I. Tổng Quan Hệ Thống Thông Tin Địa Lý GIS tại ĐHQGHN
Hiện nay, ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý tài nguyên môi trường là yêu cầu cấp bách. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường và vận hành quản lý dữ liệu được thúc đẩy mạnh mẽ nhằm mang lại hiệu quả, tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Phát triển thủy lợi đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội và môi trường đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050, làm cơ sở để phát triển nông nghiệp bền vững, theo hướng hiện đại hóa, thâm canh cao, đóng góp phát triển kinh tế, cải thiện đời sống nhân dân, đảm bảo an ninh lương thực và xuất khẩu, lợi ích quốc gia và hài hòa lợi ích giữa các vùng, các ngành là vấn đề quốc sách hàng đầu. Để khai thác sử dụng nước hợp lý, phục vụ đa mục tiêu, thống nhất theo lưu vực sông và hệ thống công trình thủy lợi, không chia cắt theo địa giới hành chính. Khai thác sử dụng đi đôi với bảo vệ, chống suy thoái, cạn kiệt nguồn nước, đặc biệt môi trường nước trong hệ thống công trình thủy lợi. Xuất phát từ những vấn đề trên, luận văn này tập trung vào công nghệ GIS và Web trong xây dựng hệ thống thông tin thủy lợi.
1.1. Khái Niệm Chung về Hệ Thống Thông Tin Địa Lý
Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa hệ thống thông tin địa lý: "Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con (subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích" – theo định nghĩa của Calkins và Tomlinson, 1977. "Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian" (theo định nghĩa của National Center for Geographic Information and Analysis, 1988). Theo định nghĩa của ESГI (Environmental System Research Institute) thì “Hệ thống thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất”. Đến nay, định nghĩa được nhiều người sử dụng nhất là: Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định.
1.2. Các Thành Phần Cấu Tạo Nên Hệ Thống GIS
Một hệ thống GIS gồm có 5 thành phần cơ bản sau: Hệ thống cơ sở dữ liệu, đội ngũ chuyên gia và cán bộ kỹ thuật, hệ thống thiết bị phần cứng. Về cơ bản hệ thống thiết bị phần cứng của một hệ thống thông tin địa lý bao gồm các phần chính là bộ xử lý trung tâm (CPU), các thiết bị đầu vào như bàn số hóa, máy quét, các thiết bị thu nhận thông tin điện tử… và các thiết bị lưu trữ, hiển thị như thiết bị ghi ngoài, màn hình, máy vẽ… Máy tính hoặc bộ xử lý trung tâm (CPU) được nối với thiết bị chứa ổ đĩa, cung cấp không gian để lưu trữ số liệu và các chương trình. Máy số hóa (Digitizer) hoặc thiết bị chuyên dụng khác có nhiệm vụ chuyển hóa các số liệu từ bản đồ và các tư liệu thành dạng số rồi đưa vào máy tính. Máy vẽ (Plotter) hoặc các kiểu thiết bị biểu hiện khác được sử dụng để xuất dữ liệu ở dạng số trên màn hình hoặc trên nền vật liệu in. Sự liên hệ bên trong của máy tính cũng có thể thực hiện thông qua một hệ thống mạng với các đường dẫn tư liệu đặc biệt. Người sử dụng máy tính và các thiết bị ngoại vi khác (như máy in, máy vẽ, máy số hóa và các thiết bị khác nối với máy tính) thông qua một thiết bị hiển thị hình ảnh (Video Display Unit - VDU) để cho phép các sản phẩm đầu ra được hiển thị nhanh chóng.
II. Cách Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Địa Lý GIS Thủy Lợi
Việc thực hiện nghiên cứu đề tài này góp phần bổ sung khả năng ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý trong công tác xây dựng hệ thống thông tin phục vụ cho công tác tưới tiêu. Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin địa lý để hỗ trợ giải quyết một số vấn đề về thủy lợi: Xây dựng cơ sở dữ liệu về thủy lợi lưu trữ các thông tin chuyên đề về thủy lợi tích hợp với cơ sở dữ liệu bản đồ nền địa hình trong một hệ thống GIS thống nhất. Hỗ trợ công tác quản lý thủy lợi bằng công nghệ GIS. Bố cục của luận văn bao gồm: Chương 1: Cơ sở hệ thống thông tin địa lý - Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý - Khái niệm về cơ sở dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý - Một số ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý Chương 2: Xây dựng hệ thống thông tin phục vụ cho thủy lợi - Thiết kế cơ sở dữ liệu thủy lợi - Thiết kế hệ thống thông tin thủy lợi - Tổng quan về ArcGIS - Giải pháp công nghệ Chương 3: Tiến hành thực nghiệm hệ thống và kết quả - Đặc điểm khu vực nghiên cứu - Khái quát về hệ thống Thủy lợi khu vực thi công - Tiến hành thực nghiệm hệ thống cho huyện Vĩnh Tường - tỉnh Vĩnh Phúc - Thực nghiệm hệ thống.
2.1. Thiết Kế Cơ Sở Dữ Liệu Thủy Lợi Chi Tiết
Nội dung cơ sở dữ liệu bao gồm các lớp thông tin địa lý nền. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu thủy lợi bao gồm cơ sở dữ liệu địa lý nền và cơ sở dữ liệu chuyên đề thủy lợi. Quản lý lịch sử duy tu, sửa chữa công trình thủy lợi. Tổng quan về ArcGIS. Tổng quan về các ứng dụng. Công nghệ cơ sở dữ liệu. Lựa chọn mô hình ứng dụng. Môi trường phát triển ứng dụng. Bộ thư viện phát triển ArcGIS Engine - ESRI. Cổng kết nối cơ sở dữ liệu không gian ArSDE – ESRI. ArcGIS Engine và ArSDE Enterprise.
2.2. Quy Trình Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Thủy Lợi
Cơ sở dữ liệu địa lý nền bao gồm các lớp thông tin địa lý nền. Cơ sở dữ liệu chuyên đề thủy lợi bao gồm các thông tin chuyên đề về thủy lợi. Quản lý lịch sử duy tu, sửa chữa công trình thủy lợi. Tổng quan về ArcGIS. Tổng quan về các ứng dụng. Công nghệ cơ sở dữ liệu. Lựa chọn mô hình ứng dụng. Môi trường phát triển ứng dụng. Bộ thư viện phát triển ArcGIS Engine - ESRI. Cổng kết nối cơ sở dữ liệu không gian ArSDE – ESRI. ArcGIS Engine và ArSDE Enterprise.
2.3. Tổng Quan Về Phần Mềm ArcGIS trong GIS Thủy Lợi
Tổng quan về ArcGIS. Tổng quan về các ứng dụng. Công nghệ cơ sở dữ liệu. Lựa chọn mô hình ứng dụng. Môi trường phát triển ứng dụng. Bộ thư viện phát triển ArcGIS Engine - ESRI. Cổng kết nối cơ sở dữ liệu không gian ArSDE – ESRI. ArcGIS Engine và ArSDE Enterprise. ArcGIS là một phần mềm GIS mạnh mẽ, cung cấp nhiều công cụ và chức năng để xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu địa lý, phân tích không gian và hiển thị thông tin địa lý.
III. Ứng Dụng GIS Web trong Hệ Thống Thông Tin Thủy Lợi ĐHQGHN
Để khai thác sử dụng nước hợp lý, phục vụ đa mục tiêu, thống nhất theo lưu vực sông và hệ thống công trình thủy lợi, không chia cắt theo địa giới hành chính. Khai thác sử dụng đi đôi với bảo vệ, chống suy thoái, cạn kiệt nguồn nước, đặc biệt môi trường nước trong hệ thống công trình thủy lợi. Xuất phát từ những vấn đề trên, luận văn này tập trung vào công nghệ GIS và Web trong xây dựng hệ thống thông tin thủy lợi.
3.1. Nguyên Lý Hoạt Động của WebGIS trong Thủy Lợi
Nguyên lý hoạt động của WebGIS. Giao diện trang web. Sơ đồ phân cấp chức năng của hệ thống WebGIS về thông tin thủy lợi. Nguyên lý hoạt động của WebGIS. Giao diện trang web. Web bản đồ trên Visual Studio. Danh mục mặt cắt đê. Danh mục hệ thống điểm canh đê. Danh mục hệ thống mốc độ cao đê. Danh mục hệ thống kênh tưới chính. Danh mục hệ thống kênh tưới nhánh. Danh mục hệ thống kênh tiêu chính. Danh mục hệ thống kênh tiêu nhánh.
3.2. Giao Diện và Chức Năng Chính của WebGIS Thủy Lợi
Giao diện trang web. Sơ đồ phân cấp chức năng của hệ thống WebGIS về thông tin thủy lợi. Nguyên lý hoạt động của WebGIS. Giao diện trang web. Web bản đồ trên Visual Studio. Danh mục mặt cắt đê. Danh mục hệ thống điểm canh đê. Danh mục hệ thống mốc độ cao đê. Danh mục hệ thống kênh tưới chính. Danh mục hệ thống kênh tưới nhánh. Danh mục hệ thống kênh tiêu chính. Danh mục hệ thống kênh tiêu nhánh.
IV. Thực Nghiệm Hệ Thống GIS Thủy Lợi tại Vĩnh Tường Vĩnh Phúc
Tiến hành thực nghiệm hệ thống cho huyện Vĩnh Tường - Tỉnh Vĩnh Phúc. Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý. Cơ sở dữ liệu chuyên đề thủy lợi. Sơ đồ phân cấp chức năng của hệ thống webGIS về thông tin thủy lợi. Nguyên lý hoạt động của WebGIS. Giao diện trang web.
4.1. Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Nền Địa Lý cho Huyện Vĩnh Tường
Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý. Cơ sở dữ liệu chuyên đề thủy lợi. Sơ đồ phân cấp chức năng của hệ thống webGIS về thông tin thủy lợi. Nguyên lý hoạt động của WebGIS. Giao diện trang web.
4.2. Cơ Sở Dữ Liệu Chuyên Đề Thủy Lợi tại Huyện Vĩnh Tường
Cơ sở dữ liệu chuyên đề thủy lợi. Sơ đồ phân cấp chức năng của hệ thống webGIS về thông tin thủy lợi. Nguyên lý hoạt động của WebGIS. Giao diện trang web.
V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Hệ Thống GIS tại ĐHQGHN
Việc thực hiện nghiên cứu đề tài này góp phần bổ sung khả năng ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý trong công tác xây dựng hệ thống thông tin phục vụ cho công tác tưới tiêu. Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thông tin địa lý để hỗ trợ giải quyết một số vấn đề về thủy lợi: Xây dựng cơ sở dữ liệu về thủy lợi lưu trữ các thông tin chuyên đề về thủy lợi tích hợp với cơ sở dữ liệu bản đồ nền địa hình trong một hệ thống GIS thống nhất. Hỗ trợ công tác quản lý thủy lợi bằng công nghệ GIS.
5.1. Đánh Giá Hiệu Quả Ứng Dụng GIS trong Quản Lý Thủy Lợi
Đánh giá hiệu quả ứng dụng GIS trong quản lý thủy lợi. Hướng phát triển hệ thống GIS tại ĐHQGHN. Các vấn đề cần giải quyết trong tương lai. Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GIS.
5.2. Hướng Phát Triển và Mở Rộng Hệ Thống GIS tại ĐHQGHN
Hướng phát triển hệ thống GIS tại ĐHQGHN. Các vấn đề cần giải quyết trong tương lai. Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả ứng dụng GIS. Mở rộng ứng dụng GIS sang các lĩnh vực khác như quản lý tài nguyên, môi trường, quy hoạch đô thị.
