H́nh 1. Sơ đồ hoạt
động của MapServer.
ỨNG
DỤNG CÔNG NGHỆ WebGIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ
LIỆU ĐỊA CHẤT KHOÁNG SẢN, ĐỊA
CHẤT MÔI TRƯỜNG VÀ TAI BIẾN ĐỊA CHẤT
CÁC VÙNG BIỂN VIỆT
NGUYỄN
HUY PHƯƠNG1, LÊ ANH THẮNG2,
PHẠM QUANG HUY2, NGUYỄN KHÁNH VĂN2
1Trung tâm Kiểm định và Công nghệ
Địa chất, Cục ĐC&KS VN, 6 Phạm Ngũ
Lăo, Hà Nội; 2Trung tâm Địa chất và Khoáng
sản Biển, Tổng cục Biển và Hải
đảo VN, Trung Kính, Trung Ḥa, Cầu Giấy, HN
Tóm tắt: Công tác xây dựng cơ sở
dữ liệu (CSDL) đă được Trung tâm
Địa chất và Khoáng sản Biển đặc
biệt quan tâm trong nhiều năm qua. Trong các đề án,
dự án do Trung tâm chủ tŕ thực hiện, ngoài các chuyên
đề về địa chất khoáng sản,
địa chất môi trường, tai biến địa
chất, .... th́ chuyên đề xây dựng CSDL bao giờ
cũng được coi là một trong những nhiệm
vụ quan trọng khi xây dựng và thực hiện các
đề án, dự án này.
Cho đến nay, Trung tâm đă xây dựng
được hệ thống CSDL sử dụng công
nghệ WebGIS dựa trên nền tảng MapServer, NET FRAMEWORK
3.5, VISUAL STUDIO 2008, … cho phép người sử dụng
dễ dàng tra cứu các dữ liệu (dạng bảng,
dạng bản đồ, dạng ảnh…) thông qua hệ
thống mạng (LAN, Intranet, Internet).
I. MỞ
ĐẦU
Từ
năm 2007 đến nay, Trung tâm Địa chất và Khoáng sản Biển
đă triển khai thực hiện dự án “Điều tra đặc
điểm địa chất, địa động
lực, địa chất khoáng sản, địa
chất môi trường và dự báo tai biến địa
chất các vùng biển Việt Nam” (gọi tắt là Dự án
địa chất biển) thuộc “Đề án tổng thể về
điều tra cơ bản và quản lư tài nguyên - môi
trường biển đến năm 2010, tầm nh́n
đến năm 2020”. Một mục tiêu quan trọng của dự án
địa chất biển là “có được một
hệ thống cơ sở dữ liệu cơ bản
về địa chất, địa động lực,
địa chất khoáng sản, địa chất môi
trường và tai biến địa chất vùng biển
Việt Nam, đảm bảo tính đồng bộ,
hiện đại, có độ tin cậy cao”.
Các
dữ liệu thuộc dự án nêu trên có khối
lượng rất lớn, không gian thực hiện
phủ khắp các vùng biển Việt Nam. Để sử
dụng có hiệu quả các dữ liệu của dự
án, chúng tôi đă tiến hành xây dựng một cơ sở
dữ liệu (CSDL) có khả năng quản lư tích hợp các
loại dữ liệu ở các dạng khác nhau thuộc dự
án, phục vụ quản lư, tra cứu và chia sẻ các
dữ liệu này. Đồng thời, khi các dữ
liệu của dự án được tập hợp,
quản lư trong một CSDL, với một chương tŕnh
quản lư thống nhất, sẽ giúp tiết kiệm
về thời gian, công sức trong công tác t́m kiếm thông
tin, xử lư và tổng hợp tài liệu, góp phần
tạo nên một môi trường làm việc cộng tác
của toàn dự án.
Bài báo này
giới thiệu các kết quả cơ bản đă
đạt được trong công tác xây dựng CSDL
thuộc dự án nêu trên.
II. CÔNG NGHỆ
SỬ DỤNG
CSDL
địa chất biển được xây dựng theo
mô h́nh Client/Server để phát triển phiên bản chạy
trên môi trường mạng, thông qua công nghệ WebGIS
với các phần mềm hỗ trợ như MapSERVER, Net
Framework, Visual Studio, SQL SERVER 2000, … phục vụ
người dùng tra cứu trực tiếp trên mạng
một cách đơn giản và hiệu quả.
1. Mô h́nh
Client/Server
Trong mô
h́nh cơ sở dữ liệu Client/Server, cơ sở
dữ liệu nằm trên một máy khác với các máy có
thành phần xử lư ứng dụng, nhưng phần
mềm cơ sở dữ liệu được tách ra
giữa hệ thống Client chạy các chương tŕnh
ứng dụng và hệ thống Server lưu trữ cơ
sở dữ liệu.
2. Mô h́nh Web-Server
Sử dụng IIS
5.1. Microsoft Internet Information Services (Các dịch vụ cung
cấp thông tin Internet của Microsoft) là các dịch vụ
dành cho máy chủ chạy trên nền Hệ điều hành
Window nhằm cung cấp và phân phát các thông tin lên mạng, bao
gồm nhiều dịch vụ khác nhau như Web-Server, FTP
Server,...
3. ASP.NET
Trong
nhiều năm qua, ASP đă được cho rằng
đó thực sự là một lựa chọn hàng
đầu cho các nhà phát triển website (web developers) trong
việc xây dựng những websites trên nền máy chủ web
Windows, bởi nó vừa linh hoạt và đầy sức
mạnh. Đầu năm 2002, Microsoft đă cho ra
đời một công nghệ mới, đó chính là ASP.NET,
tiếp tục cung cấp khả năng linh động
về mặt hỗ trợ ngôn ngữ, về lĩnh
vực ngôn ngữ kịch bản (script) vốn đă
trở nên hoàn thiện và trở thành ngôn ngữ cơ
bản của các nhà phát triển.
4. Khái quát về
WebGIS và MapServer
Theo
định nghĩa do Cartography đưa ra: WebGIS
được xem như là một hệ thống thông tin
địa lư được phân bố qua môi trường
mạng máy tính để tích hợp, phân phối và
truyền tải thông tin địa lư trực diện trên
WWW thông qua Internet.
- Khả năng phân
phối thông tin địa lư rộng răi trên toàn cầu;
- Người dùng
Intenet có thể truy cập đến các ứng dụng GIS
mà không phải mua phần mềm;
- Đối với
phần lớn người dùng không có kinh nghiệm về
GIS th́ việc sử dụng WebGIS sẽ đơn giản
hơn việc sử dụng các ứng dụng GIS loại
khác.
Có
nhiều phương thức dùng để thêm các chức
năng của GIS trên Web:
- Server side: cho phép người dùng gửi yêu cầu lấy dữ liệu và phân tích trên máy chủ. Máy chủ sẽ thực hiện các yêu cầu và gửi trả dữ liệu hoặc kết quả cho người dùng.
- Client side: cho phép người dùng thực hiện vài thao tác phân tích trên dữ liệu tại chính máy người dùng.
- Server và client: kết hợp hai phương thức server side và client side để phục vụ nhu cầu của người dùng. Cụ thể:
+ Các tác vụ đ̣i hỏi sử dụng CSDL hoặc phân tích phức tạp sẽ được gán trên máy chủ.
+ Các tác vụ nhỏ sẽ được gán ở máy khách.
Trong trường hợp này, cả máy chủ và máy khách cùng chia sẻ thông tin với nhau về sức mạnh và khả năng của chúng. Đây là phương thức được đề tài lựa chọn sử dụng cho việc xây dựng CSDL.
MapServer là phần mềm mă nguồn
mở cho phép tạo các bản đồ động và
tŕnh bày dữ liệu không gian trên Web. Đây là sản
phẩm của trường Đại học Tổng
hợp
MapServer có các đặc điểm sau:
+ Hỗ trợ các dịch vụ WebGIS theo chuẩn OGC, bao gồm: WMS Server, WMS Client, WFS Server, WFS Client và WCS Server.
+ Xuất bản bản đồ với nhiều ưu điểm:
- Vẽ đối tượng theo tỷ lệ;
- Hiển thị nhăn theo đối tượng và giải quyết trùng lặp nhăn;
- Tùy biến giao diện, mẫu trước khi xuất;
- Sử dụng font: TrueFont;
- Có các thành phần của bản đồ như thước tỷ lệ, chú giải, bản đồ tham chiếu, mũi tên hướng bắc;
- Tạo bản đồ chuyên đề dựa trên biểu thức truy vấn trên các lớp cơ sở;
+ Hỗ trợ các ngôn ngữ kịch bản phổ biến và môi trường phát triển như .NET, PHP, Perl, Python, Java, và Ruby.
+ Hỗ trợ các hệ điều hành: Linux, Windows, MAC OS X, Solaris, …
+ Hỗ trợ định dạng dữ liệu raster và vector:
- TIFF/GeoTIFF, GIF, PNG, ERDAS, JPEG và EPPL7.
- ESRI shapefile, PostGIS, ESRI ArcSDE, Oracle Spatial, MySQL, …
- Hỗ trợ lưới chiếu: với hơn 1000 lưới chiếu khác nhau.
H́nh 1. Sơ đồ hoạt
động của MapServer.
MapServer có thể hoạt động ở 2 chế độ CGI (Common Gateway Interface) và API (Application Program Interface). Ở chế độ CGI, các chức năng của MapServer trong môi trường WebServer là CGI MapScript. Đây là cách thức dễ dàng để khởi tạo và phát triển một ứng dụng. Ở chế độ API, có thể truy cập MapServer bằng ASP, PHP, Perl hoặc Python; chế độ này cho phép xây dựng các ứng dụng uyển chuyển, giàu các chức năng và có khả năng truy cập các cơ sở dữ liệu mở rộng khác.
MapServer hoạt động dựa vào các mẫu là chính. Trước khi thực thi yêu cầu của web, MapServer đọc tệp tin cấu h́nh (mapfile) mô tả các lớp và các thành phần khác của bản đồ. Nó sẽ vẽ và lưu lại bản đồ. Tiếp theo, nó sẽ đọc một hoặc nhiều tệp tin mẫu HTML mà nó nhận diện trong tệp tin cấu h́nh. Mỗi tệp tin mẫu sẽ chứa đựng các tags HTML và các chuỗi MapServer đặc biệt. Các chuỗi này sẽ được sử dụng, ví dụ chuỗi chỉ đường dẫn để lưu ảnh bản đồ do MapServer tạo ra, hoặc chuỗi dùng để nhận diện các lớp nào sẽ được sắp xếp, … MapServer thay thế các giá trị hiện tại vào các các chuỗi này và gửi luồng dữ liệu về cho WebServer để WebServer tiếp tục chuyển về cho tŕnh duyệt. Khi có một yêu cầu mới phát sinh, MapServer sẽ nhận yêu cầu từ WebServer với các giá trị mới và chu tŕnh cứ thế tiếp diễn.
III. GIỚI
THIỆU CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA WEBSITE
QUẢN LƯ CƠ SỞ DỮ LIỆU
Các dữ liệu được quản lư trong website gồm: dữ liệu phi không gian (thông tin về dự án, các báo cáo chuyên đề, báo cáo tổng hợp, ảnh, kết quả phân tích mẫu...), dữ liệu không gian (các bản đồ). Các dữ liệu có thể được tra cứu theo hệ thống thực đơn (Menu). Dưới đây chúng tôi giới thiệu các chức năng cơ bản của Website quản lư CSDL, trong đó tập trung vào các chức năng quản lư, khai thác dữ liệu bản đồ của dự án.
1. Các Menu chức
năng chính của trang Web
a. Menu Trang chủ: thể hiện sơ đồ vị trí các vùng biển điều tra của dự án và các đường liên kết tới các dự án thành phần của dự án.
H́nh 2. Giao diện trang
chủ của Website
b. Menu Thông tin chung: cho phép xem các thông tin cơ bản về dự án
H́nh 3. Giao
diện hiển thị các thông tin chung của dự án.
c. Menu Toàn bộ dự án và Các dự án thành phần: để xem thông tin toàn bộ dự án hoặc các dự án thành phần: bao gồm đường liên kết đến các dữ liệu dạng bảng (kết quả phân tích mẫu, kết quả đo), dữ liệu ảnh, dữ liệu bản đồ, dữ liệu báo cáo.
H́nh 4. Giao diện hiển thị các nhóm dữ liệu
chính của dự án.
d. Menu T́m kiếm: cung cấp các chức năng t́m kiếm dữ liệu phân tích, đo đạc của dự án. Có thể t́m kiếm theo các dạng đo, phân tích khác nhau (nhiều điều kiện t́m kiếm) và đưa ra các kết quả tổng hợp (nhiều kết quả phân tích tại một trạm khảo sát).
H́nh 5. Giao diện thể hiện chức năng t́m
kiếm dữ liệu.
e. Hệ thống Menu Quản lư người dùng: bao gồm các chức năng đăng nhập CSDL, xem danh sách thành viên, bổ sung thành viên, đổi mật khẩu và đăng xuất. Đây là nhóm chức năng quan trọng, người sử dụng phải có một tài khoản trong hệ thống mới có quyền truy cập, khai thác các dữ liệu chính của CSDL (kết quả phân tích, bản đồ, ảnh, báo cáo...).
2.
Các chức năng quản lư dữ liệu phi không gian
Dữ liệu phi không gian
được quản lư gồm: kết quả đo,
kết quả phân tích, ảnh, báo cáo. Website cung cấp các chức
năng xem, t́m kiếm, sắp xếp và kết xuất
dữ liệu. Dưới đây là một ví dụ về
việc khai thác dữ liệu trắc địa của
dự án.
3.
Các chức năng quản lư dữ liệu không gian
(bản đồ)
a. Danh mục bản
đồ: Từ giao diện Menu toàn bộ dự án
(hoặc dự án thành phần) có thể truy cập vào danh
mục các bản đồ bằng cách nhấp chuột
vào đường linh “Dữ liệu bản đồ”.
Kết quả sẽ kiệt kê danh sách các bản
đồ đă được thành lập của dự
án (hoặc dự án thành phần).
H́nh 6. Giao diện quản lư dữ liệu phi không gian (ví
dụ số liệu trắc địa).
H́nh 7. Giao diện quản lư danh mục
bản đồ
b. Các chức năng chính của giao diện bản đồ: Tại giao diện bản đồ, Website cung cấp các chức năng cơ bản của GIS, cụ thể:
+ Bên trái cửa sổ bản đồ có thanh công cụ cung cấp các chức năng:
- Phóng to bản đồ 2 lần (ZoomIn);
- Thu nhỏ bản đồ 2 lần (ZoomOut);
- Di chuyển bản đồ (PAN) theo các tọa độ chọn;
- Phóng to theo vùng lựa chọn (Zoom Rectangle);
- Xem toàn bộ bản đồ (Zoom All);
- Xem thông tin thuộc tính của đối tượng bản đồ (chọn bằng cách nhấp chuột). Đối với chức năng này, người sử dụng cần chọn lớp thông tin cần xem (bên phải cửa sổ bản đồ) sau đó bấm vào đối tượng trên bản đồ. Kết quả xem thông tin đối tượng được thể hiện ở bên phải cửa sổ bản đồ.
Ví dụ ta bấm vào đối tượng vành trọng sa khoáng vật rutil, kết quả được thể hiện như h́nh sau
H́nh 8. Giao
diện hiển thị kết quả tra cứu thông tin
bản đồ.
+ Phía dưới của bản đồ: hiển thị thông tin tỷ lệ bản đồ (thước tỷ lệ) và tọa độ tại vị trí con trỏ (theo hệ tọa độ VN2000)
+ Bên phải của bản đồ là các chức năng:
- Map Layers (Quản lư lớp): khi chọn chức năng này th́ ở phần bên phải của cửa sổ bản đồ sẽ đưa ra danh sách các lớp thông tin có trên bản đồ. Người sử dụng có thể chọn hiển thị hoặc không hiển thị cho từng lớp bản đồ bằng việc đánh dấu hoặc không đánh dấu vào biểu tượng của từng lớp.
- Search (T́m): chức năng này yêu cầu người sử dụng nhập các tham số về lớp cần t́m, trường cần t́m và giá trị sau đó bấm vào “Search” để thực hiện. Chương tŕnh sẽ đưa ra số đối tượng thỏa măn điều kiện t́m và thông tin thuộc tính của các đối tượng này.
- Legend (Chú giải): khi chọn chức năng này, sẽ hiển thị chú giải của bản đồ.
H́nh 9. Giao diện thể hiện chức năng Quản
lư lớp bản đồ.
H́nh 10. Giao diện hiển thị chức năng xem Chú
giải của bản đồ.
H́nh 11. Giao
diện hiển thị chức năng T́m thông tin bản
đồ.
IV. KẾT
LUẬN
Trong thời gian qua, Trung tâm Địa chất và Khoáng sản Biển đă tiến hành xây dựng CSDL cho các dự án, đề án điều tra cơ bản về địa chất, khoáng sản, địa động lực, địa chất môi trường và tai biến địa chất. Bước đầu, chúng tôi đă áp dụng các công nghệ thông tin hiện đại để xây dựng CSDL, đặc biệt là công nghệ WebGIS. CSDL được quản lư dưới dạng Website có nhiều ưu điểm như: khả năng phân phối thông tin rộng răi trên toàn cầu, giao diện dễ sử dụng, người dùng không phải cài đặt các ứng dụng GIS.
VĂN LIỆU
1. Nguyễn Huy Phương, Lê Anh Thắng và nnk., 2008. Báo cáo chuyên đề Xây dựng cơ sở dữ liệu thuộc dự án thành phần “Điều tra đặc điểm địa chất, địa động lực, địa chất khoáng sản, địa chất môi trường và dự báo tai biến địa chất vùng biển Phú Quốc - Hà Tiên tỷ lệ 1/100.000”. Lưu trữ Trung tâm Địa chất và Khoáng sản Biển. Hà Nội.
2. Nguyễn Huy Phương, Đào Mạnh
Tiến, Lê Anh Thắng và nnk, 2008. Báo cáo tổng
kết đề tài “Nghiên cứu xây dựng cơ sở
dữ liệu cơ bản của thành phố Đà
Nẵng về điều kiện tự nhiên, môi
trường, sinh thái nhằm cung cấp căn cứ khoa
học cho việc bố trí quy hoạch phát triển ngành,
lănh thổ, xây dựng các kế hoạch, dự án phát
triển KT-XH của thành phố”. Lưu trữ Trung tâm
Địa chất và Khoáng sản Biển. Hà Nội.
3. Nguyễn Huy Phương, Đào Mạnh
Tiến, Lê Anh Thắng, 2009. Một số kết
quả xây dựng cơ sở dữ liệu địa
chất khoáng sản, địa chất môi trường và
tai biến địa chất các vùng biển Việt
4.