Xây dựng bản đồ trực tuyến hỗ trợ tìm kiếm thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh quảng ngãi

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm: Các công cụ hỗ trợ xây dựng hệ thống GIS; Dữ liệu thông tin về nhà trọ; Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Ngãi; Một s

NGUYỄN XUÂN ĐẠT

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN

HỖ TRỢ TÌM KIẾM THÔNG TIN NHÀ TRỌ

CHO HỌC SINH, SINH VIÊN TẠI TỈNH QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN

Đà Nẵng - Năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN XUÂN ĐẠT

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN

HỖ TRỢ TÌM KIẾM THÔNG TIN NHÀ TRỌ

CHO HỌC SINH, SINH VIÊN TẠI TỈNH QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin

Mã số: 61.49.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vo ̃ Trung Hùng

Đà Nẵng - Năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, không sao chép của ai Tôi tự nghiên cứu, đọc, dịch tài liệu, tổng hợp và thực hiện Nội dung lý thuyết trong trong luận văn tôi có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã trình bày trong phần tài liệu tham khảo Các số liệu, chương trình phần mềm và những kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Người cam đoan

Nguyễn Xuân Đạt

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN I MỤC LỤC II DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT V DANH MỤC CÁC BẢNG VI DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VII

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa đề tài 3

6 Bố cục đề tài 3

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ GIS 4

1.1.1 Khái niệm 4

1.1.2 Lịch sử hình thành GIS 5

1.1.3 Mô hình công nghệ 6

1.1.4 Thành phần của GIS 7

1.1.5 Dữ liệu địa lý trong GIS 8

1.1.6 Chức năng của GIS 9

1.1.7 Một số ứng dụng của GIS 10

1.1.8 Số hóa bản đồ 11

1.2 GIỚI THIỆU VỀ WEBGIS 14

1.2.1 Khái niệm WebGIS 14

1.2.2 Kiến trúc WebGIS 15

1.2.3 Cấu trúc triển khai 17

1.2.4 Chiến lược phát triển 18

1.3 CÁC CÔNG CỤ HỖ TRỢ 21

1.3.1 GeoServer 21

1.3.2 OpenLayers 22

1.3.3 Apache Tomcat 22

1.3.4 PostgreSQL/PostGIS: 22

1.4 KẾT CHƯƠNG 1 23

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 24

2.1 MÔ TẢ BÀI TOÁN 24

2.1.1 Mục đích của đề tài 24

2.1.2 Chức năng của ứng dụng 25

2.2 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 25

2.2.1 Mô hình logic của hệ thống 25

2.2.2 Kiến trúc hệ thống 27

2.2.3 Đề xuất công nghệ 28

2.3 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 28

2.3.1 Yêu cầu chức năng 28

2.3.2 Mô tả sơ đồ Use-case 29

2.3.3 Danh sách các Actor 32

2.3.4 Danh sách các Use-case 32

2.3.5 Đặc tả Use-case 33

2.3.6 Biểu đồ hoạt động (Activity Diagram) 35

2.4 KẾT CHƯƠNG 2 38

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VÀ THỰC NGHIỆM 39

3.1 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 39

3.1.1 Lược đồ CSDL quan hệ 39

3.1.2 Mô tả dữ liệu 39

3.1.3 Phương pháp thực hiện 41

3.2 XÂY DỰNG TẦNG GIAO DIỆN 41

3.2.1 Quản trị hệ thống 41

3.2.2 Giao diện người dùng 42

3.2.3 Giao diện thêm điểm nhà trọ 42

3.3 THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 43

3.3.1 Kết quả giao diện các chức năng hệ thống 43

3.3.2 Đánh giá kết quả thử nghiệm 50

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)

GIS Geographic Information System

HTML HyperText Markup Language

HTTP HyperText Transfer Protocol

ODBC Open Database Connectivity

OGC Open Geospatial Consortium

PHP Personal Home Page

RDBMS Relational Database Management System SLD Styled Layer Description

TOPP The Open Planning Project

URL Uniform Resource Locator

WCS Web Coverage Service

WFS Web Feature Service

WMS Web Map Service

WWW World Wide Web

XML Extensible Markup Language

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Số hiệu

1.2 Mô phỏng các thành phần cơ bản trong GIS 7 1.3 Các bước xử lý trong ứng dụng WebGIS 16

1.5 Cấu hình chiến lược thuần chủ (server – side) 18 1.6 Cấu hình chiến lược thuần khách (Client – side) 19

1.8 Quy trình hiển thị bản đồ trên GeoServer 21 2.1 Sơ đồ khái quát mục tiêu bài toán 24

3.7 Cài đặt các lớp dữ liệu lên Geoserver 43

3.9 Xem thông tin hành chính trực tiếp trên Geoserver 44 3.10 Thông tin hành chính TP Quảng Ngãi 45

3.16 Giao diện sau khi đăng nhập hệ thống 48 3.17 Thêm mới một điểm nhà trọ trên bản đồ nền 49 3.18 Xem hoặc cập nhật thông tin chi tiết của một trạm

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Quảng Ngãi là một trong những tỉnh vùng duyên hải miền Trung, được Chính phủ quyết định chọn là địa phương thuộc vùng kinh tế trọng điểm miền Trung để đầu tư xây dựng Là quê hương luôn chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai nên người dân thường xuyên gặp nhiều khốn khó; là quê hương của mảnh đất anh hùng, nơi đây cũng chịu nhiều mất mát, hy sinh qua hai cuộc chiến tranh chống xâm lược Đến nay, hệ thống giáo dục trong tỉnh đã cơ bản đều khắp với 197 trường mầm non, mẫu giáo, 238 trường tiểu học, 165 trường trung học cơ sở (06 huyện miền núi đều có trường Trung học cơ sở dân tộc nội trú), 38 trường trung học phổ thông (trong đó có 36 trường trung học phổ thông, 02 trường chuyên biệt: Trường chuyên Lê Khiết và trường Trung học Phổ thông dân tộc nội trú tỉnh) Trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi còn có 3 trường đại học, 6 trường cao đẳng, nhiều trường trung cấp chuyên nghiệp, trung cấp nghề đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho địa phương…

Từ nhiều năm qua, xét trên phạm vi cả nước nói chung, nhà trọ cho học sinh, sinh viên luôn là vấn đề nan giải Riêng ở tỉnh Quảng Ngãi, nơi trường học phân bố rộng lớn không đều thì việc tìm nhà trọ của học sinh, sinh viên còn gặp nhiều khó khăn hơn Nhiều giải pháp cho vấn đề trên được đặt ra Tuy mỗi giải pháp đều có ưu

và nhược điểm riêng nhưng chưa có một giải pháp nào thể hiện ưu thế rõ ràng Học sinh, sinh viên vẫn còn phải mất nhiều thời gian, công sức để tìm cho mình nơi ở khi đi học tại đây

Hiện nay, chưa có nghiên cứu xây dựng bản đồ trực tuyến hỗ trợ tìm kiếm thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi

Với sự phát triển công nghệ, hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographical Information System) ra đời, là một hệ thống được sử dụng thu thập, xử lý, phân tích

và truy xuất dữ liệu thông tin địa lý để hỗ trợ ra quyết định cho các công tác qui hoạch, quản lý, dự báo cho các ngành nghề khác nhau Sự xuất hiện của hệ thống

thông tin địa lý (GIS) và những ứng dụng thiết thực của nó là điều kiện để thử nghiệm một phương pháp mới hỗ trợ giải quyết vấn đề này Bằng việc tích hợp các thông tin không gian và thông tin thuộc tính, GIS cho phép việc hiển thị cũng như truy vấn thông tin một cách dễ dàng Việc thiết kế trang web để tải các ứng dụng từ

dự án GIS lên Internet giúp người sử dụng dễ dàng tiếp cận với các thông tin hơn

Hỗ trợ một phương pháp mới cho học sinh, sinh viên tìm nhà trọ - mục tiêu mà tôi nghiên cứu hướng đến khi thực hiện đề tài này:

- Xây dựng hệ thống dữ liệu phục vụ tìm kiếm thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi

- Giúp học sinh, sinh viên truy xuất dữ liệu như tìm kiếm, thống kê về thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi

- Hệ thống cung cấp các thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi trên internet nhằm phục vụ tất cả các đối tượng quan tâm trong và ngoài nước

Từ yêu cầu cấp thiết trên, với sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Võ Trung Hùng

Tôi chọn hướng nghiên cứu và thực hiện đề tài: “Xây dựng bản đồ trực tuyến hỗ trợ

tìm kiếm thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng để xây dựng bản đồ trực tuyến hỗ trợ tìm kiếm thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm: Các công cụ hỗ trợ xây dựng hệ thống GIS; Dữ liệu thông tin về nhà trọ; Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Ngãi; Một

số bài báo và đề tài của các khóa trước

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu dữ liệu thông tin nhà trọ trong phạm vi tỉnh Quảng Ngãi

4 Phương pháp nghiên cứu

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

cơ sở dữ liệu địa lý, hệ thống thông tin địa lý, phần mềm phát triển các ứng dụng GIS (GeoServer); Phương pháp bản đồ: Số hóa bản đồ bằng phần mềm Mapinfo; sử dụng bản đồ số hành chính Việt Nam

5 Ý nghĩa đề tài

Đề tài góp phần xây dựng một website để tiện cho việc tra cứu, tìm kiếm thông tin nhà trọ tại tỉnh Quảng Ngãi, qua đó giúp học sinh, sinh viên dễ dàng tìm ra những nhà trọ phù hợp với điều kiện của mình

6 Bố cục đề tài

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

Chương 1 Nghiên cứu tổng quan

Trong chương này, luận văn 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 Khái niệm WebGIS và phân loại WebGIS

Chương 2 Phân tích và thiết kế hệ thống

Đây là một chương quan trọng trong đề tài Trong chương này luận văn 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, các quy trình xử lý trên server, client và trình bày việc chọn lựa giải pháp để định hướng công nghệ Chương 3 Xây dựng chương trình và thực nghiệm

Trong chương này, luận văn 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, luận văn 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, công cụ hỗ trợ và một số ứng dụng của GIS đã triển khai trong thực tế; Khái niệm

về WebGIS, kiến trúc và các chiến lược phát triển của nó

1.1 TỔNG QUAN VỀ GIS

1.1.1 Khái niệm

Thông tin địa lý được thể hiện chủ yếu dưới dạng bản đồ đã ra đời từ xa xưa Các bản đồ trước hết được phác thảo để mô tả vị trí, cảnh quan, địa hình…Bản đồ chủ yếu gồm những điểm và đường Tuy nhiên bản đồ dạng này thích hợp cho quân đội và các cuộc thám hiểm hơn là được sử dụng như một công cụ khai thác tiềm năng của địa lý

Bản đồ vẫn tiếp tục được in trên giấy ngay cả khi máy tính đã ra đời một thời gian dài trước đó Bản đồ in trên giấy bộc lộ những hạn chế như: Thời gian xây dựng, đo đạc, tạo lập rất lâu và tốn kém Lượng thông tin mang trên bản đồ giấy là hạn chế vì nếu mang hết các thông tin lên bản đồ sẽ gây khó đọc Bên cạnh đó bản

đồ giấy không thể cập nhật theo thời gian được …

Ý tưởng mô hình hóa không gian lưu trữ vào máy tính, tạo nên bản đồ máy tính Đó là bản đồ đơn giản có thể mã hóa, lưu trữ trong máy tính, sửa chữa khi cần thiết, có thể hiển thị trên màn hình và in ra giấy Tuy nhiên các nhà nghiên cứu nhận thấy nhiều vấn đề địa lý cần phải thu thập một lượng lớn thông tin không phải là bản đồ Lúc này khái niệm Hệ thống thông tin địa lý ra đời thay thế cho thuật ngữ bản đồ máy tính

GIS được hình thành từ các ngành khoa học: Địa lý, Bản đồ, Tin học và Toán học Chỉ đến những năm 80 thì GIS mới có thể phát huy hết khả năng của mình do

sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ phần cứng và phần mềm GIS Từ thập niên

80, GIS đã trở nên phổ biến trong các lĩnh vực thương mại, khoa học và quản lý

Chúng ta có thể gặp nhiều cách định nghĩa về GIS, ví dụ:

- GIS là một tập hợp của các phần cứng, phần mềm máy tính cùng với các thông tin địa lý mô tả không gian Tập hợp này được thiết kế để có thể thu thập, lưu trữ, cập nhật, thao tác, phân tích, thể hiện tất cả các hình thức thông tin mang tính không gian [3]

- GIS là một hệ thống máy tính có khả năng lưu trữ và sử dụng dữ liệu mô tả các vị trí trên bề mặt trái đất

- Một hệ thống được gọi là GIS nếu nó có các công cụ hỗ trợ cho việc thao tác với dữ liệu không gian

- Cơ sở dữ liệu GIS là sự tổng hợp có cấu trúc các dữ liệu số hóa không gian

và phi không gian về các đối tượng bản đồ, mối liên hệ giữa các đối tượng không gian và các tính chất của một vùng của đối tượng [3][6]

Tóm lại, hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống phần mềm máy tính được sử dụng trong việc vẽ bản đồ, phân tích các vật thể, hiện tượng tồn tại trên trái đất Công nghệ GIS tổng hợp các chức năng chung về quản lý dữ liệu như hỏi đáp và phân tích thống kê với sự thể hiện trực quan và phân tích các vật thể hiện tượng không gian trong bản đồ Sự khác biệt giữa GIS và các hệ thống thông tin thông thường là tính ứng dụng của nó rất rộng trong việc giải thích hiện tượng, dự báo và quy hoạch chiến lược

1.1.2 Lịch sử hình thành GIS

Theo nhiều tài liệu cho thấy, lịch sử hình thành GIS không được cụ thể lắm bởi lẽ những khái niệm tương tự GIS đã tồn tại ngay từ khi xuất hiện con người, từ khi con người có nhu cầu đi lại, sinh hoạt, buôn bán, Mặc dù vậy, sự đóng góp rất lớn và rất tích cực của Giáo sư Roger Tomlinson vào năm 1963 đã khiến thế giới phải công nhận ông chính là cha đẻ của GIS

Giáo sư Roger Tomlinson là người xây dựng hệ thống thông tin địa lý đầu tiên trên thế giới Đó là Hệ thống thông tin địa lý quốc gia Canada (CGIS) Ngoài ra, ông còn được biết đến như là người đầu tiên đưa ra thuật ngữ GIS

Nói đến GIS, chúng ta cũng có thể nghĩ đến việc lưu trữ và truy vấn dữ liệu, đặc biệt là dữ liệu không gian đồ sộ Những lý thuyết và thực tế về cơ sở dữ liệu và

hệ thống thông tin ra đời vào cuối những năm 60, đầu những năm 70 là một đóng góp khác cho sự ra đời của GIS

Vào những năm 1950, các lực lượng quân sự bắt đầu sử dụng viễn thám môi trường (Environmental Remote Sensing) trong các công tác đặc biệt Sự “chuyển nhượng” công nghệ viễn thám từ quân sự sang dân sự vào những năm 1960 là một động lực khác thúc đẩy GIS

GIS sẽ không là GIS nếu nó không thực hiện các bài toán phân tích không gian (Spacial Analysis) Một lớp bài bài toán phân tích không gian kinh điển đó là chồng lớp (Overlay) Những lý luận ứng dụng đại số bản đồ (Map Algebra) vào những năm 60 trong các ứng dụng quy hoạch giúp bổ sung thêm một “bệ phóng” nữa cho “tên lửa” GIS

Tất cả những ý tưởng trên dường như được hội tụ vào cùng một thời điểm Rober Tomlinson là một trong những người nhạy bén đón nhận những tinh hoa đó

và chuyển thành một GIS

GIS ngày nay không chỉ dừng lại ở mức công nghệ mà nó đã tiến lên nhiều nấc đến khoa học (Geographic Information Science – GISci) và dịch vụ (Geographic Information Services)

1.1.3 Mô hình công nghệ

Cách khái quát có thể hiểu công nghệ GIS như là một quá trình sau [3]:

Hình 1.1 Mô hình công nghệ GIS

Quản lý

dữ liệu và mô hình Phân tích

Dữ liệu ra

- Dữ liệu vào: Dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi giữa các cách biểu diễn dữ liệu, máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, hình chụp

- Quản lý dữ liệu: Sau khi dữ liệu được thu thập và tổng hợp, GIS cần cung cấp các thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo: Bảo mật số liệu, tích hợp số liệu, lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì GIS lưu thông tin thế giới thực thành các tầng dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt trong cùng một hệ trục toạ độ và chúng có khả năng liên kết với nhau

- Xử lý dữ liệu: Các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thông tin

Nó giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp công việc gì Kết quả của xử lý

dữ liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ

- Phân tích và mô hình: Số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định lượng thông tin đã thu thập

- Dữ liệu ra: Một trong các phương diện công nghệ GIS là sự thay đổi của các phương pháp khác nhau trong đó thông tin có thể hiển thị khi nó được xử lý bằng GIS Các phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể cung cấp bằng các bản

đồ và ảnh 3 chiều

1.1.4 Thành phần của GIS

Năm thành phần quan trọng cấu thành nên GIS [9]:

Hình 1.2 Mô phỏng các thành phần cơ bản trong GIS

- Phần cứng: Phần cứng hệ thống thông tin địa lý có thể là một máy tính hoặc một hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi

- Phần mềm: Phần mềm hệ thống thông tin địa lý bao gồm hệ điều hành hệ thống, phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu, phần mềm hiển thị đồ hoạ… Thông thường dựa trên mục tiêu xây dựng cơ sở dữ liệu người ta lựa chọn các giải pháp cho phần cứng và phần mềm hệ thống thông tin địa lý

- Cơ sở dữ liệu: Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS 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 thương mại Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng hệ quản trị cơ

sở dữ liệu để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu

- Con người: Như ta đã biết, đối với một tổ chức không phải chỉ đơn giản mua một hệ thống phần cứng và một vài phần mềm nào đó là đủ, nó đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ kỹ thuật, đó là các chuyên viên tin học, các nhà lập trình và các chuyên gia về các lĩnh vực khác nhau, họ những người trực tiếp thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thông tin địa lý

- Phương thức tổ chức: Trên cơ sở các định hướng, chủ trương ứng dụng của các nhà quản lý, các chuyên gia chuyên ngành sẽ quyết định xem GIS sẽ được xây dựng theo mô hình ứng dụng nào, lộ trình và phương thức thực hiện như thế nào, hệ thống được xây dựng sẽ đảm đương được các chức năng trợ giúp quyết định gì, từ

đó có những thiết kế về nội dung, cấu trúc các hợp phần của hệ thống cũng như đầu

tư tài chính…

1.1.5 Dữ liệu địa lý trong GIS

Trong các hệ thống thông tin địa lý, mỗi thực thể trong thế giới thực được biểu diễn trong máy tính số bằng những mô hình dữ liệu khác nhau để mô tả thuộc tính,

vị trí, thời gian và sự quan hệ giữa chúng với nhau Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản trong GIS đó là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là dữ liệu không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu và có quan hệ chặt chẽ với nhau Trong

đó, mô hình Raster hoặc mô hình Vector được sử dụng để biểu diễn vị trí mô hình phân cấp, mô hình mạng hoặc mô hình quan hệ được sử dụng để biểu diễn thuộc tính của các đối tượng, các hoạt động, các sự kiện trong thế giới thực

- Dữ liệu không gian: Các đối tượng không gian trong GIS được nhóm theo ba loại đối tượng như điểm, đường và vùng Ba đối tượng không gian trên dù ở mô hình cấu trúc dữ liệu GIS nào đều có một điểm chung là vị trí của chúng đều được ghi nhận bằng giá trị toạ độ trong một hệ toạ độ nào đó tham chiếu với hệ toạ độ dùng cho Trái đất

- Dữ liệu thuộc tính: Dữ liệu thuộc tính là các thông tin đi kèm với các dữ liệu không gian, chỉ ra các tính chất đặc trưng cho mỗi đối tượng điểm, đường và vùng trên bản đồ Dữ liệu thuộc tính dùng để mô tả đặc điểm của đối tượng Dữ liệu thuộc tính có thể là định tính - mô tả chất lượng (qualitative) hay là định lượng (quantative) Các thông tin thuộc tính thường được lưu trữ dưới dạng các tập tin dữ liệu của các hệ quản trị dữ liệu như DBASE, ACCES, ORACLE Thông thường các phần mềm GIS như ARCGIS, MAPINFO, ARCINFO, ARCVIEW, thường có thêm phần chức năng quản trị cơ sở dữ liệu thuộc tính dưới dạng các tệp *.DAT, *.DBF

1.1.6 Chức năng của GIS

GIS có một số chức năng như quản lý, lưu trữ, tìm kiếm, thể hiện, trao đổi và xử

lý dữ liệu không gian cũng như các dữ liệu thuộc tính Dưới đây là 4 chức năng chính:

- Thu thập dữ liệu: Dữ liệu được sử dụng trong GIS đến từ nhiều nguồn khác nhau, có nhiều dạng và được lưu trữ theo nhiều cách khác nhau GIS cung cấp công

cụ để tích hợp dữ liệu thành một định dạng chung để so sánh và phân tích Nguồn

dữ liệu chính bao gồm số hóa thủ công/ quét ảnh hàng không, bản đồ giấy và dữ liệu số có sẵn Ảnh vệ tinh và Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) cũng là nguồn dữ liệu đầu vào

- Quản lý dữ liệu: Sau khi dữ liệu được thu thập và tích hợp, GIS cung cấp chức năng lưu trữ và duy trì dữ liệu Hệ thống quản lý dữ liệu hiệu quả phải đảm bảo các điều kiện về an toàn dữ liệu, toàn vẹn dữ liệu, lưu trữ và trích xuất dữ liệu, thao tác dữ liệu

- Phân tích không gian: Đây là chức năng quan trọng nhất của GIS làm cho nó khác với các hệ thống khác Phân tích không gian cung cấp các chức năng như nội suy không gian, tạo vùng đệm, chồng lớp

- Hiển thị kết quả: một trong những khía cạnh nổi bật của GIS là có nhiều cách hiển thị thông tin khác nhau Phương pháp truyền thống bằng bảng biểu và đồ thị được bổ sung với bản đồ và ảnh ba chiều Hiển thị trực quan là một trong những khả năng đáng chú ý nhất của GIS, cho phép người sử dụng tương tác hữu hiệu với

dữ liệu

1.1.7 Một số ứng dụng của GIS

Công nghệ GIS ngày càng được sử dụng rộng rãi GIS có khả năng sử dụng dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính (phi không gian) từ các nguồn khác nhau khi thực hiện phân tích không gian để trả lời các câu hỏi của người sử dụng Một số ứng dụng cụ thể của GIS thường thấy trong thực tế đó là [5]:

- Quản lý hệ thống đường phố, bao gồm các chức năng: Tìm kiếm địa chỉ khi xác định được vị trí cho địa chỉ phố hoặc tìm vị trí khi biết trước địa chỉ phố Đường giao thông và sơ đồ, điều khiển đường đi, lập kế hoạch lưu thông xe cộ Phân tích vị trí, chọn khu vực xây dựng các tiện ích như bãi đỗ xe, ga tàu … Lập kế hoạch phát triển giao thông

- Quản lý giám sát tài nguyên, thiên nhiên, môi trường bao gồm các chức năng: Quản lý gió và thuỷ hệ, các nguồn nhân tạo, vùng ngập úng, đất nông nghiệp, tầng ngập nước, rừng, vùng tự nhiên, phân tích tác động môi trường… Xác định vị trí chất thải độc hại Mô hình hóa nước ngầm và đường ô nhiễm Phân tích phân bố dân cư, quy hoạch tuyến tính

- Quản lý quy hoạch: Phân vùng quy hoạch sử dụng đất, các hiện trạng xu thế môi trường, quản lý chất lượng nước

- Quản lý các thiết bị: Xác định đường ống ngầm, cáp ngầm Xác định tải trọng của lưới điện Duy trì quy hoạch các thiết bị, sử dụng đường điện

- Phân tích tổng điều tra dân số, lập bản đồ các dịch vụ y tế, bưu điện và nhiều ứng dụng khác

1.1.8 Số hóa bản đồ

- Khái niệm: Quá trình chuyển các thông tin từ bản đồ, bản vẽ hoặc văn bản (số

liệu ghi các tọa độ) về dạng số để có thể lưu trữ, quản lý trên một tệp trong máy tính

- Yêu cầu về số hóa: Các tiêu chuẩn trình bày bản đồ rất chặt chẽ, do đó yêu

cầu về chất lượng bản đồ số rất cao như yêu cầu không bị mất thông tin; yêu cầu các thuộc tính như màu sắc, giá trị, ; trình bày đúng các tiêu chuẩn bản đồ (font chữ, các thư viện, các kí hiệu, )

- Công cụ số hóa bản đồ: Tôi sử dụng phần mềm MapInfo 10.5 để số hóa

bản đồ

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

a Các tập tin của MapInfo

Việc tạo ra các lớp cũng như các đối tượng bản đồ sẽ được MapInfo tự tổ chức

và lưu thành những tập tin có phần mở rộng như sau:

<tên tệp>.tab: Tệp này mô tả cấu trúc của bảng MapInfo Nó là một tệp văn bản nhỏ để mô tả định dạng của tệp chứa dữ liệu

<tên tệp>.dat (.mdb, aid hoặc dbf): Đây là những tệp chứa dữ liệu

<tên tệp>.map: Tệp này mô tả đối tượng đồ họa

<tên tệp>.id: Tệp tham khảo ngang mà liên kết dữ liệu đối với các đối tượng

<tên tệp>.ind: Đây là tệp chỉ mục Tệp chỉ mục cho phép tìm kiếm các đối tượng trên bản đồ sử dụng đối tượng Find

b Sơ bộ về bản đồ trong MapInfo

Một bản đồ trong MapInfo gồm 2 phần: phần bản đồ (hay đồ họa) và phần dữ liệu (hay thông tin hoặc thuộc tính)

Có ba kiểu khái niệm toán học chính được sử dụng để xây dựng bản đồ trên MapInfo:

- Điểm: Là một đối tượng toán học không có kích thước, không có chiều dài, chỉ có tọa độ (trong một hệ tọa độ nào đó) Điểm dùng để minh họa cho một thành phố, một trạm xăng, một trường học Điểm được tượng trưng bằng một chấm Trong MapInfo, tùy theo nội dung của điểm đó (minh họa cho cái gì) mà ta có thể chọn kiểu biểu tượng để minh họa cho một điểm Vì vậy, điểm trong MapInfo được gọi là biểu tượng (symbol)

- Đường: Là một đối tượng hình học không có chiều rộng nhưng có chiều dài Đường trong MapInfo bao gồm các thành phần nhỏ được gọi là đoạn (segment) Giữa hai đoạn liền nhau là nốt (node) Các điểm nối này cho phép ta chỉnh sửa các đường Đường được dùng để minh họa cho một con sông, một đường giao thông

- Vùng: Là đối tượng có diện tích Vùng cũng bao gồm các thành phần nhỏ là đoạn và các điểm nốt nhưng nốt đầu tiên và nốt cuối cùng trùng nhau nên tạo ra một đường khép kín và phần phía trong đường ranh giới có diện tích Vùng có chu vi là đường giới hạn ranh giới của vùng đó Vùng thực chất là một hình đa giác Vùng được sử dụng để minh họa cho một quận, một tỉnh, một quốc gia

Người làm bản đồ số cần phải biết cách vi tính hóa (hay số hóa) những thông tin địa lý từ bản đồ giấy vào bản đồ số sao cho hợp lý Ví dụ như sông suối được số hóa bằng kiểu đường, nhưng trong một bản đồ có những con sông lớn, thấy được hình dạng hai bờ sông thì lại phải số hóa nó thành kiểu vùng

Phần đồ họa trong MapInfo được quản lý theo lớp (layer), nghĩa là các thông tin địa lý được tổ chức theo từng nhóm, ví dụ như trên bản đồ một thành phố, ta có lớp đường xá, lớp quận huyện, lớp địa danh, lớp sông suối Nhờ khả năng này mà

ta có thể hiển thị thông tin theo ý muốn Khi muốn sử dụng những thông tin nào đó,

ta có thể mở những lớp thông tin đó ra Cửa sổ bản đồ có thể chứa một hay nhiều lớp bản đồ đang được mở Nếu các lớp bản đồ thuộc cùng một vị trí địa lý thì có thể hiển thị chồng lên nhau Ta có thể hình dung mỗi lớp bản đồ như là một tờ giấy kính (transparency) có hình vẽ và bản đồ giống như nhiều tờ giấy kính chồng lên

nhau để tạo ra một cái nhìn cuối cùng Các lớp bản đồ được sắp xếp theo thứ tự trên dưới, có nghĩa là lớp ở dưới bị lớp ở trên che khuất những phần chung vị trí Ngoài

ra, phía trên cùng các lớp bản đồ đang mở luôn có một lớp mặc định được gọi là lớp Cosmetic (Cosmetic Layer) Lớp này giống như một lớp nháp, ta có thể đánh dấu chỉnh sửa vào lớp này và thêm bớt các đối tượng đồ họa vào nó nhưng không ảnh hưởng đến các lớp bản đồ khác ở dưới Những đối tượng được vẽ thêm vào lớp bản

đồ này có thể được lưu vào những lớp bản đồ đang mở hoặc lưu thành một lớp bản

đồ riêng Lớp Cosmetic còn được sử dụng trong việc trình bày bản đồ khi in ấn, ví

dụ như thêm các chi tiết để trình bày bản đồ Các đối tượng trong lớp này không có phần dữ liệu

Dữ liệu

Ngoài phần đồ họa, bản đồ số trong MapInfo còn có dữ liệu được hiển thị trong một cửa sổ gọi là Browser Window (cửa sổ dữ liệu) Dữ liệu trong MapInfo hiển thị trên một bảng và chúng được cấu trúc theo kiểu dữ liệu tương tự các kiểu

dữ liệu khác như Excel, Access, MapInfo cũng có thể mở các dạng dữ liệu khác như Excel, Access,

Mỗi cửa sổ dữ liệu có thể hiển thị thông tin của một lớp bản đồ hay một phần của một lớp bản đồ Cửa sổ này bao gồm các ô (tương tự bảng Excel, Access) Các

ô xếp theo chiều dọc được gọi là trường (Field) hay cột (Column) Mỗi cột hiển thị một loại thông tin của đối tượng trên bản đồ, ví dụ đối với bản đồ các tỉnh của Việt Nam chẳng hạn, ta có thể có các cột tên tỉnh, diện tích, chu vi tỉnh, dân số Mỗi cột có một định dạng khác nhau tùy theo nội dung chứa cột đó Ta có thể thêm hay bớt những trường cũng như thay đổi định dạng các trường Các hàng trong cửa sổ

dữ liệu được gọi là bản ghi (record) Mỗi một bản ghi liên kết với một đối tượng đồ họa trên cửa sổ bản đồ, hay nói cách khác mỗi đối tượng đồ họa trên cửa sổ bản đồ

có thông tin nằm trên một hàng trong cửa sổ dữ liệu Đối tượng đồ họa và dữ liệu là hai thành phần thống nhất của một bản đồ số trong MapInfo

Nếu quan niệm bản đồ số như các lớp đối tượng thì cửa sổ dữ liệu là thông tin của đối tượng trên bản đồ Nếu ta quan niệm bản đồ số như là một cở sở dữ liệu thì

các đối tượng đồ họa trên một lớp bản đồ là một “cột”, được gọi là “cột đối tượng” (Object column hay obj column), vì cột không hiển thị được trong cửa sổ dữ liệu nên được hiển thị riêng trong cửa sổ bản đồ MapInfo quan niệm bản đồ số như một

cơ sở dữ liệu với các đối tượng trong cửa sổ bản đồ được gọi là một “cột” nên một bản đồ cũng được gọi là một bảng (table) MapInfo sử dụng thuật ngữ này để chỉ cả phần dữ liệu lẫn đồ họa (“cột” đối tượng) trong một bản đồ số Một bảng của MapInfo có thể không có cột đối tượng Lúc đó chúng hoàn toàn giống như một cơ

sở dữ liệu bình thường, kiểu dữ liệu của Excel hay Access Cửa sổ dữ liệu có thể là

dữ liệu nguyên thủy của MapInfo (native) hay dữ liệu của các định dạng khác (như Excel, Access ) đã được đăng ký vào MapInfo

1.2 GIỚI THIỆU VỀ WEBGIS

1.2.1 Khái niệm WebGIS

GIS có nhiều định nghĩa nên WebGIS cũng có nhiều định nghĩa Nói chung, các định nghĩa của WebGIS dựa trên những định nghĩa đa dạng của GIS và có thêm các thành phần của Web Sau đây là một số định nghĩa về WebGIS:

- WebGIS là một hệ thống phức tạp cung cấp truy cập trên mạng với những chức năng như là bắt giữ hình ảnh, lưu trữ, hợp nhất dữ liệu, thao tác dữ liệu, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian

- WebGIS là hệ thống thông tin địa lý được phân bố thông qua hệ thống mạng máy tính phục vụ cho việc hợp nhất, phân tán, giao tiếp với các thông tin địa lý được hiển thị trên World Wide Web Trong cách thực hiện nhiệm vụ phân tích GIS, dịch vụ này gần giống như kiến trúc Client – Server của Web Xử lý thông tin địa lý được chia thành các nhiệm vụ ở phía Server và phía Client Điều này cho phép người dùng có thể truy xuất, thao tác và nhận kết quả từ việc khai thác dữ liệu GIS

từ trình duyệt web của họ mà không phải trả tiền cho phần mềm GIS

Một Client tiêu biểu là trình duyệt web và server – side bao gồm một Webserver có cung cấp một chương trình phần mềm WebGIS Client thường yêu cầu một ảnh bản đồ hay vừa xử lý thông tin địa lý qua Web đến server ở xa Server chuyển đổi yêu cầu thành mã nội bộ và gọi những chức năng về GIS bằng cách

chuyển tiếp yêu cầu tới phần mềm WebGIS Phần mềm này trả về kết quả, sau đó kết quả này được định dạng lại cho việc trình bày bởi trình duyệt hay những hàm từ các plugin hoặc Java applet Server sau đó trả về kết quả cho Client hiển thị hoặc gửi dữ liệu và các công cụ phân tích đến Client để dùng ở phía Client Phần lớn sự chú ý gần đây là tập trung vào việc phát triển các chức năng GIS trên Internet WebGIS có tiềm năng lớn trong việc làm cho thông tin địa lý trở nên hữu dụng và sẵn sàng đưa tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới Thách thức lớn của WebGIS là việc tạo ra một hệ thống phần mềm không phụ thuộc vào Platform và chạy trên chuẩn giao thức mạng TCP/IP, có nghĩa là khả năng WebGIS được chạy trên bất kỳ trình duyệt web của bất kỳ máy tính nào nối mạng internet Đối với vấn

đề này, các phần mềm GIS phải được thiết kết lại để trở thành ứng dụng WebGIS theo các kỹ thuật mạng internet

1.2.2 Kiến trúc WebGIS

Kiến trúc xuất bản web của hệ thống dữ liệu không gian cũng gần giống như kiến trúc dành cho một hệ thông tin web cơ bản khác, ngoại trừ có ứng dụng GIS sử dụng các kỹ thuật khác Có nhiều dạng của việc xuất bản web cho thông tin không gian, phần phức tạp nhất sẽ được trình bày ở đây để có cái nhìn tổng quát hơn về kiến trúc của chúng

Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được dùng để quản lý và truy xuất dữ liệu không gian, được đặt trên data server Nơi lưu trữ (clearing house) được dùng để lưu trữ và duy trì những siêu dữ liệu (metadata) về dữ liệu không gian tại những data server khác nhau Dựa trên những thành phần quản lý dữ liệu, ứng dụng server và mô hình server được dùng cho ứng dụng hệ thống để tính toán thông tin không gian thông qua các hàm cụ thể Tất cả các kết quả tính toán của ứng dụng server sẽ được gửi đến Web server để thêm vào các gói HTML, gửi cho phía client và hiển thị nơi trình duyệt web

Các bước xử lý trong ứng dụng WebGIS:

Hình 1.3 Các bước xử lý trong ứng dụng WebGIS

- Người sử dụng trình duyệt web ở phía client (thường là giao diện đồ họa)

- Client gửi yêu cầu của người sử dụng thông qua các giao thức HTTP đến Web server

- Web server nhận yêu cầu của người dùng gửi đến từ phía client, xử lý và chuyển tiếp yêu cầu đến GIS server

- Tại GIS server, yêu cầu sẽ được phân loại và tùy thuộc vào loại yêu cầu mà GIS server gọi đến chương trình thực thi để thực hiện Chương trình thực thi trên GIS server truy cập vào Data server để lấy dữ liệu

- Data server tiến hành truy vấn lấy ra dữ liệu cần thiết, sắp xếp dữ liệu lại theo logic của yêu cầu dữ liệu, sau đó gửi trả dữ liệu về cho GIS server

- GIS server nhận dữ liệu trả về từ Data server và đưa chúng đến các hàm cần

sử dụng, xử lý chúng tại đây và kết quả được trả về cho Web server

- Web server nhận kết quả xử lý, thêm vào các ngữ cảnh web (HTML, ASPX, 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

Hình 1.4 Các dạng yêu cầu từ phía Client

1.2.3 Cấu trúc triển khai

Hoạt động của WebGIS mang mô hình của một trang web động Có nghĩa là

sẽ được chia ra làm 2 phần: Các hoạt động ở phía Client (client – side) và các hoạt động phía Server (server – side)

- Thuần khách: Hoạt động ở phía client được dùng để tiếp nhận những yêu cầu tương tác với bản đồ, những điều khiển trực tiếp của người dùng để tương tác với server thông qua trình duyệt web Các trình duyệt web chủ yếu sử dụng ngôn ngữ HTML để định dạng trang web (theo ngôn ngữ lập trình mạng hay sử dụng đó là HTML template) Kèm theo đó là các plug-in, ActiveX và các mã Applet (Javascript) được đính kèm vào trang web để có thể tăng tính tương tác một cách linh động với người dùng

- Thuần chủ: Server side gồm có các thành phần: Webserver, Application server, Data server và Clearinghouse…

Với ứng dụng WebGIS thì Server side có nhiệm vụ lưu trữ các dữ liệu không gian, nhận những yêu cầu từ Client và thực hiện xử lý tính toán sau đó kết quả sẽ được trả về cho client – side

Web server được sử dụng để phục vụ cho các ứng dụng web, nó sử dụng phương thức truyền tin HTTP để giao tiếp với client Các yêu cầu được nhận và biên dịch, sau đó sẽ sử dụng những chức năng ứng dụng thông qua các giao tiếp mạng

Application server là các ứng dụng được dùng để gọi các hàm xử lý GIS, gửi yêu cầu lấy dữ liệu đến clearning house

Data server là phần cơ bản của hầu hết các hệ thống thông tin địa lý dùng để quản lý và điểu khiển truy cập dữ liệu Clearning house được dùng để chứa dữ liệu

về không gian được quản lý bởi các data server

1.2.4 Chiến lược phát triển

Chiến lược thuần chủ (Server – side)

Các chiến lược này tập trung cung cấp dữ liệu GIS và phân tích trên một máy chủ (Server) Máy chủ này có khả năng truy cập dữ liệu và phần mềm để giải quyết yêu cầu của máy khách Máy khách sẽ chỉ sử dụng rất ít tiến trình, chủ yếu là gửi các yêu cầu và hiển thị kết quả

Hình 1.5 Cấu hình chiến lược thuần chủ (server – side)

Ưu điểm:

- Nếu máy chủ có khả năng xử lý cao được dùng, người dùng sẽ truy cập được các dữ liệu lớn và phức tạp thay vì phải xử lý trên máy khách

- Nếu máy chủ có khả năng xử lý cao được dùng, các chức năng phân tích GIS phức tạp sẽ được xử lý nhanh hơn thay vì xử lý trên máy khách

Nhược điểm:

- Bất cứ các yêu cầu dù lớn hay nhỏ đều phải được gửi về cho máy chủ xử lý

và các kết quả cũng được gửi trả lại cho máy khách hiển thị thông qua Internet

- Ảnh hưởng đến băng thông khi truyền tải dữ liệu lớn

- Không tận dụng được ưu thế của máy cục bộ

Chiến lược này thường được sử dụng cho các hệ thống lớn trên toàn cầu

Chiến lược thuần khách (Client – side)

Chiến lược này chuyển đổi các yêu cầu sang được xử lý tại máy khách Máy khách phải có khả năng đủ mạnh để xử lý các yêu cầu này Thay vì phải bắt máy chủ xử lý tất cả thì một số chức năng GIS sẽ được tải về máy khách, trú ngụ ở đó và

dữ liệu được xử lý tại máy khách

Hình 1.6 Cấu hình chiến lược thuần khách (Client – side)

Ưu điểm:

- Sử dụng được ưu thế của máy khách

- Người dùng có thể điều khiển được các điều khiển xử lý dữ liệu

- Người dùng có thể làm việc mà không cần phải gửi và nhận các yêu cầu qua Internet

Nhược điểm:

-Việc tải các chức năng từ máy chủ như các Applets có thể bị trì hoãn, kéo dài

- Các dữ liệu lớn và phức tạp sẽ khó được xử lý trên máy khách nếu máy khách không đủ mạnh

- Các thủ tục GIS phức tạp sẽ khó thực hiện trên máy khách nếu máy khách không đủ mạnh

- Người dùng sẽ không được huấn luyện (đào tạo) nếu muốn dùng dữ liệu hoặc các chức năng phân tích

Chiến lược này thường được sử dụng cho các hệ thống nhỏ trong phạm vi cục bộ

Chiến lược kết hợp chủ khách

Nếu dùng chiến lược thuần chủ hoặc thuần khách thì sẽ gặp các giới hạn:

- Nếu các chiến lược thuần chủ đòi hỏi phải chuyển tải thường xuyên, thì các tác vụ của nó sẽ dễ làm tổn thương đến băng thông và đường truyền Internet

- Các chiến lược thuần khách thì lại có thể chiếm hết tài nguyên của máy khách Một số tác vụ sẽ thực hiện rất chậm do sự không phù hợp giữa các yêu cầu của các tiến trình và khả năng của máy

Hình 1.7 Client – side và Server – side

- Server – side và Client – side có thể kết hợp với nhau để cho ra các kết quả lai phù hợp với khả năng của server và client

- Các tác vụ đòi hỏi sử dụng database hoặc phân tích phức tạp sẽ được gán trên máy chủ

- Các tác vụ nhỏ sẽ được gán ở máy khách

Trong trường hợp này, cả máy chủ và máy khách cùng chia sẽ thông tin với nhau về sức mạnh và khả năng của chúng, do đó dữ liệu và applets có thể được gán sao cho tối ưu nhất

GeoServer là một phần mềm bên Server (Server-side software), được thiết kế để trở thành ứng dụng về bản đồ phía máy chủ cung cấp hình ảnh về các đối tượng địa

lý, độc lập hệ thống, được xây dựng dựa trên thư viện Geotools (bộ thư viện Java mã nguồn mở), được triển khai như một ứng dụng Web (J2EE - Java 2 Enterprise Edition) GeoServer kết hợp được với những server viết cho J2EE như Apache

GeoServer có khả năng kết nối với các nguồn CSDL thông qua hầu hết các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến như: PostgreSQL/PostGIS, Microsoft SQL Server

2008, MySQL, hoặc các tập tin dữ liệu không gian như Shapfile, GeoTiff

GeoServer hỗ trợ các quá trình thực thi các yêu cầu từ Client theo chuẩn OGC 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 được 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 như Google Maps, Google Earth, Yahoo Maps và Microsoft Virtual Earth

b Quy trình hiển thị bản đồ trên GeoServer

Hình 1.8 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 được hiển thị thông qua dịch vụ WMS)

Các Layers có thể được hiển thị theo định dạng mặc định trong GeoServer hoặc hiển thị theo các kiểu hiển thị (Style) được xây dựng từ tập tin có phần mở rộng là SLD

1.3.2 OpenLayers

OpenLayer là một bộ thư việc Javascript cho phép hiển thị bản đồ tại các ứng dụng web được sử dụng khá phổ biến hiện nay

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

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

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

- Đọc dịch vụ từ các bản đồ như Google Map, OpenStreetMap, Bing…

- 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 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

- 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 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)

- Các phép tính không gian để xác định 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)

1.4 KẾT CHƯƠNG 1

Nội dung chương này, tôi đã trình bày một số cơ sở lý thuyết phục vụ cho việc nghiên cứu như các khái niệm GIS, WebGIS, các thành phần cơ bản và các chiến lược phát triển của nó Bên cạnh đó, nội dung luận văn cũng đưa ra một số công cụ hỗ trợ như: Geoserver, OpenLayer, PostgreSQL/PostGIS… từ đó làm cơ sở

để xây dựng chương trình ứng dụng sau này

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Đây là một chương quan trọng trong đề tài Trong chương này luận văn 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, các quy trình xử lý trên server, client Cuối cùng là chọn lựa giải pháp để định hướng công nghệ

2.1 MÔ TẢ BÀI TOÁN

2.1.1 Mục đích của đề tài

Với bài toán ứng dụng công nghệ WebGIS để xây dựng bản đồ trực tuyến hỗ trợ tìm kiếm thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi nhằm hỗ trợ học sinh, sinh viên tìm kiếm thông tin nhà trọ một cách dễ dàng nhanh chóng mà

đề tài nghiên cứu thì dữ liệu đầu vào gồm có bản đồ nền và dữ liệu về thông tin nhà trọ tại tỉnh Quảng Ngãi Đầu ra là thông tin quản lý bản đồ nhà trọ tỉnh Quảng Ngãi

Đề tài chọn giải pháp đề tài sẽ sử dụng là hệ GIS thương mại, trên cơ sở các công cụ

có sẵn sau đó phát triển bổ sung module chương trình

Hình 2.1 Sơ đồ khái quát mục tiêu bài toán

2.1.2 Chức năng của ứng dụng

Hệ thống cho phép người sử dụng thực hiện các thao tác trên bản đồ và tìm kiếm, xem chi tiết thông tin nhà trọ trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi một cách nhanh chóng và hiệu quả Đồng thời, các thông tin nhà trọ phải được cập nhật thường xuyên thông qua người quản trị

Hình 2.2 Mô hình hóa các chức năng

2.2 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

2.2.1 Mô hình logic của hệ thống

Mô hình lôgic của hệ thống được đề xuất là mô hình dạng Client – Server Người dùng có thể sử dụng các thiết bị đóng vai trò client như máy bàn, laptop, hay

cả các thiết bị cầm tay có cấu hình tốt, để truy cập vào hệ thống tra cứu và xem thông tin

Người quản trị

Người dùng

Xem thông tin nhà

Hình 2.3 Mô hình lôgic của hệ thống

WebGIS phuc vụ công tác tìm kiếm thông tin nhà trọ nhắm đến người dùng là những người truy cập web bình thường, không đòi hỏi có kiến thức nhiều về lĩnh vực GIS Vì thế, hệ thống được xây dựng dựa trên kiến trúc Client – Server Chiến lược phát triển theo hướng Server – side được chọn để giảm thiểu các chức năng phân tích cho người dùng

Phía Client–side: chu trình duyệt web có chức năng hiển thị, gửi yêu cầu

đến WebServer và nhận kết quả trả về từ WebServer để hiển thị

Phía Server – side: bao gồm các thành phần WebServer, Application Server,

WFS Server và Data Server

WebServer: Đảm nhiệm chức năng nhận yêu cầu từ phía trình duyệt, gửi

cho Application Server xử lý và nhận kết quả tới Application Server để gửi trả về cho trình duyệt

Application Server: Đảm nhiệm chức năng lấy dữ liệu từ các Server cung

cấp dữ liệu (WFS Server) để tạo ra bản đồ, xử lý yêu cầu về phía trình duyệt và gửi trả kết quả về phía trình duyệt qua WebServer

WFS Server: Lấy dữ liệu không gian từ Vector Data cung cấp dữ liệu dưới

định dạng thống nhất GML khi có yêu cầu tới phía Application Server

Data Server: Đảm nhiệm chức năng lưu trữ, quản lý dữ liệu không gian

(Vector Data) và thuộc tính (RDBMS)

Cơ chế hoạt động của hệ thống như sau: Trình duyệt gửi yêu cầu đến WebServer, WebServer gửi yêu cầu đến Application Server để phân tích Nếu yêu