Đề cương luận văn Ứng dụng Webgis xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác chữa cháy khẩn cấp trên địa bàn thành phố Hà Nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KINH DOANH VÀ CÔNG NGHỆ HÀ NỘI --------------- ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã ngành: 60.480.103 Đề tài: ỨNG DỤNG WEBGIS XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU PHỤC VỤ CÔNG TÁC CHỮA CHÁY KHẨN CẤP TRÊN ĐỊA BÀN TP. HÀ NỘI HỌC VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Tài Thọ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: ThS. Chu Thị Hồng Hải Hà Nội, 12/2015 ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SỸ Tên đề tài: “Ứng dụng Webgis xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác chữa cháy khẩn cấp trên địa bàn thành phố Hà Nội” Giáo viên hướng dẫn: ThS. Chu Thị Hồng Hải Học viên thực hiện: Nguyễn Tài Thọ Lớp: Cao học CNTT 9.01 Cơ sở đào tạo: Khoa công nghệ thông tin - Trường Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số chuyên ngành: 60.480.103 ĐẶT VẤN ĐỀ Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay công tác phòng cháy và chữa cháy (PC&CC) đang là vấn đề được nhiều lãnh đạo thành phố quan tâm. Cháy không chỉ gây thiệt hại cho riêng một cá nhân, hộ gia đình nào mà ảnh hưởng đến những người xung quanh cũng như ảnh hưởng đến tình hình an ninh trật tự nói chung. Bên cạnh đó nhiều vụ cháy còn gây thiệt hại lớn về vật chất cũng như ảnh hưởng đến an sinh xã hội. Chính vì thế, mỗi người dân cũng như doanh nghiệp cần nhận thức rằng đảm bảo an toàn PC&CC chính là bảo vệ an toàn tính mạng, tài sản của chính mình, của cộng đồng xã hội để từ đó có trách nhiệm hơn trong công tác PC&CC. Bên cạnh ý thức phòng chống cháy nổ của người dân thì Sở Cảnh sát PC&CC Thành phố cũng tăng cường công tác xây dựng phong trào toàn dân PC&CC trên địa bàn Thành phố, xác định nhiệm vụ phòng cháy và chữa cháy là nhiệm vụ hàng đầu và thường xuyên tiến hành đồng bộ các biện pháp nghiệp vụ, tăng cường kiểm tra đôn đốc, chỉ đạo việc thực hiện các quy định về an toàn PC&CC; phát huy tối đa hiệu quả phương châm “4 tại chỗ” trong công tác phòng cháy chữa cháy là “Chỉ huy tại chỗ, lực lượng tại chỗ, phương tiện tại chỗ và vật tư hậu cần tại chỗ” xử lý kịp thời mọi tình huống xảy ra. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ, việc ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác tác chiến và quy hoạch phòng cháy chữa cháy đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới và đạt được hiệu quả rất cao, mà đặc biệt là ứng dụng mạnh mẽ của công nghệ Webgis (Geographic Information System) trên nền web hay còn gọi là Webgis. Với Webgis ta có thể: Truy vấn, phân tích không gian mạnh mẽ. Hệ thống có thể tự động tìm kiếm các trạm cứu hỏa gần nhất, xe cứu hỏa, thông tin các nguồn nước và các bệnh viện gần nhất với đám cháy. Webgis hỗ trợ nhiều mô hình trực quan phân tích và hiển thị các nhiệm vụ phục vụ cháy, đồng thời cho phép tiếp cận với những dữ liệu(DL) quan trọng, các hình ảnh, bản vẽ hay bảng DL. Webgis phân tích tính toán kết hợp với những khoảng thời gian khác nhau, xác định các điểm nóng theo thời gian, theo ngày trong tuần và các thời gian dễ gây ra sự cố khi di chuyển. Webgis tính đến các trường hợp rủi ro và các vấn đề cần giải quyết xung quanh sự cố, nắm bắt được tình hình các vụ cháy, dự báo các trường hợp xảy ra, xác định các vấn đề cơ sở của sự cố, cung cấp thông tin các đội cảnh sát PC&CC. Vì vậy, trước tình hình cháy phức tạp trên địa bàn thành phố hiện nay, việc ứng dụng công nghệ Webgis sẽ là một bước tiến trong công tác quản lý, tác nghiệp và quy hoạch để công tác PC&CC được tập trung và hiệu quả, góp phần hạn chế thấp nhất những thiệt hại về người và của do cháy nổ gây ra. Xuất phát từ lý do trên, em đã chọn đề tài: “Ứng dụng Webgis xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác chữa cháy khẩn cấp trên địa bàn thành phố Hà Nội” làm luận văn thạc sỹ của mình. 2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1. Mục đích nghiên cứu Ứng dụng công nghệ Webgis hỗ trợ công tác tác chiến và quy hoạch PC&CC nhằm giúp cho lực lượng cảnh sát PC&CC khu vực khai thác và sử dụng nhanh nhất các nguồn thông tin phục vụ kịp thời cho công tác điều hành chỉ huy chữa cháy đạt hiệu quả cao, làm giảm thiệt hại do cháy gây ra đến mức thấp nhất. Mục tiêu tổng quát nghiên cứu của đề tài: “ Ứng dụng Webgis xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác chữa cháy khẩn cấp” 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu Để thực hiện thành công Đề tài cần nghiên cứu các nội dung sau: - Nghiên cứu thực trạng việc quản lý công tác chữa cháy khẩn cấp trên địa bàn TP Hà Nội. - Nghiên cứu các lớp thông tin cần được tổ chức trong Webgis. - Nghiên cứu phần mềm ArcGIS, ArWebgis và các công cụ khác hỗ trợ cho việc thiết kế web và xây dựng csdl, tìm đường đi ngắn nhất. - Nghiên cứu qui trình xây dựng CSDL GIS. - Nghiên cứu các kỹ thuật tìm đường đi ngắn nhất, xếp chồng bản đồ và một số kỹ thuật khác. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu - Công tác chữa cháy khẩn cấp. - Arcgiss; Webgis và một số công cụ tìm kiếm. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trên địa bàn thành phố Hà Nội. 3.3. Ý nghĩa khoa học của đề tài Đề tài góp phần vào việc phát triển và mở rộng các ứng dụng của GIS vào các vấn đề trong thực tế. Ngoài ra, đề tài còn phát triển công nghệ Web hiện nay theo hướng Webgis mã nguồn mở, tích hợp thông tin không gian và thông tin thuộc tính thành một hệ thống thông tin hoàn chỉnh trên nền Web. Đề tài là nền tảng trong việc nghiên cứu và ứng dụng Webgis mã nguồn mở phục vụ lĩnh vực PC&CC nói riêng và các lĩnh vực kinh tế - xã hội khác nói chung. 3.4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Xây dựng CSDL GIS hỗ trợ cho Sở PC&CC, cá nhân trong việc quản lý, cập nhật và tìm kiếm các trạm PC&CC. Cung cấp cho người sử dụng một phương tiện tìm hiểu, tìm đường đi ngắn nhất, kiếm các trạm cấp nước gần nhất và các yếu tố khắc phục vụ PC&CC một cách kịp thời, nhanh chóng, hiệu quả. 4. Tổng quan tài liệu: 4.1 Nghiên cứu trên thế giới Hầu hết các nước trên thế giới có nền kinh tế phát triển đều đã ứng dụng công nghệ GIS phục vụ công tác chữa cháy. Trong đó, mô hình dữ liệu GIS phục vụ công tác chữa cháy Fire Service/HazMat của ESRI được ghi nhận là đầy đủ các yếu tố cần thiết. Mô hình bao gồm các chức năng cơ bản (basic function): chức năng phản ứng đầu tiên (first response), định vị trí (Locate an Incident), tìm đường đi (route to location), cung cấp thông tin (Provide Resource/Responder information), truy cập thông tin tác chiến (Access Tactical information), lập kế hoạch (preplain), kế hoạch sàn (floor plan), thu thập hình ảnh (pictures), ảnh viễn thám (aerial Imagery), các sensor và các video cung cấp thông tin (Facility Sensor and Video feeds), quản lý sự cố (Incident Management), hệ thống lệnh hỗ trợ giải quyết sự cố (Support Incident Command Systems), mở rộng các hoạt động xuyên thông qua biên giới (Expand to operate across boundaries), xác định tài sản nơi xảy ra sự cố (Understand resources), truy cập thông tin liên quan (Access information related to the facility), hiển thị các thông tin khác (Display other data), theo dõi các tài nguyên thông qua dữ liệu GPS (Track resources through GPS data), xác định hệ thống phòng cháy (Fire Prevention), quản lý nhân sự chữa cháy tại địa phương (Fire Educators)... Hình 4.3: Mô hình phòng cháy chữa cháy của Esri. Trong mô hình PC&CC của Esri, Basemap là bản đồ nền liên kết các nhóm lớp: địa chính, địa hình, tài nguyên môi trường, mạng tiện ích (điện thoại/điện/nước/gas), giao thông. Với 33 lớp không gian, 4 bảng thuộc tính, 4 quan hệ không gian và 97 domains, mô hình do ESRI đề xuất liên kết nhiều dữ liệu từ các ban ngành khác nhau. Do đó, hướng tổ chức dữ liệu của ESRI phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống hạ tầng phần cứng và hạ tầng mạng. Hơn thế nữa, mô hình đòi hỏi sự thống nhất và có công việc khung nhịp nhàng trong việc chia sẻ dữ liệu giữa các tổ chức trong nhà nước. 4.2.2 Nghiên cứu trong nước Tháng 12/2008, tác giả Lê Tấn Bửu với đề tài : Xây dựng cơ sở dữ liệu mạng lưới cấp nước phục vụ công tác chữa cháy trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh. Đề tài đã được triển khai tại, Sở Cảnh sát PC&CC TP.Hồ Chí Minh. Đề tài đã giải quyết được các vấn đề: xây dựng CSDL GIS hỗ trợ công tác PC&CC; tìm được các nguồn cung cấp nước gần nhất; tích hợp các số điện thoại để xác định địa điểm báo cháy. Cũng nghiên cứu về vấn đề này, tháng 3/2014 nhóm sinh viên trường Đại học Mỏ -đã báo cáo đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Gis trong công tác chữa cháy khẩn cấp ở quận Cầu Giấy, Thanh Xuân và Đống Đa, Hà Nội . Đề tài đã giải quyết được các vấn đề: xây dựng cơ sở dữ liệu GIS; đưa ra các giải pháp nhanh nhằm phụ vụ công tác chữa cháy khẩn cấp khu vực đô thị cho cơ quan PC&CC như việc xác định các tuyến đường tối ưu từ vị trí từ Trụ sở cơ quan PC&CC tới vị trí có sự cố cháy nổ. Các đề tài trên đã nghiên cứu được các vấn đề cơ bản phục vụ cho công tác PC&CC. Tuy nhiên, các vấn đề giải quyết chưa triệt để cần bổ sung để giải quyết một số vấn đề sau: - Các vấn đề giải quyết trên máy tính desktop không thuận tiện cho việc tra cứu các thông tin. Các thông tin cần được đưa lên web giúp người sử dụng thuận tiện hơn có thể tiếp nhận thông tin mọi lúc, mọi nơi. - Cần bổ sung thêm thông tin của các trạm PC&CC và đưa lên bản đồ để giúp người dân có thể tra cứu điểm báo cháy thuận lợi hơn. - Cần bổ sung các nguồn cấp nước vào hệ thống. - Tích hợp các công cụ tìm đường đi ngắn nhất vào hệ thống Về ứng dụng chuyên ngành, các đơn vị PC&CC trong nước vẫn chưa ứng dụng rộng rãi các công nghệ để có thể đáp ứng nhanh chóng kịp thời cho công tác PC&CC, đặc biệt là trên địa bàn TP. Hà Nội, chủ yếu vẫn theo kinh nghiệm của người điều hành công tác tổ chức chữa cháy. Kết quả của việc nghiên cứu đề tài “Ứng dụng Webgis xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác chữa cháy khẩn cấp trên địa bàn thành phố Hà Nội” ngoài việc giải quyết triệt để các các vần đề mà những đề tài trên còn mắc phải thì còn khẳng định việc ứng dụng công nghệ GIS phục vụ nghiệp vụ và công tác quản lý PC&CC trên địa bàn TP.Hà Nội là khả thi. Sự kết hợp giữa phần mềm mã nguồn mở gvSIG với hệ quản trị CSDL Postgres có khả năng đáp ứng các ứng dụng phục vụ tác nghiệp chuyên biệt. 5. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 5.1. Nội dung nghiên cứu: Để đạt được mục đích nghiến trên tác giả thực hiện các nội dung nghiên cứu cụ thể sau: - Nghiên cứu thực trạng việc quản lý công tác chữa cháy khẩn cấp trên địa bàn TP Hà Nội. - Nghiên cứu các lớp thông tin cần được tổ chức trong Webgis. - Nghiên cứu phần mềm ArWebgis và các công cụ khác hỗ trợ cho việc thiết kế web và xây dựng csdl, tìm đường đi ngắn nhất - Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác phòng cháy chữa cháy. - Thiết kế chức năng và thiết kế giao diện trang Webgis để mô phỏng một chức năng tương tác bản đồ, hiển thị, tìm kiếm và cập nhật các thông tin tin các trạm phòng cháy chữa cháy, tìm đường đi ngắn nhất, tìm các nguồn cấp nước. 5.2. Phương pháp nghiên cứu 5.2.1. Thời gian nghiên cứu Để đạt được mục tiêu của đề tài tác giả sử dụng các dữ liệu từ năm 2013 đến năm 2014 về công tác phòng cháy chữa cháy TP Hà nội 5.2.2. Địa điểm nghiên cứu Địa điểm nghiên cứu được giới hạn trên địa bàn Tp Hà Nội. Nằm ở vị trí trung tâm của đồng bằng sông Hồng, Thăng Long - Hà Nội được xem là vùng đất “địa linh - nhân kiệt”, nơi hội tụ nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi để phát triển Thành trung tâm văn hóa - kinh tế - chính trị của cả nước. Trong những năm gần đây, tốc độ phát triển của Thành phố Hà Nội ngày càng tăng nhanh, sự gia tăng dân số tập trung vào khu vực đô thị trung tâm đã tạo ra nhiều khó khăn về kiểm soát phát triển dân cư, các điều kiện hạ tầng xã hội và kỹ thuật, kiểm soát đất đai và môi trường đô thị. Nếu như trước đây, công tác PC&CC của thành phố chỉ mang tính chất thủ công thì ngày nay, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, đòi hỏi phải có sự hiện đại hóa trong lĩnh vực này. Những công nghệ mới yêu cầu hỗ trợ việc lập kế hoạch, chuẩn bị sẵn sàng tác chiến, giảm nhẹ ảnh hưởng, phản ứng, theo dõi và quản lý sự cố, chữa cháy kịp thời. Để đáp ứng các yêu cầu đó, việc ứng dụng Webgis là hoàn toàn phù hợp. 5.2.3. Phương pháp nghiên cứu Để đạt được mục tiêu đặt ra, luận án sử dụng các phương pháp sau: - Phương pháp điều tra : Phương pháp này được sử dụng nhằm thu thập số liệu về điều kiện tự nhiên, xã hội, các vấn đề cấp thiết về tình trạng phòng cháy chữa cháy khu vực nghiên cứu và các số liệu cần thiết phục vụ cho nghiên cứu: các trụ nước cứu hỏa, các trạm cứu hỏa - Phương pháp nghiên cứu sử dụng trong đề tài là ứng dụng công nghệ hệ thông tin địa lý (GIS) để xây dựng, trình bày, hỏi đáp đến truy xuất dữ liệu. Sử dụng các phần mềm tương thích nhằm xây dựng cơ sở dữ liệu và phân tích tổng hợp dữ liệu theo các nguyên tắc tổ hợp không gian địa lý. - Phương pháp phân tích hệ thống nhằm mô tả hệ thống, vẽ sơ đồ và đặc tả luồng xử lý dữ liệu giữa các tác nhân tác động đến hệ thống. - Phương pháp chuẩn hoá dữ liệu không gian và thuộc tính sử dụng phần mềm MapInfo để số hóa bản đồ, cập nhật tọa độ của mạng lưới vào bản đồ và chuyển các lớp bản đồ không cùng hệ quy chiếu về một hệ quy chiếu cụ thể là vùng lưới chiếu là UTM Zone 48- Northern Hemisphere. - Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu WEBGIS dữ liệu bản đồ trên MapInfo được chuyển về định dạng ESRI Shapefile và nạp dữ liệu ESRI Shapefile này vào trong CSDL SQL Server bằng công cụ Shape2SQL. Các số liệu về thuộc tính khác đượcnhập vào CSDL bằng tính năng Import and Export Data hoặc thủ công. - Phương pháp Webgis để xây dựng trang web 6. Dự kiến kết quả Kết quả dự kiến của luận văn gồm: - Thực trạng việc quản lý công tác chữa cháy khẩn cấp trên địa bàn TP Hà Nội trong năm 2015 - Các lớp thông tin cần được tổ chức trong Webgis cho công tác phòng cháy chữa cháy - Cơ sở dữ liệu phục vụ công tác phòng cháy chữa cháy. - Web cung cấp thông tin tin các trạm phòng cháy chữa cháy. - Công cụ tìm đường đi ngắn nhất, tìm các nguồn cấp nước trên GIS 7. Dự kiến kế hoạch của đề tài: Dự kiến kế hoạch thực hiện đề tài luận văn. Stt Nội dung nghiên cứu Thời gian Bắt đầu Thời gian Kết thúc Kết quả nghiên cứu dự định đạt được 1 Chương 1 – Mở đầu Tính cấp thiết của đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11/ 2015 31/12/2015 Nội dung chương 1 2 Chương 2: Tổng Quan Nghiên cứu 2.1 GIS và công nghệ webgiss 2.2 Công cụ biểu diễn và tìm kiếm thông tin trên di động 2.3 Công cụ trợ giúp việc tạo CSDL trên Web- GIS 2.4 Thực trạng công tác PC&CC TP Hà Nội 2.5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng GIS vào quản lý PC&CC 01/01/2016 15/02/2016 Nội dung chương 2 3 Chương 3: Xây dựng hệ thống GIS 3.1 Thiết kế kiến trúc 3.2 Xây dựng CSDL GIS PC&CC 3.3 Thiết kế phần mềm 16/02/2016 31/3/2016 Nội dung chương 3 4 Chương 4: Kết quả đạt được và hướng phát triển 4.1 Kết quả đạt được 4.2 Hướng phát triển 01/4/2016 31/5/2016 Phần mềm Demo và Nội dung Chương 4 8. Tài liệu tham khảo: Tiếng việt [1]. Nguyễn Thị Thoa, Nguyễn Thị Thắm, Nguyễn Thị Thùy Linh, Lương Thị Thùy Linh, Nguyễn Bá Duy và Phạm Thị Thanh Hòa, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, 2014. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Gis trong công tác chữa cháy khẩn cấp ở quận Cầu Giấy, Thanh Xuân và Đống Đa, HN [2]. Việt Cường, 2013. Gần 800 tỷ đồng thiệt hại do cháy trong 9 tháng đầu năm. truy cập 10/05/2014. [3]. Lê Tấn Bửu, 2009. Xây dựng cơ sở dữ liệu mạng lưới cấp nước phục vụ công tác chữa cháy trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh. Sở Cảnh Sát Phòng Cháy và Chữa Cháy TP.Hồ Chí Minh. [4]. Nguyễn Kim Lợi, Trần Thống Nhất, 2007. Hệ thống thông tin địa lý – Phần mềm ArcView 3.3. NXB Nông nghiệp, Tr 7 – 34. [5]. Nguyễn Quang Tuấn, Hà Văn Hành, Trương Đình Trọng, Lê Thái Sơn, 2010. Ứng dụng công nghệ Webgis để xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ khai thác tiềm năng du lịch bền vững ở tỉnh Quảng Trị. Kỷ yếu Hội thảo Ứng dụng WEBGIS toàn quốc 2010. [6]. Trương Trường Thịnh, 2010. Ứng dụng Webgis quản lý thông tin hệ thống thoát nước độ thị. Luận văn thạc sĩ Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý, Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh. [7]. Trần Quốc Vương, 2006. Nghiên cứu Webgis phục vụ du lịch. Luận văn thạc sĩ Hệ thống thông tin địa lý, Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh. [8]. Trương Công Thành, Trần Văn Tán. Nghiên cứu công nghệ Webgis và xây dựng trang Web dự báo thời tiết khu vực nam bộ. Luân văn tốt nghiệp đại học Khoa học tự nhiên năm 2005. [9]. Trung tâm công nghệ thông tin. Tập bài giảng “Một số khái niệm cơ bản về WEBGIS”. Trường Đại học mỏ và địa chất. Hà nội. 1996. [10]. Tài liệu WEBGIS, giáo trình giảng dạy ArcWEBGIS do Trung tâm công nghệ thông tin địa lý biên soạn và cung cấp. Tiếng anh [1]. ESRI, 2006. GIS Technology and Applications for the Fire Service [2]. David Blankinship, 2008. Fire Data Model Implementation Guide [3]. KANG Canhua, WU Wei, và YAN Xi, 2010. Cost-Benifit Analysis of Urban Fire Stations Management. International Conference on E-business, Management and Economics IPEDR 3: 56-59. [4]. Jan W.van Wagtendonk et al, 2002. The Use of Geographic Information for Fire Management Planning in Yosemite National Park. The George Wright FORUM (Applied Geography) 19(1): 19-39. [5]. DENG Yi, LI Aiqin, và DOU Wei, 2008. Urban fire station layout planning based on GIS. [6]. Yanwei Chen, Demin Li, Chenwen Wang, Jiacun Wang, 2010. Map Synchronization and Alternatives Optimization for Firefighters Cooperative Decision Support in Ad Hoc Networks. Journal of Networks 5 (1): 39-46. [7]. Burrough, P.A., 1986. Principles of Geographic Information Systems for Land Resource Assessment. Monographs on Soil and Resources Survey No. 12, Oxford Science Publications, New York. [8]. Dijkstra EW, 1959. A Note Problems in Connexion with Graphs, truy cập 01/08/2014. Website [1]. https://maps.google.com/ [2]. [3]. [4]. [5]. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC ThS. Chu Thị Hồng Hải HỌC VIÊN Nguyễn Tài Thọ