Tài liệu Xây dựng hệ thống thông tin địa lý hỗ trợ thể hiện các hội thảo ứng dụng gis.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ HỖ TRỢ THỂ HIỆN CÁC HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ THANH TÂM Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý Niên khóa: 2014 – 2018 Tháng 7/2018 XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ HỖ TRỢ THỂ HIỆN CÁC HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS Tác giả NGUYỄN THỊ THANH TÂM Tiểu luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kĩ sư ngành Hệ thống Thông tin Địa lý Giáo viên hướng dẫn: Th.S Khưu Minh Cảnh Tháng 7 năm 2018 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Khưu Minh Cảnh, cán bộ công tác tại Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, người đã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Cảm ơn thầy đã tận tình chỉ bảo, hỗ trợ, chia sẻ kinh nghiệm và động viên tôi trong suốt thời gian qua về bài luận. Tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy PGS.TS Nguyễn Kim Lợi, thầy KS. Nguyễn Duy Liêm, quý thầy cô trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh cùng với tập thể lớp DH14GI. Cảm ơn quý thầy cô, quý anh chị và các bạn về những kiến thức, kinh nghiệm và sự giúp đỡ chân tình đã dành cho tôi trong suốt bốn năm học tập tại trường. Nguyễn Thị Thanh Tâm Khoa Môi trường và Tài nguyên Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh Số điện thoại: 01667.042.048 Email: [email protected] i TÓM TẮT Đề tài “Xây dựng hệ thống thông tin địa lý hỗ trợ thể hiện các Hội thảo Ứng dụng GIS” đã được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 3/2018 đến tháng 6/2018. Đề tài thực hiện nghiên cứu xây dựng hệ thống web hỗ trợ thể hiện các nghiên cứu của hội thảo Ứng dụng GIS để hỗ trợ người dùng nhanh chóng tìm kiếm các nghiên cứu đã được thực hiện ở đâu, cung cấp thông tin về không gian của các nghiên cứu đảm bảo tính chính xác. Đề tài thực hiện nghiên cứu về web trên nền tảng sử dụng ngôn ngữ lập trình Python, HTML, hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgresSQL/PostGIS, máy chủ mã nguồn mở Geoserver. Đề tài tiến hành thu thập, phân tích, thiết kế CSDL, thiết kế trang web và xây dựng trang web hỗ trợ thể hiện các hội thảo GIS. Đề tài đã đạt được kết quả cụ thể:  Hoàn thành việc phân tích và xây dựng CSDL PostgreSQL/PostGIS.  Hoàn thành việc thiết kế chức năng và thiết kế giao diện web thể hiện không gian nơi thực hiện bài nghiên cứu, đưa ra danh sách các bài nghiên cứu và nơi thực hiện.  Xây dựng thành công giao diện dòng thời gian (Timeline) thể hiện chủ đề, thời gian, vị trí diễn ra Hội thảo. ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i TÓM TẮT ...................................................................................................................ii DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ vi DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... vii CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 1 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 2 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................................... 3 2.1. Thông tin chung về hội thảo GIS........................................................................... 3 2.1.1. Mục tiêu chung của hội thảo .......................................................................... 3 2.1.2. Nội dung của hội thảo .................................................................................... 3 2.2 Tổng quan cơ sở dữ liệu ....................................................................................... 4 2.2.1. Dữ liệu........................................................................................................... 4 2.2.2. Quản lý dữ liệu .............................................................................................. 4 2.2.3. Các mô hình CSDL. ....................................................................................... 5 2.2.4. Hệ quản trị CSDL. ......................................................................................... 8 2.3. Tổng quan khai thác dữ liệu ................................................................................ 11 2.3.1. Tổ chức và khai thác cơ sở dữ liệu truyền thống .......................................... 11 2.3.2. Tổng quan về kỹ thuật phát hiện tri thức và khai phá dữ liệu (KDD – Knowledge Discovery and Data Mining) ............................................................... 13 Hình 1.1 Quá trình phát hiện tri thức.......................................................................... 14 2.3.3 Các phương pháp khai thác dữ liệu ............................................................... 15 2.3.4 Các lĩnh vực liên quan đến phát hiện tri thức và khai thác dữ liệu ................. 16 2.4. WebGIS .............................................................................................................. 17 2.4.1. Khái niệm .................................................................................................... 17 2.4.2. Kiến trúc của WebGIS ................................................................................. 18 iii 2.4.3. Chức năng của WebGIS ............................................................................... 19 2.4.4. Tiềm năng của WebGIS ............................................................................... 19 2.4.5. Các phương thức phát triển của WebGIS. .................................................... 19 2.5. Các công nghệ nền tảng ...................................................................................... 20 2.5.1. PostgreSQL ................................................................................................. 20 2.5.2 Phần mềm mã nguồn mở Geoserver.............................................................. 21 2.5.3. Thư viện Leaflet .......................................................................................... 23 2.6. Tình hình nghiên cứu liên quan đến vấn đề nghiên cứu ....................................... 23 2.6.1 Trên thế giới ................................................................................................. 23 2.6.2 Trong nước ................................................................................................... 23 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................ 25 3.1. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu. .......................................................................... 25 3.1.1. Thu thập dữ liệu ............................................................................................... 25 3.1.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu .................................................................................... 25 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN ................................................................... 31 4.1. Dữ liệu ................................................................................................................ 31 4.2. Giao diện trang Timeline. ................................................................................... 33 4.3. Giao diện tương tác bản đồ ................................................................................. 34 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ.................................................................... 38 5.1. Kết luận .............................................................................................................. 38 5.2. Kiến nghị. ........................................................................................................... 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 39 iv DANH MỤC VIẾT TẮT Tên viết tắt Cụm từ Tiếng Anh CSDL Cụm từ Tiếng Việt Cơ sở dữ liệu GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý SWAT Soil and Water Assessment Tool Mô hình SWAT GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu UAV Unmanned Aerial Vehicle Phương tiện hàng không không người lái RS Remote Sensing Công nghệ Viễn thám GNSS Global Navigation Satellite System Hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu SQL Structured Query Language Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3. 1. Kiểu dữ liệu thuộc tính bai_bao ................................................................ 26 Bảng 3. 2. Kiểu dữ liệu thuộc tính tinh_thanh ............................................................ 26 Bảng 3. 3. Kiểu dữ liệu thuộc tính quan_huyen.......................................................... 27 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Quá trình phát hiện tri thức.......................................................................... 14 Hình 1. 2. Giao diện Geoserver .................................................................................. 23 Hình 1. 3. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu ................................................................. 25 Hình 3. 1. Tạo Database mới ..................................................................................... 28 Hình 3. 2.Mô tả giao diện trang Timeline .................................................................. 28 Hình 3. 3. Mô tả giao diện tương tác bản đồ .............................................................. 29 Hình 3. 4. Minh họa giao diện phần mềm .................................................................. 30 Hình 4. 1. Kết quả dữ liệu bài báo sau khi đưa vào PostgreSQL ................................ 31 Hình 4. 2. Kết quả dữ liệu tỉnh/thành sau khi đưa vào PostgreSQL ............................ 32 Hình 4. 3. Kết quả dữ liệu quận/huyện sau khi đưa vào PostgreSQL.......................... 32 Hình 4. 4. Bản đồ Việt Nam trên Geoserver ............................................................... 33 Hình 4. 5. Giao diện trang Timeline ........................................................................... 34 Hình 4. 6. Giao diện bản đồ khi chưa tìm kiếm .......................................................... 35 Hình 4. 7. Giao diện bản đồ khi phóng to ................................................................... 35 Hình 4. 8. Giao diện bản đồ khi thu nhỏ..................................................................... 36 Hình 4. 9. Giao diện bản đồ khi thực hiện lệnh tìm kiếm ........................................... 36 Hình 4. 10. Giao diện bản đồ sau khi thực hiện tìm kiếm ........................................... 37 vii CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay công nghệ GIS đã có những bước phát triển và ứng dụng không chỉ trong lĩnh vực địa lý mà còn trong nhiều lĩnh vực khác của khoa học và của cuộc sống hàng ngày như: Đô thị hóa, phát triển cơ sở hạ tầng, du lịch, nông nghiệp…. Một trong những thế mạnh của công nghệ GIS là khả năng bản đồ hóa các thông tin và các kiểu cơ sở dữ liệu nhằm đưa ra bộ cơ sở dữ liệu cho phép người sử dụng có thể lưu trữ, xử lý, phân tích,…và các thao tác liên quan đến thông tin, để phục vụ cho mục tiêu của đề tài nghiên cứu. Tại Việt Nam, có rất nhiều các bài báo, nghiên cứu liên quan đến GIS đã được thực hiện và đưa ra giới thiệu trong Hội thảo Ứng dụng GIS Toàn Quốc được diễn ra hằng năm từ 2009 đến nay với rất nhiều đề tài khác nhau. Tuy nhiên, các nghiên cứu qua mỗi năm ngày một tăng lên và chỉ những người tham gia hội thảo được tiếp cận, các đối tượng không thể tham gia chỉ cập nhật nghiên cứu qua “Kỷ yếu hội thảo”. Việc thu thập, tổng hợp các nghiên cứu theo năm, chủ đề, phương pháp nhằm giúp người quan tâm đến công nghệ GIS dễ dàng tìm kiếm, tham khảo các nghiên cứu đã được thực hiện như thế nào? ở đâu?..., là việc hết sức cần thiết cho các đối tượng như sinh viên, người quan tâm về GIS dễ dàng tiếp cận học tập, tham khảo. Trong những năm gần đây, Internet ngày càng phát triển mạnh mẽ cho phép người dùng chia sẻ thông tin lên web và tương tác với nhau. Việc xây dựng hệ thống thông tin địa lý về các nghiên cứu GIS kết hợp xây dựng web tìm kiếm thông tin, tạo điều kiện cho người muốn tìm hiểu về GIS dễ dàng tiếp cận các bài nghiên cứu mà họ quan tâm. Xuất phát từ những lý do trên đề tài “Xây dựng hệ thống thông tin địa lý hỗ trợ thể hiện các Hội thảo Ứng dụng GIS” đã được thực hiện. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung: Xây dựng trang web hỗ trợ thể hiện các hội thảo Ứng dụng GIS theo khu vực. Mục tiêu cụ thể:  Tìm hiểu và ứng dụng giao diện javascript thể hiện chuỗi thời gian (Timeline) về các Hội thảo GIS. 1  Xây dựng web bằng công nghệ Geoserver, Python… . 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: các bài nghiên cứu trong “Kỷ yếu Hội thảo Ứng dụng GIS toàn quốc 2015” Phạm vi nghiên cứu: phạm vi nghiên cứu đề tài giới hạn trong Hội thảo Ứng dụng GIS toàn quốc năm 2015. 2 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Thông tin chung về hội thảo GIS. Sau sự kiện Hội thảo GIS toàn quốc 2009 được trường Đại học Khoa học - Đại học Huế tổ chức thành công; Đại học Huế đã phối hợp cùng mạng lưới GIS Việt Nam để đồng tổ chức cùng với trường Đại học Nông Lâm TPHCM (2010); trường Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng (2011); trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP HCM (2012); trường Đại học Nông nghiệp 1 Hà Nội (2013); trường Đại học Cần Thơ (2014), trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội (2015). Tiếp theo đó, năm 2016 Đại học Huế đăng cai tổ chức hội thảo "Ứng dụng GIS toàn quốc 2016". Tiếp nối thành công Hội thảo “Ứng dụng GIS toàn quốc 2017” đã được tổ chức tại Trường Đại học Quy Nhơn và cũng như các lần hội thảo trước đó, Hội thảo "Ứng dụng GIS toàn quốc 2018" dự kiến sẽ tổ chức vào ngày 27 tháng 10 năm 2018 tại Viện Địa lý Tài nguyên TPHCM, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, với chủ đề “Hướng tới đô thị thông minh”. 2.1.1. Mục tiêu chung của hội thảo Trao đổi về những kết quả nghiên cứu ứng dụng GIS, Viễn thám trong thời gian qua và thảo luận hướng nghiên cứu, hợp tác và phát triển các nghiên cứu khoa học liên quan đến GIS trong thời gian tới. Nâng cao năng lực ứng dụng GIS, Viễn thám trong nghiên cứu khoa học, quản lý nhà nước, giáo dục và phát triển cộng đồng tại Việt Nam. 2.1.2. Nội dung của hội thảo Hội thảo “Ứng dụng GIS toàn quốc năm 2015” với chủ đề “Phát triển bền vững và hội nhập”.  Gồm có 6 tiểu ban với nhiều báo cáo hấp dẫn và nhiều ứng dụng mới của GIS trong các lĩnh vực cụ thể: Tiểu ban A: Công nghệ GIS. Tiểu ban B: GIS, Viễn thám trong quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường. 3 Tiểu ban C: GIS, Viễn thám trong nghiên cứu tai biến thiên nhiên. Tiểu ban D: UAV,GPS, Cơ sở dữ liệu. Tiểu ban E: Quy hoạch không gian và giám sát. Tiểu ban F: Sự phát triển của GIS. Hội thảo GIS toàn quốc 2015, đoàn giáo viên khoa Tài Nguyên Đất và Môi Trường Nông nghiệp đã đến tham dự và tham gia nhiều báo cáo khoa học ở các tiểu ban, góp phần giới thiệu các sản phẩm khoa học của khoa trong ứng dụng GIS ở các lĩnh vực quản lý tài nguyên, quản lý đất đai và một số lĩnh vực khác. Cũng trong đợt tham gia Hội thảo vửa rồi, đại diện đoàn Đại học Huế đã nhận cờ luân lưu đơn vị đăng cai tổ chức Hội thảo GIS toàn quốc năm 2016 tại thành phố Huế, với sự kết hợp tổ chức của hai trường Đại Học Nông Lâm Huế và trường Đại Học Khoa Học – Đại học Huế, trong đó có sự tham gia chính của khoa Tài Nguyên Đất và Môi trường Nông nghiệp. 2.2 Tổng quan cơ sở dữ liệu 2.2.1. Dữ liệu Dữ liệu là sự biểu diễn của các đối tượng, sự kiện được ghi nhận và được lưu trữ trên các phương tiện của máy tính.  Dữ liệu có cấu trúc: số, ngày, chuỗi ký tự, …  Dữ liệu không có cấu trúc: hình ảnh, âm thanh, đoạn phim, … 2.2.2. Cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu (CSDL) là tập hợp dữ liệu được tổ chức có cấu trúc liên quan với nhau và được lưu trữ trong máy tính. CSDL được thiết kế, xây dựng cho phép người dùng lưu trữ dữ liệu, truy xuất thông tin hoặc cập nhật dữ liệu. CSDL được tổ chức có cấu trúc:  Các dữ liệu được lưu trữ có cấu trúc thành các bản ghi, các trường dữ liệu.  Các dữ liệu lưu trữ có mối quan hệ với nhau. 2.2.2. Quản lý dữ liệu Quản lý dữ liệu: là quản lý một số lượng lớn dữ liệu, bao gồm cả việc lưu trữ và cung cấp thao tác cho phép thêm, sửa, xóa dữ liệu và truy vấn dữ liệu. Hai phương pháp quản lý dữ liệu: 4  Hệ thống quản lý bằng file.  Hệ thống quản lý bằng CSDL.  Quản lý dữ liệu bằng file Dữ liệu được lưu trữ trong các file riêng biệt. Nhược điểm của việc quản lý bằng file:  Dư thừa và mâu thuẫn dữ liệu.  Kém hiệu quả trong truy xuất ngẫu nhiên hoặc xử lý đồng thời.  Dữ liệu lưu trữ rời rạc.  Gặp vấn đề về an toàn và bảo mật.  Quản lý dữ liệu bằng CSDL Quản lý dữ liệu bằng CSDL giúp dữ liệu được lưu trữ một cách hiệu quả và có tổ chức, cho phép quản lý dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả. Lợi ích của hệ thống quản lý bằng CSDL:  Tránh dư thừa, trùng lặp dữ liệu.  Đảm bảo sự nhất quán trong CSDL.  Các dữ liệu lưu trữ có thể được chia sẻ.  Duy trì tính toàn vẹn dữ liệu.  Đảm bảo bảo mật dữ liệu. 2.2.3. Các mô hình CSDL. Khái niệm Mô hình dữ liệu file phẳng Mô hình dữ liệu phân cấp Ưu điểm CSDL dạng file phẳng Mô hình này chỉ thường là file kiểu văn sử dụng CSDL đơn giản. bản chứa dữ liệu dạng Nhược điểm bảng. Mô hình này không thể xử lý dữ liệu phức tạp, nó có thể là nguyên nhân gây dư thừa khi dữ liệu được lặp lại nhiều lần. Tổ chức theo hình cây, Dữ liệu được lưu chung trong một mỗi nút biểu diễn một CSDL vì vậy dữ thực thể dữ liệu. liệu có thể chia sẻ dễ dàng, cung Liên hệ dữ liệu thể hiện cấp việc bảo mật Một nút con không có quá 1 nút cha  không biểu diễn được các 5 trên liên hệ giữa nút cha và tính thực thi quan hệ phức bởi một hệ quản tạp. và nút con. Mỗi nút cha trị CSDL. có thể có một hoặc Sự độc lập dữ liệu được cung nhiều nút con, nhưng cấp bởi mỗi nút con chỉ có thể một DBMS, làm giảm bớt đi công có một nút cha. sức và chi Do đó mô hình phân cấp phí trong việc duy trì chương thể hiện các kiểu quan trình. hệ:  1-1  1-N Mô hình dữ liệu mạng Mô hình dữ liệu mạng Dễ biểu diễn mô Truy biểu diễn bởi một đồ thị hình. xuất chậm. có hướng và các mũi tên Diễn đạt được Không thích chỉ từ kiểu thực thể cha các liên hệ dữ hợp với các sang kiểu thực thể con. liệu phức tạp. CSDL có quy mô lớn. Mô hình dữ liệu quan hệ Cấu trúc chính để biểu diễn dữ liệu trong mô hình quan hệ là các quan hệ. Một quan hệ chứa lược đồ quan hệ và minh họa quan hệ. Một trường hợp quan hệ là một bảng và lược đồ quan hệ biểu diễn những tên cột trong bảng. Dữ liệu trong hai bảng liên hệ với nhau thông qua các cột chung. 6 Mô hình dữ liệu Ra đời vào khoảng đầu hướng đối tượng năm 90, dựa trên cách tiếp cận của phương pháp lập trình hướng đối tượng. CSDL bao gồm các đối tượng:  Mỗi đối tượng bao gồm các thuộc tính, phương thức (hành vi) của đối tượng.  Các đối tượng trao đổi với nhau thông qua các phương thức.  Một đối tượng có thể được sinh ra từ việc thừa kế từ đối tượng khác, nạp chồng (hay định nghĩa lại) phương thức của đối tượng khác… 7 2.2.4. Hệ quản trị CSDL. A. Định nghĩa Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database Management System - DBMS): Là một hệ thống phần mềm cho phép tạo lập cơ sở dữ liệu và điều khiển mọi truy nhập đối với cơ sở dữ liệu đó. Trên thị trường phần mềm hiện nay ở Việt Nam đã xuất hiện khá nhiều phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu như: Microsoft Access, Foxpro, DB2, SQL Server, Oracle,.v.v… Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (Relation Database Management System - RDBMS) là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu theo mô hình quan hệ. B. Các khả năng của hệ quản trị CSDL. Có hai khả năng chính cho phép phân biệt các hệ quản trị cơ sở dữ liệu với các kiểu hệ thống lập trình khác:  Khả năng quản lý dữ liệu tồn tại lâu dài: đặc điểm này chỉ ra rằng có một cơ sở dữ liệu tồn tại trong một thời gian dài, nội dung của cơ sở dữ liệu này là các dữ liệu mà hệ quản trị CSDL truy nhập và quản lý.  Khả năng truy nhập các khối lượng dữ liệu lớn một cách hiệu quả. Ngoài hai khả năng cơ bản trên, hệ quản trị CSDL còn có các khả năng khác mà có thể thấy trong hầu hết các hệ quản trị CSDL đó là:  Hỗ trợ ít nhất một mô hình dữ liệu hay một sự trừu tượng toán học mà qua đó người sử dụng có thể quan sát dữ liệu.  Ðảm bảo tính độc lập dữ liệu hay sự bất biến của chương trình ứng dụng đối với các thay đổi về cấu trúc trong mô hình dữ liệu.  Hỗ trợ các ngôn ngữ cao cấp nhất định cho phép người sử dụng định nghĩa cấu trúc dữ liệu, truy nhập dữ liệu và thao tác dữ liệu.  Quản lý giao dịch, có nghĩa là khả năng cung cấp các truy nhập đồng thời, đúng đắn đối với CSDL từ nhiều người sử dụng tại cùng một thời điểm.  Ðiều khiển truy nhập, có nghĩa là khả năng hạn chế truy nhập đến các dữ liệu bởi những người sử dụng không được cấp phép và khả năng kiểm tra tính đúng đắn của CSDL. 8  Phục hồi dữ liệu, có nghĩa là có khả năng phục hồi dữ liệu, không làm mất mát dữ liệu với các lỗi hệ thống. C. Các khái niệm của hệ quản trị CSDL quan hệ  Các khái niệm trong mô hình dữ liệu quan hệ: Mô hình dữ liệu quan hệ: Làm việc trên bảng hay trên quan hệ. Trong đó: Mỗi cột là một thuộc tính, mỗi dòng là một bộ (một bản ghi). Miền (domain) là một tập các giá trị hoặc các đối tượng. Thực thể là một đối tượng cụ thể hay trừu tượng trong thế giới thực mà nó tồn tại và có thể phân biệt được với các đối tượng khác. Thuộc tính (Attribute): Là tính chất của thực thể.  Các thực thể có các đặc tính, được gọi là các thuộc tính. Nó kết hợp với một thực thể trong tập thực thể từ miền giá trị của thuộc tính. Thông thường, miền giá trị của một thuộc tính là một tập các số nguyên, các số thực, hay các chuỗi ký tự.  Một thuộc tính hay một tập thuộc tính mà giá trị của nó xác định duy nhất mỗi thực thể trong tập các thực thể được gọi là khoá đối với tập thực thể này.  Mỗi một thuộc tính nhận tập số các giá trị nhất định được gọi là domain của thuộc tính đó. Một quan hệ (Relation): Định nghĩa một cách đơn giản, một quan hệ là một bảng dữ liệu có các cột là các thuộc tính và các hàng là các bộ dữ liệu cụ thể của quan hệ. Các liên kết: Một liên kết là một sự kết hợp giữa một số thực thể (hay quan hệ).  Các liên kết một – một: đây là dạng liên kết đơn giản, liên kết trên hai thực thể là một – một, có nghĩa là mỗi thực thể trong tập thực thể này có nhiều nhất một thực thể trong tập thực thể kia kết hợp với nó và ngược lại.  Các liên kết một – nhiều: Trong một liên kết một – nhiều, một thực thể trong tập thực thể A được kết hợp với không hay nhiều thực thể trong tập thực thể B. Nhưng mỗi thực thể trong tập thực thể B được kết hợp với nhiều nhất một thực thể trong tập thực thể A. 9  Các liên kết nhiều – nhiều: Ðây là dạng liên kết mà mỗi thực thể trong tập thực thể này có thể liên kết với không hay nhiều thực thể trong tập thực thể kia và ngược lại. D. Các chức năng của hệ quản trị CSDL quan hệ Các chức năng của hệ quản trị CSDL quan hệ có thể được phân thành các tầng chức năng như:  Tầng giao diện (Interface layer): Quản lý giao diện với các ứng dụng. Các chương trình ứng dụng CSDL được thực hiện trên các khung nhìn (view) của CSDL. Ðối với một ứng dụng, khung nhìn rất có ích cho việc biểu diễn một hình ảnh cụ thể về CSDL (được dùng chung bởi nhiều ứng dụng). Khung nhìn quan hệ là một quan hệ ảo, được dẫn xuất từ các quan hệ cơ sở (base relation) bằng cách áp dụng các phép toán đại số quan hệ.  Tầng điều khiển (Control Layer): chịu trách nhiệm điều khiển câu vấn tin bằng cách đưa thêm các vị từ toàn vẹn ngữ nghĩa và các vị từ cấp quyền.  Tầng xử lý vấn tin (Query processing layer): chịu trách nhiệm ánh xạ câu vấn tin thành chuỗi thao tác đã được tối ưu ở mức thấp hơn. Tầng này liên quan đến vấn đề hiệu năng. Nó phân rã câu vấn tin thành một cây biểu thị các phép toán đại số quan hệ và thử tìm ra một thứ tự “tối ưu” cho các phép toán này. Kết xuất của tầng này là câu vấn tin được diễn tả bằng đại số quan hệ hoặc một dạng mã ở mức thấp.  Tầng thực thi (Execution layer): Có trách nhiệm hướng dẫn việc thực hiện các hoạch định truy xuất, bao gồm việc quản lý giao dịch (uỷ thác, tái khởi động) và động bộ hoá các phép đại số quan hệ. Nó thông dịch các phép toán đại số quan hệ bằng cách gọi tầng truy xuất dữ liệu qua các yêu cầu truy xuất và cập nhật.  Tầng truy xuất dữ liệu (data access layer): Quản lý các cấu trúc dữ liệu dùng để cài đặt các quan hệ (tập tin, chỉ mục). Nó quản lý các vùng đệm bằng cách lưu tạm các dữ liệu thường được truy xuất đến nhiều nhất. Sử dụng tầng này làm giảm thiểu việc truy xuất đến đĩa. 10  Tầng duy trì nhất quán (Consistency layer): chịu trách nhiệm điều khiển các hoạt động đồng thời và việc ghi vào nhật ký các yêu cầu cật nhật. Tầng này cũng cho phép khôi phục lại giao dịch, hệ thống và thiết bị sau khi bị sự cố. E. Các ưu điểm của mô hình dữ liệu quan hệ Cấu trúc dữ liệu dễ dùng, không cần hiểu biết sâu về kỹ thuật cài đặt. Cải thiện tính độc lập dữ liệu và chương trình. Cung cấp ngôn ngữ thao tác phi thủ tục. Tối ưu hoá cách truy xuất dữ liệu. Tăng tính bảo mật và toàn vẹn dữ liệu. Cung cấp các phương pháp thiết kế có hệ thống. Và mở ra cho nhiều loại ứng dụng (lớn và nhỏ). Khoá của quan hệ:  Khoá của quan hệ (key): Là tập các thuộc tính dùng để phân biệt hai bộ bất kỳ trong quan hệ.  Khoá ngoại của quan hệ (Foreign Key): Một thuộc tính được gọi là khoá ngoại của quan hệ nếu nó là thuộc tính không khoá của quan hệ này nhưng là thuộc tính khoá của quan hệ khác. 2.3. Tổng quan khai thác dữ liệu 2.3.1. Tổ chức và khai thác cơ sở dữ liệu truyền thống Việc dùng các phương tiện tin học để tổ chức và khai thác cơ sở dữ liệu (CSDL) đã được phát hiện từ những năm 60 của thế kỷ trước. Từ đó cho đến nay, rất nhiều CSDL đã được tổ chức, phát triển và khai thác ở mọi quy mô và các lĩnh vực hoạt động của con người và xã hội. Theo như đánh giá cho thấy, lượng thông tin trên thế giới cứ sau 20 tháng lại tăng lên gấp đôi. Kích thước và số lượng CSDL thậm chí còn tăng nhanh hơn. Với sự phát triển của công nghệ điện tử, sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ phần cứng tạo ra các bộ nhớ có dung lượng lớn, bộ xử lý có tốc độ cao cùng với sự phát triển của các hệ thống viễn thông, người ta đã và đang xây dựng các hệ thống thông tin nhằm tự động hoá mọi hoạt động của con người. Điều này đã tạo ra một dòng dữ liệu tăng lên không ngừng vì ngay cả những hoạt động đơn giản như gọi 11