Ứng dụng WEB GIS quản lý thông tin hệ thống thoát nước đô thị

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯƠNG TRƯỜNG THỊNH

ỨNG DỤNG WEB GIS QUẢN LÝ THÔNG TIN
HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ

Chun ngành: BẢN ĐỒ, VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN TRỌNG ĐỨC
Cán bộ chấm nhận xét 1: ……………………………………………………
Cán bộ chấm nhận xét 2: ……………………………………………………
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp. HCM ngày……tháng……năm……
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ………………………………………………………………………………
2. ………………………………………………………………………………
3. ………………………………………………………………………………
4. ………………………………………………………………………………
5. ………………………………………………………………………………
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Bộ mơn quản lý chuyên ngành


TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp. HCM, ngày. . . . tháng. . . . năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: TRƯƠNG TRƯỜNG THỊNH

.Phái: Nam.

Ngày, tháng, năm sinh: 12/11/1985

.Nơi sinh: Tp. HCM.

Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý

.MSHV: 01008177.

I- TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG WEB GIS QUẢN LÝ THƠNG TIN

HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ
II- NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống thốt nước đơ thị.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống webGIS.
- Nghiên cứu các chuẩn dịch vụ WMS (Web Map Service) và WFS (Web
Feature Service) của OGC (Open Geospatial Consortium).
- Nghiên cứu hệ thống webGIS ứng dụng GeoServer với cổng kết nối cơ sở dữ
liệu không gian ArcSDE cho phép quản lý, phân tích và cập nhật dữ liệu của hệ
thống thốt nước đô thị thông qua mạng internet.
- Thiết kế, xây dựng mơ hình cơ sở dữ liệu hệ thống thốt nước đô thị của một
lưu vực nghiên cứu được chọn.
- Xây dựng hệ thống webGIS quản lý hệ thống thoát nước đô thị cho phép
hiển thị bản đồ theo chuẩn định dạng WMS/WFS, truy vấn, thống kê, cập nhật
dữ liệu thuộc tính và khơng gian thơng qua mạng internet.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/01/2010
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2010
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. TRẦN TRỌNG ĐỨC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. TRẦN TRỌNG ĐỨC

CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH

TS. NGUYỄN NGỌC LÂU


LỜI CÁM ƠN
Luận văn hoàn thành đã tạo tiền đề cơ bản, mở ra hướng nghiên cứu mới cho
bản thân trong lĩnh vực Internet GIS. Đây là bước chân trải nghiệm đầu tiên trên

con đường nghiên cứu khoa học vô tận.
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài, mặc dù đã rất nỗ lực nhưng có
những khoảng thời gian rất khó khăn khi đề tài khơng đạt được tiến triển nghiên cứu
đáng kể nào và tưởng chừng như bế tắt. Để vượt qua những thách thức đó, bên cạnh
sự cố gắng của bản thân cịn có tấm lịng tận tình chỉ dạy, hướng dẫn của thầy; sự
động viên, chia sẻ của gia đình và sự quan tâm chân tình của những người bạn.
Trước tiên, xin gửi tất cả sự kính trọng và lịng tri ân đến thầy TS. Trần Trọng
Đức đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn, dìu dắt từng bước chân trên con đường nghiên
cứu khoa học, luôn tiếp thêm niềm đam mê cho bản thân trong học tập và nghiên
cứu.
Xin cảm ơn ba mẹ, gia đình ln là chỗ dựa vững chắc; là nguồn động lực lớn
lao; ln ln bên cạnh khích lệ, động viện, chia sẻ và tạo mọi điều kiện thuận lợi
để bản thân học tập nghiên cứu.
Xin cảm ơn những người bạn đã quan tâm đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài;
các cá nhân, tổ chức và cộng đồng thế giới ở các diễn đàn trên mạng về mã nguồn
mở đã chia sẻ những kiến thức, kinh nghiệm về lĩnh vực đề tài nghiên cứu.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 12 năm 2010
Học viên
Trương Trường Thịnh


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Hệ thống thốt nước là một trong những cơ sở hạ tầng kỹ thuật quan trọng được đầu
tư xây dựng mạnh mẽ tại các đô thị lớn trong cả nước. Do đó, quản lý hệ thống
thốt nước một cách khoa học và hiệu quả là một nhu cầu cấp thiết cho các đô thị
hiện nay.
Tuy nhiên, hầu hết các ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS trong quản lý hệ
thống thốt nước đơ thị hiện nay (nếu có) thường là các chương trình ứng dụng GIS
desktop chạy trên các máy tính đơn hay mạng cục bộ tại cơ quan quản lý. Do đó

việc cập nhật dữ liệu khơng gian và thuộc tính chỉ được thực hiện trên các ứng dụng
GIS desktop này.
Ngoài ra, các hệ thống webGIS (hệ thống thông tin địa lý được phân phối qua mơi
trường mạng máy tính để tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên World Wide
Web_Edward, 2000) hiện nay thường chỉ cung cấp bản đồ qua mạng internet dưới
định dạng một file ảnh (PNG, GIF, JPEG,…) theo chuẩn dịch vụ WMS (Web Map
Service) của OGC (Open Geospatial Consortium). Do đó người dùng cuối khơng
thể cập nhật, chỉnh sửa dữ liệu khơng gian và thuộc tính ngay trên nền web thông
qua mạng internet.
Từ những nhu cầu và tồn tại nêu trên, luận văn nghiên cứu xây dựng hệ thống
webGIS quản lý hệ thống thốt nước đơ thị cho phép hiển thị bản đồ không chỉ theo
chuẩn dịch vụ WMS mà còn cho phép thực hiện theo chuẩn dịch vụ WFS (Web
Feature Service). Điều này có nghĩa rằng người dùng cuối bên cạnh việc truy vấn
không gian và thuộc tính, thống kê, nếu được phép có thể cập nhật dữ liệu thuộc
tính và khơng gian (tạo mới, chỉnh sửa, xóa) trực tiếp trên nền bản đồ dạng vector
được chia sẻ trực tuyến trên nền web thông qua mạng internet.
Hệ thống được xây dựng là sản phẩm tích hợp của Mozilla Firefox/Google Chrome,
OpenLayers, Apache Tomcat, Geoserver - hệ thống cung cấp dữ liệu bản đồ qua
Internet – và Hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian ArcSDE và SQL Server. Hệ
thống được thực hiện để quản lý dữ liệu thoát nước mẫu trên 1 khu vực thử nghiệm.


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI……………………………………….Trang 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ………………………………………………………………….. 1
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI…………………………………………………………… 2
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU…………………………………………………... 3
1.4 PHẠM VI ĐỀ TÀI……………………………………………………………...5
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………………………………….. 5

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG…. 7
2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG TRÊN THẾ GIỚI………… 7
2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG TRONG NƯỚC………….. 11
2.3 NHỮNG VẤN ĐỀ CÕN TỒN TẠI………………………………………….. 13
2.3.1 ƢU ĐIỂM……………………………………………………………… 13
2.3.2 HẠN CHẾ……………………………………………………………... 13

CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC ĐÔ THỊ………………………….. 14
3.1 ĐỊNH NGHĨA VÀ CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN…………………………... 14
3.2 PHÂN CẤP CƠNG TRÌNH THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ……………………. 15
3.3 CÁC HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ………………………………. 15
3.3.1 HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC CHUNG……………………………….. 16


3.3.1.1 Định nghĩa…………………………………………………... 16
3.3.1.2 Phạm vi áp dụng…………………………………………….. 16
3.3.1.3 Ƣu điểm…………………………………………………….. 17
3.3.1.4 Khuyết điểm………………………………………………… 17
3.3.2 HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC RIÊNG………………………………… 17
3.3.2.1 Định nghĩa…………………………………………………... 17
3.3.2.2 Phạm vi áp dụng…………………………………………….. 18
3.3.2.3 Ƣu điểm…………………………………………………….. 19
3.3.2.4 Khuyết điểm………………………………………………… 19
3.3.3 HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC NỬA RIÊNG………………………….. 19
3.3.3.1 Định nghĩa…………………………………………………... 19
3.3.3.2 Phạm vi áp dụng…………………………………………….. 20
3.3.3.3 Ƣu điểm…………………………………………………….. 20
3.3.3.4 Khuyết điểm………………………………………………… 21
3.3.4 HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC HỔN HỢP…………………………….. 21
3.3.4.1 Định nghĩa…………………………………………………... 21

3.3.4.2 Phạm vi áp dụng……………………………………………. 21
3.4 QUẢN LÝ HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ………………………… 21
3.4.1 QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC MƢA……………………… 21
3.4.2 QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC THẢI……………………… 22


3.4.3 QUẢN LÝ HỒ ĐIỀU HÒA…………………………………………… 22
3.4.4 QUẢN LÝ CÁC CƠNG TRÌNH ĐẤU NỐI………………………….. 23
3.4.5 QUẢN LÝ TÀI SẢN THỐT NƢỚC………………………………... 23
3.4.5.1 Mục đích quản lý tài sản thốt nƣớc..................................... 23
3.4.5.2 Nội dung quản lý tài sản thoát nƣớc……………………….. 24

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG WEBGIS………………………… 25
4.1 KIẾN TRÚC TỔNG QUAN HỆ THỐNG WEBGIS………………………. 25
4.1.1 HỆ THỐNG WEBGIS………………………………………………… 25
4.1.2 KIẾN TRÚC TỔNG QUAN HỆ THỐNG WEBGIS…………………. 25
4.2 OGC WEB SERVICES……........................................................................... 29
4.2.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN………………………………………….. 29
4.2.1.1 URL…………………………………………………………. 29
4.2.1.2 Request…………………………………………………….... 30
4.2.1.3. Response…………………………………………………… 36
4.2.2 WMS (WEB MAP SERVICE)………………………………………... 38
4.2.2.1 Giới thiệu……………………………………………………... 38
4.2.2.2 Các operation của Web Map Service………………………… 39
4.2.3 WFS (WEB FEATURE SERVICE)…………………………………... 46
4.2.3.1 Giới thiệu………………………………………………………. 46
4.2.3.2 Các operation của Web Feature Service………………………. 47


4.3 WMS/WFS SERVERS……………………………………………………..... 62

4.3.1 MAPSERVER…………………………………………………………. 63
4.3.2 GEOSERVER…………………………………………………………. 64
4.3.3 SO SÁNH GEOSERVER VÀ MAPSERVER………………………… 66
4.4 WMS/WFS CLIENTS…………………………………………….………… 67
4.4.1 WMS/WFS CLIENT………………………………………………….. 67
4.4.2 OPENLAYERS……………………………………………………….. 67
4.4.2.1 Giới thiệu………………………………………………….... 67
4.4.2.2 Tạo một bản đồ với OpenLayers…………………………… 68
4.4.2.3 Tạo lớp WMS với OpenLayers…………………………….. 70
4.4.2.4 Tạo lớp WFS với OpenLayers……………………………… 71
4.5 SLD/STYLEMAP…………………………………………………………..... 74
4.5.1 KIỂU THỂ HIỆN LỚP BẢN ĐỒ WMS VỚI SLD…………………… 74
4.5.2 KIỂU THỂ HIỆN LỚP BẢN ĐỒ WFS VỚI STYLEMAP…………… 82

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ XÂY DỰNG HỆ THỐNG WEBGIS QUẢN LÝ HỆ
THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ……………………………………………… 85
5.1 MƠ HÌNH KIẾN TRÚC HỆ THỐNG WEBGIS ĐỀ XUẤT…………….. 85
5.2 MƠ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ…… 87
5.2.1 CÁC ĐỐI TƢỢNG VÀ THUỘC TÍNH LIÊN QUAN CỦA HỆ THỐNG
THỐT NƢỚC ĐƠ THỊ……………………………………………………. 87


5.2.2 THIẾT KẾ MƠ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU Ở MỨC Ý NIỆM…………. 88
5.2.3 THIẾT KẾ MƠ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU Ở MỨC LUẬN LÝ……….. 90
5.2.3.1 Các lớp cơ sở dữ liệu không gian………………………….. 90
5.2.3.2 Các lớp cơ sở dữ liệu phi khơng gian………………………. 91
5.2.4 THƠNG TIN THUỘC TÍNH CỦA CÁC LỚP DỮ LIỆU VỀ HỆ
THỐNG THOÁT NƢỚC…………………………………………………… 92
5.3 THIẾT KẾ WEBGIS QUẢN LÝ HỆ THỐNG THỐT NƯỚC ĐƠ THỊ.. 99
5.3.1 SƠ ĐỒ WEBSITE QUẢN LÝ HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC ĐÔ THỊ. 99

5.3.2 KẾT QUẢ THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ XÂY DỰNG CHỨC NĂNG
CÁC TRANG WEBGIS…………………………………………………......100
5.3.2.1 Trang index.jsp
(Hiển thị bản đồ chuẩn định dạng WMS)………………………………100
a. Thiết kế giao diện webGIS………………………………101
b. Các lớp dữ liệu bản đồ theo chuẩn định dạng WMS và ký
hiệu……………………………………………………….. 102
c. Các chức năng………………………………………….. 104
5.3.2.2 Trang indexwfs.jsp
(Hiển thị bản đồ chuẩn định dạng WFS)…………………………….. 115
a. Thiết kế giao diện webGIS…………………………….. 115
b. Các lớp dữ liệu bản đồ theo chuẩn định dạng WFS và ký
hiệu………………………………………………………. 116
c. Các chức năng…………………………………………. 117


5.3.2.3 Trang dangnhap.jsp……………………………………….. 123
5.3.2.4 Trang dangky.jsp………………………………………….. 124

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………... 126
6.1 KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI…………………………………………………… 126
6.2 ƯU ĐIỂM, KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG XÂY DỰNG………….. 127
6.2.1 ƢU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG XÂY DỰNG………………………… 127
6.2.2 KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG XÂY DỰNG………………….. 128
6.3 NHỮNG VẤN ĐỀ KHÓ KHĂN VÀ TỒN TẠI…………………………... 129
6.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI……………………………………………………. 129
6.4.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC……………………………………………… 129
6.4.2 Ý NGHĨA XÃ HỘI…………………………………………………... 130
6.5 KIẾN NGHỊ…………………………………………………………………. 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 132
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG…………………………………………………….. 135
PHỤ LỤC………………………………………………………………………... 136


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu của đề tài………………………... Trang 3
Hình 2.1 Chức năng xem thuộc tính của đối tượng trên bản đồ……………………. 7
Hình 2.2 Chức năng xác định tuyến đường nước ngắn nhất……………………….. 8
Hình 2.3 Vị trí bệnh nhân nhiễm bệnh và kênh cung cấp nước…………………….. 8
Hình 2.4 Chức năng báo cáo thống kê và biểu đồ………………………………….. 9
Hình 2.5 Giao diện phần mềm ứng dụng Mouse GIS……………………………... 10
Hình 2.6 Chức năng quản lý hố ga của hệ thống WWMS………………………… 12
Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống thốt nước chung……………………………………….. 16
Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống thốt nước riêng hồn tồn…………………………….. 18
Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống thốt nước nửa riêng……………………………………. 20
Hình 4.1 Kiến trúc 3 tầng của hệ thống WebGIS…………………………………. 25
Hình 4.2 Mơ hình hệ thống WebGIS với thành phần Map Server đặc trưng……… 26
Hình 4.3 Kiến trúc n-tier giữa các hệ thống………………………………………. 28
Hình 4.4 Kiến trúc hướng dịch vụ SOA (Service Oriented Architecture)………… 29
Hình 4.5 Nguyên lý hoạt động của HTTP POST request…………………………. 32
Hình 4.6 Hình chữ nhật bao ngồi của đối tượng hình học………………………. 35
Hình 4.7 Minh họa Request, Response……………………………………………. 36
Hình 4.8 Bản đồ client nhận được sau khi gửi WMS GetMap request……………. 42
Hình 4.9 Kiến trúc cơ bản của ứng dụng MapServer……………………………. 63


Hình 4.10 Một số giao diện (interfaces) của GeoServer………………………….. 65
Hình 4.11 Cơng cụ Style Editor trong GeoServer………………………………… 74
Hình 4.12 Ràng buộc về tỉ lệ thể hiện các đối tượng……………………………... 75

Hình 4.13 Ràng buộc về thơng tin thuộc tính khi thể hiện đối tượng…………….. 76
Hình 4.14 Các kiểu hình dạng của kí hiệu dạng điểm……………………………. 80
Hình 4.15 Thể hiện nhãn của lớp tim đường theo chuẩn định dạng WMS……….. 82
Hình 5.1 Mơ hình kiến trúc hệ thống WebGIS quản lý hệ thống thốt nước đơ thị.. 85
Hình 5.2 Lược đồ quan hệ giữa các đối tượng trong hệ thống thoát nước đơ thị... 89
Hình 5.3 Sơ đồ website quản lý hệ thống thốt nước đơ thị………………………. 99
Hình 5.4 Thiết kế giao diện webGIS index.jsp…………………………………… 101
Hình 5.5 Giao diện webGIS index.jsp…………………………………………… 101
Hình 5.6 Nhóm các button thao tác với bản đồ………………………………….. 104
Hình 5.7 Thanh công cụ thao tác với bản đồ theo chuẩn định dạng WMS……… 105
Hình 5.8 Minh họa cơng cụ xem thuộc tính đối tượng trên bản đồ……………… 106
Hình 5.9 Minh họa công cụ đo khoảng cách trên bản đồ……………………….. 106
Hình 5.10 Bảng điều khiển hiển thị các lớp dữ liệu bản đồ và ký hiệu………….. 107
Hình 5.11 Các chức năng trong bảng điều khiển hiển thị các lớp dữ liệu bản đồ. 107
Hình 5.12 Giao diện truy vấn tuyến cống theo cấp tuyến và chiều dài…………...108
Hình 5.13 Kết quả truy vấn tuyến cống theo cấp tuyến và chiều dài……………. 109
Hình 5.14 Giao diện truy vấn hầm ga nằm trên tuyến cống…………………….. 110


Hình 5.15 Kết quả truy vấn hầm ga thuộc tuyến cống…………………………… 110
Hình 5.16 Giao diện truy vấn đoạn cống, tuyến cống chứa hầm ga…………….. 111
Hình 5.17 Kết quả truy vấn đoạn cống chứa hầm ga……………………………. 111
Hình 5.18 Giao diện truy vấn hầm ga cách trạm bơm một bán kính R(m)………. 112
Hình 5.19 Kết quả truy vấn hầm ga cách trạm bơm một bán kính R(m)………… 112
Hình 5.20 Giao diện thống kê tuyến cống……………………………………….. 113
Hình 5.21 Kết quả thống kê tuyến cống theo cấp tuyến với biểu đồ cột đứng…… 114
Hình 5.22 Kết quả thống kê tuyến cống theo chiều dài với biểu đồ cột ngang….. 114
Hình 5.23 Thiết kế giao diện webGIS indexwfs.jsp……………………………… 115
Hình 5.24 Giao diện webGIS indexwfs.jsp………………………………………. 115
Hình 5.25 Các công cụ cập nhật dữ liệu không gian và thuộc tính……………… 117

Hình 5.26 Lưu đồ chức năng cập nhật thuộc tính……………………………….. 118
Hình 5.27 Minh họa chức năng cập nhật thuộc tính…………………………….. 119
Hình 5.28 Lưu đồ chức năng tạo đối tượng khơng gian mới…………………….. 119
Hình 5.29 Minh họa chức năng tạo đối tượng khơng gian mới…………………. 120
Hình 5.30 Lưu đồ chức năng chỉnh sửa đối tượng………………………………. 120
Hình 5.31 Minh họa chức năng chỉnh sửa đối tượng……………………………. 121
Hình 5.32 Lưu đồ chức năng cắt một đối tượng khơng gian…………………….. 121
Hình 5.33 Minh họa chức năng cắt một đối tượng không gian…………………. 122
Hình 5.34 Lưu đồ chức năng xóa đối tượng không gian………………………… 122


Hình 5.35 Minh họa chức năng xóa đối tượng khơng gian……………………… 123
Hình 5.36 Lưu đồ người dùng đăng nhập……………………………………….. 123
Hình 5.37 Giao diện trang dangnhap.jsp………………………………………... 124
Hình 5.38 Thơng báo người dùng nhập sai tên truy cập hoặc mật khẩu………… 124
Hình 5.39 Lưu đồ người dùng đăng ký thơng tin………………………………… 125
Hình 5.40 Giao diện trang dangky.jsp…………………………………………… 125


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Phân cấp cơng trình thốt nước đô thị………………………………….. 15
Bảng 4.1 Các ký tự quy ước trong HTTP GET URL……………………………… 30
Bảng 4.2 Danh sách các kiểu MIME……………………………………………… 38
Bảng 4.3 So sánh GeoServer và MapServer………………………………………. 66
Bảng 5.1 Thơng tin thuộc tính của lớp Hamga……………………………………. 92
Bảng 5.2 Thơng tin thuộc tính của lớp Doancong………………………………… 93
Bảng 5.3 Thơng tin thuộc tính của lớp Tuyencong………………………………... 94
Bảng 5.4 Thơng tin thuộc tính của lớp Trambom…………………………………. 94
Bảng 5.5 Thơng tin thuộc tính của lớp Cuaxa…………………………………….. 95
Bảng 5.6 Thơng tin thuộc tính lớp Timduong……………………………………... 95

Bảng 5.7 Thơng tin thuộc tính của lớp Kenhrach………………………………… 96
Bảng 5.8 Thơng tin thuộc tính của lớp tblDonviquanly…………………………… 96
Bảng 5.9 Thơng tin thuộc tính của lớp Members…………………………………. 97
Bảng 5.10 Thơng tin thuộc tính của lớp tblPhuong……………………………….. 97
Bảng 5.11 Thơng tin thuộc tính của lớp tblQuan………………………………..... 98
Bảng 5.12 Thơng tin thuộc tính của lớp tblThanhpho…………………………….. 98
Bảng 5.13 Mơ tả giao diện webGIS index.jsp……………………………………. 102
Bảng 5.14 Các lớp dữ liệu bản đồ trong trang index.jsp và ký hiệu…………….. 103
Bảng 5.15 Nhóm các button thao tác với bản đồ………………………………… 104


Bảng 5.16 Các công cụ thao tác với bản đồ theo chuẩn định dạng WMS………. 105
Bảng 5.17 Các lớp dữ liệu bản đồ trong trang indexwfs.jsp và ký hiệu…………. 116
Bảng 5.18 Các công cụ cập nhật dữ liệu không gian và thuộc tính……………... 118


1

CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, hệ thống thoát nước là một trong những cơ sở hạ tầng kỹ thuật quan
trọng đang được đầu tư xây dựng mạnh mẽ tại các đô thị lớn trong cả nước. Nó giúp
cho các thành phố lớn giải quyết bài tốn cơ bản hiện nay là tình trạng ngập nước
xảy ra ngày càng nghiêm trọng trên các tuyến đường giao thơng, khu dân cư và tình
trạng ơ nhiễm mơi trường phát sinh từ hệ thống thốt nước thải cơng nghiệp, sinh
hoạt nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững của một đơ thị hiện đại. Do đó, quản lý
hệ thống thoát nước một cách khoa học và hiệu quả là một nhu cầu cấp thiết cho các
đô thị hiện nay.
Hệ thống thông tin địa lý GIS với khả năng lưu trữ, phân tích, hiển thị và quản
lý dữ liệu phân bố theo khơng gian một cách trực quan và tồn diện đã và đang

được các cơ quan hữu trách quan tâm, thực hiện triển khai ứng dụng vào công tác
quản lý hệ thống thốt nước của đơn vị mình.
Tuy nhiên, các chương trình ứng dụng quản lý hệ thống thốt nước chỉ thực
hiện trên máy tính đơn hay trên các mạng cục bộ tại cơ quan quản lý. Dữ liệu về hệ
thống thoát nước chưa được quản lý tập trung, còn nằm phân tán ở nhiều sở ngành.
Hệ thống trang web trong chương trình ứng dụng nếu có chỉ dừng lại ở việc cung
cấp các thơng tin thuộc tính về hệ thống thốt nước bằng các cơng cụ hiển thị, tra
cứu, cập nhật thơng tin theo thuộc tính…như một trang web thông thường được
xây dựng theo chuẩn của tổ chức W3C – World Wide Web Consortium. Đối với dữ
liệu không gian nếu có (và bao gồm đa phần các hệ thống webGIS trong các chương
trình ứng dụng hiện nay) chỉ cho phép người dùng cuối xem và truy vấn thông tin
không gian dựa trên bản đồ trực tuyến được chia sẻ dưới định dạng như một file ảnh
(ví dụ như PNG, GIF, JPEG theo chuẩn ảnh bản đồ WMS – Web Map Service của
tổ chức OGC – Open Geospatial Consortium). Điều đó gây trở ngại cho nhu cầu cập
nhật, chỉnh sửa dữ liệu không gian ngay trên nền web, làm hạn chế tiềm năng của


2

một trang webGIS và làm giảm tính chủ động, linh hoạt, trực quan trong cơng tác
quản lý hệ thống thốt nước qua Internet.
Vào năm 2006, phần mềm mã nguồn mở GeoServer bắt đầu hỗ trợ chuẩn dịch
vụ WFS 1.1 – Web Feature Service của tổ chức OGC cho phép người dùng cuối tạo
và chỉnh sửa dữ liệu không gian địa lý trên nền bản đồ dạng vector được chia sẻ trực
tuyến ngay trên nền web đã mở ra một hướng đi tất yếu và là bước phát triển cơ bản
theo xu hướng trên thế giới nói chung trong lĩnh vực Internet GIS và công tác quản
lý cơ sở hạ tầng kỹ thuật đặc biệt là hệ thống thoát nước qua mạng Internet nói
riêng. Bất cứ nơi nào có mạng Internet, nhân viên chuyên trách có thể linh động
thực hiện hầu hết các tác nghiệp qua webGIS quản lý hệ thống thốt nước của đơn
vị mình mà khơng nhất thiết phải thực hiện cơng việc này tại máy tính đặt ở cơ quan

quản lý.
Viêc nghiên cứu, ứng dụng GeoServer sử dụng chuẩn dịch vụ WMS và đặc biệt
là chuẩn dịch vụ WFS để xây dựng hệ thống webGIS quản lý hệ thống thốt nước
đơ thị sẽ giúp cho các tác nghiệp hàng ngày trở nên linh động, chủ động hơn, làm
giảm thiểu tối đa công sức và thời gian trong công tác quản lý, góp phần nâng cao
hiệu quả và năng lực trong quản lý thốt nước, góp phần cải thiện vệ sinh môi
trường nước, tạo điều kiện cơ bản để từng bước giải quyết bài tốn ngập lụt hiện
nay, góp phần xây dựng đô thị văn minh hiện đại và thúc đẩy kinh tế xã hội phát
triển.
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Xây dựng hệ thống GIS cho phép quản lý, cập nhật và phân tích dữ liệu của hệ
thống thốt nước đô thị thông qua mạng Internet. Hệ thống được xây dựng là sản
phẩm tích hợp của Mozilla Firefox/Google Chrome, OpenLayers, Apache Tomcat,
Geoserver - hệ thống cung cấp dữ liệu bản đồ qua Internet – và Hệ quản trị cơ sở dữ
liệu không gian ArcSDE và SQL Server. Hệ thống được thực hiện để quản lý dữ
liệu thoát nước mẫu trên 1 khu vực thử nghiệm.


3

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu bao gồm các vấn đề như mô tả trong sơ đồ sau:

Nhiệm vụ của luận văn

Tổng quan tình hình
nghiên cứu và ứng dụng
trong nƣớc và thế giới
(2)

Cơ sở lý thuyết về hệ
thống thốt nƣớc đơ thị
(1)

Cơ sở lý thuyết
hệ thống webGIS

Nghiên cứu chuẩn dịch vụ
WMS (Web Map Service),
WFS (Web Feature Service)
(5)

(4)

Nghiên cứu ứng dụng
GeoServer cung cấp bản đồ
qua internet bằng
cổng kết nối ArcSDE
(6)

Nghiên cứu xây dựng,
cài đặt hệ thống webGIS
quản lý hệ thống
thốt nƣớc đơ thị
(8)
Nghiên cứu ứng dụng
OpenLayers hiển thị bản
đồ WMS/WFS; xây dựng
các chức năng hỗ trợ
(9)

Quy định Nhà nƣớc về
quản lý hệ thống
thốt nƣớc đơ thị
(3)

Nghiên cứu SLD/StyleMap
biên tập ký hiệu và thể hiện
các lớp bản đồ WMS/WFS

Thiết kế mơ hình CSDL
phục vụ quản lý
hệ thống thốt nƣớc đơ thị

(10)

(7)

Xây dựng các trang web hiển
thị bản đồ chuẩn WMS/WFS
hỗ trợ truy vấn; thống kê; cập
nhật khơng gian, thuộc tính
(12)

WebGIS quản lý hệ thống thốt nƣớc đơ thị

Hình 1.1 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu của đề tài

Xây dựng CSDL
hệ thống thốt nƣớc đơ thị

của một lƣu vực nghiên cứu
đƣợc chọn
(11)


4

Theo sơ đồ khối về nội dung nghiên cứu của đề tài, các vấn đề mà đề tài nghiên cứu
bao gồm:
 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống thốt nước đơ thị. (1)
- Nghiên cứu quy định của Nhà nước về quản lý hệ thống thốt nước đơ thị. (3)
- Tìm hiểu tổng quan tình hình nghiên cứu, ứng dụng trong nước và thế giới về
ứng dụng GIS, webGIS trong quản lý hệ thống thốt nước đơ thị. (2)
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống webGIS. (4)
 Nghiên cứu hệ thống webGIS ứng dụng GeoServer với cổng kết nối cơ sở dữ
liệu không gian ArcSDE cho phép quản lý, phân tích và cập nhật dữ liệu của hệ
thống thốt nước đô thị thông qua mạng internet.
- Nghiên cứu các chuẩn dịch vụ WMS (Web Map Service) và WFS (Web
Feature Service) của tổ chức OGC (Open Geospatial Consortium). (5)
- Nghiên cứu ứng dụng GeoServer cung cấp bản đồ theo các chuẩn dịch vụ
WMS/WFS qua mạng internet bằng cổng kết nối ArcSDE. (6)
- Nghiên cứu thiết kế mơ hình cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý hệ thống thốt
nước đơ thị. (7)
- Nghiên cứu xây dựng, cài đặt hệ thống webGIS quản lý hệ thống thốt nước
đơ thị. (8)
 Xây dựng hệ thống webGIS quản lý hệ thống thoát nước đô thị cho phép hiển
thị bản đồ theo chuẩn định dạng WMS/WFS, truy vấn, thống kê, cập nhật dữ
liệu thuộc tính và khơng gian thơng qua mạng internet.
- Xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống thốt nước đơ thị của một lưu vực nghiên

cứu được chọn. (11)


5

- Nghiên cứu ứng dụng OpenLayers hiển thị các lớp dữ liệu bản đồ hệ thống
thoát nước theo chuẩn định dạng WMS/WFS và xây dựng các công cụ, chức
năng hỗ trợ về bản đồ. (9)
- Nghiên cứu SLD (Styled Layer Description) của OGC (Open Geospatial
Consortium), StyleMap của OpenLayers để biên tập ký hiệu và thể hiện các lớp
bản đồ theo chuẩn định dạng WMS/WFS. (10)
- Thiết kế, xây dựng trang web hiển thị bản đồ theo chuẩn định dạng
WMS/WFS để quản lý hệ thống thốt nước đơ thị cho một lưu vực nghiên cứu
được chọn có hỗ trợ các nhóm chức năng truy vấn, thống kế, cập nhật dữ liệu
không gian và thuộc tính của hệ thống thốt nước đơ thị. (12)
1.4 PHẠM VI ĐỀ TÀI
Hệ thống webGIS được vận hành thử nghiệm trên mạng localhost.
1.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp quy trình quản lý:
- Thu thập, phân tích và tổng hợp các hồ sơ, tài liệu, văn bản pháp quy về
những quy trình quản lý hệ thống thốt nước đơ thị của các đơn vị quản lý nhà
nước, các công ty cung cấp dịch vụ cơng ích.
- Thu thập, phân tích nhu cầu và thực trạng ứng dụng công nghệ GIS và web
GIS trong quản lý hệ thống thốt nước đơ thị (hệ thống thoát nước mưa, hệ
thống thoát nước thải) của các đơn vị quản lý.
 Phương pháp phân tích, lựa chọn cơng nghệ: phân tích, đánh giá, lựa chọn cơng
nghệ phần mềm ứng dụng cho phía server, các chuẩn dich vụ bản đồ được hỗ
trợ từ phía server, hệ quản trị cơ sở dữ liệu và công nghệ phần mềm ứng dụng
phía client để xây dựng hệ thống webGIS.

6

 Phương pháp phân tích thiết kế hệ thống webGIS:
- Phân tích quy trình nghiệp vụ quản lý hệ thống thốt nước đơ thị. Thiết kế mơ
hình cơ sở dữ liệu và xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về hệ thống thốt nước đơ thị
trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu.
- Phân tích, thiết kế hệ thống webGIS quản lý hệ thống thốt nước đơ thị cho
phép người dùng cuối tạo và chỉnh sửa dữ liệu không gian địa lý trực tiếp trên
nền bản đồ được chia sẻ trực tuyến trên trang web thông qua mạng internet.


7

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG
2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG TRÊN THẾ GIỚI
 ỨNG DỤNG TRÊN NỀN WEB
- Trung tâm GIS, Đại học PUCIT ở Punjab Lahore, Pakistan nghiêm cứu và
triển khai đề tài “Web GIS cho mạng lưới cung cấp nước” (Web GIS Enterprise
Solution for Water Supply Network) [1]. Hệ thống được thiết kế theo mơ hình client
server và sử dụng phần mềm mã nguồn mở GeoServer với chuẩn dịch vụ WFS để
kết nối giữa MapGuide Server và cơ sở dữ liêu không gian. GeoServer lấy dữ liệu
không gian từ cơ sở dữ liệu theo chuẩn WFS (Web Feature Service). MapGuide
Server cung cấp OSGeo FDO để kết nối với dữ liệu không gian theo chuẩn dịch vụ
WFS mà GeoServer lấy từ cơ sở dữ liệu và trả dữ liệu về phía client theo yêu cầu.
MapGuide Ajax Viewer cho phép hiển thị các dữ liệu bản đồ trên trình duyệt web
browser để thực hiện các phân tích khơng gian và kết xuất các báo cáo. Trang web
hỗ trợ một số chức năng như:
 Chức năng xem thông tin trực quan các đối tượng trên bản đồ bằng cách

click chọn vào đối tượng quan tâm trên bản đồ.

Hình 2.1 Chức năng xem thuộc tính của đối tượng trên bản đồ


8

 Chức năng phân tích đường đi của dịng nước trong đường ống nhằm xác
định tuyến đường nước ngắn nhất giữa điểm nguồn và điểm đến trên bản đồ.

Hình 2.2 Chức năng xác định tuyến đường nước ngắn nhất
 Chức năng phân tích mối tương quan giữa sự ơ nhiễm nguồn nước do rò rỉ
đường ống với các dịch bệnh xảy ra,…

Hình 2.3 Vị trí bệnh nhân nhiễm bệnh và kênh cung cấp nước
 Ứng dụng cũng đưa ra kịch bản về những vấn đề thường xảy ra đối với
mạng lưới cung cấp nước. Nếu trên tuyến đường nước ngắn nhất giữa hai
điểm nguồn và điểm đến có một điểm bị rị rỉ thì một tuyến đường nước khác
sẽ được xác định giữa hai điểm nguồn và điểm đến và tuyến đường nước này
sẽ tránh điểm bị rị rỉ đó.