- Lần đầu tiên xây dựng được Web Atlas hành chính Hà Nội với 29 bản đồ các quận, huyện, thị xã được quản lý trên nền web kết hợp với thông tin thuộc tính cần thiết, hỗ trợ cho công tác Q
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
BÙI NGỌC QUÝ
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC
XÂY DỰNG WEB ATLAS QUẢN LÝ HÀNH CHÍNH
Trang 2Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám,
Khoa Trắc địa, Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Người hướng dẫn khoa học:
1 PGS TS Nguyễn Trường Xuân
Trường Đại học Mỏ - Địa chất
Phản biện 2: PGS.TS Trương Thị Hòa Bình
Trung tâm Vệ tinh Quốc gia, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Phản Biện 3: TS Đào Ngọc Long
Viện Khoa học Đo đạc và Bản đồ - Bộ Tài nguyên và Môi trường
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại Trường đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … giờ
… ngày … tháng … năm 2013
Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia, Hà Nội hoặc
Thư viện trường Địa học Mỏ - Địa chất
Trang 3MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay trên thế giới việc ứng dụng công nghệ thông tin, đặc biệt là hệ thống thông tin địa lý vào lĩnh vực thành lập và sản xuất bản đồ rất phát triển Vì vậy, việc thành lập các tập bản đồ tin học, tập bản đồ điện tử đã trở thành một xu hướng hiện đại nhằm xuất bản
và đưa bản đồ vào sử dụng rộng rãi trong đời sống xã hội
Ở Việt Nam, công nghệ bản đồ số và GIS cũng đã sớm được áp dụng để thành lập Atlas điện tử 1 số tỉnh như: Lào Cai, Đồng Nai, Đăk Nông [34], [38], [39],…Từ năm 2002, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã đặt ra việc điện tử hoá Atlas Quốc gia xuất bản năm 1996, song mới chỉ hoàn thành được một phần công việc Như vậy, việc triển khai xây dựng Web Atlas ở nước ta đang là một nhu cầu cấp bách, số các đơn vị trong và ngoài ngành bản đồ đang tiến hành nghiên cứu và thực hiện các công việc này càng ngày càng tăng Tuy nhiên, việc nghiên cứu một cách có hệ thống để tạo dựng cơ sở khoa học và quy trình thành lập Web Atlas vẫn chưa có nhiều công trình
cơ bản và hoàn thiện Do đó cần có những nghiên cứu cụ thể về cơ
sở khoa học về phương pháp luận và phương pháp xây dựng Web Atlas, đặc biệt là Web Atlas hỗ trợ ra quyết định
2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: Luận án đã tổng hợp và đề xuất cơ sở khoa học, phương pháp và quy trình xây dựng Web Atlas nói chung và Web Atlas hành chính nói riêng cho các ĐVHC cấp tỉnh, thành phố
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả thử nghiệm nghiên cứu của luận án
có thể được đưa vào sử dụng, phục vụ khai thác và cung cấp thông tin hỗ trợ QLHC và 1 số thông tin liên quan cho các nhà lãnh đạo cũng như các tổ chức và nhân dân có nhu cầu tìm hiểu về Hà Nội
Trang 43 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng Web Atlas nói chung và Web Atlas hỗ trợ QLHC nói riêng, đưa ra được các tiêu chí cụ thể cho thể loại Web Atlas hỗ trợ công tác QLHC và xây dựng thử nghiệm Web Atlas hỗ trợ QLHC thành phố Hà Nội
4 Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu tổng hợp các cơ sở lý luận khoa học về bản đồ và Web Atlas Trên cơ sở đó triển khai thực nghiệm xây dựng Web Atlas hỗ trợ QLHC cho TP Hà Nội
5 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi khoa học: Luận án tập trung vào nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng Web Atlas nói chung, đề xuất các nội dung chuyên đề cần thiết của Web Atlas phục vụ QLHC nói riêng
Phạm vi không gian: Toàn bộ phạm vi hành chính TP Hà Nội Nghiên cứu xây dựng các bản đồ hành chính theo các ĐVHC cấp quận, huyện, thị xã (thông tin chi tiết tới cấp xã, phường, thị trấn)
6 Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan tình hình nghiên cứu và xây dựng Atlas điện tử và Web Atlas trên thế giới và ở Việt Nam
- Nghiên cứu và phân tích cơ sở khoa học thành lập Web Atlas
- Nghiên cứu đặc thù của QLHC, vai trò và ý nghĩa của bản đồ
và web Atlas trong QLHC
- Thu thập số liệu, dữ liệu, thiết kế, xây dựng Web Atlas hỗ trợ QLHC cho thành phố Hà Nội
7 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý luận;
- Phương pháp thu thập và xử lý thông tin;
- Phương pháp phân tích, so sánh, tổng hợp tài liệu;
Trang 5- Phương pháp điều tra khảo sát;
- Phương pháp chuyên gia;
- Phương pháp lập trình và ứng dụng công nghệ tin học trong thành lập bản đồ
8 Những điểm mới của luận án
- Đề xuất được cấu trúc nội dung của Web Atlas hỗ trợ QLHC, đưa ra quy trình xây dựng Web Atlas trên cơ sở sử dụng MapXtreme
- Lần đầu tiên xây dựng được Web Atlas hành chính Hà Nội với
29 bản đồ các quận, huyện, thị xã được quản lý trên nền web kết hợp với thông tin thuộc tính cần thiết, hỗ trợ cho công tác QLHC Hà Nội
- Tạo dựng được cơ sở khoa học và mô hình ứng dụng Web Atlas hỗ trợ cho công tác QLHC thành phố Hà Nội
9 Các luận điểm bảo vệ
Luận điểm 1: Web Atlas hành chính là một dạng sản phẩm mới được phát triển trên cơ sở khoa học của Bản đồ học và Tin học cũng như nền tảng kỹ thuật và nền tảng xã hội cho phát triển công nghệ số,
có thể hỗ trợ công tác quản lý hành chính các cấp thống nhất và hiệu quả
Luận điểm 2: Quy trình công nghệ thành lập Web Atlas hành chính bao gồm hai hệ thống (quy trình) độc lập nhưng liên kết chặt chẽ và quy định lẫn nhau là quy trình thành lập bản đồ số và quy trình lập trình thiết kế đưa bản đồ lên mạng
10 Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 3 Chương, với 158 trang, 46 hình vẽ, 10 Bảng biểu
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
Trang 61.1 Tình hình nghiên cứu, phát triển Atlas điện tử
1.1.1 Tình hình nghiên cứu, phát triển Atlas điện tử trên thế giới Tích hợp bản đồ số với hệ thống thông tin địa lý và các công nghệ thiết kế Web, công nghệ multimedia tạo ra một thế hệ Web Atlas có khả năng tương tác [31], [32], [33], [70] với những tính năng ưu việt hơn hẳn so với bản đồ và Atlas truyền thống về chất lượng sản phẩm cũng như về phương pháp thành lập và khai thác Nhiều quốc gia trên thế giới đã tập trung nghiên cứu và xây dựng các Atlas, Atlas điện tử và Web Atlas phục vụ cho công tác quy hoạch, phát triển đất nước Ngày nay, các Web Atlas đều được xây dựng dựa trên các thành tựu của công nghệ tin học kết hợp với công nghệ bản đồ, đặc biệt đó là sự kết hợp công nghệ GIS và công nghệ multimedia
1.1.2 Tình hình nghiên cứu, phát triển Atlas ở Việt Nam
Ở Việt Nam, có thể chia làm 3 giai đoạn phát triển Atlas như sau: giai đoạn 1: thời kỳ phong kiến; giai đoạn 2: thời kỳ pháp thuộc; giai đoạn 3: từ 1945 đến nay Trong giai đoạn 1 cần phải kể đến tập bản đồ Hồng Đức, đây là tập bản đồ đầu tiên ở nước ta Sau năm
1958 dưới ách đô hộ của thực dân Pháp, việc thành lập các bản đồ và Atlas ở nước ta chủ yếu là do người pháp thực hiện, nhằm phục vụ cho công tác điều tra và quản lý của họ
Đến nay nhiều tỉnh, thành phố đã ứng dụng công nghệ bản đồ số
và GIS để thành lập các Atlas điện tử: Atlas điện tử Bắc Ninh, Lào Cai, Đồng Nai, Lạng Sơn, Tuyên Quang, Phú Thọ, nhằm phục vụ cho việc quy hoạch và phát triển KTXH của mỗi địa phương
Nhà xuất bản Tài nguyên, Môi trường và Bản đồ Việt Nam đã xuất bản nhiều Atlas như: Atlas lịch sử Việt Nam [17]; Atlas Kinh
tế xã hội Việt Nam[18]; Atlas Giao thông [19]; Atlas thế giới [20]; Atlas hành chính Việt Nam[21],…
Trang 71.1.3 Tình hình nghiên cứu xây dựng Atlas thành phố Hà Nội + Theo công nghệ truyền thống đáng chú ý là các công trình: Atlas Hà Nội [22] xuất bản năm 1984; Atlas thông tin địa lý thành phố Hà Nội [36] năm 2002; Atlas dân số, gia đình và trẻ em [23]; Atlas đường phố Hà Nội [24]; Atlas Thăng Long - Hà Nội [10],… + Theo công nghệ của Mapinfo và được phát triển trên nền tảng công nghệ MapXtreme, một số các tác giả đã nghiên cứu khẳng định phương pháp và khả năng ứng dụng của nó như: PGS.TS Nhữ Thị Xuân năm 2010 [49]; NCS Bùi Ngọc Quý [32][54],…
+ Theo công nghệ của hãng ESRI, TS Đoàn Thị Xuân Hương [82], NXB Tài Nguyên, Môi trường và Bản đồ Việt Nam cũng đã nghiên cứu và thực nghiệm phát hành các bản đồ lên mạng internet 1.2 Khái quát về Atlas điện tử
Theo cách hiểu đơn giản thì Atlas điện tử là một loại Atlas được xây dựng và sử dụng chủ yếu trên máy tính điện tử - đây chính là định nghĩa được Eva Siekierska [58] đưa ra vào năm 1984 và đã được hội bản đồ thế giới ICA chấp nhận
1.3 Khái quát về Atlas mạng – Web Atlas
1.3.1 Khái quát về Web map
1.3.1.1 Web - Môi trường mới cho xuất bản bản đồ
Hiện nay, khi mạng Internet đã phát triển khá rộng rãi thì World Wide Web (WWW) là phương tiện mới nhất để trình bày và hiển thị các dữ liệu không gian địa lý với nhiều ưu thế Người ta sử dụng WWW cho quá trình xuất bản các bản đồ [64] để tạo ra các bản đồ mạng (web map) hay tập bản đồ mạng (Web Atlas)
1.3.1.2 Web map như một dịch vụ web
Web map là một dịch vụ cung cấp bản đồ số trên Web Hiện nay, Dịch vụ bản đồ theo chuẩn mở Web Map Service bao gồm:
Trang 8Web Map Server là phần dịch vụ bản đồ chạy trên Server, nó có nhiệm vụ tạo bản đồ và trả lời các câu truy vấn của Web Map Client Web Map Client có chức năng gửi các yêu cầu đến Web Map Server về các thuộc tính của bản đồ hay yêu cầu hiển thị bản đồ dưới dạng một URL
1.3.2 Khái quát về Web Atlas
Web Atlas là một dạng của Atlas điện tử, được thiết kế và xây dựng cho mục đích phát hành trên mạng Internet Các hệ thống Web Atlas sau khi thiết kế và xây dựng hoàn thiện có thể sử dụng các trình duyệt Internet như: Firefox, Internet Explore, Google Chrome, để sử dụng thông qua cơ sở hạ tầng mạng Internet
1.3.3 Đặc điểm chung của Web Atlas
+ Về tổng thể Web Atlas là một sản phẩm phải đáp ứng các tiêu chuẩn như một Atlas truyền thống
+ Atlas phải được xây dựng trên cơ sở phối hợp và sử dụng các công nghệ bản đồ và các công nghệ tin học hiện đại
+ Nội dung phong phú và đa dạng, có tính hệ thống và nhất quán cao theo mục đích và chủ đề đã định, có thể kết hợp sử dụng kỹ thuật đa phương tiện
+ Các bản đồ được hiển thị rất linh hoạt theo các chuỗi tỷ lệ khác nhau và mức độ chi tiết khác nhau
Ngoài ra Web Atlas còn bao gồm các đặc điểm của bản đồ số 1.3.4 Các loại Web Atlas
1.3.4.1 Phân loại theo các tiêu chí truyền thống
1.3.4.2 Phân loại theo các tiêu chí mới (hiện đại) gồm: Các Web Atlas tĩnh, Các Atlas tương tác (Interactive), Các Web Atlas phân tích, Các Web Atlas động, Các Web Atlas mở
1.3.5 Tính ưu việt của Web Atlas
Trang 91.3.5.1 Về sự thể hiện nội dung
Web Atlas có thể thể hiện nội dung linh hoạt và mang tính tương tác cao, có thể kết hợp với các thành phần đa phương tiện như:
âm thanh, hình ảnh, bài viết,…
1.3.5.2 Về hiệu quả sử dụng
- Thực hiện nhanh chóng các phép toán thống kê số liệu, đo đạc chính xác toạ độ, chu vi, diện tích, khoảng cách, có khả năng tìm kiếm thông tin, có thể tạo các biểu đồ, báo cáo từ CSDL
Các phân tích thông tin từ CSDL của Web Atlas luôn cho các kết quả có độ chính xác cao hơn, khách quan hơn
Có thể sử dụng Web Atlas bất cứ khi nào, bất cứ nơi đâu miễn
là có thể kết nối với mạng Internet
1.3.5.3 Về khả năng lưu trữ, quản lý và cập nhật thông tin
Việc cập nhật, hiệu đính Web Atlas có thể thực hiện gần như bất kỳ lúc nào ta muốn; do đó, tính hiện đại và chính xác của Web Atlas luôn luôn được đảm bảo[47]
1.4 Vai trò của Web Atlas trong khoa học và thực tiễn
Trong khoa học: Nghiên cứu địa lý, thế giới khách quan, khai thác các thông tin chi tiết, đa chiều, đa chỉ tiêu, đa thời gian, nhờ đó
mà kết quả nghiên cứu đáng tin cậy hơn
Trong thực tiễn: Hỗ trợ công tác quản lý, ra quyết định đúng đắn, kịp thời nhờ khả năng phân tích và tương tác Web Atlas với người sử dụng
1.5 Những vấn đề được giải quyết trong luận án
Nghiên cứu, hoàn thiện cơ sở khoa học xây dựng Web Atlas hỗ trợ công tác QLHC; Xây dựng mô hình công nghệ và các giải pháp
kỹ thuật xây dựng Web Atlas hỗ trợ công tác QLHC; Triển khai thực nghiệm xây dựng Web Atlas hành chính Hà Nội
Trang 10CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC THÀNH LẬP WEB ATLAS
HỖ TRỢ QUẢN LÝ HÀNH CHÍNH 2.1 Cơ sở lý thuyết Web Atlas
2.1.1 Thiết kế Web Atlas
2.1.1.1 Nguyên tắc chung
Web Atlas là sản phẩm của bản đồ học ứng dụng tin học nói chung và Internet nói riêng Do đó, khi thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu khoa học và tính năng kỹ thuật của cả ba lĩnh vực trên
2.1.1.2 Thiết kế bố cục, giao diện Web Atlas
Giao diện của trang chủ được thiết kế tuỳ thuộc vào từng tác giả, tuy nhiên giao diện của từng trang bản đồ được thiết kế như nhau cho tất cả các trang trong mỗi Web Atlas Các trang nội dung chính thường được bố cục chung như sơ đồ sau:
Trong đó:
+ A: là phần giới thiệu chung, tiêu đề của Web Atlas
+ B: là danh mục bản đồ của Web Atlas
+ C: Phần hiển thị các trang bản đồ
+ D: phần thông tin thể hiện cho bản đồ đang thể hiện
+ E: đường dẫn để xem tiếp hoặc quay lại các trang bản đồ 2.1.1.3 Nguyên tắc thiết kế bản đồ đa tỷ lệ
Các tiêu chí để thiết kế bản đồ đa tỷ lệ trong Web Atlas gồm:
Trang 11+ Tỷ lệ thu phóng cho phép của công nghệ thiết kế
+ Kích thước cửa sổ bản đồ trong giao diện được thiết kế + Diện tích lãnh thổ và tỷ lệ của dữ liệu đầu vào
Tuy nhiên cần phải đảm bảo 3 loại tỷ lệ hiển thị:
+ Tỷ lệ nhỏ nhất cần phải thể hiện được toàn vẹn lãnh thổ trong khuôn khổ kích thước thiết kế cho bản đồ
+ Tỷ lệ lớn nhất đúng với tỷ lệ của bản đồ gốc cho phép hiển thị chi tiết hóa các thông tin của bản đồ
+ Tỷ lệ trung bình là mức thu phóng giữa hai loại tỷ lệ trên 2.1.1.4 Thiết kế các thành phần đa phương tiện
Việc thiết kế kỹ thuật các thành phần đa phương tiện bao gồm các công việc như: thu thập, phân tích xử lý dữ liệu và tạo lập CSDL các thành phần đa phương tiện
2.1.1.5 Thiết kế nội dung
Ngoài các yếu tố nội dung được thiết kế giống như các yêu cầu đối với Atlas truyền thống như: thiết kế cơ sở toán học, nền cơ sở địa
lý, nội dung chính, phụ cũng như các nội dung bổ trợ khác,… khi thiết kế nội dung của Web Atlas cần phải xây dựng cơ sở dữ liệu các thông tin thuộc tính cho các đối tượng bản đồ, phục vụ cho việc tìm kiếm và phân tích thông tin trên nền GIS sau này
2.1.1.6 Phương pháp trình bày thể hiện nội dung bản đồ
Thông thường trong khoa học bản đồ người ta thường sử dụng
10 phương pháp cho thể hiện các nội dung của bản đồ chuyên đề Tuy nhiên, không phải bất cứ bản đồ nào cũng áp dụng tất cả các phương pháp, vì vậy trước khi sử dụng các phương pháp để biểu thị nội dung bản đồ cần phải nghiên cứu đặc điểm của từng đối tượng
và phương pháp thể hiện để sử dụng sao cho hợp lý, khoa học 2.1.1.7 Ký hiệu bản đồ
Trang 12Thực chất ký hiệu bản đồ chính là phương tiện để thể hiện nội dung thông tin của bản đồ Trong bản đồ web các ký hiệu có thể được
sử dụng với nhiều khác biệt hơn so với bản đồ giấy Chẳng hạn như các
ký hiệu có thể kết nối với các thông tin nằm ẩn bên trong nhờ việc kết hợp của bản đồ với các thông tin trong một hệ thống thông tin địa lý; hay ký hiệu có thể biến đổi hình dạng, kích thước khi nhấp chuột vào, 2.1.1.8 Màu sắc sử dụng trên bản đồ web
A Màu sắc trên bản đồ Web
Màu sắc trên các bản đồ web phụ thuộc chủ yếu vào người thiết
kế bản đồ Tất cả các bản đồ được thiết kế đều chịu ảnh hưởng về màu sắc theo quan điểm của người lập bản đồ, việc này dẫn đến các yêu cầu chủ quan về nhìn nhận màu sắc Tuy nhiên, thực tế các máy tính của chúng ta đều hiển thị màu sắc phụ thuộc vào cấu hình của máy (16 bit, 24 bit, 32 bit,…) do đó người thiết kế bản đồ web luôn cần phải dựa theo các cấu hình phổ biến của các máy tính để thiết kế màu sắc cho bản đồ
B Vai trò của màu sắc trên bản đồ
Sử dụng màu sắc làm tăng lượng thông tin của bản đồ và làm phong phú nội dung của nó Màu sắc làm cho tác phẩm bản đồ đẹp
và tăng tính mỹ thuật, nghệ thuật
C Các mô hình màu sắc trên máy tính điện tử
Có rất nhiều các mô hình màu trong thực tế như: Hệ màu RGB;
Hệ màu HLS; Hệ màu CMY,
2.1.2 Biên tập Web Atlas
Trang 13Các thành phần đa phương tiện cần phải biên tập để đảm bảo các thuộc tính như: kích thước, màu sắc, các hiệu ứng, độ sáng, độ tương phản,…để tạo ra một cơ sở dữ liệu đa phương tiện
2.1.2.3 Lập trình liên kết cơ sở dữ liệu tạo trang Web Atlas
Việc lập trình, liên kết các thành phần của Atlas để tạo ra trang Web Atlas, bao gồm: Xây dựng mô hình giao diện, chức năng, danh mục các chương tương ứng với nội dung bản đồ đã thiết kế,… 2.1.3 Cơ sở dữ liệu của Web Atlas
2.2.5.1 Dữ liệu không gian
2.2.2 Công nghệ tin học lập trình
Công nghệ tin học và lập trình Web được thực hiện với rất nhiều các ngôn ngữ khác nhau Tuy nhiên, khi xây dựng Web Atlas thì ngoài việc sử dụng các ngôn ngữ lập trình Web cần phải sử dụng các hàm, thư viện bản đồ trong quá trình lập trình cho Web Atlas 2.2.3 Công nghệ mạng toàn cầu -Web
2.2.3.1 Các công nghệ và phương thức quản trị Web Atlas
Web Atlas là một dạng Atlas điện tử được đưa lên mạng Internet cho mọi người dùng chung Người dùng có thể truy cập vào
Trang 14các địa chỉ của Web Atlas là có thể khai thác các thông tin của Web Atlas
Trên Internet có rất nhiều dịch vụ trong đó có web Theo định nghĩa của W3C, dịch vụ web là một hệ thống phần mềm được thiết
kế để hỗ trợ khả năng tương tác giữa các ứng dụng trên các máy tính khác nhau thông qua mạng Internet
2.2.3.2 Phương thức và kiến trúc quản lý Web Atlas
Kiến trúc của Web Atlas dựa trên mô hình Client – Server gồm ba tầng: Tầng CSDL, tầng trung gian và tầng người dùng Trong đó tầng 1 và 2 là mô hình Server Tầng thứ 3 là người dùng sử dụng Phương thức khai thác và sử dụng Web Atlas là: kiến trúc hướng máy khách và kiến trúc hướng máy chủ
2.2.3.3 Các công nghệ phát hành Web Atlas
Hiện nay có nhiều công nghệ hỗ trợ để đưa các dữ liệu địa lý lên mạng Internet nhưng đều tập chung vào hai hướng phát triển công nghệ đó là: công nghệ theo hướng có bản quyền và công nghệ theo hướng mã nguồn mở
2.2.4 Các công nghệ hỗ trợ khác
2.2.4.1 Các công nghệ bảo mật dữ liệu
Các phần mềm thương mại đều có cơ chế bảo mật bằng phép mã hóa dữ liệu để bảo vệ dữ liệu gốc Các phần mềm chuyên dụng khác nhau cũng có các modul chuyển đổi thực hiện bảo mật thích hợp cho từng loại khuôn dạng bản đồ riêng
