HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI đất

có thể truy cập vào hệ thống và thực hiện truy vấn các thông tin cơ bản như: với hệ thống quản lý đất đai là thông tin về thửa đất, chủ sở hữu thửa đất, diện tích thửa đất; hay th

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Phạm Thanh Hùng

HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Phạm Thanh Hùng

HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ĐẤT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Cán bộ hướng dẫn: TS Võ Đình Hiếu

Cán bộ đồng hướng dẫn: CN Nguyễn Ngọc Sơn

HÀ NỘI - 2020

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY

Pham Thanh Hung

GROUNDWATER MANAGEMENT SYSTEM

BACHELOR’S THESIS

Supervisor: Dr Vo Dinh Hieu

Co-supervisor: Ba Nguyen Ngoc Son

HA NOI - 2020

Tóm tắt

Tóm tắt : Tài nguyên nước là một trong những nguồn tài nguyên quý giá của Việt Nam

cũng như trên toàn thế giới Tài nguyên nước ở Việt Nam được chia ra làm hai dạng là nước dưới đất (nước ngầm) và nước mặt Chúng ta đều biết tài nguyên nước không phải vô hạn

và hiện nay nguồn tài nguyên quý giá này đang dần dần cạn kiệt vì nhiều lý do mà lý do chủ yếu là do sự tác động của con người Vì vậy cần có một giải pháp hiệu quả trong việc quản lý, quan trắc giám sát nguồn nước để từ đó nắm bắt tình hình và kịp thời đưa ra phương

án giải quyết trong khi trường hợp xấu xảy ra Thực tế, đã có một số giải pháp, phần mềm nhằm giải quyết vấn đề này Tuy nhiên, các phần mềm hiện có thường được thiết kế cho những người có chuyên môn và được sử dụng nội bộ trong các tổ chức, cơ quan có liên quan đến lĩnh vực này Các phần mềm đã có được xây dựng dưới dạng ứng dụng desktop nên việc cài đặt, triển khai rất phức tạp, mức độ thông dụng không cao Khóa luận này sẽ xây dựng một hệ thống dưới dạng ứng dụng web hướng tới đối tượng là tài nguyên nước dưới đất Hệ thống sẽ quản lý nước dưới đất qua hai dạng lỗ khoan: lỗ khoan quan trắc và

lỗ khoan khai thác Ngoài chức năng quản lý, hệ thống cũng cung cấp một trang công bố thông tin, cho phép tất cả mọi người truy cập và khai thác các thông tin cần thiết

Từ khóa: gis, tài nguyên nước, nước ngầm, quan trắc giám sát

Abstract

Abstract: Water resources are one of the most valuable resources in Vietnam as well as in

the world Water resources in Vietnam are divided into two types: groundwater and surface water We all know that water resources are not infinite and now these precious resources are gradually depleted for many reasons but the main reason is due to human influence Therefore, it is necessary to have an effective solution in water management and supervision to grasp the situation and promptly propose solutions when bad cases occur In fact, there are already some solutions and software to solve this problem However, existing software is often designed for professionals and is used internally in organizations and agencies related to this field The software has been built as a desktop application, so the installation and deployment are very complicated, the popularity is not high This thesis will build a system in the form of web applications targeting the groundwater resources The system will manage underground water through two types of boreholes: observation borehole and exploitation borehole In addition to the management function, the system also provides an information disclosure page, allowing everyone to access and exploit the necessary information

Keyword: gis, water resource, ground water, monitoring

Lời cảm ơn

Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình tôi, những người đã luôn luôn ủng hộ những quyết định của tôi trong suốt những năm qua, luôn tạo điều kiện tốt nhất để tôi theo đuổi ngành nghề mình yêu thích Gia đình chính là nguồn động lực chính giúp tôi vượt qua những khó khăn, vất vả trong học tập cũng như trong cuộc sống

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy cô trường Đại học Công Nghệ đã tận tình chỉ bảo, truyền dạy kiến thức trong suốt những năm qua Đặc biệt là thầy

Võ Đình Hiếu, anh Nguyễn Ngọc Sơn – những người đã chỉ ra cho tôi những định hướng đầu tiên trong thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, cũng như là người trực tiếp hướng dẫn, đốc thúc tôi trong quá trình thực hiện khóa luận này

Tôi cũng xin đặc biệt cảm ơn các anh, chị trong phòng Công nghệ phần mềm và Dữ liệu không gian (Công nghệ GIS) tại Công ty Công nghệ thông tin VNPT đã giúp đỡ tôi trong việc tìm hiểu công nghệ cũng như phân tích nghiệp vụ bài toán cho khóa luận

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan tất cả nội dung trong khóa luận này đều do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Võ Đình Hiếu Nếu có sử dụng tài liệu tham khảo, hay công trình nghiên cứu, kết quả của người khác, tất cả đều được sự cho phép và được ghi rõ nguồn Nếu những điều trên không đúng sự thật, tôi xin chịu mọi trách nhiệm theo pháp luật và quy định của nhà trường

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2020

Mục lục

Tóm tắt i

Abstract ii

Lời cảm ơn iii

Lời cam đoan iv

Mục lục v

Danh mục hình ảnh vii

Danh mục bảng biểu x

Bảng ký hiệu, chữ viết tắt xi

Giới thiệu chung về đề tài 1

Chương 1 : Hệ thống thông tin địa lý và Web-Gis 3

1.1 Hệ thống thông tin địa lý 3

1.1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý và thành phần 3

1.1.2 Các chức năng của Gis 5

1.1.3 Các ứng dụng của Gis 7

1.2 Công nghệ Gis trên nền Web (WebGis) 7

1.2.1 Giới thiệu chung 7

1.2.2 Kiến trúc 8

Chương 2: Phân tích và thiết kế hệ thống 10

2.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống 10

2.2 Đối tượng, người dùng của hệ thống 11

2.3 Các ca sử dụng của hệ thống 11

2.3.1 Sơ đồ ca sử dụng của hệ thống 11

2.3.2 Mô tả các ca sử dụng 14

2.4 Thiết kế cơ sở dữ liệu 20

2.4.1 Mô tả tổng quan 20

2.4.2 Thiết kế chi tiết các bảng 24

2.5 Sơ đồ tuần tự 30

Chương 3: Triển khai và thử nghiệm hệ thống 47

3.1 Triển khai hệ thống 47

3.2 Thử nghiệm hệ thống 48

3.2.1 Chuẩn bị dữ liệu 48

3.2.2 Thử nghiệm các chức năng chính của hệ thống 48

3.3 Đánh giá hệ thống 61

Tổng kết 62

Tài liệu tham khảo 63

Danh mục hình ảnh

2.4.21 Bảng gw_tram 29

2.5.29 Sơ đồ tuần tự chức năng xem danh sách giếng quan trắc 44

tháng 9/2019

53

trạm Q624050

55

Danh mục bảng biểu

Bảng ký hiệu, chữ viết tắt

Giới thiệu chung về đề tài

Từ xưa đến nay, nước là thứ luôn luôn cần thiết cho sự sống của con người, cũng như phần lớn các loài sinh vật trên Trái Đất Đối với con người, nước được sử dụng với rất nhiều mục đích như trong nông nghiệp, công nghiệp, nuôi trồng, vui chơi giải trí và đặc biệt là trong sinh hoạt hàng ngày Tất cả các hoạt động của con người đều cần đến nước ngọt Tuy nước chiếm hơn 70% và chiếm phần lớn bề mặt bao quanh Trái Đất nhưng chỉ có 3% trong số đó là nước ngọt, còn lại là nước mặn Con người hiện nay mới chỉ có thể khai thác và sử dụng 25% lượng nước ngọt đó vì 75% còn lại đang tồn tại dưới dạng các tảng băng hoặc nằm quá sâu trong lòng đất [1] Tuy nhiên, trong quá trình phát triển công nghiệp hóa, con người đã vô tình làm ô nhiễm nghiêm trọng đến nguồn nước ngọt khiến chúng ngày càng cạn kiệt Mặt khác dân số không ngừng tăng mạnh, nhu cầu sử dụng nước cũng tăng theo nên không thể tránh khỏi một ngày nào đó trong tương lai lượng nước có thể sử dụng sẽ hết Vì vậy, ngay tại thời điểm này mỗi người cần có ý thức tiết kiệm và bảo vệ nguồn nước

Hệ thống quản lý tài nguyên nước dưới đất sẽ là một công cụ hữu ích giúp những cơ quan

có thẩm quyền dễ dàng hơn trong việc quan trắc giám sát, quản lý nước dưới đất Đối với người dùng bình thường cũng sẽ giúp ích cho việc tra cứu thông tin, theo dõi tình trạng, chất lượng nước dưới đất tại khu vực muốn quan tâm Do tài nguyên nước dưới đất không thể trực tiếp nhìn thấy được như nước mặt tồn tại dưới dạng các ao, hồ, sông, suối mà được thể hiện qua các lỗ khoan hay giếng khoan Nước dưới đất ở Việt Nam được quản lý qua hai dạng giếng khoan là giếng khoan quan trắc và giếng khoan khai thác Khóa luận này cũng sẽ nhắm tới quản lý hai đối tượng này

Hệ thống quản lý tài nguyên nước dưới đất được xây dựng cho phép những người có thẩm quyền có thể trực tiếp thao tác, tác động đến dữ liệu Mục đích chính là quản lý các trạm, công trình quan trắc và các công trình khai thác nước ngầm cũng như thống kê dữ liệu đo đạc được từ các trạm, công trình đó phục vụ cho việc phân tích thực trạng, chất lượng nguồn nước Từ đó, các cơ quan có liên quan sẽ dễ dàng nắm bắt tình trạng và nhanh chóng đưa ra các giải pháp khi gặp vấn đề như ô nhiễm nguồn nước tại vị trí đặt lỗ khoan Người dùng bình thường cũng có thể truy cập vào hệ thống để theo dõi tình trạng, chất lượng nước, hay kết quả quan trắc giám sát được công bố tại khu vực mong muốn

Các công nghệ được lựa chọn để sử dụng trong khóa luận đều là những công nghệ khá mới, có cộng đồng lớn, được phát hành bởi các công ty công nghệ hàng đầu thế giới Hệ thống bao gồm phần giao diện (front-end) và phần thao tác cơ sở dữ liệu (back-end) Phần giao diện được chia thành hai phần là phần quản lý dành cho quản trị viên, những người được cấp quyền quản lý các trạm, và phần trình diễn công bố thông tin dành cho mọi người truy cập Giao diện được xây dựng sử dụng framework Angular 8 Bên cạnh các chức năng quản lý cơ bản, dữ liệu quan trắc giám sát được thể hiện qua các dạng biểu đồ khác nhau để người dùng dễ dàng phân tích, theo dõi thông tin Số lượng cũng như vị trí phân bố các trạm quan trắc, khai thác được thể hiện trên bản đồ Hệ quản trị được chọn cho hệ thống này là Postgresql 12 với Postgis 2.5 giúp quản lí được dữ liệu không gian bên cạnh những

dữ liệu thuộc tính thông thường Về phần back-end, hệ thống sử dụng ngôn ngữ lập trình C# với framework Net core 2.2, các API đều được thiết kế dưới dạng RESTful API Việc tách biệt riêng front-end và back-end sẽ giúp phát triển hệ thống trên các nền tảng khác nhanh chóng, dễ dàng hơn như Android, Ios, hay ứng dụng Window,… Việc triển khai hệ thống sẽ ứng dụng công nghệ Docker, giúp việc triển khai dễ dàng hơn, tránh các lỗi phát sinh khi phải cài đặt các môi trường thích hợp để hệ thống có thể vận hành

Khóa luận gồm ba chương Chương đầu sẽ giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) và ứng dụng công nghệ Gis trên nền Web Sau đó, Chương 2 sẽ đi sâu vào quá trình phát triển xây dựng hệ thống, làm rõ các bước phân tích thiết kế hệ thống Các chức năng chính của hệ thống, hay cách hệ thống sẽ hoạt động từ triển khai hệ thống đến việc sử dụng các chức năng của phần mềm sẽ được đề cập trong Chương 3

Chương 1 : Hệ thống thông tin địa lý và Web-Gis

Các hệ thống thông tin địa lý đã được xây dựng và phát triển từ lâu và được ứng dụng rộng rãi vào nhiều khía cạnh trong cuộc sống Tuy nhiên trong những năm gần đây phương pháp xây dựng ứng dụng Gis trên nền web đang rất phổ biến Chương 1 sẽ trình những thông tin chính về hệ thống thông tin địa lý và Web-Gis

1.1 Hệ thống thông tin địa lý

1.1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý và thành phần

Hệ thống thông tin địa lý (Gis) đã ra đời từ rất lâu nhưng chỉ được ứng dụng rộng

mạnh của Gis là thu thập, quản lý, phân tích dữ liệu, cho phép truy vấn dữ liệu được tích hợp trên nền bản đồ Do đó Gis có thể được sử dụng bởi cả các cơ quan tổ chức, doanh nghiệp, chính phủ hay chỉ một cá nhân trong nhiều lĩnh vực khác nhau

thống được tạo thành từ phần mềm, phần cứng và các thông tin về địa lý với các chức năng khác nhau Hệ thống này được sử dụng để hỗ trợ thu thập, quản lý, xử lý, phân tích và mô hình hóa và hiển thị dữ liệu không gian, để có thể giải quyết các vấn đề về lập kế hoạch và quản lý phức tạp Hay một cách khác, hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống máy tính để chụp, lưu trữ, kiểm tra và hiển thị dữ liệu liên quan đến các vị trí trên bề mặt Trái đất GIS có thể hiển thị nhiều loại dữ liệu khác nhau trên một bản đồ, chẳng hạn như đường phố, tòa nhà và thảm thực vật Điều này cho phép mọi người dễ dàng nhìn thấy, phân tích

và hiểu các mẫu và mối quan hệ hơn [2] Gis cũng có thể được định nghĩa dễ hiểu là một

hệ thống có khả năng lập bản đồ, thao tác với bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên Trái Đất

Một hệ thống thông tin địa lý hoàn chỉnh luôn gồm năm thành phần (Hình 1.1)

i Phần cứng: là hệ thống máy tính kết nối với các thiết bị ngoại vi Hệ thống máy tính

là môi trường cần thiết để cài đặt và vận hành các phần mềm Gis Các thiết bị ngoại

vi có thể là các thiết bị đo đạc, quan trắc đặt tại thực địa để thu thập dữ liệu

công cụ, chức năng cần thiết để lưu trữ, truy xuất, phân tích dữ liệu từ đó hiển thị các

thông tin người dùng mong muốn Phần mềm Gis bao gồm các thành phần chính là: công cụ thao tác với dữ liệu địa lý, hệ quản trị cơ sở dữ liệu, công cụ hỗ trợ truy vấn, phân tích dữ liệu và giao diện đồ họa để người dùng có thể dễ dàng sử dụng các công

cụ đã nêu trước đó

thì dữ liệu của một phần mềm Gis lại bao gồm thêm dữ liệu không gian (dữ liệu bản đồ) Dữ liệu bản đồ là dữ liệu thể hiện vị trí của đối tượng cần quản lý trên bề mặt Trái Đất Dữ liệu thuộc tính là các thông tin thể hiện tính chất, đặc trưng của đối tượng Lấy ví dụ đơn giản với dữ liệu thể hiện một ngôi nhà, dữ liệu thuộc tính của ngôi nhà sẽ là tên chủ nhà, số nhà, địa chỉ, còn dữ liệu không gian sẽ là tọa độ ngôi nhà, hệ tọa độ,… Trong một hệ thống thông tin địa lý dữ liệu là phần quan trọng nhất

và cũng là phần tốn nhiều thời gian, công sức, tiền bạc để thu thập, xây dựng Hiện nay, việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý ở Việt Nam đang được nhiều các cơ quan, tổ chức đặc biệt quan tâm Tuy nhiên dữ liệu này thường mang tính chất nội bộ nên số

lượng các phần mềm Gis đến từ cộng đồng là rất ít

là con người, bởi vì phần mềm được sinh ra là để phục vụ các nhu cầu của con người

Hệ thống thông tin địa lý cũng như vậy, con người tham gia vào mọi hoạt động của

hệ thống từ việc xây dựng cơ sở dữ liệu, tìm kiếm, phân tích dữ liệu đến việc xây dựng, triển khai phần mềm Người sử dụng phần mềm Gis có thể là các chuyên gia

về lĩnh vực bản đồ, chuyên gia thiết kế và duy trì hệ thống hay cũng có thể là người dùng bình thường muốn tìm kiếm thông tin để giải quyết các vấn đề trong công việc, cuộc sống Lấy ví dụ như trong đợt dịch Covid-19 mọi người chắc ai cũng biết đến bản đồ thống kê số ca mắc bệnh trên toàn thế giới hay ở Việt Nam Đây chính là một

hệ thống thông tin địa lý mà mọi người đều có thể sử dụng

hành một hệ thống phần mềm Bộ phận này sẽ có trách nhiệm quản lý các hoạt động của hệ thống, giải quyết các các vấn đề phát sinh để phần mềm hoạt động hiệu quả nhất Ngoài ra, bộ phận này có tiến hành phối hợp với các cơ quan, bộ phận khác có liên quan để gia tăng hiệu quả sử dụng, đặc biệt là về mặt cơ sở dữ liệu Các hệ thống thông tin địa lý với quy mô, tổ chức khác nhau nên cần đưa ra các chính sách hợp lý

phù hợp để hệ thống đạt hiệu quả cao nhất

Hình 1.1 Các thành phần của một hệ thống thông tin địa lý

1.1.2 Các chức năng của Gis

Hệ thống thông tin địa lý có năm chức năng chính (Hình 1.2) :

trong quá trình xây dựng một ứng dụng Gis Dữ liệu Gis đa phần được thu thập bằng các phương pháp đo đạc như sử dụng vệ tinh, sử dụng ảnh chụp từ máy bay, đo đạc thực địa Tuy nhiên các phương pháp đều rất tốn kém và đòi hỏi số lượng máy móc hiện đại, nguồn nhân lực lớn

ii Xử lý dữ liệu: trước khi đưa vào hệ thống, dữ liệu thu thập được phải được xử lý Bởi vì dữ liệu được thu thập bằng nhiều cách nên mỗi loại dữ liệu sẽ có định dạng riêng Để tương tích với hệ thống, dữ liệu cần được xử lý để có một định dạng chung trước khi đưa vào sử dụng Ví dụ, vị trí ngôi nhà trên hệ tọa độ khác nhau có thể sẽ bị dịch chuyển đi một khoảng cách lớn Vì vậy trước khi các thông tin được tích hợp với nhau, chúng cần phải chuyển về cùng một hệ tọa độ hay tỉ lệ

sử dụng dữ liệu đó Với những dự án nhỏ, lượng dữ liệu ít thì dữ liệu địa lý có thể lưu dưới dạng tệp Một dạng tệp phổ biến thường được sử dụng là GeoJson Nhưng với những dự án quy mô lớn hơn, lượng dữ liệu tăng lên khi đó một tệp GeoJson

chứa dữ liệu có thể lên đến hàng trăm MB Việc này sẽ khiến hệ thống vận hành chậm chạp, tốn nhiều tài nguyên, nặng hơn có thể dừng cả hệ thống Khi đó những

dự án này cần chuyển sang sử dụng các hệ quản trị cơ sở dữ liệu để lưu trữ, tổ chức

và quản lý thông tin được tốt hơn Những hệ quản trị cơ sở dữ liệu hỗ trợ lưu trữ dữ liệu không gian tốt nhất có thể kể đến Postgresql hay sql server

có thể truy cập vào hệ thống và thực hiện truy vấn các thông tin cơ bản như: với hệ thống quản lý đất đai là thông tin về thửa đất, chủ sở hữu thửa đất, diện tích thửa đất; hay thống kê số lượng cây xanh trên tuyến đường; hay xác định mật độ dân số trong vùng;… Phần mềm Gis cung cấp khả năng hỏi đáp, tìm kiếm đơn giản dễ sử dụng, bên cạnh đó là các công cụ phân tích dữ liệu không gian mạnh mẽ có thể cung cấp thông tin một cách nhanh chóng chính xác, kịp thời tới người sử dụng

tiếp nhận thông tin một cách nhanh chóng, dễ hiểu nhất Những dạng hiển thị thường thấy ở một hệ thống thông tin địa lý là bản đồ và biểu đồ Chắc chắn với những dữ liệu thống kê, hay mật độ phân bố thì việc hiển thị dưới dạng bản đồ hay biểu đồ sẽ giúp người dùng dễ dàng tiếp cận hơn là hiện thị dưới dạng danh sách hay bảng biểu thông thường Ngoài ra, ứng dụng Gis còn cung cấp thêm các bộ công cụ giúp xuất

dữ liệu ra nhiều định dạng như excel, pdf,… hay giúp người dùng tạo các báo cáo thống kê, tạo các mô hình 3D và nhiều công cụ hữu ích khác được tích hợp vào hệ thống

Hình 1.2 Các chức năng của GIS

1.1.3 Các ứng dụng của Gis

Hệ thống thông tin địa lý thể hiện những thực thể xung quanh ta nên nó có rất nhiều ứng dụng, đặc biệt trong việc quản lý nhà nước hay quan trắc giám sát tài nguyên môi trường Gis đóng vài trò như một công cụ thiết yếu trong hầu hết các lĩnh vực Lĩnh vực lớn tiêu biểu đó là ứng dụng Gis cho chính phủ và các chính quyền địa phương Có thể nói chính phủ và chính quyền địa phương là người sử dụng chính của phần mềm Gis vì phần lớn các công việc của chính quyền sẽ liên quan đến yếu tố địa lý Chính phủ ứng dụng Gis vào nhiều lĩnh vực như quy hoạch đô thị, quản lý đất đai, biển đảo, quy hoạch giao thông Bên cạnh chính phủ và các cấp chính quyền thì các bộ, ban ngành trong lĩnh vực tài nguyên môi trường cũng là đối tượng được ứng dụng Gis nhắm đến Ứng dụng Gis trong ngành môi trường được thể hiện rõ ràng nhất trong việc thống kê nguồn tài nguyên thiên nhiên, phân tích tác động môi trường, giảm rủi ro khi có biến động ảnh hưởng đến môi trường,…

Ở mức độ đơn giản nhất với người dùng thông thường thì ứng dụng Gis có thể cho phép kiểm tra thông số về chất lượng nước ở khu vực người dùng mong muốn, hay kiểm tra chất lượng không khí, mức độ ô nhiễm,… Có nhiều ứng dụng Gis nhắm đến ngành tài nguyên môi trường vì mức độ phổ biến và dễ dàng tiếp cận đến người dùng Điển hình là những ứng dụng liên quan đến việc đo và cảnh báo ô nhiễm không khí trong thời gian vừa qua Với thế mạnh trong việc hiển thị thông tin dưới dạng các bản đồ, biểu đồ phần mềm Gis còn thích hợp với ngành Khí tượng thủy văn Tiêu biểu như việc thể hiện chính xác vị trí tâm bão, vị trí các vùng xảy ra lũ lụt, thiên tai nhắm dự đoán hướng đi, mức độ thiên tai để đưa ra các biện pháp thích hợp Tiếp theo, Gis còn được ứng dụng với ngành Giao thông

vận tải Nó không chỉ nằm ở việc xác định tuyến đường, khoảng cách giúp lập kế hoạch di

chuyển tốt hơn mà còn ở việc sử dụng các công nghệ mới giúp định vị trong vận tải hàng hải và hải đồ điện tử Với ngành Y tế, Việc ứng dụng Gis vào y tế thể hiện rõ nhất ở việc xây dựng bản đồ khoanh vùng khi có dịch bệnh xảy ra từ đó có thể khoanh vùng cách ly, tìm nguồn phát bệnh hay chuẩn đoán hướng lây lan của căn bệnh để kịp thời đưa ra cách giải pháp ngăn chặn [3]

1.2 Công nghệ Gis trên nền Web (WebGis)

1.2.1 Giới thiệu chung

WebGis là một mô hình mới giúp tích hợp các khả năng của hệ thống thông tin địa

lý trên nền tảng web WebGis cho phép người dùng quản lý, phân tích, cập nhật thông tin bản đồ và Gis trên mạng Internet, giảm thiểu chi phí đầu tư phần mềm, phần cứng cho

người dùng cuối, giao hiện đơn giản, thân thiện phù hợp với nhiều người dùng WebGis phù hợp với nhiều cơ sở dữ liệu bản đồ, Gis với tất cả quy mô từ bé đến lớn, có khả năng tùy biến cao, phù hợp với nhiều loại hình tổ chức [4]

Hiện nay WebGis đang là xu hướng phát triển của các ứng dụng Gis bởi vì nó mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các ứng dụng Gis khác Thứ nhất là khả năng truyền tải thông tin rộng rãi trên toàn cầu thông qua mạng Internet Thông tin sẽ có khả năng tiếp cận với nhiều đối tượng một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn nhiều so với một ứng dụng desktop chỉ có thể truyền tải thông tin qua mạng LAN Người dùng chỉ cần có máy tính kết nối Internet là có thể truy cập vào hệ thống và tiếp nhận thông tin Việc này sẽ tiết kiệm chi phí, cũng như thời gian khi không cần phải cài đặt thêm các phần mềm Gis khác Thứ hai

là việc triển khai và vận hàng một ứng dụng Gis trên nền Web sẽ dễ dàng và tiết kiệm chi phí hơn so với các loại hình ứng dụng Gis khác Ngoài ra còn 1 ưu điểm quan trọng đó là giao diện đơn giản, thân thiện với người dùng Ngày nay phần mềm Gis không chỉ còn dành cho các chuyên gia hay những người có kiến thức, kinh nghiệm về Gis mà những người dùng bình thường cũng có thể thực hiện truy cập và tìm kiếm thông tin một cách dễ dàng

và hiệu quả [5]

1.2.2 Kiến trúc

Một ứng dụng Gis xây dựng trên nền tảng Web sẽ gồm năm phần chính (Hình 1.3) :

phép người dùng thao tác tới hệ thống Một số thư viện thường được dùng để hỗ trợ phát triển các ứng dụng Gis phổ biến hiện nay như Openlayers, Leaflet, Google API hay Arcgis API Các thư viện này được xây dựng trên mã nguồn mở Javascript nên có độ tùy biến cao, cộng đồng lập trình viên đông đảo

của người dùng liên quan đến dữ liệu không gian Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu để lưu dữ liệu địa lý thường được lựa chọn sử dụng hiện nay có thể kể đến Postgresql/PostGis, Microsoft SQL Server, Oracal Map server sẽ kết nối tới CSDL để thực hiện các câu truy vấn cũng như thao tác với dữ liệu không gian

web; là nơi lưu các giữ liệu thuộc tính đơn thuần Trong các hệ thống vừa và nhỏ,

phụ thuộc vào quy mô dự án có thể lựa chọn gộp chung Map server và DBMS sử dụng các hệ quản trị CSDL hỗ trợ lưu cả dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian

để tiếp nhận các yêu cầu từ phía người dùng, thao tác với cơ sở dữ liệu và trả kết quả cho người dùng Web server có thể kết nối tới cả Map server và DBMS để truy vấn thông tin

Hình 1.3 Sơ đồ kiến trúc ứng dụng GIS

Chương 2: Phân tích và thiết kế hệ thống

Trong xây dựng và phát triển hệ thống phần mềm, việc phân tích và thiết kế hệ thống là rất quan trọng Hệ thống quản lý tài nguyên nước dưới đất cũng vậy Trước khi bước vào giai đoạn phát triển, hệ thống cũng phải trải qua quá trình phân tích và thiết kế Chương 2 sẽ trình bày quá trình phân tích thiết kế từ tổng quan đến chi tiết

2.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống

Tổng quan hệ thống quản lý tài nguyên nước dưới đất được thể hiện qua Hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống

Hệ thống quản lý tài nguyên nước dưới đất tuân thủ đầy đủ kiến trúc của một ứng dụng Gis thông thường, gồm bốn phần chính: Client , Webserver, Mapserver và Database Client của hệ thống được xây dựng trên nền tảng Angular 8 bao gồm hai phần lớn là Presentation và Administration Presentation là trang công bố thông tin, tất cả mọi người đều có quyền truy cập Administration là trang quản trị hệ thống chỉ dành cho những người được cấp tài khoản truy cập Trang quản trị được chia thành nhiều module dự trên chức năng của từng module như quản lý danh mục, quản lý tài nguyên nước dưới đất, quản lý thư viện, báo cáo và quản lý hệ thống Webserver cung cấp các API cho client để truy xuất, thao tác với dữ liệu được lưu trong database Các API này được xây dựng trên nền tảng Net core 2.2 dưới dạng restful API Mapserver trong khóa luận này sử dụng Geoserver 2.15.1 Cả Webserver và Mapserver đều được kết nối chung đến một database để thao tác với dữ liệu Hệ thống sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu Postgresql 12 cùng với extension Postgis để quản lí dữ liệu không gian

2.2 Đối tượng, người dùng của hệ thống

Hệ thống có hai đối tượng người dùng là người dùng và quản trị hệ thống Người dùng là người dân, các cơ quan, tổ chức có nhu cầu tra cứu thông tin dữ liệu quan trắc tài nguyên nước dưới đất Người dùng chỉ có thể truy cập trang công bố thông tin để tìm kiếm, truy vấn các thông tin cần thiết, không thể thực hiện các thao tác ảnh hưởng đến dữ liệu Quản trị hệ thống là các cán bộ chuyên ngành tại các Sở tài nguyên môi trường tại tỉnh/thành phố, các Tổng cục, Cục trực thuộc Bộ tài nguyên môi trường Quản trị hệ thống được cấp tài khoản để truy cập trang quản trị, được cấp quyền tùy thuộc vào vị trí, chức vụ của người quản trị

2.3 Các ca sử dụng của hệ thống

2.3.1 Sơ đồ ca sử dụng của hệ thống

Các ca sử dụng được chia rõ ràng cho hai đối tượng của hệ thống Các ca sử dụng dành cho người dùng được thể hiện qua Hình 2.2 Đây cũng là các chức năng chính của trang công bố thông tin dành cho tất cả người dùng Hình 2.3 là các ca sử dụng dành cho quản trị viên Tuy nhiên, quản trị viên hoàn toàn có thể sử dụng các ca sử dụng của người dùng, còn người dùng không thể truy cập các chức năng dành riêng cho quản trị viên

Hình 2.2 Sơ đồ ca sử dụng cho người dùng hệ thống

Hình 2.3 Sơ đồ ca sử dụng cho quản trị hệ thống

Các ca sử dụng quản lý danh mục, quản lý trạm, quản lý công trình giếng hay quản

lý dữ liệu đều bao gồm các chức năng cơ bản là xem danh sách, thêm mới, sửa thông tin và xóa đối tượng

2.3.2 Mô tả các ca sử dụng

Bảng 2.1 Mô tả chi tiết các ca sử dụng của hệ thống

mục cá nhân

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý danh mục cá nhân là những chủ sử dụng, khai thác tài nguyên nước dưới đất Các chức năng xử lý : Xem danh mục cá nhân, thêm mới cá nhân vào danh mục, sửa thông tin

cá nhân, tìm kiếm cá nhân, xóa thông tin cá nhân

mục công ty

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý danh mục công ty là những chủ sử dụng, khai thác tài nguyên nước dưới đất Các chức năng xử lý : Xem danh mục công ty, thêm mới công ty vào danh mục, sửa thông tin công ty, tìm kiếm công ty, xóa thông tin công ty

mục cơ quan tổ

chức

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý danh mục cơ quan tổ chức nhà nước là những chủ sử dụng, khai thác tài nguyên nước dưới đất

Các chức năng xử lý : Xem danh mục cơ quan tổ chức, thêm mới cơ quan tổ chức vào danh mục, sửa thông tin cơ quan tổ chức, tìm kiếm cơ quan tổ chức, xóa thông tin cơ quan tổ chức

hành chính

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý danh mục đơn vị hành chính quốc gia theo 3 cấp tinh/thành phố, quận/huyện/thị xã, xã/phường/thị trấn

Các chức năng xử lý : Xem danh mục đơn vị hành chính, thêm mới đơn vị hành chính vào danh mục, sửa thông tin đơn vị hành chính, tìm

kiếm đơn vị hành chính, xóa thông tin đơn vị hành chính

mục tầng chứa

nước

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý danh mục tầng chứa nước của công trình nước dưới đất

Các chức năng xử lý: Xem danh mục tầng chứa nước, thêm mới tầng chứa nước, chỉnh sửa thông tin tầng chứa nước, tìm kiếm tầng chứa nước, xóa tầng chứa nước

mục tiêu chuẩn

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đăng nhập vào hệ thống để quản lý danh mục tiêu chuẩn trong lĩnh vực quan trắc do cơ quan có thẩm quyền ban hành

Các chức năng xử lý: Xem danh mục tiêu chuẩn, thêm mới tiêu chuẩn, chỉnh sửa thông tin tiêu chuẩn, tìm kiếm thông tin tiêu chuẩn, xóa tiêu chuẩn

mục nhóm tham

số

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống để quản lý nhóm tham số quan trắc Các chức năng xử lý: Xem danh mục nhóm tham số, thêm mới nhóm tham số, chỉnh sửa thông tin nhóm tham số, tìm kiếm nhóm tham số, xóa nhóm tham số

8 Quản lý tham số Quản trị hệ

thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý các tham số quan trắc

Các chức năng xử lý: Xem danh mục tham số, thêm mới tham số, chỉnh sửa thông tin tham số, tìm kiếm tham số, xóa tham số

lượng

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý các tiêu chuẩn chất lượng ngành

Các chức năng xử lý: Xem danh mục tiêu chuẩn chất lượng, thêm mới tiêu chuẩn chất lượng, chỉnh sửa thông tin tiêu chuẩn chất lượng, tìm kiếm tiêu chuẩn chất lượng, xóa tiêu chuẩn chất lượng

mục dự án

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý các dự án khai thác, sử dụng tài nguyên nước dưới đất

Các chức năng xử lý: Xem danh mục dự án, thêm mới dự án, chỉnh sửa thông tin dự án, tìm kiếm

dự án, xóa dự án

mục loại số liệu

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý các loại số liệu kết quả quan trắc như số liệu ghi tay, số liệu báo cáo tổng hợp Các chức năng xử lý: Xem danh mục loại số liệu, thêm mới loại số liệu, chỉnh sửa thông tin loại số liệu, tìm kiếm loại số liệu, xóa loại số liệu

12 Quản lý trạm

quan trắc

Quản trị hệ

thống để thực hiện quản lý trạm quan trắc nước dưới đất

*Khối thông tin chung : trình bày các thông tin chi tiết về trạm

*Khối thông tin Hồ sơ kiến trúc công trình: + Bảng địa tầng: Quản lý các thông tin liên quan đến địa tầng như Độ sâu, phân vị địa tầng + Bảng kiến trúc giếng : quản lý các thông tin liên quan đến kiến trúc giếng như đường kính giếng, loại ống,…

+ Bảng kiểm tra kĩ thuật: Quản lý các thông tin liên quan đến kĩ thuật như ngày tháng kiểm tra, người kiểm tra, chiều sâu giếng

*Khối thông tin tham số quan trắc : quản lý thông tin về tên tham số, ký hiệu tham số, tên nhóm tham số, đơn vị đo

Các chức năng xử lý : Thêm mới trạm quan trắc, xem danh sách trạm quan trắc, xem chi tiết trạm quan trắc, sửa thông tin trạm quan trắc, xóa trạm, thêm các công trình vào trạm, gán/bỏ tham số quan trắc cho trạm

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống thực hiện các thao tác quản lý công trình giếng khoan quan trắc

* Khối Thông tin Hồ sơ kỹ thuật:

+ Bảng địa tầng: quản lý các thông tin liên quan đến địa tầng bao gồm: Độ sâu, phân vị địa tầng, Vật liệu

+ Bảng kiến trúc giếng: quản lý các thông tin liên đến kiến trúc giếng bao gồm: độ sâu, đường kính, loại ống

+ Bảng kiểm tra giếng: quản lý các thông tin liên quan đến kiểm tra kĩ thuật bao gồm: tên đợt kiểm tra, thời gian kiểm tra, kết quả đo 1, kết quả đo 2 Các chức năng xử lý : Thêm mới giếng quan trắc, xem danh sách giếng quan trắc, xem chi tiết giếng quan trắc, sửa thông tin giếng quan trắc, xóa giếng quan trắc, gán/bỏ tham số quan trắc cho giếng quan trắc

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý kết quả quan trắc của trạm, công trình quan trắc

Các chức năng xử lý : Nhập mới kết quả quan trắc, xem danh sách kết quả quan trắc của từng tham số theo thời gian, xem kết quả quan trắc dưới dạng bảng và biểu đồ theo thời gian, sửa kết quản quan trắc, xóa các kết quả quan trắc

nhanh kết quả

quan trắc

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập xem nhanh kết quả quan trắc của ngày đo gần nhất và hiển thị kết quả dưới dạng biểu đồ cột

Các chức năng xử lý : tìm kiếm công trình quan trắc, hiển thị thống kê kết quả quan trắc ngày đo gần nhất

16 So sánh kết quả

quan trắc theo

thời điểm

Quản trị hệ thống, người dùng

Hệ thống cho phép người dùng và quản trị hệ thống so sánh kết quả quan trắc của cùng tham số tại các thời điểm khác nhau hiển thị dưới dạng biểu đồ

Các chức năng xử lý: So sánh kết quả quan trắc theo thời kỳ

trình khai thác

nước dưới đất

Quản trị hệ thống

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống để thực hiện quản lý công trình khai thác nước dưới đất

Các chức năng xử lý : Thêm mới công trình khai thác nước dưới đất, xem danh sách công trình khai thác nước dưới đất, xem chi tiết công trình khai thác nước dưới đất sửa đổi thông tin công trình khai thác nước dưới đất, xóa công trình, gán/bỏ tham số quan trắc cho công trình

Hệ thống cho phép người dùng đã đăng nhập vào

hệ thống quản lý kết quả quan trắc của trạm, công trình khai thác

Các chức năng xử lý : Nhập mới kết quả quan trắc, xem danh sách kết quả quan trắc của từng tham số theo thời gian, xem kết quả quan trắc dưới dạng bảng và biểu đồ theo thời gian, sửa kết quản quan trắc, xóa các kết quả quan trắc

sách trạm, công

trình quan trắc

trên bản đồ

Quản trị hệ thống, người dùng

Tất cả người dùng của hệ thống có thể truy cập vào xem danh sách các trạm thể hiện trên bản đồ

20 Hiển thị chi tiết

các công trình

thuộc trạm

Quản trị hệ thống, người dùng

Tất cả người dùng của hệ thống có thể xem chi tiết các công trình thuộc trạm

Các chức năng xử lý: hiển thị danh sách và chi tiết các công trình thuộc trạm sau khi người dùng click vào trạm trên bản đồ

quan trắc của

công trình

Quản trị hệ thống, người dùng

Tất cả người dùng của hệ thống có thể xem kết quả quan trắc của một công trình bất kỳ

Các chức năng xử lý: hiển thị kết quả quan trắc dưới dạng biểu đồ và bảng sau khi người dùng chọn xem chi tiết kết quả quan trắc

22

Xuất file Excel

phục vụ mục

đích báo cáo

Quản trị hệ thống, người dùng

Tất cả người dùng của hệ thống có thể sử dụng chức năng xuất file Excel để thống kê kết quả quan trắc trong năm

2.4 Thiết kế cơ sở dữ liệu

2.4.1 Mô tả tổng quan

Hệ thống quản lý tài nguyên nước dưới đất sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu Postgresql 12 cơ sở dữ liệu gồm 25 bảng trong đó có 22 bảng thể hiện các đối tượng của hệ thống và ba bảng thuộc hệ thống xác thực, phân quyền người dùng

Bảng 2.2 Mô tả các bảng trong database

3 cấp tỉnh, huyện, xã Việt Nam

nhân là chủ sử dụng, khai thác tài nguyên nước dưới đất

công ty là chủ sử dụng, khai thác tài nguyên nước dưới đất

trữ các cơ quan tổ chức là chủ sử dụng, khai thác tài nguyên nước dưới đất

đơn vị đo được dùng trong hệ thống

án quan trắc, khai thác nước dưới đất

các loại kết quả quan trắc

trữ các nhóm tham số quan trắc nước dưới đất

9 g_obj_thamso Bảng g_obj_tham số là bảng chứa quan hệ giữa các trạm

với tham số Bảng này sẽ quy định trạm sẽ đo những tham số nào

tham số quan trắc nước dưới đất

chuẩn trong quan trắc nước dưới đất

12

g_tieuchuanchatluong

Bảng g_tieuchuan thuộc phần danh mục, lưu trữ các tiêu chuẩn chất lượng ngành

của công trình quan trắc

các trạm, công trình quan trắc nước dưới đất

công trình quan trắc, khai thác nước dưới đất

hệ thống

trạm hoặc cá nhân, công ty có các hình ảnh nào

18 gw_cautrucgieng Bảng gw_cautrucgieng lưu tất cả dữ liệu về cấu trúc các

công trình quan trắc, khai thác nước dưới đất

các công trình quan trắc, khai thác nước dưới đất

công trình giếng khai thác nước dưới đất

công trình giếng quan trắc nước dưới đất

trắc nước dưới đất

đăng nhập vào hệ thống

dùng trong hệ thống

và vai trò, quy định user có vai trò nào trong hệ thống

2.4.2 Thiết kế chi tiết các bảng

Các bảng trong cơ sở dữ liệu được thiết kế như các Hình từ 2.4.1 đến 2.4.21 bên dưới :