Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Xây dựng cơ sở dữ liệu tổng lượng điện tử tự do và lượng hơi nước tích tụ từ dữ liệu đo GNSS trên lãnh thổ Việt Nam giới thiệu tới bạn đọc các nội dung và giải pháp trong xây dựng cơ sở dữ liệu tổng lượng điện tử tự do TEC và lượng hơi nước tích tụ PWV ở Việt Nam.
Nghiên cứu - Ứng dụng XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TỔNG LƯỢNG ĐIỆN TỬ TỰ DO VÀ LƯỢNG HƠI NƯỚC TÍCH TỤ TỪ DỮ LIỆU ĐO GNSS TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM LẠI VĂN THỦY(1), ĐẶNG XUÂN THỦY(1), LÊ THỊ TUYẾT NHUNG(2) (1)Viện Khoa học Đo đạc Bản đồ (2)Cục Bản đồ Bộ Tổng Tham mưu Tóm tắt: Bài báo giới thiệu giải pháp xây dựng cấu trúc sở liệu quản lý tổng lượng điện tử tự lượng nước tích tụ lãnh thổ Việt Nam Trên sở ứng dụng giải pháp lập trình C# hệ quản trị liệu mở PostgreSQL GeoServer làm DataServer, xây dựng phần mềm quản lý sở liệu tổng lượng điện tử tự lượng nước tích tụ chuỗi thời gian liên tục tức thời nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao độ xác định vị vệ tinh, dự báo thời tiết tức thời phục vụ nghiên cứu, phân tích hoạt động khí ứng dụng khác Đặt vấn đề Dữ liệu tổng lượng điện tử tự (TEC) góp phần quan trọng nâng cao độ xác định vị dẫn đường bảo đảm cho hoạt động giao thông vận tải, tìm kiếm cứu nạn nhiệm vụ quân sự, quốc phòng, an ninh Dữ liệu TEC thời gian thực sử dụng để theo dõi, giám sát động đất, sóng thần xác định vị trí phóng tên lửa hành trình Cùng với đó, lượng nước tích tụ (PWV) có ý nghĩa quan trọng hữu ích cho cơng tác dự báo, cảnh báo tượng thời tiết, nghiên cứu khoa học khí quyển, qua làm giảm thiệt hại kinh tế - xã hội tác động biến đổi khí hậu tượng tai biến tự nhiên Hiện nay, hệ thống định vị vệ tinh CORS[1] Cục Đo đạc, Bản đồ Thông tin địa lý Việt Nam xây dựng phủ trùm lãnh thổ Việt Nam với hệ máy thu GNSS đa kênh, đa tần từ hệ thống định vị GPS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU, QZSS, IRNSS, cho phép xác định TEC PWV với độ tin cậy ngày cao thường xuyên, liên tục điều kiện thời tiết Bên cạnh đó, Internet cơng nghệ GIS ngày phát triển từ ứng dụng GIS desktop máy tính để bàn chuyển sang hoạt động môi trường trực tuyến sở để xây dựng giải pháp quản lý, cập nhật cung cấp liệu khoảng thời gian liên tục nhiều năm thời gian thực liệu TEC PWV xác định từ hệ thống trạm định vị vệ tinh CORS Hiện công tác quản lý khai thác liệu TEC PWV lưu trữ dạng tệp số liệu, thành tính tốn Việc lưu trữ tài liệu riêng rẽ nhiều quan khác nên chưa có thống nhất, đồng liên tục Bên cạnh đó, việc đầu tư nghiên cứu cấu trúc hệ thống quản lý, cập Ngày nhận bài: 1/8/2022, ngày chuyển phản biện: 5/8/2022, ngày chấp nhận phản biện: 9/8/2022, ngày chấp nhận đăng: 20/8/2022 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 53-9/2022 27 Nghiên cứu - Ứng dụng nhật, lưu trữ tồn q trình tính tốn hệ thống đồ TEC PWV dạng sở liệu (CSDL) chưa thực Việt Nam Để giải yêu cầu nêu trên, báo xin giới thiệu tới bạn đọc nội dung giải pháp xây dựng sở liệu tổng lượng điện tử tự TEC lượng nước tích tụ PWV Việt Nam Tổng quan cấu trúc CSDL 2.1 Phân tích nhu cầu xây dựng lược đồ ứng dụng Khi thiết kế chức cho hệ thống thông tin, thường sử dụng lược đồ ứng dụng Mục đích lược đồ giúp hình dung yêu cầu chức hệ thống, bao gồm mối quan hệ chủ thể tương tác với hệ thống mối quan hệ trường hợp khác Căn yêu cầu hệ thống xây dựng, quản lý CSDL cung cấp thông tin liệu TEC PWV, đối tượng sử dụng hệ thống xác định gồm nhóm sau: Khách, Thành viên, Thành viên quản trị hệ thống Thành viên quản trị liệu lược đồ ứng dụng hệ thống mơ tả Hình Hình 1: Lược đồ ứng dụng hệ thống 28 2.2 Lựa chọn công nghệ ứng dụng Hiện nay, giới có nhiều cơng nghệ WebGIS như: MapServer, ArcGisServer, GeoServer, v.v Tuy nhiên, việc xây dựng WebGIS mã nguồn mở nhiều người sử dụng quan tâm Công nghệ GeoServer[4] với ưu điểm khơng tốn phí quyền mà tính ứng dụng rộng lựa chọn phù hợp cho việc xây dựng WebGIS Geoserver cho phép người dùng hiển thị thông tin không gian, cung cấp chuẩn dịch vụ đồ Web Map Service Đồng thời, GeoServer hỗ trợ nhiều loại đồ, tương thích với chuẩn Web Feature Service (WFS), GeoServer cho phép dễ dàng chia sẻ, chỉnh sửa liệu có tính tương tác cao với hệ thống liệu khác Giải pháp WebGIS mã nguồn mở giúp tiết kiệm chi phí đảm bảo hiệu hoạt động, cung cấp chức phong phú cho người sử dụng, lựa chọn hợp lý để thiết kế, xây dựng dựng sở liệu tổng lượng điện tử tự (TEC) lượng nước tích tụ (PWV) trình bày đây: - Lựa chọn ứng dụng MapServer: Để hỗ trợ việc xử lý thông tin không gian địa lý với chất lượng cao, đơn giản hiển thị đối tượng địa lý, kết tính tốn có trường liệu không gian, chọn hệ quản lý CSDL không gian Geoserver GeoServer máy chủ mã nguồn mở với mục đích kết nối thơng tin địa lý có sẵn tới WebGIS sử dụng chuẩn mở GeoServer viết ngôn ngữ java, cho phép người sử dụng chia sẻ biên tập liệu không gian địa lý (geospatial data), cung cấp chuẩn dịch vụ đồ (Web Map Service - WMS) nhiều định dạng giúp cho công việc tạo đồ thuận tiện đơn giản Cùng với đó, GeoServer cịn cho phép xuất liệu linh hoạt dựa vào việc hỗ trợ TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 53-9/2022 Nghiên cứu - Ứng dụng chuẩn KML, GML, Shapefile, GeoRSS, Portable Document Format, GeoJSON, JPEG, GIF, SVG, PNG; đọc nhiều định dạng liệu, bao gồm PostGIS, Oracle Spatial, ArcSDE, DB2, MySQL, Shapefiles, GeoTIFF, GTOPO30 nhiều loại khác Bên cạnh đó, GeoServer cịn chỉnh sửa liệu nhờ thành phần xử lý chuẩn Web Feature Server hướng đối tượng, có từ khóa, hướng modul, mạnh mẽ, mềm dẻo phổ biến Đặc biệt, ngơn ngữ C# tích hợp lập trình ứng dụng với ngành GIS Cuối cùng, thơng tin hệ thống người sử dụng trực tiếp khai thác mạng Internet thơng qua trình duyệt webside phổ biến Firefox, Chrome, Edge,… Các trình duyệt thường tích hợp sẵn hệ điều hành tải trực tiếp mạng Internet 2.3 Cơ sở liệu TEC PWV Các nội dung yêu cầu kỹ thuật nhiệm vụ xây dựng CSDL TEC PWV, gồm: (1) Rà sốt, phân tích chuẩn hóa liệu đo; (2) Thiết kế mơ hình CSDL; (3) Tính tốn nhập kết vào CSDL; (4) Biên tập đồ TEC PWV; (5) Xây dựng giải pháp cung cấp liệu online Internet - Mô hình cấu trúc hệ thống CSDL Để đảm bảo yêu cầu nhiệm vụ quản lý cung cấp liệu TEC theo thời gian giãn cách giờ/lần (1 ngày có 24 giá trị) PWV theo thời gian giãn cách giờ/lần (1 ngày có giá trị) Website, mơ hình CSDL thiết kế gồm 10 đối tượng mơ tả Hình sơ đồ biểu thị mối quan hệ đối tượng Hình - Hệ quản trị CSDL: Hệ quản trị CSDL (DBMS) kho lưu trữ liệu giao diện cung cấp cho người sử dụng thao tác quản lý CSDL Để tiết kiệm chi phí tối ưu hóa việc quản lý CSDL TEC PWV, lựa chọn PostgreSQL để quản trị hệ thống PostgreSQL[3] hệ thống quản trị CSDL quan hệ nguồn mở (RDBMS) tập trung vào khả mở rộng tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật Nó thiết kế để xử lý loạt công việc với khối lượng lớn từ máy tính cá nhân đến kho liệu dịch vụ Web có nhiều người dùng đồng thời sử dụng nhiều tảng khác Mac OS X, Solaris Windows không yêu cầu nhiều cơng tác bảo trì có tính ổn định cao - Lựa chọn giải pháp xây dựng phần mềm quản lý hệ thống: Để xây dựng giao diện giải pháp quản trị liệu, chọn ngôn ngữ lập trình C# Đây ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng, ngôn ngữ biên dịch, đa phát triển hãng Microsoft, NET framework Microsoft phát triển dựa C, C++ Java C# miêu tả ngơn ngữ có cân C++, Visual Basic, Delphi Java, ngôn ngữ lập trình cốt yếu NET framework mà tất chương trình NET chạy phụ thuộc mạnh mẽ vào framework C# coi ngơn ngữ lập trình thơng dụng với Hình 2: Sơ đồ mơ hình CSDL đặc điểm bật đơn giản, đại, TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 53-9/2022 29 Nghiên cứu - Ứng dụng Hình 4: Giao diện phần mềm quản lý sở liệu TEC PWV Chức quản lý hệ thống: Được thiết lập để xác lập quyền truy vấn, quản lý, cập nhật liệu thông qua việc đăng ký tài khoản người sử dụng Chức quản lý liệu: Được thiết lập để thực thu nhận liệu đo từ hệ thống định vị vệ tinh CORS trạm đo GNSS liên tục khác, liệu đạo hàng, sai số trị đo CODE, sai số đồng hồ vệ tinh liệu đầu vào khác; chuẩn hóa nhập liệu phục vụ cho tính TEC PWV vào CSDL Hình 3: Sơ đồ biểu thị mối quan hệ đối tượng - Mơ hình quản lý đối tượng CSDL Chức tính tốn: Được thiết lập để tính Cơ sở liệu thiết kế phân tầng theo toán TEC PWV thời gian thực theo liệu thời gian ngày đo, đối tượng quản lý thu nhận từ hệ thống trạm đo GNSS CSDL quản lý theo dạng: liên tục tính tốn mơ hình TEC PWV - Điểm: Sử dụng để quản lý cập nhật lãnh thổ Việt Nam Thêm vào đó, chức liệu thu nhận tính tốn TEC cho phép chiết xuất liệu TEC PWV PWV; theo khu vực sở nhu cầu sử dụng - Đường: Sử dụng để quản lý cập nhật Chức xuất báo cáo: Được thiết lập liệu địa lý hình tuyến bao gồm: để truy vấn tải liệu TEC PWV online Giao thông, Thủy hệ, Địa giới, đường đẳng Internet dạng liệu khác biểu diễn biến thiên TEC PWV theo điểm đo, theo mơ hình TEC PWV, theo thời điểm quan trắc; khu vực nghiên cứu phạm vi toàn quốc - Vùng: Sử dụng để quản lý cập nhật truy vấn liệu theo thời gian (giờ, ngày, lớp đối tượng chuyên đề phân vùng biến tháng, năm) thiên TEC PWV theo khu vực Chức đồ: Được thiết lập để xem đồ TEC PWV theo thời gian download trực tiếp Internet đồ TEC - Giao diện CSDL PWV theo thời gian (giờ, ngày, tháng, năm) Trên sở lược đồ sử dụng, mơ hình cấu theo khu vực nghiên cứu trúc CSDL giải pháp quản lý cập nhật, Việc quản lý xác lập quyền truy vấn, khai cung cấp liệu TEC, PWV đồ TEC, thác liệu CSDL xác định thơng PWV theo thời gian, giao diện phần qua đăng ký tài khoản người sử dụng mềm quản lý CSDL xây dựng Hình TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 53-9/2022 30 Nghiên cứu - Ứng dụng Kết luận Cơ sở liệu quản lý tổng lượng điện tử tự lượng nước tích tụ lãnh thổ Việt Nam xây dựng sở ứng dụng giải pháp lập trình C# hệ quản trị liệu mở PostgreSQL GeoServer làm DataServer Giải pháp lựa chọn để xây dựng sở liệu quản lý tồn q trình tính toán, cập nhật liệu TEC PWV chuỗi thời gian liên tục tức thời Đây là giải pháp tiết kiệm ứng dụng hiệu quản trị cung liệu TEC PWV online mạng internet Cơ sở liệu TEC PWV có chức đáp ứng đầy đủ nhu cầu xây dựng, cập nhật, quản lý, khai thác, sử dụng liệu nhằm đáp ứng hiệu việc nâng cao độ xác định vị vệ tinh công tác dự báo thời tiết tức thời, đồng thời phục vụ cho ứng dụng nghiên cứu, phân tích hoạt động khí nhiều ứng dụng khác./ Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Viết Quân, Vũ Đức Trung, Thân Văn Nam (2021), Ứng dụng mạng lưới trạm định vị vệ tinh quốc gia (VNGEONET) hoạt động đo đạc đồ, nghiên cứu khoa học Trái Đất số lĩnh vực khác thời kỳ chuyển đổi số, Hội nghị khoa học quốc gia công nghệ địa không gian khoa học Trái Đất môi trường, Hà Nội, 2021 [2] Đỗ Thị Loan, Hà Xuân Linh (2019), Ứng dụng phần mềm mã nguồn mở xây dựng webgis cung cấp thông tin đất đai huyện Gia lâm, Hà Nội, Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Thái Nguyên, T 200, S 07 (2019) [3] Phạm Thị Thanh Thủy (2021), Nghiên cứu ứng dụng phần mềm mã nguồn mở thiết kế hệ thống thông tin quy hoạch sử dụng đất huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình, Tạp chí Khoa học Tài ngun Môi trường, số 37 (2021) [4] Nguyễn Văn Hạnh, Võ Xuân Hùng, Nghiên cứu ứng dụng mã nguồn mở xây dựng phần mềm quản lý khai thác liệu tài ngun mơi trường biển, Tạp chí Khoa học Công nghệ Thủy Lợi, số 65 (2021) [5] PostGIS 2.4.10dev Manual, https://postgis.net\stuff [6] Tutorialspoint PostgreSQL, www Tutorialspoint.com [7] GeoServer User Manual, Release 2.8.0, September 30, 2015. Summary Building the database of total electronic content (TEC) and precipitable water vapor (PWV) from GNSS measurement data of Vietnam Lai Van Thuy, Dang Xuan Thuy, Institute of Geodesy and Cartography, Vietnam Le Thi Tuyet Nhung, Defense Mapping Department General, Staff This paper introduces the construction and structural solution for the database of total electronic content (TEC) and precipitable water vapor (PWV) in Vietnam Based on the application of the C# programming solution and the open data management systems PostgreSQL and GeoServer, database be built to manage the entire calculation and update processes of TEC and PWV data in continuous and instantaneous time series, in order to improve the accuracy of satellite positioning, the needs of instantaneous weather forecasting, as well as applications in research and analysis of atmospheric and many other fields. TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 53-9/2022 31 ... CSDL xây dựng Hình TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐO ĐẠC VÀ BẢN ĐỒ SỐ 53-9/2022 30 Nghiên cứu - Ứng dụng Kết luận Cơ sở liệu quản lý tổng lượng điện tử tự lượng nước tích tụ lãnh thổ Việt Nam xây dựng sở ứng... dạng sở liệu (CSDL) chưa thực Việt Nam Để giải yêu cầu nêu trên, báo xin giới thiệu tới bạn đọc nội dung giải pháp xây dựng sở liệu tổng lượng điện tử tự TEC lượng nước tích tụ PWV Việt Nam Tổng. .. thiết kế, xây dựng dựng sở liệu tổng lượng điện tử tự (TEC) lượng nước tích tụ (PWV) trình bày đây: - Lựa chọn ứng dụng MapServer: Để hỗ trợ việc xử lý thông tin không gian địa lý với chất lượng