Nghiên cứu, Xây dựng WebGIS hỗ trợ quản lý hệ thống tưới bắc sông Chu và nam sống Mã

Xem cỡ chữ

Hệ thống thông tin địa lý trực tuyến WebGIS là hệ thống được thiết kế để thu thập, lưu trữ, thao tác, phân tích, quản lý và tất cả các dữ liệu địa lý trên mạng Internet, vì vậy nó thực sự rất hữu ích cho cả hai giai đoạn thực hiện và quản lý vận hành của các dự án thủy lợi. WebGIS có thể trình bày thông tin giám sát đánh giá với độ tin cậy cao, và do đó là một công cụ có giá trị để hỗ trợ việc ra quyết định.

Bài báo trình bày ứng dụng phát triển hệ thống WebGIS hỗ trợ quản lý hệ thống tưới Bắc sông Chu và Nam sông Mã vận hành trên mạng Internet, cho phép tra cứu, cập nhật thông tin về công tác thủy lợi như thông tin về các công trình, thông tin về tình hình mùa vụ, cơ cấu cây trồng, lịch gieo trồng, lịch tưới, tiêu, lịch vận hành các công trình, thông tin về tình hình hạn hán, ngập úng; truy vấn thông tin, thiết lập báo cáo thống kê, tổng hợp; xây dựng các loại bản đồ chuyên đề khác nhau.

Hệ thống tưới Bắc sông Chu - Nam sông Mã nằm tại tỉnh Thanh Hóa, Bắc Trung bộ Việt Nam. Diện tích tưới của Dự án khoảng 31.100 ha ở phía Tây thành phố Thanh Hóa. Phạm vi dự án nằm tại các khu vực của tỉnh Thanh Hóa giữa phía bắc sông Chu và phía Nam sông Mã, tại 06 huyện Thường Xuân. Thọ Xuân, Cẩm Thủy, Ngọc Lặc, Thiệu Hóa và Yên Định. Xây dựng Hệ thống tưới Bắc sông Chu - Nam sông Mã dựa trên công nghệ WebGIS nhằm hỗ trợ nằng cao hiệu quả cho công tác quản lý giám sát thực hiện dự án và khai thác vận hành sử dụng của các công ty thủy nông.

1. Yêu cầu phát triển WebGIS hệ thống tưới Bắc Sông Chu và Nam Sông Mã

Thiết lập WebGIS [1] [2] phục vụ hỗ trợ Ban quản lý dự án Trung ương. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (CPO) trong quản lý vận hành hệ thống tưới Bắc sông Chu và Nam sông Mã. Hệ thống này giúp cho CPO quản lý, giám sát tiến độ và đánh giá chất lượng các hạng mục trong thời gian thực hiện dự án và bàn giao cho địa phương để quản lý vận hành, khai thác hệ thống tưới, bao gồm:

- Thành lập một cơ sở dữ liệu hệ thống tưới duy nhất, hiện đại với cơ chế chia sẻ dữ liệu giữa các đơn vị và các bên liên quan.

- Các công cụ thống kê, báo cáo, xây dựng biểu đồ bao gồm các tiêu chí truy vấn dựa trên các thuộc tính và không gian.

- Cho phép quản lý, chỉnh sửa, cập nhật dữ liệu thường xuyên và theo thời gian thực, truy vấn thông tin một cách thuận tiện nhất đối với tất cả cấp độ của người dùng: cán bộ nhân viên thuộc CPO, Văn phòng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, nhóm chuyên gia tư vấn và cán bộ tỉnh Thanh Hóa (những người làm việc tại Sở NN&PTNT), cán bộ kỹ thuật thủy nông của Công ty thủy lợi sông Chu và sông Mã (IMCs).

Sản phẩm WebGIS cần đáp ứng các yêu cầu cụ thể như sau:

* Giai đoạn 1: Hỗ trợ cung cấp thông tin thường xuyên trong việc quản lý quá trình thực hiện dự án

- Cung cấp thông tin về kinh tế xã hội: dân số, giới tính, dân tộc, thu nhập, hộ gia đình bị ảnh hường (AHs), người bị ảnh hưởng (APs).

- Cung cấp thông tin về các hoạt động RDS: phạm vi tổ chức dùng nước (WUOs), hoạt động của từng tổ, hoạt động xây dựng trên kênh nội đồng.

- Cung cấp thông tin về hiện trạng của vùng tưới: thông số kỹ thuật của công trình thủy lợi hiện có, diện tích tưới và diện tích tiêu.

- Cung cấp thông tin về hiện trạng của sản xuất nông nghiệp và phương pháp sản xuất phi nông nghiệp khác: phân phối các loại cây trồng, năng suất, sản lượng ...

- Cung cấp thông tin về việc thực hiện các hoạt động xây dựng: việc thực hiện thiết kế tuyến kênh, tiến độ xây dựng.

* Giai đoạn 2: Quản lý vận hành hệ thống trên bản đồ tưới

- Cung cấp thông tin về hệ thống thủy lợi, công trình: cống, xi phông, cống tưới, đập tràn, trạm bơm, kênh tưới và phạm vi tưới của mỗi kênh.

- Cung cấp thông tin về phạm vi của các tổ chức dùng nước WUOs.

- Cung cấp thông tin diện tích phụ trách của từng công trình.

2. Thiết kế phần mềm WebGIS

Hệ thống WebGIS được xây dựng và vận hành với mô hình cấu trúc lý thuyết 3 lớp tiên tiến và phổ biến hiện nay. 

Tầng dữ liệu: Thực hiện các chức năng liên quan đến lưu trữ và truy xuất dữ liệu của ứng dụng. Thường lớp này sẽ sử dụng các dịch vụ của các hệ quản trị cơ sở dữ liệu như PostgreSQL... để thực hiện nhiệm vụ của mình. Trong lớp này có các thành phần chính là Data Access Logic, Data Sources, Service Agents).

Tầng dịch vụ: Thực hiện các Chức năng chính của hệ thống, sử dụng các dịch vụ do lớp Data Access cung cấp, và cung cấp các dịch vụ cho lớp Presentation. Lớp này cũng có thể sử dụng các dịch vụ của các nhà cung cấp thứ 3 (3rd parties) để thực hiện công việc của mình. Trong lớp này có các thành phần chính là Business Components, Business Entities và Service Interface.

Tầng trình bày: Làm nhiệm vụ giao tiếp với người dùng cuối để thu thập dữ liệu và hiển thị kết quả/dữ liệu thông qua các thành phần trong giao diện người sử dụng. UI Process Components: là thành phần chịu trách nhiệm quản lý các qui trình chuyển đổi giữa các UI Components.

2.1. Đối tượng người dùng: Là những người sử dụng được cấp quyền đề truy cập hệ thống, các đối tượng người dùng như các cán bộ ở CPO. Ban quản lý dự án tỉnh Thanh Hóa PPMU, Công ty thủy lợi sông Chu và sông Mã số lượng 60 người.

2.2. Phần cứng: Là các máy tính desktop, laptop, các máy điện thoại thông minh được kết nối với máy Server thông qua mạng LAN hoặc Internet, có cài đặt sẵn trình duyệt web Mozilla Firefox, Internet Explorer, Google Chrome,... để truy cập và sử dụng phần mềm thông qua mạng Internet.

2.3. Cơ sở dữ liệu và hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở PostgreSQL/PostGIS 2.0 với Geoserver được cài đặt trên máy chủ đề quản lý và phân phối dữ liệu GIS.

Cơ sở dữ liệu hệ thống tưới [2] được thiết kế sử dụng đồng thời 02 hệ qui chiếu tọa độ VII- 2000 và WGS - 84 bao gồm các dữ liệu sau:

a) Dữ liệu không gian cơ bản bao gồm các nhóm lớp sau:

- Bản đồ địa giới hành chính tổng thể: phủ kín tỉnh Thanh Hóa, các huyện các xã. Trong đó vùng dự án có 75 xã thuộc 6 huyện. Mỗi xã được gán một mã số tương ứng với hệ         thống quản lý đất đai hiện hành của Việt Nam;

- Bản đồ nền cơ sở (Based map)ở tỉ lệ 1:10.000. bao gồm các lớp:

+ Lớp Dân cư; vị trí Uỷ ban nhân dân tỉnh, huyện, xã; khu dân cư (thôn bản);

+ Lớp Giao thông: đường quốc lộ, tỉnh lộ, liên huyện, liên xã, liên thôn;

+ Lớp Mạng lưới thủy văn: sông, suối, hồ ao, kênh, mương, hồ chừa nước

+ Các công trình khác, các khu chức năng (nhà ga, sân bay, trường học, bệnh viện, chợ…);

+ Ranh giới vùng dự án: khu vực xây dựng mới và khu nâng cấp;

+ Lớp các yếu tố khác: bao gồm các yếu tố như đập, đê và các yếu tố khác;

- Mô hình số độ cao (DEM) với độ chính xác độ cao 5m.

b) Dữ liệu không gian chuyên đề gồm các lớp sau:

- Bản đồ chuyên đề hệ thống tưới bao gồm:

Hệ thống kênh tưới: kênh chính, kênh chính Bắc, kênh chính Nam, kênh cấp 1, kênh cấp 2, kênh cấp 3, kênh nội đồng. Mỗi kênh tưới được mã hóa theo tên và lớp, theo đúng thiết kế của Tổng công ty Tư vấn Xây dựng Thủy lợi Việt Nam - CTCP (HEC);

Vùng tưới: vùng nông nghiệp cần tưới tiêu. Các đặc tính của mỗi vùng gồm: diện tích tưới, loại đất, loại cây trồng và tên của WUA. Bản đồ này được biên tập từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1:2.000, 1:5.000, 1: 10.000 và đã cập nhật được thuộc tính cổng phụ trách vùng tưới theo cống đầu kênh của hệ thống kênh chính Nam và kênh chính Bắc.

+ Hồ chứa, đập dâng, đập tràn;

+ Trạm bơm (tên, vị trí, công suất, công suất bơm m3/h, số lượng bơm, số xã, số lao động, lịch bơm...);

+ Trạm đo thủy văn.

+ Các công trình trên kênh gồm: cầu, cống tưới, cống tiêu, cống điều tiết, xi phông, dốc nước, tràn...

- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp huyện tỉ lệ 1:10.000 và 1:5.000 ở 2 thời điểm năm 2010 và 2015 theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

c) Dữ liệu phi không gian (dạng bảng): Dữ liệu này được nhóm thành bốn nội dung chính với mức độ chi tiết khác.

- Thành phần kinh tế - xã hội: Các thông tin được sắp xếp dưới dạng bảng, theo mã huyện, xã để liên kết được với lớp thông tin không gian huyện, xã.

- Thành phần Nông nghiệp: Thành phần này được tập hợp để hỗ trợ giám sát và đánh giá các hoạt động nông nghiệp sau khi xây dựng. Lưu ý: thông tin trước dự án là tình hình hiện trạng; thông tin sau dự án là kết quả thiết kế/dự kiến

- Dữ liệu hệ thống tưới: Tất cả dữ liệu quan trọng của hệ thống thiết kế tưới được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu GIS phục vụ cho công tác giám sát đánh giá (M&E) trong quá trình thực hiện dự án và cho hoạt động O&M của hệ thống trong tương lai. Những dữ liệu này sẽ được cung cấp bởi Tổng công ty Tư vấn Xây dựng Thủy lợi Việt Nam - CTCP (HEC)

Thành phần Hỗ trợ phát triển nông thôn (RDS): Thành phần này cung cấp thông tin cho hiệp hội dùng nước (WUA, ở cấp xã) và các nhóm sử dụng nước (WUG, ở cấp tổ, đội tưới của thôn). Tất cả các ranh giới thủy văn của WUAs và WUGs sẽ được cung cấp bởi cán bộ của công ty tư vấn RDS cũng như thông tin về các đoạn kênh duy nhất để cung cáp nước tưới tiêu cho WUA/WUGs

d) Dữ liệu khác

Bản đồ và ảnh vệ tinh tích hợp từ trang Web của Google Map.

Dữ liệu đầu ra của hệ thống SCADA.

2.4. Phần mềm

Phần mềm WebGIS quản lý hệ thống tưới được thiết kế gồm các chức năng chính sau:

(i) Bản đồ tưới: Bản đồ hệ thống tưới sẽ được trình bày với màu sắc, biểu tượng theo tiêu chuẩn của ngành thủy lợi gồm có nhóm lớp bản đồ nền, bản đồ vệ tinh, hệ thống kênh tưới và các công trình trên kênh. Tất cả các nhóm lớp, các lớp bản đồ của hệ thống tưới bắc sông Chu và nam sông Mã được hiển thị trên nền Web cho phép người dùng dễ dàng quản lý và xem thông tin từ tổng quát đến chi tiết thông qua tính năng tương tác trực tiếp trên bản đồ (phóng to, định vị, ...)

(ii) Quản lý công trinh theo các thông tin như sau:

- Cho phép quản lý thông tin chung và các thông số kỹ thuật của hệ thống kênh gồm kênh chính bắc, kênh chính nam (bao gồm kênh chính, kênh cấp 1, kênh cấp 2)

- Cho phép quản lý thông tin chung và các thông số kỹ thuật của các công trình trên kênh như: trạm bơm, cống lấy nước, xi phông, cầu máng, … diện tích tưới do các cống phụ trách.

- Hồ sơ công trình cho phép quản lý hồ sơ pháp lý, bản vẽ, các báo cáo của các công trình từng hạng mục.

- Hình ảnh hiện trạng cho phép lưu trữ các hình ảnh hiện trạng, của hệ thống tưới theo thời gian.

(iii)Quản lý dữ liệu phi công trình: gồm thông tin về thành phần kinh tế xã hội, thành phần nông nghiệp và thành phần hỗ trợ phát triển nông thôn.

(iv) Tìm kiếm, tạo báo cáo về dữ liệu hệ thống tưới: cung cấp công cụ tìm kiếm, chỉnh sửa thêm mới và chiết xuất dữ liệu theo nhiều tiêu chí. Dữ liệu báo cáo có thể kết xuất ra các định dạnh file hoặc in ấn trực tiếp (hình 9).

- Tìm kiếm trên thanh điều hướng, cho phép tìm kiếm theo từng loại công trình, đối với mỗi loại công trình sẽ hiển thị khung tìm kiếm với các tiêu chi khác nhau.

- Module tìm kiếm nâng cao, cung cấp công cụ tìm kiếm từng loại công trình và chiết xuất dữ liệu theo các tiêu chí. Kết quả tìm kiếm hiển thị trên lưới và cho phép in báo cáo. Dữ báo cáo có thể kết xuất ra các định dạng file hoặc in ấn trực tiếp.

- Báo cáo thông số kỹ thuật công trình. Cho phép xem báo cáo theo từng loại công trình. Có thể lọc các thông số theo tên công trình.

- Báo cáo dữ liệu phi công trình: Cho phép xem báo cáo theo từng loại dữ liệu thành phần có thể lọc dữ liệu theo huyện, xã hoặc mốc thời gian.

(v) Phần mềm được thiết kế đảm bảo các yêu cầu bảo mật với các giải pháp: cho phép sử dụng truy cập vào hệ thống, bảo mật, mã hóa đường truyền dữ liệu;

(vi) Chức năng sao lưu và phục hồi cơ sở dữ liệu:

(vii) Tích hợp với hệ thống SCADA;

3. Kết luận:

Phần mềm WebGIS quản lý hệ thống tưới Bắc sông Chu và Nam sông Mã vận hành trên mạng Internet, mạng LAN, có thể truy cập sẵn có ở địa chỉ http://adb6.vnims.vn/ [3,4]. Điều này cho phép tất cả người dùng (bao gồm lãnh đạo, cán bộ ở các cấp từ Trung ương đến địa phương, những tập thể cá nhân quan tâm đến công tác thuỷ lợi) ở các vị trí địa lý khác nhau cùng có thể đăng nhập vàohệ thống và sử dụng các chức năng của hệ thống như: cập nhật thông tin về công tác thuỷ lợi như tin về các công trình, thông tin về tình hình mùa vụ, cơ cấu cây trồng, lịch gieo trồng, lịch tưới tiêu, lịch vận hành các công trình, thông tin về tình hình hạn hán, ngập úng; truy vấn thông tin, thiết lập cáo thống kê, tổng hợp; xây dựng các loại bản đồ chuyên đề khác nhau.

Bình luận


Mã kiểm tra


 
 

Tìm kiếm