Xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ cảnh báo sạt lở cho tỉnh Quảng Bình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ HOÀNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN
HỖ TRỢ CẢNH BÁO SẠT LỞ CHO
TỈNH QUẢNG BÌNH

Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 8480101

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Tấn Khôi

Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Thanh Bình

Phản biện 2 : TS. Trần Văn Cường

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng
vào ngày 05 tháng 01 năm 2019

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học
Bách khoa Đại học Đà Nẵng
- Thư viện Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học
Bách khoa - Đại học Đà Nẵng


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Quảng Bình là vùng hẹp nhất của Việt Nam, Quảng Bình chịu ảnh hưởng
của hầu hết các loại thiên tai thường xảy ra ở Việt Nam nhưng với tần suất
cao hơn, mức độ ác liệt hơn như bão, Áp thấp nhiệt đới (ATNĐ), lũ lụt, lũ
quét, sạt lở bờ sông, bờ biển, hạn hán, cát bay lấp, rét đậm, rét hại, lốc tố, xâm
nhập mặn, triều cường,... trong đó nhiều nhất là bão, lũ lụt, lốc xoáy, sạt lở bờ
sông, bờ biển, cát bay lấp. Hàng năm, thường hứng chịu những đợt mưa bão
lớn. Tuy nhiên do địa hình, các trận lũ thường gây hại nghiệm trọng đối với
các khu vực miền núi và trung du, đặc biệt là lũ quét. Nguyên nhân gây những
trận lụt, lũ quét do điều kiện địa hình, phía tây là sườn tây núi Trường Sơn
thường mưa rất lớn khi có bão đổ bộ vào khu vực Miền Trung. Thời gian tập
trung lũ ngắn, độ dốc lưu vực lớn và nhiều rừng đầu nguồn bị chặt phá không
theo qui hoạch là những nguyên nhân quan trong gây ra những trận lũ và lũ
quét lớn.
Từ năm 1999 đến nay, thống kê trên toàn tỉnh về mức độ thiệt hại lớn
nhất do bão lũ tại các huyện được xếp theo thứ tự như sau: Huyện Lệ thủy,
Quảng Ninh, Quảng Trạch, Bố Trạch, Tuyên Hóa, Minh Hóa, TP Đồng Hới.
Tuy nhiên trong vòng hai năm lại đây thì huyện chịu nhiều thiệt hại nhất là
các huyện Tuyên Hóa, Minh Hóa do bị lũ quét, xói lở bờ sông.
Theo số liệu thống kê từ 2000 đến năm 2017 có 13 cơn bão đổ bộ trực
tiếp vào Quảng Bình, có năm không có bão, nhưng lại có năm liên tiếp 2-3

cơn bão đổ bộ trực tiếp. Ảnh hưởng nặng nề nhất là bão gây ra gió xoáy giật
kèm theo mưa to dài ngày (2-5 ngày) gây ra lũ lụt nghiêm trọng. Tỷ lệ mưa do
bão và áp thấp nhiệt đới gây ra chiếm tới 40-50% tổng lượng mưa trong các
tháng 9-11. Ngoài ra, các đợt áp thấp nhiệt đới cũng làm ngưng trệ các hoạt
động xã hội, gây nhiều thiệt hại đến con người, tài sản của nhân dân và Nhà
nước. Xu hướng những năm gần đây bão càng ngày càng gia tăng về số lượng
và cường độ, càng ngày mức độ càng khốc liệt và khó lường.
Xuất phát từ những lý do trên tôi chọn đề tài luận văn cao học: “Xây
dựng hệ thống thông tin hỗ trợ cảnh báo sạt lở cho tỉnh Quảng Bình”.


2
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục tiêu:
Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ có nguy cơ sạt lở và tiềm
năng lũ, sạt lở dọc trên tuyến đường Hồ Chí Minh nhánh đông đi qua các
huyện của tỉnh Quảng Bình để phát hiện những điểm vùng có nguy cơ phát
sinh lũ và sạt lở.
Xây dựng hệ thống hỗ trợ cảnh báo nguy cơ lũ và cảnh báo sạt lở dựa
trên bản đồ kết quả đã xây dựng được.
2.2. Nhiệm vụ:
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về công nghệ thông tin địa lý GIS và quyết
định GIS sẽ được xây dựng theo mô hình, lộ trình và phương thức tổ chức
thực hiện như thế nào trong quá trình xây dựng bản đồ;
- Tìm hiểu về cơ sở dữ liệu bản đồ, khả năng kết nối làm việc với các hệ
quản trị cơ sở dữ liệu.
- Thu thập số liệu khí tượng thủy văn, nghiên cứu đặc điểm tự nhiên có
liên quan đến lũ và sạt lở dọc trên tuyến đường Hồ Chí Minh nhánh đông đi
qua các huyện của tỉnh Quảng Bình.
2.3. Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu

- Về ý nghĩa khoa học: Luận văn ứng dụng hệ thống thông tin địa lý
(GIS) để hỗ trợ đánh giá và cảnh báo sạt lở qua việc phân tích không gian và
mối quan hệ của các nhân tố địa hình, thủy văn, thổ nhưỡng, thực vật và đặc
biệt là vấn đề an toàn giao thông dọc trên tuyến đường Hồ Chí Minh nhánh
đông đi qua các huyện của tỉnh Quảng Bình.
- Về ý nghĩa thực tiễn: Tổng hợp, đánh giá mức độ thiệt hại do lũ và sạt
lở gây ra đối với tài sản và tính mạng về người; về phát triển kinh tế xã hội
của các vùng bị ảnh hưởng; về môi trường sinh thái và đặc biệt là vấn đề an
toàn giao thông trên tuyến đường Hồ Chí Minh nhánh đông đi qua các huyện
của tỉnh Quảng Bình.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài


3
Công nghệ thông tin địa lý GIS.
Các loại bản đồ số.
Dữ liệu khí tượng thủy văn.
Các loại hình thiên tai.
3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Tình hình sạt lở và thủy văn ở tỉnh Quảng Bình.
Các khu vực có nguy cơ sạt lở dọc tuyến đường mòn Hồ Chí Minh nhánh
đông, đi qua các huyện của tỉnh Quảng Bình.
3.3. Môi trường và công cụ hỗ trợ:
- Microsoft Visual Studio.Net 2010
- Microsoft SQL Server 2008
4. Phương pháp nghiên cứu
Phân tích thiết kế xây dựng chương trình.
Triển khai chương trình
Thực thi bản đồ trên hệ thống cảnh báo cùng với các số liệu đã thu thập

được.
Triển khai cài đặt và kiểm tra kết quả đạt được.
5. Cấu trúc luận văn
Luận văn được tổ chức thành các chương với nội dung chính như sau:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về hệ thống GIS, các chức năng, thành
phần, ứng dụng và mô hình địa lý của GIS. Các dạng lũ quét, đặc tính, các nhân
tố và sự thích nghi của lũ quét. Ứng dụng GIS trong đánh giá thiên tai và phần
mềm mã nguồn mở QGIS. Đồng thời giới thiệu về vị trí địa lý ở tỉnh Quảng
Bình.
Chương 2: Trình bày ứng dụng công nghệ GIS để đánh giá thiên tai,
kiến trúc WebGIS để khai thác dữ liệu, kỹ thuật chồng lớp bản đồ. Tìm hiểu
nội dung của bài toán được đặt ra, các bước phân tích thiết kế, xây dựng các
lớp dữ liệu bằng phần mềm Quantum QGIS.
Chương 3: Trình bày mô hình hệ thống, công cụ và môi trường lập
trình liên kết dữ liệu, xây dựng bản đồ số. Kết quả xây dựng hệ thống hỗ trợ
hệ thống mô phỏng cảnh báo và kết quả thực nghiệm.
Cuối cùng là phần kết luận và hướng phát triển.


4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Chương 1 - Giới thiệu tổng quan về hệ thống GIS, các chức năng,
thành phần, ứng dụng và mô hình địa lý của GIS. Các dạng lũ quét, đặc tính,
các nhân tố và sự thích nghi của lũ quét. Ứng dụng GIS trong đánh giá thiên tai
và phần mềm mã nguồn mở QGIS. Đồng thời giới thiệu về vị trí địa lý ở tỉnh
Quảng Bình.
1.1. GIỚI THIỆU
Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System (GIS) là
một phần mềm tập hợp những công cụ để xây dựng một quy trình dựa trên
máy tính để lập bản đồ, lưu trữ và thao tác dữ liệu địa lý, phân tích các sự vật

hiện tượng thực trên trái đất, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược.
GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp
chuyên đề để có thể liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý.
GIS được ứng dụng ngày càng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ trong
các lĩnh vực kinh tế, xã hội
1.1.1. Các thành phần của GIS
Hình 1 mô tả các thành phần của một hệ thống GIS, bao gồm 5 thành
phần:

Hình 1.1. Mô hình các thành phần GIS
1.1.2. Chức năng của GIS
GIS có 5 chức năng chủ yếu:
1.1.3. Ứng dụng của hệ thông tin địa lý GIS
a) Môi trường
Ở mức đơn giản nhất là có thể dùng hệ thông tin địa lý GIS để đánh
giá môi trường dựa vào vị trí và thuộc tính.


5

Hình 1.2. Các lớp ứng dụng của GIS trong môi trường
b) Khí tượng thủy văn
1.1.4. Mô hình dữ liệu địa lý của hệ thống GIS
1.2. LŨ QUÉT
1.2.1. Các dạng lũ quét
1.2.2. Đặc tính của lũ quét
1.2.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến lũ quét
Lũ quét xảy ra chịu ảnh hưởng của các dạng tổ hợp, các điều kiện tự
nhiên và các hình thực hoạt động của con người trên lưu vực. Đi vào bản chất,
có thể phân nhân tố theo 3 nhóm tùy theo tốc độ biến đổi của chúng.

Hình 1.7. Các nhân tố ảnh hưởng lũ quét
1.2.4. Sự thích nghi và lợi ích của lũ quét
1.3. ỨNG DỤNG GIS TRONG ĐÁNH GIÁ THIÊN TAI


6
GIS là công cụ mạnh có khả năng ứng dụng để đánh giá lũ. Sử dụng
trực tiếp GIS trong đánh giá, xây dựng bản đồ lũ được thực hiện qua 2 bước:
Bước 1: Xây dựng bản đồ số gồm 4 loại bản đồ: (Hình 12)
Bước 2: Sử dụng GIS và thuật toán chồng lớp bản đồ để tạo ra bản đồ
nguy cơ.
1.3.1. Công nghệ WebGIS
Với các thành phần như trên, hệ thống thông tin địa lý có thể và đảm
đương một số chức năng sau:
- Nhập dữ liệu

Hình 1.13. Các nhóm chức năng của GIS
- Quản lý dữ liệu
- Phân tích dữ liệu
- Xuất dữ liệu
1.3.2. Kiến trúc của hệ thống WebGIS
Kiến trúc 3 tầng của một WebGIS được mô tả dưới bao gồm tầng trình
bày, tầng giao dịch và tầng dữ liệu.


7

Hình 1.14. Mô hình 3 lớp trong kiến trúc WebGIS
1.3.3. Mô hình triển khai WebGIS

Trong mô hình hoạt động của WebGIS được chia làm hai phần: các
hoạt động ở phía máy khách (client side) và các xử lý ở phía máy chủ (server
side).
 Client side: được dùng để hiển thị kết quả đến cho người dùng, nhận
các điều khiển từ người dùng và tương tác với web server thông qua trình
duyệt web, các trình duyệt web chủ yếu dùng mã HTML để định dạng, thêm
vào đó một vài plug-in, ActiveX và các mã applet được nhúng vào các trình
duyệt để tăng tính tương tác với người dùng.
Có hai chiến thuật lựa chọn, tương ứng với hai kiểu triển khai, kiểu thứ
nhất tập trung công việc chủ yếu vào phía server, kiểu kia ngược lại tập trung
cho công việc phía client.
1.3.4. Dữ liệu WebGIS
Một cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý có thể chia ra làm 2 loại
số liệu cơ bản: số liệu không gian và phi không gian. Mỗi loại có những đặc
điểm riêng và chúng khác nhau về yêu cầu lưu giữ số liệu, hiệu quả, xử lý và
hiển thị. Số liệu không gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao
gồm toạ độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụ
thể trên từng bản đồ. Hệ thống thông tin địa lý dùng các số liệu không gian để
tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua
thiết bị ngoại vi, … Số liệu phi không gian là những diễn tả đặc tính, số
lượng, mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng.

 Mô hình dữ liệu không gian
-

Kiểu đối tượng điểm (Points)


8

-

Hình 1.15. Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm.
Kiểu đối tượng đường

-

Hình 1.16. Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường
Kiểu đối tượng vùng (Polygons)

Hình 1.17. Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng
 Mô hình dữ liệu thuộc tính
1.3.5. Chuẩn dịch vụ xây dựng bản đồ WebGIS


9

Hình 1.18. Khó khăn trong việc chia sẽ dữ liệu
Trong hình trên ta thấy rằng người sử dụng muốn lấy thông tin từ ba
server khác nhau, hay nói cách khác là để lấy thông tin họ quan tâm từ các
trang web, người sử dụng phải dùng ba web client khác nhau tương ứng truy
cập vào các web server đó mà thôi.
Trên thực tế, chính vì không có sự đồng nhất về dữ liệu địa lý mà
chúng ta đã gặp không ít khó khăn trong vấn đề tích hợp các dữ liệu từ nhiều
nguồn khác nhau. Chẳng hạn như bản đồ đường dây điện không chồng lớp với
bản đồ ống nước do Sở giao thông công chánh làm ra vì sử dụng lưới chiếu
khác nhau. Điều này đưa đến việc lãng phí thời gian, sức lực và đặc biệt là chi
phí trong công việc chung. Chính vì thế một lần nữa chi phí lại trở thành rào
cản lớn nhất cho sự phát triển rộng rải của hệ GIS và nhu cầu đi tìm sự “đồng
vận hành” cho các dữ liệu trở thành một nhu cầu cấp thiết trong sự phát triển

khoa học công nghệ.

Hình 1.19. Giải pháp của OGC
1.4. PHẦN MỀM MÃ NGUỒN MỞ QGIS
1.4.1. Giới thiệu
1.4.2. Các chức năng chính của QGIS


10
1.5. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN CỦA TỈNH QUẢNG BÌNH
1.5.1. Vị trí địa lý
1.5.2. Địa hình
1.5.3. Địa mạo
Căn cứ trên cơ sở các kết quả nghiên cứu phân chia địa mạo đã có kết
hợp với kết quả khảo sát, có thể phân chia các bề mặt đồng nguồn gốc như
sau:
1.5.4. Đặc điểm khi tượng thủy văn
1.5.4.1. Khí tượng
1.5.4.2. Thủy văn
1.5.5. Nhiệt độ bình quân
Bảng 1.1. Nhiệt độ bình quân trong năm tỉnh Quảng Bình
Nhiệt độ trung
bình/tháng

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Cao nhất (°C)

22

23

25

29

32

34

34

33

31

28

26

23

Thấp nhất (°C)

17

18

20

23

25

27

27

26

25

23

21

18

1.6. KẾT CHƯƠNG
Trong chương 1 đã giới thiệu tổng quan về điều kiện tự nhiên, tình
hình lũ quét trong và ngoài nước. Đồng thời cũng làm rõ thêm một số nội
dung liên quan tới hệ thống thông tin địa lý, công nghệ WebGIS các chuẩn
dịch vụ đặc tả về GIS do tổ chức OGC sáng lập. Từ những thực trạng ở tỉnh
Quảng Bình và những kiến thức tổng quan đó trong chương tiếp theo sẽ vận
và ứng dụng công nghệ QGIS xây dựng hệ thống quản lý và cảnh tai biến
thiên nhiên mang tính thiết thực và hiệu quả.
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG LỚP BẢN ĐỒ VÀ QGIS
Chương 2 - Trình bày ứng dụng công nghệ GIS để đánh giá thiên tai,
kiến trúc WebGIS để khai thác dữ liệu, kỹ thuật chồng lớp bản đồ. Tìm
hiểu nội dung của bài toán được đặt ra, các bước phân tích thiết kế, xây
dựng các lớp dữ liệu bằng phần mềm Quantum QGIS.


11
2.1. CHỒNG LỚP BẢN ĐỒ
Có ba chức năng thông dụng của việc chồng lớp nhiều lớp bản đồ là:
tổng hợp (union), giao cắt (intersection) hoặc đồng nhất (identify).
a. Tổng hợp (Union)

b. Giao cắt (Intersection)
c. Đồng nhất (Indentify)
2.2. XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SỐ BẰNG QGIS
2.2.1. Lớp bản đồ rừng có nguy cơ lũ quét và sạt lở
Lớp dữ liệu rừng được thu thập với các khu vực rừng được chia thành
các vùng khác nhau. Rừng là một trong các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi
của lũ quét, sạt lở. Mưa rơi xuống một sườn dốc trống, trọc sẽ gây tác động
xói mòn. Nước mưa không bị giữ lại trên ngọn cây cũng không bị giữ trên
mặt đất và chảy xuống suối mà không bị cảm trở bởi cây, bề mặt che phủ của
lớp thực vật.
2.2.2. Lớp bản đồ sử dụng đất
Sử dụng đất cũng là một trong nhiều yếu tố ảnh hưởng gây ra lũ quét.
Dưới sự tác động của con người vào môi trường đất, sử dụng đất trong xây
dựng nhà cửa, khai thác đất, san lấp mặt bằng gây ra sự thay đổi rất lớn đến
độ giữ nước và tạo ra sự mất tự nhiên của đất.
2.2.3. Lớp bản đồ độ dốc
Địa hình là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành lũ quét, với
những khu vực có độ dốc lớn, sườn núi đan vào nhau tạo nên những vùng ảnh
hưởng lớn đến lũ quét.
2.3. KỸ THUẬT CHỒNG LỚP BẢN ĐỒ
2.3.1. Thuật toán xử lý chồng lớp
Bản đồ phân vùng nguy cơ xảy ra lũ quét ở trên địa bàn tỉnh Quảng
Bình được xây dựng trên cơ sở chồng lớp các bản đồ phân vùng các nhân tố
thành phần gây lũ quét:


12
Bản đồ phân cấp độ dốc.
Bản đồ phân vùng lớp phủ thực vật rừng.
Bản đồ phân loại đất.

Hình 2.1. Các lớp dữ liệu đầu vào
2.3.2. Quá trình số hóa bản đồ
Sử dụng ArcMap 10 để số hóa dữ liệu bản đồ. Việc số hóa bản đồ
được thực hiện theo quy trình sau:

Hình 2.2. Quy trình số hóa dữ liệu bản đồ

Hình 2.3. Chuẩn hóa dữ liệu bản đồ bằng ArcMap 10


13
2.3.3. Các lớp dữ liệu bản đồ
2.3.4. Mô hình dữ liệu giữa các lớp dữ liệu bản đồ
Các lớp dữ liệu trong xây dựng hệ thống có mối quan hệ mật thiết với
nhau. Các mối quan hệ này được thể hiện qua mô hình cơ sở dữ liệu sau:

Hình 2.5. Mô hình quan hệ các lớp dữ liệu bản đồ
2.3.5. Kết nối dữ liệu bản đồ và đưa dữ liệu lên Geoserver
2.4. THIẾT KẾ XÂY DỰNG HỆ THỐNG DNGIS
Dựa vào các đặc tả xây dựng các lớp trong hệ thống:
Bảng 2.5. Bảng các lớp trong hệ thống
Tên lớp
Giải thích
Đại diện cho thông tin về khí tượng thủy văn.
KTTV
Đại diện cho thông tin các trạm khí tượng trên địa bàn.
Tram
Đại diện cho các lớp bản đồ, các thông tin bao gồm mã
BanDo

định danh, diện tích, loại đối tượng, lớp…
Lưu thông tin về các tỉnh thành
Tinh
Lưu thông tin về các huyện
Huyen
Lưu thông tin về các xã
Xa
Loaikhituong Lưu thông tin về loại khí tượng thủy văn
Đại diện cho các loại biểu đồ, các thông tin bao gồm loại
BieuDo
biểu
đồ
(Piebar,
VerticalBar,
HorizontalBar,
LinkPoint,…), items, value…
Lưu thông tin về các thiên tai đã xảy ra.
Thientai
Đại diện cho đối tượng sử dụng, bao gồm người khai
NguoiDung
thác số liệu, người quản trị hệ thống; nó chứa các thông


Tên lớp
Quyen
PhanQuyen

14
Giải thích
tin tên người dùng, tên đăng nhập, mật khẩu, nhóm…

Đại diện cho các chức năng của hệ thống; nó chứa các
thông tin tên quyền, tên chức năng…
Đại diện cho hoạt động phân quyền sử dụng các chức
năng của hệ thống cho các đối tượng sử dụng; nó chứa
các thông tin tên quyền, người sử dụng…

Thiết kế xây dựng cơ sở dữ liệu
Bảng thông tin tỉnh: mô tả về thông tin tên các tỉnh/thành phố
Bảng thông tin loại khí tượng thủy văn: Mô tả tên và đơn vị khí tượng
Bảng thông tin huyện: Mô tả thông tin về các huyện
Bảng thông tin xã: Mô tả thông tin về các xã
Bảng thông tin trạm: Mô tả về thông tin các trạm khí tượng thủy văn

Hình 2.8. Sơ đồ thực thể các lớp
2.5. KẾT CHƯƠNG
Chương 2 trình bày tổng quan về công nghệ GIS, số hoá dữ liệu để
đưa kết nối và cập nhật vào WebGIS. Giới thiệu về kỹ thuật chồng lớp bản đồ,
các phương pháp thực hiện và cho thấy các lớp dữ liệu nguồn đã được sử
dụng trong luận văn, phân tích thiết kế xây dựng hệ thống DNGIS.


15
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP
THÔNG TIN
Chương 3 - Trình bày mô hình hệ thống, công cụ và môi trường lập
trình liên kết dữ liệu, xây dựng bản đồ số. Kết quả xây dựng hệ thống hỗ trợ
hệ thống mô phỏng cảnh báo và kết quả thực nghiệm.
3.1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG
Sơ đồ hoạt động của hệ thống được mô tả như sau:

Hình 3.1. Mô hình hệ thống cảnh báo nguy cơ lũ quét
Hệ thống cảnh báo được triển khai xây dựng dựa trên các giải pháp sau:
Khảo sát điều tra thu thập dữ liệu
Xây dựng các loại bản đồ số cho khu vực nghiên cứu
Chồng lớp bản đồ để xây dựng bản đồ dự báo lũ
Xây dựng WebGIS cung cấp thông tin thiên tai lũ lụt dựa theo kịch
bản.
3.2. CÔNG CỤ VÀ MÔI TRƯỜNG LẬP TRÌNH
Hệ thống WebGIS xây dựng theo chuẩn OGC được phát triển trên một
số công cụ và môi trường lập trình như sau:
- GeoServer: Là một máy chủ mã nguồn mở với mục đích kết nối
những thông tin địa lý có sẵn tới các Geoweb (trang Web địa lý) sử dụng
chuẩn mở. Được bắt đầu bởi một tổ chức phi lợi nhuận có tên The Open
Planning Project (TOPP), nhằm mục đích hỗ trợ việc xử lý thông tin không
gian địa lý với chất lượng cao, đơn giản trong sử dụng, là phần mềm mã


16
nguồn mở nhằm cung cấp và chia sẻ dữ liệu. Là sự phối hợp các chuẩn hoạt
động của tổ chức OGC, dịch vụ bản đồ WMS, WFS. Geoserver cho phép
người dùng hiển thị thông tin không gian của mình về thế giới, cung cấp
chuẩn dịch vụ bản đồ WMS, GeoServer có thể tạo bản đồ và xuất ra nhiều
định dạng, hỗ trợ rất nhiều kiểu bản đồ. Tương thích với chuẩn WFS,
GeoServer cho phép chia sẻ và chỉnh sửa dữ liệu được dùng để hiển thị
bản đồ.
- ExtJS (Extended Javascript) là một framework Javascript thuần túy để
xây dựng các ứng dụng Web tương tác bằng cách sử dụng các kỹ thuật như
Ajax, DHTML và DOM.
- OpenLayers là một bộ thư viện Javascript cho phép hiển thị bản đồ
tại các ứng dụng web được sử dụng khá phổ biến ngày nay.

- GeoExt: là một thư viện JavaScript cung cấp một nền tảng cho việc
tạo ra các ứng dụng bản đồ trên Web. GeoExt là sự kết hợp của thư viện
OpenLayers và ExtJs cung cấp một bộ các widgets và hỗ trợ xử lý dữ liệu làm
cho việc tạo ra các ứng dụng trên Web để xem, chỉnh sửa và tạo kiểu dữ liệu
không gian địa lý một cách dễ dàng.
3.3. KẾT QUẢ CHƯƠNG TRÌNH
3.3.1. Xây dựng bản đồ số QGIS
Hình 34 là giao diện chính của chương trình QGIS, bao gồm hệ thống
thực đơn, các thanh công cụ, khung thể hiện lớp, khung thể hiện bản đồ…
Tạo mới đối tượng bản đồ
Trong mục tạo mới bản đồ có 3 tùy chọn Point, line, Polygon. Đây là
3 đặc điểm cơ bản của bản đồ, đó là điểm, đường và vùng. Phần New attribute
cho phép thêm các thuộc tính cho loại bản đồ đang thực hiện tạo mới. Sau đó
chọn OK và lưu tên chúng ta sẽ được một lớp bản đồ mới theo đặc điểm đã
tạo.


17

Hình 3.2. Giao diện chính của QGIS

Hình 3.3. Thanh công cụ số hóa
Chức năng số hóa bản đồ số cho phép đưa một dữ liệu bản đồ dạng thô
ví dụ như bản đồ giấy có thể trở thành bản đồ số để sử dụng.
Chuẩn bị hình ảnh bản đồ để số hóa.
Chọn chức năng Georeferencer để vào chức năng số hóa như hình
35
Chọn 3 điểm tọa độ trên bản đồ để xác định vị trí địa lý cho hình
ảnh cần số hóa.
Nhập lần lượt các tọa độ của các điểm đã khảo sát.

18

Hình 3.4. Chọn 3 điểm tọa độ cho hình ảnh cần số hóa
Hình 36 là bản đồ mẫu đã được định vị chính xác vị trí địa lý và tiếp
theo người dùng có thể thực hiện quá trình số hóa bằng cách vẽ các đối tượng
điểm, đường vùng dựa theo bản đồ nền, sau khi hoàn tất sẽ có bản đồ số dưới
dạng vector để có thể thực hiện các thao tác khác.
Phần kết quả QGIS trình bày tính năng cơ bản nhất của một phần
mềm GIS thực hiện thao tác số hóa và xử lý bản đồ, ngoài chức năng này còn
rất nhiều chức năng khác, cũng như các tiện ích bổ sung thông qua các phần
hỗ trợ (plugins) dùng để thực hiện các xử lý, phân tích…
3.3.2. Kết quả thực hiện chương trình
Chương trình sẽ lấy dữ liệu bản đồ từ phần mềm QGIS
Xem toàn bộ thông tin khí tượng thủy văn
Hình 37 là giao diện chương trình cho phép xem toàn bộ các thông tin
về khí tượng thủy văn của toàn tỉnh.


19

Hình 3.5. Xem thông tin trên bản đồ chính
Hình 38 là giao diện cho phép xem các thông tin về thiên tai trên toàn
thành phố, người dùng có thể tra cứu thông tin theo từng giai đoạn thời gian.

Hình 3.6. Tra cứu thông tin thiên tai và các điểm sạt lở


20

Hình 3.7. Giao diện WebGIS quản lý thông tin
Bảng 3.1. Kết quả liệt kê danh sách các điểm sạt lở và ngập lũ
Vị trí dự báo dễ
Kết quả trong thực
Địa điểm
xảy ra ngập lụt
tế
Đèo Đá đẻo Thượng Hoá,
Km909 - 911
Ngập sâu 0.8m
Minh Hoá
Ngâm Bùng, Bố Trạch
Km562+ 200B
Ngập sâu 01m
QL.15
Đường tỉnh lộ 562
KM14 - 15
Ngập sâu 1,4 m
Đường tỉnh lộ 562
Km17+500
Ngập sâu 1.0m
Km17+900
Đường tỉnh lộ 562
Km7+100
Ngập sâu 0.5m
Đường Quốc lộ 15
Từ Km553+00
Ngập sâu 0.7m
Đường Quốc lộ 15

đến Km556+200
Ngập sâu 0.7m
Nông Trường VT Bố trạch, Km7+500
Ngập sâu 1.5m
Đường tỉnh lộ 563
Quốc lộ 9B, đoạn Sen
Km41 + 980
Ngập sâu 0.5m
Thuỷ
Quốc lộ 9B, đoạn Sen
Km43 +700
Ngập sâu 0.6m
Thuỷ
xã Minh Hoá, Minh Hoá
Cầu tràn Kim bảng ngập 2.0m
Bản Hoá Lương, Hoá năng Tuyến đường đi và Ngập sâu 0.8m
xã và ngầm tràn


Địa điểm
Cửa khẩu quốc tế Cha lo
UBND xã Lâm Thuỷ

21
Vị trí dự báo dễ xảy ra
sạt lở
Km131 + 800 QL.12A
Km137 + 300 QL.12A
Km138 + 200 QL.12A
Km52+ 800B QL.9B

Km80+ 400B QL9B
Km81+ 500B QL9B

Đường HCM nhánh
Km909 - km912
đông, Thượng Hoá
* Các khu vực chịu ảnh hưởng:

Kết quả trong
thực tế
Gây sạt lở
Gây sạt lở
Ngập và chia căt

Lũ ống, lũ quét, sạt lở như: xã Tân Hóa, Xuân Hóa, TT Quy Đạt, Minh
Hóa, Trung Hóa, Thượng Hóa, Hóa Tiến, Hóa Thanh/Minh Hóa; xã Tiến
Hóa, Văn Hóa, Châu Hóa, Mai Hóa, TT Đồng Hóa /Tuyên Hóa; xã Cảnh
Hóa, Quảng Đông, Cảnh Dương/Quảng Trạch; Xã Quảng Tiên/TX Ba Đồn;
xã Phúc Trạch, Hưng Trạch, Sơn Trạch/Bố Trạch; Phường Đồng Sơn, xã
Thuận Đức, Nghĩa Ninh/TP Đồng Hới; xã Trường Xuân, Duy Ninh, Hàm
Ninh, Trường Sơn/Quảng Ninh; xã Văn Thủy, Trường Thủy, Lâm Thủy,
Ngân Thủy, Kim Thủy, Xuân Thủy/Lệ Thủy. Vùng bị ngập lụt tập trung ở các
khu vực thấp trũng, cửa sông, khu vực hạ lưu các hồ chứa.


22

3.3.3. Nhận xét đánh giá kết quả
Nguồn dữ liệu bản đồ ban đầu được biên tập thông qua phần mềm
QGIS, sau đó được sử dụng làm bản đồ nền trong phần mềm DNGIS, dùng để

thể hiện thông tin thiên tai, khí tượng thủy văn theo các vị trí địa lý trong bản
đồ. Chương trình đã thể hiện được các thông tin khí tượng như: nhiệt độ, độ
ẩm, lượng mưa, … Ngoài ra, chương trình còn lưu trữ các thông tin về thiên
tai trong thời gian đã qua cho phép tra cứu về bão, lũ, động đất.
Chương trình kết hợp giữa dữ liệu bản đồ và hệ quản trị cơ sở dữ liệu
SQL Server cho phép lưu trữ lượng thông tin lớn. Áp dụng được công nghệ
GIS để giải quyết vấn đề được đặt ra, tận dụng các ưu điểm trong việc mô
phỏng số liệu. Đã biên dịch thành công mã nguồn QGIS, sử dụng dữ liệu bản
đồ được biên tập để thể hiện một cách trực quan cho các số liệu về tai biến
thiên nhiên.
3.4. KẾT CHƯƠNG
Trong chương 3 Dựa trên các thông số đo được từ các trạm khí tượng
thủy văn thu thập được. Phần kết quả thực nghiệm cho phép tra cứu, khai thác
thông tin các điểm, các vùng trên ứng dụng thử nghiệm so với thực tế.


23
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1. Kết quả đạt được
Với mục tiêu ứng dụng WebGIS để hỗ trợ công tác quản lý cảnh báo
sạt lở và ngập lũ, đề tài đạt được những kết quả cụ thể như sau:
Đề tài đã đạt được những yêu cầu đặt ra về mặt lý thuyết cũng như
nghiên cứu để ứng dụng vào trong thực tiển.
Về mặt lý thuyết, đề tài đã nghiên cứu tổng quan về hệ thông tin địa lý
cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý QGIS, công nghệ WebGIS các kiến trúc
triển khai của ứng dụng WebGIS.
Về mặt thực tiển, đề tài cũng đã thử ứng dụng các lĩnh vực đã được
nghiên cứu từ đó xây dựng hệ thống WebGIS mô phỏng quản lý thông tin
thiên tai trên địa bàn tỉnh Quảng Bình. Từng bước tạo ra mô hình ứng dụng,
quản lý nhằm nắm bắt thực trạng hỗ trợ phòng chống thiên tai để có hướng xử

lý, khắc phục.
2. Hạn chế
Tuy nhiên, đề tài vẫn còn tồn tại một số hạn chế như:
Tốc độ tải bản đồ còn tương đối chậm đối với dữ liệu có số liệu lớn.
Dữ liệu thiên tai khi số hóa và chồng lớp bản đồ khi chuyển vào hệ
quản trị dữ liệu các điểm còn có một vài sai lệch so với vị trí ban đầu.
Chưa thực hiện được các thống kê, phân tích trên dữ liệu không gian
và thuộc tính.
Hệ thống WebGIS được xây dựng ở mức thử nghiệm chưa tìm hiểu
sâu về vấn đề bảo mật của WebGIS và chưa xác thực được trong
Geoserver khi thêm mới hoặc cập nhật dữ liệu trên bản đồ.
3. Hướng phát triển
Cần tiếp tục những nghiên cứu về công tác quản lý lũ lụt, lũ quét, trượt
lở đất và ứng dụng trong QGIS ở mức độ sâu hơn để đồng bộ trong quá trình
phân tích đánh giá, đồng thời lựa chọn phương pháp mang tính tổng hợp và hệ
thống hơn.