Nghiên cứu ứng dụng GIS vào việc phân tuyến các trường thpt tại huyện đại lộc quảng nam

các chức năng thu nhập, quản lý, phân tích, truy vấn và tích hợp các thông tin được gắn với một nền hình học bản đồ nhất quán trên cơ sở tọa độ của dữ liệu vào.. Phương pháp nghiên cứu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐOÀN HÀ HẠ QUYÊN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS VÀO VIỆC PHÂN TUYẾN CÁC TRƯỜNG THPT

TẠI HUYỆN ĐẠI LỘC - QUẢNG NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN

Đà Nẵng - Năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐOÀN HÀ HẠ QUYÊN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS VÀO VIỆC PHÂN TUYẾN CÁC TRƯỜNG THPT

TẠI HUYỆN ĐẠI LỘC - QUẢNG NAM

Chuyên ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN

Mã số: 60.48.01.04

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS V T ung H ng

Đà Nẵng - Năm 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS.TS Võ Trung Hùng

Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố

Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Tác giả luận văn

Đoàn Hà Hạ Quyên

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

6 Bố cục luận văn 4

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 5

1.1 HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 5

1.1.1 Khái niệm 5

1.1.2 Các thành phần của GIS 6

1.1.3 Chức năng của GIS 7

1.1.4 Dữ liệu của GIS 8

1.1.5 Một số ứng dụng 8

1.2 WEBGIS 9

1.2.1 Khái niệm 9

1.2.2 Kiến trúc WebGIS và các bước xử lý 9

1.2.3 Phân loại WebGIS 11

1.2.4 Kiến trúc triển khai 14

1.2.5 Các chuẩn trao đổi dữ liệu của hệ thống WebGIS 15

1.3 CÁC CÔNG CỤ HỖ TRỢ 16

1.3.1 GeoServer 16

1.3.2 OpenLayers 17

1.3.3 Apache Tomcat 17

1.3.4 PostgreSQL/PostGIS 18

1.3.5 MapInfo Professional 19

1.4 KẾT CHƯƠNG 19

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 20

2.1 GIỚI THIỆU 20

2.1.1 Mục đích của đề tài 20

2.1.2 Chức năng của ứng dụng 20

2.2 PHÂN TÍCH 21

2.2.1 Phân tích về chức năng 21

2.2.2 Phân loại thông tin 22

2.3 KHẢO SÁT VIỆC ỨNG DỤNG GIS TRONG GIÁO DỤC 22

2.3.1 Quản lý giáo dục 22

2.3.2 Cơ sở dữ liệu địa lý - công cụ ra quyết định 26

2.4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 28

2.4.1 Khái quát chức năng của module Website 28

2.4.2 Mô hình xử lý tổng quát 28

2.4.3 Quy trình xử lý phía client 30

2.4.4 Quy trình xử lý phía server 30

2.4.5 Chức năng của ứng dụng client và server 31

2.5 CÁC ĐỐI TƯỢNG CHÍNH CỦA WEBSITE 31

2.5.1 Quản trị 31

2.5.2 Khách viếng thăm 32

2.6 MÔ HÌNH THIẾT KẾ WEBSITE 33

2.6.1 Mô hình Use Case 33

2.6.2 Mô hình ngữ cảnh 34

2.6.3 Mô hình luồng dữ liệu 35

2.7 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 35

2.7.1 Định hướng công nghệ 35

2.7.2 Mô hình ứng dụng 37

2.8 KẾT CHƯƠNG 37

CHƯƠNG 3 PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG 38

3.1 XÂY DỰNG BẢN ĐỒ 38

3.1.1 Số hóa bản đồ 38

3.1.2 Các cách số hóa 40

3.1.3 Quy trình số hóa bản đồ 41

3.1.4 Xây dựng bản đồ 43

3.2 XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRỰC TUYẾN 45

3.2.1.Đưa bản đồ vào Server của PostgreSQL 45

3.2.2 Chuyển dữ liệu lên GeoServer bằng PostgreSQL 50

3.3 DEMO CHƯƠNG TRÌNH 54

3.4 ĐÁNH GIÁ VIỆC TRIỂN KHAI 57

3.5 KẾT CHƯƠNG 57

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

HTTP HyperText Transfer Protocol

ODBC Open Database Connectivity

SLD Styled Layer Description

TOPP The Open Planning Project

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

1.2 Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý 6

1.5 Quy trình hiển thị bản đồ trên GeoServer 17

2.2 Sơ đồ cơ cấu quản lý giáo dục quốc dân Việt Nam hiện

nay

24

2.3 Mô hình xử lí tổng quát của ứng dụng 29

2.10 Cấu trúc hệ thống WebGIS bằng công nghệ GeoServer 36

3.5 Lớp giao thông 44

3.8 Tab "Properties" của New Database 46

3.11 Hộp thoại đƣa shapefile lên Databases 48

3.13 Cơ sở dữ liệu trong Databases dailoc 50

3.16 Hộp thoại chọn hệ tọa độ trong GeoServer 52

3.18 Code tạo kiểu hiển thị hành chính huyện 53 3.19 Lớp (layer) hành chính huyện đƣợc chọn kiểu hiển thị

(style)

54

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Giáo dục phổ thông giữ một vai trò quan trọng trong tạo dựng mặt bằng dân trí, đáp ứng những yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của mỗi quốc gia Cuộc cách mạng khoa học công nghệ phát triển nhanh, tri thức và thông tin trở thành yếu tố hàng đầu và là nguồn tài nguyên có giá trị nhất Các quốc gia trên thế giới ngày nay đều coi giáo dục và đào tạo là nhân tố quyết định sự

phát triển bền vững của mỗi quốc gia UNESCO đã chỉ rõ "Không có một sự tiến bộ và thành đạt nào có thể tách khỏi sự tiến bộ và thành đạt trong lĩnh vực giáo dục hoặc không đủ tri thức và khả năng cần thiết để làm giáo dục một cách có hiệu quả thì số phận của quốc gia đó coi như an bài và điều đó còn tồi tệ hơn cả sự phá sản" Điều đó đặt ra yêu cầu rất cao đối với nền giáo

dục nước nhà

Đất nước ta đang trên con đường bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa với mục tiêu đến năm 2020 Việt Nam từ một nước nông nghiệp trở thành nước công nghiệp, hội nhập cộng đồng quốc tế Nhân tố quyết định đến thắng lợi của công cuộc CNH - HĐH và hội nhập quốc tế là con người, là nguồn lực con người Việt Nam phải được phát triển về số lượng và chất lượng trên cơ sở mặt bằng dân trí được nâng cao Vì vậy phải chăm lo đến nguồn lực người, chuẩn bị lớp người lao động có những phẩm chất và năng lực đáp ứng đòi hỏi của giai đoạn mới, việc này phải được bắt đầu từ giáo dục phổ thông trong các nhà trường

Đối với Quảng Nam, việc quản lý giáo dục có nhiều biến đổi rõ rệt Sự đóng góp tích cực của công nghệ thông tin đã làm giảm đáng kể thời gian, công sức của cán bộ ngành, góp phần nâng cao hiệu quả công tác so với cách quản lý truyền thống trước đây Tuy nhiên, khó khăn về kinh tế - vật

chất, cũng như những hạn chế trong khả năng ứng dụng của công nghệ thông tin nói chung và ngành giáo dục nói riêng đã tác động không nhỏ đến việc quản lý

Việc ứng dụng những thành tựu của công nghệ thông tin vào hoạt động dạy và học là một cơ hội lớn đối với ngành giáo dục của Tỉnh Tuy nhiên, thách thức mà ngành gặp phải là không hề nhỏ Đặc biệt, đổi mới trong công tác quản lý, điều hành của nhà trường, Sở giáo dục và đào tạo đang là một đòi hỏi bức thiết Vì thông tin được lưu trữ theo phương pháp truyền thống có thể thấy có nhiều vấn đề bất lợi, bất lợi về thời gian tìm kiếm, về tính cập nhật cũng như lưu trữ, độ tin cậy

Tuyển sinh đầu cấp về việc chọn trường, điều kiện tuyển sinh trái tuyến, trường có tên tuổi của các cấp học luôn là một vấn đề nóng Tình trạng "nơi thiếu trò, trường không đủ chỗ" vẫn xảy ra ở nhiều trường, nhiều cấp học ở các tỉnh trong cả nước Ngày 18 tháng 4 năm 2014 Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ban hành thông tư hướng dẫn Quy chế tuyển sinh trung học cơ sở và tuyển sinh trung học phổ thông áp dụng cho các đối tượng đã hoàn thành chương trình tiểu học Tuy nhiên, trên địa bàn có nhiều trường, nhiều phụ huynh vẫn chưa thật sự hiểu rõ mình ở khu vực này thì nên nộp vào trường nào cho đúng tuyến, mình có thể nộp hồ sơ cho con chung với bạn xóm bên được không Rất nhiều câu hỏi được đặt ra và cần giải quyết nhưng không phải lúc nào cũng tất cả các câu hỏi được giải quyết một cách dễ dàng, nhanh nhất

Đưa GIS vào quản lý giáo dục mang tính ứng dụng cao Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) ngày nay là công

cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, an ninh quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới GIS có khả năng giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua

các chức năng thu nhập, quản lý, phân tích, truy vấn và tích hợp các thông tin được gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở tọa độ của dữ liệu vào Việc đưa GIS vào quản lý giáo dục ở huyện Đại Lộc - tỉnh Quảng Nam hiện nay còn khá mới mẻ, nhưng với những đặc tính ưu việt của GIS đã được kiểm chứng ở hầu hết mọi lĩnh vực và công tác tuyển sinh là một công việc thường xuyên của các trường THPT Hiện nay, việc phân tuyến tuyển sinh ở huyện Đại Lộc do UBND huyện quy định căn cứ theo thông tư của Bộ

Giáo dục và Đào tạo, có thể khẳng định việc "Nghiên cứu ứng dụng GIS

vào việc phân tuyến các t ường THPT tại huyện Đại Lộc - Quảng Nam"

là hoàn toàn khả thi

Các phần mềm GIS được xây dựng hiện nay khá nhiều, nhưng phổ biến hơn cả là WebGIS và MapInfo WebGIS và MapInfo cũng là phần mềm được lựa chọn trong quá trình hoàn thiện luận văn của tác giả

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng WebGIS vào xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ việc phân tuyến cho các trường THPT trên địa bàn huyện Đại Lộc - tỉnh Quảng Nam

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài gồm: Công nghệ GIS; Ứng dụng WebGIS để xây dựng Website bản đồ thể hiện vị trí, tọa độ các địa điểm trường THPT; Các kỹ thuật liên quan đến ngôn ngữ thiết kế Website; Một số bài báo và luận văn tốt nghiệp khóa trước

4 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã sử dụng một số phương pháp như sau: Phương pháp tài liệu: thu thập tài liệu, tiếp cận nghiên cứu, tìm hiểu về

cơ sở dữ liệu địa lý, hệ thống thông tin địa lý (GIS), phần mềm hỗ trợ cho

phát triển các ứng dụng GIS; Phương pháp bản đồ (thành lập một số bản đồ chiết suất từ bộ cơ sở dữ liệu được thành lập)

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Về khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý chuyên đề phục vụ cho việc phân tuyến các trường THPT

Về thực tiễn: Đề tài sẽ góp phần xây dựng một Website để tiện cho việc tra cứu, tìm kiếm thông tin các trường THPT giúp đỡ cho quá trình nộp hồ sơ được chính xác

6 Bố cục luận văn

Báo cáo của luận văn được tổ chức thành 3 chương chính:

Chương 1 Nghiên cứu tổng quan

Trong chương này, tôi tập trung trình bày các nội dung: Khái niệm về GIS; các thành phần của GIS và đặc điểm của nó; giới thiệu một số phần mềm thông dụng hiện nay cho xây dựng ứng dụng của GIS

Chương 2 Phân tích và thiết kế hệ thống

Đây là một chương quan trọng trong đề tài Trong chương này tôi giới thiệu mục đích cũng như chức năng của ứng dụng và phần quan trọng là phân tích và thiết kế hệ thống như: thiết kế các mô hình xử lý tổng quát, mô hình ánh xạ bản đồ số hóa sang hình ảnh, các quy trình xử lý trên server, client Cuối chương, tôi trình bày việc chọn lựa giải pháp để định hướng công nghệ

Chương 3 Phát triển ứng dụng

Trong chương này, tôi chọn lựa phương pháp để số hóa bản đồ và xác định quy trình để số hóa bản đồ giấy thành bản đồ số bằng cách sử dụng MapInfo Sau đó, thiết kế giao diện cho trang Web, sử dụng công nghệ Geoserver để phát triển và cài đặt ứng dụng

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

Trong chương này, tôi tập trung trình bày các nội dung: Khái niệm về GIS, các thành phần của GIS và đặc điểm của nó; giới thiệu một số phần mềm thông dụng hiện nay cho xây dựng ứng dụng của GIS; cuối chương là giới thiệu một vài ứng dụng của GIS đã triển khai trong thực tế

1.1 HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ

1.1.1 Khái niệm

Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information System) là hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với dữ liệu quy chiếu không gian hay tọa độ địa lý Khái niệm Hệ thống thông tin địa lý được hình thành từ ba khái niệm địa lý, thông tin và hệ thống, được viết tắt là GIS [2]

Hình 1.1 Hệ thống tin địa lý

Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường như cấu trúc hỏi đáp và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ

- Đây là một phương pháp trực quan hóa, thao tác, phân tích và hiển thị

dữ liệu không gian

- Là “bản đồ thông minh” nhờ việc liên kết cơ sở dữ liệu với bản đồ

- Việc trực quan hóa bản đồ và liên kết với dữ liệu có ý nghĩa rất lớn trongviệc quản lý thông tin địa lý Vì khối lượng dữ liệu rất lớn nên cần phải

Hình 1.2 Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý

Hardware (Phần cứng): gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi: máy in,

GPS, Scanner,

Software (Phần mềm): Cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết

để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý Các thành phần chính trong một phần mềm GIS là:

- Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý,

- Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS),

- Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý,

- Giao diện đồ họa người - máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng

Data (Dữ liệu): Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ

thống thông tin địa lý là dữ liệu Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp

dữ liệu GIS kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí

có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu

People (Con người): GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia

quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế Người sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc

Methods (Phương pháp): Hệ thống thông tin địa lý cung cấp những

phương pháp quản lý CSDL kiểu không gian và phi không gian riêng có của nó

1.1.3 Chức năng của GIS

Các chức năng của GIS có thể chia làm năm loại như sau [5]:

- Thu thập dữ liệu

- Xử lý sơ bộ dữ liệu

- Lưu trữ và truy nhập dữ liệu

- Tìm kiếm và phân tích không gian

- Hiển thị đồ họa và tương tác

Hình 1.3 Các nhóm chức năng của GIS

1.1.4 Dữ liệu của GIS

CSDL GIS là một nhóm xác định các dữ liệu trong một cấu trúc của một phần mềm quản lý CSDL, đó là tập hợp của các dữ liệu không gian và phi không gian

- Dữ liệu không gian: là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồm tạo độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh cụ thể trên bản đồ

- Dữ liệu phi không gian (dữ liệu thuộc tính): diễn tả đặc tính, số lƣợng, mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng

nhiên như là: quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống công ích, lộ trình, Trong phần lớn các lĩnh vực này, GIS đóng vai trò như là một công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động:

Yêu cầu của WebGIS là phải có phần mềm chạy trên nền độc lập, sử dụng mạng theo tiêu chuẩn TCP/IP có thể kết nối Internet và trình duyệt Web

1.2.2 Kiến trúc WebGIS và các bước xử lý

a Kiến trúc WebGIS

Kiến trúc xuất bản Web của hệ thống thông tin dữ liệu không gian cũng gần giống như kiến trúc dành cho một hệ thống thông tin Web cơ bản khác, ngoại trừ có ứng dụng GIS sử dụng các kỹ thuật khác Có nhiều dạng của việc xuất bản Web cho thông tin không gian, phần phức tạp nhất sẽ được trình bày

ở đây để có cái nhìn tổng quát hơn về kiến trúc của chúng

Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được dùng để quản lý và truy xuất dữ liệu không gian được đặt trên Data Server Nơi lưu trữ (Clearing house) được dùng để lưu trữ và duy trì siêu dữ liệu (dữ liệu về dữ liệu – metadata) về dữ liệu không gian tại những Data Server khác nhau Dựa trên những thành phần quản lý dữ liệu, ứng dụng Server và mô hình Server được dùng cho ứng dụng

hệ thống có tính toán thông tin không gian thông qua các hàm cụ thể Tất cả kết quả tính toán của ứng dụng Server sẽ được gởi đến Web Server để thêm vào các gói HTML, gởi cho phía Client và hiển thị nơi trình duyệt Web

Với hình minh họa dưới đây, tất cả các thành phần đều được kết nối nhau thông qua mạng Internet:

Hình 1.4 Kiến trúc WebGIS

b Các bước xử lý

B1 Client gửi yêu cầu của người sử dụng thông qua giao thức HTTP đến Web Server

B2 Web Server nhận yêu cầu của người dùng gửi đến từ phía client, xử

lý và chuyển tiếp yêu cầu đến ứng dụng trên server có liên quan

B3 Application server (chính là các ứng dụng GIS) nhận các yêu cầu cụ thể đối với ứng dụng và gọi các hàm có liên quan để tính toán xử lý Nếu có yêu cầu dữ liệu nó sẽ gửi yêu cầu dữ liệu đến data exchange server (server trao đổi dữ liệu)

B4 Data exchange server nhận yêu cầu dữ liệu và tìm kiếm vị trí của những dữ liệu này sau đó gửi yêu cầu dữ liệu đến server chứa dữ liệu (data server ) tương ứng cần tìm

B5 Data server dữ liệu tiến hành truy vấn lấy ra dữ liệu cần thiết và trả

dữ liệu này về cho data exchange server

B6 Data exchange server nhận dữ liệu từ nhiều nguồn data server khác nhau nằm rải rác trên mạng Sắp xếp dữ liệu lại theo logic của yêu cầu dữ liệu, sau đó gửi trả dữ liệu về cho application server

B7 Application server nhận dữ liệu trả về từ các data exchange server và đưa chúng đến các hàm cần sử dụng, xử lý chúng tại đây và kết quả được trả

về cho Web server

B8 Web Server nhận về kết quả xử lý, thêm vào các ngữ cảnh Web (HTML, PHP ) để có thể hiển thị được trên trình duyệt và cuối cùng gửi trả kết quả về cho trình duyệt dưới dạng các trang Web

1.2.3 Phân loại WebGIS

a Theo kiến trúc

Internet theo triết lý dựa trên kiến trúc khách/chủ (Client/Server) Sự kết hợp giữa Client /Server sẽ cho ra các trang WebGIS có các chức năng khác nhau [6]:

- Thuần Se ve Máy chủ (Server) sẽ đảm nhiệm tất cả các công việc

bao gồm lưu trữ và phân tích dữ liệu

- Thuần Client Máy khách được cung cấp các chức năng để xử lý các

yêu cầu về GIS để giảm bớt công việc cho máy chủ

- Kết hợp Se ve và Client Có thể kết hợp bằng cách dữ liệu lưu trên

máy chủ, các chức năng xử lý đặt tại máy khách Cũng có thể kết hợp bằng cách máy chủ cung cấp các chức năng, dữ liệu lưu ở máy khách Hoặc cũng

có thể kết hợp theo cách dữ liệu và chức năng vừa lưu ở máy chủ, vừa cung cấp các chức năng xử lý đơn giản cho máy khách…

b Phân loại theo kỹ thuật

- Thuần HTML Thuật ngữ “thuần HTML” dùng để chỉ những trang

WebGIS được tạo ra bằng cách sử dụng các khả năng của HTML (HyperText Markup Language – ngôn ngữ siêu văn bản), không dùng các phần mở rộng

từ phía máy chủ (Server side extensions) hoặc các Scripts Các phần tử của nó chỉ sử dụng các liên kết đơn giản (simple link) và các hình ảnh Các chức năng của nó được thực hiện thông qua cấu trúc liên kết HTML chỉ cho phép dùng các hình ảnh dạng raster, vì vậy chỉ có những bản đồ raster mới được phân phối trên nó Ưu điểm của kỹ thuật này là: thứ nhất chỉ cần dùng các Server thấp để xử lý, vì Server ở đây làm việc như là một WebServer dùng phân phối các trang HTML và các hình ảnh Thứ hai, không cần phần mềm GIS nào chạy trong lúc thực thi các yêu cầu của người dùng Thứ ba, phía máy khách chỉ cần dùng trình duyệt Web chuẩn Nhược điểm: chỉ dùng cho các nhiệm vụ có cấu trúc đơn giản

- HTML với các chương t ình thực thi t ên Se ve : Trái ngược với

giải pháp “thuần HTML”, đây là giải pháp tạo ra một trang HTML WebGIS

do một chương trình đang chạy trên Server, chương trình này có khả năng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu Máy khách gửi một yêu cầu đến WebServer, chương trình trên máy chủ sẽ nhận được yêu cầu này và tạo ra kết quả riêng, kết quả này có thể là một bản đồ (raster) hoặc là một trang HTML Các tham số có thể

được gửi kèm đến chương trình, các tham số này được lấy từ các thành phần của trang HTML như text boxs, combo boxs, radio button, Khi chuyển đến máy chủ, toạ độ của điểm click trên bản đồ cũng được chuyển kèm theo Vì vậy các chương trình trên máy chủ sẽ xử lý các hành động tương ứng với tọa

độ điểm click Người dùng có thể phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển hoặc thực hiện các hành động tại các điểm click trên bản đồ chính xác Kết nối giữa WebServer và các chương trình trả lời có thể thực hiện thông qua CGI (Common Gateway Interface) hoặc bất cứ giao diện nào được cung cấp mà giao tiếp được với Web Server

- Các giải pháp dựa t ên JAVA Java là ngôn ngữ lập trình độc lập

có thể được phiên dịch bởi trình duyệt Web Chương trình Java sẽ được tải về trình duyệt của máy khách khi cần thiết Chương trình Java (applets) sẽ khởi động và có thể yêu cầu dữ liệu cần thiets từ máy chủ Nói chung giải pháp dựa trên Java rất uyển chuyển bởi nó tránh được những giới hạn của HTML thuần Ưu điểm của việc dùng Java là công việc có thể thực thi trên máy khách mà không cần phải truyền về máy chủ Nhược điểm là việc sử dụng Java để giải quyết công việc hiện nay trên mạng là rất chậm, một số ứng dụng Java không hoạt động sau bức tường lửa

c Phân loại theo dịch vụ

Theo Claus Rinner (viện địa tin học, đại học tổng hợp Muenster, Đức) thì có 5 loại dịch vụ WebGIS sau [6]:

- Geodata Server: Chỉ lưu trữ dữ liệu địa lý và cung cấp dữ liệu cho

máy khách khi có yêu cầu thông qua Internet Máy khách tải dữ liệu về và dùng các chương trình GIS trên máy khách để xử lý dữ liệu Ưu điểm của dịch vụ này là dữ liệu có sẵn mà không cần phải số hoá

- Map Server: Lưu trữ dữ liệu và cung cấp các bản đồ thông qua

WWW, kèm theo một số chức năng như Zoom, Pan và một số tham số như hiển thị lớp, lựa chọn màu sắc Ở đây máy chủ xử lý toàn bộ, máy khách chỉ hiển thị các bản đồ do máy chủ cung cấp

- Online Retrieval System: Phân phối các bản đồ chuyên đề và một số

hàm phân tích Khi sử dụng các hàm này, kết quả sẽ trả về cho máy khách, dữ liệu trả về ở đây là dữ liệu đã được phân tích

- Online GIS: Lớn hơn Online Retrieval System vì nó có khả năng

thực hiện các chức năng phân tích thực (real analysis functions) trên các tiến trình của dữ liệu đưa vào

- GIS Function Server: Giống như Online GIS nhưng chỉ khác là GIS

Function Server không chứa dữ liệu, nếu Online GIS chỉ trả về dữ liệu thì GIS Function Server trả về các chương trình phân tích nhỏ để máy khách có thể xử

lý GIS Function Server cung cấp các chức năng GIS giải quyết trên dữ liệu

do người dùng Upload lên hoặc cung cấp các hàm phân tích cho máy khách download về Như vậy việc phân tích không gian không còn giới hạn ở việc

dữ liệu lưu trên máy chủ

1.2.4 Kiến trúc triển khai

Trong mô hình hoạt động của WebGIS được chia ra 2 phần hoạt động ở phía client (client side) và các hoạt động xử lý ở phía server (server side)

- Client side: Client-side được dùng để hiển thị kết quả đến cho người

dùng, nhận các điều khiển trực tiếp từ người dùng và tương tác với Web server thông qua trình duyệt Web Các trình duyệt Web sử dụng chủ yếu HTML để định dạng trang Web Thêm vào đó một vài plug-in, ActiveX và các mã Applet được nhúng vào trình duyệt để tăng tính tương tác với người dùng

- Server side: Gồm có: Web server, Application server, Data server và

Clearinghouse Server Server-side có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu, xử lý tính toán

và trả về kết quả (dưới dạng hiển thị được) cho client-side

 Web server: Web server được dùng để phục vụ cho các ứng dụng

Web, Web server sử dụng nghi thức HTTP để giao tiếp với trình duyệt Web ở phía client Tất cả các yêu cầu từ phía client đối với ứng dụng Web đều được Web server nhận và thông dịch và sau đó gọi các chức năng của ứng dụng thông qua các giao tiếp mạng như MAPI, Winsock, namped pipe…

 Application server: Đây là phần chương trình gọi các hàm xử lý GIS,

gửi yêu cầu lấy dữ liệu đến Clearing House

 Data server: Data server là phần cơ bản của hầu hết các hệ thống

thông tin với nhiệm vụ quản lý và điều khiển truy cập dữ liệu Ban đầu, đa số GIS sử dụng File System để quản lý dữ liệu không gian và DBMS (Database Management System) để quản lý dữ liệu thuộc tính Ngày nay có nhiều sản phẩm và giải pháp phần mềm thay thế để quản lý dữ liệu không gian và thuộc tính chung như SDE của ESRI, SpatialWare của MapInfo … Nhìn chung các

cơ sở dữ liệu sử dụng đều là các cơ sở dữ liệu quan hệ, và trong tương lai sẽ thay thế bằng cơ sở dữ liệu hướng đối tượng

 Clearing House: Clearing House được sử dụng để chứa các dữ liệu về

không gian được quản lý bởi các data server Clearing House đóng vai trò như một cuốn catalog, nó tìm kiếm trong catalog này các dữ liệu cần tìm

1.2.5 Các chuẩn t ao đổi dữ liệu của hệ thống WebGIS

Tổ chức OGC đã đưa ra ba chuẩn dịch vụ truy cập thông tin địa lý mang tính chuẩn hóa cao là: Web Map Service (WMS), Web Feature Service (WFS) và Web Coverage Service (WCS) Ngoài ra còn có các chuẩn khác như GeoParser và GeoCoder Trong đó, hai chuẩn WMS và WFS là hai chuẩn

cơ bản được sử dụng rất nhiều nhằm cung cấp các dịch vụ biểu diễn các thông tin địa lý ra ảnh bản đồ và truy vấn các dữ liệu địa lý đó

GeoServer có khả năng kết nối với các nguồn CSDL thông qua hầu hết các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến nhƣ: PostgreSQL/PostGIS, Microsoft SQL Server 2008, MySQL, hoặc các tập tin dữ liệu không gian nhƣ Shapfile, GeoTiff

GeoServer hỗ trợ các quá trình thực thi các yêu cầu từ client theo chuẩn OGC (Web Map Service (WMS), Web Feature Service (WFS) và Web Coverage Service (WCS))

GeoServer sử dụng tập tin có đuôi mở rộng là SLD (Styled Layer Descriptor) để tạo kiểu thể hiện bản đồ (style) theo chuẩn WMS, tập tin SLD đƣợc cấu trúc theo quy định dạng XML (Extensible Markup Language)

GeoServer có thể hiển thị dữ liệu trên các ứng dụng bản đồ phổ biến nhƣ Google Maps, Google Earth, Yahoo Maps và Microsoft Virtual Earth

b Quy trình hiển thị bản đồ trên GeoServer

Hình 1.5 Quy trình hiển thị bản đồ trên GeoServer

Trong GeoServer, tiến hành tạo một không gian làm việc (Workspace), trong Workspace tạo kho dữ liệu (Stores - Stores lấy dữ liệu từ hệ quản trị CSDL PostgreSQL/PostGIS) Kích hoạt các layers trong Stores, chọn Layer Preview để hiện thị bản đồ (bản đồ đƣợc hiển thị thông qua dịch vụ WMS)

1.3.2 OpenLayers

OpenLayer là một bộ thƣ việc Javascript cho phép hiển thị bản đồ tại các ứng dụng Web đƣợc sử dụng khá phổ biến hiện nay [7]

Một số đặc điểm nổi bật của bộ thƣ viện là:

- Là bộ thƣ viện mã nguồn mở, miễn phí đƣợc phát triển bởi cộng đồng phần mềm mã nguồn mở

- Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ (WMS, WFS, WCS…) và Map server nhƣ ArcGIS Server , GeoServer, MapServer

- Đọc dịch vụ từ các bản đồ nhƣ Google Map, OpenStreetMap, Bing, Yahoo Maps

- Hỗ trợ các thao tác trên bản đồ

1.3.3 Apache Tomcat

Apache Tomcat là một Web server dùng để chạy một Web application viết bằng ngôn ngữ java sử dụng Java Servlet và Java Server Pages Apache

Tomcat là một trong những Web Server được sử dụng rộng rãi cho các nhà phát hành java Web page trên khắp thế giới

1.3.4 PostgreSQL/PostGIS

PostgreSQL (tiền thân là Postgres) được thành lập vào năm 1986 bởi nhóm các nhà khoa học ở trường Đại học Berkeley, Hoa Kỳ Từ năm 1995, PostgreSQL trở thành phần mềm mã nguồn mở [8] PostgreSQL là hệ quản trị

cơ sở dữ liệu hỗ trợ ngôn ngữ truy vấn SQL với nhiều ưu điểm:

- Miễn phí

- Hiệu quả và tính ổn định được kiểm chứng qua nhiều năm

- Thiết kế đơn giản vào việc quản trị

- Công cụ quản trị đơn giản, hoạt động hiệu quả

- Chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau: Windows, Linux, Unix

- Có thể mở rộng được

- Cung cấp tốt các tài liệu

PostgreSQL có phần mở rộng để quản lý dữ liệu không gian là PostGIS, được thành lập bởi hãng Refractions Research (Canada) từ năm 2001 Đến năm 2006, PostGIS được chính thức thừa nhận là tương thích với chuẩn dữ liệu không gian của OGC Một số đặc điểm của PostGis như sau:

- Hỗ trợ các kiểu dữ liệu hình học như: điểm (point), đường (linestring),

đa giác (polygon), tập đếm (multipoint), tập đường (multilinestring), tập các

đa giác (multipolygon) và tập các đối tượng hình học (geometrycollection)

- Các phép tính không gian để xác định các phép đo không gian địa lý như diện tích (area), khoảng cách (distance), chiều dài (length) và chu vi (perimeter) và các phép toán tập hợp như hợp (union), trừ (difference), trừ đối xứng (symmetric difference), vùng đệm (buffers)

- R-tree-over-GiST (Generalised Search Tree) chỉ mục không gian cho truy vấn không gian với tốc độ cao

- Hỗ trợ lựa chọn chỉ mục, một phương án truy vấn dữ liệu hiệu suất cao dành cho truy vấn hỗn hợp giữa không gian và phi không gian

- Đối với dữ liệu raster, đang phát triển PostGIS WKT Raster (hiện tại đã tích hợp vào PostGIS 2.0 và đổi tên thành PostGIS Raster)

1.3.5 MapInfo Professional

MapInfo Professional là môi trường cho phép thực hiện tạo, hiệu chỉnh

dữ liệu bản đồ MapInfo Professional cung cấp những công cụ cho phép tạo

và hiệu chỉnh lớp cũng như những đối tượng trên bản đồ một cách dễ dàng và nhanh chóng [6]

Hình 1.6 Giao diện làm việc của MapInfo Bản đồ ảnh: là thuật ngữ dùng để chỉ một bản đồ ảnh của MapInfo có

thể bao gồm cả phần dữ liệu lẫn phần đồ họa hay chỉ có phần dữ liệu, lớp hay lớp bản đồ để đề cập đến phần đồ họa của bản đồ ảnh MapInfo trong cửa sổ bản đồ (“cột” đối tượng), bảng dữ liệu để chỉ đề cập đến phần dữ liệu của một bảng MapInfo

1.4 KẾT CHƯƠNG

Trong chương này, tôi trình bày cơ sở lý thuyết về hệ thống thông tin địa

lý, WebGIS và các công cụ hỗ trợ Từ đó, tôi có những kiến thức cơ bản về lý thuyết để có thể áp dụng thực hiện các chương tiếp theo của luận văn

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Đây là một chương quan trọng trong đề tài Trong chương này tôi giới thiệu mục đích cũng như chức năng của ứng dụng và phần quan trọng là phân tích và thiết kế hệ thống như: thiết kế các mô hình xử lý tổng quát, mô hình ánh xạ bản đồ số hóa sang hình ảnh, các quy trình xử lý trên server, client Cuối cùng là chọn lựa giải pháp để định hướng công nghệ

2.1 GIỚI THIỆU

2.1.1 Mục đích của đề tài

Mục đích của đề tài là nghiên cứu WebGIS và ứng dụng để xây dựng bản đồ thể hiện thông tin, nhất là vị trí tọa độ, hướng đi đến các trường THPT trong huyện Đại Lộc, nhằm phục các chức năng hiển thị, tương tác, truy vấn với bản đồ trên Web, qua đó giúp cho việc tìm kiếm thông tin của phụ huynh được dễ dàng và thuận lợi

2.1.2 Chức năng của ứng dụng

Như đã trình bày ở phần trên, khi người dùng muốn biết tại xã người dùng đang ở, thì người dùng hoặc con em người dùng sẽ theo học ở trường đúng theo quy định, người dùng chỉ việc kích vào tên của xã trên bản đồ, ứng dụng sẽ tìm kiếm thông tin trường học phù hợp và tải lên trên bản đồ, sau đó gửi lại cho người dùng

Tổng thể kiến trúc sản phẩm được xây dụng trên nền Web động, sử dụng PHP làm ngôn ngữ thiết kế chính Website này cho phép người sử dụng thao tác trên bản đồ và tìm kiếm thông tin về các trường THPT trên địa bàn Việc tích hợp công nghệ GIS để xây dựng ứng dụng cho ra kết quả tìm kiếm chính xác và mang tính trực quan đối với người dùng

Người dùng có thể xem chi tiết thông tin về các xã trên địa bàn như: thông tin giới thiệu, hình ảnh về hoạt động, để tìm kiếm xã đó, người dùng chỉ cần kích chuột vào tên xã thích hợp trên hệ thống để hiển thị vị trí của xã đó trên bản đồ, đồng thời cho biết học sinh thuộc xã đó sẽ theo học trường THPT nào

Bản đồ có các chức năng chính như: phóng to, thu nhỏ, kéo thả bản đồ, hiện thị thông tin một địa danh

sử dụng

Người quản trị

tượng khác được dễ dàng và thuận lợi

Bản đồ sẽ có chức năng chính như: phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển bản

đồ theo các hướng, bật tắt các lớp bản đồ, tìm kiếm thông tin thuộc tính của đối tượng trường học và hiển thị trực tiếp trường tìm kiếm được trên bản đồ Thông tin chi tiết của từng trường học được liên kết đến trực tiếp Website của mỗi trường

2.2.2 Phân loại thông tin

Nhằm mục đích thiết lập cơ sở dữ liệu GIS phục vụ tìm kiếm nên các thông tin trên được phân thành hai loại: loại thông tin có liên quan đến không gian và loại thông tin phi không gian (thuận thuộc tính)

Các thông tin liên quan đến không gian:

- Trường THPT trên địa bàn;

- Vùng sẽ được học trường đó

Các thông tin liên quan đến thuộc tính:

- Điều kiện tự nhiên xã hội;

- Mô tả chi tiết trường;

- Mô tả chi tiết huyện

2.3 KHẢO SÁT VIỆC ỨNG DỤNG GIS TRONG GIÁO DỤC

2.3.1 Quản lý giáo dục

a Sơ lược về quản lý giáo dục và hệ thống giáo dục phổ thông

Nhà nước thống nhất quản lý hệ thống giáo dục quốc dân về mục tiêu, chương trình, nội dung, kế hoạch giáo dục, tiêu chuẩn nhà giáo, quy chế thi cử, hệ thống văn bằng, chứng chỉ; tập trung quản lý chất lượng giáo dục, thực hiện phân công, phân cấp quản lý giáo dục, tăng cường quyền tự chủ, tự chịu trách nhiệm của cơ sở giáo dục

- Quản lý giáo dục là những tác động có hệ thống, có ý thức, hợp quy luật của chủ thể quản lý ở các cấp khác nhau lên tất cả các mắt xích của hệ

thống giáo dục nhằm đảm bảo cho hệ thống giáo dục vận hành bình thường và liên tục phát triển, mở rộng cả về số lượng cũng như chất lượng

- Khái niệm quản lý giáo dục được đề cập ở đây bao gồm cả quản lý nhà nước và quản lý về chuyên môn Quản lý nhà nước, ở cấp vĩ mô: xây dựng và chỉ đạo thực hiện chiến lược, quy hoạch, kế hoạch, chính sách giáo dục, ban hành và tổ chức thực hiện văn bản quy pháp pháp luật về giáo dục, thanh kiểm tra việc chấp hành pháp luật về giáo dục

- Những nguyên tắc cơ bản của quản lý giáo dục:

 Nguyên tắc đảm bảo sự lãnh đạo của Đảng trong quản lý giáo dục

 Nguyên tắc tập trung dân chủ

 Nguyên tắc pháp chế

 Nguyên tắc kết hợp nhà nước với xã hội

 Nguyên tắc kết hợp quản lý theo ngành với quản lý theo lãnh thổ

 Nguyên tắc tính hiệu quả, thiết thực và cụ thể

- Các cơ quan nhà nước quản lý giáo dục trực tiếp:

 Bộ Giáo dục và Đào tạo

 Sở Giáo dục và Đào tạo

 Phòng Giáo dục và Đào tạo

Hình 2.2 Sơ đồ cơ cấu quản lý giáo dục quốc dân Việt Nam hiện nay

Phạm vi quản lý trong lĩnh vực giáo dục của ủy ban nhân dân cấp huyện được phân định như sau: cấp tỉnh quản lý các trường phổ thông trung học, trường trung cấp và trường dạy nghề, các trường cao đẳng của tỉnh, các trung tâm giáo dục thường xuyên của tỉnh,…cấp huyện quản lý các trường tiểu học, trung học cơ sở, trung tâm kỹ thuật tổng hợp, hướng nghiệp dạy nghề của huyện Cơ quan chuyên môn giúp

ủy ban nhân dân cấp tỉnh quản lý về giáo dục là cơ sở giáo dục và đào tạo, cơ quan chuyên môn giúp ủy ban nhân dân cấp huyện quản lý về giáo dục là phòng giáo dục và đào tạo

b Phân vùng trong tuyển sinh

Tình trạng "nơi thiếu trò, trường không đủ chỗ" vẫn xảy ra nhiều nơi trong những năm qua, ngay cả trên địa bàn tỉnh Quảng Nam vẫn còn tồn tại nhiều điểm nóng cho các cuộc đua của các phụ huynh đưa con em mình vào trường cách xa nhà 5000m thay vì cho con em mình theo học ở trường cách nhà 500m vì trường kia có chất lượng giáo dục cao hơn hay chỉ vì con em mình thích theo học vì có bạn xóm bên theo học Nhu cầu thực tế rất nhiều nhưng khả năng đáp ứng của các trường chỉ có hạn,

do đó cứ đến dịp hè và đầu mỗi năm học, bất chấp cái nắng hè oi bức, mối quan tâm chính yếu của các gia đình có con bước vào năm học đầu cấp lại trở nên nóng bỏng Rõ ràng hiện tượng này đã và đang gây ra những sức ép tiêu cực lên đời sống của xã hội, đối tượng trực tiếp của nó chính là nhà trường, phụ huynh và các em học sinh Nếu không được

ngăn chặn và xóa bỏ, việc "chạy trường" rất dễ trở thành nhân tố làm

mài mòn các giá trị chuẩn mực trong giáo dục

Kể từ ngày 05 tháng 06 năm 2014, UBND tỉnh Quảng Nam đưa ra Quyết Định số 1736/QĐ-UBND về việc phê duyệt phương án tuyển sinh vào các trường THPT trên địa bàn tỉnh Quảng Nam năm học 2014 -

2015 dựa trên Thông tư số 11/2014/TT-BGDĐT ngày 18/04/2014 của

Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc ban hành Quy chế tuyển sinh vào các trường trung học cơ sở và trung học phổ thông để việc tuyển sinh vào trung học cơ sở, trung học phổ thông được bảo đảm chính xác, công bằng và khách quan Theo Quyết Định, đối tượng tuyển sinh được xét tuyển kết hợp với phân vùng tuyển sinh phù hợp với hộ khẩu thường trú