Luận văn thạc sĩc địa lý Nghiên cứu một số chuẩn OGC và ứng dụng cho bài toán quản lý cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường cấp Địa phương

71 829 0
  • Loading ...
1/71 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 15/07/2014, 14:09

-i- LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn TS.Trƣơng Ninh Thuận, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp; Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, những người đã tận tình truyền đạt các kiến thức, quan tâm, động viên trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại Trường; Nhân đây cho phép tôi gửi lời cảm ơn tới nhóm các bạn học cùng lớp K16CNPM3, lớp chuyên ngành Công nghệ phần mềm đã thường xuyên quan tâm, giúp đỡ, chia sẻ kinh nghiệm, cung cấp các tài liệu hữu ích trong suốt thời gian học tập tại Trường và đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp Nguyễn Ngọc Vũ đã hỗ trợ cung cấp các tài liệu và kinh nghiệm trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp vừa qua. Hà Nội, tháng 10 năm 2011 Tác giả luận văn Đinh Thị Phương Thảo -ii- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn “Nghiên cứu một số chuẩn OGC và ứng dụng cho bài toán quản lý cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường cấp Địa phương” là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS.Trƣơng Ninh Thuận, tham khảo các nguồn tài liệu đã chỉ rõ trong trích dẫn và danh mục tài liệu tham khảo. Các nội dung công bố và kết quả trình bày trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào. Hà Nội, tháng 10 năm 2011 Tác giả luận văn Đinh Thị Phương Thảo -iii- MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH SÁCH BẢNG BIỂU v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii MỞ ĐẦU 1 Chương 1: Nghiên cứu một số chuẩn OGC - Open Geospatial Consortium 5 1.1. Giới thiệu hệ thống thông tin Địa lý - GIS 5 1.1.1. Một số khái niệm cơ bản về GIS 5 1.1.2. Các nhiệm vụ của hệ thống thông tin Địa lý - GIS 10 1.1.3. Ứng dụng của GIS 11 1.1.4. Các công nghệ liên quan đến GIS 11 1.2. Các chuẩn OGC - Open Geospatial Consortium 12 1.2.1. Giới thiệu 12 1.2.2. Cơ chế hoạt động 1 1.2.3. Tổng quan các đặc tả OGC Web Services 2 1.2.4. Dịch vụ bản đồ WMS - Web Map Service 5 1.2.5. Dịch vụ bản đồ WFS - Web Feature Service 10 1.2.6. Dịch vụ bản đồ WCS - Web Coverage Service 16 1.2.7. Ngôn ngữ trình bày bản đồ - Styled Layer Descriptor 19 1.2.8. Ngôn ngữ thể hiện dữ liệu địa lý GML - Geography Markup Language . 23 Chương 2: Phân tích cơ sở dữ liệu tài nguyên nước cấp Địa phương 26 2.1. Cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường cấp Địa phương 26 2.1.1. Hiện trạng dữ liệu tài nguyên môi trường Địa phương 29 2.1.2. Kiến trúc cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường Địa phương 29 2.2. Cơ sở dữ liệu tài nguyên nước và giải pháp 30 2.2.1. Khảo sát hiện trạng về tài nguyên nước 30 2.2.2. Phân tích và giải pháp cho dữ liệu tài nguyên nước 31 Chương 3: Xây dựng ứng dụng thử nghiệm phân phối dữ liệu không gian 37 3.1. Xây dựng mô hình Use-Case 37 3.1.1. Tác nhân 37 -iv- 3.1.2. Tổng quan hệ thống 37 3.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu 45 3.3. Chương trình 46 3.4. Đánh giá 48 Trong quá trình xây dựng hệ thống tác giả có đánh giá và nhận xét như sau: 48 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 -v- DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng1.1.Các chuẩn OGC Web Services 5 Bảng 1.2.Các ký tự trong truy vắn WMS [11] 6 Bảng 1.3.Tham số trong yêu cầu HTTP GET [11] 6 Bảng 1.4.Các tham số yêu cầu của thao tác GetCapabilities [11]. 7 Bảng 1.5.Các tham số của thao tác GetMap[11]. 9 Bảng 1.6.Các tham số của thao tác GetFeatureInfo[11]. 9 Bảng 1.7.Tham số yêu cầu GET và POST[8] 17 Bảng 1.8.Các tham số yêu cầu WCS [8] 17 Bảng 1.9.Tham số của thao tác DescribeCoverage[8]. 18 Bảng 1.10.Tham số của thao tác GetCoverage[8] 19 Bảng 1.11. Các thuộc tính hình học trong GML 25 Bảng 2.2.Hạng mục dữ liệu tài nguyên nước 31 Bảng 3.1.Đặc tả Use-Case quản lý bản đồ 39 Bảng 3.2.Đặc tả Use-Case quản lý bản đồ 41 Bảng 3.3.Thuộc tính thực thể ctrBando 41 Bảng 3.4.Hành động thực thể ctrBando 43 Bảng 3.5.Thuộc tính thực thể frmBando 43 Bảng 3.6.Hành động thực thể frmBando 45 Bảng 3.7.Danh mục bản đồ 45 Bảng 3.8.Dịch vụ 45 Bảng 3.9.Chi tiết dịch vụ 46 -vi- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình1.1.Hệ thông tin Địa lý. 5 Hình 1.2.Mô hình công nghệ hệ thống GIS 6 Hình 1.3.Các thành phần của hệ thống GIS 8 Hình 1.4.Các thành phần phần cứng 9 Hình 1.5.Các thành phần phần mềm 9 Hình 1.6.Mô hình Webgis theo chuẩn OGC[12] 1 Hình 1.7.Web services và kiến trúc hướng services 2 Hình 1.7.Quá trình xử lý các yêu cầu WFS [7]. 10 Hình 1.8.Cấu trúc một Geometry collection trong GML 24 Hình 1.9.Cấu trúc của các đối tượng 25 Hình 2.1.Mô hình cơ sở dữ liệu Địa tài nguyên môi trường Địa phương 26 Hình 2.2.Kiến trúc cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường Địa phương 30 Hình 2.3.Mô hình ứng dụng tài nguyên nước Địa phương 35 Hình 3.1.Tác nhân hệ thống tài nguyên nước 37 Hình 3.2.Tổng quan hệ thống tài nguyên nước 38 Hình 3.3.Use Case Quản lý bản đồ 38 Hình 3.4.Chi tiết chức năng quản lý bản đồ 39 Hình 3.5.Quan hệ thực thể 41 Hình 3.6.Ràng buộc giữa các bảng 46 Hình 3.7.Quản lý danh mục bản đồ 47 Hình 3.8.Mapview 47 Hình 3.9.Bật tắt lớp 48 -vii- BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAD : Thiết kế được trợ giúp bởi máy tính (Computer Aided Design) CSDL : Cơ sở dữ liệu DBMS : Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database Management Systems) GIS : Hệ thống thông tin Địa lý (Geographic Information System) GPS : Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System) HTTĐL : Hệ thống thông tin Địa lý HTTP : Giao thức truyền tải siêu văn bản (Hyper Text Transfer Protocol) GML : Ngôn ngữ thể hiện dữ liệu địa lý (Geography Markup Language) OGC : Cộng đồng không gian Địa lý mở (Open Geospatial Consortium) SLD : Ngôn ngữ trình bày bản đồ (Styled Layer Descriptor) TNMT : Tài nguyên môi trường URI : Định danh tài nguyên (Uniform Resource Identifier) URL : Định danh Địa chỉ tài nguyên trang mạng (Uniform Resource Locator) WCS : Dịch vụ bản đồ Web Coverage Service WFS : Dịch vụ bản đồ Web Feature Service WMS : Dịch vụ bản đồ Web Map Service -1- MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhu cầu năng lượng cần để cung ứng tăng cao, khi nguồn tài nguyên thiên nhiên được con người khai thác triệt để thì vấn để quản lý nguồn tài nguyên của mỗi quốc gia được đặt lên hàng đầu. Việc sử dụng nguồn tài nguyên như thế nào cho hợp lý, cân đối giữa các vùng, miền của đất nước là một bài toán đã và đang được giải quyết. Nước ta có nguồn tài nguyên phong phú, đa dạng nhưng lại không được phân bố đồng đều giữa các vùng, nên việc quản lý dữ liệu tài nguyên (bao gồm dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian) tại các Địa phương Việt Nam vẫn chưa hiệu quả, khó khăn trong việc triển khai. Hệ thống thông tin Địa lý (GIS) ra đời vào những năm 1960 là một nhánh của công nghệ thông tin và là sự kết hợp của công nghệ thông tin, khoa học trái đất và khoa học thông tin Địa lý. GIS đang từng ngày phát triển, ứng dụng rộng rãi và sử dụng có hiệu quả trong việc quản lý tài nguyên, thiên nhiên và môi trường. Qua việc khảo sát và thực tế tại Địa phương, tác giả nhận thấy dữ liệu tài nguyên môi trường ở các Địa phương rất đa dạng và phong phú nhưng việc quản lý và phân phối dữ liệu không gian còn hạn chế, chưa đáp ứng được nhu cầu theo dõi và tìm hiểu của người dân, doanh nghiệp, việc trao đổi dữ liệu giữa các Địa phương, giữa Địa phương với Trung ương gặp nhiều khó khăn. Lý do của những hạn chế, khó khăn đó là thông tin dữ liệu được quản lý rời rạc, thiếu chính xác, mối quan hệ liên kết chưa được xác lập vì dữ liệu không gian được lưu trữ dưới nhiều dạng khác nhau tùy thuộc vào phần mềm mà Địa phương sử dụng để biên tập bản đồ ví dụ như CadMap, Microstation, Mapinfo, Arcgis, … những dữ liệu dạng này đưa lên website để công bố cho người dân, doanh nghiệp theo dõi và tìm hiểu rất mất thời gian và có dạng tệp dữ liệu không được hỗ trợ để đưa lên website nên người dân, doanh nghiệp muốn biết thông tin về tài nguyên của Địa phương về các dự án triển khai, quy hoạch để có định hướng đầu tư, kinh doanh cũng khó khăn. Vì vậy thông thường trên website về dữ liệu không gian của các Địa phương rất nghèo nàn thông tin. Việc theo dõi tìm hiểu của người dân, doanh nghiệp đã khó khăn, việc trao đổi qua lại dữ liệu giữa các Địa phương, giữa Địa phương và Trung ương lại càng khó khăn hơn, khi mà tại Địa phương vẫn dùng các phương pháp thủ công để trao đổi đó là sao chép từ máy này sang máy khác vừa không tiện dụng lại mất thời gian, đôi khi còn không đảm bảo nếu một trong các máy đó có vấn đề về phần cứng hoặc phần mềm. -2- Để giải quyết khó khăn, hạn chế ở trên tác giả đã nghiên cứu, tìm hiểu và nhận thấy rằng các đặc tả OGC, được cung cấp bởi tổ chức OGC (Open Geospatial Consortium) sẽ giúp các Địa phương có thể vận hành, phân phối dữ liệu không gian hợp lý, đáp ứng nhu cầu tìm hiểu của người dân, doanh nghiệp và thực hiện việc trao đổi, đồng bộ với Địa phương khác và Trung ương hiệu quả hơn vì hầu hết các sản phầm GIS đều hỗ trợ các đặc tả như Web Map Service (WMS), Web Feature Service (WFS), Web Coverage Service (WCS) cho phép hiển thị bản đồ, chồng xếp các lớp thông tin (layer), tùy biến người dùng, còn hỗ trợ cả đặc tả Geography Markup Language (GML) là một dạng mã hóa XML để truyền tải và lưu trữ các thông tin địa lý bao gồm cả thông tin hình học và thuộc tính của đối tượng địa lý, và Styled Layer Descriptor( SLD) cho phép người dùng đặc tả kiểu ( màu sắc, ký hiệu lớp) trong dịch vụ Web Map Service để sử dụng cho lớp bản đồ, hơn nữa một lợi thế quan trọng đó là sử dụng các ứng dụng GIS có hỗ trợ các chuẩn OGC chúng ta có thể tích hợp dữ liệu, đồng vận hành và trao đổi dữ liệu với nhau mà không cần quan tâm công nghệ phía dưới là gì. Vì vậy, tác giả đã chọn đề tài “Nghiên cứu một số chuẩn OGC và ứng dụng cho bài toán quản lý cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường cấp Địa phương” làm để tài luận văn thạc sĩ của mình. Trong các cơ sở dữ liệu thành phần của cơ sở dữ liệu về tài nguyên và môi trường cấp Địa phương, cơ sở dữ liệu thành phần tài nguyên nước là một cơ sở dữ liệu điển hình, đa phần các Địa phương đều có. Do vậy, trong luận văn này, tác giả sẽ đi sâu nghiên cứu một số chuẩn OGC và áp dụng các chuẩn này cho cơ sở dữ liệu tài nguyên nước, xây dựng ứng dụng webgis phân phối dữ liệu không gian lĩnh vực tài nguyên nước. Mục đích nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu một số chuẩn OGC và áp dụng vào việc phân phối trao đổi thông tin dữ liệu không gian ở Địa phương, trong luận văn tác giả lấy dữ liệu lĩnh vực tài nguyên nước một loại dữ liệu điển hình mà Địa phương nào cũng có để xây dựng một ứng dụng thử nghiệm nhỏ cho phép phân phối dữ liệu không gian dưới dạng các chuẩn OGC. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: các chuẩn OGC Web Services: WMS, WFS, WCS và các chuẩn OGC khác như GML, SLD, cơ sở dữ liệu Địa phương, cơ sở dữ liệu không gian lĩnh vực tài nguyên nước ở Địa phương. -3-  Phạm vi nghiên cứu: • Với các đặc tả: hoạt động và sử dụng các phương thức, thao tác cơ bản của các đặc tả. • Với dữ liệu: dữ liệu không gian tài nguyên nước. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài  Nghiên cứu hoạt động và sử dụng một số đặc tả cơ bản của OGC như WMS, WFS, WCS, GML và SLD.  Nghiên cứu các đặc điểm cơ sở dữ liệu Địa phương đặc biệt là tài nguyên nước.  Xây dựng ứng dụng thử nghiệm webgis phân phối dữ liệu không gian lĩnh vực tài nguyên nước cấp Địa phương. Kết cấu của luận văn Ngoài phần mở đầu, danh mục ký hiệu viết tắt, mục lục, danh mục tài liệu tham khảo, phụ lục và phần kết luận, nội dung của luận văn gồm ba chương. Chƣơng 1: Nghiên cứu một số chuẩn OGC. Chương này giới thiệu các khái niệm cơ bản, chức năng và ứng dụng của hệ thống thông tin Địa lý (GIS), đồng thời giới thiệu về OGC, tổng quan các chuẩn và đi sâu tìm hiểu các đặc tả: Web Map Service (WMS), Web Feature Service (WFS), Web Coverage Service (WCS), Geography Markup Language (GML), Styled Layer Descriptor (SLD). Chƣơng 2: Phân tích cơ sở dữ liệu tài nguyên nước cấp Địa phương. Trong chương này tác giả tập trung nghiên cứu, phân tích mô hình tổ chức cơ sở dữ liệu về tài nguyên và môi trường cấp Địa phương, trong đó đi sâu nghiên cứu cơ sở dữ liệu thành phần lĩnh vực tài nguyên nước, danh mục dữ liệu, tổ chức dữ liệu, các loại dữ liệu cần trao đổi, phân phối. Từ đó đưa ra giải pháp giải quyết bài toán quản lý, phân phối dữ liệu của cơ sở dữ liệu về tài nguyên và môi trường cấp Địa phương, cụ thể với các dữ liệu trong lĩnh vực tài nguyên nước. Chƣơng 3: Xây dựng ứng dụng thử nghiệm phân phối dữ liệu không gian [...]... là một quá trình sau: Hình 1.2.Mô hình công nghệ hệ thống GIS  Dữ liệu vào: dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi giữa các cách biểu diễn dữ liệu, máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, ảnh chụp, …  Quản lý dữ liệu: sau khi dữ liệu được thu thập và tổng hợp, GIS cần cung cấp các thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo: bảo mật số liệu, tích hợp số liệu, lọc và đánh giá số liệu, ... ( Hệ quản trị CSDL) Hệ quản trị cơ sở dữ liệu chuyên về lưu trữ và quản lý tất cả các dạng dữ liệu bao gồm cả dữ liệu Địa lý Nhiều hệ GIS đã sử dụng DBMS với mục đích lưu trữ dữ liệu DBMS không có các công cụ phân tích và mô phỏng như GIS 1.2 Các chuẩn OGC - Open Geospatial Consortium 1.2.1 Giới thiệu OGC (Open Geospatial Consortium) là nơi quy tụ của hơn 424 công ty, cơ quan chính phủ và các trường. ..-4Xây dựng ứng dụng webgis phân phối cơ sở dữ liệu tài nguyên nước cấp Địa phương, giới thiệu các chức năng, đưa ra các nhận xét đánh giá về ưu điểm, nhược điểm, các kinh nghiệm thu được trong quá trình xây dựng ng dụng -5- Chƣơng 1: Nghiên cứu một số chuẩn OGC - Open Geospatial Consortium 1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin Địa lý - GIS 1.1.1 Một số khái niệm cơ bản về GIS Hiện nay, có... thành các tầng dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt trong cùng một hệ trục toạ độ và chúng có khả năng liên kết với nhau  Xử lý dữ liệu: các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thông tin Nó giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp công việc gì Kết quả của xử lý dữ liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ  Phân tích và mô hình: số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS... kê được sử dụng để phân tích dữ liệu GIS Nó là đặc biệt quan trọng trong việc xác định sự phát sinh các lỗi hoặc tính không chắc chắn trong số liệu của GIS  Khoa học tính toán: tự động thiết kế máy tính cung cấp kỹ thuật nhập, hiển thị biểu diễn dữ liệu Đồ hoạ máy tính cung cấp công cụ để thể hiện, quản lý các đối tượng đồ hoạ Quản trị cơ sở dữ liệu cho phép biểu diễn dữ liệu dưới dạng số, các thủ... Khoa Địa lý - Trường Đại học Texas: GIS là CSDL số chuyên dụng trong đó hệ trục toạ độ không gian là phương pháp tham chiếu chính GIS bao gồm các công cụ để thực hiện các công việc sau:  Nhập dữ liệu từ bản đồ giấy, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, số liệu điều tra và các nguồn khác  Lưu trữ dữ liệu, khai thác và truy vấn CSDL  Biến đổi dữ liệu, phân tích, mô hình hoá, bao gồm cả dữ liệu thống kê và dữ liệu. .. gian Địa lý Nói cách khác, nhiệm vụ và chức năng của một hệ thống GIS bao gồm: 1) Thu thập dữ liệu (capture), 2) Xây dựng cấu trúc (structuring), 3) Thao tác dữ liệu (manipulation), 4) Phân tích (analysis), và 5) Hiển thị (presentation) [8]  Thu thập dữ liệu: Việc thu thập dữ liệu là đưa dữ liệu không gian vào hệ thống Hiện có nhiều kỹ thuật và thiết bị khác nhau phục vụ cho việc thu thập cả dữ liệu. .. dựng dữ liệu: là những người chuyên nhập dữ liệu bản đồ bằng các cách khác nhau: vẽ, chuyển đổi từ định dạng khác, truy nhập CSDL… Người quản trị CSDL: quản lý CSDL GIS và đảm bảo hệ thống vận hành tốt Người thiết kế CSDL: xây dựng các mô hình dữ liệu lôgic và vật lý Người phát triển: xây dựng hoặc cải tạo các phần mềm GIS để đáp ứng các nhu cầu cụ thể  Dữ liệu: Một cách tổng quát, người ta chia dữ liệu. .. trong việc: sao lưu dữ liệu, định nghĩa bảng, quản lý các giao dịch do đó ta có thể lưu các dữ liệu đồ Địa lý dưới dạng các đối tượng hình học trực tiếp trong các cột của bảng quan hệ và nhiều công việc khác  Phương pháp phân tích: các phương pháp phân tích cấu trúc và nội dung dữ liệu 1.1.2 Các nhiệm vụ của hệ thống thông tin Địa lý - GIS Bất kỳ một hệ thống GIS nào đều cần cung cấp thông tin về các... Consortium OGC là tên thương hiệu gắn liền với các chuẩn và các tài liệu được tạo ra bởi OGC Các chuẩn OGC được phát triển trong một quá trình đồng thuận duy nhất được được hỗ trợ bởi công nghệ của OGC hoặc“plugandplay” [12] -13Các chuẩn và các đặc tả OGC là các tài liệu kỹ thuật chi tiết về giao diện và encodings, các nhà phát triển phần mềm sử dụng những tài liệu này để xây dựng, hỗ trợ giao diện hoặc . quản lý bản đồ 41 Bảng 3.3.Thuộc tính thực thể ctrBando 41 Bảng 3 .4. Hành động thực thể ctrBando 43 Bảng 3.5.Thuộc tính thực thể frmBando 43 Bảng 3.6.Hành động thực thể frmBando 45 Bảng 3.7.Danh. 3.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu 45 3.3. Chương trình 46 3 .4. Đánh giá 48 Trong quá trình xây dựng hệ thống tác giả có đánh giá và nhận xét như sau: 48 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 -v-. 3 .4. Chi tiết chức năng quản lý bản đồ 39 Hình 3.5.Quan hệ thực thể 41 Hình 3.6.Ràng buộc giữa các bảng 46 Hình 3.7.Quản lý danh mục bản đồ 47 Hình 3.8.Mapview 47 Hình 3.9.Bật tắt lớp 48
- Xem thêm -

Xem thêm: Luận văn thạc sĩc địa lý Nghiên cứu một số chuẩn OGC và ứng dụng cho bài toán quản lý cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường cấp Địa phương, Luận văn thạc sĩc địa lý Nghiên cứu một số chuẩn OGC và ứng dụng cho bài toán quản lý cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường cấp Địa phương, Luận văn thạc sĩc địa lý Nghiên cứu một số chuẩn OGC và ứng dụng cho bài toán quản lý cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường cấp Địa phương

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn