Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý môi trường tỉnh Bình Phước

Thứ ba, 21/12/2021, 10:51 (GMT+7)
logo Bình Phước là một trong tám tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Nam. Những năm gần đây, nền kinh tế của địa phương đã có những chuyển biến theo hướng tích cực, cơ cấu kinh tế tiếp tục chuyển dịch theo hướng tăng dần tỷ trọng công nghiệp - xây dựng và dịch vụ. Tuy nhiên, sự phát triển của nền kinh tế đã và đang làm nảy sinh nhiều vấn đề về công tác quản lý môi trường của địa phương.

Sự cần thiết phải phân tích và thiết kế cơ sở dữ liệu

Để cung cấp thông tin về môi trường, cần phân tích và thiết kế cơ sở dữ liệu (CSDL) môi trường đáp ứng được các yêu cầu Quyết định số 357/QĐ-TCMT về việc xây dựng, chuẩn định dạng dữ liệu, tích hợp các dữ liệu và phát triển hệ thống CSDL môi trường của Tổng cục Môi trường.

Cơ sở dữ liệu TN&MT là tập hợp dữ liệu gốc về tài nguyên và môi trường đã được phân loại, kiểm tra, đánh giá, xử lý, tích hợp, số hóa, chuẩn hóa theo chuẩn quốc gia và được sắp xếp, lưu trữ một cách hệ thống có tổ chức dưới dạng tập tin dữ liệu. CSDL TN&MT cung cấp cho người dùng một cái nhìn tổng thể toàn bộ dữ liệu tất cả các lĩnh vực, bao gồm: Đất đai, tài nguyên nước và không khí.

Với CSDL tích hợp, còn thể hiện sự phản ánh lẫn nhau giữa dữ liệu các lĩnh vực, cho phép kết xuất nhiều loại báo cáo phục vụ công tác QLNN về TN&MT một cách hiệu quả.

Các sản phẩm của phần mềm được cung cấp bởi hệ thống ở nhiều dạng khác nhau, trong đó hiển thị trực quan các thông số quan trắc môi trường trên nền bản đồ GIS. Do đó, đặt ra nhu cầu phân tích cấu trúc dữ liệu các lớp bản đồ GIS của các phần mềm GIS, thiết kế CSDL GIS tương thích cho hệ thống, xây dựng các công cụ hiển thị và chồng lớp với các bản đồ môi trường của hệ thống.

Các CSDL kể trên và các công cụ, tiện ích của hệ thống được kết nối với người dùng thông qua giao diện người dùng thuận tiện, giảm thiểu tối đa các thao tác và can thiệp của người dùng vào hệ thống mà vẫn bảo đảm đầy đủ các yêu cầu truy xuất thông tin và tạo các sản phẩm theo yêu cầu người dùng.

Từ đó, việc xây dựng hệ thống CSDL TN&MT sẽ được hệ thống hóa có kiến trúc logic, được chuẩn hóa vừa khắc phục các điểm yếu, điểm thiếu trong công tác lưu trữ dữ liệu; vừa đảm bảo sự thông suốt trong tích hợp, liên kết, chia sẻ và cung cấp thông tin trực tuyến trên phạm vi toàn tỉnh.

Hướng đến xây dựng cơ sở dữ liệu gắn kết với mạng lưới quan trắc quốc gia và các địa phương

Việc xây dựng CSDL phải gắn kết với mạng lưới quan trắc quốc gia và các địa phương lân cận nhằm đảm bảo yêu cầu quan trọng hàng đầu của hoạt động quan trắc là cung cấp các số liệu, thông tin một cách chính xác, trung thực và khách quan về bản chất hiện trạng môi trường và diễn biến môi trường.

Xây dựng CSDL quản lý môi trường từ năm 2015 đến 2020, xây dựng hệ thống thông tin, và xây dựng phần mềm quản lý CSDL môi trường tỉnh Bình Phước giúp cho cơ quan quản lý môi trường, chính quyền địa phương và người dân có giải pháp cải thiện chất lượng và phòng chống các tác động môi trường có hiệu quả.

Một số phương pháp nghiên cứu

Phân tích, thiết kế CSDL quan trắc môi trường: Để cung cấp thông tin quan trắc môi trường cũng như tạo các công cụ phần mềm quản lý, truy vấn dữ liệu quan trắc môi trường, lập bản đồ vị trí các loại số liệu quan trắc môi trường, cần phân tích và thiết kế CSDL đáp ứng được các yêu cầu thông tin và sản phẩm khác nhau của người dùng. CSDL quan trắc môi trường phải có tính mở, dễ dàng bổ sung, cập nhập dữ liệu trong tương lai. Ngoài ra, nhu cầu thông tin về quan trắc môi trường của người dùng rất đa dạng, do đó phần mềm quản lý cần có các công cụ truy vấn trên CSDL và cung cấp các sản phẩm, các thông tin cho người dùng dưới nhiều dạng khác nhau: Dạng số liệu bảng, số liệu đồ thị, bản đồ phân vùng, các kết quả thống kê,… Các thông tin được cung cấp phải được thực hiện nhanh chóng, giảm thiểu tối đa các thao tác, xử lý của người dùng, để tránh các sai sót chủ quan.

Phân tích thiết kế CSDL quan hệ: Toàn bộ các dữ liệu được lưu trữ dưới dạng các bảng quan hệ có kết nối với nhau thông qua các trường khóa của từng bảng, đáp ứng những yêu cầu về truy cập từng loại dữ liệu nhanh chóng và thuận tiện. Dự án đề xuất thiết kế CSDL với các bảng (Bảng 1): Lưu trữ thông tin các điểm quan trắc môi trường; lưu trữ số liệu quan trắc các thông số môi trường; bảng các quy chuẩn về môi trường; bảng danh mục các đơn vị hành chính và một số bảng phụ trợ khác.

Lựa chọn hệ quản trị CSDL: Dự án đã tiến hành khảo sát 5 hệ quản trị CSDL (Database Management System- DBMS) khác nhau bao gồm: DB2, Microsoft SQL Server, MySQL, Oracle và PostgreSQL. Từ đó chúng tôi lựa chọn MySQL Oracle Community [4] với các ưu điểm: Hỗ trợ trên nhiều hệ điều hành: Windows, Mac OS, Linux, Unix; Dung lượng dữ liệu: Không giới hạn; Khả năng hỗ trợ quản lý CSDL phù hợp với CSDL quan trắc môi trường; Có khả năng chia sẻ và bảo mật dữ liệu trên cả mang LAN và WAN;

Thiết kế các công cụ quản lý CSDL.

Ứng dụng ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc SQL, dự án đã thiết kế các công cụ quản lý CSDL với các chức năng chính sau: Quản lý danh mục; công cụ cập nhật số liệu vào CSDL; công cụ bảo mật; công cụ quản lý truy cập (người dùng); công cụ sao lưu.

Công cụ quản lý danh mục CSDL: Quản lý danh mục các điểm quan trắc môi trường. Công cụ quản lý danh mục các điểm quan trắc môi trường với các chức năng: Truy vấn, thêm, xóa, sửa. Có bốn loại điểm quan trắc: Môi trường nước mặt, môi trường đất, môi trường nước ngầm và môi trường không khí. Các điểm quan trắc được phân theo địa giới hành chính, theo năm quan trắc, theo lưu vực.

Quản lý danh mục các thông số quan trắc môi trường: Công cụ quản lý danh mục các thông số quan trắc môi trường với các chức năng: Truy vấn, thêm, xóa, sửa. Có bốn loại thông số quan trắc: Môi trường nước mặt, môi trường đất, môi trường nước ngầm và môi trường không khí.

Mô hình quan hệ của CSDL quan trắc môi trường

Hình 1. Sơ đồ quan hệ giữa các bảng thuộc tính của CSDL thông số quan trắc môi trường
Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý môi trường tỉnh Bình Phước

Quản lý danh mục các đợt quan trắc môi trường

Hình 2. Công cụ quản lý danh mục các thông số  quan trắc môi trường
Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý môi trường tỉnh Bình Phước

Công cụ quản lý danh mục các đợt quan trắc môi trường với các chức năng: Truy vấn, thêm, xóa, sửa (Hình 3).

Hình 3. Công cụ quản lý danh mục đợt quan trắc môi trường
Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý môi trường tỉnh Bình Phước

Quản lý danh mục quy chuẩn môi trường

Hình 4. Công cụ quản lý danh mục  quy chuẩn môi trường

Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý môi trường tỉnh Bình Phước

Công cụ quản lý danh mục quy chuẩn môi trường với các chức năng: Truy vấn, thêm, xóa, sửa (Hình 4).

Công cụ truy vấn, thống kê, chia sẻ số liệu quan trắc môi trường

Dự án đã thực hiện thiết kế công cụ truy vấn số liệu quan trắc môi trường từ CSDL theo yêu cầu của người dùng, hiển thị kết quả truy vấn bằng đồ thị và bảng số liệu, thể hiện so sánh số liệu quan trắc được với các giá trị QCVN tương ứng.

Người dùng sử dụng công cụ trên thông qua giao diện “Truy vấn số liệu quan trắc môi trường" của phần mềm, với các chức năng sau: Lựa chọn loại môi trường trong danh sách “Loại môi trường”; lựa chọn một hay nhiều khu vực hành chính để lọc danh sách điểm quan trắc theo đơn vị hành chính. Trong trường hợp môi trường nước mặt, có thể lọc các điểm quan trắc theo lưu vực sông; lựa chọn một hay nhiều loại thông số môi trường trong danh sách “Thông số Môi trường”; lựa chọn đợt quan trắc để lọc danh sách điểm quan trắc theo đợt đo; lựa chọn một hay nhiều điểm quan trắc cần truy vấn số liệu trong danh sách “Điểm quan trắc”; công cụ truy vấn, hiển thị số liệu quan trắc môi trường trên nền bản đồ GIS.

Hình 5. Công cụ truy vấn hiển thị số liệu quan trắc môi trường trên bản đồ GIS

Xây dựng cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý môi trường tỉnh Bình Phước

Để hiển thị trực quan vị trí các điểm quan trắc môi trường trên bản đồ nên GIS, đồng thời có thể lựa chọn điểm quan trắc trực tiếp trên bản đồ để truy vấn số liệu, phần mềm cho phép hiển thị vị trí và số liệu của các điểm quan trắc trên bản đồ và công cụ chọn điểm trực tiếp trên bản đồ. Mỗi loại điểm quan trắc môi trường khác nhau sẽ được hiển thị với các màu khác nhau để so sánh mức độ đạt quy chuẩn hay vượt quy chuẩn.

Một số đề xuất

Việc xây dựng CSDL và phần mềm quản lý môi trường tỉnh Bình Phước phục vụ các nhu cầu truy vấn thông tin môi trường, hiển thị các thông số môi trường. Đề tài đã phân tích và thiết kế hai dạng cấu trúc dữ liệu cho hệ thống:

Cấu trúc dữ liệu và CSDL các thông số môi trường, danh sách điểm đo và số liệu quan trắc thực đo, các quy chuẩn Việt Nam về môi trường đất, nước mặt, nước dưới đất, không khí từ năm 2015 đến 2020. Đảm bảo đáp ứng các yêu cầu truy vấn thông tin của người dùng, đồng thời CSDL bảo đảm tính thống nhất, toàn vẹn và có tính mở, dễ dàng cập nhập bổ sung.

 Xây dựng cấu trúc dữ liệu GIS phù hợp trong hệ thống để có thể kết nối, sử dụng các tài nguyên GIS từ các phần mềm GIS chuyên dụng khác. Xây dựng được các lớp GIS, làm bản đồ định vị thông tin, và chồng lớp với các bản đồ GIS với các thông số môi trường. Các lớp thông tin GIS cũng có tính mở, dễ dàng cập nhập và sửa đổi.

Phần mềm đã xây dựng được hệ thống giao diện người dùng được Việt hoá hoàn toàn, thân thiện với người dùng và giảm thiểu tối đa các thao tác của người dùng khi vận hành hệ thống. Chi cục BVMT tỉnh cần sử dụng và khai thác phần mềm một cách hiệu quả và liên tục cập nhật thông tin để phục vụ kịp thời cho mọi đối tượng.

PGS.TS. TÔN THẤT LÃNG

Trường Đại học TN&MT TP. Hồ Chí Minh

ThS. VÕ VĂN DINH

Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Bình Phước