Tóm tắt: Công tác xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) đã 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 trì thực hiện, ngoài các chuyên đề về địa chất khoáng sản, địa chất môi trường, tai biến địa chất, .... thì 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 đã 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 đã 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 lý tài nguyên - môi trường biển đến năm 2010, tầm nhìn 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 đã tiến hành xây dựng một cơ sở dữ liệu (CSDL) có khả năng quản lý tích hợp các loại dữ liệu ở các dạng khác nhau thuộc dự án, phục vụ quản lý, tra cứu và chia sẻ các dữ liệu này. Đồng thời, khi các dữ liệu của dự án được tập hợp, quản lý trong một CSDL, với một chương trình quản lý thống nhất, sẽ giúp tiết kiệm về thời gian, công sức trong công tác tìm kiếm thông tin, xử lý 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 đã 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 hình 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 hình Client/Server
Trong mô hình cơ sở dữ liệu Client/Server, cơ sở dữ liệu nằm trên một máy khác với các máy có thành phần xử lý ứng dụng, nhưng phần mềm cơ sở dữ liệu được tách ra giữa hệ thống Client chạy các chương trình ứng dụng và hệ thống Server lưu trữ cơ sở dữ liệu.
2. Mô hình 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 đã 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 đã 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 đã 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 lý được phân bố qua môi trường mạng máy tính để tích hợp, phân phối và truyền tải thông tin địa lý trực diện trên WWW thông qua Internet.
a. Tiềm năng của WebGIS
- Khả năng phân phối thông tin địa lý rộng rãi 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 thì việc sử dụng WebGIS sẽ đơn giản hơn việc sử dụng các ứng dụng GIS loại khác.
b. Các phương thức phát triển WebGIS
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 đòi 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.
c. Phần mềm mã nguồn mở MapServer
MapServer là phần mềm mã nguồn mở cho phép tạo các bản đồ động và trình bày dữ liệu không gian trên Web. Đây là sản phẩm của trường Đại học Tổng hợp Minnesota (Mỹ) [4] trong dự án kết hợp giữa NASA và Sở Tài nguyên bang Minnesota.
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 nhãn theo đối tượng và giải quyết trùng lặp nhãn;
- 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.
Hình 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 hình (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 hình. 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 trình duyệt. Khi có một yêu cầu mới phát sinh, MapServer sẽ nhận yêu cầu từ WebServer với các giá trị mới và chu trình cứ thế tiếp diễn.
III. GIỚI THIỆU CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA WEBSITE QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU
Các dữ liệu được quản lý 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 lý CSDL, trong đó tập trung vào các chức năng quản lý, 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.
Hình 2. Giao diện trang chủ của Website
b. Menu Thông tin chung: cho phép xem các thông tin cơ bản về dự án
Hình 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.
Hình 4. Giao diện hiển thị các nhóm dữ liệu chính của dự án.
d. Menu Tìm kiếm: cung cấp các chức năng tìm kiếm dữ liệu phân tích, đo đạc của dự án. Có thể tìm kiếm theo các dạng đo, phân tích khác nhau (nhiều điều kiện tìm kiếm) và đưa ra các kết quả tổng hợp (nhiều kết quả phân tích tại một trạm khảo sát).
Hình 5. Giao diện thể hiện chức năng tìm kiếm dữ liệu.
e. Hệ thống Menu Quản lý 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 lý dữ liệu phi không gian
Dữ liệu phi không gian được quản lý gồm: kết quả đo, kết quả phân tích, ảnh, báo cáo. Website cung cấp các chức năng xem, tìm 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 lý 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 đã được thành lập của dự án (hoặc dự án thành phần).
Hình 6. Giao diện quản lý dữ liệu phi không gian (ví dụ số liệu trắc địa).
Hình 7. Giao diện quản lý 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 hình sau
Hình 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 lý lớp): khi chọn chức năng này thì 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 (Tìm): chức năng này yêu cầu người sử dụng nhập các tham số về lớp cần tìm, trường cần tìm và giá trị sau đó bấm vào “Search” để thực hiện. Chương trình sẽ đưa ra số đối tượng thỏa mãn điều kiện tìm 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.
Hình 9. Giao diện thể hiện chức năng Quản lý lớp bản đồ.
Hình 10. Giao diện hiển thị chức năng xem Chú giải của bản đồ.
Hình 11. Giao diện hiển thị chức năng Tìm thông tin bản đồ.
IV. KẾT LUẬN
Trong thời gian qua, Trung tâm Địa chất và Khoáng sản Biển đã 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 đã áp dụng các công nghệ thông tin hiện đại để xây dựng CSDL, đặc biệt là công nghệ WebGIS. CSDL được quản lý dưới dạng Website có nhiều ưu điểm như: khả năng phân phối thông tin rộng rãi trên toàn cầu, giao diện dễ sử dụng, người dùng không phải cài đặt các ứng dụng GIS.
