Luận văn Nghiên cứu ứng dụng công nghệ gis của esri và mô hình dữ liệu dan-vand trong lĩnh vực cấp nước sạch

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VIỆT HÙNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS CỦA ESRI VÀ MÔ HÌNH DỮ LIỆU DAN-VAND TRONG LĨNH VỰC CẤP NƯỚC SẠCH Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60 48 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HẢI CHÂU Hà Nội- 2009 2 DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Diễn giải Tiếng Việt 1 BM Burst Management Quản lý các điểm rò rỉ, thất thoát 2 CNTT Công nghệ thông tin Công nghệ thông tin 3 CS Custommer Service Dịch vụ khách hàng 4 CSDL Cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu 5 DBMS Database Management Systems Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 6 DEM Digital Elevation Model Mô hình độ cao số 7 ESRI Environmental Systems Research Institute Viện nghiên cứu môi trường 8 GIS Geographic Information Systems Hệ thống thông tin địa lý 9 HQTCSDL Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 10 LA Leakage Auditing Kiểm soát rò rỉ 11 LAN Local Area NetWork Mạng cục bộ 12 MBM Meter and Billing system Quản lý đồng hồ và hóa đơn 13 Module Phân hệ Phân hệ 14 NRW Non Revenue Water Nước thất thoát 15 NSD Người sử dụng Người sử dụng 16 PM Pressure Management Quản lý áp lực đồng hồ 17 PR Pipe Registration Đăng ký đường ống 18 RP Rehabilitation Planning Kế hoạch bảo dưỡng 19 Test Kiểm thử Kiểm thử 20 UseCase Trường hợp sử dụng Trường hợp sử dụng 21 View Khung nhìn Khung nhìn 22 WDMS Water Distribution Management system Hệ thống quản lý phân phối nước (sạch) 23 Dataset Tập dữ liệu Tập dữ liệu 24 Database Cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu 25 Software Phần mềm Phần mềm 26 Application Server Ứng dụng máy chủ Ứng dụng máy chủ 3 27 Web Server Web máy chủ Web máy chủ 28 Scalable FrameWork Trạm làm việc mở rộng được Trạm làm việc mở rộng được 29 Server Máy chủ phục vụ Máy chủ phục vụ 30 Browser Trình duyệt Trình duyệt 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Giao diện phần mềm WATSYS được mở trong phần mềm AutoCAD Hình 1.2 Bản đồ chuyên đề trên phần mềm WATSYS Hình 1.3 Hiển thị thông tin đối tượng Hình 1.4 Biểu đồ thời gian Hình 1.5 ArcGIS là hệ thống phần mềm GIS đầy đủ. Hình 1.6 Cấu trúc ArcObjects Hình 1.7 Sử dụng ArcGIS Engine gắn vào GIS trong ứng dụng Hình 2.1 Mô hình quan hệ giữa đường ống(Pipe), điểm nối(Node )và thiết bị lắp đặt(Component) Hình 2.2 Mối quan hệ giữa Mô hình, Công nghệ phần mềm và cơ sở dữ liệu cho GIS. Hình 2.3 Miêu tả 2 lớp RESIDENCE và STREET. Hình 2.4 Thể hiện RESIDENCE là lớp con của BUILDING Hình 2.5 Lớp cha BUILDING có nhiều lớp con: RESIDENCE, HOSPITAL, COMMERCIALBUILDING Hình 2.6 Lớp con RESIDENCE có thể mở rộng thành các lớp con RURALRESIDENCE và URBANRESIDENCE Hình 2.7 Lớp CITY được hợp tác bởi 3 lớp HOUSELOT, STREET, PARK. Hình 2.8 Kế thừa của URBANRESIDENCE và RURALRESIDENCE với RESIDENCE. Hình 2.9 Thuộc tính địa chỉ được kế thừa từ lớp BUILDING xuống các lớp con của nó. Hình 2.10 Lớp LANDPARCEL được đa kế thừa từ lớp TAXABLEITEM và REALESTATEOBJECT. Hình 2.11 Một ví dụ về GIS sử dụng đa kế thừa. Hình 2.12 Lớp BUILDING kế thừa thuộc tính không gian từ lớp cha GEOMETRIC. Hình 2.13 Lớp BUILDING kế thừa nhiều thuộc tính từ các lớp cha của nó. Hình 2.14 Dân số của một quốc gia được lấy từ dân số của các vùng Hình 3.1 Mô hình kiến trúc tổng thể của WDMS Hình 3.2 Cấu trúc cơ sở dữ liệu. Hình 3.3 Sơ đồ lắp đặt theo Mô hình Dan-Vand Hình 3.4 Quy trình thu thập và xử lý dữ liệu Hình 3.5 Giao diện ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS. Hình 3.6 Sơ đồ tổ chức thực hiện tổng thể dự án WDMS Hình 3.7 Sơ đồ tổ chức nhân sự thực hiện phát triển dự án WDMS Hình 3.8 Biểu đồ hoạt động cập nhật đối tượng điểm nối 5 Hình 3.9 Biểu đồ UserCase đối với chức năng cập nhật đối tượng điểm nối Hình 3.10 Biểu đồ hoạt động chức năng cập nhật thiết bị cho điểm nối Hình 3.11 Biểu đồ Usercase chức năng cập nhật thiết bị cho điểm nối Hình 3.12 Biểu đồ hoạt động chức năng cập nhật đường ống Hình 3.13 Biểu đồ UserCase chức năng cập nhật đường ống Hình 3.14 Biểu đồ hoạt động chức năng cập nhật vùng cấp nước Hình 3.15 Biểu đồ UserCase chức năng cập nhật vùng cấp nước Hình 3.16 Biểu đồ hoạt động chức năng xem biểu đồ Hình 3.17 Biểu đồ UserCase chức năng xem biểu đồ Hình 3.18 Biểu đồ hoạt động chức năng xem bản đồ Hình 3.19 Biểu đồ Usercase chức năng xem bản đồ Hình 3.20 Biểu đồ hoạt động chức năng in ấn bản đồ Hình 3.21 Biểu đồ usercase chức năng in ấn bản đồ Hình 3.22 Biểu đồ hoạt động chức năng kiểm tra mạng lưới Hình 3.23 Biểu đồ usercase chức năng kiểm tra mạng lưới Hình 3.24 Giao diện màn hình chính của phần mềm WDMS Hình 3.25 Giao diện của phân hệ Quản lý đường ống Hình 3.26 Thanh công cụ thao tác với bản đồ Hình 3.27 Thanh công cụ cập nhật dữ liệu Hình 3.28 Một góc bản đồ có dữ liệu về vùng cấp nước, đường ống và điểm nối Hình 3.29 Truy vấn dữ liệu thuộc tính Hình 3.30 Truy vấn dữ liệu không gian Hình 3.31 Thiết lập màu sắc cho chức năng bản đồ chuyên đề Hình 3.32 Bản đồ chuyên đề phân loại theo danh mục đường ống Hình 3.33 Biểu đồ phân loại theo danh mục đường ống Hình 3.34 Màn hình nhập dữ liệu thuộc tính cho điểm nối Hình 3.35 Màn hình chọn và nhập dữ liệu thuộc tính cho thiết bị Hình 3.36 Màn hình nhập dữ liệu thuộc tính cho đường ống Hình 3.37 Hình ảnh của một đường ống sau khi đã tạo Hình 3.38 Chức năng tạo cầu vồng cho đường ống (fly-over) Hình 3.39 Chức năng kéo dài đường ống (Extend) Hình 3.40 Chức năng cắt đường ống Hình 3.41 Chức năng nối đường ống (Merge) Hình 3.42 Chức năng chia cắt đường ống (split) Hình 3.43 Chức năng tìm “ốc đảo” trong mạng đường ống (Network Island) 6 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1 Lớp thông tin đường ống Bảng 2 Bảng thuộc tính lớp đường ống Bảng 3 Lớp thông tin điểm nối Bảng 4 Bảng thuộc tính lớp điểm nối Bảng 5 Lớp thông tin vùng cấp nước Bảng 6 Bảng thuộc tính lớp Vùng Bảng 7 Lớp thông tin vùng dịch vụ Bảng 8 Bảng thuộc tính lớp vùng dịch vụ Bảng 9 Danh mục trạng thái hoạt động vật lý của thiết bị Bảng 10 Thông tin về thùng chứa Bảng 11 Danh mục mã loại thùng chứa Bảng 12 Bảng danh mục C_Tank_Wat Bảng 13 Bảng danh mục C_Medium_Wat Bảng 14 Thông tin về giếng Bảng 15 Thông tin về các thiết bị nối đơn Bảng 16 Danh mục SimpleJointCat_Wat Bảng 17 Loại thiết bị đơn giản Bảng 18 Các điểm lắp đặt các thiết bị phức tạp Bảng 19 Danh mục của ComplexCompCat_Wat Bảng 20 Loại thiết bị phức tạp Bảng 21 Các điểm lắp đặt Bảng 22 Loại điểm lắp đặt Bảng 23 Các điểm lắp đặt đồng hồ Bảng 24 Hạng mục đồng hồ Bảng 25 Danh mục của đồng hồ Bảng 26 Loại đồng hồ Bảng 27 Các điểm lắp đặt máy bơm Bảng 28 Danh mục mã điều khiển đồng hồ Bảng 29 Danh mục máy bơm Bảng 30 Kiểu máy bơm Bảng 31 Bể chứa Bảng 32 Loại bể chứa Bảng 33 Danh mục bể dự trữ Bảng 34 Các điểm tiêu thụ nước Bảng 35 Danh mục các điểm tiêu thụ Bảng 36 Loại điểm tiêu thụ nước 7 Bảng 37 Đồng hồ nước Bảng 38 Danh mục đồng hồ nước Bảng 39 Loại Van Bảng 40 Danh mục điều khiển Van Bảng 41 Danh mục bề mặt Bảng 42 Tiến độ thực hiện dự án WDMS Bảng 43 Tiến độ thực hiện phân hệ Đăng ký đường ống 8 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... 9 LỜI CẢM ƠN............................................................................................................. 10 MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CẤP NƯỚC .......................................... 12 1.1 Vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý cấp nước ....................................... 12 1.2 Các hệ thống quản lý cấp nước......................................................................... 13 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU DAN-VAND VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG ............................................. 25 2.1 Mô hình cơ sở dữ liệu DAN-VAND ................................................................ 25 2.2 Mô hình hướng đối tượng đối với cơ sở dữ liệu GIS ........................................ 27 2.2.1 Giới thiệu.................................................................................................. 27 2.2.2 Mô hình cho hệ thống thông tin địa lý GIS................................................ 29 2.2.3 Cơ chế trừu tượng hướng đối tượng .......................................................... 31 2.2.4 Mô hình hóa trực quan .............................................................................. 35 2.2.5 Tổng kết.................................................................................................... 43 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIS SỬ DỤNG ARCGIS TRÊN MÔ HÌNH DỮ LIỆU DAN-VAND TRONG QUẢN LÝ CẤP NƯỚC SẠCH ........ 45 3.1 Đặt vấn đề........................................................................................................ 45 3.2 Khái niệm về đô thị và quá trình quy hoạch phát triển đô thị............................ 45 3.3 Sự cần thiết khi ứng dụng công nghệ GIS trong công tác quản lý và quy hoạch 46 3.4 Mô tả ứng dụng................................................................................................ 48 3.4.1 Đăng ký đường ống trong WDMS – Pipe Registration.............................. 50 3.4.2 Mục tiêu của Hệ thống đăng ký đường ống ............................................... 50 3.4.3 Những yêu cầu chung ............................................................................... 51 3.4.4 Yêu cầu về xây dựng cơ sở dữ liệu............................................................ 53 3.4.5 Yêu cầu về ứng dụng nhân GIS................................................................. 78 3.4.6 Bố trí nhân lực, tiến độ thực hiện dự án .................................................... 81 3.4.7 Yêu cầu về chức năng nghiệp vụ ............................................................... 87 3.5 Kết quả thực hiện được .................................................................................... 99 3.6 Kết quả thực tế dự án WDMS áp dụng phân hệ Đăng ký đường ống ...............108 3.7 Định hướng phát triển của sản phẩm tại Việt Nam ..........................................109 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................110 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................111 9 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Những kết quả và các số liệu trong khoá luận chưa được ai công bố dưới bất cứ hình thức nào. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này! Hà nội, ngày ... tháng ... năm 2009 Tác giả Nguyễn Việt Hùng 10 LỜI CẢM ƠN Luận văn này được hoàn thành ngoài nỗ lực hết sức của bản thân, trong quá trình làm việc tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của các thầy cô tại khoa Công nghệ Thông tin, Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội Xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, Trường đại học Công Nghệ, đặc biệt là thầy giáo, Tiến sĩ Nguyễn Hải Châu, người trực tiếp hướng dẫn tôi. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ban giám đốc công ty VIDAGIS – nơi tôi đang công tác, đặc biệt là Phó Tổng Giám đốc, Thạc sỹ Lê Phước Thành, đã tạo điều kiện tốt nhất về thời gian, cơ sở vật chất, kiến thức, chuyên gia trợ giúp trong quá trình thực hiện dự án, đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian tôi thực hiện đề tài này. Xin gửi lời cám ơn tới cha mẹ, bạn bè, đồng nghiệp và những người thân đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian qua. Luận văn thạc sĩ này được thực hiện trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu mang mã số QG.09.27, Đại học Quốc gia Hà Nội. 11 MỞ ĐẦU Hiện nay việc ứng dụng và triển khai các ứng dụng GIS vào trong quản lý để phục vụ cho đời sống xã hội đã và đang phát triển rất nhanh, điển hình là trong các lĩnh vực Giao thông liên lạc, Y Tế, Giáo dục, Lam Nghiệp, Nông nghiệp, Điện lực, Tài nguyên Môi trường, và đặc biệt là trong việc quản lý mạng lưới cấp nước sạch. Mục đích của đề tài là trình bày lại những kiến thức cơ bản đã được áp dụng để xây dựng thành công dự án phát triển phần mềm "Quản lý cấp nước sạch" đang được sử dụng tại thành phố Seremban, Malaysia, nhằm tìm ra một hướng giải pháp để có thể mở rộng, khai thác năng lực của dự án để có thể áp dụng được rộng rãi ở nhiều nơi, nhất là ở Việt Nam. Luận văn gồm 4 chương với bố cục như sau: Chương 1: Tổng quan về mô hình cấp nước Trình bày về vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý cấp nước và một số mô hình cấp nước.. Chương 2: Trình bày chi tiết về mô hình cơ sở dữ liệu cấp nước DAN-VAND và phương pháp phân tích thiết kế hướng đối tượng áp dụng Chương 3: Trình bày chi tiết mô tả hệ thống phần mềm quản lý mạng lưới cấp nước sạch, sử dụng GIS trong việc đăng ký đường ống. Trình bày kết quả thực tiễn thực hiện dự án, và định hướng phát triển mở rộng Chương 4: Kết luận và kiến nghị 12 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CẤP NƯỚC 1.1 Vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý cấp nước Nước sạch và sử dụng nước sạch là nhu cầu thiết yếu của con người, kể cả trong xã hội nguyên thủy đến xã hội hiện đại như ngày nay. Thử hình dung trong cuộc sống hàng ngày chúng ta bị thiếu nước sạch để sinh hoạt thì điều gì sẽ sảy ra? Nước sạch có thể được khai thác bằng các hình thức khác nhau, như giếng đào, giếng khoan, nước mưa...nhưng ngày nay con người đã xây dựng được một mô hình mạng lưới cấp nước chung phục vụ cho một phạm vi địa bàn rộng lớn, và từ một nguồn khai thác, nước được xử lý để đảm bảo vệ sinh đủ tiêu chuẩn để đưa đến nới tiêu thụ. Trong cuộc sống của đô thị hiện đại, thì việc thiết kế và xây dựng một hệ thống quản lý cấp nước cần phải đáp ứng được các yêu cầu về sự phát triển tăng lên một cách nhanh chóng của dân cư và hệ thống cơ sở hạ tầng để làm sao trong một khoảng thời gian 40 đến 50 năm sau, hệ thống vẫn có thể đáp ứng được một cách tối đa khả năng cung cấp nước sạch và không bị ảnh hưởng bới sự thay đổi của kết cấu cơ sở hạ tầng. Để làm được điều đó thì trước hết cần phải có sự trợ giúp đắc lực của công nghệ. Ngày nay công nghệ có thể làm thay đổi cả thế giới, có vai trò quan trọng trong việc hoạch định các chính sách của hệ thống chính quyền. Một đô thị hiện tại được đánh giá là văn minh thì một trong các tiêu chí để đánh giá là đô thị đó phải có hệ thống phân phối nước sạch tốt, đáp ứng được nhu cầu sinh hoạt của người dân và phục vụ cho các lĩnh vực khác, hệ thống nước sạch có vai trò rất quan trọng đối với các lĩnh vực của đời sống văn hóa xã hội của người dân, thể hiện những nỗ lực trong quản lý của các cấp chính quyền. Để làm được việc đó thì cần phải có một bộ máy chuyên trách đảm nhiệm việc quản lý hệ thống cấp nước, đảm bảo duy trì hệ thống hoạt động từ việc lắp đặt hệ thống bơm dẫn, tích trữ, xây lắp mạng lưới dẫn nước, các điểm xử lý...và đưa nước sạch vào các hộ dân, quản lý hệ thống hóa đơn, đồng hồ, duy tu, bảo dưỡng hệ thống, quản lý tài sản... Tất cả những công đoạn đó được gọi là quản lý cấp nước. Ở Thụy Điển, nước và các dịch vụ công cộng theo quy định được quản lý bởi các đô thị. Khi các công trình cấp nước đô thị bắt đầu được xây dựng vào cuối thế kỷ 19, nó thể hiện sự quyết tâm và cam kết của chính quyền thành phố. Ngay cả các cộng đồng nhỏ ở các vùng nông thôn cũng đều có các công trình cấp nước công cộng của chính họ. Chỉ các công ty công nghiệp lớn được cấp phép khai thác nước mặt hoặc nước ngầm cho các công trình cấp nước riêng của họ. 13 Trong những năm 90 của thế kỷ trước, có hơn 2 nghìn công trình cấp nước và 67 nghìn km đường ống cấp nước của các thành phố, cung cấp cho 7,7 triệu người tiêu dùng hay 90% dân số với nước sạch chất lượng cao. Lượng nước tiêu thụ cao nhất vào cuối những năm 1960, khi có tới 800 triệu mét khối nước đã được sử dụng hàng năm. Việc rò rỉ trong hệ thống đường ống được ước tính bằng khoảng 20%. Ngày nay lượng nước tiêu thụ vào khoảng 730 triệu mét khối, tính ra mỗi gia đình tiêu thụ khoảng 200 lít/ người/ngày. Theo thống kê, năm 2004 trên thế giới có khoảng 3,5 tỉ người đang sử dụng nước sạch từ các vòi nước hay nguồn nước công cộng của các nhà máy cấp nước. 1,3 tỉ người sử dụng nước từ các nguồn giếng khoan, giếng đào. Một tỉ người sử dụng nước từ các nguồn thiên nhiên như sông, suối, ao hồ [9]. Những thống kê trên chỉ ra cho thấy, việc quản lý cấp nước có vai trò rất quan trọng trong đời sống văn hóa xã hội trong cuộc sống đô thị hiện đại. 1.2 Các hệ thống quản lý cấp nước Hệ thống quản lý cấp nước là một hệ thống trợ giúp cho con người để quản lý trong lĩnh vực cấp nước sinh hoạt, được tự động hóa nhằm làm giảm tối đa sức lao động bằng chân tay, và các thao tác thủ công nhưng vẫn thực hiện được đầy đủ các chức năng nghiệp vụ trong hệ thống cấp nước. Các hoạt động trong việc quản lý cấp nước gồm có: - Đảm bảo chất lượng nước được xử lý - Thiết kế mạng lưới đường ống cấp nước và các thành phần được lắp đặt và phân tích nhu cầu sử dụng trong hệ thống - Quản lý lưu lượng và áp lực cho mạng lưới đường ống - Phát hiện và xử lý kịp thời các điểm rò rỉ - Chống thất thoát trong hệ thống - Quản lý hệ thống đồng hồ, hóa đơn - Thay thế, bảo dưỡng hệ thống mạng lưới đường ống Sau đây là một số hệ thống quản lý cấp nước hiện có trên thị trường: Hệ thống WATSYS. [17] Hệ thống WATSYS được cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ phát triển, với hạt nhân cơ bản là EPANET WATSYS sẽ giúp người dùng phân tích, thiết kế và quản lý hệ thống cấp nước. Đó là một hệ thống thông tin đồ họa (GIS) cho các cơ sở hạ tầng nước. Phần mềm này mô phỏng các tình huống để xác định và sửa chữa thiếu sót trong một hệ thống phân phối hiện có, mở rộng hệ thống để đáp ứng nhu cầu trong tương lai, hoặc để dự đoán năng suất của hệ thống trong trường hợp khẩn cấp như trục trặc máy bơm, sự hỏng hóc, trang thiết bị trục trặc hoặc cháy nổ. Nó có thể 14 được sử dụng để mô phỏng ở thời gian cao điểm và thời điểm sử dụng thấp. WATSYS cũng có thể thực hiện phân tích chất lượng nước bao gồm việc phân rã clo, phân phối florua, tìm nguồn nước và đo tuổi của nước. Các mô hình để thấy rõ hơn về sự chuyển động và biến đổi của nước đã được xử lý. Các thành phần của hệ thống này bao gồm: 1. Kết nối đến phần mềm AutoCAD Các phiên bản AutoCAD R14.01, 2000, 2002, 2004 WATSYS chạy độc lập, nhưng nếu kết hợp với phần mềm AutoCAD các phiên bản R14.01, 2000, 2002, 2004 thì có thể kết nối với nhau để làm việc. WATSYS sẽ hiện lên một thanh công cụ để người sử dụng có thể chọn, hoặc xác định vị trí chỉnh sửa các thành phần trong hệ thống cấp nước. Các sơ đồ chính được tạo ra từ các bản vẽ được tô bằng các mã màu cho các lớp đối tượng chồng xếp. Hình 1.1: Giao diện phần mềm WATSYS được mở trong phần mềm AutoCAD Trên thanh công cụ này, người sử dụng có thể: - Thêm các điểm nối (Nodes), các đường ống (Pipes), sửa hoặc xem dữ liệu của mình - Xác định vị trí các điểm nối và đường ống trên các bảng biểu hoặc trên "Key-plans" bằng cách lựa chọn chúng trên bản đồ - Tạo các bản đồ chuyên đề với các thông tin bên trong như: Chèn các dòng văn bản, tô màu các đối tượng, đặt kích thước và biểu tượng các đối tượng, các tiều đề, mô tả người sử dụng...sơ đồ dòng chảy được gán nhãn 15 trên các đường ống, các điểm nối, áp suất đường ống, đường kính đường ống, dòng chảy, sự giảm /mất mát và vận tốc dòng chảy. - Đặt biểu tượng cho các đối tượng Điểm nối, các đường ống có các điểm nối mà van đóng, van đang kiểm tra, hay van điều khiển, máy bơm và hồ chứa... 2. Làm việc trên các sơ đồ - Chọn vào vị trí của các điểm nối hay các đường ống để hiển thị thông tin hoặc sửa đổi thông tin của đối tượng đó trên các bảng biểu hay sơ đồ hoặc các bản vẽ AutoCAD - Dựa vào các ô nhãn hiện lên trên màn hình để hiện thông tin do người dùng chọn khi di chuột lên các điểm nối hoặc đường ống. - Nháy đúp chuột lên các điểm nối hoặc đường ống để sửa đổi thông tin thuộc tính cho đối tượng - Có khả năng phóng to/thu nhỏ, sao chép, lưu, in sơ đồ - Chèn các dòng văn bản hay chú giải lên sơ đồ - Các đường ống thể hiện bán kính của từng đối tượng tương ứng - Màu sắc của các đường ống thể hiện các thông tin chính của người dùng - Có thể xem được các biểu đồ thời gian nếu nháy chuột lên các điểm nối hay đường ống - Có thể nhìn thấy được áp lực đường ống, vận tốc, chất lượng nước, tuổi nước bằng sự biến đổi màu sắc trên các đường ống Hình 1.2: Bản đồ chuyên đề trên phần mềm WATSYS 3. Mô hình cấp nước trong hệ thống WATSYS Dễ dàng chuyển đổi giữa phương pháp phân tích khoảng thời gian và các phương pháp phân tích khác: o Trạng thái ổn định 16 o Mở rộng khoảng thời gian o Chất lượng nước: o Nơi tập trung hóa chất o Tuổi của nước o Lưu vết của nguồn cấp nước o Các trạm bơm cung cấp nước o Các hồ chứa như thùng hoặc các mức thủy lực cố định o Điều khiển Valve theo các mức hoặc theo dòng chảy o Mở và đóng đường ống bằng cách sử dụng thiết bị chuyển mạch o Tình trạng đường ống bao gồm các trạng thái: Mở-Open, Đóng - Closed, hoặc Valve kiểm tra (check valve) o Tìm kiếm hoặc sắp xếp các điểm nối và đường ống, chọn để in ấn o Tạo độ dài đường ống từ hệ thống tọa độ o Kích thước đường ống phân cách tỷ lệ với hệ số gồ ghề của đường ống o Điều chỉnh hệ số gồ ghề với kích thước ống, chất liệu đường ống, tuổi, vận tốc dòng chảy Hình 1.3: Hiển thị thông tin đối tượng Với mô hình như vậy, việc phân tích dòng chảy và ghi lại sự thay đổi của dòng chảy theo thời gian của WATSYS được thể hiện như hình dưới đây: 17 Hình 1.4: Biểu đồ thời gian 4. Quản lý kho đường ống Phục vụ cho công tác duy tu bảo dưỡng hệ thống, ghi chép các mã màu sẽ giúp người quản lý có thể ưu tiên hóa công việc. Công việc bao gồm: o Ngày kiểm tra và ngày lắp đặt o Ghi chú kiểm tra o Các điều kiện o Loại nguyên vật liệu o … 18 Như vậy với những mô tả như ở trên, thì có thể nhận thấy là trong hệ thống WATSYS đã ra đời từ rất sớm, và có một số đặc điểm sau: o Không sử dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để lưu trữ và quản lý dữ liệu, chỉ sử dụng các bản vẽ ở các định dạng AutoCAD – là công cụ để làm các bản vẽ thiết kế làm “nền" để thực hiện các phép phân tích dữ liệu và xử lý số liệu o Do không sử dụng hệ thông tin địa lý, nên không có cơ sở dữ liệu GIS về các đối tượng trong hệ thống phân phối nước. Mô hình cấp nước được mô tả không có thiết kế chi tiết các bảng dữ liệu, không chỉ ra được mối quan hệ giữa các đối tượng trên bản đồ o Hệ thống chuyên sâu về phân tích mức độ tiêu thụ, nhu cầu sử dụng (Demand) và tính toán đo áp lực đường ống, từ đó hiển thị thành các sơ đồ và biểu đồ. o Hệ thống chưa đề cập được các giải pháp để chống rò rỉ, kênh thông tin khách hàng, chưa cho phép tạo các bản vẽ thiết kế trên bản đồ, và đặc biệt không thể hỗ trợ chức năng phân tích không gian trên bản đồ để phục vụ cho mục đích cấp nước. Hệ thống quản lý phân phối nước sạch WDMS do VIDAGIS phát triển Mục tiêu của hệ thống WDMS: Mục tiêu chính của hệ thống WDMS là quản lý việc phân phối nước sạch, trong đó chủ yếu là chống rò rỉ, và sử dụng hạt nhân là mô hình dữ liệu DAN- VAND Các chức năng chính trong hệ thống bao gồm các module sau: - Pipe Registration - Đăng ký đường ống - Leakage Auditing – Theo dõi và kiểm soát sự thất thoát nước - Pressure Management – Quản lý áp lực đường ống - Meter and Billing management – Quản lý hóa đơn và đồng hồ - Burst management – Quản lý các điểm rò rỉ - Customer Service – Dịch vụ thông tin phản hồi của khách hàng - Rehabilitation Planning – Kế hoạch bảo trì, bảo dưỡng, nâng cấp - Report management – Các báo cáo phục vụ cho việc quản lý và theo dõi hệ thống - Administrator – Quản lý người sử dụng và ngôn ngữ, an toàn CSDL - Calculation Service - Tính toán số liệu tổng hợp cho toàn hệ thống. Hệ thống WDMS do VidaGIS phát triển dựa trên các thành phần sau: 19 - Mô hình cấp nước: Trong WDMS, mô hình cấp nước sử dụng hoàn toàn mô hình DAN-VAND, sẽ được mô tả chi tiết trong chương 2 của luận văn này - Cơ sở dữ liệu của WDMS là CSDL GIS, sử dụng phần mềm ArcGIS của hãng ESRI (www.esri.com), tích hợp vào một hệ quản trị CSDL. - Hệ quản trị Cơ sở dữ liệu trong WDMS sử dụng HQTCSDL SQL Server của hãng Microsoft - Nền tảng để phát triển: Trên ngôn ngữ C# và DotNet FrameWork của Microsoft Công nghệ nền tảng để phát triển phần mềm WDMS là sử dụng công nghệ GIS của hãng ESRI, có tên là ArcGIS, sau đây là một số thông tin về công nghệ GIS hiện nay đang có trên thị trường: 1. Công nghệ MapInfo [24], [26] MapInfo: là phần mềm bản đồ đang được sử dụng rất rộng rãi trên thị trường Việt Nam. Một điểm mạnh của MapInfo là khả năng hiển thị, giàn trang in rất tiện lợi và đây là một trong những ưu thế của MapInfo so với các phần mềm GIS khác. Giải pháp desktop (ứng dụng độc lập) của MapInfo tương đối nhỏ gọn nên MapInfo đang được chiếm ưu thế lớn ở Việt Nam, nhất là đối với những nơi tiếp cận GIS sớm, quy mô nhỏ. Ngoài các giải pháp Desktop , MapInfo còn có các giải pháp mạng, Web. Tuy nhiên cũng như các giải pháp mạng và Web của các hãng khác hiện đang ít được sử dụng trên thị trường Việt Nam, vì trên thực tế thị trường này cũng mới làm quen với chúng. Những đặc điểm chính của MapInfo gồm:  Chạy trên các hệ điều hành: UNIX, Windows.  Hỗ trợ các thiết bị: Bàn số, máy quét ảnh, chuột, các máy vẽ.  Các chức năng chính: Tạo vùng đệm, phân tích bản đồ, phân tích mạng.  Hệ quản trị cơ sở dữ liệu: dBase, cơ sở dữ liệu bên trong.  Cấu trúc dữ liệu: Non-topological Vector, dữ liệu thuộc tính, dữ liệu bảng biểu.  Đơn giản, dễ sử dụng.  Phù hợp với mô hình quy mô nhỏ.  Khả năng tạo lập bản đồ chuyên đề mạnh và phong phú (hơn hẳn các phần mềm GIS khác).  Khả năng giàn trang in và in rất thuận lợi.  Khả năng giao tiếp với các phần mềm GIS khác tốt. 20  Cấu trúc định dạng file mở hỗ trợ cho việc phát triển các ứng dụng chuyên sâu.  Khả năng xây dựng dữ liệu bản đồ số (khía cạnh số hóa bản đồ) yếu. 2. Công nghệ ESRI [22] ESRI-Environmental Systems Research Institute ( là Viện nghiên cứu môi trường, ra đời năm 1969 ở Mỹ. Sản phẩm nổi tiếng của hãng là bộ sản phẩm ArcGIS đang dần trở thành công cụ GIS được sử dụng nhiều nhất trên thế giới bởi những tính năng rất mạnh của nó trong việc xử lý dữ liệu không gian. Ra đời từ rất sớm nhưng thực sự phải đến cuối những năm 90, sản phẩm ArcGIS mới thực sự du nhập vào Việt Nam, mà hiện nay sản phẩm mới nhất của nó là ArcGIS 9x ra đời vào cuối năm 2004. Với những thế mạnh của nó như vậy, hiện nay ở Việt Nam, việc sử dụng và khai thác những thế mạnh của ArcGIS đang được các bộ, ban, ngành, và các địa phương sử dụng rộng rãi cho mục đích phát triển kinh tế xã hội và nghiên cứu. Và trong một tương lai không xa, nó sẽ dẫn thay thế các sản phẩm về GIS khác Đầu tiên, dữ liệu được biên soạn thành đối tượng ứng dụng, mất rất nhiều thời gian cho công việc tạo cơ sở dữ liệu GIS và tri thức về địa lý. Dần dần, các chuyên gia GIS đã bắt đầu sử dụng và khai thác những tập hợp tri thức có được trong nhiều các ứng dụng GIS. Người sử dụng ứng dụng sáng kiến ra trạm làm việc GIS để tạo ra các tập dữ liệu địa lý (geographic dataset), xây dựng luồng công việc cho dữ liệu, biên dịch, quản lý chất lượng, bản quyền bản đồ và các mô hình phân tích và các tài liệu liên quan. Đó là điều kiện để GIS sử dụng cùng với trạm làm việc chuyên nghiệp để kết nối với dataset và database. Trạm làm việc bao gồm các ứng dụng GIS, sự cải tiến các công cụ của GIS đã được sử dụng để hoàn thành hầu hết các thao tác GIS. Khái niệm của phần mềm GIS đã được chứng minh rộng rãi bởi các chuyên gia GIS trong gần 200 nghìn tổ chức trên khắp thế giới. Ngoại trừ một vài ý tưởng của GIS trong mô hình máy tính hiện đại clien/server đã rất thành công thì càng ngày tầm nhìn của GIS càng được mở rộng. Gần đây, sự phát triển của máy tính, sự bùng nổ của Internet, tiến bộ của kỹ thuật DBMS, ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, sự lan rộng của GIS đã làm mở rộng thêm tầm nhìn cho GIS. Trong điều kiện GIS desktops, GIS software tập trung trong Application servers và Web servers để phân phát GIS tới một số người sử dụng trên mạng. Người sử dụng GIS kết nối tới trung tâm GIS chủ như Web browsers với thiết bị máy tính di động, thiết bị số. Sơ đồ dưới sẽ chỉ ra các sản phẩm GIS trong dòng sản phẩm ArcGIS. 21 Hình 1.5:ArcGIS là hệ thống phần mềm GIS đầy đủ. ArcGIS cung cấp trạm làm việc mở rộng được cho việc thực thi GIS cho một hoặc nhiều người sử dụng trên PC, trên server hay Web. ArcGIS là tập hợp đồng nhất của sản phẩm phần mềm GIS cho việc xây dựng GIS hoàn chỉnh. Nó bao gồm một số frameworks cho việc triển khai GIS:  ArcGIS Desktop - là một bộ phận của chương trình GIS chuyên nghiệp  ArcGIS Engine - Gắn các thành phần cho việc xây dựng các ứng dụng GIS cho khách hàng.  Server GIS - ArcSDE®, ArcIMS®, ArcGIS Server  Mobile GIS - ArcPad® giống như ArcGIS Desktop and ArcGIS Engine cho máy PC ArcGIS là cơ sở cho ArcObjects™, thư viện modul chương trình để chia sẻ với thành phần của phần mềm GIS. ArcObjects bao gồm các thành phần chương trình mở rộng, các đối tượng nhỏ như đối tượng hình học tới đối tượng lớn như đối tượng bản đồ cùng với tài liệu ArcMap. Mỗi sản phẩm ArcGIS cùng với ArcObject biểu diễn sự phát triển ứng dụng phân mềm GIS bao gồm: desktop GIS (ArcGIS Desktop), embedded GIS (ArcGIS Engine) và server GIS (ArcGIS Server). 22 Hình 1.6: Cấu trúc ArcObjects ArcGISEngine: GIS có thể lựa chọn thành phần ứng dụng để phân phát các hàm GIS tới một vài nơi trong một tổ chức. Điều này cho phép truy cập tới các hàm của GIS bởi một vài người, những người cần tính năng của ứng dụng GIS trong công việc thường ngày của họ. ArcGIS Engine cung cấp một dãy giao diện người sử dụng. Ví dụ như: Map Control và Globe Control, chúng có thể được sử dụng để tương tác với bản đồ. Cùng với ArcGIS Engine, người phát triển có thể xây dựng các hàm GIS sử dụng C++, Component Object Model (COM), .NET, or Java. Người phát triển có thể xây dựng các ứng dụng cùng với ArcGIS Engine hoặc gắn vào GIS những ứng dụng đã tồn tại như Microsoft® Word hoặc Excel. Hình 1.7: Sử dụng ArcGIS Engine gắn vào GIS trong ứng dụng ArcGIS Engine là ví dụ về môi trường lập trình ứng dụng cho ArcObjects. ArcGIS Engine Developer Kit là sản phẩm riêng biệt cung cấp chuỗi các biểu đồ 23 thành phần ArcGIS sử dụng bên ngoài ArcGIS Desktop trong môi trường ứng dụng Framework. Sử dụng ArcGIS Engine Developer Kit phát triển xây dựng khung nhìn GIS cùng với giao diện để truy nhập các chức năng của GIS hoặc có thể gắn vào GIS các ứng dụng đã có để triển khai GIS tới nhóm người sử dụng. ArcGIS Engine có COM, .NET, Java, và C++ (API). ArcGIS Engine là thư viện đầy đủ các thành phần GIS cho việc xây dựng, phát triển ứng dụng. Sử dụng ArcGIS Engine, bạn có thể đưa các chức năng GIS vào ứng dụng gồm Microsoft® Office, Word, Excel . Cùng với Windows, Solaris, Linux (Intel), người phát triển có thể tạo ra các ứng dụng truy cập chéo (cross-platform) cho người sử dụng trên một phạm vi rộng. ArcGIS Engine có năm thành phần chính: 1. Base Services – GIS ArcObjects đòi hỏi hầu hết ứng dụng GIS những đặc trưng hình học và cách hiển thị 2. Data Access-ArcGIS Engine cung cấp sự đa dạng về định dạng vector và raster 3. Map Presentation-ArcObjects tạo và hiển thị nhãn, biểu tượng 4. Developer Components-High điều khiển giao diện người sử dụng cho phát triển ứng dụng và trợ giúp hệ thống cho việc hoàn thiện ứng dụng. 5. Extensions-ArcGIS Engine Runtime triển khai cùng với chức năng chuẩn hoặc cùng với điều kiện mở rộng cho các chức năng nâng cao. Các công nghệ khác Ngoài 2 công nghệ phổ biến đã được nêu ở trên, để phát triển và ứng dụng công nghệ GIS trong các lĩnh vực đời sống xã hội còn rất nhiều các công nghệ ứng dụng khác như sau:  DolGIS.- Sản phẩm của DolSoft ra đời năm 1991.  GeoTools-Các công cụ phát triển mã nguồn mở của GIS trong Java.  MapWindow GIS: Miễn phí, Phát triển các ứng dụng mã nguồn mở.  ... Như vậy, nếu sử dụng CSDL GIS để lưu trữ thì các đối tượng cần quản lý sẽ được lưu trữ thống nhất cả dạng hình học và thuộc tính vào bên trong các bảng dữ liệu, và bản thân CSDL GIS cũng cung cấp một cơ chế quản lý để liên kết giữa các thông tin thuộc tính với các đối tượng hình học với nhau. Đây là một lợi thế rất lớn trong các hệ thống CSDL GIS hiện đại mà các CSDL khác không có được. Xuất phát từ xu hướng công nghệ, những điểm mạnh trong từng dòng sản phầm, hệ thống WDMS đã được lựa chọn và phát triển trên nền tảng ArcGIS. 24 Và cũng xuất phát từ những thế mạnh trong việc quản lý, xử lý, lưu trữ dữ liệu, sự đơn giản khi sử dụng, và giao diện phần mềm thân thiện, phần mềm WDMS có đầy đủ các chức năng mà các phần mềm khác trước đó đã phát triển, đồng thời còn có thêm nhiều tính năng khác nữa mà trong khuôn khổ của luận văn này không thể liệt kê ra được. Do vậy tác giả đã chọn mô hình cấp nước DAN-VAND và phần mềm WDMS, trong đó có module “Đăng ký đường ống” để trình bày trong luận văn. 25 CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU DAN-VAND VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG 2.1 Mô hình cơ sở dữ liệu DAN-VAND Xuất phát từ kinh nghiệm làm việc từ các dự án cấp thoát nước tại các quốc gia Đan Mạch, Thái Lan, Trung Quốc, Philipines và Việt Nam, công ty WaterTech (nay đổi tên thành công ty Alectia Aqua) đã phát triển thành mô hình Cơ sở dữ liệu cho cấp nước với tên gọi DAN-VAND, được hiệp hội cấp thoát nước Đan Mạch (Danish Water & Sewerage association) công nhận năm 2004, lấy tên từ tiếng Đan Mạch Các quy tắc trong mô hình cơ sở dữ liệu DAN-VAND là cơ sở cho các thao tác quản lý trong hoạt động cấp nước. DAN-VAND đơn thuần là một mô hình dữ liệu về chuẩn hệ thống đăng ký đường ống nước được sử dụng ở Đan Mạch và hiện đang được ứng dụng vào quản lý cấp nước tại Malaysia. Một trong những mục đích chính của mô hình DAN-VAND là tạo ra một chuẩn thống nhất cho liên kết và trao đổi dữ liệu. Việc trao đổi dữ liệu này cũng phải phù hợp với hệ thống không hỗ trợ GIS. Chính vì vậy, sẽ có các trường dữ liệu về tọa độ và trường để lưu các đối tượng hình học trong các bảng dữ liệu. Dữ liệu hình học được mô tả trong đó là các điểm nối (Nodes) và các đường ống dẫn nước (Pipes) Có 3 thành phần cơ bản nhất trong mô hình dữ liệu DAN-VAND gồm có những đối tượng sau:  Đường ống dẫn nước (Pipes)  Các điểm nối (Nodes) của các ống nước  Các thiết bị (Components) được gắn trên các điểm nối, như van khóa-mở nước(valve), đồng hồ đo nước (meter), các mối nối, các điểm lắp đặt, bơm tăng - giảm áp… Quan hệ hình học giữa các đối tượng: Hình 2.1: Mô hình quan hệ giữa đường ống(Pipe), điểm nối(Node )và thiết bị lắp đặt(Component) Đường ống Điểm nối Thiết bị • Van • Dữ liệu Van Thiết bị • Bể chứa • Dữ liệu bể chứa Thiết bị • Thiết bị hình chữ T • Dữ liệu Điểm nối kép 1 - n Điểm nối đơn 1 - 1 26 Các thiết bị (Components) gắn với các điểm nối và nằm trên các đường ống. Các điểm nối có thể cắt ở giữa các đường ống và chúng có thể là các điểm nút của đường ống. Một hay nhiều thiết bị (components) có thể gắn với một điểm nối. Các thiết bị phức tạp (Complex components) có thể được gắn vào như các thiết bị thông thường khác. Cơ sở dữ liệu chứa chứa các bảng dữ liệu, các bảng đối tượng trong đó có một tập các giá trị được định nghĩa trước (pre-defined) và không được phép thay đổi bởi người sử dụng hay người quản trị hệ thống. Các bảng chứa các trường dữ liệu cơ bản (mandatory fields), phải là các trường bắt buộc và một số trường khác (voluntary fields). Trong tài liệu đặc tả về mô hình DAN-VAND mô tả các bảng dữ liệu của các đối tượng được dùng trong hệ thống, quy định cách thức đặt tên trường dữ liệu, kiểu dữ liệu, độ rộng và mối liên hệ giữa các đối tượng. Mỗi một bảng dữ liệu về một thành phần là các quy tắc để kiểm tra về mặt hình học (topology check) và danh sách các đối tượng mà nó liên kết. [16] Chi tiết của các đối tượng và mô tả sẽ được làm rõ trong mục 1.13.4.3.1 ở chương 3: Mô tả chi tiết thiết kế các lớp dữ liệu trong CSDL nghiệp vụ. Một số thành phần mở rộng của mô hình DAN-VAND được sử dụng trong hệ thống đăng ký và quản lý hệ thống cấp nước: - Các điểm rò rỉ (Bursts), các điểm khách hàng phàn nàn (complaints), và dữ liệu phục hồi - để bảo dưỡng hệ thống (rehabilitation data) không nằm trong mô hình DAN-VAND. Nhưng nó vẫn được xây dựng trong hệ thống đăng ký và quản lý hệ thống cấp nước. - Ngoài ra, trong hệ thống đăng ký và quản lý hệ thống cấp nước cho phép người đăng ký quan sát các đối tượng điểm, đối tượng đường thẳng nằm trên một đường ống và các đối tượng vùng. - Trong mô hình DAN-VAND, tất cả mọi sự thay đổi trong CSDL phải được lưu lại. Điều đó có nghĩa là có một trường “physical status” để lưu lại trạng thái của đối tượng. - Nếu một đường ống được chia cắt thành hai vì lý do nào đó, thì đối tượng ban đầu phải được lưu giữ trong CSDL với trường thuộc tính 'Historic' = True. Sau đó đối tượng ban đầu này sẽ bị giấu đi. Ngoài ra còn có những thành phần khác hỗ trợ cho việc quản lý, đó là các vùng (Zones) cấp nước Mô hình dữ liệu DAN-VAND cũng quy định về sự liên hệ và ràng buộc giữa các thành phần trong mô hình, cụ thể là các thành phần được gắn trên các điểm nối của ống nước sẽ quy định cụ thể về số lượng đầu ống được phép nối với thành phần này, do vậy khi hệ thống tự kiểm tra thì sẽ phát hiện được sai sót trong hệ thống. 27 Trong phân hệ Đăng ký đường ống, chỉ làm việc với các đối tượng: Điểm nối, Đường ống, thiết bị, vùng cấp nước, do vậy trong phần phân tích CSDL của hệ thống chỉ mô tả các lớp đối tượng phục vụ cho phân hệ Đăng ký đường ống. 2.2 Mô hình hướng đối tượng đối với cơ sở dữ liệu GIS 2.2.1 Giới thiệu Các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) đóng một vai trò trọng tâm trong Hệ thống thông tin địa lý. Chúng đã giải phóng các nhà thiết kế GIS khỏi việc xây dựng và duy trì một bộ phận trọng yếu và phức tạp trong hệ thống phần mềm rộng lớn (Frank 1988a). DBMS đã trở thành một công cụ được chấp nhận rộng rãi trong việc lưu trữ dữ liệu theo định dạng cho phép nhiều người truy cập đồng thời, ngăn chặn mất mát dữ liệu, cũng như cung cấp các chức năng bảo mật khi truy cập (Codd 1982). Với việc sử dụng một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, lập trình viên và người sử dụng cuối cùng không cần tiến hành tất cả các thao tác của quản lý dữ liệu thứ cấp. Theo quan điểm của một lập trình viên, dữ liệu được miêu tả bởi những đặc tính riêng mang tính logic của chúng chứ không phải cấu trúc tự nhiên nơi chúng được lưu trữ. Chẳng hạn, người sử dụng cơ sở dữ liệu có thể truy vấn đối tượng “thành phố Orono” bằng cách cung cấp tên “Orono” như một đặc tính của một đối tượng thuộc lớp “thành phố” mà chẳng cần có kiến thức gì về địa điểm cất trữ file chứa bản ghi cụ thể hay các chi tiết về phương thức truy cập. DBMS như là một hệ thống con của GIS có thể được thay thế bởi một sản phẩm khác có cùng mô hình, miễn là các giao diện tương thích với nhau. [12] Từ nhiều năm qua, các nhà khoa học về máy vi tính đã nghiên cứu thiết kế và việc ứng dụng DBMS và hiện nay một vài hệ thống thương mại đã trở nên sẵn có. Chúng thường dựa trên một trong các mẫu dữ liệu cổ điển – có thứ bậc (Tsichritzis và Lochovsky 1977), mạng (CODASYL 1971), hoặc quan hệ (Codd 1982) – hoặc các mẫu phái sinh của chúng. Trong vài năm trở lại đây, các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ thương mại đã trở nên khá phổ biến, các sản phẩm như Oracle hay Ingres được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi. Chúng được xây dựng dựa trên mô hình quan hệ, mô hình này tổ chức dữ liệu thành các bảng hoặc các mối quan hệ (Codd 1970). Các cột trong bảng được gọi là các thuộc tính và tất cả các giá trị trong một thuộc tính là các nhân tố của một miền chung miêu tả tập hợp của tất cả các giá trị có thể. Còn các hàng được tham chiếu đến như các bản ghi, các cặp dữ liệu (tuples) hoặc các phân tử quan hệ (Ullman 1982). Trong khi các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ phù hợp và thành công đối với các ứng dụng cho các dữ liệu có cấu trúc yếu như các tài khoản ngân hàng và các hồ sơ cá nhân thì tình hình lại hoàn toàn đảo ngược đối với các dữ liệu có cấu trúc phức tạp. Các hệ thống thông tin địa lý làm nhiệm vụ tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau vào một hệ thống đồng nhất thì cần phải có các mô hình 28 dữ liệu mạnh mẽ và linh hoạt nhằm phục vụ được nhiều nhiệm vụ hơn. Chúng bao gồm:  Cách giải quyết phức tạp của thế giới hình học thực (Frank and Kuhn 1986; Greene and Yao1986; Herring 1987; Egenhofer et al. 1989; Milenkovic 1989;)  Trình bày cùng một loại dữ liệu từ nhiều cung bậc khái niệm khác nhau về độ phân giải và chi tiết (Bruegger 1989; van Oosterom 1990; Buttenfield and McMaster 1991);  Quản trị nguồn gốc và các phiên bản của đối tượng (Sernadas 1980; Snodgrass 1987; Langran 1989; Al-Taha and Barrera 1990); và  Sự kết hợp của các hệ thống đo lường ở nhiều độ phân giải và độ chính xác khác nhau (Davis 1986; Buyong et al. 1991). Các văn bản về GIS (Morehouse 1990; Frank and Mark 1991) thường chỉ ra sự khác biệt giữa các hệ thống coi mỗi đối tượng như một thực thể riêng biệt với các hệ thống raster. Các hệ thống raster lại lưu trữ việc phân phối các đặc tính trong không gian (Tomlin 1990). Do mô hình dữ liệu quan hệ tỏ ra không phù hợp với những khái niệm tự nhiên từ trước tới nay của con người về dữ liệu không gian, người sử dụng phải tự chuyển đổi các mô hình mental sang một tập hợp giới hạn các khái niệm mang tính chất phi không gian. Ví dụ, do tập hợp này áp đặt quá nhiều giới hạn như các quy tắc tiêu chuẩn hóa hóa (Codd 1972) nên các đối tượng không gian buộc phải chia nhỏ ra thành những bộ phận nhỏ hơn (Nyerges 1980; Frank 1988a). Gần đây một vài nhánh trong số những đề tài nghiên cứu khoa học máy tính (như trí thông minh nhân tạo, kỹ sư phần mềm, hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, tương tác giữa người - máy) đã xúc tiến phương thức tiếp cận hướng đối tượng:  Các mô hình hướng đối tượng đã được phát triển để thu được nhiều ngữ nghĩa hơn mẫu quan hệ (Brodie et al. 1984; Peckham and Maryanski 1988).  Giao diện với người sử dụng hướng đối tượng giúp hệ thống trở nên thân thiên và dễ sử dụng hơn (Schmucker 1986).  Các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu hướng đối tượng đã được nghiên cứu một cách tỉ mỉ để có thể cung cấp các tính năng tương ứng cho việc lưu trữ và phục hồi các đối tượng phức tạp (Zdonik and Maier 1990).  Các kỹ thuật phần mềm hướng đối tượng và các ngôn ngữ lập trình đã được phát triển để hỗ trợ cho việc ứng dụng các hệ thống phần mềm chúng ta đã thiết kế theo cách tiếp cận hướng đối tượng. Chúng cho phép ứng dụng ngay lập tức các khái niệm đối tượng hơn là việc tái tạo chúng bằng những ngôn ngữ lập trình truyền thống (Stroustrup 1986; Meyer 1988). 29 2.2.2 Mô hình cho hệ thống thông tin địa lý GIS [6] Các hệ thống thông tin địa lý có chức năng như kho chứa đựng những quan sát của con người về các đối tượng có quan hệ không gian và các đặc tính của chúng. Để tập trung vào các vấn đề này, con người đã xây dựng các mô hình nhận thức của các đối tượng thực và tiến hành đơn giản hóa chúng, sử dụng kỹ thuật trừu tượng hóa cho tới khi chỉ còn lại những thành phần trọng yếu nhất. Các mô hình nhận thức như hoặc được liên lạc một cách không chính thức bằng cách sử dụng ngôn ngữ tự nhiên, hoặc nằm trong một hệ thống dựa trên một mô hình trừu tượng chính thức của thực thể. Các nhà thí nghiệm quan sát thấy rằng các khái niệm cơ bản con người sử dụng đã được hình thành từ giai đoạn đầu trong cuộc đời con người như những kinh nghiệm có được từ chính những trải nghiệm của cơ thể (Johnson 1987). Điều này xảy ra ở tất cả mọi người, bởi về cơ bản chúng đều được sinh ra từ các chức năng sinh lý học của cơ thể. Mô hình biến đổi là sự miêu tả khái quát hóa một tình huống (Ellis et al. 1990) (ví dụ: “một người sở hữu một ngôi nhà” tương phản với mô hình cụ thể “Ông A sở hữu ngôi nhà tại số 56 đường Nguyễn Chí Thanh”). Cơ chế trừu tượng hóa sẵn có trong mô hình dữ liệu quyết định các mô hình biến đổi và mô hình cụ thể có thể được sử dụng, và từ đó quyết định khả năng diễn đạt của GIS. Nếu cơ chế trừu tượng hóa không đầy đủ, mô hình biến đổi của thực tế sẽ trở nên không tương thích và việc tham chiếu từ khái niệm của người sử dụng về hoạt động đối tượng vào mô hình GIS sẽ gặp nhiều trở ngại và rất khó hiểu. Điều này sẽ khiến cho GIS trở nên khó sử dụng. Hình 2.2: Mối quan hệ giữa Mô hình, Công nghệ phần mềm và cơ sở dữ liệu cho GIS. 2.2.2.1 Các mô hình dữ liệu và cơ chế trừu tượng hóa Một bộ phận quan trọng trong các chức năng xây dựng – mô hình được phát triển từ mô hình dữ liệu cho hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu trong GIS. Một mô hình dữ liệu là một tập hợp của:  Các loại cấu trúc dữ liệu  Các quy tắc thực hành hoặc suy diễn  Ràng buộc toàn vẹn dữ liệu 30 Nó cung cấp các công cụ, chẳng hạn như các ngôn ngữ sẵn có, để mô tả mô hình biến đổi của cơ sở dữ liệu (Date 1986). Các ví dụ về mô hình dữ liệu có thể tìm thấy là mô hình quan hệ (Codd 1970), Mô hình – Quan hệ - Thực thể (Chen 1976) và mô hình hướng – đối tượng (Manola and Dayal 1986;Bancilhon et al. 1988). Mô hình dữ liệu của hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu phải thiết lập cơ sở cho các cơ chế trừu tượng hóa, những cơ chế cũng được đưa vào ngôn ngữ lập trình và môi trường phần mềm; do đó công nghệ phần mềm phải cung cấp cho người sử dụng những công cụ để ứng dụng các cơ chế trừu tượng hóa vào ngôn ngữ lập trình. Ví dụ, nếu một mô hình yêu cầu một cơ chế để thiết lập các đối tượng có thể bao hàm các đối tượng khác thì ngôn ngữ lập trình sử dụng trong trường hợp này cần đưa ra một phác đồ để tập hợp tất cả các nhân tố mà là một bộ phận của một nhân tố khác. Sự thiếu hụt các phác đồ thích hợp trong ngôn ngữ lập trình thường dẫn tới việc giả lập khiến cho các hệ thống phần mềm trở nên phức tạp và khó duy trì. Việc một hệ thống thông tin được thiết kế sử dụng một mô hình – quan hệ - đối tượng (Chen 1976), rồi được bổ sung vào một ngôn ngữ lập trình tương tự - Algol (như Pascal hay C), và được mở rộng để truy cập vào một hệ thống quản lý dữ liệu quan hệ thông qua một ngôn ngữ truy vấn nhúng như SQL nhúng hay Quel nhúng được coi là chuẩn mực. Sự bất tương thích xuất hiện tại mỗi giao diện giữa hai tập hợp công cụ là do tồn tại các mô hình khác nhau cho việc trình bày thông tin.. Các chức năng quan trọng của một nhân tố phải thường xuyên được mô phỏng trong một nhân tố khác. Những mô phỏng này khiến tính hiệu quả bị giảm xuống và dẫn tới sự thiếu nhất quán giữa việc thiết kế, triển khai và thực thi. Kết quả là sản phẩm, dựa trên một mẫu thiết kế rời rạc, đã tiêu tốn một cách thái quá các nguồn lực và rất khó để duy trì. 2.2.2.2 Mô hình hướng đối tượng Ý tưởng cơ bản về định hướng đối tượng xuất phát từ việc quan sát thấy thế giới thường được coi là một tập hợp bao hàm các đối tượng tương tác lẫn nhau theo nhiều cách khác nhau. Tương tác giữa các đối tượng có thể được nhìn nhận như một lệnh, hay thông điệp, được gửi tới một đối tượng – bằng lời nói hoặc bằng một số hành động, ví dụ như các tác động cơ học. Dựa trên các hoạt động thông thường được ứng dụng vào trong đối tượng – hoặc lệnh mà chúng phản hồi – chúng được nhóm lại thành các lớp. Ban đầu khái niệm này được giới thiệu trong lĩnh vực lập trình như một bộ phận của ngôn ngữ mô phỏng SIMULA (Dahl and Nygaard 1966). Càng gần đây chúng càng trở nên phổ biến và được thừa nhận rộng rãi. Trong công nghệ phần mềm, hướng đối tượng đã trở thành phương pháp thiết kế hàng đầu cho việc tạo mô hình đối tượng giống như những gì con người quan sát được từ thực tế. Không giống như các phương pháp tiếp cận được sử dụng 31 trước đây, phương pháp này kết hợp việc tạo mô hình cấu trúc và các hoạt động hành vi của đối tượng. Trừu tượng hóa trước tiên tạo mô hình cho họat động, trong khi các phương pháp được sử dụng cho việc thiết kế giản đồ cơ sở dữ liệu tập trung vào cấu trúc của thực thể. Phương pháp hướng đối tượng tỏ ra hoàn toàn phù hợp với khái niệm toán học về đa tương thích hoặc đại số không đồng nhất. Đứng trên quan điểm này, miêu tả của một đối tượng bao gồm tên cho loại của nó, một tập hợp các hoạt động thích hợp cho các đối tượng loại này, và một tập hợp các tiên đề định nghĩa các hành vi của hoạt động… ví dụ như tiên đề định nghĩa hành vi của một hoạt động dưới dạng các hoạt động khác 2.2.3 Cơ chế trừu tượng hướng đối tượng [6] Trong phần này chúng ta sẽ được giới thiệu về các khái niệm về các đối tượng và các công cụ trừu tượng hiện có đối với các đối tượng đó theo phương pháp tổng hợp của Dittrich’s (1986). Định hướng đối tượng có thể được định nghĩa như sau: Bất cứ một thực thể nào không phụ thuộc vào bất cứ một cấu trúc hoặc một phức thể nào đều có thể được thể hiện chính xác bởi một đối tượng. Việc phân tích nhân tạo thành các phần đơn giản hơn do những hạn chế của kỹ thuật là không cần thiết và được gọi là định hướng cấu trúc của đối tượng. Bản thân các loại dữ liệu phức tạp tạo nên mẫu các đối tượng rộng hơn ví dụ như toàn bộ cả thành phố với toàn bộ các thông tin chi tiết về các đường phố, nhà cửa…thì không thể khắc phục được những vấn đề về cấu trúc dữ liệu, và chỉ bằng cách kết hợp các loại đối tượng phức tạp với các hoạt động trong phạm vi của nó mới có thể cho ta một cái nhìn cụ thể về đối tượng đó. Yếu tố thứ 2 của định hướng đối tượng này được gọi là: Định hướng đối tượng toán tử và đòi hỏi khả năng xác định các đối tượng phức tạp mà không thông qua việc phân tích các đối tượng đó thành các đối tượng đơn giản khác. Một khái niệm về trạng thái hành vi hướng đối tượng cho rằng: Một hệ thống cho phép các đối tượng trong nó được đánh giá và chỉnh sửa chỉ thông qua các hoạt động cụ thể đối với một loại đối tượng nhất định. Mẫu dữ liệu định hướng đối tượng được xây dựng dựa trên 4 định nghĩa cơ bản về khái niệm trừu tượng là (Brodie et al. 1984): phân loại, tổng quát hóa, kết hợp và hợp tác. 2.2.3.1 Phân loại Phân loại là việc tạo lập bản đồ đối với một số đối tượng(khoảng cách) vào một nhóm chung. Từ “đối tượng” được dùng cho một sự kiện riêng lẻ của dữ liệu (được minh họa bằng một ví dụ cụ thể) mô tả một đối tượng nào đó có những đặc tính riêng và có hành vi có thể quan sát trực quan. Thuật ngữ loại hình đối tượng, 32 sự phân loại, các kiểu dữ liệu trừu tượng hay các mẫu chỉ đến các loại đối tượng phụ thuộc vào từng văn cảnh. Trong cách tiếp cận định hướng đối tượng, đối với mỗi đối tượng, chỉ tồn tại ít nhất 1 nhóm tương ứng, nói cách khác, mỗi một đối tượng là một ví dụ điển hình của một nhóm, do đó, sự phân loại thường được nói đến như là một ví dụ của mối quan hệ qua lại. Một loại cụ thể mô tả hành vi của mỗi ví dụ thuộc loại đó bằng cách chỉ ra những toán tử chung có thể thao tác bằng tay những đối tượng đó (O’Brien et al. 1986). Những phép tính này chỉ là phương tiện để tính toán các toán hạng đó. Tất cả các đối tượng đối với cùng 1 lớp đều được mô tả bởi những đặc tính giống nhau và chúng có cùng các phép toán như nhau: Hình 2.3: Miêu tả 2 lớp RESIDENCE và STREET. Dựa trên các đặc tính giá trị, người ta phân biệt các đối tượng thuộc cùng một lớp. Đặc tính giá trị miêu tả các đặc điểm riêng biệt của mỗi đối lượng. Ví dụ, 2 LANDPARCELS có thể được phân biệt bởi địa chỉ, các giá trị khác nhau của vùng, hoặc là LandUseTypes 2.2.3.2 Tổng quá hóa Tổng quát hóa – khác biệt hoàn toàn với từ đồng nghĩa được sử dụng trong khoa nghiên cứu bản– là việc nhóm một số lớp đối tượng có nhiều đặc điểm hoạt động chung vào các lớp cha mang tính tổng quát hơn(Dahl and Nygaard 1966; Smith and Smith 1977b; Goldberg and Robson 1983). Thuật ngữ lớp cha (superclass) là đặc trưng của phương thức nhóm các đối tượng này và ám chỉ tới các loại đối tượng được ràng buộc với nhau bởi mối quan hệ là một. Mối quan hệ nghịch đảo của các lớp cha, tức các lớp con, miêu tả sự chia nhỏ các lớp cha. Thông thường thuật ngữ “bố mẹ” và “con cái” cũng được sử dụng thay thế cho “Lớp cha” và “lớp con”. Mặc dù thuật ngữ này rất hữu ích trong việc miêu tả sự phụ thuộc của lớp con vào lớp cha nhưng nó lại không chính xác xét trên phương diện trừu tượng, bởi mối quan hệ giữa cha mẹ và con cái không phải là một mối quan hệ 1-1. Lớp con và lớp cha là các khái niệm trừu tượng cho cùng loại đối tượng và không dùng để miêu tả 2 đối tượng khác nhau. Chẳng hạn, mỗi NHÀ Ở (residence) là một NHÀ CỬA (building) thì NHÀ Ở là một lớp con của NHÀ CỬA, còn NHÀ CỬA là lớp cha của NHÀ Ở. Nhà có địa chỉ tại “số 26 phố Grove” là một ví dụ đồng thời thuộc lớp NHÀ Ở và lớp cha là NHÀ CỬA. 33 Hình 2.4: Thể hiện RESIDENCE là lớp con của BUILDING Hai thuộc tính của tổng quát hóa được đề cập chi tiết hơn dưới đây: Một lớp cha có nhiều lớp con: Ví dụ, ngoài NHÀ Ở, NHÀ CỬA còn bao gồm nhiều loại khác như BỆNH VIỆN hay TÒA NHÀ THƯƠNG MẠI. Hình 2.5: Lớp cha BUILDING có nhiều lớp con: RESIDENCE, HOSPITAL, COMMERCIALBUILDING Trừu tượng hóa có thể có số lượng các mức bất kỳ, trong đó một lớp con đóng vai trò là lớp cao hơn so với một lớp khác cụ thể hơn. Ví dụ, quá trình trừu tượng hóa từ Tòa nhà đến Nơi ở có thể được mở rộng thành các lớp nhỏ hơn như NHÀ Ở THÀNH THỊ và NHÀ Ở NÔNG THÔN. 34 Hình 2.6: Lớp con RESIDENCE có thể mở rộng thành các lớp con RURALRESIDENCE và URBANRESIDENCE 2.2.3.3 Kết hợp Kết hợp là việc liên kết 2 hoặc nhiều đối tượng độc lập và mối liên hệ giữa các đối tượng được coi là một tập hợp đối tượng ở mức cao hơn (Brodie 1984). Thuật ngữ tập hợp được dùng để miêu tả sự kết hợp, và các đối tượng kết hợp với nhau được gọi là các thành viên. Do đó, cơ chế trừu tượng hóa này được đề cập tới như một thành - viên – của mối liên hệ, nhưng cũng thường được gọi là gom nhóm hoặc phân chia. Một ví dụ cho mối liên hệ trong lĩnh vực GIS là hàng xóm (neighborhood) – có liên quan với nhau qua đất đai, bởi đất đai của họ ở sát ngay cạnh nhau. Những chi tiết riêng biệt về mỗi đối tượng thành viên bị triệt tiêu, còn các đặc tính của tập hợp đối tượng thì được nhấn mạnh. Có trường hợp một tập hợp đối tượng có thể được phân chia thành nhiều tập hợp đối tượng thành viên nhỏ hơn. Hoạt động trên các tập hợp thường là các hoạt động mang tính lặp lại đối tất cả cá thành viên. Việc áp dụng sự lặp đi lặp lại này có thể dành cho mỗi cấu trúc/cơ cấu VÒNG LẶP, giống những gì chúng ta thấy trong một số ngôn ngữ lập trình hiện đại như CLU (Liskov et al. 1981). 2.2.3.4 Hợp tác Một cơ chế trừu tượng tương tự như kết hợp thì được gọi là hợp tác. Hợp tác là mô hình bao gồm nhiều đối tượng, ví dụ các đối tượng lại gồm có nhiều đối tượng khác (Smith and Smith 1977a). Một vài đối tượng có thể kết hợp để tạo thành một lớp đối tượng cao hơn về mặt ngữ nghĩa, được gọi là hợp tác hoặc tập hợp các đối tượng, tại đó mỗi bộ phận vẫn duy trì các chức năng riêng biệt của mình. Các hoạt 35 động của tính hợp tác không tương thích với các hoạt động trên bộ phận, và ngược lại. Khi xem xét tính qui nạp, người ta bỏ qua chi tiết về các đối tượng cấu thành. Mỗi đối tượng hợp tác lại có thể được phân tách thành nhiều đối tượng bộ phận có liên quan Mối quan hệ tạo ra bởi tính hợp tác thường được gọi là một bộ phận của mối liên hệ bởi các trường hợp liên kết là các bộ phận của hợp tác; mối liên hệ nghịch đảo với là-bộ-phận được gọi là bao-hàm. Ví dụ, một THÀNH PHỐ có thể được coi là mẫu hợp tác của NHÀ ĐẤT, ĐƯỜNG PHỐ VÀ CÔNG VIÊN – tất cả đều là các bộ-phận-của THÀNH PHỐ, và ngược lại, một THÀNH PHỐ bao-hàm chúng. Hình 2.7: Lớp CITY được hợp tác bởi 3 lớp HOUSELOT, STREET, PARK. 2.2.4 Mô hình hóa trực quan [6] Trong vài năm gần đây đã có rất nhiều tác phẩm viết về đề tài định hướng đối tượng và các đề xuất ban đầu về sự nghi thức hóa của các đối tượng có kết cấu phức tạp (Batory and Buchmann 1984) đã được phát triển lên thành các miêu tả chi tiết về các công cụ để mô hình hóa hoạt động của các đối tượng. Do vẫn còn tồn tại sự bất đồng giữa các nhà nghiên cứu về chi tiết của một số khái niệm trong lĩnh vực mô hình hóa định hướng-đối tượng nên phần này chỉ cố gắng tập hợp các ý tưởng chủ đạo về việc nâng cao mô hình về mặt ngữ nghĩa với các khái niệm chủ yếu của việc kế thừa và lan truyền. Mô hình đầu tiên mô tả sự chia nhánh các thực thể trong hệ thống tổng quát hóa trong khi mô hình thứ hai đề cập tới vấn đề giá trị trong hệ thống liên kết. Đôi khi việc nhân giống cũng được gọi là kế thừa theo hướng đi lên, tuy nhiên cần hiểu rằng chúng là hai khái niệm hoàn toàn khác nhau và cần phải được phân biệt rõ ràng. 2.2.4.1 Sự kế thừa Trong một hệ đẳng cấp tổng quát hóa, đặc tính và phương pháp của lớp con phụ thuộc vào cấu trúc và đặc tính của một hoặc nhiều lớp cha. Kế thừa là một phương pháp xác định một lớp dưới dạng một hoặc nhiều lớp tổng quát khác. Các đặc tính chung giữa lớp và các lớp con của nó chỉ được xác định một lần duy nhất 36 (đối với lớp cha) và kế thừa cho tất cả các đối tượng của lớp con. Các lớp cha có thể có các đặc điểm và hoạt động riêng biệt khác mà lớp cha không hề có, tuy nhiên chắc chắn rằng lớp con có toàn bộ các đặc điểm và hoạt động của lớp cha. Hoạt động của lớp cha là tương thích giữa các đối tượng của lớp cha và toàn bộ các lớp con của nó. Mỗi hoạt động trên một đối tượng của lớp cha có thể được thực hiện trên lớp con và ngược lại. Tuy nhiên các hoạt động được chỉ định cụ thể cho lớp con lại không tương thích cho các đối tượng của lớp cha. Việc thực hiện một hoạt động chung cho một vài lớp có thể là rất khó cho mỗi lớp, nhưng lớp cha buộc phải có các đặc tính chung. Ví dụ, tọa độ hai-chiều và ba- chiều đều đại diện cho ĐIỂM. Từ lớp cha này, cả 2 lớp con là ĐIỂM 2 CHIỀU và ĐIỂM 2 CHIỀU đều kế thừa các hoạt động như tính toán khoảng cách và hướng giữa 2 điểm. Các hoạt động này được thực hiện khác nhau, tuy nhiên quan sát từ bên ngoài có thể thấy chúng hành động giống nhau nhìn từ giác độ khoảng cách và hướng Đối với đại số học, một lớp cha là một điểm giao nhau của các tiên đề của tất cả các lớp con, hay ngược lại, một lớp con bao gồm tất cả các tiên đề của lớp cha cộng thêm một vài đặc điểm riêng của nó. Để duy trì tính đơn giản như trên, cần loại trừ trường hợp một lớp con chỉ kế thừa một số bộ phận của hoạt động lớp cha đưa ra. Nếu không thì những quy tắc phức tạp cho các trường hợp ngoại lệ phải được áp dụng. 2.2.4.1.1 Đơn kế thừa Kế thừa có thể hoàn toàn theo thứ tự, do đó nó thường được đề cập tới như đơn kế thừa. Đơn kế thừa đòi hỏi bất kỳ lớp nào cũng chỉ có nhiều nhất một lớp cha trực tiếp. Sự hạn chế này có nghĩa rằng mỗi lớp con chỉ thuộc về một nhóm kế thừa đơn lẻ và rằng một lớp không thể thuộc về nhiều nhóm kế thừa khác nhau. Ví dụ sau đây cho thấy sự kế thừa cùng với kế thừa tổng quát hóa (Hình 7). NHÀ Ở là lớp cha chung, còn NHÀ Ở THÀNH THỊ và NHÀ Ở NÔNG THÔN là các lớp con cụ thể. Tất cả đặc tính và hoạt động của lớp NHÀ Ở được 2 lớp con của nó kế thừa. Ví dụ, khách trọ và nhà nghỉ đều liên kết với lớp NHÀ Ở và kế thừa từ NHÀ Ở THÀNH THỊ và NHÀ Ở NÔNG THÔN. Mặt khác, các hoạt động được xác định cụ thể cho lớp con không thích hợp cho các đối tượng của lớp cha. Chẳng hạn, điểm-đỗ-tàu-điện-ngầm-kế-tiếp là một đặc tính chỉ phù hợp cho lớp con đó mà thôi 37 Hình 2.8: Kế thừa của URBANRESIDENCE và RURALRESIDENCE với RESIDENCE. Đặc tính chuyển giao của kế thừa nhằm ám chỉ rằng bất cứ đặc tính nào cũng phải được thông qua không chỉ từ lớp cha đến các lớp con trực tiếp của nó mà còn đến cả các lớp con cấp thấp hơn… Ví dụ, các đặc tính của NHÀ CỬA như địa chỉ và chủ sở hữu được kế thừa từ lớp con NHÀ Ở và cũng được chuyển giao đến các lớp con cấp 2 là NHÀ Ở THÀNH THỊ và NHÀ Ở NÔNG THÔN Hình 2.9: Thuộc tính địa chỉ được kế thừa từ lớp BUILDING xuống các lớp con của nó. 2.2.4.1.2 Đa kế thừa Cấu trúc của một kế thừa trực tiếp là một hình mẫu lý tưởng và thường không thể áp dụng được vào thực tế. Hầu hết sự phân cấp (“hierarchies”) đều có một số ngoại lệ - không mang tính thứ bậc (non-hierarchical), ở đó một lớp con có nhiều hơn một lớp cha đơn lẻ và trực tiếp. Do vậy, sự phân cấp thuần nhất không phải luôn luôn là một cấu trúc thích hợp đối với kế thừa. Thay vào đó, khái niệm về đa kế thừa cho phép một kế thừa chuyển các đặc tính từ một số lớp ở bậc cao hơn vào một lớp. Cấu trúc này không theo thứ bậc, bởi xét về mặt quan hệ cha mẹ – con cái 38 thì một đứa trẻ có thể có đến vài cha mẹ. Ở trường hợp đơn giản nhất của đa kế thừa, một lớp con kế thừa các đặc tính từ 2 lớp cha khác nhau. Ví dụ như một LANDPARCEL có các vai trò khác biệt: một TAXABLEITEM hay một REALSTATEOBJECT. Hinh 2.10: Lớp LANDPARCEL được đa kế thừa từ lớp TAXABLEITEM và REALESTATEOBJECT. Một ví dụ phức tạp hơn trong lĩnh vực GIS sẽ minh họa rõ hơn cách các đa kế thừa kết hợp với nhau. Lần kế thừa đầu tiên được xác định bởi sự phân chia các mắt xích vận tải thành MẮT XÍCH NHÂN TẠO và MẮT XÍCH TỰ NHIÊN. Đường cao tốc, kênh đào được coi là các mắt xích nhân tạo, còn sông suối là mắt xích tự nhiên. Các ao hồ, kênh rạch, và sông suối tạo thành một hierarchy thứ hai, trong đó 2 loại sông suối được phân biệt: NAVIGABLERIVERS and UNNAVIGABLERIVERS. Các lớp có đặc tính từ cả 2 sự phân cấp là KÊNH ĐÀO (tức các mắt xích vận tải nhân tạo và các WATERBODIES) và NAVIGABLERIVERS (bao gồm các sông hồ và các mắt xích vận tải tự nhiên). Chúng ta không thể so sánh 2 sự phân cấp này với nhau bởi một WATERBODY không nhất thiết phải là một mắt xích vận tải, và ngược lại, không phải tất cả các mắt xích vận tải đều là một WATERBODY. Tuy nhiên 2 sự phân cấp này đều có các phân lớp chung, bởi kênh đào vừa là WATERBODIES và các mắt xích vận tải nhân tạo, còn NAVIGABLERIVERS vừa là sông suối vừa là mắt xích vận tải tự nhiên. Các lớp khác như đường cao tốc hay ao hồ thì chỉ thuộc về một phân cấp đơn liên kết trong giản đồ này mà thôi. 39 Hình 2.11: Một ví dụ về GIS sử dụng đa kế thừa. Các xung đột liên quan đến vấn đề định danh hoặc kế thừa đã thu hút được rất nhiều sự chú ý trong thời gian qua. Nếu một lớp có vài liên lớp, nó có thể kế thừa nhiều hoạt động riêng biệt đồng âm (cùng 1 tên) nhưng lại mang nhiều ý nghĩa khác nhau. Ví dụ như một mảnh đất vừa mang giá trị như một bất động sản, vừa mang giá trị là một đối tượng chịu thuế. Cả 2 giá trị đều dựa trên những đánh giá khác nhau và được sử dụng cho những mục đích khác nhau. Trong đơn kế thừa tồn tại một quy tắc đơn giản để giải quyết những xung đột về định danh: ưu tiên cho phương thức cụ thể nhất (ví dụ như phương thức có mối liên hệ với liên lớp chi tiết nhất). Sự lựa chọn này không nhất thiết phải bắt buộc đối với hình mẫu, tuy nhiên chí ít đó cũng là một quy tắc đơn giản và nhất quán. Đối với đa kế thừa, không tồn tại những quy tắc đơn giản đó. Thông thường, xung đột được giải quyết bằng việc xác định những quy tắc ưu tiên cho các phương thức theo thứ tự chúng được sắp xếp trong định nghĩa dữ liệu. Tuy nhiên điều này không được coi là một giải pháp hợp lý cho giá trị MẢNH ĐẤT. DO 2 định danh đó miêu tả 2 đặc tính khác nhau nên cần phải phân biệt chúng bằng cách gắn cho mỗi định danh đó một định danh lớp, ví dụ như REALESTATEOBJECT.value và TAXABLEITEM.value. 2.2.4.1.3 Kế thừa cho mô hình hệ thống thông tin địa lý Thông thường, một GIS chứa đựng nhiều lớp cụ thể các đối tượng như CITIES, RIVERS, ROADS, BUILDINGS, HOUSEOWNERS, PARCELS, SOILS và các phân lớp riêng biệt của chúng. Một số hoạt động nhất định được liên kết tới 40 mỗi lớp. Ví dụ, chủ đất bán đất, một con đường mới được mở, hay một tòa nhà bị đổ… Một vài hoạt động trong số này là khá quen thuộc, chẳng hạn hoạt động xác định rằng mọi thành phố nằm trong một hạt hay mọi tòa nhà của một thành phố đều có thể được hiểu như là hoạt động hình học bên trong. Hoạt động nhận biết và miêu tả các đối tượng có các hoạt động chung tạo thành một trong những mục đích của mô hình khái niệm, công cụ cho phép mô hình của người sử dụng trong thế giới mini của chúng được ứng dụng với sự rườm rà được giảm thiểu ở mức tối đa. Một bộ phận của mô hình ứng dụng là việc xác định một tập hợp các lớp như là sự trừu tượng hóa các đối tượng có các đặc tính chung. Đối với mỗi lớp, các hoạt động và các mối liên hệ phù hợp phải được xác định. Ví dụ, lớp NHÀ CỬA có hoạt động onParcel cho phép kiểm tra liệu một tòa nhà có nằm trong một khu đất nào đó hay không. Bởi khái niệm bên trong được áp dụng cho nhiều đối tượng, chẳng hạn như THÀNH PHỐ đối với HẠT Kế thừa là một phương thức hiệu quả để tạo mô hình như những tình huống trong GIS, chính thức hóa cấu trúc và các đặc điểm của lớp đối tượng. Nhờ việc định nghĩa một liên lớp chung cho mỗi khái niệm cụ thể, các đặc tính chung có thể được định nghĩa trong một lớp cấp cao đơn nhất và kế thừa đến các lớp trong ứng dụng GIS. Ví dụ, liên lớp HÌNH HỌC định nghĩa hình học với các đặc điểm như vị trí, mối quan hệ không gian như lân cận, giao nhau, khoảng cách, định hướng… Một lớp trong mô hình người sử dụng có thể được định nghĩa như một phân lớp của hình học, kế thừa toàn bộ các đặc tính này. Ví dụ, lớp NHÀ ĐẤT là một đối tượng KHÔNG GIAN. NHÀ ĐẤT có thể được miêu tả như một phân lớp của HÌNH HỌC và kế thừa tất cả các đặc tính của không gian. Chúng ta cũng có thể định nghĩa các đặc tính khác theo cách tương tự. Chẳng gian, các đặc tính cơ sở dữ liệu như tính bền bỉ, đa truy cập, điều khiển giao dịch có thể kế thừa từ một liên lớp Persistent. Do đó các hoạt động cơ sở dữ liệu chung như lưu trữ, xóa, truy vấn hay chỉnh sửa được xác định cho lớp PERSISTENT và được chuyển đến các lớp đối tượng cụ thể. Nếu lớp BUILDING là một lớp PERSISTENT thì các Building sẽ có thể được lưu trữ, xóa, truy vấn hay chỉnh sửa Hình 2.12: Lớp BUILDING kế thừa thuộc tính không gian từ lớp cha GEOMETRIC. 41 Hiển nhiên là mô hình kiểu này đòi hỏi quy trình đa kế thừa. Một lớp có thể có nhiều đặc tính khác nhau được kế thừa. Các đặc tính quan trọng của GIS là PERSISTENT cung cấp cơ sở dữ liệu, GEOMETRIC kế thừa các khái niệm hình học chung, GRAPHICAL cung cấp các phương pháp hiển thị đồ họa, và TEMPORAL đối với sự miêu tả lịch sử dữ liệu. Ví dụ, nhà cửa với các khái niệm về hình học, địa lý và cơ sở dữ liệu có thể được mô hình hóa bằng cách tạo ra lớp Nhà cửa với các đặc tính như địa chỉ và chủ sở hữu, rồi kế thừa các đặc tính về Geometric, Graphical, and Persistent từ các liên lớp tương ứng. Hinh 2.13: Lớp BUILDING kế thừa nhiều thuộc tính từ các lớp cha của nó. 2.2.4.2 Sự lan truyền Những đối tượng phức tạp thường không tồn tại cô lập và có một số biến đặc trưng khác mà những biến đó phụ thuộc vào biến của những đối tượng. Chẳng hạn như, trong quá trình tập hợp các hạt để tạo thành một thực thể lớn hơn, đối tượng hỗn hợp phụ thuộc vào biến của các thuộc tính của thành phần cấu tạo nên nó. Sự phụ thuộc này có ý nghĩa và để đảm bảo sự độ đặc và tính thống nhất toàn vẹn, việc sắp xếp chúng đúng thứ tự là hết sức quan trọng. Tất nhiên, một đối tượng hỗn hợp có thể có những biến đặc thù và độc lập so với các biến của các thành phần cấu thành. Đối lập với các cách sắp xếp không liên kết mấy mà đòi hỏi sự lưu trữ dư thừa của những biến như vậy, mô hình hướng đối tượng cho phép các đối tượng có những đặc tính với các giá trị mà phụ mà phụ thuộc vào những biến của các đối tượng khác và tạo sự phụ thuộc mãi mãi. Cách thức gắn kết như thế là phổ biến hơn, vì nó tạo ra tính toàn vẹn bằng sự cưỡng ép. Những biến có nguồn gốc như vậy thường miêu tả đặc tính thống kê hay hình học. Đặc biệt là ở GIS, một lượng lớn biến mặc định ở một cấp độ của sự trừu tượng phụ thuộc vào các biến của mức độ khác và phải có nguồn gốc từ những biến mặc định đó. Khi kết hợp các dữ liệu từng vùng và từng địa phương, khái niệm sắp xếp dữ kiện ở các mức 42 độ phân giải phải được sử dụng để tạo ra sự gắn kết giữa các biến phụ thuộc. Chẳng hạn như, dân cư một khu dân cư phụ thuộc vào Hình 2.14: Dân số của một quốc gia được lấy từ dân số của các vùng Trong khi sự kế thừa thể hiện các đặc tính của phân lớp (các loại và các hoạt động), sự truyền bá miêu tả cách thức một biến của đặc tính của một loại bắt nguồn từ các đặc tính của loại khác như thế nào (Egenhofer and Frank 19986). Ý niệm truyền bá (phổ biến) thỉnh thoảng được dùng cho làm mô hình các hành vi của hoạt động như là copy, phá huỷ, in, lưu lại, đối với các đối tượng hỗn hợp và các hoạt động này truyền cho các thành phần cấu tạo nên nó (Rumbaugh 1988), và độ gắn kết của hành động (Ellis et al.1990). Tại đây, sự phổ biến miêu tả sự phụ thuộc theo hướng đảo chiều - từ các bộ phận cấu thành tạo nên đối tượng hỗn hợp. Các định nghĩa chính thức về sự phổ biến, thể hiện được sự khác nhau giữa di truyền và phổ biến, đã được đưa ra (Egenhofer và Frank 1989; Êgenhofer và Frank 1990) và cũng là một phần của đại số học tổng hợp dành cho đối tượng phức tạp (Shaw and Zdonik 1989, Beeri and Kornatzky 1990). Có thể có nhiều cách để suy luận ra một biến, một biến có thể được ghi lại rõ ràng và thậm chí nếu nó có thể sinh ra từ các biến khác. Có thể cần thiết để giải quyết sự khác biệt và các lỗi do sự dư thừa như thế, chẳng hạn như bằng việc đánh giá chất lượng của những kết quả khác nhau Lan truyền trở nên tầm thường nếu như đối tượng phức tạp ngẫu nhiên bao gồm một phần riêng lẻ và biến của sự kết tập chỉ tới biến đơn; tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp lan truyền bao gồm các biến của các bộ phận. Nếu hơn một biến đơn cấu thành nên biến có nguồn gốc từ biến đơn, sự kết hợp của các biến phải được miêu tả bằng chức năng kết tập. Chức năng kết tập kết hợp vài biến của một hoặc một hoặc một vài đặc tính của các bộ phận tới biến đơn (chả hiểu tại sao lai dùng giới từ “to” nhỉ?). Biến này giảm lượng chi tiết có sẵn cho đối tượng phức tạp. Điều này có thể quyết định lượng hoặc sự liên kết các biến của các bộ phận, hoặc định nghĩa phần nổi bật, cụ thể như là cái to lớn nhất, nặng nhất hoặc ngược lại, cái nhỏ nhất hoặc nhẹ nhất. Mặt khác, nó có thể đại diện cho trung bình của các giá trị của đặc tính cụ thể. Các phép tính gộp chung phổ biến là: min, max, tổng, trung bình cộng… Ví dụ, dân số của thành phố lớn nhất trên đất nước là cực đại của dân số của tất cả các thành phố; diện tích của cả nước bằng tổng diện tích của các tỉnh trong nước; mật độ dân số của nước tính bằng trung bình cộng của mật độ dân số của tất cả các tính, với trọng số là diện tích của các tỉnh đó. 43 Khái niệm về lan truyền cho phép đảm bảo tính nhất quán, bởi dữ liệu chỉ được lưu trữ 1 lần duy nhất và các biến phụ thuộc của liên kết đều có nguồn gốc, do đó không nhất thiết phải cập nhật các biến phụ thuộc này mỗi lần thành phần có sự thay đổi. Đương nhiên việc cập nhật nằm dưới quy tắc chung về cập nhật views, chẳng hạn như không đặc tính thu hôig nào có thể được cập nhật một cách rõ ràng trừ các đặc tính cơ bản. Ví dụ, việc sửa đổi dân số của thành phố A bằng cách gán giá trị 65 nghìn dân số cho thành phố nếu dân số của quận X thuộc thành phố tăng thêm 5 nghìn là sai quy tắc. Thay vào đó, số dân của thành phố phải được thay đổi sao cho phù hợp với sự cập nhật dân số của quận. 2.2.5 Tổng kết Cả 3 khái niệm hướng đối tượng: Mô hình hóa, Công nghệ phần mềm và hệ quản trị cơ sở dữ liệu đều rất quan trọng đối với những ai làm việc trong lĩnh vực GIS.  Các cơ chế trừu tượng hóa hướng đối tượng là cần thiết để mô hình hóa những vị trí phức tạp mà có thể thay đổi theo thời gian, chẳng hạn như các đối tượng hình học. Sự phức tạp của các vật thể không gian đòi hỏi các phương pháp phải định nghĩa và sử dụng các dạng và các hoạt động dữ liệu không gian thích hợp. Mô hình hướng đối tượng hỗ trợ tính năng này với các cơ chế trừu tượng hóa thích hợp. Cụ thể, khái niệm rất mạnh về kế thừa đã giúp làm tăng tính đồng nhất và súc tích trong các định nghĩa về các đặc tính như hình học, địa lý tính bền bỉ. Cấu trúc dữ liệu rất cần thiết cho các khái niệm đối tượng hồi qui, ví dụ như các khu vực được chia thành nhiều khu vực nhỏ hơn, hay các họat động chuyển đổi khép kín.  Trong tương lai, các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng cần được áp dụng 1 cách hiệu quả hơn nữa vào lĩnh vực GIS. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu trong lĩnh vực phần mềm đã cho ra đời phương pháp thiết kế hướng đối tượng giúp tạo mô hình các đối tượng trong thế giới thực và các hoạt động có liên quan của chúng. Phương pháp tiếp cận này tỏ ra hữu ích nhất trên những lĩnh vực như GIS bởi theo một phương thức hoàn toàn tự nhiên, nó hỗ trợ việc giải quyết các vấn đề về các đối tượng phức tạp (trong trường hợp này là hình học và các đối tượng). So với các mô hình dữ liệu thông thường, một thiết kế hướng đối tượng tỏ ra linh hoạt hơn và phù hợp hơn khi dùng để miêu tả các cấu trúc dữ liệu phức tạp Chúng ta cần sử dụng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu hướng đối tượng nhằm khai thác sức mạnh của mô hình và nhằm quản lý và truy vấn dữ liệu không gian. Hệ thống thông tin không gian tận dụng được các lợi ích từ việc sử dụng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu hướng đối tượng theo nhiều cách khác nhau: (1) Cấu trúc của 44 một GIS sẽ trở nên rõ ràng hơn, do đó việc duy trì phần mềm GIS trở nên dễ dàng hơn, và chu kỳ hoạt động của nó cũng sẽ dài hơn. (2) Các lập trình viên không nên lo lắng về các khía cạnh của vị trí địa lý của dữ liệu. Thay vào đó, một tập lệnh thống nhất sẽ cung cấp. 45 CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG ỨNG DỤNG GIS SỬ DỤNG ARCGIS TRÊN MÔ HÌNH DỮ LIỆU DAN-VAND TRONG QUẢN LÝ CẤP NƯỚC SẠCH 3.1 Đặt vấn đề Ngày nay, tin học hóa công tác quản lý trong các doanh nghiệp nhà nước đã và đang được triển khai một cách toàn diện, và mang lại một hiệu quả to lớn, thiết thực trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Việc đưa CNTT vào quản lý sẽ giúp giảm bớt gánh nặng về công việc đối với những người làm quản lý. Giảm thiểu cơ cấu bộ máy nhân lực, tăng năng suất và hiệu quả công việc, đồng thời ra các quyết định kịp thời chính xác, tạo ra mối liên kết thường xuyên và thống nhất ở tất cả các cấp. Đối với các ứng dụng về GIS, do đặc thù không gian của nó, các thông tin về bản đồ sẽ là đối tượng chính được tổ chức, quản lý và phân tích thông qua một công nghệ thích hợp nhất là hệ thống thông tin địa lý. GIS là hệ quản trị cơ sở dữ liệu bao gồm dữ liệu không gian và phi không gian có khả năng thu nhận, phân tích tổng hợp, chồng xếp các lớp thông tin có trong cơ sở dữ liệu tạo ra các lớp thông tin mới theo mục đích của người sử dụng. Đó là hệ thống thông tin kiểu mới. Từ các thông tin bản đồ và các thuộc tính lưu trữ có thể dễ dàng tạo ra các loại bản đồ và báo cáo để cung cấp một cách nhìn hệ thống, cho phép nhà lãnh đạo thực hiện tốt hơn công việc lập kế hoạch và hỗ trợ quá trình đưa ra quyết định về các giải pháp quy hoạch kiến trúc đô thị. GIS gắn liền với các số liệu khác liên quan đến nó 3.2 Khái niệm về đô thị và quá trình quy hoạch phát triển đô thị Khái niệm về đô thị: Đô thị là điểm dân cư tập trung với mật độ cao, chủ yếu là lao động phi nông nghiệp, có hạ tầng cơ sở thích hợp, là trung tậm chuyên ngành hay tổng hợp, có vai trò thúc đẩy sự phát triển kinh tế- xã hội của cả nước, của một miền, của một tỉnh, một huyện hoặc một vùng trong tỉnh trong huyện [1]. Có thể có 2 nhóm đô thị sau:  Những đô thị là trung tâm tổng hợp khi chúng có vai trò và chức năng nhiều mặt về chính trị, kinh tế, văn hóa xã hội v.v...  Những đô thị là trung tâm chuyên ngành khi chúng có vai trò chức năng chủ yếu về một mặt nào đó như công nghiệp cảng, du lịch, nghỉ ngơi, đầu mối giao thông vv... Tỉ lệ lao động phi nông nghiệp ở điểm dân cư độ thị chỉ tính trong phạm vi nội thị. Lao động phi nông nghiệp bao gồm lao động công nghiệp và thủ công nghiệp, lao động xây dựng cơ bản, lao động giao thông vận tải, bưu điện tính dụng ngân 46 hàng, lao động thương nghiệp và dịch vụ công cộng, du lịch, lao động trong các cơ quan hành chính, văn hóa, xã hội, giáo dục, y tế, nghiên cứu khoa học và những lao động khác ngoài lao động trực tiếp về nông nghiệp. Cơ sở hạ tầng đô thị là yếu tố phản ánh mức độ phát triển và tiện nghi sinh hoạt của người dân đô thị theo lối sống đô thị. Cơ sở hạ tầng đô thị gồm hạ tầng kỹ thuật (như giao thông, điện nước, cống rãnh, năng lượng thông tin, vệ sinh môi trường. vv...) và hạ tầng xã hội (như nhà ở tiện nghi, các công trình dịch vụ công cộng văn hóa, xã hội, giáo dục đào tạo, nghiên cứu khoa học cây xanh giải trí vv...). Cơ sở hạ tầng đô thị được xác định dựa trên chỉ tiêu đạt được của từng đô thị ở mức tối thiểu. Ví dụ: Mật độ đường phố (km/km2), chỉ tiêu cấp nước, chỉ tiêu cấp điện sinh hoạt, tỉ lệ tầng cao xây dựng. Mật độ dân cư là chỉ tiêu phản ánh mức độ tập trung dân cư của đô thị, nó xác định trên cơ sở quy mô dân số nội thị trên diện tích đất đai nội thị (người/km2 hoặc người /ha). Tùy theo mật độ dân số, lĩnh vực chuyên ngành của mỗi đô thị, ở nước ta theo Quyết định số 132 /HĐBT ngày 5/5/1990 của Hội đồng bộ trưởng về việc phân loại và phân cấp quản lí đô thị thi đô thị được chi làm 5 loại.  Đô thị loại I.  Đô thị loại II.  Đô thị loại III.  Đô thị loại IV.  Đô thị loại V. Công tác quy hoạch xây dựng đô thị nhằm xác định sự phát triển hợp lí của đô thị trong từng giai đoạn và việc định hướng phát triển lâu dài cho đô thị đó về các mặt sau:  Tổ chức sản xuất  Tổ chức đời sống  Tổ chức không gian kiến trúc, cảnh quan và môi trường đô thị 3.3 Sự cần thiết khi ứng dụng công nghệ GIS trong công tác quản lý và quy hoạch Công nghệ GIS có thể coi là một ứng dụng đa ngành và như là một công cụ không thể thiếu cho quản lý trong công việc hàng ngày. Hầu hết các nước phát triển ở Châu Âu, Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan... đã ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng các cơ sở dữ liệu tài nguyên môi trường, các hệ thống thông tin chuyên ngành, trợ giúp quyết định cho lãnh đạo trong quản lý. Một đô thị mới và hiện đại thì không thể thiếu một kiến trúc quy hoạch về cơ sở hạ tầng, bao gồm xây dựng các công trình công cộng, nhà ở, hệ thống thoát 47 nước và xử lý nước thải, hệ thống cung cấp nước sạch, và vì vậy việc áp dụng các phương pháp và công nghệ hiện đại sẽ đem lại rất nhiều tiện ích. Hệ thống GIS khi ứng dụng sẽ đạt được yêu cầu sau:  Phục vụ tốt cho công tác chỉ đạo việc quy hoạch tổng thể và chi tiết đô thị. Trợ giúp lãnh đạo, các nhà quản lý quy hoạch và người sử dụng để ra được các quyết định phù hợp.  Tạo ra môi trường thuận lợi, hoạt động có hiệu quả cho các ngành, các đơn vị sử dụng GIS, đặc biệt cho những nhà quản lý quy hoạch đô thị, giảm chi phí về thời gian, công sức, tiền của của nhà nước và trợ giúp quyết định đúng đắn.  Liên kết được các cơ sở dữ liệu đơn độc, nâng cao việc sử dụng thông tin như nguồn tài nguyên chiến lược.  Vào thông tin nhanh chóng (bản đồ, thuộc tính, ảnh...)  Quản lý, tìm kiếm các đối tượng trên bản đồ, lưu trữ và phục hồi các thông tin tối ưu trên cơ sở vị trí không gian thực của nó.  Cập nhật bổ sung và điều chỉnh thông tin trong hệ thống đơn giản và thuận tiện.  Liên kết các module chương trình để mở rộng và phát triển hệ thống.  Xử lý thông tin trong hệ thống (phân tích tổng hợp và mô hình hóa) một cách nhanh chóng và tin cậy. Cho phép chồng lớp bản đồ tạo ra các bản đồ chuyên đề dựa trên các lớp thông tin đã có một cách thuận tiện và nhanh chóng. Với những ưu điểm trong cách thể hiện và các hàm quan hệ giữa các thông tin thuộc tính gắn liền có tính hệ thống, có khả năng phần tích cao ta có thể tạo được một công cụ mạnh cho công tác dự báo và quy hoạch đúng đắn hơn so với nhiều công cụ khác.  Là một hệ thống mở, dễ dàng trao đổi các nguồn thông tin đã có sẵn của hệ thống và đơn vị khác.  Đảm bảo an toàn dữ liệu và bảo mật thông tin hệ thống. Như vậy, Công nghệ GIS có ý nghĩa ứng dụng to lớn trong rất nhiều lĩnh vực và ngành nghề khác nhau. Trong khuôn khổ thời gian thực hiện luận văn và điều kiện thực tế cho phép, tôi xin được trình bày một phần trong rất nhiều ứng dụng của công nghệ GIS trong công tác quản lý cấp nước sạch cho sinh hoạt, đó là xây dựng ”Hệ thống quản lý cấp nước trên nền GIS”, trong đó phân hệ “Đăng ký đường ống – Pipe Registration” là phân hệ áp dụng các phép toán cơ bản của GIS trên bản đồ để thực hiện các thao tác trong việc xây dựng một mạng lưới đường ống sử dụng trong hệ thống. Hệ thống đã được xây dựng và triển khai tại thành phố Seremban, Malaysia năm 2008. 48 3.4 Mô tả ứng dụng Hệ thống cấp thoát nước là cơ sở hạ tầng đặc biệt quan trọng, ở cả nông thôn và thành thị. Hiện nay tại các đô thị lớn của Việt Nam có khá nhiều khu vực dân cư không đủ nước sạch để dùng thì vẫn tồn tại một lượng thất thoát nước sạch đáng kể. Qua thực tiễn quan sát, thì ở Hà nội, lượng nước thất thoát trung bình hàng năm - NRW (theo số liệu thống kê của hiệp hội cấp thoát nước Việt nam) là khoảng 40% đến 45%, ở Kuala Lumpur là 39%, trong khi đó ở Paris là 6%, ở Đan Mạch, tỉ lệ trung bình của cả nước là 4% Seremban, một thành phố ở phía nam, cách 50km so với thủ đô Kuala Lumpur, Malaysia, với 0,9 triệu dân, và 320 nghìn điểm tiêu thụ nước sinh hoạt đang hoạt động. Mạng lưới cấp nước đang hoạt động hiện có khoảng 6 nghìn km đường ống được lắp đặt. Với mức thất thoát nước là 39%, tương đương với 133 triệu m3 nước trong một năm Mục tiêu khi xây dựng và áp dụng hệ thống WDMS là: Lắp đặt và quản lý khoảng 62 nghìn điểm kết nối cho việc tiêu thụ nước Diện tích bao phủ áp dụng của dự án là khoảng 50% diện tích của thành phố, chủ yếu nằm ở phía đông Tổng chiều dài đường ống dự kiến lắp đặt khoảng 90 nghìn km. Giảm lượng nước thất thoát từ 39% xuống 24% trong vòng 18 tháng hoạt động và quản lý (giảm 15%) Sử dụng GIS, ở đây là việc đăng ký đường ống để trợ giúp cho quá trình lắp đặt. Nhận thấy việc giảm lượng nước thất thoát có thể tiết kiệm được một lượng rất lớn nước sạch hàng năm, đồng thời mang lại nguồn lợi nhuận to lớn, nâng cao năng lực quản lý cấp nước, và tăng khả năng chia sẻ dữ liệu giữa các phòng ban. Hệ thống quản lý cấp nước sạch WDMS ra đời là kết quả nghiên cứu và nỗ lực hoạt động, cơ sở kinh nghiệm, khảo sát nhiều năm của các chuyên gia cấp nước và chuyên gia GIS tại Việt Nam và ở các nước như Thái Lan, Trung Quốc, Đan Mạch, Philipines, với mục tiêu chính là kiểm soát lượng nước rò rỉ và thất thoát do các nguyên nhân chủ quan và khách quan.  Nguyên nhân chủ quan, đó là do cách thức quản lý cũ kỹ, chưa áp dụng các công nghệ hiện đại, công việc tính toán lượng nước cũng như áp lực đường ống thủ công, dẫn đến thiếu chính xác  Nguyên nhân khách quan do thường xuyên xảy ra các sự cố như rò rỉ tại các điểm nối, hay bị vỡ ống dẫn nước...mà không kiểm soát được thường xuyên, dẫn đến thất thoát. Hệ thống bao gồm các phân hệ sau: 49  Kiểm soát rò rỉ, thất thoát - Leakage Auditing: Hỗ trợ các phương pháp khác nhau để tìm ra các điểm bị rò rỉ, kiểm soát lưu lượng dòng chảy  Kiểm soát áp lực đường ống, áp lực đầu vào – Pressure Management: Tìm ra vùng nào áp lực đường ống tăng hay giảm một cách bất kỳ để có phương pháp điều chỉnh  Đăng ký đường ống – Pipe Registration: Áp dụng GIS để quản lý hệ thống mạng lưới đường ống, đồng hồ..và các thành phần trên bản đồ.  Quản lý đồng hồ, hóa đơn – Meter and Billing management: Nhận dữ liệu hoá đơn từ hệ thống khác để kiểm tra, thống kê, phục vụ cho mục đích quản lý.  Quản lý các điểm sự cố - Burst Management: Ghi nhận và xử lý các điểm sự cố, rò rỉ trong hệ thống mạng lưới cấp nước.  Dịch vụ khách hàng – Customer Service: Tiếp nhận và xử lý thông tin phàn nàn của khách hàng về các vấn đề cấp nước, như Hoá đơn, áp lực nước, vấn đề kỹ thuật khác…  Xây dựng kế hoạch bảo trì, bảo dưỡng hệ thống – Rehabilitation Planning: Lên kế hoạch, thời gian, kinh phí dự trù để thực hiện một kế hoạch cải tạo, nâng cấp hay mở rộng mạng lưới cấp nước.  Báo cáo thống kê – Report Management: Kết xuất các dạng báo cáo thống kê trợ giúp cho việc quản lý để nhìn thấy các vấn đề xảy ra trong toàn hệ thống.  Dịch vụ tính toán tự động – Calculation Service Dưới đây là mô hình kiến trúc tổng thể của hệ thống: Hình 3.1: Mô hình kiến trúc tổng thể của WDMS 50 Trong khuôn khổ thời gian thực hiện luận văn, tôi xin phép được trình bày phần phân hệ liên quan nhiều đến các thao tác và chức năng của GIS, đó là phân hệ “Đăng ký đường ống PR– Pipe Registration”. 3.4.1 Đăng ký đường ống trong WDMS – Pipe Registration Hệ thống đăng ký đường ống - Pipe Registration là hạt nhân của hệ thống WDMS và vì thế, nó có vai trò rất quan trọng trong việc tạo ra một hệ thống cấu trúc nền tảng cho toàn bộ hệ thống WDMS Việc phát triển và hệ thống này và những mô tả của nó có áp dụng mô hình dữ liệu của công ty Water Tech, nay đổi tên thành Alectia Aqua, có tên là DAN- VAND. Việc đăng ký là việc tạo ra các đối tượng, cả đối tượng hình học, cả đối tượng thuộc tính vào trong CSDL của hệ thống, với sự trợ giúp của công nghệ GIS, thông qua một bản đồ. Các đối tượng cụ thể ở đây là: Đường ống dẫn nước (Pipes), Các điểm nối (Nodes), các thiết bị vận hành ở điểm nối (Component), vùng cấp nước (Zone). Các đối tượng được lưu giữ trong CSDL của hệ thống, gọi là CSDL mạng lưới cấp nước, về sau sẽ gọi là CSDL cấp nước. 3.4.2 Mục tiêu của Hệ thống đăng ký đường ống Từ mục tiêu tổng quát của hệ thống, là kiểm soát và giảm thất thoát nước, thì hệ thống Đăng ký đường ống phục vụ các mục tiêu sau:  Hệ thống cung cấp một giao diện người sử dụng cho phép cập nhật các thông tin của các thành phần trong mạng lưới cấp nước, bao gồm đường ống dẫn nước, các điểm nối như đồng hồ, van,.. tuân theo quy tắc của mô hình DAN-VAND  Hệ thống lưu trữ đầy đủ dữ liệu thuộc tính và dữ liệu hình học, phục vụ cho công tác quản lý tài sản và nâng cấp bảo dưỡng mạng lưới đường ống  Hệ thống cung cấp một cơ sở dữ liệu để quản lý áp lực đường ống, áp lực tại các điểm kết nối, từ cơ sở đó có thể tính toán để phân phối áp lực nước trong toàn mạng đường ống sao cho phù hợp nhất  Cơ sở dữ liệu được sử dụng để quản lý các điểm bị hở, hay bị nổ  Là cơ sở để cho các nghiệp vụ khác, như nghiệp vụ về in hoá đơn, đồng hồ cho khách hàng dùng nước... Các chức năng có trong hệ thống: 1. Đăng ký mới đối tượng 2. Thay đổi và xóa đối tượng 3. Thay thế đường ống 51 3. Kiểm tra quan hệ của các đối tượng sau khi được lắp đặt (topology check) 4. Tìm kiếm 5. Các chức năng liên quan đến đến việc kiểm tra đường ống, hệ thống van liên quan đến khách hàng, bao gồm:  Hiển thị các vùng mạng đường ống bị cô lập với các mạng đường ống khác  Hiển thị các điểm nối có lắp đặt Valve đóng và khách hàng bị ảnh hưởng khi van bị đóng  Tìm các khách hàng đang sử dụng nước trong một vùng xác định. 6. Chức năng tạo các bản đồ chuyên đề và các biểu đồ 7. Chức năng in ấn bản đồ Và thông tin được hiển thị trong hệ thống:  Mạng đường ống dẫn nước  Các điểm nối  Các vùng cấp nước  Và ảnh vệ tinh giúp cho việc quản lý được dễ dàng. 3.4.3 Những yêu cầu chung 3.4.3.1 Yêu cầu về thiết kế hệ thống  Hệ thống được thiết kế theo mô hình Client/Server.  Hệ thống được thiết kế theo phương pháp thiết kế hướng đối tượng đảm bảo cho việc dễ bảo trì, nâng cấp và quản lý. 3.4.3.2 Yêu cầu về quản trị hệ thống  Hệ thống cho phép người quản trị hệ thống đăng kí người sử dụng, phân quyền người sử dụng trong việc khai thác thông tin.  Hệ thống cho phép hỗ trợ chức năng giám sát các hoạt động của người sử dụng truy cập vào hệ thống.  Hệ thống cho phép người sử dụng khai báo các thông số đầu vào và thiết lập cấu hình chức năng hệ thống. 3.4.3.3 Yêu cầu về an toàn thông tin Hệ thống cho phép người sử dụng có thể sao lưu (Backup) và phục hồi (Restore) cơ sở dữ liệu theo thời gian. 3.4.3.4 Yêu cầu về tính mở Hệ thống phải được thiết kế cho phép khai thác với các nguồn dữ liệu có sẵn của hệ thống hoặc các hệ thống khác. 52 3.4.3.5 Yêu cầu về giao diện  Hệ thống được thiết kế phải có giao diện (interface) thân thiện với người sử dụng và dễ sử dụng.  Các màn hình (Views) thao tác với bản đồ phải thống nhất về thanh công cụ và controls.  Các màn hình nhập liệu phải thống nhất về thanh công cụ (toolbar), phím nóng (hot key) và các đối tượng. 3.4.3.6 Yêu cầu về môi trường phát triển và sử dụng hệ thống 3.4.3.6.1 Yêu cầu về phần cứng Máy tính PC:  CPU: Pentum IV 1 GHz trở lên  Bộ nhớ RAM tối thiểu 1GB  Ở cứng còn trống ít nhất 2GB. Máy chủ cơ sở dữ liệu:  CPU: Pentum IV 1,5 GHz trở lên  Bộ nhớ RAM tối thiểu 2GB  Ở cứng còn trống ít nhất 5GB. 3.4.3.6.2 Yêu cầu về phần mềm hệ thống  Hệ điều hành Windows XP SP2/Windows 2003  Hệ thống cơ sở dữ liệu hỗ trợ định dạng Enterprise Geodatabase của ESRI. Với định dạng này, CSDL được tích hợp trong hệ quản trị CSDL MS SQL Server, mỗi lớp đối tượng được lưu trữ dưới các bảng dữ liệu, việc truy xuất và xử lý dữ liệu rất nhanh, và cung cấp đầy đủ các tính năng như một hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Định dạng này đảm bảo mức độ an toàn cho dữ liệu được lưu trữ và hỗ trợ đầy đủ font hệ thống theo các tiêu chuẩn hiện hành.  ArcSDE phiên bản 9.1  Môi trường phát triển: .NetFrameWork phiên bản 1.1 3.4.3.6.3 Yêu cầu về công cụ thiết kế và phát triển  Công cụ phát triển: Visual Studio .NET 2003  Ngôn ngữ C#.  ArcGIS Engine runtime phiên bản 9.1. 53 3.4.4 Yêu cầu về xây dựng cơ sở dữ liệu 3.4.4.1 Các yêu khởi tạo cơ sở dữ liệu  Dữ liệu GIS của bản đồ được tạo ra phải ở khuôn dạng chuẩn Geodatabase.  Bản đồ nền được thành lập từ bản đồ vệ tinh từ các tỉ lệ 1:500 đến 1:100000.  Các đối tượng bản đồ phải được phân loại thành các lớp bản đồ với kiểu hình học xác định (điểm, đường, vùng).  Tên lớp bản đồ, cấu trúc trường thuộc tính (tên trường, kiểu trường) của các lớp bản đồ phải được tạo theo quy định trong phần “Cấu trúc các bảng dữ liệu”.  Sử dụng bảng chữ Unicode để nhập giá trị thuộc tính cho các trường.  Thông tin về màu sắc, biểu tượng (Symbol) của đối tượng phải được nhập trong bảng thiết kế nếu có. 3.4.4.2 Các định nghĩa và ý nghĩa trong việc xây dựng cơ sở dữ liệu GIS  Geodatabase: Là khuôn dạng dữ liệu cơ bản cho tất cả các ứng dụng ArcGIS. Nó lưu trữ dữ liệu điểm, đường, vùng trong bảng RDBMS (ví dụ: Access, Oracle, DB2 và SQL Server). Các cấp độ ArcEditor và ArcInfo của ArcGIS cho phép ta tạo, sửa chữa và xoá các lớp đối tượng trong CSDL ArcSDE và CSDL Personal Geodatabase. Cấp độ ArcView cho phép ta tạo, sửa chữa và xoá các đối tượng trong CSDL Personal Geodatabase và sử dụng đối tượng trong ArcSDE geodatabase cho nhiều quá trình như truy vấn, join và relate….  Bản đồ nền: Tập hợp các lớp bản đồ được sử dụng chung cho các bản đồ chuyên môn, các lớp trong bản đồ nền thường là các yếu tố: thủy hệ, giao thông, ranh giới, các ký hiệu, dân cư. Tuy nhiên trong hệ thống WDMS nói chung và phân hệ Đăng ký đường ống nói riêng, bản đồ nền là ảnh vệ tinh trong phạm vi quản lý.  Lớp bản đồ: Tập hợp các các đối tượng có cùng kiểu hình học (điểm, đường, vùng) mô tả một loại nhóm thông tin (thủy hệ, khung bản đồ ..)  Mã đối tượng: Đối với những lớp dữ liệu mà có nhiều loại đối tượng thì các đối tượng phải được phân loại theo mã đối tượng. theo cách phân loại này thì mỗi một loại đối tượng sẽ được gán với một mã duy nhất.  Kiểu đối tượng: Để dễ dàng quản lý và thực hiện các bài toàn về GIS thì mối lớp đối tượng chỉ chứa các đối tượng cùng kiểu hình học (điểm, đường, vùng).  Màu của đối tượng: Khi đưa bản đồ hiển thị trên hệ thống thì màu của đối tượng phải được qui định thống nhất, vì vậy các đối tượng của lớp bản đồ cần phải được xác định màu. Theo thiết kế này thì màu của đối tượng phải được xác định theo chuẩn RGB vì đây là chuẩn được hỗ trợ trong công nghệ của ArcGIS. 54  Biểu tượng, lực nét của các đối tượng: Khi thể hiện trên hệ thống thì biểu tượng và lực nét của các đối tượng được lựa chọn và thể hiện sao cho các lớp bản đồ thể hiện rõ ràng và trực giao nhất.  Quy định đặt tên lớp bản đồ: tên của các lớp bản đồ được đặt theo quy định trong bảng thiết kế. 3.4.4.3 Cấu trúc cơ sở dữ liệu Hình 3.2. Cấu trúc cơ sở dữ liệu. - Dữ liệu bản đồ nền là ảnh vệ tinh tỷ lệ 1:100 000 bao trùm toàn bộ địa phận thành phố Seremban, thể hiện thông tin về đường xá, khu dân cư, các đối tượng thực vật như sông, suối, hồ, rừng... 3.4.4.3.1 Mô tả chi tiết thiết kế các lớp dữ liệu trong CSDL nghiệp vụ Dưới đây là các lớp đối tượng chính trong CSDL theo mô hình Dan-Vand: Đường ống Điểm nối Thùng (Tank) Giếng (Well) Đầu nối đơn (SimpleJoint) Thiết bị nối phức hợp (ComplexComp) Điểm lắp đặt (Installation) Đồng hồ (Meter) Bơm (Pump) Bể (Reservoir) Điểm tiêu thụ nước (ConsumPoint) Van (Valve) 55 Hình 3.3: Sơ đồ lắp đặt theo Mô hình Dan-Vand CSDL các lớp dữ liệu nghiệp vụ bao gồm các lớp được thiết kế và gồm các thông tin thuộc tính sau: Bảng 1: Lớp thông tin đường ống: STT Các yếu tố Mô tả 1 Tên Pipe_Wat 2 Kiểu dữ liệu Polyline Bảng 2: Bảng thuộc tính lớp đường ống. STT Tên Trường Nội dung 1 ID Mã của đối tượng 2 Node1ID Mã điểm nối thứ nhất của đường ống 3 Node2ID Mã điểm nối thứ hai của đường ống 4 SerialNo Số Serial sản xuất của đường ống (mặc định là 0) 5 ZoneID Mã của vùng cấp nước chứa đường ống 6 CategoryCode Loại đường ống được sản xuất 7 PressureTypeCode Pressure type, code 8 AllocateDemand Có các vị trí yêu cầu dịch vụ trên đường ống hay không 9 PhysicalPipe Là đường ống vật lý hay không 10 PipeTypeCatID Danh mục loại đường ống sản xuất 11 CaliDiameter 12 CaliRoughness 13 CaliSingleLoss 14 DiggingMethodCode 15 OwnerInfoCode 16 StatusCode Trạng thái hoạt động của đường ống 17 DateStatus Ngày cập nhật trạng thái 18 Deleteable Đường ống có thể bị xoá hay không? 19 JoinedID Mã đường ống sẽ kết nối tới, sử dụng trên bản đồ 20 ReplacedID Lưu giữ mà đường ống cũ sau khi đường ống cũ này được thay thế bởi một đường ống mới 21 DateInstalled Ngày lắp đặt trên thực tế 22 DateHistoric Ngày ghi lại sự thay đổi trên thực tế 23 OriginxyID Toạ độ X, Y 24 OriginzID Toạ độ cao Z 25 DateCreated Ngày tạo mới bản ghi vào CSDL 26 DateUpdated Ngày sửa đổi bản ghi vào CSDL 27 Initials Người cập nhật vào CSDL 28 Remarks Ghi chú 56 29 PipeName Tên đường ống 30 ModelPipe Tên đường ống sử dụng trong phần mềm AQUIS, dùng để nạp dữ liệu từ phần mềm AQUIS 31 DocumentPath Các tài liệu liên quan đến đường ống như ảnh, phim Bảng 3: Lớp thông tin điểm nối: STT Các yếu tố Mô tả 1 Tên Node_Wat 2 Kiểu dữ liệu Node Bảng 4: Bảng thuộc tính lớp điểm nối. STT Tên trường Nội dung 1 ID Mã điểm nối 2 NodeName Tên điểm nối 3 Xcoord Toạ độ X của điểm nối 4 Ycoord Toạ độ Y của điểm nối 5 Z Cao độ của điểm nối 6 OriginxyID Toạ độ gốc X, Y 7 OriginzID Toạ độ gốc Z 8 StatusCode Trạng thái vật lý 9 DateStatus Ngày thay đổi trạng thái trong CSDL 10 OwnerInfoCode Mã chủ sở hữu 11 Deleteable Có thể bị xoá khỏi CSDL hay không 12 PipeID Mã đường ống mà điểm nối được lắp đặt 13 FacilityID Mã vùng dịch vụ mà điểm nối được lắp đặt 14 DateInstalled Ngày lắp đặt 15 DateHistoric Ngày cập nhật sự thay đổi trong CSDL 16 DateCreated Ngày tạo bản ghi trong CSDL 17 DateUpdated Ngày cập nhật bản ghi trong CSDL 18 Initials Người cập nhật vào CSDL 19 Remarks Ghi chú Bảng 5: Lớp thông tin vùng cấp nước: STT Các yếu tố Mô tả 1 Tên SupplyZone_Wat 2 Kiểu dữ liệu Polygon Bảng 6: Bảng thuộc tính lớp Vùng. STT Tên trường Nội dung 1 ID Mã đối tượng 2 SupplyZoneName Tên của vùng cấp nước 3 StatusCode Trạng thái hoạt động 57 4 DateStatus Ngày thay đổi trạng thái 5 DateCreated Ngày tạo mới bản ghi trong CSDL 6 DateUpdated Ngày cập nhật bản ghi trong CSDL 7 Initials Người cập nhật vào CSDL 8 Remarks Ghi chú 9 Category Mã danh mục vùng cấp nước 10 SuperiorZoneID Vùng cấp nước “cha” 11 Head Áp suất ở điều kiện tĩnh (m so với mực nước biển) 12 InletMeteringUnit 13 DataManagerPath Đường dẫn đến CSDL của hệ thống CSDL về rò rỉ 14 AquisModelPath Đường dẫn đến CSDL Aquis (CSDL áp lực đường ống) 15 BufferID Mã tạm định nghĩa trong DataManager 16 InletPressure Mã áp lực đầu vào trong CSDL Data Manager 17 InletFlow Mã chỉ số dòng chảy đầu vào trong CSDL Data Manager 18 Private Pipe Length Giá trị mặc định của chiều dài đường ống trong vùng. Bảng 7: Lớp thông tin vùng dịch vụ: STT Các yếu tố Mô tả 1 Tên Facility_Wat 2 Kiểu dữ liệu Polygon Bảng 8: Bảng thuộc tính lớp vùng dịch vụ STT Tên trường Nội dung 1 ID Mã vùng 2 FacilityName Tên vùng 3 FacilityCode Mã dịch vụ 4 CompanyID Nhà sản xuất dịch vụ 5 Name Tên dịch vụ 6 Area Diện tích (m²) 7 Location Nổi hay chìm dưới mặt đất (O: Over/above surface; U: Under/Below surface) 8 StatusCode Trạng thái hoạt động 9 DateStatus Ngày cập nhật trạng thái 10 DateInstalled Ngày lắp đặt 11 DateHistoric Ngày cập nhật thay đổi trong CSDL 12 DateCreated Ngày tạo bản ghi trong CSDL 13 DateUpdated Ngày cập nhật bản ghi trong CSDL 14 Initials Người cập nhật vào CSDL 15 Remarks Ghi chú Bảng 9: Bảng C_Status_Wat - Danh mục trạng thái hoạt động vật lý của thiết bị 58 STT Mã trạng thái Tên trạng thái 1 0 Không xác định (Undefined) 2 1 Dự trù (Proposed) 3 2 Đã Duyệt (Approved) 4 3 Đang xây dựng (Under Construction) 5 4 Đang hoạt động (Active) 6 5 Không hoạt động (Inactive) 7 6 Không hoạt động (Relined – Inactive) 8 7 Đã tháo bỏ (Removed) 59 Các bảng thiết bị (Components) được lắp đặt trên điểm nối Bảng 10: Tank_Wat - Thông tin về thùng chứa STT Tên trường Kiểu dữ liệu Nội dung Khóa chính? Trường bắt buộc Bảng tham chiếu Giá trị mặc định 1 ID Number(10,0) Mã thùng chứa x x Auto 2 NodeID Number(10,0) Mã điểm nối được lắp đặt x Node_Wat Auto 3 Name VarChar2(15) Tên ID 4 TankType Number(10,0) Loại thùng (1: Mở; 0: Đóng) 0 5 Location Char(1) Vị trí ngầm hay nổi trên mặt đất (O: Nổi; U: Ngầm) O 6 Bottom Number(10,2) Chiều cao đáy 0 7 Inflow Number(10,2) Mực nước đầu vào ống (m so với mặt nước biển) 0 8 Overflow Number(10,2) Mực nước tràn 6 9 TopLevel Number(10,2) Chiều cao miệng thùng 6 10 MinHeight Number(10,2) Mực nước thấp nhất 0 11 MaxHeight Number(10,2) Mực nước cao nhất 6 12 TankCatID Number(10,0) Mã loại thùng TankCat_Wat 0 13 StatusCode Number(10,0) Trạng thái hoạt động Status_Wat 4 14 DateStatus Date Ngày thay đổi trạng thái Auto 15 DateInstalled Date Ngày lắp đặt thiết bị 1/1/1800 16 DateHistoric Date Ngày xóa thiết bị khỏi hệ thống Auto 17 DateCreated Date Ngày tạo bản ghi trong CSDL Auto 18 DateUpdated Date Ngày cập nhật vào CSDL Auto 19 Initials VarChar2(10) Người cập nhật vào CSDL Auto 20 Remarks VarChar2(255) Ghi chú Bảng 11: Danh mục mã loại thùng chứa - TankCat_Wat: 60 STT Tên trường Kiểu dữ liệu Nội dung Khóa chính? Trường bắt