Nghiên cứu giám sát sự phát triển cây lúa tỉnh an giang bằng công nghệ WebGIS

KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT GIS Hệ thống thông tin địa lý BVTV Bảo vệ thực vật CGI chuẩn giao tiếp CGI DBMS Quản lý dữ liệu không gian EIA Phân tích các tác động môi trường ESRI Viện nghiên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

PHẠM QUANG LỢI

NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY LÚA

TỈNH AN GIANG BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường

Mã số: 60850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN NGỌC THẠCH

Hà Nội - Năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp và các tập thể nghiên cứu Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch, người đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Địa lý, phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội đã quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Khi thực hiện luận văn này tôi đã có được sự hỗ trợ to lớn về tư liệu, phương tiện kỹ thuật cùng với chỉ dẫn tận tình của các thành viên của Phòng Công nghệ GIS – Viễn thám, Trung tâm Công nghệ phần mềm Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam và đặc biệt là TSKH Nguyễn Đăng Vỹ đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này

Xin cảm ơn gia đình và toàn thể bè bạn đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Học viên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu 2

3 Phạm vi nghiên cứu 3

4 Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5

6 Cấu trúc luận văn 5

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY LÚA BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS 6

1.1 Đặc điểm sinh thái, quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước 6

1.1.1 Đặc điển sinh thái cây lúa nước 6

1.1.2 Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước 7

1.2 Những vấn đề cơ bản về WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa 9

1.2.1 Tổng quan về WebGIS 9

1.2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu công nghệ WebGIS về cây lúa 17

1.2.3 Vai trò của WebGIS trong giám sát sự phát triển cây lúa 22

1.3 Quy trình xây dựng hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa 23

1.3.1 Mô hình cấu trúc tổng thể của hệ thống 23

1.3.2 Xác định yêu cầu thông tin giám sát sự phát triển cây lúa đối với hệ thống 26

1.3.3 Thành phần người dùng 28

1.3.4 Các luồng thông tin trong hệ thống 29

1.3.5 Lựa chọn giải pháp công nghệ cho hệ thống 29

1.3.6 Quy trình xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển của cây lúa bằng công nghệ WebGIS 37

CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA TẠI TỈNH AN GIANG 40

2.1 Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang 40

2.1.1 Vị trí địa lý 40

2.1.2 Khí hậu 41

2.1.3 Thủy văn 45

2.1.4 Đất đai 46

2.1.5 Tai biến thiên nhiên 47

2.2 Các yếu tố về mùa vụ gieo trồng, cơ cấu giống và diện tích, năng suất, sản lượng lúa ảnh hưởng tới sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang 48

2.2.1 Mùa vụ gieo trồng lúa 48

2.2.2 Cơ cấu giống lúa 49

2.2.3 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa 50

2.3 Các yếu tố khác ảnh hưởng tới sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang 52

2.3.1 Chọn giống lúa 52

2.3.2 Đất sạ lúa 53

2.3.3 Biện pháp gieo sạ 54

2.3.4 Phân bón 54

2.3.5 Nước tưới 56

2.3.6 Sâu, bệnh hại lúa 56

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY LÚA BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS TẠI AN GIANG 59

3.1 Phân tích thiết kế và xây dựng CSDL thông tin địa lý 59

3.1.1 Dữ liệu nền địa lý 60

3.1.2 Dữ liệu điều tra và yếu tố liên quan giám sát sự phát triển cây lúa 60

3.2 Chức năng và giao diện của hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa 65

3.2.1 Chức năng quản trị hệ thống và thao tác bản đồ 66

3.2.2 Nhóm chức năng truy vấn thông tin và cập nhật số liệu 66

3.2.3 Nhóm chức năng khai thác thông tin (báo cáo) 83

3.2.4 Nhóm chức năng xây dựng bản đồ hiện trạng phát triển cây lúa 93

3.3 Kiểm thử hệ thống 96

KẾT LUẬN 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 100

PHỤ LỤC 103

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.01 Mô tả cấu trúc cây lúa (Oryza sativa) [30] 6

Hình 1.02 Sơ đồ quá trình sinh trưởng và phát triển cây lúa [2] 8

Hình 1.03 Kiến trúc WebGIS 11

Hình 1.04 Các dạng yêu cầu từ phía Client 12

Hình 1.05 Dữ liệu GIS trong kiến trúc WebGIS đơn thể 13

Hình 1.06 Chia xẻ dữ liệu GIS giữa các nhóm ứng dụng 14

Hình 1.07 Sơ đồ cấu trúc tổng thể của hệ thống giám sát sự phát triển cây lúa 25

Hình 1.08 Sơ đồ quy trình các luồng thông tin trong giám sát sự phát triển cây lúa 29

Hình 1.09 Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS [26] 30

Hình 1.10 Quy trình xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển của cây lúa bằng công nghệ WebGIS 37

Hình 2.01 Bản đồ hành chính tỉnh An Giang 40

Hình 2.02 Sơ đồ cân bằng bức xạ sóng ngắn trên ruộng lúa lúc trổ bông [2] 43

Hình 2.03 Bản đồ hiện trạng đất tỉnh An Giang năm 2003 [23] 47

Hình 2.04 Bản đồ phân bố đất lúa tỉnh An Giang 52

Hình 3.01 Giao diện ArcGIS desktop thiết kế CSDL không gian 59

Hình 3.02 Giao diện của PostgreSQL thiết kế CSDL thuộc tính 59

Hình 3.03 Giao diện trang chủ của hệ thống 65

Hình 3.04 Sơ đồ các chức năng chính của hệ thống 65

Hình 3.05 Giao diện đăng nhập hệ thống 66

Hình 3.06 Tìm kiếm địa danh tỉnh, huyện, xã 66

Hình 3.07 Giao diện cập nhật số liệu xuống giống cho đơn vị xã 67

Hình 3.08 Người dùng chọn cánh đồng và cập nhật số liệu xuống giống cho cánh đồng được chọn 68

Hình 3.09 Người dùng chọn ruộng và cập nhật số liệu xuống giống cho ruộng được chọn 69

Hình 3.10 Giao diện cập nhật số liệu điều tra về sâu hại lúa cho đơn vị lãnh thổ xã 70

Hình 3.11 Giao diện cập nhật số liệu điều tra về sâu hại lúa cho cánh đồng được đánh dấu trên bản đồ 71

Hình 3.12 Giao diện cập nhật số liệu điều tra về sâu hại lúa cho một ruộng được đánh dấu trên bản đồ 71

Hình 3.13 Giao diện cập nhật số liệu điều tra về bệnh hại lúa cho đơn vị xã 72

Hình 3.14 Giao diện cập nhật số liệu điều tra về bệnh hại lúa cho cánh đồng 73

Hình 3.15 Giao diện cập nhật số liệu điều tra về bệnh hại lúa cho ruộng 74

Hình 3.16 Giao diện cập nhật số liệu điều tra diện tích lúa bị nhiễm sâu, bệnh cho đơn vị xã 75 Hình 3.17 Giao diện cập nhật số liệu điều tra diện tích lúa bị nhiễm sâu, bệnh cho một cánh đồng 76 Hình 3.18 Giao diện cập nhật hiện trạng nhiễm sâu, bệnh cho một ruộng lúa 76 Hình 3.19 Giao diện cập nhật số liệu đánh giá sức khỏe lúa cho đơn vị xã 77 Hình 3.20 Giao diện cập nhật số liệu đánh giá sức khỏe lúa cho một cánh đồng 78 Hình 3.21 Giao diện cập nhật số liệu đánh giá sức khỏe lúa cho một ruộng 78 Hình 3.22 Giao diện cập nhật tiến độ thu hoạch lúa và năng suất lúa cho đơn vị xã 79 Hình 3.23 Giao diện cập nhật tiến độ thu hoạch lúa và năng suất lúa cho một cánh đồng 80 Hình 3.24 Giao diện cập nhật tiến độ thu hoạch lúa và năng suất lúa cho một ruộng 81 Hình 3.25 Giao diện cập nhật thông tin về chất lượng đất cho ruộng trong cùng một cánh đồng và cho từng ruộng riêng rẽ 82 Hình 3.26 Giao diện cập nhật chất nguồn nước tưới cho ruộng trong cùng một cánh đồng và cho từng ruộng riêng rẽ 83 Hình 3.27 Giao diện lựa chọn kỳ báo cáo, mẫu biểu báo cáo và địa phương cần báo cáo để lập báo cáo tiến độ sản xuất theo mẫu biểu của Cục Trồng trọt 84 Hình 3.28 Kết quả lập báo cáo tiến độ sản xuất theo mẫu số 1 của Cục Trồng trọt 85 Hình 3.29 Kết quả lập báo cáo tiến độ sản xuất theo mẫu số 2 của Cục Trồng trọt 85 Hình 3.30 Giao diện để người dùng chọn các thông số yêu cầu lập báo cáo tiến độ xuống giống và cơ cấu giống trên một lãnh thổ 86 Hình 3.31 Báo cáo kết quả xuống giống của tỉnh An Giang ngày 13/4/2012 87 Hình 3.32 Báo cáo kết quả xuống giống của tỉnh An Giang từ đầu vụ hè thu năm

2012 đến ngày 30/6/2012 87 Hình 3.33 Báo cáo kết quả xuống giống của tỉnh An Giang vụ hè thu năm 2012 88 Hình 3.34 Giao diện để người dùng chọn các thông số báo cáo tiến độ thu hoạch 88 Hình 3.35 Báo cáo kết quả thu hoạch của tỉnh An Giang ngày 13/4/2012 89 Hình 3.36 Báo cáo kết quả thu hoạch của tỉnh An Giang từ đầu vụ hè thu năm 2012 đến 31/7/2012 89 Hình 3.37 Báo cáo kết quả thu hoạch của tỉnh An Giang vụ hè thu năm 2012 90 Hình 3.38 Giao diện để người dùng chọn các thông số báo cáo về hiện trạng lúa 91 Hình 3.39 Báo cáo về hiện trạng lúa thành phố Long Xuyên đầu tháng 7/2012 91 Hình 3.40 Giao diện chọn thông số và lãnh thổ để lập báo cáo tổng hợp diện tích lúa bị nhiễm sâu, bệnh 92 Hình 3.41 Báo cáo tổng hợp diện tích lúa tỉnh An Giang bị nhiễm các loại sâu bệnh trong 7 ngày, từ 24/6/2012 đến 1/7/2012 92

Hình 3.42 Báo cáo tổng hợp diện tích lúa tỉnh An Giang bị nhiễm các loại sâu bệnh trong 1 tháng, từ 1/6/2012 đến 1/7/2012 93 Hình 3.43 Bản đồ lúa và cơ cấu giống lúa của tỉnh An Giang được xây dựng cho ngày 28/2/2012 94 Hình 3.44 Bản đồ hiện trạng sức khỏe lúa tỉnh An Giang vào thời điểm đầu tháng 8/2012 94 Hình 3.45 Bản đồ năng suất lúa tỉnh An Giang ngày 30/4/2012 95 Hình 3.46 Bản đồ cảnh báo về sâu, bệnh, phân bố diện tích lúa nhiễm sâu, bệnh của tỉnh An Giang vào thời điểm 30/6/2013 95 Hình 3.47 Bản đồ phân bố nguồn nước tưới cho lúa ngày 10/3/2012 96

DANH MỤC BẢNG BIỂU

nhau 41

Bảng 2.02. Mùa vụ gieo trồng lúa ở An Giang 49

Bảng 3.01. Các lớp thông tin dữ liệu nền địa lý 60

Bảng 3.02. Các lớp thông tin đối tượng điều tra và yếu tố liên quan cây lúa 61

KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

GIS Hệ thống thông tin địa lý

BVTV Bảo vệ thực vật

CGI chuẩn giao tiếp CGI

DBMS Quản lý dữ liệu không gian

EIA Phân tích các tác động môi trường

ESRI Viện nghiên cứu hệ thống môi trường

GDI Chỉ số phát triển giới tính

GDP Tổng sản phẩm quốc nội

GĐST Giai đoạn sinh trưởng

GEOSYS Mô hình kinh tế nông nghiệp giúp giám sát vụ mùa

GIEWS Hệ thống cảnh báo sớm toàn cầu về lương thực và nông nghiệp GML Geographic Markup Language

HTML Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản

HTTĐL Hệ thống thông tin địa lý

HTTP Giao thức truyền tải siêu văn bản

KHCN&MT Khoa học công nghệ và môi trường

MARS FOOD Theo dõi an ninh lương thực

MVCC Hệ thống điều khiển đồng bộ đa phiên

NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn

OGC Hiệp hội định chuẩn thông tin địa lý mở

SQL Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc dữ liệu

URL Tài nguyên trên Internet

WebCGM Web Computer Graphics Metafile

WebGIS Hệ thống thông tin địa lý chia sẻ trên mạng Internet

WebGIS Server Phần chủ GI

WebServer Phần chủ Web

WFS Web Feature Service

XML Ngôn ngữ mô tả dữ liệu

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ra đời và được phát triển mạnh trong những năm gần đây Cùng với sự bùng nổ về công nghệ ứng dụng Internet, các phát triển công nghệ GIS cho phép chia sẻ thông tin thông qua mạng toàn cầu bằng cách kết hợp GIS và Web hay còn gọi là WebGIS Bên cạnh đó, xu hướng chia sẻ dữ liệu, phát triển phần mềm trên công nghệ mã nguồn mở cũng đang được quan tâm ở các nước đang phát triển vì nhiều lợi ích mà nó mang lại Vì thế, việc nghiên cứu ứng dụng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở sẽ mang lại khả năng chia sẻ thông tin địa lý rộng rãi cho các ngành

Hơn một thập kỷ trước đây, các thông tin không gian - bản đồ ở Việt Nam chủ yếu được thành lập và phát hành trên giấy Trong những năm gần đây, các quy trình thành lập bản đồ, lưu trữ và phát hành đã dần dần chuyển đổi sang công nghệ số Các bản đồ giấy trước kia đã được số hoá và đang nằm trong các ổ cứng máy tính tại các cơ quan, trường học, cá nhân, Theo xu thế chung, các thông tin không gian này được chuyển sang lưu trữ trong các hệ thống cơ sở dữ liệu thông tin không gian được sử dụng bởi các đơn vị khác nhau

Việc chuyển đổi từ bản đồ giấy sang công nghệ bản đồ số đã là một bước tiến vượt bậc cho công tác bản đồ Tuy nhiên, các hệ cơ sở dữ liệu không gian được lưu trữ và sử dụng trong một hệ thống riêng biệt đã hạn chế rất nhiều tiềm năng khai thác thông tin không gian của các hệ thống này Công nghệ WebGIS cho phép phát hành, tiếp cận, truy vấn thông tin không gian trong một môi trường mở như Internet

đã cho phép phát huy các tiềm năng của các hệ thống thông tin địa lý, không gian và đưa công nghệ bản đồ lên một tầm cao mới

Ngay khi vừa ra đời từ cuối những năm 90 của thế kỷ trước, công nghệ WebGIS đã được đón nhận và có nhiều bước phát triển Với sự phát triển và phổ cập của Internet tại Việt Nam như ngày nay, công nghệ WebGIS đang được chú trọng phát triển bởi cả cơ quan nhà nước, cộng đồng doanh nghiệp và được kỳ vọng

sẽ đem đến một hướng phát triển mới đầy tiềm năng

Cây lúa là một trong những cây lương thực được gieo trồng với diện tích lớn ở nhiều nước Châu Á Việt Nam là một trong những nước nông nghiệp có sản lượng lúa gạo xuất khẩu lớn nhất thế giới, đem lại cung và cầu về lương thực chủ yếu cho người dân Để cây lúa có năng suất thu hoạch cao, đem lại nguồn lợi lớn thì người dân cũng như các cấp quản lý cần phải thực hiện công tác giám sát sự phát triển của cây lúa, đặc biệt phải xây dựng và quản lý được cở sở dữ liệu lien quan đến tình hình sinh trưởng và phát triển của cây lúa và cần biết được những tác nhân làm ảnh hưởng đến sự phát triển của cây lúa để có những đối sách cần thiết, kịp thời cho cây lúa phát triển tốt nhất, năng suất cao nhất và đem lại nguồn lợi tốt nhất

Trên cơ sở đó, luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu giám sát sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang bằng công nghệ WebGIS” đã được lựa chọn Nội dung chính

của luận văn là tìm hiểu sự phát triển của cây lúa, đồng thời tìm hiểu về công nghệ WebGIS mã nguồn mở Từ đó, ứng dụng xây dựng WebGIS trong bản đồ số giám sát sự phát triển cây lúa tại tỉnh An Giang

2 Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu

a Mục tiêu

- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS trong công tác giám sát sự phát triển của cây lúa

- Thiết kế hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển của cây lúa cụ thể là cập nhật

số liệu điều tra, khảo sát, truy vấn, lập báo cáo và hiển thị bản đồ

b Nhiệm vụ

Để hoàn thành được mục tiêu trên, các nhiệm vụ sau cần được thực hiện:

- Thu thập và biên tập cơ sở dữ liệu thông tin về cây lúa và dữ liệu bản đồ nền tỉnh An Giang;

- Thu thập và tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây lúa;

- Tìm hiểu các công nghệ phát triển hệ thống thông tin địa lý trên nền web: ArcGIS, MapServer, PostgreSQL, Java, Eclip, HTML…;

- Xây dựng ứng dụng trong công tác giám sát sự phát triển của cây lúa trên nền web: thiết kế cơ sở dữ liệu, thiết kế hệ thống website, thiết kế giao diện các trang web và xây dựng các công cụ hỗ trợ tương tác trên bản đồ

3 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi không gian: luận văn giới hạn phạm vi nghiên cứu trên lãnh thổ tỉnh

An Giang

- Phạm vi khoa học:

+ Phân tích cơ sở khoa học và thực tiễn về hiện trạng và quản lý sự sinh trưởng

và phát triển cây lúa khu vực nghiên cứu

+ Định hướng quản lý cây lúa trong tiến trình thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu cho cán bộ quản lý giám sát sự phát triển cây lúa cho địa bàn nghiên cứu và đề xuất nhân rộng cho các địa phương khác

4 Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu

- Cơ sở tài liệu nghiên cứu:

Luận văn được xây dựng trên cơ sở tài liệu của chính bản thân học viên thu

thập, thực hiện trong đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý sản xuất lúa ở vùng đồng bằng sông Cửu Long” do TSKH Nguyễn Đăng Vỹ làm chủ

nhiệm đề tài, Trung tâm Công nghệ phần mềm thủy lợi là cơ quan chủ trì thực hiện trong thời gian 2011 – 2013 Đề tài đã nghiệm thu tháng 4/2014 Trong đó học viên

là người tham gia chính, được sử dụng số liệu từ các đợt khảo sát, thu thập số liệu

để thực hiện luận văn [7]:

+ Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:5.000 (xuất bản năm 2010) tỉnh An Giang thu thập từ Trung tâm tư liệu đo đạc bản đồ thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường;

+ Bản đồ hành chính Việt Nam được cập nhật đến năm 2010 với các lớp bản đồ địa giới hành chinh tỉnh, huyện và xã;

+ Các tài liệu, báo cáo của các công trình nghiên cứu đã được công bố có liên quan tới đề tài (xem tài liệu tham khảo)

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp “điều tra, khảo sát thực địa”: Đây là phương pháp truyền thống

được sử dụng để đi khảo sát, điều tra nghiên cứu thực tế Học viên đã có hai đợt đi thực địa điều tra, khảo sát tại tỉnh An Giang, thời gian vào cuối tháng 6 đầu tháng 7/2012 và đầu tháng 7/2013 nhằm thu thập các tài liệu, số liệu, dữ liệu liên quan để phục vụ sự phát triển của cây lúa;

+ Phương pháp “phân tích và tổng hợp thông tin”: Nhằm tập hợp, kế thừa các tài

liệu, số liệu, dữ liệu đã thu thập được ở An Giang và các nguồn thu thập khác Phân tích và đánh giá tổng hợp các số liệu, dữ liệu điều tra, khảo sát sự phát triển của cây lúa ở An Giang;

+ Phương pháp “xử lý và biên tập dữ liệu bản đồ”: Đây là phương pháp quan

trọng và được khai thác sử dụng trong biên tập các lớp bản đồ, xây dựng cơ sở dữ liệu (lưu trữ, khai thác và cập nhật .) Các lớp dữ liệu bản đồ như lớp ranh giới hành chính tỉnh, huyện, xã của cả nước; lớp đất lúa, giao thông, thủy hệ, dân cư, đất khác của tỉnh An Giang được xử lý và biên tập về định dạng dữ liệu, cấu trúc hình học không gian bản đồ và các thông tin thuộc tính;

+ Phương pháp “điều tra, thu thập xã hội học”: Là phương pháp nhằm xác định

yêu cầu của người dùng đối với hệ thống thông tin thông qua việc phỏng vấn, trao đổi, thảo luận với các cán bộ Sở NN&PTNT tỉnh An Giang, Chi cục BVTV tỉnh An Giang, cán bộ khuyến nông xã, người nông dân ở An Giang, để tìm hiểu yêu cầu của người sử dụng về các chức năng của hệ thống, yêu cầu đối với giao diện người dùng, khả năng đáp ứng của trang thiết bị, hạ tầng kỹ thuật công nghệ thông tin hiện có;

+ Phương pháp “phân tích và thiết kế hệ thống thông tin”: Sử dụng ngôn ngữ mô

hình hoá thống nhất (UML - Unified Modeling Language), đây là ngôn ngữ mô hình hóa được vận dụng để mô hình hóa các ứng dụng máy tính Mô tả hệ thống thông tin WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa về cấu trúc hoạt động, thiết kế và thực hiện hệ thống thông tin Nắm bắt các yêu cầu của người dùng từ phân tích đến thiết kế, kiểm định và kiểm tra hệ thống WebGIS

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học:

+ Đối với công nghệ GIS: xây dựng một hệ thống WebGIS hoàn toàn trên nền tảng phần mềm mã nguồn mở với các công nghệ PostgreSQL, PostGIS, Apache, MapServer, phát huy tối đa thế mạnh của các công nghệ này để thiết kế, xây dựng

hệ thống thông tin quản lý sự phát triển cây lúa đảm bảo tốc độ cập nhật, truy vấn thông tin cho người dùng trong điều kiện phát triển công nghệ Internet hiện nay

+ Đối với công nghệ thông tin: một hệ thống GIS vận hành trên mạng Internet dưới dạng Web, thu nhận thông tin từ con người và được xây dựng hoàn toàn trên nền tảng công nghệ phần mềm mã nguồn mở

6 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận văn được chia thành 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận chung giám sát sự phát triển của cây lúa bằng công

nghệ WebGIS

Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của cây lúa tại tỉnh An

Giang

Chương 3: Xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển cây lúa bằng công nghệ

WebGIS tại An Giang

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY

LÚA BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS 1.1 Đặc điểm sinh thái, quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước 1.1.1 Đặc điển sinh thái cây lúa nước

Cây lúa là cây lương thực quan trọng nhất của nước ta Trồng lúa là một nghề truyền thống của nhân dân Việt Nam từ rất xa xưa, kể từ khi người Việt cổ xưa bắt đầu công việc trồng trọt thì cây lúa đã được quan tâm đầu tiên Kinh nghiệm sản xuất lúa đã hình thành, tích lũy và phát triển cùng với sự hình thành và phát triển của dân tộc ta Những tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong nước và thế giới trên lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất lúa đã thúc đẩy mạnh mẽ ngành trồng lúa ở nước ta vươn lên bắt kịp trình độ tiên tiến của thế giới

Cây lúa thuộc loài cây thân thảo, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á và châu Phi (Oryza sativa và Oryza glaberrima) Một cây lúa bao gồm các thành phần: rễ, thân, lá, hoa và hạt lúa (bông lúa)

Hình 1.01 Mô tả cấu trúc cây lúa (Oryza sativa) [30]

1 Rễ: rễ lúa là loại rễ chùm, rễ lúa có hai loại: rễ mầm mọc từ phôi hạt, có

tác dụng hút nước và chất dinh dưỡng đến lúc cây có 3 lá và rễ đốt: mọc ra từ các

đốt thân nằm dưới mặt đất, có tác dụng hút chất dinh dưỡng nuôi cây, trao đổi không khí, giữ cho cây lúa đứng vững

2 Thân: là loại thân thảo Thời kỳ mạ và lúa non: thân lúa do các bẹ lá tạo

thành Sau khi làm đốt, thân lúa do các lóng và đốt tạo thành, bên ngoài có bẹ lá bao bọc Số lóng trên mỗi thân phụ thuộc vào giống: giống dài ngày 7-8 lóng, giống trung ngày 6-7 lóng và giống ngắn ngày có 4-5 lóng

3 Lá: có lá mầm và lá thật Lá mầm mọc trong quá trình ngâm ủ và thời

gian đầu sau khi gieo Lá thật là lá mọc trong quá trình sinh trưởng sinh dưỡng của cây lúa và tồn tại trong suốt quá trình sinh trưởng của cây lúa Số lá trên cây phụ thuộc vào giống: giống dài ngày ≥ 20 lá, giống trung ngày 16-18 lá, giống ngắn ngày 12-15 lá

4 Hoa lúa: Do có nhiều hoa trên một bông lúa, quá trình trỗ lại không đồng

thời nên hoa lúa nở theo quy luật từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong Thời gian

nở hoa phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết: nếu thuận lợi, nhiệt độ thích hợp,

đủ nắng, trời quang mây, gió nhẹ hoa nở rộ vào 8-9 giờ sáng; nếu trời nắng nóng hoa lúa sẽ nở sớm vào lúc 7-8 giờ sáng; nếu trời âm u, thiếu ánh sáng hoặc gặp rét hoa lúa sẽ trỗ muộn từ 12-14 giờ trưa Thời gian phơi màu, thụ tinh của hoa lúa từ khi nở vỏ trấu đến lúc khép lại khoảng 50-60 phút

5 Hạt lúa: mỗi một hạt lúa được hình thành từ một hoa lúa Các hạt lúa xếp

xít và gối lên nhau tạo thành bông lúa Tùy vào các giống lúa khác nhau mà độ dài bông, số lượng hạt cũng như mật độ xếp hạt của bông lúa khác nhau

1.1.2 Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước

v Nếu tính theo giai đoạn sinh trưởng thì cây lúa có 10 giai đoạn:

1 Giai đoạn trương hạt: Sau khi ngâm 72 giờ;

2 Giai đoạn hạt nảy mầm: Sau khi ủ hạt 24 - 30 giờ;

3 Giai đoạn đẻ nhánh: Sau khi cấy 5- 7 ngày nếu điều kiện thích hợp, 15 -20 ngày nều điều kiện thiếu ánh sáng, nhiệt độ thấp;

4 Gian đoạn phát triển lóng thân: Giống lúa ngắn ngày có thời gian làm đốt

khoảng 25 - 30 ngày, giống lúa trung ngày 30 - 40 ngày và dài ngày khoảng 50 - 60

7 Giai đoạn nở hoa thụ phấn, thụ tinh: Sau khi trỗ 10 ngày thì tất cả các hoa

trên bông lúa đều được thụ tinh xong, bắt đầu phát triển thành hạt Những hoa lúa

không được thụ tinh, hạt sẽ bị lép Giai đoạn này kéo dài khoảng 35 ngày;

8 Giai đoạn hạt chín sữa: Sau phơi màu 5 - 7 ngày;

9 Giai đoạn hạt chín sáp: Giai đoạn này chất dịch trong hạt dần dần đặc lại,

hạt cứng Màu xanh ở lưng hạt dần dần chuyển sang màu vàng Khối lượng hạt tiếp

tục tăng lên;

10 Giai đoạn hạt chín hoàn toàn: Giai đoạn này hạt chắc cứng Vỏ trấu màu

vàng - vàng nhạt Khối lượng hạt đạt tối đa

Hình 1.02 Sơ đồ quá trình sinh trưởng và phát triển cây lúa [2]

v Nếu tính theo thời kỳ sinh trưởng thì cây lúa có 3 thời kỳ:

1 Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng: tính từ lúc hạt thóc nảy mầm đến khi bắt

đầu vào giai đoạn phân hoá hoa lúa (trên thực tế người ta tính từ khi gieo mạ, cấy lúa, cây lúa đẻ nhánh tới số nhánh tối đa)

2 Thời kỳ sinh trưởng sinh thực: tính từ lúc bắt đầu phân hoá hoa lúa đến khi

lúa trỗ bông và thụ tinh (bao gồm từ: làm đòng – phân hoá đòng, đến trỗ bông – bông lúa thoát khỏi lá đòng, nở hoa, tung phấn, thụ tinh)

3 Thời kỳ chín: sau khi thụ tinh, bông lúa bước vào kỳ chín, kết thúc thời kỳ

này là bông lúa chín hoàn toàn, sau đó tiến hành thu hoạch hạt thóc

1.2 Những vấn đề cơ bản về WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa

1.2.1 Tổng quan về WebGIS

1.2.1.1 Khái niệm về WebGIS

WebGIS là hệ thống thông tin địa lý phân tán trên một mạng các máy tính để tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên World Wilde Web Trong cách thực hiện nhiệm vụ phân tích GIS, dịch vụ này gần giống như là kiến trúc Client-Server của Web Xử lý thông tin địa lý được chia ra thành các nhiệm vụ ở phía server và phía client Điều này cho phép người dùng có thể truy xuất, thao tác và nhận kết quả từ việc khai thác dữ liệu GIS từ trình duyệt web mà không phải trả tiền cho phần mềm GIS [16]

Một client tiêu biểu là trình duyệt web và server-side bao gồm một Web server có cung cấp một chương trình phần mềm WebGIS Client thường yêu cầu một ảnh bản đồ hay vài xử lý thông tin địa lý qua Web đến server ở xa Server chuyển đổi yêu cầu thành mã nội bộ và gọi những chức năng về GIS bằng cách chuyển tiếp yêu cầu tới phần mềm WebGIS Phần mềm này trả về kết quả, sau đó kết quả này được định dạng lại cho việc trình bày bởi trình duyệt hay những hàm từ các plug-in hoặc Java applet Server sau đó trả về kết quả cho client để hiển thị, hoặc gởi dữ liệu và các công cụ phân tích đến client để dùng ở phía client

Phần lớn sự chú ý gần đây là tập trung vào việc phát triển các chức năng GIS trên Internet WebGIS có tiềm năng lớn trong việc làm cho thông tin địa lý trở nên hữu dụng và sẵn sàng tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới Thách thức

lớn của WebGIS là việc tạo ra một hệ thống phần mềm không phụ thuộc vào platform và chạy trên chuẩn giao thức mạng TCP/IP, có nghĩa là khả năng WebGIS được chạy trên bất kì trình duyệt web của bất kì máy tính nào nối mạng Internet Đối với vấn đề này, các phần mềm GIS phải được thiết kế lại để trở thành ứng dụng WebGIS theo các kỹ thuật mạng Internet

1.2.1.2 Kiến trúc và mô hình hoạt động WebGIS

1 Kiến trúc WebGIS

Kiến trúc xuất bản web của hệ thống tin dữ liệu không gian cũng gần giống như kiến trúc dành cho một hệ thông tin web cơ bản khác, ngoại trừ có ứng dụng GIS sử dụng các kỹ thuật khác Có nhiều dạng của việc xuất bản web cho thông tin không gian, phần phức tạp nhất sẽ được trình bày ở đây để có cái nhìn tổng quát hơn

về kiến trúc của chúng

Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được dùng để quản lý và truy xuất dữ liệu không gian, được đặt trên data server Nhà kho hay nơi lưu trữ (clearing house) được dùng để lưu trữ và duy trì những siêu dữ liệu (dữ liệu về dữ liệu - metadata) về dữ liệu không gian tại những data server khác nhau Dựa trên những thành phần quản lý dữ liệu, ứng dụng server và mô hình server được dùng cho ứng dụng hệ thống để tính toán thông tin không gian thông qua các hàm cụ thể Tất cả kết quả tính toán của ứng dụng server sẽ được gởi đến web server để thêm vào các gói HTML, gởi cho phía client và hiển thị nơi trình duyệt web

Xem hình minh họa 1.03 [38] Lưu ý là tất cả các thành phần đều được kết nối nhau thông qua mạng Internet

2 Các bước xử lý

Quá trình làm việc với hệ thống web xử lý thông tin không gian được minh họa như trên hình vẽ trên Người dùng sử dụng trình duyệt web ở phía client (thường

là giao diện đồ họa)

a) Bước 1: Client gởi yêu cầu của người sử dụng thông qua giao thức HTTP đến webserver

b) Bước 2: Web server nhận yêu cầu của người dùng gởi đến từ phía client, xử lý

và chuyển tiếp yêu cầu đến ứng dụng trên server có liên quan

c) Bước 3: Application server (chính là các ứng dụng GIS) nhận các yêu cầu cụ thể đối với ứng dụng và gọi các hàm có liên quan để tính toán xử lý Nếu có yêu cầu

dữ liệu nó sẽ gởi yêu cầu dữ liệu đến data exchange server(server trao đổi dữ liệu) d) Bước 4: Data exchange server nhận yêu cầu dữ liệu và tìm kiếm vị trí của những dữ liệu này sau đó gởi yêu cầu dữ liệu đến server chứa dữ liệu (data server ) tương ứng cần tìm

e) Bước 5: Data server dữ liệu tiến hành truy vấn lấy ra dữ liệu cần thiết và trả dữ liệu này về cho data exchange server

f) Bước 6: Data exchange server nhận dữ liệu từ nhiều nguồn data server khác nhau nằm rải rác trên mạng Sắp xếp dữ liệu lại theo logic của yêu cầu dữ liệu, sau đó gởi trả dữ liệu về cho application server

g) Bước 7: Application server nhận dữ liệu trả về từ các data exchange server và đưa chúng đến các hàm cần sử dụng, xử lý chúng tại đây và kết quả được trả về cho web server

h) Bước 8: Web server nhận về kết quả xử lý, thêm vào các ngữ cảnh web (HTML, PHP ) để có thể hiển thị được trên trình duyệt và cuối cùng gởi trả kết quả

về cho trình duyệt dưới dạng các trang web

Hình 1.03 Kiến trúc WebGIS

Hình 1.04 Các dạng yêu cầu từ phía Client

b Server side

Gồm có: Web server, Application server, Data server và Clearinghouse Server side có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu không gian, xử lý tính toán và trả về kết quả (dưới dạng hiển thị được) cho client side

- Web server được dùng để phục vụ cho các ứng dụng web, web server sử dụng nghi thức HTTP để giao tiếp với trình duyệt web ở phía client Tất cả các yêu cầu từ phía client đối với ứng dụng web đều được web server nhận và thông dịch và sau đó gọi các chức năng của ứng dụng thông qua các giao tiếp mạng như MAPI, Winsock, namped pipe…

- Application server là phần chương trình gọi các hàm xử lý GIS, gởi yêu cầu lấy dữ liệu đến clearinghouse

- Data server là phần cơ bản của hầu hết các hệ thống thông tin với nhiệm

vụ quản lý và điều khiển truy cập dữ liệu

Ban đầu, đa số GIS sử dụng File System để quản lý dữ liệu không gian và DBMS (Database Management System) để quản lý dữ liệu thuộc tính Ngày nay có nhiều sản phẩm và giải pháp phần mềm thay thế để quản lý dữ liệu không gian

và thuộc tính một cách chung nhất Ví dụ: SDE của ESRI (1998), SpatialWare của MapInfo (1998)…Nhìn chung các cơ sở dữ liệu sử dụng đều là các cơ sở dữ liệu quan hệ, và trong tương lai sẽ thay thế bằng cơ sở dữ liệu hướng đối tượng

- Clearinghouse được sử dụng để chứa dữ liệu về dữ liệu không gian được quản lý bởi các data server Clearinghouse đóng vai trò như một cuốn catalog, clearinghouse tìm kiếm trong catalog này để tìm dữ liệu cần

1.2.1.3 Các chuẩn trao đổi dữ liệu WebGIS hiện nay

Ø Trao đổi dữ liệu của hệ thống WebGIS

Từ nhiều thập niên nay, một số lượng lớn ứng dụng GIS đã được phát triển trong nhiều lĩnh vực như điều khiển, quản lý tài nguyên, giao thông, giáo dục, tài nguyên nước, trong lĩnh vực quân sự… Ứng với mỗi ứng dụng GIS, dữ liệu GIS cũng được tạo ra tương ứng

Thông thường các dữ liệu này sẽ rất lớn và tốn thời gian và công sức để xây dựng Vấn đề chia sẻ nguồn tài nguyên dữ liệu được đặt ra nhằm giảm thiểu chi phí xây dựng và quản lý dữ liệu GIS

Hình 1.05 Dữ liệu GIS trong kiến trúc WebGIS đơn thể

Trong mô hình kiến trúc trên, hệ thống WebGIS được gọi là đơn thể Vì trong đó dữ liệu GIS được dùng chỉ cho một nhóm ứng dụng GIS Trong khi dữ liệu GIS này có thể được sử dụng cho các nhóm ứng dụng GIS khác Việc chia sẻ dữ liệu GIS này thường khó khăn, các nhóm ứng dụng GIS sẽ dùng chung trên toàn thể

dữ liệu này

Ví dụ: Dữ liệu bản đồ thành phố dùng cho nhóm các ứng dụng tìm đường đi trong thành phố Dữ liệu này cũng có thể được dùng cho các nhóm ứng dụng tìm thông tin nơi chốn như quán ăn nhà hàng hoặc nhóm ứng dụng liên quan đến hệ định

vị toàn cầu vv…

Hình 1.06 Chia xẻ dữ liệu GIS giữa các nhóm ứng dụng

Ø Giải pháp cho vấn đề trao đổi dữ liệu

Hiện nay, việc chia sẻ dữ liệu được thực hiện với hai giải pháp chuẩn trao đổi dữ liệu WebGIS, do tổ chức OGC - Hiệp hội định chuẩn thông tin địa lý mở (Open Geospatial Consortium) định nghĩa:

a) Web Map Service (WMS) - Dịch vụ bản đồ / Server

Là một dịch vụ cung cấp bản đồ số trên Web Hiện nay, dịch vụ bản đồ theo chuẩn mở WMS của hiệp hội OpenGIS là một hướng nghiên cứu khá mới mẻ nhưng đầy tiềm năng tại Việt Nam

1 Thành phần Web Map Service: WMS bao gồm 2 thành phần chính là Web

Map Server và Web Map Client

- Web Map Server là phần dịch vụ bản đồ chạy trên Server, nó có nhiệm vụ cung cấp các chức năng chính như:

+ Tạo bản đồ (dưới dạng đồ họa, ảnh, tập tin dữ liệu địa lý )

+ Trả lời các câu truy vấn của Web Map Client về nội dung bản đồ

- Web Map Client (Web Browser hay 1 Application) có chức năng gửi các yêu cầu (Request) đến Web Map Server về các thuộc tính của Bản đồ hay yêu cầu hiển thị bản đồ dưới dạng 1 URL Nội dung của URL phụ thuộc rất nhiều vào dịch vụ do Web Map Server cung cấp:

+ Yêu cầu tạo bản đồ, tham số URL chỉ ra phạm vi địa lý của bản đồ, hệ tọa độ, kiểu thông tin được sử dụng, dạng lưu trữ bản đồ, kích thước, kết quả

+ Yêu cầu truy vấn nội dung bản đồ, tham số URL phải chỉ ra lớp thông tin bản

đồ cần truy vấn, vị trí cần truy vấn

+ Yêu cầu cung cấp thông tin về khả năng phục vụ của WMS Server

2 Cơ chế hoạt động của WMS:

- Truyền thông giữa các máy tính (Communication): Ờ tầng dưới cùng của mô hình truyền thông, thông tin được truyền nhận bởi các tín hiệu điện tương ứng với cơ chế mã hóa nhị phân (0/1) Ở tầng tiếp theo là TCP/IP; tầng ứng dụng là giao thức HTTP, thông tin ở tầng này được mã hóa bởi ngôn ngữ HTML

- Yêu cầu (Requests ): Trình duyệt gửi yêu cầu đến trang Web bằng 1 GetRequest, GetRequest được định dạng bởi 1 URL

- Trả lời (Response ): WebServer kiểm tra sự tồn tại của các trang Web, nếu tồn tại và người dùng có quyền truy cập thì sẽ trả về trang Web cho người dùng, nếu không sẽ báo thông điệp lỗi Các trang Web được mã hóa HTML, ngôn ngữ này bao gồm các thẻ mô tả thành phần của một trang

- Hiển thị (Display ): Trình duyệt hiển trị trang Web, mỗi khi trình duyệt chuyển đổi các thẻ HTML thành các đối tượng đồ họa, nó sẽ vẽ lên màn hình và chờ người dùng thao tác

3 Đặc tả WMS:

- Đặc tả WMS là một tài liệu mô tả cách thức một Server đáp ứng (Response) các yêu cầu cụ thể từ một Client Khi cả Client và Server còn thực thi đặc tả này thì chúng còn có thể trao đổi với nhau

- Đặc tả WMS qui định cách thức mà các WMS client liên lạc với WMS Server, và cách thức mà WMS Server đáp ứng yêu cầu của WMS Client Có 2 loại Request bắt buộc và 1 số loại Request tùy chọn khác Mỗi loại yêu cầu giống như 1 trang Web, cho dù thực tế nó hoàn toàn là một chương trình đơn nhận các tham số khác nhau:

+ GetMap: Yêu cầu GetMap trả về một bản đồ dưới dạng ảnh (ảnh bản đồ) trong một phạm vi địa lý và theo các tham số được định nghĩa cụ thể GetMap được yêu cầu bởi một Client để nhận về một tập hợp các pixels Các pixels này chứa ảnh của một bản đồ trong vùng địa lý (không gian) hoặc một tập các đối tượng đồ họa nằm trong vùng địa lý cụ thể Yêu cầu GetMap cho phép các WMS Client chỉ ra một lớp thông tin cụ thể: hệ qui chiếu không gian (SRS), l khu vực địa lý, các tham số khác qui định định dạng dữ liệu trả về Trên cơ sở các yêu cầu GetMap, WMS Server sẽ trả về kết quả là một bản đồ (nếu có), hoặc trả về một Exception theo các chỉ dẫn trong yêu cầu GetMap

+ GetCapabilities: Yêu cầu GetCapabilities trả về các siêu dữ liệu mô tả WMS Server, các mô tả bao gồm nội dung thông tin mà WMS có thể phục vụ, các tham số

mà WMS Server có thể nhận

+ GetFeatureInfo(tùy chọn): Yêu cầu GetFeatureInfo trả về thông tin đối tượng địa lý cụ thể được hiển thị trên bản đồ Nếu một WMS Server hỗ trợ dịch vụ này thì bản đồ mà nó trả về được gọi là bản đồ có khả năng truy vấn thông tin và một WMS Client có thể yêu cầu thông tin về đối tượng trên một bản đồ bằng cách thêm vào URL các tham số chỉ ra một vị trí (X,Y) và số đối tượng có thể trả về thông tin

b) Web Feature Service (WFS) - Dịch vụ đối tượng/ Server

Đây là chuẩn do OGC đưa ra Trong đó web server giờ được gọi là Web Feature Server có service phục vụ việc chia sẻ dữ liệu Tuy nhiên thay vì trả về một ảnh bản đồ dạng đồ họa thì Web Feature Server sẽ gởi trả về thông tin không gian và thông tin thuộc tính có liên quan dưới dạng file GML (Geographic Markup Language) một dạng XML và sau đó client sử dụng file XML này làm dữ liệu để tạo ra ảnh bản

đồ Web Feature Service hoàn toàn tương tự như Web Map Service về các chức năng, cách làm việc chỉ khác nhau dạng dữ liệu trao đổi

1.2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu công nghệ WebGIS về cây lúa

1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ WebGIS về cây lúa trên thế giới

Trên thế giới, việc ứng dụng công nghệ GIS vào công tác quản lý dữ liệu sản xuất nông nghiệp nói chung, sản xuất lúa mì và lúa gạo nói riêng, đã bắt đầu từ những năm 90 của thế kỷ trước, khi sự phát triển của công nghệ GIS, tốc độ của máy tính cũng như giá của phần cứng (CPU, RAM, màn hình ) đã cho phép Điểm đặc trưng của việc ứng dụng công nghệ GIS ở các nước tiên tiến trong quản lý dữ liệu về sản xuất nông nghiệp là ứng dụng kết hợp công nghệ GIS với công nghệ viễn thám

Trong các quốc gia phát triển, Mỹ là nước đầu tiên xây dựng hệ thống PLANT ứng dụng công nghệ GIS, công nghệ viễn thám và công nghệ hệ chuyên gia vào công tác theo dõi tình hình sâu bệnh và dự báo năng suất, sản lượng mùa vụ Hệ thống này được xây dựng từ những năm 70 của thế kỷ 20 với điểm xuất phát ban đầu là một hệ chuyên gia dự báo về mùa vụ Sau đó nó được tích hợp với công nghệ GIS và viễn thám Với trình độ phát triển khoa học, công nghệ như hiện nay, Mỹ có thể theo dõi tình hình sản xuất nông nghiệp của tất cả các nước trên thế giới từ nhiều nguồn tin khác nhau, trong đó ảnh viễn thám kết hợp với bản đồ GIS là cơ sở quan trọng nhất để đánh giá và dự báo về năng suất, sản lượng cây trồng [32]

Pháp cũng đã xây dựng hệ thống GEOSYS, ứng dụng và phát triển hơn 20 năm với chức năng là trợ giúp ra quyết định trong nông nghiệp trên cơ sở hệ thống thông tin địa lý, có kết hợp tư liệu ảnh hàng không, ảnh viễn thám [33] Cộng đồng các nước châu Âu xây dựng hệ thống GIS chung để theo dõi sản lượng lúa phục vụ mục đích an ninh lương thực [34]

Ở Hàn quốc, người ta sử dụng công nghệ GIS để theo dõi sản lượng lúa ở các khu vực khác nhau nhằm rút ra sự khác biệt và nhận biết quy luật phân bố, trên

cơ sở đó đưa ra những kế hoạch phát triển vụ mùa, theo dõi tình hình phát triển của

lúa, tình hình sâu bệnh, đánh giá hiệu quả mùa màng của các tỉnh trong toàn quốc [19,20]

Ở Đài Loan, người ta xây dựng hệ thống GIS kết hợp với thiết bị định vị GPS để xác định các khu vực có năng suất bị ảnh hưởng khác nhau của thời tiết và thuốc BVTV [18]

Trong những năm đầu thế kỷ 21, tổ chức lương thực thế giới FAO đã tài trợ các nước cùng góp sức xây dựng một hệ thống GIEWS (Global Information and Early Warning System on food and agriculture) [35] cảnh báo sớm toàn cầu về lương thực và nông nghiệp

1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ WebGIS về cây lúa ở Việt Nam

Theo phân cấp quản lý nhà nước, hệ thống cơ quan chịu trách nhiệm theo dõi tình hình sản xuất nông nghiệp nói chung, tình hình sản xuất lúa nói riêng, bao gồm: + Ở cấp huyện có Phòng Nông nghiệp và các Trạm BVTV;

+ Ở cấp tỉnh có Sở NN&PTNT, trong đó hai đơn vị thuộc Sở chịu trách nhiệm thường trực theo dõi về tình hình sản xuất lúa là Phòng Trồng trọt và Chi Cục BVTV;

+ Ở cấp trung ương có Bộ NN&PTNT, trong đó hai đơn vị trực thuộc Bộ chịu trách nhiệm thường trực theo dõi tình hình sản xuất lúa là Cục Trồng trọt và Cục BVTV

Ngoài ra, thực hiện việc đánh giá và tổng kết về kết quả sản xuất còn có Tổng Cục Thống kê

Theo cách làm truyền thống, thông tin về tình hình gieo cấy, về các đợt thiên tai, về kết quả thu hoạch được các Phòng Nông nghiệp huyện thu thập, tổng hợp từ các xã và báo cáo lên Sở NN&PTNT, các Sở NN&PTNT tập hợp, báo cáo lên Bộ NN&PTNT, cụ thể là Cục Trồng trọt của Bộ Về phía ngành BVTV, ngay từ đầu vụ trồng lúa, các Trạm BVTV huyện cùng cán bộ khuyến nông các xã đã thống kê diện tích gieo cấy của từng giống lúa, từng trà lúa và báo cáo về Chi Cục BVTV của tỉnh Các Chi Cục BVTV tổng hợp các số liệu đó và báo cáo về các Trung tâm

BVTV vùng Các Trung tâm BVTV vùng tập hợp số liệu và báo cáo về Cục BVTV Đối với tình hình sâu bệnh hại lúa, cứ 7 ngày một lần, các Trạm BVTV huyện cùng cán bộ khuyến nông các xã đi điều tra về mật độ sâu, diện tích lúa bị nhiễm, diện tích lúa bị ảnh hưởng bởi thiên tai như ngập úng, hạn hán, rét hại và báo cáo lên theo trình tự như ở trên Các số liệu tổng hợp được về tình hình gieo cấy, về tình hình sâu bệnh, về thiên tai và kết quả thu hoạch được Cục Trồng trọt và Cục BVTV đưa lên trang Web của mình [22]

Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường thu thập, tập hợp dữ liệu về mùa vụ sản xuất nông nghiệp Một trong những nghiên cứu và ứng dụng của Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường là nghiên cứu khí tượng nông nghiệp, thông báo và dự báo khí tượng nông nghiệp, dự báo năng suất lúa Trên trang Web của Viện thường xuyên đưa ra những thông báo khí tượng nông nghiệp, trong đó có công bố số liệu khí tượng, thuỷ văn liên quan tới mùa vụ, xây dựng hệ thống bản đồ chuyên đề, giám sát sự sinh trưởng

và phát triển của lúa bằng công nghệ viễn thám [36]

Trong các đơn vị quản lý cấp tỉnh, Chi Cục BVTV tỉnh Kiên Giang từ năm

2003 đã nghiên cứu, xây dựng module phần mềm PPDMS chạy trên nền phần mềm MapInfo để lưu trữ kết quả điều tra về hiện trạng sâu bệnh và xây dựng bản đồ hiện trạng sâu bệnh Đây có lẽ là ứng dụng GIS đầu tiên vào công tác quản lý dữ liệu về sâu bệnh hại lúa Đặc điểm của MapInfo là phần mềm chạy trên máy đơn, tại một thời điểm chỉ có một người có thể đăng nhập vào cơ sở dữ liệu mà nó quản lý Do vì vận hành trên máy đơn, kết quả điều tra được cập nhật vào phần mềm tại các Chi Cục lại phải kết xuất ra các tệp, gửi bằng E-mail đến các Trung tâm vùng và Cục BVTV, nạp lại vào các máy tính tại đó

Trung tâm Công nghệ phần mềm thủy lợi – thuộc Bộ NN&PTNT đã thực hiện xây dựng phần mềm WebGIS với các nghiên cứu:

- Xây dựng phần mềm truy cập hệ thống thông tin địa lý (GIS) [7] Nội dung chính của nghiên cứu là:

+ Xây dựng hệ thống WebGIS vận hành trên mạng Internet quản lý số liệu về

mùa vụ và số liệu điều tra về hai loại sâu là rầy nâu và sâu cuốn lá nhỏ; + Xây dựng hàm quan hệ giữa quá trình phát sinh, phát triển của hai loại sâu

đó với các yếu tố tự nhiên, gieo trồng, chăm bón có liên quan để phục vụ bài toán dự báo trung hạn

+ Xây dựng hệ chuyên gia dự báo ngắn hạn về hai loại sâu đó;

+ Thực hiện điều tra số liệu về rầy nâu và sâu cuốn lá nhỏ cho 4 huyện thuộc

4 tỉnh khác nhau là Tiên Lãng (Hải Phòng), Hưng Nguyên (Nghệ An), Tư Nghĩa (Quảng Ngãi) và Cai Lậy (Tiền Giang) trong vòng một năm để phục

vụ dự án;

+ Triển khai ứng dụng thí điểm hệ thống thông tin cho 4 huyện nói trên

- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám vào việc giám sát tình hình, cảnh báo và dự báo về một số loại sâu bệnh chính hại lúa, phục vụ công tác phòng trừ sâu bệnh, bảo vệ mùa màng [6] Nội dung chính của nghiên cứu là:

+ Xây dựng hệ thống GIS vận hành trên mạng Internet quản lý số liệu điều tra

về sâu đục thân;

+ Điều tra số liệu về sâu đục thân, rầy nâu, sâu cuốn lá nhỏ trên địa bàn tỉnh Hải Phòng phục vụ cho bài toán hồi quy xây dựng hàm quan hệ giữa quá trình phát sinh, phát triển của ba loại sâu đó với các yếu tố tự nhiên, gieo trồng, chăm bón;

+ Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám vào công tác giám sát tình hình rầy nâu, sâu cuốn lá nhỏ, sâu đục thân;

+ Xây dựng hệ chuyên gia dự báo ngắn hạn về sâu đục thân;

+ Tích hợp kết quả nghiên cứu của đề tài với hệ thống Web-GIS giám sát tình hình và dự báo sâu bệnh hại lúa đã có của Cục BVTV;

+ Triển khai ứng dụng đại trà cho toàn tỉnh Hải Phòng

Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp – Bộ NN&PTNT đã thực hiện xây dựng phần mềm WebGIS với nghiên cứu: Sử dụng ảnh viễn thám thu thập thông tin giám sát, cảnh báo tình hình sản xuất lúa vùng đồng bằng sông Hồng Nội dung chủ

yếu của dự án là phân tích ảnh MODIS để: lập bản đồ vùng trồng lúa, bản đồ sinh trưởng của lúa, bản đồ ngập úng, bản đồ khô hạn; đánh giá năng suất lúa Những kết quả này được đưa lên trang Web http://theodoilua.com [24]

1.2.2.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ WebGIS về cây lúa tại

An Giang

Trường đại học Cần Thơ: Ứng dụng công nghệ WebGIS và ảnh viễn thám quản lý tiến độ xuống giống và cảnh báo phòng trừ dịch hại lúa ở tỉnh An Giang, do phó giáo sư, tiến sỹ Võ Quang Minh trường Đại học Cần Thơ làm chủ nhiệm Đề tài được thực hiện trong 2 năm 2011-2012, nghiệm thu vào tháng 12/2013 Kết quả được đưa vào ứng dụng trong trang Web của Chi cục BVTV An Giang (http://chicucbvtvangiang.gov.vn) [23] Hệ thống WebGIS được xây dựng từ kết quả dữ liệu giải đoán ảnh viễn thám MODIS và được tích hợp trong cơ sở dữ liệu GIS kết hợp lập trình web nhằm mục đích quản lý, lưu trữ, truy xuất, cập nhật và cung cấp các thông tin hiện trạng canh tác, phân bố các trà lúa và tiến độ xuống giống phục vụ công tác quản lý thời vụ trong tỉnh Bên cạnh đó, hệ thống cung cấp các thông tin về tình hình dịch hại trên lúa ở các thời điểm và các vùng khác nhau trong tỉnh, đồng thời giúp nông dân chẩn đoán được dịch hại đang diễn ra trên đồng ruộng và có biện pháp phòng trị kịp thời Hệ thống chia ra hai nhóm chức năng chính như sau:

- Nhóm khai thác thông tin (Client Side): Là toàn bộ các chức năng cho phép người dùng khai thác thông tin trực tiếp từ các bản tin tức sự kiện về nông nghiệp của tỉnh, truy xuất và tra cứu các bản đồ chuyên đề, tìm kiếm dữ liệu

và xem các thống kê Bên cạnh đó, người dùng có thể sử dụng chức năng chuẩn đoán dịch hại để xác định đối tượng dịch hại trên lúa và có biện pháp phòng trừ kịp thời

- Nhóm quản trị hệ thống (Server Side): Được phép quản lý các bản đồ chuyên

đề phục vụ cho công tác quản lý của ngành bảo vệ thực vật và cập nhật dữ liệu điều tra thực tế vào trong hệ thống

Nội dung chính của nghiên cứu:

+ Theo dõi tiến độ xuống giống lúa bằng phương pháp viễn thám; thu thập dữ liệu cơ sở bằng phương pháp điều tra nông dân;

+ Xây dựng phần mềm hệ thống quản lý CSDL bằng phương pháp WebGIS; + Tập huấn cộng tác viên thu thập thông tin định kỳ; điều tra, thu thập thông tin định kỳ theo phiếu mẫu; phương pháp GIS; phương pháp WebGIS; phương pháp chuyên gia

1.2.3 Vai trò của WebGIS trong giám sát sự phát triển cây lúa

WebGIS hỗ trợ và cung cấp cho người dùng khả năng khai thác các thông tin

- Nắm bắt chính xác tiến độ sản xuất để có thể thực hiện chính sách hỗ trợ sản xuất lúa của tỉnh đúng lúc, đúng chỗ

- Theo dõi biến động của cơ cấu giống lúa qua các năm để tìm hiểu nguyên nhân, đánh giá đúng giá trị của các giống lúa, có chính sách khuyến khích cần thiết

để bà nông dân sử dụng giống đem lại lợi ích cao nhất;

- Theo dõi tình hình sâu bệnh trên lúa qua các năm, phát hiện các hiện tượng bất thường để có giải pháp phòng, trừ hiệu quả

- Theo dõi, nắm bắt được hướng chuyển dịch cây trồng của bà con nông dân

để có chính sách điều chỉnh cần thiết

- Theo dõi được biến động của số lượng và chất lượng của đất trồng trọt, nhất

là đất lúa, qua nhiều năm, đánh giá được tác động của quá trình đô thị hoá, của biến đổi khí hậu đến đất trồng trọt nói riêng, sản xuất nông nghiệp nói chung để có biện pháp đảm bảo đời sống của bà con nông dân, đảm bảo an ninh lương thực cho đất nước

- Các cấp quản lý, các doanh nghiệp buôn bán lúa, gạo, các nhà khoa học, bà con nông dân… có thể khai thác thông tin từ hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa phục vụ công tác kinh doanh, nghiên cứu và sản xuất của mình

1.3 Quy trình xây dựng hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa

1.3.1 Mô hình cấu trúc tổng thể của hệ thống

Hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển của cây lúa không phải là một phần mềm chạy trên một máy đơn mà phải là một hệ thống thông tin đa người dùng, theo

mô hình khách-chủ (Client-Server), nghĩa là CSDL đặt trên máy chủ, còn tác nhân của hệ thống có thể từ máy trạm của mình truy vấn thông tin, cập nhật dữ liệu vào

hệ thống Như vậy hệ thống chia làm hai khối khá rõ ràng, khối vận hành trên máy chủ và khối vận hành trên máy trạm

Hiện nay, do sự phát triển của công nghệ thông tin, mô hình khách-chủ được hình thành và nhanh chóng phát triển và được ứng dụng vào trong các công trình, đề dài dự án Dựa trên mục đích sử dụng khác nhau mà phân loại thành những nhóm khách-chủ khác nhau:

- Cách phân loại thứ nhất, dựa vào số lượng và vị trí địa lý của các CSDL cùng tham gia tạo thành hệ thống CSDL trong hệ thống thông tin:

+ Hệ thống CSDL tập trung: nếu CSDL chỉ là một

+ Hệ thống CSDL phân tán: nếu như hệ thống gồm nhiều CSDL khác nhau, có

vị trí địa lý phân tán nhiều nơi, về mặt logic là một hệ CSDL thống nhất, đáp ứng được một loạt tiêu chuẩn về công nghệ sao cho đối với người dùng nó không khác

gì là một hệ thống CSDL tập trung, thì đó là hệ thống CSDL phân tán (phân tán về vật lý, thống nhất về logic) Mô hình hệ thống CSDL phân tán được xây dựng trong trường hợp khối lượng dữ liệu quá đồ sộ, các tác nhân của hệ thống lại được phân tán thành các nhóm tập trung trên các miền lãnh thổ khác nhau

Do đó, khi xây dựng hệ thống tác giả chọn mô hình CSDL tập trung cho hệ thống để không làm tăng thời gian và chi phí xây dựng hệ thống

- Cách phân loại thứ hai, lấy việc phân chia chức năng nhiệm vụ giữa khối trên máy chủ và khối trên máy trạm của hệ thống để làm tiêu chí:

+ Mô hình nặng chủ-nhẹ khách: nếu phần lớn các bài toán mà hệ thống phải thực hiện đều được xử lý trên máy chủ, máy trạm chỉ là nơi người dùng gửi yêu cầu

đi, nhận kết quả xử lý từ máy chủ về và hiển thị kết quả Đặc trưng nhất của mô hình này là các trang Web động Trên máy trạm người dùng chỉ có các trình duyệt Internet như Internet Explorer, Mozilla Firefox, để gửi yêu cầu đi, nhận kết quả và hiển thị kết quả nhận được Mọi xử lý đều được thực hiện trên máy chủ

§ Ưu điểm: khi chuyển giao công nghệ cũng như khi nâng cấp hệ thống là mọi việc đều chỉ phải thực hiện trên máy chủ, và như thế giảm nhẹ được chi phí đi lại, cài đặt

§ Nhược điểm: tập trung tải cho máy chủ, đòi hỏi máy chủ phải có cấu hình mạnh

+ Mô hình nhẹ chủ-nặng khách: khi máy chủ chỉ lưu trữ dữ liệu và xử lý những phép toán cơ bản nhất, còn phần lớn công việc xử lý đều thực hiện trên máy trạm Trong trường hợp này hệ thống phải có phần mềm khách thích hợp

§ Ưu điểm: chia tải cho các máy trạm, giảm tải trên máy chủ

§ Nhược điểm: phải xây dựng phần mềm khách chuyên dụng, công việc cài đặt trên các máy trạm tốn nhiều thời gian và trong phần lớn trường hợp nâng cấp hệ thống phần mềm khách phải nâng cấp theo và phải cài đặt lại phần mềm khách cho các máy trạm

Đối với việc xây dựng một hệ thống GIS, lựa chọn mô hình “khách-chủ“ chủ yếu phụ thuộc vào khối lượng tính toán, xử lý dữ liệu bản đồ mà hệ thống phải thực hiện trong tương lai, Hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa các phép hình học toán tính nó phải làm nhiều nhất là tìm kiếm đối tượng địa lý, xây dựng các loại bản đồ hiện trạng Những chức năng còn lại của hệ thống liên quan đến dữ liệu bản

đồ là xử lý tương tác của người dùng với bản đồ, tạo lập ảnh bản đồ, gửi ảnh bản đồ

về trình duyệt của người dùng, nghĩa là không chiếm dụng nhiều giờ máy, đường truyền mạng Vì vậy, tác giả lựa chọn mô hình Web “nặng chủ-nhẹ khách” để thực hiện xây dựng hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa

Hệ thống giám sát sự phát triển của cây lúa là một hệ thống được thiết kế cho

đa người dùng, có CSDL tập trung, được xây dựng theo mô hình cấu trúc Web Thành phần hệ thống bao gồm:

1 Cơ sở dữ liệu lưu trữ các lớp bản đồ và thông tin về tình hình phát triển lúa

2 Phần chủ Web (WebServer) - hợp phần tiếp nhận yêu cầu của phía khách,

thực hiện yêu cầu xử lý thông tin (cập nhật thông tin vào cơ sở dữ liệu hoặc truy vấn từ cơ sở dữ liệu, thực hiện tính toán trong trường hợp cần thiết, tạo lập các bảng kết quả), trả kết quả về cho phía khách

3 Phần chủ GIS (WebGIS Server) - hợp phần nhận yêu cầu người dùng do

phần chủ Web chuyển đến, đọc dữ liệu bản đồ từ CSDL, xử lý dữ liệu bản đồ và thông qua phần chủ Web phân phát bản đồ qua mạng đến cho người dùng

4 Phần khách là các trình duyệt Internet (IE, Mozilla Firefox, ) cùng với giao

diện Web có chức năng quản lý các tương tác với người dùng, tiếp nhận yêu cầu của người dùng để gửi đến phần chủ, nhận kết quả trả về từ phần chủ và hiển thị cho người dùng

Hình 1.07 Sơ đồ cấu trúc tổng thể của hệ thống giám sát sự phát triển cây lúa

1.3.2 Xác định yêu cầu thông tin giám sát sự phát triển cây lúa đối với hệ thống

Yêu cầu chuyên ngành đối với hệ thống thông tin được tổng hợp, đúc kết trên

cơ sở yêu cầu do người dùng đề xuất và phạm vi, giới hạn mà luận văn thực hiện Yêu cầu của người dùng đối với hệ thống WebGIS học viên điều tra, thu thập thông qua việc phỏng vấn, trao đổi, thảo luận với các cán bộ Sở NN&PTNT tỉnh An Giang, Chi cục BVTV tỉnh An Giang Theo các yêu cầu được đưa ra, hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển của cây lúa cần phải:

1 Đảm nhiệm được chức năng quản lý một số thông tin ít biến động, cụ thể là cho phép thêm mới, sửa đổi, truy vấn:

- Tên giống lúa, đặc tính sinh học, khả năng chống, chịu các loại sâu bệnh

- Tên sâu hoặc bệnh, đặc tính sinh học, vòng đời, các loại thiên địch của sâu, triệu chứng gây hại, giống lúa dễ bị hại, cách nhận biết, loại thuốc dùng để diệt, phương pháp phòng trừ sâu, bệnh, ảnh hưởng của các loại phân bón và quy trình bón phân đến sự sinh trưởng và phát triển của sâu, bệnh

- Tên thuốc bảo vệ thực vật, tên thương mại, các hoạt chất có trong thuốc, cách sử dụng

- Tên phân bón, thành phần, hàm lượng của phân

- Nguồn nước tưới cho ruộng (thuỷ lợi, thuỷ triều, nước trời)

- Tính chất đất (đất phèn, đất mặn, đất phù sa, đất khác)

2 Đảm nhiệm được chức năng giám sát về tình hình phát triển của cây lúa:

- Cập nhật, lưu trữ diện tích xuống giống của mỗi giống lúa trong từng ngày

Số liệu này cập nhật cho đơn vị xã hoặc đơn vị cánh đồng của các ấp trong xã Ở mức độ chi tiết hơn, số liệu xuống giống có thể cập nhật cho từng đám ruộng (thời gian xuống giống, giống lúa được gieo);

- Cập nhật, lưu trữ kết quả đánh giá hiện trạng lúa trên ruộng cho cả xã, từng cánh đồng hoặc từng đám ruộng: giống lúa, vụ lúa, giai đoạn sinh trưởng, tiêu chí (tốt, khá, trung bình, kém, mất trắng), diện tích, ngày điều tra

- Cập nhật, lưu trữ diện tích thu hoạch trong từng ngày cho từng xã, năng suất từng giống lúa trên địa bàn xã: giống lúa, vụ lúa, diện tích thực thu, sản lượng thực thu, năng suất (nhỏ nhất, trung bình, lớn nhất), ngày thu hoạch

- Cập nhật, lưu trữ thông tin về sâu trên lúa cho xã, cánh đồng hoặc thửa ruộng: mật độ cao, mật độ trung bình, số lượng sâu thuộc từng tuổi sâu, lứa sâu, tỷ

lệ trứng bị ký sinh (bị hỏng), giống lúa và giai đoạn sinh trưởng của lúa trên ruộng được điều tra diện tích lúa bị mất trắng, bị nhiễm nặng, nhiễm trung bình, nhiễm nhẹ của của từng xã, thời gian điều tra

- Cập nhật, lưu trữ thông tin về bệnh trên lúa cho xã, cánh đồng hoặc thửa ruộng: tỷ lệ bệnh cao, tỷ lệ bệnh trung bình, cấp độ bệnh, giống lúa và giai đoạn sinh trưởng của lúa trên ruộng được điều tra, diện tích lúa bị mất trắng, bị nhiễm nặng, nhiễm trung bình, nhiễm nhẹ của từng xã, thời gian điều tra

- Số liệu về thời tiết cho toàn tỉnh: nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, số giờ chiếu sáng trong ngày của 10 ngày đã qua và số liệu dự báo về thời tiết trong 10 ngày sắp tới do đài khí tượng của tỉnh cung cấp;

- Thông tin về diện tích lúa được phun thuốc phòng trừ, loại thuốc được dùng, ngày bắt đầu và ngày kết thúc phun

- Cập nhật lưu trữ thông tin về công tác bón phân: Giai đoạn sinh trưởng của lúa thuộc trà sớm, trà chính vụ, trà muộn tại thời điểm được bón phân, loại phân bón đang dùng cho từng trà, khối lượng trên một hecta lúa, thời gian bắt đầu và kết thúc đợt bón phân

- Cập nhật, lưu trữ diện tích lúa bị thiên tai: hạn hán, ngập úng, xâm mặn trong mỗi đợt thiên tai

3 Đảm nhiệm được chức năng truy vấn, kết xuất thông tin:

- Thiết lập báo cáo tổng hợp về tiến độ xuống giống, tiến độ thu hoạch của một xã, một huyện hay một tỉnh;

- Thiết lập báo cáo tổng hợp về tiến độ xuống giống trong ngày, trong vụ hoặc

từ đầu vụ đến một ngày cụ thể do người dùng chọn cho một xã, huyện hoặc tỉnh và

cơ cấu giống được xuống giống trong thời gian đó của địa phương;

- Thiết lập báo cáo tổng hợp về tình hình hiên trạng của lúa;

- Thiết lập báo cáo tổng hợp 7 ngày và 1 tháng về tình hình dịch hại lúa theo mẫu biểu của Cục BVTV;

- Xây dựng bản đồ tiến độ xuống giống, bản đồ cơ cấu giống trên các cánh đồng, bản đồ hiện trạng lúa, bản đồ năng suất lúa, bản đồ phân bố diện tích lúa bị nhiễm sâu, bệnh, bản đồ phân bố nguồn nước tưới

1.3.3 Thành phần người dùng

Người dùng của hệ thống thông tin là những người sẽ tham gia vận hành, khai thác hệ thống thông tin trong tương lai khi hệ thống hoàn thành Người dùng của hệ thống sẽ chia ra các nhóm thành phần như sau:

1 Thành phần người dùng thứ nhất của hệ thống thông tin là mạng lưới rộng lớn cán bộ trạm BVTV tại các huyện và cán bộ khuyến nông tại các xã Những cán

bộ BVTV tại các trạm và cán bộ khuyến nông tại các xã là những người trực tiếp thu thập số liệu, điều tra định kỳ 7 ngày một lần số liệu về cây lúa và cập nhật cũng như khai thác những thông tin này vào hệ thống

2 Thành phần người dùng thứ hai của hệ thống là lãnh đạo và cán bộ các chi Cục BVTV, Sở NN&PTNT của tỉnh Các nhà quản lý, các nhà chuyên môn của Chi

Cục BVTV, Sở NN&PTNT là những người khai thác từ hệ thống GIS các thông tin

về cây lúa tình hình giống lúa, sự sinh trưởng của cây lúa Những thông tin này được thể hiện dưới các dạng báo cáo

3 Thành phần người dùng thứ ba của hệ thống là cán bộ quản trị hệ thống

Quản trị hệ thống chịu trách nhiệm sao lưu an toàn dữ liệu và cấp quyền đăng nhập cho người dùng, phân quyền cập nhật thông tin vào hệ thống, khai thác thông tin từ

những người dùng này chỉ có thể truy vấn thông tin từ hệ thống, nhưng không có trách nhiệm và quyền cập nhật thông tin vào hệ thống

1.3.4 Các luồng thông tin trong hệ thống

Căn cứ vào kết quả phân tích thành phần người dùng của hệ thống giám sát

sự phát triển cây lúa được trình bày trên, chúng ta có được sơ đồ quy trình các luồng thông tin trong hệ thống như trên hình vẽ sau đây

Hình 1.08 Sơ đồ quy trình các luồng thông tin trong giám sát sự phát triển cây lúa 1.3.5 Lựa chọn giải pháp công nghệ cho hệ thống

1.3.5.1 Công nghệ xử lý và biên tập bản đồ ArcGIS của ESRI

Từ dữ liệu bản đồ được thu thập tác giả biên tập và xử lý các lỗi hình học của các lớp bản đồ (định dang shapfile) bằng phần mềm chuyên dụng ArcGIS của ESRI ArcGIS là hệ thống GIS hàng đầu hiện nay, cung cấp một giải pháp toàn diện

từ thu thập / nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích và phân phối thông tin trên mạng Internet tới các cấp độ khác nhau như CSDL địa lý cá nhân hay CSDL của các doanh nghiệp Về mặt công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi công nghệ ESRI

là một giải pháp mang tính chất mở, tổng thể và hoàn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau như: desktop (ArcGIS Desktop), máy chủ (ArcGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS Online), hoặc hệ thống thiết bị di động (ArcPAD) và có khả năng tương tích cao đối với nhiều loại sản phẩm của nhiều hãng khác nhau

Hình 1.09 Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS [26]

ArcGIS Desktop bao gồm những công cụ rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ thống thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh, cho phép:

- Tạo và chỉnh sửa dữ liệu tích hợp (dữ liệu không gian tích hợp với dữ liệu thuộc tính) - cho phép sử dụng nhiều loại định dạng dữ liệu khác nhau thậm chí cả những dữ liệu lấy từ Internet;

- Truy vấn dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính từ nhiều nguồn và bằng nhiều cách khác nhau;

- Hiển thị, truy vấn và phân tích dữ liệu không gian kết hợp với dữ liệu thuộc tính;

- Thành lập bản đồ chuyên đề và các bản in có chất lượng trình bày chuyên nghiệp

1.3.5.2 Công nghệ tạo trang WebGIS

Hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển của cây lúa được hình thành từ các yếu tố nội dung của đối tượng nghiên cứu Mỗi yếu tố nội dung này được xây dựng thành một trang web mang thông tin