ
thông tin địa lý, ban đầu được xây dựng và phát triển bới nhóm nghiên cứu tại
Army Construction Engineering Research Laboratory (USACERL) của Mỹ và bây
giờ dược hồ trợ và nâng cấp bởi đội phát triển GRASS có trụ sờ tại ITC-irst,
Trento (Italia) và viện Baylor, Waco (Mỹ). GRASS cung cấp các khả năng phù
hợp với các tố chức, miêu tả sinh động và phân tích dữ liệu không gian số hoá.
Hiện tại, GRASS 5 đứng trong danh sách 10 phần mềm mã nguồn mớ lớn nhất
- M innesota M apserver ỉà một phân mêm mã nguôn mở cho phép tạo ra
các bản đồ động với các lớp thông tin được gắn trên nó từ các dữ liệu địa lý lấy từ
các nguồn khác nhau như các hệ CSDL địa lý, các tập tin GML (Geography
Markup Language), hay trực tiếp từ hệ thống định vị toàn cầu. Neôn ngữ sứ dụng
đẻ phát triên các ứng dụng từ phía người dùng cũng rất đa dạng bao gồm PHP,
Perl, Java, Python v.v. Tất cảc các công cụ này đều ở dạng mã nguồn 1Ĩ1Ở hoặc
miền phí. Mapserver sử dụng giao tiếp CGI đế aiao tiếp nhận yêu cầu và ?ửi các
ban đồ đồng với đầy đủ các lớp thông tin đến các đầu cuối. Các khả năng đáne chú
ý cua Minnesota Mapserver bao eồm:
- Các lớp bản đồ có thê được tạo ra từ các nguồn dữ liệu đa dạns như dữ
liệu vector và dữ liệu raster, sử dụng ãnh JPEG. PNG.V.V
- Các đối tuợne là hình vẽ có thê được làm cho ty lệ với tv lệ cua bản đồ.
- Các câu lệnh logic có thê sử dụne đê tạo bán đô động.
- Các tham số của bản đồ được tạo một cách tự động.
-4-
- Hỗ trợ đánh số và tìm kiếm nhanh trên các tập tin dạng ESRJ.
Ngoài MapServer, GeoServer là một ứng cử viên có mã nguồn mở khác
cho vị trí này. GeoServer sử dụng ngôn ngữ trao đổi thông tin là XML/GML, giao
tiếp tfieo cơ chế Java Servlet và sử dụng CSDL PostGIS.
- Hệ quản trị CSDL PostgreSQL với phần mớ rộng PostGIS, PostgreSQL
có khả năng lưu giữ các dữ liệu địa lý như điểm, đường, đa giác v.v và hỗ trợ một
số thao tác cơ bản trên các dữ liệu này như xác định điếm trong đa giác hoặc

đường viền chung của một số khu vực. Bên cạnh PostgreSQL, MySQL với phần
mớ rộne hỗ trợ dữ liệu địa lý cũng là một ứng cử viên nặng ký. Điếm mạnh của
My SQL chính là tốc độ và độ ổn định cao. Tuy nhiên, My SQL gặp phải một số
vấn đề liên quan đến bảo mật. Thêm nữa phần mở rộng của MySQL cũng chưa
được thử nghiệm nhiều. Chính vì vậy, PostgreSQL thường được người dùng lựa
chọn nhiều hơn.
Nghiên cứu về tài nguyên nước
Nói riêng về tài nguyên nước, ở Mỹ có Hội tài nguyên nước - AWRA
(American Water Resource Association) tiên hành các nghiên cứu mũi nhọn về tìa
nsuyên nước và quản trị tài nguyên nước (). Tổ chức địa chất
Mỹ USGS duy trì một website chuyên về tài nguyên nước tại địa chỉ
bao gồm các cơ sở dữ liệu và bản đô như: tình
hình sử dụne nưóc ở Mỹ, tình hình nước ngầm và nguy cơ bị ô nhiễm, chương
trình quản trị các hệ thống sôns và lưu vực sông, chương trình phối hơp thông tin
vồ tài neuyên nước,
Tại nhiều trường đại học Mỹ, có các viện, trurm tâm nghiên CÍĨU về tài
nmiyèn nước, ví dụ Trune tâm CRWR (Center for Research in Water Resources)
cua dại học tons hợp Texas ( Viện nehiên cứu hệ
(hone môi trường ESRI (Environmental Systems Research Institute). Viện đã
thành lập một tổ họp có nhiệm vụ phát triển một hệ thốn2 GIS mới hỗ trợ mô hình
tài neuyên nước.
Nhiều hội thảo quốc tế và khu vực về tài nguyên nước được tổ chức chứng
tỏ sự quan tâm của giới khoa học cũng như các nhà quản lí về vấn đề này.
2.2 Ở Việt nam
Ở Việt nam trong những năm gần đây, G1S đã được quan tâm nghiên cứu
ứng dụng. Có thể điểm qua một số dịch vụ website liên quan đến lĩnh vực địa lý
đã xuất hiện ở nước ta như dưới đây.
Trước tiên phải nhắc đến trang Maponline.com của Viện công nghệ thông
tin - Viện khoa học và công nghệ Việt Nam. Đây là dịch vụ được phát triển trên cơ
sớ công cụ lập trình IMS (Internet Map Server) và MapObject của ERSI. Ngôn

ngữ Visual C++ được sử dụng để xây dựng giao diện với CSDL địa lý, chức năng
phàn tích yêu cầu từ client thông qua dịch vụ HTTP trên server của hệ thống này.
Sau khi thực hiện các thao tác GIS, module này hình thành trang Web để gửi trả
lại client. Trình duyệt web trên client làm nhiệm vụ hiến thị và nhận thông tin
vào thông qua các khung nhập(form) HTML, ngôn ngũ mô tả VBScript, Jscript và
ActiveX. Trang web này có thao tác duyệt bản đồ thông thường như phóng to, thu
nhỏ. di chuyển hay tìm kiếm thông tin trên bản đồ, tuy nhiên việc sử dụng dừ liệu
là bán đồ Canada đã làm mất tính phổ dụng của dịch vụ.
Một dịch vụ khác là Basao.com.vn và Dolsoft.com. Với rất nhiều chức
nãns như Tìm đường đi cho các loại phương tiện, Kinh doanh bất động sản. Thư
viện bản đồ trực tuyến, Du lịch, Đây thực sự là một ứns dụns, lớn và khá đày đủ.
Điêm yêu của các trang web này là giao diện tìm kiếm bang các khune nhập gây
khó khăn cho người sử dụng. Sẽ thuận tiện hơn nếu neười dùna, có thề tìm kiếm
thònc tin trực tiếp trên bán đô băng chuột.
Còn khá nhiều trana web khác đang lưu hành trên internet mà các tác giá cổ
căne sử dụng thế mạnh cùa hệ thông tin địa lý. Tuy nhiên hầu hết đều chưa khai
thác được nhiều thế mạnh cua Internet như trực quan, khá năng hiển thị thôns tin
đa phương tiện. Thêm nửa, hầu như chưa có dịch vụ nào sử dụng hệ quan trị cơ sớ
dữ liệu để lưu trữ dữ liệu, kê cả dừ liệu không gian và phi không eian.
-6-
Nghiên cứu về tài nguyên nước
Nước là một tài nguyên đặc biệt. Ở nước ta có nhiều cơ quan quản lí nhà
nước và cơ sơ nghiên cứu khoa học về lĩnh vực này.
• - Bộ tài nguyên môi trường có Vụ tài nguyên nưóc
- Viện nghiên cứu tài nguyên nước. Thành lập hiệp hội tài nguyên nước
toàn quốc VNWP - Vietnam Water Partnership. Hiệp hội có ra báo cáo hàng năm
‘The Vietnam Water Partnership - Operation Report”.
- Viện địa lí thuộc Viện khoa học công nghệ quôc gia
- Trung tâm viễn thám thuộc Bộ tài nguyên môi trường
- Hội đồng tài nguyên nước quốc gia đã phát hành đĩa CD về tình hình tài

neuyên nước Việt Nam.
Cuối năm 2003 tại Hà nội, Ngân hàng thế eiới, Cơ quan hỗ trợ phát triển
quốc tế Dan mạch cùng với Bộ tài nguyên môi trường Việt nam đã tổ chức
Vietnam Environment Monitor với chủ đề tài nguyên nước. Phát hành tài liệu
"Vietnam Environment Monitor - Water 2003”
3. Thời gian, địa điểm, phương pháp luận và phương pháp nghiên
cứu
Các hoạt động nghiên cứu đã được tiến hành trong thời eian hơn 2 năm, từ
giữa năm 2002 đên cuôi năm 2004, tại Hà nội.
Nhóm nhiên cứu đã thu thập các dữ liệu thông qua các tài liệu, báo cáo
chính thức của một số cơ quan tổ chức nêu trên. Các nahiên cứu về cône nshệ GIS
dựa trên các tài liệu chuyên môn và neuồn tham khảo phong phú từ Internet.
3. ỉ Điều tra khảo sát
Đe có thể thiết kế khung CSDL cho GIS tài neuyên nước cần nắm được
danh sách nhữnơ mục dữ liệu cân lưu trữ, hiêu V nghĩa thực tế cùa các trường dữ
liệu, mối liên quan aiữa các trường dữ liệu ấy. Đồng thời cũn2 cần tìm hiểu về tình
-7 -
hình các nguồn dữ liệu hiện có ờ Việt nam. Nhóm đề tài đã tiến hành điều tra khảo
sát yêu cầu về lưu trữ thông tin của một hệ thống GIS về tài nguyên nước trên cơ
sờ tham khảo tài liệu, báo cáo về tài nguyên nước của Việt nam đã công bố như:
* - Tiểu dự án của Trường ĐH Mỏ địa chất thực hiện với sự cộng tác của
Prof.Dr. S. HERATH, thuộc trường ĐHTH Tokyo, Nhật bản. Bảng; liệt kê các mục
dừ liệu thống kê về tài nguyên nước theo yêu cầu của của tiểu dự án này xem phụ
- CD-ROM - Vietnam Water Resources Atlas, do Hội đồng tài nguyên
nước quốc gia phát hành
- Vietnam Environment Monitor 2003 - Water
3.2 Tìm hiểu các công cụ mã nguồn m ở
Các nghiên cứu tìm hiểu cơ sở lí thuyết và xây dựng hệ thốns được tiến hành
từ đầu năm 2002 đến tháng 06/2004 tại Viện Công nghệ thông tin, Đại học Quốc
aia Hà nội.

Đe xây dựng hệ thống GIS có thể sử dụng các phần mềm GIS thương mại.
lức là các phần mềm thuộc bản quyền của tác giá hoặc nhà sản xuất, chỉ được cung
cắp ớ dạnơ mã nhị phân, - mười dùng phải mua và khỏnR có quyền phân phối lại.
Thứ hai là các ứng dụng GIS mã nguôn mở, là những phân niềm được tự do sừ
dụna. tự do sửa đôi và tự do phân phôi nguyên bản cũn2 như những bản đã sửa
GIS thương mại được phát triển bởi côns ty lớn như Maplnfo. Intergraph,
nói chuns có thê đáp ứng hầu hêt các nhu câu của ngưòi sứ dụng. Nhược điểm
chính khi dùng các sản phẩm này cho hệ thống GIS phô biên rộng rãi. phục vụ
quân chúng đône đảo là giá thành cao.
Chime tôi lựa chọn xảv dựns hệ thông dựa trên các cỏns nehệ mã neuôn mơ.
Doi với neười phát triên cũng như người sử dụne. môi trườns mã neuon mờ
cho phép nhìn đầy đủ, trực tiên vào trong hệ thôns. Naười sử dụng có thê phân
tích các phươne thức được sứ dụna bên trong, hiêu các chức năng cua chúns. sửa
-8 -
đổi các phương thức cho mục đích của chính mình, kiểm tra sửa lỗi và cập nhật
các phương thức trong trường hợp cần thiết
Công nghệ mã nguồn mở OpenGIS rất hấp dẫn đối với các nhà phát triển,
ứngtiụng mã nguồn mở sẽ là điều kiện thuận lợi cho sự sáng tạo cùa các nhà phát
triến phần mềm, không mất phí chuyển giao, tuy nhiên, nó đòi hỏi nhiều thời gian
và tâm huyết. Thời gian đầu, để xây dựng các hệ GIS trong một thời hạn gấp rút,
công nghệ mã nguồn mở không phù hợp. Nhưng trong tương lai, đây là một hướng
phát triển có nhiều triển vọng. Mộí phương pháp tiếp cận tương tự như khi phát
triển Linux sẽ cho phép các nhà nghiên cứu và phát triển tiếp cận với một hệ thống
các công cụ thông tin địa lý nguồn mở phong phú hơn những gì đang được bầy
bán trên thị trường. Hơn nữa, việc phát triển các công cụ phân tích dữ liệu địa lý
có mã nguồn mở sẽ là tiền đề cho việc đẩy mạnh khả năng khai thác thông tin từ
dữ liệu - một trong các “khoảng trống” trong các hệ thống thông tin địa lý. Với
chiến lược mã nguồn mờ, chúng ta hy vọng sẽ đấy nhanh được quá trình khai thác
thông tin bàng cách chia sẻ các thông tin có được trong quá trình khai thác. Các
còns cụ GIS sẽ phong phú hơn và được sử dụng rộng rãi hơn nếu sứ dụng mã

nauồn mở.
CHƯƠNG 1
CSDL CHO HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÍ TÀI NGUYÊN NƯỚC
1. Phân tích yêu cầu
3.1 Mục tiêu
Hệ thống thông tin địa lí (GIS) có rất nhiều ứng dụng. Nó là cône cụ rất hữu
ích để quản lí tài nguyên, môi trường, xây dựng kế hoạch phát triến, hoạch định
phương án phòng chống thiên tai,v.v Với giao diện trực quan thông qua các bàn
đồ nhiều lớp, hệ thống GIS cho phép dễ dàng theo dõi diễn biến hay mô phỏng
các quá trình tự nhiên và xã hội cho các khu vực địa lí rộng lớn, phục vụ đắc lực
cho nhà lãnh đạo ra các quyết sách cũng như nhà khoa học trong côn2 tác nghiên
Các hệ thống quản trị tài nguyên thiên nhiên có phạm vi rộng, đối tượng cần
quán lí rai rác trên một vùne lãnh thổ lớn, vùn? sâu, vùne xa, thường không có
mạn2 thông tin máy tính trụ-: tuyến tốc độ cao. Trong khi đó, các dữ liệu lại cần
phái cập nhật thường xuyên, thậm chí với tần số cao trone trường hợp có thiẻn tai
sụ cố. Việc xây dụng một hệ thống cho phép cập nhật CSDL từ xa một cách thuận
tiện là cằn thiết.
Tài nguyên nước là một khái niệm rộng. Nó bao 2Ô1Ĩ1 cả các nguồn nước bề
mặt lẫn nguồn nước ngầm, lượng chứa, lượng xá, và cả chât lượng nước.v.v. ơ
dây chúng ta chỉ hạn chế đặt mục tiêu xây dựng một hệ thốne thử nghiệm phạm vi
nho. chù yếu về các nguồn nước bê mặt. Hệ thốne thôn2 tin địa lí vê tài nguyên
nước mà ta sẽ xây dựng là hệ thống tập hợp các dữ liệu cơ bản về các hồ chứa
nước, hồ thủy điện, đập ngăn, phục vụ cho mục đích thống kê, quản lí và làm cơ
sở cho những ứng dụng khác nhau.
• Đẻ việc thu thập và cập nhật dữ liệu được tiện lợi, chúng ta sẽ phát triển một
công cụ phần mềm dựa trên e-mail, cho phép truy cập CSDL tò xa thông qua thư
điện tử. Hệ thống có đầy đủ các chức năng truy vấn thông tin từ CSDL và cập nhật
CSDL qua email.
3.2 Yêu cầu dữ liệu
Các thực thể và thuộc tính cần lưu trữ và thống kê theo dõi bao gồm :

- Hồ chứa nước với các thông tin căn bản (không hoặc ít thay đối) kèm theo
như toạ độ không gian, thuộc lưu vực sông nào, địa phương nào, ai quán lí.
lượng chứa tối đa, lượng xả nước tối đa
- Dữ liệu theo dõi định kì, ví dụ độ cao mực nước (hay duna; tích) tại các mốc
thời gian.
- Một số thực thể có thể có các tài liệu đính kèm, ví dụ ảnh, đồ thị, biểu đồ
(diversion diagraip')
Việc phân tích thiếi kế đã dựa trên bản liệt kê các mục dù' liệu "‘Water
Infrastructure Inventory System” (xem phụ lục đính kèm) và đĩa CD "Vietnam
Water Resources Atlas’’ do Hội đồng tài nguyên nước quốc gia phát hành.
3.3 Yêu cầu dữ liệu của “W ater Infrastructure Inventory System ”
Trong khuôn khổ hợp tác eiữa Trường ĐH Mó Địa chất với Dr. s.
HERATH, thuộc Trường ĐHTH Tokyo, có một tiếu dự án về hệ thống Water
Infrastructure Inventory System.
Bủng đặc tả yêu cầu dữ liệu cho hệ thống này xem phụ lục A.
Dưới đâv là eiải thích ý nghĩa của các tnục dữ liệu và mối liên hệ
1. Reservoir - Hồ chứa nước
- Nome: Tên thường gọi
- 11 -
River name: Tên sông, nguồn cung cấp nước cho hồ chứa
Location name: Tên tinh, huyện
Reservoir identification number: mã số, mã định danh duy nhất (ID) do cơ
* quan quản lí đặt (nếu có) hoặc tự đặt.
Operating authority: Cơ quan quản lí
X-coordinate: toạ độ X - kinh độ
Y-coordỉnate: toạ độ Y - vĩ độ
Storage-heỉght-area relation: quan hệ giữa dung lượng nước trong hồ(mét
khối)- chiều cao mực nước (mét) - diện tích bề mặt (km vuông).
Quan hệ này phản ánh tương quan giữa 3 đại lượng trên, Có thể là
một công thức xấp xỉ hoặc một bảne tra. Ví dụ, cho độ cao mực

nước h, tìm ra dung tích nước và diện tích mặt hồ.
Maximum storage capacity: dung tích lớn nhât
Maximum discharge capacity, lượng xả cao nhât.
Rule curve: là kế hoạch điều tiết mực nước hồ trong năm. Các hồ chứa để
phục vụ tưới tiêu, vừa chống hạn, phòng lũ vừa có thể đồng thời là hồ thuỷ
điện. Để phối hợp phát điện với mục tiêu chống hạn, phòna lũ một cách tối
ưu, mỗi hồ có bảng điều tiết, quy định mức nước tối thiéu (tối đa) tại một số
thời điểm đầu mùa, cuối mùa bát buộc phải theo
Time
(yy/mm/dd)
Reservoir volume
(cu. m)
Reservoir water level: Bảnơ mức nước trong các năm qua.
Year
Month
Day
Hour Water Level
(from msl)
* - Image:
File name: tên tệp ảnh
Title: Tiêu đề ảnh
2. Diversion - Đập nước
- Name: Tên thường gọi
- River name: Tên sông
- Location name: Tên tỉnh, huyện
- Operating authority: Cơ quan quản Lí
- X-cordinate (dms): toạ độ X - Kinh độ
Y-cordinate (dms): toạ độ Y - Vĩ độ
Type o f diversion (attach a diagram): Kiểu đập
- Diversion capacity>:

Operational rule, kế hoạch điều tiết việc xả nưóc
- Main stream H-Q relation: Quan hệ giữa chiều cao mực nước và lượng
nước xả, theo thang từns mức 0.5 mét chiều cao.
Water level from river bed
(in m)
Discharge release
(in cumec)
0
0.5
1.
1.5
In 0.5 interval till top of
the embankment
- 13 -
3. River cross-section - thiết diện lòng sông
Đây là dữ liệu rất chi tiết về các con sông, lấy mẫu theo quãng cách đều 10
km một. Dữ liệu bao gồm hình vẽ mặt cắt, có thê xấp xỉ bằng hình thang, mức
nướ« cao nhất, độ dốc lòng sông
Nói chung, những dữ liệu kiểu này khỏ có thể lấy được ở Việt nam
3.4 Dữ liệu trong CD “Vietnam Water Resources Atlas”
CD “Vietnam Water Resources Atlas” do Hội đồng tài nguyên nước quốc
gia phát hành gới thiệu nhiều mặt về tài nguyên nước và môi trường địa lí Việt
nam. Tuy nhiên, ít có dữ liệu mức chi tiết.
Một số bảng biểu được tình bày trong phụ lục B. Đây là những bảng thống
kê thông thường, không được thiết kế như các bảng trong CSDL.
Dưới đây là những mục dữ liệu đáng quan tâm có trong tài liệu này.
1. Bảng Hổ chứa nưóc
Bảng hồ chứa nước (Reservoirs) cỏ các thuộc tính sau
Cóng trình; Tên công trình
Tinh: tên tỉnh

Năm xáv dựng: Năm xây dựng công trình
Năm khánh thành: Năm khánh thành công trình
F_LV_km2: Diện tích lưu vực sông, tính bàng Km2
F_TUOI_ha: Diện tích vùng được tuới, tính bằna ha
Lưu vực - catchment basin:
Sông: thuộc hệ thông sône nào.
Nhiệm vụ: tưới, phát điện
Diinạ tích cực đại: WTOANBO
Dunẹ tích tỏi thiêu: WCHET
Mức nước cao nhát: Hmax m
Mức nước thấp nhất'. MN CHET
. 14-
2. Bảng Thuỷ điện
Bảng Thuỷ điện có các thuộc tính
• Nhà máy : tên nhà máy
Sông: tên sông
Lưu vực sông: tính bằng km2
Dung tích hồ chứa: tính bằng triệu m3.
Dung tích phát điện hiệu quả: tính bằng triệu m3
Công xuất phát điện: tính bằng MW
Lượng điện hàng năm', tính bàng GWh
4. Thiết kế CSDL
4.1 Sơ đồ thưc thể - liên hê
» •
Từ thống kê các yêu cẩu dữ liệu, phân tích ý nghĩa cúa các mục dữ liệu cũng
như hiện trạne dữ liệu có thể thu thập, CSDL của hệ thống thống kê tài nguyên
nước nên bao gồm các thực the và mối liên kết như sau.
Hồ chứa nưóc (reservoirs): là một thực thể chính. Các thuộc tính là các
mục dữ liệu chính như : mã định danh, tên, tên sông, tên tính, cơ quan quản lí, toạ
độ X,Y, lượng chứa cực đại, lượng xả cực đại.

Bảng mức nước-dung tích (sha-reỉation): mồi hô chứa sẽ có một bảng mức
mrớc-dung tích theo thiết kế. Bảng này gồm các cột sau: mức nước, dung tích (ứng
với mức nước đó), diện tich mặt nước (ứng với mức nước đó). Liên kết vói thục
thê Hồ chứa nước là 1-N. Một hồ chứa ứng với nhiều ban ehi heÌ2th-storaẹe-area
Bảng quy tắc vận hành (rulecurve): mỗi hồ chứa sẽ có một bảne quy tắc
vận hành do co quan quản lí đặt ra. Bàne này gôm các c ộ t: neày thána. mức nước
hav duns tích. Liên kết với thực thế Hồ chứa nước là 1-N. Một hồ chứa ứn2 với
nhiều bán ghi data - volume
- 15 -
Bảng mức nước thực tế (waterlevel) : mỗi hồ chứa sẽ có một bảng mức
nước thực tế. Bảng này gồm các c ộ t: ngày giờ phút, mức nước. Liên kết với thực
thế Hồ chứa nước là 1-N. Một hồ chứa ứng với nhiều bản ghi mức nước.
■Nhà máy thuỷ điện (hydropower plant) : gồm các thuộc tính chính về một
nhà máy thuỷ điện như : tên nhà máy, dung tích nước phát điện hiệu quả, công
suất phát điện, lượng điện trung bình hàng năm Các tham số khác liên quan đến
hồ chứa đã có trong thực thể hồ chứa. Liên kết với thực thể Hồ chứa nước là 1-1.
Liên kết với thực thể Đập nước là 1-1.
Đập nước (diversions): là một thực thể chính. Các thuộc tính là các mục dừ
liệu chính như : mã định danh, tên, tên sông, tên tinh, cơ quan quản lí, toạ độ X .Ỵ.
kiểu đập, lượng xả cực đại.
Bảng mức nưó-c-lượng xả (hq-reỉatĩon) : mỗi đập nước sẽ có một bảng mức
nước - lượng xả theo thiết kế. Bảng này gồm các c ộ t: mức nước, lượng xả. Liên
kết với thực the Đập nước là 1-N. Một đập nước ứng với nhiều bản ghi mức nước-
lưựng xả.
Bảng vận hành (operation) : mỗi đập nước sẽ có một bảng vận hành do cơ
quan quán lí quy định. Bảng này eồm các cột: na;ày tháng, thời gian xả. lượng xả.
Ảnh - Images : là ảnh của các đối tượng. Gồm các thuộc tinh : mã định
danh, tiêu đề, tên tệp, Liên kết 1-N đến các thực thế hồ chứa nước, đập nước,
nhà máy thuỷ điện
- 1 6 -

W ATER - Display 1 / <Main Subject Area>
img_reservoir
image_id
rid (FK)
filename
title
•
img_diversion
image_id
did (FK)
filename
title
•
reservoirs
rid
name
river name
location name
operating authority
x-coordinate
y-coordinate
maxstorage
maxdischarge
img_hydropowerplant
imagejd
hpid (FK)
filename
title
hydropower_plant
hpid

rid (FK)
ị did (FK)
name
capacity
annual output
water resources
diversion
did
river name
location name
operating authority
x-coordinate
y-coordinate
type
capacity
z
0
:> >
„ r j
T
X Ĩ
< z
Ổ '
. i
■A
£
I
6 Í
c
^ . £—

X z>
C i
• Q:
opera
Id
did (
• Date
houi
disc
hqre
id
# did
wa
dis
4.2 Lược đồ CSDL
Chuyển từ sơ đồ thực thể liên kết thành các bảng, thể hiện các liên kết qua
các quan hệ khoá chính - khoá ngoài ta có lược đồ các bảng trong CSDL waterlis
như dưới đây.
Bang 7.7. Reservoirs - H ồ chứa nước
No
Field name Data
Type
Descriptions
Note
1
rid char(16) Unique code is use by the
authority
Key value
1
name varchar Name of reservoir

i
rivername varchar Name of rive which reservoir
located in
4 location
varchar Location of reservoir
5
opr-authority
varchar Operating authority of
reservoir
6
x-coordinate
number X coordinate of reservoir
7 y-coordinate
number Y coordinate of reservoir
8 maxstorage
integer
Maximum storage capacity
9
maxdischarse
integer
Maximum discharge
<—■-
capacity
Bung 1.2: sha reiation
No Field name
Daia Type
Descriptions Note
1
id
Auto

Unique identifier
Key value
1
Rid
char( 16)
Refer to reservoir Foreign key
- 18 -