ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN THÀNH NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG WEB GIS PHỤC VỤ CHIA SẺ THÔNG TIN CẢNH BÁO Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHẦN MỀM Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN THÀNH NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG WEB GIS PHỤC VỤ CHIA SẺ THÔNG TIN CẢNH BÁO Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số: 60 48 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thị Nhật Thanh NGƯỜI ĐỒNG HƯỚNG DẪN: TS Lê Thanh Hà Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Với mục đích nghiên cứu, nâng cao kiến thức chuyên môn thực luận văn cách nghiêm túc trung thực Trong toàn nội dung luận văn, có sử dụng tài liệu tham khảo từ nhiều nguồn khác nhau, nêu đầy đủ cuối luận văn Tôi xin cam đoan chịu trách nhiệm nội dung viết luận văn tốt nghiệp Hà Nội, tháng 11 năm 2015 Học viên Lê Xuân Thành LỜI CẢM ƠN Những kiến thức sản phẩm đạt luận văn kết năm (2013-2015) có may mắn học tập nghiên cứu trường Đại Học Công Nghệ Để đạt kết tiến vượt bậc ngày hôm nay, không kể đến hướng dẫn, giúp đơn tận tình từ thầy cô, bạn bè Tôi xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Nhật Thanh, thầy Lê Thanh Hà, Thầy Bùi Quang Hưng giảng viên công tác trường Đại Học Công Nghệ giúp đỡ, dẫn, định hướng cho nhiều trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành khóa học cuối luận văn Tôi xin cảm ơn đến anh Bùi Sỹ Nguyên, anh Đào Ngọc Thành, anh Nguyễn Quốc Huy, anh Phan Văn Trọng, anh Phạm Văn Hà, anh Phạm Hữu Bằng, em Lưu Việt Hưng, em Mẫn Đức Chức, em Phan Văn Thanh, em Đỗ Văn Tú nhiều anh/chị/em Trung tâm Công nghệ tích hợp Liên ngành Giám sát trường (FIMO) - Trường Đại học Công nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội giúp đỡ hỗ trợ nhiều trình thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy/cô khoa Công Nghệ Thông Tin trường giảng dạy cho suốt thời gian theo học Trường Đại học Công Nghệ Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Lê Xuân Thành MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC MỞ ĐẦU DANH MỤC THUẬT NGỮ DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM, HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ, CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ 10 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ VIỄN THÁM 10 1.1.1 Lịch sử phát triển viễn thám 10 1.1.2 Định nghĩa viễn thám 11 1.1.3 Nguyên lý viễn thám 11 1.1.4 Ảnh viễn thám 11 1.1.5 Các vệ tinh viễn thám phổ biến 12 1.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ - GIS 12 1.2.1 Khái niệm 12 1.2.2 Cơ sở liệu GIS 13 1.2.3 Cấu trúc liệu GIS 14 1.3 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ 15 1.3.1 Khái niệm 15 1.3.2 Quy chuẩn chất lượng không khí 15 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ 18 2.1 Giải pháp dịch vụ đồ 18 2.1.1 Dịch vụ đồ hệ thống GIS 18 2.1.2 Một số máy chủ đồ phổ biến 19 2.1.3 Tại nên sử dụng ArcGIS Server 25 2.2 Flex – Công nghệ Rich Internet Application 27 2.2.1 Giới thiệu Flex 27 2.2.2 Thành phần Flex .27 2.2.3 Ưu nhược điểm Flex 28 2.3 Arcgis API cho Flex dịch vụ web RESTful 29 2.3.1 Arcgis API cho Flex 29 2.3.2 Dịch vụ web RESTful .31 CHƯƠNG XÂY DỰNG ỨNG DỤNG CHIA SẺ THÔNG TIN CẢNH BÁO Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 34 3.1 Bài toán xây dựng hệ thống cảnh báo ô nhiễm không khí 34 3.2 Tổng quan hệ thống cảnh báo ô nhiễm không khí – Air Pollution Management (APOM) 36 3.2.1 Hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí sử dụng ảnh vệ tinh (phần client) 39 3.2.2 Nguyên tắc thiết kế 41 3.2.3 Mục tiêu thiết kế ràng buộc 42 3.2.4 Môi trường phát triển thực thi 44 3.3 Use-case view 46 3.3.1 Nhóm chức hiển thị đồ chất lượng không khí cảnh báo ô nhiễm không khí tự động .47 3.3.2 Nhóm chức tìm kiếm liệu ô nhiễm không khí 49 3.3.3 Nhóm chức thống kê, báo cáo liệu ô nhiễm không khí .51 3.4 Logical View 55 3.4.1 Các lớp logic hệ thống 55 3.4.2 Nền tảng công nghệ 56 3.5 Process view .59 3.6 Deployment View 61 3.7 Implementation View 65 3.8 Thiết kế sở liệu 67 3.8.1 Nguyên tắc thiết kế sở liệu 67 3.8.2 Sơ đồ thực thể quan hệ - Entity Relation Diagram 68 3.9 Một số giao diện hệ thống 72 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 MỞ ĐẦU Quá trình công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, bùng nổ dân số trình đô thị hóa nông thôn diễn nhanh Tăng trưởng công nghiệp dân số dẫn đến mức tiêu thụ lượng hàng năm tăng cao chóng mặt kèm theo lượng khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính từ hoạt động công nghiệp sinh hoạt, giao thông tăng cao Chất lượng không khí Việt Nam có xu hướng xấu đi, gây tác hại không nhỏ cho sức khỏe người dân môi trường Trung tâm nghiên cứu môi trường thuộc đại học Yale đại học Columbia Mỹ cho Việt Nam nằm 10 nước có môi trường không khí ô nhiễm giới 170/178 theo số liệu năm 2014 [13] Báo cáo môi trường quốc gia hàng năm chất lượng không khí lượng bụi tổng (Total Suspended Particles - TSP) hạt bụi lơ lửng không khí (Particulate Matter concentration - PM) vượt chuẩn quốc gia nhiều thành phố, khu công nghiệp trục đường giao thông đặc biệt hai đô thị lớn Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh Ví dụ Hà Nội, chất lượng không khí giai đoạn từ 20102013 mức kém, số ngày có chất lượng không khí AQI (Air Quality Index) = 101 ÷ 200 chiếm từ 40-60% tổng số ngày quan trắc năm [1] Cho đến thời điểm tại, hệ thống cung cấp thông tin ô nhiễm không khí Việt Nam sử dụng thông tin từ trạm quan trắc mặt đất, liệu đảm bảo với độ xác cao Tuy nhiên số lượng hạn chế, có trạm quan trắc thành phố: Hà Nội, Phú Thọ, Hạ Long, Huế, Đà Nẵng, Khánh Hòa Trung tâm quan trắc môi trường – Tổng cục môi trường quản lý Mặc dù thông tin số liệu thu xác, chi tiết, tần số liệu thu cao (theo giờ) thông tin số liệu đại diện cho khu vực đặt trạm quan trắc mà cung cấp thông tin tổng quan diện rộng, khu vực chẳng hạn quận/huyện thành phố Hà Nội, diễn biến nồng độ bụi, nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa khác Trong giới Việt Nam, công nghệ viễn thám có bước phát triển vượt bậc giúp nhà khoa học quan sát trái đất, thu thập thông tin qua ảnh vệ tinh Từ giải toán lớn dự báo thiên tai, biến đổi khí hậu, giám sát lớp phủ mặt đất, giám sát chất lượng không khí…Ưu điểm việc ứng dụng viễn thám giám sát trường tính bao quát rộng lớn Đối với toán giám sát chất lượng không khí, ảnh vệ tinh cung cấp tham số quan trọng để tính toán đưa đánh giá chất lượng không khí theo tiêu chuẩn nước tiêu chuẩn quốc tế Việc sử dụng ảnh vệ tinh để tính toán, giám sát chất lượng không khí hướng mới, giải khó khăn số lượng trạm quan trắc kinh phí lắp đặt trạm quan trắc lớn Với mục tiêu nghiên cứu xây dựng hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System – GIS) thu thập, xử lý, lưu trữ cung cấp thông tin giám sát chia sẻ chất lượng không khí Hệ thống kênh cung cấp thông tin cho người dân, nhà quản lý, tổ chức y tế…đáp ứng tính dễ sử dụng, khả linh hoạt, giàu tương tác Các chức hệ thống mà luận văn sâu vào bao gồm: đồ chất lượng không khí, chức tìm kiếm, xem chuỗi ảnh, xem thông tin chi tiết ảnh, thống kêu báo cáo số liệu chất lượng không khí khoảng thời gian Về phương pháp phạm vi nghiên cứu, luận văn nghiên cứu về: - Công nghệ viễn thám ảnh vệ tinh viễn thám - Hệ thống thông tin địa lý, sở liệu không gian truy vấn không gian với liệu vector, raster - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Rich Internet Application máy chủ đồ xây dựng hệ thống web GIS Cấu trúc luận văn chia chương: Chương 1: Giới thiệu chung viễn thám, hệ thống thông tin địa lý (GIS) ảnh sol khí Chương 2: Trình bày phương tảng công nghệ xây dựng hệ thống web GIS Chương 3: Trình bày hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí DANH MỤC THUẬT NGỮ Viêt tắt API Tiếng Anh Application Program Interface TSP AQI AQI TCVN Total Suspended Particles Air Quality Index AQI TCQT PM Sol khí Particulate Matter Aerosol GIS WS XML SOAP Geographic Information System Web service eXtensible Markup Language Simple Object Access Protocol REST OGC RIA AOT /AOD Met Data DEM CSDL Representational State Transfer Open Geospatial Consortium Rich Internet Application Aerosol optical thinkness Digital Elevation Model Database Tiếng Việt Định nghĩa giao diện chuẩn để gọi tập chức Bụi lơ lửng Chỉ số chất lượng không khí Chỉ số chất lượng không khí theo tiêu chuẩn Việt Nam Chỉ số chất lượng không khí theo tiêu chuẩn Quốc tế Các hạt bụi rắn không khí Chất lơ lửng phân tán không khí Hệ thống thông tin địa lý Dịch vụ web Ngôn ngữ Đánh dấu Mở rộng Giao thức truy cập đối tượng đơn giản Truyền trạng thái đại diện Tổ chức Không Gian Địa lý Ứng dụng web giàu tính Độ dày quang học Dữ liệu quan trắc mặt đất Mô hình độ cao số Cơ sở liệu DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Nguyên lý hoạt động viễn thám 11 Hình 2: Mô hình lớp liệu GIS 13 Hình 3: Mô hình liệu Vector Raster 14 Hình 4: Kiến trúc GeoServer 20 Hình 5: Kiến trúc MapServer 22 Hình 6: Kiến trúc hệ thống ArcGIS Server 24 Hình 7: Cách đặt lớp đồ lên đồ 30 Hình 8: Sơ đồ tổng thể hệ thống cảnh báo ô nhiễm không khí 36 Hình 9: Quy trình xử lý liệu mô hình hóa 38 Hình 10: Các chức hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí 39 Hình 11: Mô hình kiến trúc 4+1 .41 Hình 12: Sơ đồ xác thực hệ thống 43 Hình 13: Biểu đồ ca sử dụng tổng quát hệ thống 47 Hình 14: Biểu đồ ca sử dụng nhóm chức hiển thị đồ chất lượng không khí cảnh báo ô nhiễm không khí tự động .48 Hình 15: Biểu đồ ca sử dụng nhóm chức tìm kiếm liệu ô nhiễm không khí 50 Hình 16: Biểu đồ ca sử dụng thống kê báo cáo 52 Hình 17: Khung nhìn logic hệ thống phần mềm 55 Hình 18: Sơ đồ phần mềm hệ thống .58 Hình 19: Các luồng xử lý thành phần hệ thống 60 Hình 20: Mô hình triển khai hệ thống 61 Hình 21: Biểu đồ Implementation hệ thống APOM 65 Hình 22: Schema prodaot 69 Hình 23: Schema prodpm 70 Hình 24: Schema prodaqi 71 Hình 25: Giao diện hệ thống 72 Hình 26: Giao diện kết tìm kiếm ảnh PM2.5 vệ tinh Modis Terra 72 Hình 27: Giao diện xem metadata ảnh 73 Hình 28: Giao diện thống kê báo cáo dạng bảng 73 Hình 29: Giao diện thống kê báo cáo dạng biểu đồ cột 74 Máy chủ ảo phần cứng Thiết bị lưu trữ Máy chủ ảo phần cứng Thiết bị lưu trữ Máy chủ Máy chủ ảo Web phần cứng Server, webservice Adobe Flex Thiết bị lưu trữ Máy chủ ảo phần cứng Máy chủ ảo phần cứng Máy chủ Map Server Máy chủ CSDL Server processors, 2.5 GHz, GB RAM, Windows Server 2003 Disk 40GB Server processors, 2.5 GHz, GB RAM, Linux Centos 6.x Disk 3000 GB Server processors, 2.5 GHz, GB RAM, Linux Centos 6.x Disk 100 GB Khuyến nghị Máy chủ Map Server Server processors, 2.5 GHz, GB RAM, Windows Server 2008 Disk 100GB 63 Không có máy backup, không dùng RAID Không có máy backup, dùng RAID 1+ Không có máy backup, dùng RAID 1+ Không có máy backup, dùng RAID 1+ Máy chủ ảo phần cứng Server processors, 2.5GHz, GB RAM Thiết bị lưu trữ Disk Máy chủ Máy chủ ảo Web phần cứng Server, webservice Adobe Flex Thiết bị lưu trữ Server processors, 2.5GHz, GB RAM Disk Máy chủ ảo phần cứng Server processors, 2.5GHz, GB RAM Máy chủ ảo phần cứng Disk Máy chủ CSDL Tốt Máy chủ Map Server 64 10 TB Storage TB Storage TB Storage máy master, máy slave backup data Có máy backup, dùng RAID máy master, máy slave backup data Có máy backup, dùng RAID máy master, máy slave backup data Có máy backup, dùng RAID 3.7 Implementation View arcgis.lib.3.7.swc apomflex.mvc.controller apomflex.mvc.view apomflex.mvc.model froject-core.swc Yii2 Framework use use use use hienthi.swf slide-anh.swf metadata.swf thongke-baocao.swf Arcgis Server API Web API manifest manifest manifest manifest manifest manifest use use Mô đun thành phần phần mềm( lớp Mxml, Action Script, Resource Asset) Hình 21: Biểu đồ Implementation hệ thống APOM Phần client hệ thống gồm gói chứa tập tin mxml xây dựng giao diện giao diện Action Script chứa mã nguồn thực chức giao diện Các tập tin sau biên dịch để tạo tập tin SWC SWF Mỗi file tương ứng với thành phần hệ thống, nên thiết kế thành module riêng biệt Để cải thiện hiệu tải client, module phải có kích thước vật lý không 500kb, trừ main module (module – sử dụng chế Runtime Shared Libraries Flex Framework, load module nhỏ cần truy cập) xấp xỉ 1mb Các tập tin sau tích hợp vào tập tin HTML người dùng truy xuất tới trang Web hệ thống APOM phía Client Các nhóm chức module phân chia theo loại mục đích sử dụng: Ở tầng implementation view, module gói riêng biệt gồm có:  Mô hình hóa, biểu diễn: thực module giao diện Các thành phần gồm có đồ, biểu đồ, control button, checkbox, combobox, label, datatime picker…Các thành phần tạo flex sdk, việc mô hình hóa biểu diễn đồ thư viện arcgis nhúng flex thực Khi tiến hành đưa đồ vào tập tin flash, ta phải gọi thẻ phục vụ hiển thị đồ arcgis.lib, tùy vào loại đồ mà cần phải sử dụng thẻ khác  Core: chứa lớp trừu tượng lớp chứa phương thức xử lý liên quan đến việc xác thực, phân quyền, tạo ngày tháng năm, chuyển đổi liệu dịch vụ web sang đối tượng lập trình Phần core thiết kế 65 dựa nhiều mẫu thiết kế, giúp cho việc mở rộng, bảo trì thực dễ dàng sau  View: thành phần nghiệp vụ hệ thống, thực việc mô hình hóa liệu, giao tiếp với người dùng Hệ thống bao gồm nhiều view, view hiển thị đồ cung cấp hệ thống đồ bao phủ toàn Việt Nam, view nhận tương tác người dùng trực tiếp đồ chọn vùng, chọn điểm vẽ đối tượng… trả kết View thống kê báo cáo sử dụng công cụ sinh biểu đồ dạng cột, công cụ tạo bảng để hiển thị liệu trực quan  Model: thành phần tương tác với sở liệu, class mô tả đối tượng liệu Có nhiều đối tượng hệ thống, đối tượng kết nối với dịch vụ liệu đầu đối tượng json Model giúp chuyển đổi đối tượng json sang đối tượng lập trình flex, thao tác dễ dàng  Controller: chứa lớp xử lý liệu, xử lý nghiệp vụ logic hệ thống, điều hướng tương tác đến view từ view Các view hiển thị đồ, controller có nhiệm vụ chuyển đổi url dịch vụ đồ người sử dụng lựa chọn từ view, theo thông tin kèm theo bảo đồ thời gian gần có ảnh vệ tinh, ngày tháng, vùng có mức chất lượng không khí cao nhất, thang màu chất lượng không khí chuyển đổi theo Controller thực việc phân tích liệu từ dịch vụ web nhận về, tổng hợp, xếp theo ngày tháng để tạo biểu đồ thống kê báo cáo Trong hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí, controller thực giao tiếp với model để nhận đối tượng định kiểu điều hướng hiển thị đến hình tùy theo chức người dùng yêu cầu  Service: chứa dịch vụ gọi từ xa thực quản lý thành phần dịch vụ client-server Dịch vụ gồm loại: dịch vụ đồ dịch vụ liệu Hai loại dịch vụ kết hợp với tạo thông tin đối tượng đồ Gói service chuyển liệu json sang đối tượng có định kiểu Sử dụng đối tượng không định kiểu (kiểu object) gây khó khăn cho việc debug chương trình xảy lỗi thuộc tính đối tượng không định kiểu không xác định tính hợp lên biên dịch  Yii2 framework: chứa lớp, hàm active record, controlle, model yii2… sử dụng để xây dựng webpage dịch vụ liệu  Arcgis lib: thư viện hỗ trợ hàm tương tác với đồ Arcgis, giúp tích hợp các đồ arcgis server map server khác cung cấp Thư viện chứa hàm liên quan đến xử lý mô hình hóa đồ Với cách chia hệ thống thành nhiều module, module thực công việc riêng biệt trên, hệ thống dễ dàng việc bảo trì thành phần mà không 66 gây ảnh hưởng đến thành phần khác dễ dàng việc phát triển module tảng công nghệ, môi trường sinh thái khác 3.8 Thiết kế sở liệu 3.8.1 Nguyên tắc thiết kế sở liệu Nguyên tắc thiết kế sở liệu hệ thống phải đảm bảo tiêu chí:  Có khả mở rộng có thay đổi thiết kế  Tuân thủ quy chuẩn thiết kế sở liệu, xây dựng sở liệu theo chuẩn 3, tránh trùng lặp, không quán  Đảm bảo tính mở hệ thống: hệ thống thiết kế CSDL mở, dự phòng trường hợp xảy nhằm đảm bảo khả mở rộng, tích hợp sau  Đảm bảo cấu trúc liệu tối ưu, không dư thừa sử dụng sai kiểu liệu  Hệ quản trị sở liệu có khả lưu trữ liệu không gian, đảm bảo độ tin cậy cao Hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí sử dụng sở liệu PostgreSQL 9.4 để lưu trữ liệu dạng nguyên thủy (số nguyên, số thực, dạng text, dạng ngày tháng ) tiện ích mở rộng PostGIS Extension 2.1 để lưu trữ liệu dạng raster (ảnh TIFF) liệu dạng vector (tọa độ góc ảnh viễn thám, liệu GIS địa giới hành theo cấp quốc gia theo cấp tỉnh/thảnh) Tùy theo mục đích sử dụng để lưu trữ xử lý liệu bảng liệu phục vụ cho chức giao diện hệ thống mà bảng liệu phân chia thành nhóm schema bảng khác Dưới bảng thống kê danh sách scheme bảng với mục đích sử dụng hệ thống APOM (Bảng…) Bảng 6.2 Danh sách schema sử dụng hệ thống STT Tên Schema Mục đích sử dụng Org Lưu trữ bảng chứa liệu ảnh thô thu từ trạm thu Đại học Công Nghệ, NASA, bao gồm ảnh sol khí, khí tượng MODIS Terra, MODIS Aqua, Suomi NPP, Landsat Dữ liệu trạm quan trắc bụi PM theo CEM liệu trạm quan trắc sol khí Aeronet NASA Dữ liệu địa giới hành Prodaqi Lưu trữ bảng chứa liệu ảnh sản phẩm số chất lượng không khí (AQI) theo tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn Quốc tế Bao gồm ảnh AQI theo mức địa giới quốc gia mức tỉnh vệ tinh MODIS Terra, MODIS Aqua Suomi NPP 67 Prodaot Prodpm Public Sys Lưu trữ bảng chứa liệu ảnh sol khí (.TIFF) trích xuất từ ảnh gốc HDF4, HDF5 resample theo lưới chiếu 10km, 6km 3km Việt Nam cắt theo mức địa giới quốc gia mức tỉnh vệ tinh MODIS Terra, MODIS Aqua Suomi NPP Lưu trữ bảng chứa liệu ảnh sản phẩm PM ước tính từ mô hình PM tích hợp liệu sol khí liệu trạm quan trắc Bao gồm ảnh PM theo mức địa giới quốc gia mức tỉnh vệ tinh MODIS Terra, MODIS Aqua Suomi NPP Lưu trữ bảng phục vụ cho mục đích phát triển chức sử dụng giao diện hệ thống, bao gồm: phân quyền, nhóm quyền, nhóm user, Lưu trữ bảng phục vụ cho chức cảnh báo hệ thống, bao gồm: cấu hình mức cảnh báo thông tin user đăng ký cảnh báo 3.8.2 Sơ đồ thực thể quan hệ - Entity Relation Diagram Dự vào nguyên tắc thiết kế sở liệu tổng quan schema mục trên, ta xây dựng bảng sở liệu quan hệ bảng với Biểu đồ ER sở liệu theo schema với quan hệ bảng schema với bảng nằm schema mô tả bảng 68 proviirsaot_vn_collection0 gisadm0 proviirsaot_province_collection0 gisadm1 gridlatlon promodisaot_province_collection0 promodisaot_vn_collection0 Hình 22: Schema prodaot Ở hình 22 biểu đồ ER schema prodaot lưu trữ bảng chứa liệu ảnh sol khí vệ tinh MODIS Terra, MODIS Aqua Suomi NPP Cụ thể bảng gồm có:  Gisadm0: đồ địa giới hành Việt Nam, lưu trữ dạng shape file  Gisadm1: đồ vùng sinh thái đến mức tỉnh Việt Nam  Gridlatlon: liệu lưới chiếu 10km, 6km 3km  Proviirsaot_vn_collection0: ảnh sản phẩm AOT vệ tinh Suomi NPP lưới chiếu 6x6 km lãnh thổ Việt Nam  Proviirsaot_province_collection0: liệu AOT vệ tinh Suomi NPPcắt theo mức tỉnh  Promodisaot_vn_collection0: ảnh sản phẩm vệ tinh Modis Terra Aqua lưới chiếu 10x10 km lãnh thổ Việt Nam  Promodisaot_province_collection0: ảnh sản phẩm AOT vệ tinh Modis Terra Aqua cắt theo mức tỉnh 69 proviirspm_vn_collection0 gisadmi0 promodispm_vn_collection0 gridlatlon proviirspm_province_collection0 gisadm1 promodispm_province_collection0 Hình 23: Schema prodpm Ở hình 23 biểu đồ ER schema prodpm lưu trữ bảng chứa liệu ảnh sản phẩm PM loại vệ tinh Modis Terra, Modis Aqua, Suomi NPP ước tính từ mô hình PM tích hợp liệu sol khí liệu trạm quan trắc Cụ thể bảng gồm có:  Proviirspm_vn_collection0: liệu ảnh sản phẩm pm2.5 vệ tinh Suomi NPP lưới chiếu toàn quốc 6x6 km  Proviirspm_province_collection0: liệu ảnh sản phẩm pm2.5 vệ tinh Suomi NPP theo mức tỉnh lưới chiếu 6x6 km  Promodispm_vn_ collection0: liệu ảnh sản phẩm pm2.5 vệ tinh Modis Terra Aqua lưới chiếu toàn quốc 10x10 km  Promodispm_province_ collection0: liệu ảnh sản phẩm pm2.5 vệ tinh Modis Terra Aqua theo mức tỉnh lưới chiếu 10x10 km 70 proviirsaqitcqt_province_collection0 gisadmi0 proviirsaqitcqt_vn_collection0 proviirsaqitcvn_vn_collection0 proviirsaqitcvn_province_collection0 promodisaqitcqt_province_collection0 promodisaqitcqt_vn_collection0 gisadm1 promodisaqitcvn_vn_collection0 gridlatlon promodisaqitcvn_province_collection0 Hình 24: Schema prodaqi Ở hình 24 biểu đồ ER schema prodaqi lưu trữ bảng chứa liệu ảnh sản phẩm số chất lượng không khí AQI loại vệ tinh Modis Terra, Modis Aqua, Suomi NPP theo mức tỉnh, quốc gia Cụ thể bảng gồm có:  Proviirsaqitcqt_province_collection0: liệu ảnh sản phẩm AQI theo tiêu chuẩn quốc tế từ vệ tinh Suomi NPP mức tỉnh lưới chiếu 6x6 km  Proviirsaqitcqt_vn_collection0: liệu ảnh sản phẩm AQI theo tiêu chuẩn quốc tế từ vệ tinh Suomi NPP theo lưới chiếu toàn quốc 6x6 km  Proviirsaqitcvn_province_collection0: liệu ảnh sản phẩm AQI theo tiêu chuẩn Việt Nam từ vệ tinh Suomi NPP mức tỉnh lưới chiếu 6x6 km  Proviirsaqitcvn_vn_collection0: liệu ảnh sản phẩm AQI theo tiêu chuẩn Việt Nam từ vệ tinh Suomi NPP theo lưới chiếu toàn quốc 6x6 km  Promodisaqitcqt_province_collection0: liệu ảnh sản phẩm AQI theo tiêu chuẩn quốc tế từ vệ tinh Modis Terra Aqua mức tỉnh lưới chiếu 10x10 km  Promodisaqitcqt_vn_collection0: liệu ảnh sản phẩm AQI theo tiêu chuẩn quốc tế từ vệ tinh Modis Terra Aqua lưới chiếu quốc gia 10x10 km 71  Promodisaqitcvn_province_collection0: liệu ảnh sản phẩm AQI theo tiêu chuẩn Việt Nam từ vệ tinh Modis Terra Modis Aqua Aqua theo mức tỉnh, lưới chiếu 10 km  Promodisaqitcvn_vn_collection0: liệu ảnh sản phẩm AQI theo tiêu chuẩn Việt Nam từ vệ tinh Modis Terra Modis Aqua Aqua lưới chiếu quốc gia 10 km 3.9 Một số giao diện hệ thống Hình 25: Giao diện hệ thống Giao diện hệ thống cung cấp chức cho phép xem danh sách 10 vùng ô nhiễm nhất, lọc vùng ô nhiễm theo mức, xác định chất lượng không khí vị trí người dùng, thay đổi đồ chất lượng không khí Hình 26: Giao diện kết tìm kiếm ảnh PM2.5 vệ tinh Modis Terra 72 Giao diện tìm kiếm cho phép lọc đồ chất lượng không khí theo mức tỉnh, quốc gia theo ngày tháng Người sử dụng lọc theo loại vệ tinh, xem chi tiết thông tin metadata, trình diễn slideshow, tải ảnh sản phẩm Hình 27: Giao diện xem metadata ảnh Hình 28: Giao diện thống kê báo cáo dạng bảng 73 Hình 29: Giao diện thống kê báo cáo dạng biểu đồ cột Giao diện thống kê báo cáo cho phép người sử dụng lọc số liệu theo ngày, tháng, loại vệ tinh để phục vụ xuất báo cáo dạng biểu đồ, excel Người sử dụng dùng số liệu vào mục đích nghiên cứu, định, báo cáo y tế, môi trường… KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG Luận văn nghiên cứu tổng quan lĩnh vực viễn thám công nghệ lĩnh vực phần mềm mã nguồn mở thương mại, sở để xây dựng hệ thống thông tin địa lý Luận văn tìm hiểu đặc tính vệ tinh ảnh vệ tinh viễn thám, map server xây dựng đồ phổ biến nay, áp dụng công nghệ kiến trúc phần mềm đương đại vào phát triển hệ thống thông tin địa lý Luận văn tiến hành nghiên cứu tìm hiểu vấn đề sau:  Tìm hiểu công nghệ ảnh viễn thám loại ảnh viễn thám phổ biến giới  Tìm hiểu thuộc tính đồ số, đối tượng hình học đồ số, thức đưa liệu số lên đồ  Tìm hiểu hệ quản trị sở liệu PostgreSQL phần mở rộng PostGis hỗ trợ lưu trữ tham chiếu liệu không gian  Nghiên công nghệ lập trình đồ số Arcgis API, Google Map API  Nghiên cứu công nghệ xây dựng giao diện người dùng trực quan Flex/ActionScript với kỹ thuật giao tiếp liệu thông qua RESTful Web Service  Triển khai hệ thống web GIS máy chủ địa chỉ: http://apom.fimo.edu.vn:8080/apom/web/ Hệ thống trực quan, cung cấp thông tin chất lượng không khí, giúp cho người sử dụng tương tác với đồ số, truy vấn liệu tìm kiếm, phân tích, thống kê liệu đầy đủ, xác, thuận tiện 74 Trong trình nghiên cứu xây dựng hệ thống WebGis, gặp nhiều khó khăn hạn chế kiến thức công nghệ, tựu chung lại, đưa kết luận sau: - Ở thời điểm tương lai gần, công cụ liên quan đến đồ số trực quan xu hướng ứng dụng Web/Mobile Nguyên dễ dàng nhận thấy Google Map, Here Map… thành công với ứng dụng đồ số đường, vị trí nhà hàng, văn phòng, trung tâm giải trí tảng Web/Mobile Nhưng người dùng muốn không dừng lại đường, thông tin khác thời tiết, chất lượng không khí, giao thông, bạn bè gần đây… thông tin tích hợp mà người dùng quan tâm muốn đưa lên đồ số - Có nhiều thư viện hỗ trợ xây dựng đồ số, ứng dụng liên quan đến đường, dẫn đường, tin tức, thông tin giải trí, khuyến nghị nên sử dụng Google Map API, ứng dụng có liên quan nhiều sâu phân tích liệu đồ số nên sử dụng Arcgis API - Trong vòng năm tới, ứng dụng Flash dần thay cho ứng dụng HTML5 đa tảng, nhẹ nhàng hơn, cài plugin vào trình duyệt Ngay Adobe xác nhận đưa công cụ hỗ trợ viết mã nguồn ActionScript sinh HTML5 - Với RESTful Web Service việc tách hệ thống thành hai phần quản trị giao diện, hệ thống dễ dàng mở rộng tảng khác Android/iOS mà xây dựng lại toàn mã nguồn Với hiểu biết trên, luận văn thực hiện kết hợp thành phần công nghệ tiến hành xây dựng hệ thống “Chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí” nhằm mục đích kiểm nghiệm lý thuyết kiến trúc xây dựng tạo ứng dụng có tính thời mang giá trị thực tiễn cao Việt Nam Hiện tại, hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm bụi phát triển ứng dụng web Phạm vi lớn toàn lãnh thổ Việt Nam, phạm vi nhỏ đến mức tỉnh Trong tương lai, hệ thống phát triển phiên mobile đa tảng, kết hợp với mạng sensor network để cung liệu cập nhật hơn, xác Phạm vi cung cấp thông tin đến mức huyện/xã, tăng độ chi tiết thông số chất lượng không khí 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trung tâm quan trắc môi trường - Bộ tài nguyên môi trường (2013), Báo cáo môi trường quốc gia 2013 – Chương 3: Môi trường không khí [2] Nguyễn Khắc Thời cộng (2011), Giáo trình viễn thám, tr.3-7, Hà Nội [3] Phạm Vọng Thành, Nguyễn Trường Xuân (2001), Công nghệ viễn thám, tr.8-11, ĐH Mỏ Địa chất [4] Viện Chính sách Chiến lược Phát triển Nông nghiệp Nông thôn - IPSARD (4/2006), Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý viễn thám nông nghiệp phát triển nông thôn [6] Đại Học Hàng Hải, Giáo trình hệ thống thông tin số [7] Trung tâm quan trắc môi trường - Bộ tài nguyên môi trường (6/2011), Phương pháp tính toán số chất lượng không khí, Hà Nội Tiếng Anh [7] Gregory Giuliani, AlanDubois, and PierreLacroix (4/2013), Testing OGC WebFeature and Coverage Service performance: Towards efficient delivery of geospatial data [8] Philippe Kruchten (11/1995), Architectural Blueprints - the "4+1" View Model of Software Architecture, Rational Software Corp [9] Jennifer R Bauer (6/2012), Assessing the Robustness of Web Feature Services Necessary to Satisfy the Requirements of Coastal Management Applications, Master of Science Geography Program [10] World Bank (2011), Natural resources managementJoint, Development Partner Report to the Vietnam Consultative Group Meeting Hanoi Internet [11] http://airnow.gov/index.cfm?action=aqibasics.aqi [12] http://mallit.fr.umn.edu/fr1001/gis_gps/gisdoc.html [13] http://epi.yale.edu/epi/issue-ranking/air-quality [14] http://docs.geoserver.org/ [15] http://mapserver.org/documentation.html [16] http://server.arcgis.com/en/documentation/ [17] http://www.adobe.com/devnet/flex/documentation.html 76 [18] https://developers.arcgis.com/flex/guide/mxml-and-actionscript.htm [19] https://www.ibm.com/developerworks/vn/library/ws-restful/ [20] http://epi.yale.edu/epi/issue-ranking/air-quality 77 [...]... DỤNG CHIA SẺ THÔNG TIN CẢNH BÁO Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 3.1 Bài toán xây dựng hệ thống cảnh báo ô nhiễm không khí Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và sự bùng nổ dân số đã đẩy nhanh quá trình ô thị hóa, dẫn đến hệ quả là môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng Trong đó, ô nhiễm không khí do giao thông chiếm khoảng 60-70%, ngoài ra các nguồn khí thải khác như hoạt động sản xuất nông nghiệp (đốt rơm... năm [3] Chính vì những lý do nêu trên, nhu cầu cấp thiết là cần phải có một hệ thống cảnh báo ô nhiễm không khí có khả năng cung cấp và hỗ trợ thông tin ô nhiễm không khí một các đầy đủ, cập nhật và rộng rãi nhất Cho đến thời điểm hiện tại, các hệ thống cung cấp thông tin ô nhiễm không khí tại Việt Nam mới chỉ sử dụng thông tin từ các trạm quan trắc mặt đất, dữ liệu đảm bảo với độ chính xác cao Tuy... Dịch vụ bản đồ cho phép người dùng tương tác với hệ thống Hệ thống thông tin địa lý bao gồm hai phần chính là máy chủ tạo bản đồ (Web Map Server) và giao diện bản đồ phía người dùng (Web Map Client) Web Map Server cung cấp cho người sử dụng các công cụ phục vụ:  Tạo dựng bản đồ  Sinh các dịch vụ bản đồ  Xử lý các truy vấn liên quan đến dữ liệu bản đồ và trả về thông tin thông qua dịch vụ bản đồ Web. .. bay cao 834 km - Góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo là 98.680 - Chu kỳ lặp lại 101.44 phút 1.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ - GIS 1.2.1 Khái niệm Hệ thống thông tin địa lý - GIS bao gồm các dữ liệu bề mặt trái đất và các thông tin phụ trợ nhằm diễn giải cho người sử dụng dễ hiểu GIS vốn là một nhánh của công nghệ thông tin hình thành từ thập kỉ 60 của thế kỉ trước và đang rất phát triển... đang rất phát triển trong những năm gần đây GIS thu thập thông tin từ bản đồ hoặc thông qua các đo đạc viễn 12 thám, điều tra, phân tích mô phỏng Thông tin địa lý bao gồm 2 loại dữ liệu: dữ liệu không gian và dữ liệu phi không gian Hiện nay có rất nhiều định nghĩa về GIS nhưng đã thống nhất quan niệm trung lại là: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi... trong 10 nước có môi trường không khí ô nhiễm nhất thế giới (170/178 theo số liệu năm 2014) [20] Báo cáo môi trường quốc gia về chất lượng không khí chỉ ra rằng lượng bụi TPS và bụi lơ lửng PM vượt quá chuẩn quốc gia ở nhiều thành phố, khu công nghiệp và các trục đường giao thông Ví dụ như tại Hà Nội, chất lượng không khí trong giai đoạn từ 2010-2013 ở mức kém, số ngày có chất lượng không khí AQI = 101... vấn thông tin đối tượng trên bản đồ, client cần phải chỉ rõ ra lớp thông tin bản đồ cần truy vấn (layer), tạo độ của điểm, đường, khu vực cần truy vấn thông tin Giống như các dịch vụ web, dịch vụ web GIS được xây dựng tập trung vào các chức năng GIS, sử dụng các giao thức web mở như XML (eXtensible Markup Language), SOAP (Simple Object Access Protocol) và REST (Representational State Transfer) Web. .. liệu Dịch vụ web bao gồm url để có thể dễ dàng truy cập và yêu cầu thông tin từ các dịch vụ web khác Dịch vụ web cho phép client và server có thể giao tiếp với nhau ngay cả khi chúng được triển khai ở các môi trường khác nhau, mã nguồn khác nhau, không cần yêu cầu đặc biệt gì đòi hỏi tương thích Dịch vụ web được thiết kế dựa trên các chuẩn mở ví dụ như JSON, XML, dễ dàng xây dựng và triển khai và cung... nhóm các chất ô nhiễm gồm CO, NOx, SO2, O3 và bụi, nhằm cho biết tình trạng chất lượng không khí và mức độ ảnh hưởng đến sức khỏe con người [7] 1.3.2 Quy chuẩn về chất lượng không khí Chỉ số AQI cho biết chất lượng không khí tại một điểm hoặc một khu vực nào đó trong một khoảng thời gian nhất định Từ giá trị AQI, chúng ta có thể đưa ra các mức cảnh báo về chất lượng không khí thích hợp tùy vào mục đích... 100 Trung bình 101 - 150 Không tốt cho người nhạy cảm 151 - 200 Không tốt 201 - 300 Có hại 301 - 400 Độc hại 401 - 500 Độc hại Màu sắc Ý nghĩa của các mức như sau: Tốt 0 đến 50 Chất lượng không khí được cho là thoả đáng- ô nhiễm không khí đem lại rất ít hoặc không có rủi ro nào Trung bình 51 đến 100 Chất lượng không khí chấp nhận được; tuy nhiên, đối với một số chất gây ô nhiễm, có thể gây lo ngại ... R Script 3.2.4.2 Môi trường thực thi hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí Hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo ô nhiễm không khí triển khai dựa tảng công nghệ, thiết bị phần cứng,... GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LÊ XUÂN THÀNH NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG WEB GIS PHỤC VỤ CHIA SẺ THÔNG TIN CẢNH BÁO Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật... toán xây dựng hệ thống cảnh báo ô nhiễm không khí 34 3.2 Tổng quan hệ thống cảnh báo ô nhiễm không khí – Air Pollution Management (APOM) 36 3.2.1 Hệ thống chia sẻ thông tin cảnh báo