Nghiên cứu giám sát sự phát triển cây lúa tỉnh An Giang bằng công nghệ WebGIS

  • Số trang: 113 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 28 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- PHẠM QUANG LỢI NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY LÚA TỈNH AN GIANG BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- PHẠM QUANG LỢI NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT SỰ PHÁT TRIỂN CÂY LÚA TỈNH AN GIANG BẰNG CÔNG NGHỆ WEBGIS Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường Mã số: 60850101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC THẠCH Hà Nội - Năm 2015 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp và các tập thể nghiên cứu. Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thạch, người đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Địa lý, phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội đã quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Khi thực hiện luận văn này tôi đã có được sự hỗ trợ to lớn về tư liệu, phương tiện kỹ thuật cùng với chỉ dẫn tận tình của các thành viên của Phòng Công nghệ GIS – Viễn thám, Trung tâm Công nghệ phần mềm Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam và đặc biệt là TSKH. Nguyễn Đăng Vỹ đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này. Xin cảm ơn gia đình và toàn thể bè bạn đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Học viên MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................... 1 2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu............................................................................... 2 3. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................. 3 4. Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu .............................................................. 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................. 5 6. Cấu trúc luận văn..................................................................................................... 5 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 công nghệ WebGIS về cây lúa .......... 17 1.2.3. Vai trò 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. Mô 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 thông tin và cập nhật số liệu ....................... 66 3.2.3. Nhóm chức năng khai thác thông 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. Mô 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 yêu 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 thông 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 bông [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 không 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 cảnh 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 không 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 Mô hình kinh tế nông nghiệp giúp giám sát vụ mùa Hệ thống cảnh 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 thông 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 toàn cầu bằng cách kết hợp GIS và Web hay còn 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 nông 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 phải 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 công 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 công trình nghiên cứu đã được công 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 thông 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 không gian bản đồ và các thông 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 công nghệ thông tin hiện có; + Phương pháp “phân tích và thiết kế hệ thống thông tin”: Sử dụng ngôn ngữ mô hình hoá thống nhất (UML - Unified Modeling Language), đây là ngôn ngữ mô hình hóa được vận dụng để mô hình hóa các ứng dụng máy tính. Mô tả hệ thống thông 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 hoàn toàn trên nền tảng công 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 Ngoài 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 công 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 loài 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 (bông lúa). Hình 1.01. Mô 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 phôi 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 nuôi cây, trao đổi không 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 ngoài 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 bông lúa, quá trình trỗ lại không 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 hoặc 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 bông lúa khác nhau. 1.1.2. Quá 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 hoá hoa: Giai đoạn làm đòng kết thúc khi cây lúa có đòng già chuẩn bị trỗ bông; 6. Giai đoạn trổ bông: Khi đòng đã hoàn 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 bông 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 hoàn toàn: 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 hoá 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 hoá hoa lúa đến khi lúa trỗ bông và thụ tinh (bao gồm từ: làm đòng – phân hoá đòng, đến trỗ bông – bông lúa thoát khỏi lá đòng, nở hoa, tung phấn, thụ tinh). 3. Thời kỳ chín: sau khi thụ tinh, bông lúa bước vào kỳ chín, kết thúc thời kỳ này là bông lúa chín hoàn toàn, 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 không 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 hoặc 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 mô 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 quát 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 mô hình server được dùng cho ứng dụng hệ thống để tính toán thông tin không gian thông qua các hàm cụ thể. Tất cả kết quả tính toán 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 thông tin không 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
- Xem thêm -