blog_tieuquy
New Member
Luận văn: Nghiên cứu giám sát sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang bằng công nghệ WebGIS : Luận văn ThS. Kiểm soát và bảo vệ môi trường: 60 85 01 01
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Ngày: 2015
Miêu tả: 103 tr. +CD-ROM + Tóm tắt
Luận văn ThS. Khoa học môi trường--Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2015
Cơ sở lý luận chung giám sát sự phát triển cây lúa bằng công nghệ Webgis. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của cây lúa tại tỉnh An Giang. Xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển cây lúa bằng công nghệ Webgis tại An Giang.
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY
LÚA BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS ..................................................................6
1.1. Đặc điểm sinh thái, quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước ........... 6
1.1.1. Đặc điển sinh thái cây lúa nước .............................................................6
1.1.2. Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước .............................7
1.2. Những vấn đề cơ bản về WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa ........................ 9
1.2.1. Tổng quan về WebGIS ..........................................................................9
1.2.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu cơng nghệ WebGIS về cây lúa .......... 17
1.2.3. Vai trị của WebGIS trong giám sát sự phát triển cây lúa..................... 22
1.3. Quy trình xây dựng hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa............... 23
1.3.1. Mơ hình cấu trúc tổng thể của hệ thống ............................................... 23
1.3.2. Xác định yêu cầu thông tin giám sát sự phát triển cây lúa đối với hệ
thống ......................................................................................................... 26
1.3.3. Thành phần người dùng ....................................................................... 28
1.3.4. Các luồng thông tin trong hệ thống...................................................... 29
1.3.5. Lựa chọn giải pháp công nghệ cho hệ thống ........................................ 29
1.3.6. Quy trình xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển của cây lúa bằng
công nghệ WebGIS ....................................................................................... 37
CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY
LÚA TẠI TỈNH AN GIANG .............................................................................. 40
2.1. Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang ............ 40
2.1.1. Vị trí địa lý .......................................................................................... 40
2.1.2. Khí hậu................................................................................................ 41
2.1.3. Thủy văn ............................................................................................. 45
2.1.4. Đất đai................................................................................................. 46
2.1.5. Tai biến thiên nhiên............................................................................. 47
2.2. Các yếu tố về mùa vụ gieo trồng, cơ cấu giống và diện tích, năng suất, sản
lượng lúa ảnh hưởng tới sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang ................................... 48
2.2.1. Mùa vụ gieo trồng lúa.......................................................................... 48
2.2.2. Cơ cấu giống lúa.................................................................................. 49
2.2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa................................................... 50
2.3. Các yếu tố khác ảnh hưởng tới sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang.................. 52
2.3.1. Chọn giống lúa .................................................................................... 52
2.3.2. Đất sạ lúa............................................................................................. 53
2.3.3. Biện pháp gieo sạ ................................................................................ 54
i
2.3.4. Phân bón.............................................................................................. 54
2.3.5. Nước tưới ............................................................................................ 56
2.3.6. Sâu, bệnh hại lúa ................................................................................. 56
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY
LÚA BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS TẠI AN GIANG.................................... 59
3.1. Phân tích thiết kế và xây dựng CSDL thông tin địa lý ....................................... 59
3.1.1. Dữ liệu nền địa lý ................................................................................ 60
3.1.2. Dữ liệu điều tra và yếu tố liên quan giám sát sự phát triển cây lúa ....... 60
3.2. Chức năng và giao diện của hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa.. 65
3.2.1. Chức năng quản trị hệ thống và thao tác bản đồ................................... 66
3.2.2. Nhóm chức năng truy vấn thơng tin và cập nhật số liệu ....................... 66
3.2.3. Nhóm chức năng khai thác thơng tin (báo cáo) .................................... 83
3.2.4. Nhóm chức năng xây dựng bản đồ hiện trạng phát triển cây lúa .......... 93
3.3. Kiểm thử hệ thống .............................................................................................. 96
KẾT LUẬN.......................................................................................................... 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 100
PHỤ LỤC........................................................................................................... 103
ii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.01. Mơ tả cấu trúc cây lúa (Oryza sativa) [30]..............................................6
Hình 1.02. Sơ đồ quá trình sinh trưởng và phát triển cây lúa [2] ..............................8
Hình 1.03. Kiến trúc WebGIS................................................................................ 11
Hình 1.04. Các dạng u cầu từ phía Client ........................................................... 12
Hình 1.05. Dữ liệu GIS trong kiến trúc WebGIS đơn thể ....................................... 13
Hình 1.06. Chia xẻ dữ liệu GIS giữa các nhóm ứng dụng ...................................... 14
Hình 1.07. Sơ đồ cấu trúc tổng thể của hệ thống giám sát sự phát triển cây lúa...... 25
Hình 1.08. Sơ đồ quy trình các luồng thơng tin trong giám sát sự phát triển cây lúa.... 29
Hình 1.09. Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS [26]................................................... 30
Hình 1.10. Quy trình xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển của cây lúa bằng
công nghệ WebGIS ............................................................................................... 37
Hình 2.01. Bản đồ hành chính tỉnh An Giang ........................................................ 40
Hình 2.02. Sơ đồ cân bằng bức xạ sóng ngắn trên ruộng lúa lúc trổ bơng [2]......... 43
Hình 2.03. Bản đồ hiện trạng đất tỉnh An Giang năm 2003 [23]............................. 47
Hình 2.04. Bản đồ phân bố đất lúa tỉnh An Giang.................................................. 52
Hình 3.01. Giao diện ArcGIS desktop thiết kế CSDL khơng gian .......................... 59
Hình 3.02. Giao diện của PostgreSQL thiết kế CSDL thuộc tính ........................... 59
Hình 3.03. Giao diện trang chủ của hệ thống ......................................................... 65
Hình 3.04. Sơ đồ các chức năng chính của hệ thống .............................................. 65
Hình 3.05. Giao diện đăng nhập hệ thống .............................................................. 66
Hình 3.06. Tìm kiếm địa danh tỉnh, huyện, xã ....................................................... 66
Hình 3.07. Giao diện cập nhật số liệu xuống giống cho đơn vị xã .......................... 67
Hình 3.08. Người dùng chọn cánh đồng và cập nhật số liệu xuống giống cho cánh
đồng được chọn ..................................................................................................... 68
Hình 3.09. Người dùng chọn ruộng và cập nhật số liệu xuống giống cho ruộng được
chọn
......................................................................................................... 69
Hình 3.10. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về sâu hại lúa cho đơn vị lãnh thổ xã ... 70
Hình 3.11. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về sâu hại lúa cho cánh đồng được
đánh dấu trên bản đồ.............................................................................................. 71
Hình 3.12. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về sâu hại lúa cho một ruộng được
đánh dấu trên bản đồ.............................................................................................. 71
Hình 3.13. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về bệnh hại lúa cho đơn vị xã ......... 72
Hình 3.14. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về bệnh hại lúa cho cánh đồng........ 73
Hình 3.15. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về bệnh hại lúa cho ruộng............... 74
iii
Hình 3.16. Giao diện cập nhật số liệu điều tra diện tích lúa bị nhiễm sâu, bệnh cho
đơn vị xã
......................................................................................................... 75
Hình 3.17. Giao diện cập nhật số liệu điều tra diện tích lúa bị nhiễm sâu, bệnh cho
một cánh đồng ....................................................................................................... 76
Hình 3.18. Giao diện cập nhật hiện trạng nhiễm sâu, bệnh cho một ruộng lúa........ 76
Hình 3.19. Giao diện cập nhật số liệu đánh giá sức khỏe lúa cho đơn vị xã............ 77
Hình 3.20. Giao diện cập nhật số liệu đánh giá sức khỏe lúa cho một cánh đồng ... 78
Hình 3.21. Giao diện cập nhật số liệu đánh giá sức khỏe lúa cho một ruộng .......... 78
Hình 3.22. Giao diện cập nhật tiến độ thu hoạch lúa và năng suất lúa cho đơn vị xã ... 79
Hình 3.23. Giao diện cập nhật tiến độ thu hoạch lúa và năng suất lúa cho một cánh
đồng
......................................................................................................... 80
Hình 3.24. Giao diện cập nhật tiến độ thu hoạch lúa và năng suất lúa cho một ruộng.. 81
Hình 3.25. Giao diện cập nhật thông tin về chất lượng đất cho ruộng trong cùng một
cánh đồng và cho từng ruộng riêng rẽ .................................................................... 82
Hình 3.26. Giao diện cập nhật chất nguồn nước tưới cho ruộng trong cùng một cánh
đồng và cho từng ruộng riêng rẽ ............................................................................ 83
Hình 3.27. Giao diện lựa chọn kỳ báo cáo, mẫu biểu báo cáo và địa phương cần báo
cáo để lập báo cáo tiến độ sản xuất theo mẫu biểu của Cục Trồng trọt................... 84
Hình 3.28. Kết quả lập báo cáo tiến độ sản xuất theo mẫu số 1 của Cục Trồng trọt ....... 85
Hình 3.29. Kết quả lập báo cáo tiến độ sản xuất theo mẫu số 2 của Cục Trồng trọt..... 85
Hình 3.30. Giao diện để người dùng chọn các thông số yêu cầu lập báo cáo tiến độ
xuống giống và cơ cấu giống trên một lãnh thổ...................................................... 86
Hình 3.31. Báo cáo kết quả xuống giống của tỉnh An Giang ngày 13/4/2012......... 87
Hình 3.32. Báo cáo kết quả xuống giống của tỉnh An Giang từ đầu vụ hè thu năm
2012 đến ngày 30/6/2012....................................................................................... 87
Hình 3.33. Báo cáo kết quả xuống giống của tỉnh An Giang vụ hè thu năm 2012 ....... 88
Hình 3.34. Giao diện để người dùng chọn các thông số báo cáo tiến độ thu hoạch. 88
Hình 3.35. Báo cáo kết quả thu hoạch của tỉnh An Giang ngày 13/4/2012 ............. 89
Hình 3.36. Báo cáo kết quả thu hoạch của tỉnh An Giang từ đầu vụ hè thu năm 2012
đến 31/7/2012........................................................................................................ 89
Hình 3.37. Báo cáo kết quả thu hoạch của tỉnh An Giang vụ hè thu năm 2012....... 90
Hình 3.38. Giao diện để người dùng chọn các thông số báo cáo về hiện trạng lúa.. 91
Hình 3.39. Báo cáo về hiện trạng lúa thành phố Long Xuyên đầu tháng 7/2012..... 91
Hình 3.40. Giao diện chọn thông số và lãnh thổ để lập báo cáo tổng hợp diện tích
lúa bị nhiễm sâu, bệnh ........................................................................................... 92
Hình 3.41. Báo cáo tổng hợp diện tích lúa tỉnh An Giang bị nhiễm các loại sâu bệnh
trong 7 ngày, từ 24/6/2012 đến 1/7/2012. .............................................................. 92
iv
Hình 3.42. Báo cáo tổng hợp diện tích lúa tỉnh An Giang bị nhiễm các loại sâu bệnh
trong 1 tháng, từ 1/6/2012 đến 1/7/2012 ................................................................ 93
Hình 3.43. Bản đồ lúa và cơ cấu giống lúa của tỉnh An Giang được xây dựng cho
ngày 28/2/2012...................................................................................................... 94
Hình 3.44. Bản đồ hiện trạng sức khỏe lúa tỉnh An Giang vào thời điểm đầu tháng
8/2012
......................................................................................................... 94
Hình 3.45. Bản đồ năng suất lúa tỉnh An Giang ngày 30/4/2012 ............................ 95
Hình 3.46. Bản đồ thông báo về sâu, bệnh, phân bố diện tích lúa nhiễm sâu, bệnh của
tỉnh An Giang vào thời điểm 30/6/2013 ................................................................. 95
Hình 3.47. Bản đồ phân bố nguồn nước tưới cho lúa ngày 10/3/2012 .................... 96
v
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.01. Đáp ứng của cây lúa đối với nhiệt độ ở các giai đoạn sinh trưởng khác
nhau
......................................................................................................... 41
Bảng 2.02. Mùa vụ gieo trồng lúa ở An Giang....................................................... 49
Bảng 2.03. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa An Giang năm 2010, 2011, 2012... 50
Bảng 3.01. Các lớp thông tin dữ liệu nền địa lý ..................................................... 60
Bảng 3.02. Các lớp thông tin đối tượng điều tra và yếu tố liên quan cây lúa .......... 61
vi
KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DL
GIS
BVTV
CGI
DBMS
DML
EIA
ESRI
GDI
GDP
GĐST
GEOSYS
GIEWS
GML
HTML
HTTĐL
HTTP
KHCN&MT
MARS FOOD
MVCC
NN&PTNT
OGC
SQL
Dương lịch
Hệ thống thông tin địa lý
Bảo vệ thực vật
chuẩn giao tiếp CGI
Quản lý dữ liệu khơng gian
Các truy vẫn
Phân tích các tác động môi trường
Viện nghiên cứu hệ thống môi trường
Chỉ số phát triển giới tính
Tổng sản phẩm quốc nội
Giai đoạn sinh trưởng
Mơ hình kinh tế nơng nghiệp giúp giám sát vụ mùa
Hệ thống thông báo sớm toàn cầu về lương thực và nông nghiệp
Geographic Markup Language
Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản
Hệ thống thông tin địa lý
Giao thức truyền tải siêu văn bản
Khoa học công nghệ và môi trường
Theo dõi an ninh lương thực
Hệ thống điều khiển đồng bộ đa phiên
Nông nghiệp và phát triển nông thôn
Hiệp hội định chuẩn thông tin địa lý mở
Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc dữ liệu
URL
WebCGM
WebGIS
WebGIS Server
WebServer
WFS
WMS
WWW
XML
Tài nguyên trên Internet
Web Computer Graphics Metafile
Hệ thống thông tin địa lý chia sẻ trên mạng Internet
Phần chủ GI
Phần chủ Web
Web Feature Service
Web Map Service
Siêu văn bản
Ngôn ngữ mô tả dữ liệu
vii
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống thơng tin địa lý (GIS) ra đời và được phát triển mạnh trong những
năm gần đây. Cùng với sự bùng nổ về công nghệ ứng dụng Internet, các phát triển
công nghệ GIS cho phép chia sẻ thông tin thông qua mạng tồn cầu bằng cách kết
hợp GIS và Web hay cịn gọi là WebGIS. Bên cạnh đó, xu hướng chia sẻ dữ liệu,
phát triển phần mềm trên công nghệ mã nguồn mở cũng đang được quan tâm ở các
nước đang phát triển vì nhiều lợi ích mà nó mang lại. Vì thế, việc nghiên cứu ứng
dụng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở sẽ mang lại khả năng chia sẻ thông tin địa lý
rộng rãi cho các ngành.
Hơn một thập kỷ trước đây, các thông tin không gian - bản đồ ở Việt Nam chủ
yếu được thành lập và phát hành trên giấy. Trong những năm gần đây, các quy trình
thành lập bản đồ, lưu trữ và phát hành đã dần dần chuyển đổi sang công nghệ số.
Các bản đồ giấy trước kia đã được số hoá và đang nằm trong các ổ cứng máy tính
tại các cơ quan, trường học, cá nhân,... Theo xu thế chung, các thông tin không gian
này được chuyển sang lưu trữ trong các hệ thống cơ sở dữ liệu thông tin không gian
được sử dụng bởi các đơn vị khác nhau.
Việc chuyển đổi từ bản đồ giấy sang công nghệ bản đồ số đã là một bước tiến
vượt bậc cho công tác bản đồ. Tuy nhiên, các hệ cơ sở dữ liệu không gian được lưu
trữ và sử dụng trong một hệ thống riêng biệt đã hạn chế rất nhiều tiềm năng khai
thác thông tin không gian của các hệ thống này. Công nghệ WebGIS cho phép phát
hành, tiếp cận, truy vấn thông tin không gian trong một môi trường mở như Internet
đã cho phép phát huy các tiềm năng của các hệ thống thông tin địa lý, không gian và
đưa công nghệ bản đồ lên một tầm cao mới.
Ngay khi vừa ra đời từ cuối những năm 90 của thế kỷ trước, công nghệ
WebGIS đã được đón nhận và có nhiều bước phát triển. Với sự phát triển và phổ
cập của Internet tại Việt Nam như ngày nay, công nghệ WebGIS đang được chú
trọng phát triển bởi cả cơ quan nhà nước, cộng đồng doanh nghiệp và được kỳ vọng
sẽ đem đến một hướng phát triển mới đầy tiềm năng.
1
Cây lúa là một trong những cây lương thực được gieo trồng với diện tích lớn ở
nhiều nước Châu Á. Việt Nam là một trong những nước nơng nghiệp có sản lượng
lúa gạo xuất khẩu lớn nhất thế giới, đem lại cung và cầu về lương thực chủ yếu cho
người dân. Để cây lúa có năng suất thu hoạch cao, đem lại nguồn lợi lớn thì người
dân cũng như các cấp quản lý cần thực hiện công tác giám sát sự phát triển của
cây lúa, đặc biệt phải xây dựng và quản lý được cở sở dữ liệu lien quan đến tình hình
sinh trưởng và phát triển của cây lúa và cần biết được những tác nhân làm ảnh hưởng
đến sự phát triển của cây lúa để có những đối sách cần thiết, kịp thời cho cây lúa phát
triển tốt nhất, năng suất cao nhất và đem lại nguồn lợi tốt nhất.
Trên cơ sở đó, luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu giám sát sự phát triển cây
lúa tỉnh An Giang bằng công nghệ WebGIS” đã được lựa chọn. Nội dung chính
của luận văn là tìm hiểu sự phát triển của cây lúa, đồng thời tìm hiểu về cơng nghệ
WebGIS mã nguồn mở. Từ đó, ứng dụng xây dựng WebGIS trong bản đồ số giám
sát sự phát triển cây lúa tại tỉnh An Giang.
2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu
a. Mục tiêu
- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS trong công tác giám sát sự phát triển của cây lúa.
- Thiết kế hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển của cây lúa cụ thể là cập nhật
số liệu điều tra, khảo sát, truy vấn, lập báo cáo và hiển thị bản đồ.
b. Nhiệm vụ
Để hoàn thành được mục tiêu trên, các nhiệm vụ sau cần được thực hiện:
- Thu thập và biên tập cơ sở dữ liệu thông tin về cây lúa và dữ liệu bản đồ nền
tỉnh An Giang;
- Thu thập và tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây lúa;
- Tìm hiểu các công nghệ phát triển hệ thống thông tin địa lý trên nền web:
ArcGIS, MapServer, PostgreSQL, Java, Eclip, HTML…;
2
- Xây dựng ứng dụng trong công tác giám sát sự phát triển của cây lúa trên nền
web: thiết kế cơ sở dữ liệu, thiết kế hệ thống website, thiết kế giao diện các trang
web và xây dựng các công cụ hỗ trợ tương tác trên bản đồ.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi không gian: luận văn giới hạn phạm vi nghiên cứu trên lãnh thổ tỉnh
An Giang.
- Phạm vi khoa học:
+ Phân tích cơ sở khoa học và thực tiễn về hiện trạng và quản lý sự sinh trưởng
và phát triển cây lúa khu vực nghiên cứu.
+ Định hướng quản lý cây lúa trong tiến trình thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu
cho cán bộ quản lý giám sát sự phát triển cây lúa cho địa bàn nghiên cứu và đề xuất
nhân rộng cho các địa phương khác.
4. Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu
- Cơ sở tài liệu nghiên cứu:
Luận văn được xây dựng trên cơ sở tài liệu của chính bản thân học viên thu
thập, thực hiện trong đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý sản
xuất lúa ở vùng đồng bằng sông Cửu Long” do TSKH. Nguyễn Đăng Vỹ làm chủ
nhiệm đề tài, Trung tâm Công nghệ phần mềm thủy lợi là cơ quan chủ trì thực hiện
trong thời gian 2011 – 2013. Đề tài đã nghiệm thu tháng 4/2014. Trong đó học viên
là người tham gia chính, được sử dụng số liệu từ các đợt khảo sát, thu thập số liệu
để thực hiện luận văn [7]:
+ Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:5.000 (xuất bản năm 2010) tỉnh An Giang thu thập từ
Trung tâm tư liệu đo đạc bản đồ thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường;
+ Bản đồ hành chính Việt Nam được cập nhật đến năm 2010 với các lớp bản đồ
địa giới hành chinh tỉnh, huyện và xã;
+ Các tài liệu, báo cáo của các cơng trình nghiên cứu đã được cơng bố có liên
quan tới đề tài (xem tài liệu tham khảo).
3
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp “điều tra, khảo sát thực địa”: Đây là phương pháp truyền thống
được sử dụng để đi khảo sát, điều tra nghiên cứu thực tế. Học viên đã có hai đợt đi
thực địa điều tra, khảo sát tại tỉnh An Giang, thời gian vào cuối tháng 6 đầu tháng
7/2012 và đầu tháng 7/2013 nhằm thu thập các tài liệu, số liệu, dữ liệu liên quan để
phục vụ sự phát triển của cây lúa;
+ Phương pháp “phân tích và tổng hợp thơng tin”: Nhằm tập hợp, kế thừa các tài
liệu, số liệu, dữ liệu đã thu thập được ở An Giang và các nguồn thu thập khác. Phân
tích và đánh giá tổng hợp các số liệu, dữ liệu điều tra, khảo sát sự phát triển của cây
lúa ở An Giang;
+ Phương pháp “xử lý và biên tập dữ liệu bản đồ”: Đây là phương pháp quan
trọng và được khai thác sử dụng trong biên tập các lớp bản đồ, xây dựng cơ sở dữ
liệu (lưu trữ, khai thác và cập nhật ...). Các lớp dữ liệu bản đồ như lớp ranh giới
hành chính tỉnh, huyện, xã của cả nước; lớp đất lúa, giao thông, thủy hệ, dân cư, đất
khác của tỉnh An Giang được xử lý và biên tập về định dạng dữ liệu, cấu trúc hình
học khơng gian bản đồ và các thơng tin thuộc tính;
+ Phương pháp “điều tra, thu thập xã hội học”: Là phương pháp nhằm xác định
yêu cầu của người dùng đối với hệ thống thông tin thông qua việc phỏng vấn, trao
đổi, thảo luận với các cán bộ Sở NN&PTNT tỉnh An Giang, Chi cục BVTV tỉnh An
Giang, cán bộ khuyến nông xã, người nông dân ở An Giang,... để tìm hiểu yêu cầu
của người sử dụng về các chức năng của hệ thống, yêu cầu đối với giao diện người
dùng, khả năng đáp ứng của trang thiết bị, hạ tầng kỹ thuật cơng nghệ thơng tin hiện
có;
+ Phương pháp “phân tích và thiết kế hệ thống thơng tin”: Sử dụng ngơn ngữ mơ
hình hố thống nhất (UML - Unified Modeling Language), đây là ngơn ngữ mơ
hình hóa được vận dụng để mơ hình hóa các ứng dụng máy tính. Mơ tả hệ thống
thơng tin WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa về cấu trúc hoạt động, thiết kế và
thực hiện hệ thống thông tin. Nắm bắt các yêu cầu của người dùng từ phân tích đến
thiết kế, kiểm định và kiểm tra hệ thống WebGIS.
4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học:
+ Đối với công nghệ GIS: xây dựng một hệ thống WebGIS hoàn toàn trên nền
tảng phần mềm mã nguồn mở với các công nghệ PostgreSQL, PostGIS, Apache,
MapServer, phát huy tối đa thế mạnh của các công nghệ này để thiết kế, xây dựng
hệ thống thông tin quản lý sự phát triển cây lúa đảm bảo tốc độ cập nhật, truy vấn
thông tin cho người dùng trong điều kiện phát triển công nghệ Internet hiện nay.
+ Đối với công nghệ thông tin: một hệ thống GIS vận hành trên mạng Internet
dưới dạng Web, thu nhận thông tin từ con người và được xây dựng hồn tồn trên
nền tảng cơng nghệ phần mềm mã nguồn mở.
- Ý nghĩa thực tiễn:
Khai thác thông tin từ hệ thống WebGIS quản lý sự phát triển cây lúa bởi bà
con nông dân, các nhà khoa học, các doanh nghiệp buôn bán lúa, gạo, cán bộ quản
lý các cấp của ngành NN&PTNT, lãnh đạo các địa phương và Bộ NN&PTNT
nhanh chóng nắm bắt được tình hình hiện trạng phát triển của cây lúa để phục vụ
trong công tác, kinh doanh, nghiên cứu và sản xuất của mình.
6. Cấu trúc luận văn
Ngồi phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận
văn được chia thành 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận chung giám sát sự phát triển của cây lúa bằng công
nghệ WebGIS.
Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của cây lúa tại tỉnh An
Giang.
Chương 3: Xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển cây lúa bằng công nghệ
WebGIS tại An Giang.
5
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY
LÚA BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS
1.1. Đặc điểm sinh thái, quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước
1.1.1. Đặc điển sinh thái cây lúa nước
Cây lúa là cây lương thực quan trọng nhất của nước ta. Trồng lúa là một
nghề truyền thống của nhân dân Việt Nam từ rất xa xưa, kể từ khi người Việt cổ
xưa bắt đầu cơng việc trồng trọt thì cây lúa đã được quan tâm đầu tiên. Kinh nghiệm
sản xuất lúa đã hình thành, tích lũy và phát triển cùng với sự hình thành và phát
triển của dân tộc ta. Những tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong nước và thế giới
trên lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất lúa đã thúc đẩy mạnh mẽ ngành trồng lúa ở
nước ta vươn lên bắt kịp trình độ tiên tiến của thế giới.
Cây lúa thuộc lồi cây thân thảo, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt
đới khu vực đông nam châu Á và châu Phi (Oryza sativa và Oryza glaberrima). Một
cây lúa bao gồm các thành phần: rễ, thân, lá, hoa và hạt lúa (bơng lúa).
Hình 1.01. Mơ tả cấu trúc cây lúa (Oryza sativa) [30]
1. Rễ: rễ lúa là loại rễ chùm, rễ lúa có hai loại: rễ mầm mọc từ phơi hạt, có
tác dụng hút nước và chất dinh dưỡng đến lúc cây có 3 lá và rễ đốt: mọc ra từ các
6
đốt thân nằm dưới mặt đất, có tác dụng hút chất dinh dưỡng ni cây, trao đổi
khơng khí, giữ cho cây lúa đứng vững.
2. Thân: là loại thân thảo. Thời kỳ mạ và lúa non: thân lúa do các bẹ lá tạo
thành. Sau khi làm đốt, thân lúa do các lóng và đốt tạo thành, bên ngồi có bẹ lá bao
bọc. Số lóng trên mỗi thân phụ thuộc vào giống: giống dài ngày 7-8 lóng, giống
trung ngày 6-7 lóng và giống ngắn ngày có 4-5 lóng.
3. Lá: có lá mầm và lá thật. Lá mầm mọc trong quá trình ngâm ủ và thời
gian đầu sau khi gieo. Lá thật là lá mọc trong quá trình sinh trưởng sinh dưỡng của
cây lúa và tồn tại trong suốt quá trình sinh trưởng của cây lúa. Số lá trên cây phụ
thuộc vào giống: giống dài ngày ≥ 20 lá, giống trung ngày 16-18 lá, giống ngắn
ngày 12-15 lá.
4. Hoa lúa: Do có nhiều hoa trên một bơng lúa, q trình trỗ lại khơng đồng
thời nên hoa lúa nở theo quy luật từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong. Thời gian
nở hoa phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết: nếu thuận lợi, nhiệt độ thích hợp,
đủ nắng, trời quang mây, gió nhẹ hoa nở rộ vào 8-9 giờ sáng; nếu trời nắng nóng
hoa lúa sẽ nở sớm vào lúc 7-8 giờ sáng; nếu trời âm u, thiếu ánh sáng hay gặp rét
hoa lúa sẽ trỗ muộn từ 12-14 giờ trưa. Thời gian phơi màu, thụ tinh của hoa lúa từ
khi nở vỏ trấu đến lúc khép lại khoảng 50-60 phút
5. Hạt lúa: mỗi một hạt lúa được hình thành từ một hoa lúa. Các hạt lúa xếp
xít và gối lên nhau tạo thành bông lúa. Tùy vào các giống lúa khác nhau mà độ dài
bông, số lượng hạt cũng như mật độ xếp hạt của bơng lúa khác nhau.
1.1.2. Q trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước
v Nếu tính theo giai đoạn sinh trưởng thì cây lúa có 10 giai đoạn:
1. Giai đoạn trương hạt: Sau khi ngâm 72 giờ;
2. Giai đoạn hạt nảy mầm: Sau khi ủ hạt 24 - 30 giờ;
7
3. Giai đoạn đẻ nhánh: Sau khi cấy 5- 7 ngày nếu điều kiện thích hợp, 15 -20
ngày nều điều kiện thiếu ánh sáng, nhiệt độ thấp;
4. Gian đoạn phát triển lóng thân: Giống lúa ngắn ngày có thời gian làm đốt
khoảng 25 - 30 ngày, giống lúa trung ngày 30 - 40 ngày và dài ngày khoảng 50 - 60
ngày;
5. Giai đoạn phân hố hoa: Giai đoạn làm địng kết thúc khi cây lúa có địng
già chuẩn bị trỗ bơng;
6. Giai đoạn trổ bơng: Khi địng đã hồn chỉnh cây lúa bắt đầu trỗ với thời
gian 4-6 ngày;
7. Giai đoạn nở hoa thụ phấn, thụ tinh: Sau khi trỗ 10 ngày thì tất cả các hoa
trên bơng lúa đều được thụ tinh xong, bắt đầu phát triển thành hạt. Những hoa lúa
không được thụ tinh, hạt sẽ bị lép. Giai đoạn này kéo dài khoảng 35 ngày;
8. Giai đoạn hạt chín sữa: Sau phơi màu 5 - 7 ngày;
9. Giai đoạn hạt chín sáp: Giai đoạn này chất dịch trong hạt dần dần đặc lại,
hạt cứng. Màu xanh ở lưng hạt dần dần chuyển sang màu vàng. Khối lượng hạt tiếp
tục tăng lên;
10. Giai đoạn hạt chín hồn tồn: Giai đoạn này hạt chắc cứng. Vỏ trấu màu
vàng - vàng nhạt. Khối lượng hạt đạt tối đa.
Hình 1.02. Sơ đồ quá trình sinh trưởng và phát triển cây lúa [2]
v Nếu tính theo thời kỳ sinh trưởng thì cây lúa có 3 thời kỳ:
8
1. Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng: tính từ lúc hạt thóc nảy mầm đến khi bắt
đầu vào giai đoạn phân hố hoa lúa (trên thực tế người ta tính từ khi gieo mạ, cấy
lúa, cây lúa đẻ nhánh tới số nhánh tối đa).
2. Thời kỳ sinh trưởng sinh thực: tính từ lúc bắt đầu phân hố hoa lúa đến khi
lúa trỗ bông và thụ tinh (bao gồm từ: làm địng – phân hố địng, đến trỗ bơng –
bơng lúa thốt khỏi lá địng, nở hoa, tung phấn, thụ tinh).
3. Thời kỳ chín: sau khi thụ tinh, bơng lúa bước vào kỳ chín, kết thúc thời kỳ
này là bơng lúa chín hồn tồn, sau đó tiến hành thu hoạch hạt thóc.
1.2. Những vấn đề cơ bản về WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa
1.2.1. Tổng quan về WebGIS
1.2.1.1. Khái niệm về WebGIS
WebGIS là hệ thống thông tin địa lý phân tán trên một mạng các máy tính để
tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên World Wilde Web. Trong cách thực hiện
nhiệm vụ phân tích GIS, dịch vụ này gần giống như là kiến trúc Client-Server của
Web. Xử lý thông tin địa lý được chia ra thành các nhiệm vụ ở phía server và phía
client. Điều này cho phép người dùng có thể truy xuất, thao tác và nhận kết quả từ
việc khai thác dữ liệu GIS từ trình duyệt web mà khơng phải trả tiền cho phần mềm
GIS [16].
Một client tiêu biểu là trình duyệt web và server-side bao gồm một Web
server có cung cấp một chương trình phần mềm WebGIS. Client thường yêu cầu
một ảnh bản đồ hay vài xử lý thông tin địa lý qua Web đến server ở xa. Server
chuyển đổi yêu cầu thành mã nội bộ và gọi những chức năng về GIS bằng cách
chuyển tiếp yêu cầu tới phần mềm WebGIS. Phần mềm này trả về kết quả, sau đó
kết quả này được định dạng lại cho việc trình bày bởi trình duyệt hay những hàm từ
các plug-in hay Java applet. Server sau đó trả về kết quả cho client để hiển thị, hoặc
gởi dữ liệu và các công cụ phân tích đến client để dùng ở phía client.
Phần lớn sự chú ý gần đây là tập trung vào việc phát triển các chức năng
GIS trên Internet. WebGIS có tiềm năng lớn trong việc làm cho thông tin địa lý trở
nên hữu dụng và sẵn sàng tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới. Thách thức
9
lớn của WebGIS là việc tạo ra một hệ thống phần mềm không phụ thuộc vào
platform và chạy trên chuẩn giao thức mạng TCP/IP, có nghĩa là khả năng WebGIS
được chạy trên bất kì trình duyệt web của bất kì máy tính nào nối mạng Internet. Đối
với vấn đề này, các phần mềm GIS phải được thiết kế lại để trở thành ứng dụng
WebGIS theo các kỹ thuật mạng Internet.
1.2.1.2. Kiến trúc và mơ hình hoạt động WebGIS
1. Kiến trúc WebGIS
Kiến trúc xuất bản web của hệ thống tin dữ liệu không gian cũng gần giống
như kiến trúc dành cho một hệ thông tin web cơ bản khác, ngoại trừ có ứng dụng
GIS sử dụng các kỹ thuật khác. Có nhiều dạng của việc xuất bản web cho thông tin
không gian, phần phức tạp nhất sẽ được trình bày ở đây để có cái nhìn tổng qt hơn
về kiến trúc của chúng.
Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được dùng để quản lý và truy xuất dữ liệu
không gian, được đặt trên data server. Nhà kho hay nơi lưu trữ (clearing house) được
dùng để lưu trữ và duy trì những siêu dữ liệu (dữ liệu về dữ liệu - metadata) về dữ
liệu không gian tại những data server khác nhau. Dựa trên những thành phần
quản lý dữ liệu, ứng dụng server và mơ hình server được dùng cho ứng dụng hệ
thống để tính tốn thơng tin khơng gian thơng qua các hàm cụ thể. Tất cả kết quả
tính tốn của ứng dụng server sẽ được gởi đến web server để thêm vào các gói
HTML, gởi cho phía client và hiển thị nơi trình duyệt web.
Xem hình minh họa 1.03 [38]. Lưu ý là tất cả các thành phần đều được kết
nối nhau thông qua mạng Internet.
2. Các bước xử lý
Quá trình làm việc với hệ thống web xử lý thơng tin khơng gian được minh
họa như trên hình vẽ trên. Người dùng sử dụng trình duyệt web ở phía client (thường
là giao diện đồ họa).
a) Bước 1: Client gởi yêu cầu của người sử dụng thông qua giao thức HTTP đến
webserver.
b) Bước 2: Web server nhận yêu cầu của người dùng gởi đến từ phía client, xử lý
10
và chuyển tiếp yêu cầu đến ứng dụng trên server có liên quan.
c) Bước 3: Application server (chính là các ứng dụng GIS) nhận các yêu cầu cụ
thể đối với ứng dụng và gọi các hàm có liên quan để tính tốn xử lý. Nếu có u cầu
dữ liệu nó sẽ gởi yêu cầu dữ liệu đến data exchange server(server trao đổi dữ liệu)..
d) Bước 4: Data exchange server nhận u cầu dữ liệu và tìm kiếm vị trí của
những dữ liệu này sau đó gởi yêu cầu dữ liệu đến server chứa dữ liệu (data server )
tương ứng cần tìm.
e) Bước 5: Data server dữ liệu tiến hành truy vấn lấy ra dữ liệu cần thiết và trả dữ
liệu này về cho data exchange server.
f) Bước 6: Data exchange server nhận dữ liệu từ nhiều nguồn data server khác
nhau nằm rải rác trên mạng. Sắp xếp dữ liệu lại theo logic của yêu cầu dữ liệu, sau đó
gởi trả dữ liệu về cho application server.
g) Bước 7: Application server nhận dữ liệu trả về từ các data exchange server và
đưa chúng đến các hàm cần sử dụng, xử lý chúng tại đây và kết quả được trả về cho
web server.
h) Bước 8: Web server nhận về kết quả xử lý, thêm vào các ngữ cảnh web
(HTML, PHP..) để có thể hiển thị được trên trình duyệt và cuối cùng gởi trả kết quả
về cho trình duyệt dưới dạng các trang web.
Hình 1.03. Kiến trúc WebGIS
11
Hình 1.04. Các dạng u cầu từ phía Client
3. Mơ hình hoạt động
Trong mơ hình hoạt động của WebGIS được chia ra 2 phần: các hoạt động ở
phía client (client side) và các hoạt động xử lý ở phía server (server side).
a. Client side
Client side được dùng để hiển thị kết quả đến cho người dùng, nhận các điều
khiển trực tiếp từ người dùng và tương tác với web server thơng qua trình duyệt web.
Các trình duyệt web sử dụng chủ yếu HTML để định dạng trang web. Thêm vào đó
một vài plug-in, ActiveX và các mã Applet được nhúng vào trình duyệt để tăng
tính tương tác với người dùng.
b. Server side
Gồm có: Web server, Application server, Data server và Clearinghouse..
Server side có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu khơng gian, xử lý tính tốn và trả về
kết quả (dưới dạng hiển thị được) cho client side.
-
Web server được dùng để phục vụ cho các ứng dụng web, web server sử
dụng nghi thức HTTP để giao tiếp với trình duyệt web ở phía client. Tất cả các yêu
cầu từ phía client đối với ứng dụng web đều được web server nhận và thơng dịch và
sau đó gọi các chức năng của ứng dụng thông qua các giao tiếp mạng như MAPI,
Winsock, namped pipe…
-
Application server là phần chương trình gọi các hàm xử lý GIS, gởi yêu
cầu lấy dữ liệu đến clearinghouse.
12
-
Data server là phần cơ bản của hầu hết các hệ thống thông tin với nhiệm
vụ quản lý và điều khiển truy cập dữ liệu.
Ban đầu, đa số GIS sử dụng File System để quản lý dữ liệu không gian và
DBMS (Database Management System) để quản lý dữ liệu thuộc tính. Ngày nay có
nhiều sản phẩm và giải pháp phần mềm thay thế để quản lý dữ liệu không gian
và thuộc tính một cách chung nhất. Ví dụ: SDE của ESRI (1998), SpatialWare của
MapInfo (1998)…Nhìn chung các cơ sở dữ liệu sử dụng đều là các cơ sở dữ liệu
quan hệ, và trong tương lai sẽ thay thế bằng cơ sở dữ liệu hướng đối tượng.
-
Clearinghouse được sử dụng để chứa dữ liệu về dữ liệu không gian được
quản lý bởi các data server. Clearinghouse đóng vai trị như một cuốn catalog,
clearinghouse tìm kiếm trong catalog này để tìm dữ liệu cần.
1.2.1.3. Các chuẩn trao đổi dữ liệu WebGIS hiện nay
Ø Trao đổi dữ liệu của hệ thống WebGIS
Từ nhiều thập niên nay, một số lượng lớn ứng dụng GIS đã được phát triển
trong nhiều lĩnh vực như điều khiển, quản lý tài nguyên, giao thông, giáo dục, tài
nguyên nước, trong lĩnh vực quân sự… Ứng với mỗi ứng dụng GIS, dữ liệu GIS
cũng được tạo ra tương ứng.
Thông thường các dữ liệu này sẽ rất lớn và tốn thời gian và công sức để xây
dựng. Vấn đề chia sẻ nguồn tài nguyên dữ liệu được đặt ra nhằm giảm thiểu chi phí
xây dựng và quản lý dữ liệu GIS.
Hình 1.05. Dữ liệu GIS trong kiến trúc WebGIS đơn thể
13
Trong mơ hình kiến trúc trên, hệ thống WebGIS được gọi là đơn thể. Vì
trong đó dữ liệu GIS được dùng chỉ cho một nhóm ứng dụng GIS. Trong khi dữ
liệu GIS này có thể được sử dụng cho các nhóm ứng dụng GIS khác. Việc chia sẻ dữ
liệu GIS này thường khó khăn, các nhóm ứng dụng GIS sẽ dùng chung trên tồn thể
dữ liệu này.
Ví dụ: Dữ liệu bản đồ thành phố dùng cho nhóm các ứng dụng tìm đường đi
trong thành phố. Dữ liệu này cũng có thể được dùng cho các nhóm ứng dụng tìm
thơng tin nơi chốn như quán ăn nhà hàng hay nhóm ứng dụng liên quan đến hệ định
vị tồn cầu vv…
Hình 1.06. Chia xẻ dữ liệu GIS giữa các nhóm ứng dụng
Ø Giải pháp cho vấn đề trao đổi dữ liệu
Hiện nay, việc chia sẻ dữ liệu được thực hiện với hai giải pháp chuẩn trao
đổi dữ liệu WebGIS, do tổ chức OGC - Hiệp hội định chuẩn thông tin địa lý mở
(Open Geospatial Consortium) định nghĩa:
a) Web Map Service (WMS) - Dịch vụ bản đồ / Server
Là một dịch vụ cung cấp bản đồ số trên Web. Hiện nay, dịch vụ bản đồ theo
chuẩn mở WMS của hiệp hội OpenGIS là một hướng nghiên cứu khá mới mẻ nhưng
đầy tiềm năng tại Việt Nam.
1. Thành phần Web Map Service: WMS bao gồm 2 thành phần chính là Web
Map Server và Web Map Client.
- Web Map Server là phần dịch vụ bản đồ chạy trên Server, nó có nhiệm vụ
cung cấp các chức năng chính như:
+
Tạo bản đồ (dưới dạng đồ họa, ảnh, tập tin dữ liệu địa lý...).
14
+
Trả lời các câu truy vấn của Web Map Client về nội dung bản đồ
- Web Map Client (Web Browser hay 1 Application) có chức năng gửi các yêu
cầu (Request) đến Web Map Server về các thuộc tính của Bản đồ hay yêu cầu hiển
thị bản đồ dưới dạng 1 URL. Nội dung của URL phụ thuộc rất nhiều vào dịch vụ do
Web Map Server cung cấp:
+
Yêu cầu tạo bản đồ, tham số URL chỉ ra phạm vi địa lý của bản đồ, hệ tọa độ,
kiểu thông tin được sử dụng, dạng lưu trữ bản đồ, kích thước, kết quả...
+
Yêu cầu truy vấn nội dung bản đồ, tham số URL phải chỉ ra lớp thông tin bản
đồ cần truy vấn, vị trí cần truy vấn.
+
u cầu cung cấp thơng tin về khả năng phục vụ của WMS Server.
2. Cơ chế hoạt động của WMS:
- Truyền thơng giữa các máy tính (Communication): Ờ tầng dưới cùng của mơ
hình truyền thơng, thơng tin được truyền nhận bởi các tín hiệu điện tương ứng với cơ
chế mã hóa nhị phân (0/1). Ở tầng tiếp theo là TCP/IP; tầng ứng dụng là giao thức
HTTP, thơng tin ở tầng này được mã hóa bởi ngơn ngữ HTML.
-
Yêu cầu (Requests ): Trình duyệt gửi yêu cầu đến trang Web bằng 1
GetRequest, GetRequest được định dạng bởi 1 URL.
-
Trả lời (Response ): WebServer kiểm tra sự tồn tại của các trang Web, nếu
tồn tại và người dùng có quyền truy cập thì sẽ trả về trang Web cho người dùng, nếu
không sẽ báo thông điệp lỗi. Các trang Web được mã hóa HTML, ngơn ngữ này bao
gồm các thẻ mô tả thành phần của một trang.
-
Hiển thị (Display ): Trình duyệt hiển trị trang Web, mỗi khi trình duyệt
chuyển đổi các thẻ HTML thành các đối tượng đồ họa, nó sẽ vẽ lên màn hình và chờ
người dùng thao tác.
3. Đặc tả WMS:
-
Đặc tả WMS là một tài liệu mô tả cách thức một Server đáp ứng (Response)
các yêu cầu cụ thể từ một Client. Khi cả Client và Server cịn thực thi đặc tả này thì
chúng cịn có thể trao đổi với nhau.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Ngày: 2015
Miêu tả: 103 tr. +CD-ROM + Tóm tắt
Luận văn ThS. Khoa học môi trường--Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2015
Cơ sở lý luận chung giám sát sự phát triển cây lúa bằng công nghệ Webgis. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của cây lúa tại tỉnh An Giang. Xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển cây lúa bằng công nghệ Webgis tại An Giang.
Trích dẫn
Phạm, Q. L. (2015). Nghiên cứu giám sát sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang bằng công nghệ WebGIS. Luận văn thạc sỹ, Đại học Quốc gia Hà Nội, Việt NamCHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY
LÚA BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS ..................................................................6
1.1. Đặc điểm sinh thái, quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước ........... 6
1.1.1. Đặc điển sinh thái cây lúa nước .............................................................6
1.1.2. Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước .............................7
1.2. Những vấn đề cơ bản về WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa ........................ 9
1.2.1. Tổng quan về WebGIS ..........................................................................9
1.2.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu cơng nghệ WebGIS về cây lúa .......... 17
1.2.3. Vai trị của WebGIS trong giám sát sự phát triển cây lúa..................... 22
1.3. Quy trình xây dựng hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa............... 23
1.3.1. Mơ hình cấu trúc tổng thể của hệ thống ............................................... 23
1.3.2. Xác định yêu cầu thông tin giám sát sự phát triển cây lúa đối với hệ
thống ......................................................................................................... 26
1.3.3. Thành phần người dùng ....................................................................... 28
1.3.4. Các luồng thông tin trong hệ thống...................................................... 29
1.3.5. Lựa chọn giải pháp công nghệ cho hệ thống ........................................ 29
1.3.6. Quy trình xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển của cây lúa bằng
công nghệ WebGIS ....................................................................................... 37
CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY
LÚA TẠI TỈNH AN GIANG .............................................................................. 40
2.1. Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang ............ 40
2.1.1. Vị trí địa lý .......................................................................................... 40
2.1.2. Khí hậu................................................................................................ 41
2.1.3. Thủy văn ............................................................................................. 45
2.1.4. Đất đai................................................................................................. 46
2.1.5. Tai biến thiên nhiên............................................................................. 47
2.2. Các yếu tố về mùa vụ gieo trồng, cơ cấu giống và diện tích, năng suất, sản
lượng lúa ảnh hưởng tới sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang ................................... 48
2.2.1. Mùa vụ gieo trồng lúa.......................................................................... 48
2.2.2. Cơ cấu giống lúa.................................................................................. 49
2.2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa................................................... 50
2.3. Các yếu tố khác ảnh hưởng tới sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang.................. 52
2.3.1. Chọn giống lúa .................................................................................... 52
2.3.2. Đất sạ lúa............................................................................................. 53
2.3.3. Biện pháp gieo sạ ................................................................................ 54
i
2.3.4. Phân bón.............................................................................................. 54
2.3.5. Nước tưới ............................................................................................ 56
2.3.6. Sâu, bệnh hại lúa ................................................................................. 56
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY
LÚA BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS TẠI AN GIANG.................................... 59
3.1. Phân tích thiết kế và xây dựng CSDL thông tin địa lý ....................................... 59
3.1.1. Dữ liệu nền địa lý ................................................................................ 60
3.1.2. Dữ liệu điều tra và yếu tố liên quan giám sát sự phát triển cây lúa ....... 60
3.2. Chức năng và giao diện của hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa.. 65
3.2.1. Chức năng quản trị hệ thống và thao tác bản đồ................................... 66
3.2.2. Nhóm chức năng truy vấn thơng tin và cập nhật số liệu ....................... 66
3.2.3. Nhóm chức năng khai thác thơng tin (báo cáo) .................................... 83
3.2.4. Nhóm chức năng xây dựng bản đồ hiện trạng phát triển cây lúa .......... 93
3.3. Kiểm thử hệ thống .............................................................................................. 96
KẾT LUẬN.......................................................................................................... 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 100
PHỤ LỤC........................................................................................................... 103
ii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.01. Mơ tả cấu trúc cây lúa (Oryza sativa) [30]..............................................6
Hình 1.02. Sơ đồ quá trình sinh trưởng và phát triển cây lúa [2] ..............................8
Hình 1.03. Kiến trúc WebGIS................................................................................ 11
Hình 1.04. Các dạng u cầu từ phía Client ........................................................... 12
Hình 1.05. Dữ liệu GIS trong kiến trúc WebGIS đơn thể ....................................... 13
Hình 1.06. Chia xẻ dữ liệu GIS giữa các nhóm ứng dụng ...................................... 14
Hình 1.07. Sơ đồ cấu trúc tổng thể của hệ thống giám sát sự phát triển cây lúa...... 25
Hình 1.08. Sơ đồ quy trình các luồng thơng tin trong giám sát sự phát triển cây lúa.... 29
Hình 1.09. Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS [26]................................................... 30
Hình 1.10. Quy trình xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển của cây lúa bằng
công nghệ WebGIS ............................................................................................... 37
Hình 2.01. Bản đồ hành chính tỉnh An Giang ........................................................ 40
Hình 2.02. Sơ đồ cân bằng bức xạ sóng ngắn trên ruộng lúa lúc trổ bơng [2]......... 43
Hình 2.03. Bản đồ hiện trạng đất tỉnh An Giang năm 2003 [23]............................. 47
Hình 2.04. Bản đồ phân bố đất lúa tỉnh An Giang.................................................. 52
Hình 3.01. Giao diện ArcGIS desktop thiết kế CSDL khơng gian .......................... 59
Hình 3.02. Giao diện của PostgreSQL thiết kế CSDL thuộc tính ........................... 59
Hình 3.03. Giao diện trang chủ của hệ thống ......................................................... 65
Hình 3.04. Sơ đồ các chức năng chính của hệ thống .............................................. 65
Hình 3.05. Giao diện đăng nhập hệ thống .............................................................. 66
Hình 3.06. Tìm kiếm địa danh tỉnh, huyện, xã ....................................................... 66
Hình 3.07. Giao diện cập nhật số liệu xuống giống cho đơn vị xã .......................... 67
Hình 3.08. Người dùng chọn cánh đồng và cập nhật số liệu xuống giống cho cánh
đồng được chọn ..................................................................................................... 68
Hình 3.09. Người dùng chọn ruộng và cập nhật số liệu xuống giống cho ruộng được
chọn
......................................................................................................... 69
Hình 3.10. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về sâu hại lúa cho đơn vị lãnh thổ xã ... 70
Hình 3.11. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về sâu hại lúa cho cánh đồng được
đánh dấu trên bản đồ.............................................................................................. 71
Hình 3.12. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về sâu hại lúa cho một ruộng được
đánh dấu trên bản đồ.............................................................................................. 71
Hình 3.13. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về bệnh hại lúa cho đơn vị xã ......... 72
Hình 3.14. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về bệnh hại lúa cho cánh đồng........ 73
Hình 3.15. Giao diện cập nhật số liệu điều tra về bệnh hại lúa cho ruộng............... 74
iii
Hình 3.16. Giao diện cập nhật số liệu điều tra diện tích lúa bị nhiễm sâu, bệnh cho
đơn vị xã
......................................................................................................... 75
Hình 3.17. Giao diện cập nhật số liệu điều tra diện tích lúa bị nhiễm sâu, bệnh cho
một cánh đồng ....................................................................................................... 76
Hình 3.18. Giao diện cập nhật hiện trạng nhiễm sâu, bệnh cho một ruộng lúa........ 76
Hình 3.19. Giao diện cập nhật số liệu đánh giá sức khỏe lúa cho đơn vị xã............ 77
Hình 3.20. Giao diện cập nhật số liệu đánh giá sức khỏe lúa cho một cánh đồng ... 78
Hình 3.21. Giao diện cập nhật số liệu đánh giá sức khỏe lúa cho một ruộng .......... 78
Hình 3.22. Giao diện cập nhật tiến độ thu hoạch lúa và năng suất lúa cho đơn vị xã ... 79
Hình 3.23. Giao diện cập nhật tiến độ thu hoạch lúa và năng suất lúa cho một cánh
đồng
......................................................................................................... 80
Hình 3.24. Giao diện cập nhật tiến độ thu hoạch lúa và năng suất lúa cho một ruộng.. 81
Hình 3.25. Giao diện cập nhật thông tin về chất lượng đất cho ruộng trong cùng một
cánh đồng và cho từng ruộng riêng rẽ .................................................................... 82
Hình 3.26. Giao diện cập nhật chất nguồn nước tưới cho ruộng trong cùng một cánh
đồng và cho từng ruộng riêng rẽ ............................................................................ 83
Hình 3.27. Giao diện lựa chọn kỳ báo cáo, mẫu biểu báo cáo và địa phương cần báo
cáo để lập báo cáo tiến độ sản xuất theo mẫu biểu của Cục Trồng trọt................... 84
Hình 3.28. Kết quả lập báo cáo tiến độ sản xuất theo mẫu số 1 của Cục Trồng trọt ....... 85
Hình 3.29. Kết quả lập báo cáo tiến độ sản xuất theo mẫu số 2 của Cục Trồng trọt..... 85
Hình 3.30. Giao diện để người dùng chọn các thông số yêu cầu lập báo cáo tiến độ
xuống giống và cơ cấu giống trên một lãnh thổ...................................................... 86
Hình 3.31. Báo cáo kết quả xuống giống của tỉnh An Giang ngày 13/4/2012......... 87
Hình 3.32. Báo cáo kết quả xuống giống của tỉnh An Giang từ đầu vụ hè thu năm
2012 đến ngày 30/6/2012....................................................................................... 87
Hình 3.33. Báo cáo kết quả xuống giống của tỉnh An Giang vụ hè thu năm 2012 ....... 88
Hình 3.34. Giao diện để người dùng chọn các thông số báo cáo tiến độ thu hoạch. 88
Hình 3.35. Báo cáo kết quả thu hoạch của tỉnh An Giang ngày 13/4/2012 ............. 89
Hình 3.36. Báo cáo kết quả thu hoạch của tỉnh An Giang từ đầu vụ hè thu năm 2012
đến 31/7/2012........................................................................................................ 89
Hình 3.37. Báo cáo kết quả thu hoạch của tỉnh An Giang vụ hè thu năm 2012....... 90
Hình 3.38. Giao diện để người dùng chọn các thông số báo cáo về hiện trạng lúa.. 91
Hình 3.39. Báo cáo về hiện trạng lúa thành phố Long Xuyên đầu tháng 7/2012..... 91
Hình 3.40. Giao diện chọn thông số và lãnh thổ để lập báo cáo tổng hợp diện tích
lúa bị nhiễm sâu, bệnh ........................................................................................... 92
Hình 3.41. Báo cáo tổng hợp diện tích lúa tỉnh An Giang bị nhiễm các loại sâu bệnh
trong 7 ngày, từ 24/6/2012 đến 1/7/2012. .............................................................. 92
iv
Hình 3.42. Báo cáo tổng hợp diện tích lúa tỉnh An Giang bị nhiễm các loại sâu bệnh
trong 1 tháng, từ 1/6/2012 đến 1/7/2012 ................................................................ 93
Hình 3.43. Bản đồ lúa và cơ cấu giống lúa của tỉnh An Giang được xây dựng cho
ngày 28/2/2012...................................................................................................... 94
Hình 3.44. Bản đồ hiện trạng sức khỏe lúa tỉnh An Giang vào thời điểm đầu tháng
8/2012
......................................................................................................... 94
Hình 3.45. Bản đồ năng suất lúa tỉnh An Giang ngày 30/4/2012 ............................ 95
Hình 3.46. Bản đồ thông báo về sâu, bệnh, phân bố diện tích lúa nhiễm sâu, bệnh của
tỉnh An Giang vào thời điểm 30/6/2013 ................................................................. 95
Hình 3.47. Bản đồ phân bố nguồn nước tưới cho lúa ngày 10/3/2012 .................... 96
v
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.01. Đáp ứng của cây lúa đối với nhiệt độ ở các giai đoạn sinh trưởng khác
nhau
......................................................................................................... 41
Bảng 2.02. Mùa vụ gieo trồng lúa ở An Giang....................................................... 49
Bảng 2.03. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa An Giang năm 2010, 2011, 2012... 50
Bảng 3.01. Các lớp thông tin dữ liệu nền địa lý ..................................................... 60
Bảng 3.02. Các lớp thông tin đối tượng điều tra và yếu tố liên quan cây lúa .......... 61
vi
KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DL
GIS
BVTV
CGI
DBMS
DML
EIA
ESRI
GDI
GDP
GĐST
GEOSYS
GIEWS
GML
HTML
HTTĐL
HTTP
KHCN&MT
MARS FOOD
MVCC
NN&PTNT
OGC
SQL
Dương lịch
Hệ thống thông tin địa lý
Bảo vệ thực vật
chuẩn giao tiếp CGI
Quản lý dữ liệu khơng gian
Các truy vẫn
Phân tích các tác động môi trường
Viện nghiên cứu hệ thống môi trường
Chỉ số phát triển giới tính
Tổng sản phẩm quốc nội
Giai đoạn sinh trưởng
Mơ hình kinh tế nơng nghiệp giúp giám sát vụ mùa
Hệ thống thông báo sớm toàn cầu về lương thực và nông nghiệp
Geographic Markup Language
Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản
Hệ thống thông tin địa lý
Giao thức truyền tải siêu văn bản
Khoa học công nghệ và môi trường
Theo dõi an ninh lương thực
Hệ thống điều khiển đồng bộ đa phiên
Nông nghiệp và phát triển nông thôn
Hiệp hội định chuẩn thông tin địa lý mở
Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc dữ liệu
URL
WebCGM
WebGIS
WebGIS Server
WebServer
WFS
WMS
WWW
XML
Tài nguyên trên Internet
Web Computer Graphics Metafile
Hệ thống thông tin địa lý chia sẻ trên mạng Internet
Phần chủ GI
Phần chủ Web
Web Feature Service
Web Map Service
Siêu văn bản
Ngôn ngữ mô tả dữ liệu
vii
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống thơng tin địa lý (GIS) ra đời và được phát triển mạnh trong những
năm gần đây. Cùng với sự bùng nổ về công nghệ ứng dụng Internet, các phát triển
công nghệ GIS cho phép chia sẻ thông tin thông qua mạng tồn cầu bằng cách kết
hợp GIS và Web hay cịn gọi là WebGIS. Bên cạnh đó, xu hướng chia sẻ dữ liệu,
phát triển phần mềm trên công nghệ mã nguồn mở cũng đang được quan tâm ở các
nước đang phát triển vì nhiều lợi ích mà nó mang lại. Vì thế, việc nghiên cứu ứng
dụng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở sẽ mang lại khả năng chia sẻ thông tin địa lý
rộng rãi cho các ngành.
Hơn một thập kỷ trước đây, các thông tin không gian - bản đồ ở Việt Nam chủ
yếu được thành lập và phát hành trên giấy. Trong những năm gần đây, các quy trình
thành lập bản đồ, lưu trữ và phát hành đã dần dần chuyển đổi sang công nghệ số.
Các bản đồ giấy trước kia đã được số hoá và đang nằm trong các ổ cứng máy tính
tại các cơ quan, trường học, cá nhân,... Theo xu thế chung, các thông tin không gian
này được chuyển sang lưu trữ trong các hệ thống cơ sở dữ liệu thông tin không gian
được sử dụng bởi các đơn vị khác nhau.
Việc chuyển đổi từ bản đồ giấy sang công nghệ bản đồ số đã là một bước tiến
vượt bậc cho công tác bản đồ. Tuy nhiên, các hệ cơ sở dữ liệu không gian được lưu
trữ và sử dụng trong một hệ thống riêng biệt đã hạn chế rất nhiều tiềm năng khai
thác thông tin không gian của các hệ thống này. Công nghệ WebGIS cho phép phát
hành, tiếp cận, truy vấn thông tin không gian trong một môi trường mở như Internet
đã cho phép phát huy các tiềm năng của các hệ thống thông tin địa lý, không gian và
đưa công nghệ bản đồ lên một tầm cao mới.
Ngay khi vừa ra đời từ cuối những năm 90 của thế kỷ trước, công nghệ
WebGIS đã được đón nhận và có nhiều bước phát triển. Với sự phát triển và phổ
cập của Internet tại Việt Nam như ngày nay, công nghệ WebGIS đang được chú
trọng phát triển bởi cả cơ quan nhà nước, cộng đồng doanh nghiệp và được kỳ vọng
sẽ đem đến một hướng phát triển mới đầy tiềm năng.
1
Cây lúa là một trong những cây lương thực được gieo trồng với diện tích lớn ở
nhiều nước Châu Á. Việt Nam là một trong những nước nơng nghiệp có sản lượng
lúa gạo xuất khẩu lớn nhất thế giới, đem lại cung và cầu về lương thực chủ yếu cho
người dân. Để cây lúa có năng suất thu hoạch cao, đem lại nguồn lợi lớn thì người
dân cũng như các cấp quản lý cần thực hiện công tác giám sát sự phát triển của
cây lúa, đặc biệt phải xây dựng và quản lý được cở sở dữ liệu lien quan đến tình hình
sinh trưởng và phát triển của cây lúa và cần biết được những tác nhân làm ảnh hưởng
đến sự phát triển của cây lúa để có những đối sách cần thiết, kịp thời cho cây lúa phát
triển tốt nhất, năng suất cao nhất và đem lại nguồn lợi tốt nhất.
Trên cơ sở đó, luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu giám sát sự phát triển cây
lúa tỉnh An Giang bằng công nghệ WebGIS” đã được lựa chọn. Nội dung chính
của luận văn là tìm hiểu sự phát triển của cây lúa, đồng thời tìm hiểu về cơng nghệ
WebGIS mã nguồn mở. Từ đó, ứng dụng xây dựng WebGIS trong bản đồ số giám
sát sự phát triển cây lúa tại tỉnh An Giang.
2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu
a. Mục tiêu
- Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS trong công tác giám sát sự phát triển của cây lúa.
- Thiết kế hệ thống WebGIS giám sát sự phát triển của cây lúa cụ thể là cập nhật
số liệu điều tra, khảo sát, truy vấn, lập báo cáo và hiển thị bản đồ.
b. Nhiệm vụ
Để hoàn thành được mục tiêu trên, các nhiệm vụ sau cần được thực hiện:
- Thu thập và biên tập cơ sở dữ liệu thông tin về cây lúa và dữ liệu bản đồ nền
tỉnh An Giang;
- Thu thập và tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây lúa;
- Tìm hiểu các công nghệ phát triển hệ thống thông tin địa lý trên nền web:
ArcGIS, MapServer, PostgreSQL, Java, Eclip, HTML…;
2
- Xây dựng ứng dụng trong công tác giám sát sự phát triển của cây lúa trên nền
web: thiết kế cơ sở dữ liệu, thiết kế hệ thống website, thiết kế giao diện các trang
web và xây dựng các công cụ hỗ trợ tương tác trên bản đồ.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi không gian: luận văn giới hạn phạm vi nghiên cứu trên lãnh thổ tỉnh
An Giang.
- Phạm vi khoa học:
+ Phân tích cơ sở khoa học và thực tiễn về hiện trạng và quản lý sự sinh trưởng
và phát triển cây lúa khu vực nghiên cứu.
+ Định hướng quản lý cây lúa trong tiến trình thực hiện xây dựng cơ sở dữ liệu
cho cán bộ quản lý giám sát sự phát triển cây lúa cho địa bàn nghiên cứu và đề xuất
nhân rộng cho các địa phương khác.
4. Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu
- Cơ sở tài liệu nghiên cứu:
Luận văn được xây dựng trên cơ sở tài liệu của chính bản thân học viên thu
thập, thực hiện trong đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS trong quản lý sản
xuất lúa ở vùng đồng bằng sông Cửu Long” do TSKH. Nguyễn Đăng Vỹ làm chủ
nhiệm đề tài, Trung tâm Công nghệ phần mềm thủy lợi là cơ quan chủ trì thực hiện
trong thời gian 2011 – 2013. Đề tài đã nghiệm thu tháng 4/2014. Trong đó học viên
là người tham gia chính, được sử dụng số liệu từ các đợt khảo sát, thu thập số liệu
để thực hiện luận văn [7]:
+ Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:5.000 (xuất bản năm 2010) tỉnh An Giang thu thập từ
Trung tâm tư liệu đo đạc bản đồ thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường;
+ Bản đồ hành chính Việt Nam được cập nhật đến năm 2010 với các lớp bản đồ
địa giới hành chinh tỉnh, huyện và xã;
+ Các tài liệu, báo cáo của các cơng trình nghiên cứu đã được cơng bố có liên
quan tới đề tài (xem tài liệu tham khảo).
3
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp “điều tra, khảo sát thực địa”: Đây là phương pháp truyền thống
được sử dụng để đi khảo sát, điều tra nghiên cứu thực tế. Học viên đã có hai đợt đi
thực địa điều tra, khảo sát tại tỉnh An Giang, thời gian vào cuối tháng 6 đầu tháng
7/2012 và đầu tháng 7/2013 nhằm thu thập các tài liệu, số liệu, dữ liệu liên quan để
phục vụ sự phát triển của cây lúa;
+ Phương pháp “phân tích và tổng hợp thơng tin”: Nhằm tập hợp, kế thừa các tài
liệu, số liệu, dữ liệu đã thu thập được ở An Giang và các nguồn thu thập khác. Phân
tích và đánh giá tổng hợp các số liệu, dữ liệu điều tra, khảo sát sự phát triển của cây
lúa ở An Giang;
+ Phương pháp “xử lý và biên tập dữ liệu bản đồ”: Đây là phương pháp quan
trọng và được khai thác sử dụng trong biên tập các lớp bản đồ, xây dựng cơ sở dữ
liệu (lưu trữ, khai thác và cập nhật ...). Các lớp dữ liệu bản đồ như lớp ranh giới
hành chính tỉnh, huyện, xã của cả nước; lớp đất lúa, giao thông, thủy hệ, dân cư, đất
khác của tỉnh An Giang được xử lý và biên tập về định dạng dữ liệu, cấu trúc hình
học khơng gian bản đồ và các thơng tin thuộc tính;
+ Phương pháp “điều tra, thu thập xã hội học”: Là phương pháp nhằm xác định
yêu cầu của người dùng đối với hệ thống thông tin thông qua việc phỏng vấn, trao
đổi, thảo luận với các cán bộ Sở NN&PTNT tỉnh An Giang, Chi cục BVTV tỉnh An
Giang, cán bộ khuyến nông xã, người nông dân ở An Giang,... để tìm hiểu yêu cầu
của người sử dụng về các chức năng của hệ thống, yêu cầu đối với giao diện người
dùng, khả năng đáp ứng của trang thiết bị, hạ tầng kỹ thuật cơng nghệ thơng tin hiện
có;
+ Phương pháp “phân tích và thiết kế hệ thống thơng tin”: Sử dụng ngơn ngữ mơ
hình hố thống nhất (UML - Unified Modeling Language), đây là ngơn ngữ mơ
hình hóa được vận dụng để mơ hình hóa các ứng dụng máy tính. Mơ tả hệ thống
thơng tin WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa về cấu trúc hoạt động, thiết kế và
thực hiện hệ thống thông tin. Nắm bắt các yêu cầu của người dùng từ phân tích đến
thiết kế, kiểm định và kiểm tra hệ thống WebGIS.
4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học:
+ Đối với công nghệ GIS: xây dựng một hệ thống WebGIS hoàn toàn trên nền
tảng phần mềm mã nguồn mở với các công nghệ PostgreSQL, PostGIS, Apache,
MapServer, phát huy tối đa thế mạnh của các công nghệ này để thiết kế, xây dựng
hệ thống thông tin quản lý sự phát triển cây lúa đảm bảo tốc độ cập nhật, truy vấn
thông tin cho người dùng trong điều kiện phát triển công nghệ Internet hiện nay.
+ Đối với công nghệ thông tin: một hệ thống GIS vận hành trên mạng Internet
dưới dạng Web, thu nhận thông tin từ con người và được xây dựng hồn tồn trên
nền tảng cơng nghệ phần mềm mã nguồn mở.
- Ý nghĩa thực tiễn:
Khai thác thông tin từ hệ thống WebGIS quản lý sự phát triển cây lúa bởi bà
con nông dân, các nhà khoa học, các doanh nghiệp buôn bán lúa, gạo, cán bộ quản
lý các cấp của ngành NN&PTNT, lãnh đạo các địa phương và Bộ NN&PTNT
nhanh chóng nắm bắt được tình hình hiện trạng phát triển của cây lúa để phục vụ
trong công tác, kinh doanh, nghiên cứu và sản xuất của mình.
6. Cấu trúc luận văn
Ngồi phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận
văn được chia thành 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận chung giám sát sự phát triển của cây lúa bằng công
nghệ WebGIS.
Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của cây lúa tại tỉnh An
Giang.
Chương 3: Xây dựng hệ thống giám sát sự phát triển cây lúa bằng công nghệ
WebGIS tại An Giang.
5
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY
LÚA BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS
1.1. Đặc điểm sinh thái, quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước
1.1.1. Đặc điển sinh thái cây lúa nước
Cây lúa là cây lương thực quan trọng nhất của nước ta. Trồng lúa là một
nghề truyền thống của nhân dân Việt Nam từ rất xa xưa, kể từ khi người Việt cổ
xưa bắt đầu cơng việc trồng trọt thì cây lúa đã được quan tâm đầu tiên. Kinh nghiệm
sản xuất lúa đã hình thành, tích lũy và phát triển cùng với sự hình thành và phát
triển của dân tộc ta. Những tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong nước và thế giới
trên lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất lúa đã thúc đẩy mạnh mẽ ngành trồng lúa ở
nước ta vươn lên bắt kịp trình độ tiên tiến của thế giới.
Cây lúa thuộc lồi cây thân thảo, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt
đới khu vực đông nam châu Á và châu Phi (Oryza sativa và Oryza glaberrima). Một
cây lúa bao gồm các thành phần: rễ, thân, lá, hoa và hạt lúa (bơng lúa).
Hình 1.01. Mơ tả cấu trúc cây lúa (Oryza sativa) [30]
1. Rễ: rễ lúa là loại rễ chùm, rễ lúa có hai loại: rễ mầm mọc từ phơi hạt, có
tác dụng hút nước và chất dinh dưỡng đến lúc cây có 3 lá và rễ đốt: mọc ra từ các
6
đốt thân nằm dưới mặt đất, có tác dụng hút chất dinh dưỡng ni cây, trao đổi
khơng khí, giữ cho cây lúa đứng vững.
2. Thân: là loại thân thảo. Thời kỳ mạ và lúa non: thân lúa do các bẹ lá tạo
thành. Sau khi làm đốt, thân lúa do các lóng và đốt tạo thành, bên ngồi có bẹ lá bao
bọc. Số lóng trên mỗi thân phụ thuộc vào giống: giống dài ngày 7-8 lóng, giống
trung ngày 6-7 lóng và giống ngắn ngày có 4-5 lóng.
3. Lá: có lá mầm và lá thật. Lá mầm mọc trong quá trình ngâm ủ và thời
gian đầu sau khi gieo. Lá thật là lá mọc trong quá trình sinh trưởng sinh dưỡng của
cây lúa và tồn tại trong suốt quá trình sinh trưởng của cây lúa. Số lá trên cây phụ
thuộc vào giống: giống dài ngày ≥ 20 lá, giống trung ngày 16-18 lá, giống ngắn
ngày 12-15 lá.
4. Hoa lúa: Do có nhiều hoa trên một bơng lúa, q trình trỗ lại khơng đồng
thời nên hoa lúa nở theo quy luật từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong. Thời gian
nở hoa phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết: nếu thuận lợi, nhiệt độ thích hợp,
đủ nắng, trời quang mây, gió nhẹ hoa nở rộ vào 8-9 giờ sáng; nếu trời nắng nóng
hoa lúa sẽ nở sớm vào lúc 7-8 giờ sáng; nếu trời âm u, thiếu ánh sáng hay gặp rét
hoa lúa sẽ trỗ muộn từ 12-14 giờ trưa. Thời gian phơi màu, thụ tinh của hoa lúa từ
khi nở vỏ trấu đến lúc khép lại khoảng 50-60 phút
5. Hạt lúa: mỗi một hạt lúa được hình thành từ một hoa lúa. Các hạt lúa xếp
xít và gối lên nhau tạo thành bông lúa. Tùy vào các giống lúa khác nhau mà độ dài
bông, số lượng hạt cũng như mật độ xếp hạt của bơng lúa khác nhau.
1.1.2. Q trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước
v Nếu tính theo giai đoạn sinh trưởng thì cây lúa có 10 giai đoạn:
1. Giai đoạn trương hạt: Sau khi ngâm 72 giờ;
2. Giai đoạn hạt nảy mầm: Sau khi ủ hạt 24 - 30 giờ;
7
3. Giai đoạn đẻ nhánh: Sau khi cấy 5- 7 ngày nếu điều kiện thích hợp, 15 -20
ngày nều điều kiện thiếu ánh sáng, nhiệt độ thấp;
4. Gian đoạn phát triển lóng thân: Giống lúa ngắn ngày có thời gian làm đốt
khoảng 25 - 30 ngày, giống lúa trung ngày 30 - 40 ngày và dài ngày khoảng 50 - 60
ngày;
5. Giai đoạn phân hố hoa: Giai đoạn làm địng kết thúc khi cây lúa có địng
già chuẩn bị trỗ bơng;
6. Giai đoạn trổ bơng: Khi địng đã hồn chỉnh cây lúa bắt đầu trỗ với thời
gian 4-6 ngày;
7. Giai đoạn nở hoa thụ phấn, thụ tinh: Sau khi trỗ 10 ngày thì tất cả các hoa
trên bơng lúa đều được thụ tinh xong, bắt đầu phát triển thành hạt. Những hoa lúa
không được thụ tinh, hạt sẽ bị lép. Giai đoạn này kéo dài khoảng 35 ngày;
8. Giai đoạn hạt chín sữa: Sau phơi màu 5 - 7 ngày;
9. Giai đoạn hạt chín sáp: Giai đoạn này chất dịch trong hạt dần dần đặc lại,
hạt cứng. Màu xanh ở lưng hạt dần dần chuyển sang màu vàng. Khối lượng hạt tiếp
tục tăng lên;
10. Giai đoạn hạt chín hồn tồn: Giai đoạn này hạt chắc cứng. Vỏ trấu màu
vàng - vàng nhạt. Khối lượng hạt đạt tối đa.
Hình 1.02. Sơ đồ quá trình sinh trưởng và phát triển cây lúa [2]
v Nếu tính theo thời kỳ sinh trưởng thì cây lúa có 3 thời kỳ:
8
1. Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng: tính từ lúc hạt thóc nảy mầm đến khi bắt
đầu vào giai đoạn phân hố hoa lúa (trên thực tế người ta tính từ khi gieo mạ, cấy
lúa, cây lúa đẻ nhánh tới số nhánh tối đa).
2. Thời kỳ sinh trưởng sinh thực: tính từ lúc bắt đầu phân hố hoa lúa đến khi
lúa trỗ bông và thụ tinh (bao gồm từ: làm địng – phân hố địng, đến trỗ bơng –
bơng lúa thốt khỏi lá địng, nở hoa, tung phấn, thụ tinh).
3. Thời kỳ chín: sau khi thụ tinh, bơng lúa bước vào kỳ chín, kết thúc thời kỳ
này là bơng lúa chín hồn tồn, sau đó tiến hành thu hoạch hạt thóc.
1.2. Những vấn đề cơ bản về WebGIS giám sát sự phát triển cây lúa
1.2.1. Tổng quan về WebGIS
1.2.1.1. Khái niệm về WebGIS
WebGIS là hệ thống thông tin địa lý phân tán trên một mạng các máy tính để
tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên World Wilde Web. Trong cách thực hiện
nhiệm vụ phân tích GIS, dịch vụ này gần giống như là kiến trúc Client-Server của
Web. Xử lý thông tin địa lý được chia ra thành các nhiệm vụ ở phía server và phía
client. Điều này cho phép người dùng có thể truy xuất, thao tác và nhận kết quả từ
việc khai thác dữ liệu GIS từ trình duyệt web mà khơng phải trả tiền cho phần mềm
GIS [16].
Một client tiêu biểu là trình duyệt web và server-side bao gồm một Web
server có cung cấp một chương trình phần mềm WebGIS. Client thường yêu cầu
một ảnh bản đồ hay vài xử lý thông tin địa lý qua Web đến server ở xa. Server
chuyển đổi yêu cầu thành mã nội bộ và gọi những chức năng về GIS bằng cách
chuyển tiếp yêu cầu tới phần mềm WebGIS. Phần mềm này trả về kết quả, sau đó
kết quả này được định dạng lại cho việc trình bày bởi trình duyệt hay những hàm từ
các plug-in hay Java applet. Server sau đó trả về kết quả cho client để hiển thị, hoặc
gởi dữ liệu và các công cụ phân tích đến client để dùng ở phía client.
Phần lớn sự chú ý gần đây là tập trung vào việc phát triển các chức năng
GIS trên Internet. WebGIS có tiềm năng lớn trong việc làm cho thông tin địa lý trở
nên hữu dụng và sẵn sàng tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới. Thách thức
9
lớn của WebGIS là việc tạo ra một hệ thống phần mềm không phụ thuộc vào
platform và chạy trên chuẩn giao thức mạng TCP/IP, có nghĩa là khả năng WebGIS
được chạy trên bất kì trình duyệt web của bất kì máy tính nào nối mạng Internet. Đối
với vấn đề này, các phần mềm GIS phải được thiết kế lại để trở thành ứng dụng
WebGIS theo các kỹ thuật mạng Internet.
1.2.1.2. Kiến trúc và mơ hình hoạt động WebGIS
1. Kiến trúc WebGIS
Kiến trúc xuất bản web của hệ thống tin dữ liệu không gian cũng gần giống
như kiến trúc dành cho một hệ thông tin web cơ bản khác, ngoại trừ có ứng dụng
GIS sử dụng các kỹ thuật khác. Có nhiều dạng của việc xuất bản web cho thông tin
không gian, phần phức tạp nhất sẽ được trình bày ở đây để có cái nhìn tổng qt hơn
về kiến trúc của chúng.
Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được dùng để quản lý và truy xuất dữ liệu
không gian, được đặt trên data server. Nhà kho hay nơi lưu trữ (clearing house) được
dùng để lưu trữ và duy trì những siêu dữ liệu (dữ liệu về dữ liệu - metadata) về dữ
liệu không gian tại những data server khác nhau. Dựa trên những thành phần
quản lý dữ liệu, ứng dụng server và mơ hình server được dùng cho ứng dụng hệ
thống để tính tốn thơng tin khơng gian thơng qua các hàm cụ thể. Tất cả kết quả
tính tốn của ứng dụng server sẽ được gởi đến web server để thêm vào các gói
HTML, gởi cho phía client và hiển thị nơi trình duyệt web.
Xem hình minh họa 1.03 [38]. Lưu ý là tất cả các thành phần đều được kết
nối nhau thông qua mạng Internet.
2. Các bước xử lý
Quá trình làm việc với hệ thống web xử lý thơng tin khơng gian được minh
họa như trên hình vẽ trên. Người dùng sử dụng trình duyệt web ở phía client (thường
là giao diện đồ họa).
a) Bước 1: Client gởi yêu cầu của người sử dụng thông qua giao thức HTTP đến
webserver.
b) Bước 2: Web server nhận yêu cầu của người dùng gởi đến từ phía client, xử lý
10
và chuyển tiếp yêu cầu đến ứng dụng trên server có liên quan.
c) Bước 3: Application server (chính là các ứng dụng GIS) nhận các yêu cầu cụ
thể đối với ứng dụng và gọi các hàm có liên quan để tính tốn xử lý. Nếu có u cầu
dữ liệu nó sẽ gởi yêu cầu dữ liệu đến data exchange server(server trao đổi dữ liệu)..
d) Bước 4: Data exchange server nhận u cầu dữ liệu và tìm kiếm vị trí của
những dữ liệu này sau đó gởi yêu cầu dữ liệu đến server chứa dữ liệu (data server )
tương ứng cần tìm.
e) Bước 5: Data server dữ liệu tiến hành truy vấn lấy ra dữ liệu cần thiết và trả dữ
liệu này về cho data exchange server.
f) Bước 6: Data exchange server nhận dữ liệu từ nhiều nguồn data server khác
nhau nằm rải rác trên mạng. Sắp xếp dữ liệu lại theo logic của yêu cầu dữ liệu, sau đó
gởi trả dữ liệu về cho application server.
g) Bước 7: Application server nhận dữ liệu trả về từ các data exchange server và
đưa chúng đến các hàm cần sử dụng, xử lý chúng tại đây và kết quả được trả về cho
web server.
h) Bước 8: Web server nhận về kết quả xử lý, thêm vào các ngữ cảnh web
(HTML, PHP..) để có thể hiển thị được trên trình duyệt và cuối cùng gởi trả kết quả
về cho trình duyệt dưới dạng các trang web.
Hình 1.03. Kiến trúc WebGIS
11
Hình 1.04. Các dạng u cầu từ phía Client
3. Mơ hình hoạt động
Trong mơ hình hoạt động của WebGIS được chia ra 2 phần: các hoạt động ở
phía client (client side) và các hoạt động xử lý ở phía server (server side).
a. Client side
Client side được dùng để hiển thị kết quả đến cho người dùng, nhận các điều
khiển trực tiếp từ người dùng và tương tác với web server thơng qua trình duyệt web.
Các trình duyệt web sử dụng chủ yếu HTML để định dạng trang web. Thêm vào đó
một vài plug-in, ActiveX và các mã Applet được nhúng vào trình duyệt để tăng
tính tương tác với người dùng.
b. Server side
Gồm có: Web server, Application server, Data server và Clearinghouse..
Server side có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu khơng gian, xử lý tính tốn và trả về
kết quả (dưới dạng hiển thị được) cho client side.
-
Web server được dùng để phục vụ cho các ứng dụng web, web server sử
dụng nghi thức HTTP để giao tiếp với trình duyệt web ở phía client. Tất cả các yêu
cầu từ phía client đối với ứng dụng web đều được web server nhận và thơng dịch và
sau đó gọi các chức năng của ứng dụng thông qua các giao tiếp mạng như MAPI,
Winsock, namped pipe…
-
Application server là phần chương trình gọi các hàm xử lý GIS, gởi yêu
cầu lấy dữ liệu đến clearinghouse.
12
-
Data server là phần cơ bản của hầu hết các hệ thống thông tin với nhiệm
vụ quản lý và điều khiển truy cập dữ liệu.
Ban đầu, đa số GIS sử dụng File System để quản lý dữ liệu không gian và
DBMS (Database Management System) để quản lý dữ liệu thuộc tính. Ngày nay có
nhiều sản phẩm và giải pháp phần mềm thay thế để quản lý dữ liệu không gian
và thuộc tính một cách chung nhất. Ví dụ: SDE của ESRI (1998), SpatialWare của
MapInfo (1998)…Nhìn chung các cơ sở dữ liệu sử dụng đều là các cơ sở dữ liệu
quan hệ, và trong tương lai sẽ thay thế bằng cơ sở dữ liệu hướng đối tượng.
-
Clearinghouse được sử dụng để chứa dữ liệu về dữ liệu không gian được
quản lý bởi các data server. Clearinghouse đóng vai trị như một cuốn catalog,
clearinghouse tìm kiếm trong catalog này để tìm dữ liệu cần.
1.2.1.3. Các chuẩn trao đổi dữ liệu WebGIS hiện nay
Ø Trao đổi dữ liệu của hệ thống WebGIS
Từ nhiều thập niên nay, một số lượng lớn ứng dụng GIS đã được phát triển
trong nhiều lĩnh vực như điều khiển, quản lý tài nguyên, giao thông, giáo dục, tài
nguyên nước, trong lĩnh vực quân sự… Ứng với mỗi ứng dụng GIS, dữ liệu GIS
cũng được tạo ra tương ứng.
Thông thường các dữ liệu này sẽ rất lớn và tốn thời gian và công sức để xây
dựng. Vấn đề chia sẻ nguồn tài nguyên dữ liệu được đặt ra nhằm giảm thiểu chi phí
xây dựng và quản lý dữ liệu GIS.
Hình 1.05. Dữ liệu GIS trong kiến trúc WebGIS đơn thể
13
Trong mơ hình kiến trúc trên, hệ thống WebGIS được gọi là đơn thể. Vì
trong đó dữ liệu GIS được dùng chỉ cho một nhóm ứng dụng GIS. Trong khi dữ
liệu GIS này có thể được sử dụng cho các nhóm ứng dụng GIS khác. Việc chia sẻ dữ
liệu GIS này thường khó khăn, các nhóm ứng dụng GIS sẽ dùng chung trên tồn thể
dữ liệu này.
Ví dụ: Dữ liệu bản đồ thành phố dùng cho nhóm các ứng dụng tìm đường đi
trong thành phố. Dữ liệu này cũng có thể được dùng cho các nhóm ứng dụng tìm
thơng tin nơi chốn như quán ăn nhà hàng hay nhóm ứng dụng liên quan đến hệ định
vị tồn cầu vv…
Hình 1.06. Chia xẻ dữ liệu GIS giữa các nhóm ứng dụng
Ø Giải pháp cho vấn đề trao đổi dữ liệu
Hiện nay, việc chia sẻ dữ liệu được thực hiện với hai giải pháp chuẩn trao
đổi dữ liệu WebGIS, do tổ chức OGC - Hiệp hội định chuẩn thông tin địa lý mở
(Open Geospatial Consortium) định nghĩa:
a) Web Map Service (WMS) - Dịch vụ bản đồ / Server
Là một dịch vụ cung cấp bản đồ số trên Web. Hiện nay, dịch vụ bản đồ theo
chuẩn mở WMS của hiệp hội OpenGIS là một hướng nghiên cứu khá mới mẻ nhưng
đầy tiềm năng tại Việt Nam.
1. Thành phần Web Map Service: WMS bao gồm 2 thành phần chính là Web
Map Server và Web Map Client.
- Web Map Server là phần dịch vụ bản đồ chạy trên Server, nó có nhiệm vụ
cung cấp các chức năng chính như:
+
Tạo bản đồ (dưới dạng đồ họa, ảnh, tập tin dữ liệu địa lý...).
14
+
Trả lời các câu truy vấn của Web Map Client về nội dung bản đồ
- Web Map Client (Web Browser hay 1 Application) có chức năng gửi các yêu
cầu (Request) đến Web Map Server về các thuộc tính của Bản đồ hay yêu cầu hiển
thị bản đồ dưới dạng 1 URL. Nội dung của URL phụ thuộc rất nhiều vào dịch vụ do
Web Map Server cung cấp:
+
Yêu cầu tạo bản đồ, tham số URL chỉ ra phạm vi địa lý của bản đồ, hệ tọa độ,
kiểu thông tin được sử dụng, dạng lưu trữ bản đồ, kích thước, kết quả...
+
Yêu cầu truy vấn nội dung bản đồ, tham số URL phải chỉ ra lớp thông tin bản
đồ cần truy vấn, vị trí cần truy vấn.
+
u cầu cung cấp thơng tin về khả năng phục vụ của WMS Server.
2. Cơ chế hoạt động của WMS:
- Truyền thơng giữa các máy tính (Communication): Ờ tầng dưới cùng của mơ
hình truyền thơng, thơng tin được truyền nhận bởi các tín hiệu điện tương ứng với cơ
chế mã hóa nhị phân (0/1). Ở tầng tiếp theo là TCP/IP; tầng ứng dụng là giao thức
HTTP, thơng tin ở tầng này được mã hóa bởi ngơn ngữ HTML.
-
Yêu cầu (Requests ): Trình duyệt gửi yêu cầu đến trang Web bằng 1
GetRequest, GetRequest được định dạng bởi 1 URL.
-
Trả lời (Response ): WebServer kiểm tra sự tồn tại của các trang Web, nếu
tồn tại và người dùng có quyền truy cập thì sẽ trả về trang Web cho người dùng, nếu
không sẽ báo thông điệp lỗi. Các trang Web được mã hóa HTML, ngơn ngữ này bao
gồm các thẻ mô tả thành phần của một trang.
-
Hiển thị (Display ): Trình duyệt hiển trị trang Web, mỗi khi trình duyệt
chuyển đổi các thẻ HTML thành các đối tượng đồ họa, nó sẽ vẽ lên màn hình và chờ
người dùng thao tác.
3. Đặc tả WMS:
-
Đặc tả WMS là một tài liệu mô tả cách thức một Server đáp ứng (Response)
các yêu cầu cụ thể từ một Client. Khi cả Client và Server cịn thực thi đặc tả này thì
chúng cịn có thể trao đổi với nhau.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: