Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống gis trên internet phù hợp với nhiều thiết bị đầu cuối

CÁC TỪ VIẾT TẮT ADT Abstract Data Type ANSI American National Standards Institute API Application Programing Interface Giao diện lập trình ứng dụng COM Component Object Model CORBA Commo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Tôi xin chân thành cám ơn Thạc sỹ Trần Trọng Tuệ, Kỹ sư Vũ Anh Hải và các đồng nghiệp phòng Nghiên cứu khoa học Mạng Viễn Thông – Viện Khoa Học

Kỹ Thuật Bưu Điện đã giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn

N ỘI DUNG

M ỤC LỤC HÌNH III

C ÁC TỪ VIẾT TẮT IV

L ỜI MỞ ĐẦU VI

CHƯƠNG I T ỔNG QUAN VỀ GIS VÀ THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI (PC, PDA) 1

I.1 Tổng quan về GIS 2

I.1.1 Khái niệm về GIS 2

I.1.2 Các công nghệ được sử dụng trong GIS 2

I.1.3 Lợi ích của dịch vụ GIS 7

I.2 Tổng quan về các thiết bị đầu cuối 9

I.2.1 Năng lực xử lý 9

I.2.2 Công nghệ bộ nhớ 10

I.2.3 Phương pháp truyền tải dữ liệu vô tuyến 11

I.2.4 Các mô hình ứng dụng và ngôn ngữ đặc tả 14

I.2.5 Giao tiếp người – máy 15

I.2.6 Platform và hệ điều hành 17

I.3 Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam 18

I.3.1 Nhu cầu của khách hàng về một số dịch vụ trên GIS 18

I.3.2 Xu hướng phát triển của thị trường 21

I.4 Kết luận 23

CHƯƠNG II N GHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ GIS VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN 24

II.1 Một số công nghệ GIS đang được sử dụng trên Internet 25

II.2 Lược đồ liên thông dữ liệu không gian 28

II.2.1 Liên thông dữ liệu không gian 28

II.2.2 Sử dụng XML cho hoạt động liên thông thông tin 31

II.2.3 Mô tả đối tượng địa lý bằng GML (Geography Markup Language) 32

II.2.4 Sử dụng SVG (Scalable Vector Graphic) để hiển thị dữ liệu 35

II.3 Hệ thống với mô hình phân tán 42

II.3.1 Tính trong suốt trong kiến trúc phân bố và quan điểm kỹ thuật 42

II.3.2 Các thành phần phân bố sử dụng trong mô hình kiến trúc đa lớp 43

II.4 Nhận xét 48

CHƯƠNG III X ÂY DỰNG KIẾN TRÚC HỆ THỐNG ĐỂ PHÁT TRIỂN GIS TRÊN

I NTERNET 49

III.1 Mục tiêu, tiêu chí lựa chọn công nghệ 50

III.1.1 Điểm lại các công nghệ GIS-WEB 50

III.1.2 Sơ lược về hạ tầng mạng Internet tại việt Nam 50

III.1.3 Nhận xét 51

III.2 Giải pháp liên thông dữ liệu GML/SVG 51

III.2.1 Tương tác với dữ liệu địa lý trong cơ sở dữ liệu 53

III.2.2 Hiển thị đối tượng địa lý 55

III.3 Lựa chọn mô hình của hệ thống 55

III.3.1 Mô hình chung 55

III.3.2 Các dịch vụ mở WEB-GIS của OGC 57

III.3.3 Các dịch vụ vị trí của OGC (OpenLS) 60

III.4 Xây dựng kiến trúc hệ thống 65

III.4.1 Thực thi các giao diện của các dịch vụ 66

III.4.2 Xây dựng định dạng dữ liệu cho hệ thống 70

III.5 Kết luận 74

CHƯƠNG IV X ÂY DỰNG MỘT PHẦN MỀM GIS MINH HỌA 75

IV.1 Mô hình hệ thống 76

IV.1.1 Mô hình tổng thể của hệ thống 76

IV.2 Xây dựng phần mềm tại server 77

IV.2.1 Xây dựng các module GIS Server trong môi trường Web 77

IV.2.2 Xây dựng WFS 83

IV.2.3 Geocoder Service 83

IV.2.4 Route service 84

IV.2.5 Webmap Server 85

IV.3 Xây dựng phần mềm cho client 85

IV.3.1 SVG Viewer 85

IV.3.2 Webmap client 86

IV.3.3 Module Java Applet 87

IV.4 Nhận xét 87

K ẾT LUẬN 88

P HỤ LỤC A: M INH HỌA MỘT SỐ KẾT QUẢ PHẦN MỀM 89

T ÀI LIỆU THAM KHẢO 93

MỤC LỤC HÌNH

Hình II-1 Các công nghệ được sử dụng cho GIS-WEB 25

Hình II-2 Client với đường truyền tốc độ thấp (zero client) 26

Hình II-3 Client với đường truyền tốc độ khá hơn (ultra-thin client) 26

Hình II-4 Client với đường truyền tốc độ khá tốt (thin client) 27

Hình II-5 Client với đường truyền tốc độ tốt (thick client) 27

Hình II-6 Kiến trúc đa lớp logic 44

Hình II-7 Từ kiến trúc logic 4 lớp đến kiến trúc vật lý 3 lớp hoặc 2 lớp 45

Hình II-8 Ánh xạ đến client thick và thin 4 lớp logic 47

Hình II-9 Ánh xạ từ các mô hình UML độc lập với platform 47

Hình III-1 Modules Client/Server 56

Hình III-2: Các thành phần của OpenGIS Web Service Framework 58

Hình III-3 Sơ đồ kiến trúc của OGC Web Services 59

Hình III-4: OpenLS Request/Response 62

Hình III-5: Mô hình thông tin OpenLS 63

Hình III-6 Resquest/response của một dịch vụ tiêu biểu 64

Hình III-7 Sơ đồ kiến trúc hệ thống 66

Hình III-8.Mối quan hệ giữa GML và SVG 71

Hình III-9 Tổng quan việc tạo bản đồ hiển thị dạng vector 72

Hình III-10 Luồng biên tập dữ liệu sử dụng GML và SVG 74

Hình IV-1 Kiến trúc phân tầng hệ thống 76

Hình IV-2 Lược đồ UML của gói Geoserver (một phần) 78

Hình IV-3 Lược đồ UML của gói quản lý hệ địa lý (một phần) 79

Hình IV-4 Lược đồ UML của gói đối tượng hình học không gian 80

Hình IV-5 Lược đồ UML của gói đối tượng địa lý (một phần) 81

Hình IV-6 Lược đồ UML của gói quản lý lớp bản đồ 82

Hình IV-7 Kiến trúc Webmap Client và SVG Viewer 86

CÁC TỪ VIẾT TẮT

ADT Abstract Data Type

ANSI American National Standards Institute

API Application Programing Interface Giao diện lập trình ứng dụng COM Component Object Model

CORBA Common Object Request Broker

Architecture

CPS Coverage Portrayal Service

DCOM Distributed Component Object Model

DOM Document Object Model Mô hình đối tượng tài liệu

GIS Geographic Infomation System Hệ thống thông tin địa lý GML Geography Markup Language Ngô ngữ đánh dấu địa lý GMLC Gateway Mobile Location Center

GSM Global System for Mobile

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung GPS Global Possitioning System Hệ thống định vị toàn cầu GUI Graphic User Interface Giao diện đồ họa cho người

dùng HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn

bản IAS Image Archive Service

IPAS IP Personal Access System Hệ thống truy nhập cá nhân

qua IP ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet ISO Internetional Organization for

Standardization

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

LBS Location Base Service Dịch vụ dựa trên vị trí

MPC Mobile Positioning Center

NIMA US National Imagery and Mapping

Agency

OpenLS OpenGIS Location Service

PDA Personal Digital Assistant Thiết bị số trợ giúp cá nhân

SCS Sensor Collection Service

SMIL Synchronized Multimedia Integration

Language

SMS Style Management Service

SVG Scalable Vector Graphic

UML Unified Modelling Language Ngôn ngữ mô hình hợp nhất UMTS Universal Mobile Telecommunications

USGS U.S Geological Survey Cơ quan khảo sát địa lý Mỹ UTM Universal Transverse Mercator Phép chiếu theo UTM

WCS Web Coverage Service

WFS Web Feature Service

WNS Web Notification Service

WOS Web Object Service

WRS Web Registry Service

XHTML Extended Hyper Text Markup

LỜI MỞ ĐẦU

Ứng dụng rộng rãi của máy tính và sử dụng hệ thống thông tin địa lý GIS – Geographic Information Systems dẫn đến nhu cầu phân tích dữ liệu địa lý tăng lên Dựa vào công nghệ thông tin, niềm tin của xã hội với dữ liệu địa lý cũng tăng lên

Dữ liệu địa lý đang càng ngày cần được chia sẻ, trao đổi và sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau GIS, bộ cảm biến từ xa, phân tích giao thông, hệ thống định vị địa lý và các công nghệ khác cho thông tin địa lý GI (Geographic Information) đang

đi vào giao đoạn tổ hợp hoàn toàn với nhau Nắm bắt được nhu cầu phát triển ngày càng tăng về các dịch vụ GIS và sự phát triển của công nghệ để thực thi GIS tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆTHỐNG GIS TRÊN INTERNET PHÙ HỢP VỚI NHIỀU THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI(PC,PDA)” Luận văn tốt nghiệp này đưa ra một nền tảng framework để người phát triển xây dựng phần mềm cho phép người sử dụng truy nhập và xử lý thông tin địa

lý từ nhiều nguồn khác nhau thông qua một giao diện tính toán chung với một môi trường công nghệ thông tin mở

“Một framework cho người phát triển” nghĩa là luận văn này được dựa trên một kế hoạch chung, đầy đủ để xử lý liên thông

“Truy nhập và xử lý” có nghĩa là người sử dụng dữ liệu địa lý có thể truy vấn

cơ sở dữ liệu và điều khiển tài nguyên xử lý từ xa, tận dụng được những ưu việt của công nghệ tính toán phân bố như phần mềm được đưa đến cho môi trường cục bộ của người sử dụng từ một môi trường từ xa để sử dụng tạm thời

“Từ nhiều nguồn khác nhau” có nghĩa là người sử dụng sẽ truy nhập dữ liệu nhận được theo nhiều cách và lưu trữ trong nhiều dạng cơ sở dữ liệu: cơ sở dữ liệu quan hệ và cơ sở dữ liệu không quan hệ

“Qua một giao diện tính toán chung” có nghĩa là các giao diện ISO 19119 cung cấp sự giao tiếp tin cậy giữa các nguồn tài nguyên phần mềm khác nhau

“Trong một môi trường công nghệ thông tin mở” nghĩa là cho phép xử lý dữ liệu địa lý xảy ra ở bên ngoài môi trường đóng của GIS, bộ cảm biến từ xa và hệ thống AM/FM điều khiển và giới hạn cơ sở dữ liệu, giao diện người sử dụng mạng

và các chức năng thao tác dữ liệu

Luận văn được bố cục gồm 5 chương:

Chương 1 là giới thiệu tổng quan về công nghệ, dịch vụ GIS và các thiết bị đầu cuối (PC, PDA)

Chương 2 chúng ta sẽ đi sâu vào giới thiệu và phân tích một số công nghệ GIS đang được sử dụng từ đó đưa ra nhận xét về xu hướng phát triển của công nghệ GIS trên thế giới

Tiếp đó trong chương 3 chúng ta sẽ cùng nhau xây dựng một mô hình hệ thống thực thi GIS trên Internet phù hợp với nhiều loại thiết bị đầu cuối (PC, PDA) Trên cơ sở mô hình hệ thống đã xây dựng ở chương 3, chương 4 chúng ta sẽ tiến hành xây dựng một phần mềm GIS minh họa ứng dụng trên PC, đồng thời cũng tiến hành cung cấp hai dịch vụ geocoding (định vị) và routing (tìm đường)

Cuối cùng là phần kết luận

Vì điều kiện thời gian làm luận văn hạn hẹp nên chắc chắn tôi không tránh khỏi những sai sót khi thực hiện luận văn Tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy

cô, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn ngày càng được hoàn thiện

Tôi xin chân thành cám ơn

Tổng quan về GIS và thiết bị

₫ầu cuối (PC,

PDA)

- Tổng quan về GIS

- Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

- Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam

1

Tổng quan về GIS

I.1 Tổng quan về GIS

I.1.1 Khái niệm về GIS

Hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographic Information System) là hệ thống tạo và quản lý dữ liệu không gian cùng các thuộc tính của nó Định nghĩa theo cách chặt chẽ nhất, GIS là một hệ thống máy tính có khả năng tổ hợp, lưu trữ, soạn thảo, phân tích và hiển thị thông tin tham chiếu địa lý Hay nói cách khác GIS là một công cụ “bản đồ thông minh” cho phép người sử dụng tạo ra những truy vấn tương tác (người sử dụng đưa ra sự tìm kiếm), phân tích thông tin không gian và soạn thảo dữ liệu

Hệ thống thông tin địa lý GIS có thể được dùng cho ngành điều tra khoa học, quản lý tài nguyên, quản lý bất động sản, quy hoạch phát triển, định vị, định tuyến Ví dụ GIS cho phép lập kế hoạch khẩn cấp tính toán thời gian đáp ứng khẩn khi có thiên tai xảy ra hay GIS có thể được dùng để tìm những vùng đất ẩm ướt cần phải bảo vệ chống lại ô nhiễm môi trường

I.1.2 Các công nghệ được sử dụng trong GIS

I.1.2.1 Thông tin liên quan từ các nguồn khác nhau

Nếu chúng ta có thể liên kết thông tin về lượng mưa trong vùng mình đang sống với ảnh về vùng này thì chúng ta có thể đưa nhận xét xem vùng đất

ẩm ướt nào đang khô dần lên vào thời điểm cụ thể của năm GIS có thể sử dụng thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, từ nhiều dạng khác nhau để trợ giúp việc phân tích những thông tin như vậy Yêu cầu cơ bản về nguồn dữ liệu là

sự hiểu biết về vị trí các thay đổi Vị trí có thể được biểu thị trong tọa độ x, y,

z của kinh độ (longitude), vĩ độ (latitude) và độ cao (elevation) hoặc bởi các

hệ thống mã hóa địa lý khác như zipcodes Bất kỳ biến đổi nào có thể được định vị theo không gian đều có thể đưa vào GIS Nhiều tổ chức chính phủ và

Tổng quan về GIS

phi chính phủ tạo ra hệ cơ sở dữ liệu đưa vào hệ thống GIS Nhiều loại dữ liệu hình thành nên bản đồ đều đưa được vào GIS

GIS cũng có thể chuyển đổi các thông tin số không nằm trong dạng bản

đồ nào đang có vào dạng thích hợp để nhận ra và sử dụng Ví dụ, các bức ảnh

vệ tính số được tạo ra từ bộ cảm nhận từ xa (remote sensing) có thể được phân tích để tạo ra một bản đồ giống như lớp (layer) của thông tin số về độ bao phủ của cây Một nguồn tài nguyên cho đánh tên các đối tượng GIS khác

là Getty Thesaurus of Geographic Names (GTGN) GTGN là một từ điển có cấu trúc bao gồm khoảng một triệu tên và các thông tin khác về vị trí

Mặt khác các dữ liệu dạng bảng về dân số và thủy lợi cũng được chuyển đổi thành dạng bản đồ và được coi như là các lớp thông tin trong GIS

I.1.2.2 Hiển thị dữ liệu

Dữ liệu GIS hiển thị các đối tượng của thế giới thực (đường phố, sử dụng đất, độ cao…) bằng dữ liệu số Các đối tượng của thế giới thực có thể được chia thành hai loại: các đối tượng riêng rẽ (một ngôi nhà) và các trường liên tục (lượng mưa hoặc độ cao) Có hai phương pháp được dùng để lưu trữ

dữ liệu trong GIS là raster và vector

Dữ liệu dạng raster bao gồm các hàng và cột của một ô, mỗi ô sẽ lưu trữ một giá trị Thông thường dữ liệu raster là dạng ảnh (ảnh raster) Tuy nhiên ngoài màu sắc giá trị được lưu trữ trong mỗi ô có thể là một giá trị rời rạc như

độ sử dụng đất hay một giá trị liên tục như lượng mưa hoặc một giá trị null nếu không có dữ liệu Trong khi một ô raster lưu trữ giá trị đơn, nó có thể được mở rộng bằng cách sử dụng một dải raster để hiển thị màu RGB, bản đồ màu hay một bảng thuộc tính mở rộng với một hàng cho mỗi giá trị ô duy nhất Độ phân giải của dữ liệu raster là độ rộng ô Ví dụ một ô của ảnh raster

và mạng tam giác không đều (TIN – Triangulated Irregular Network) được dùng để biểu diễn độ cao hay các giá trị thay đổi liên tục TIN ghi lại giá trị tại các điểm vị trí được kết nối bởi các đường thẳng để hình thành nên mạng tam giác không đều Bề mặt của tam giác biểu diễn bề mặt của địa hình

Có những ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng mô hình dữ liệu dạng vector hay raster để mô tả thế giới thực Dữ liệu dạng raster ghi lại giá trị cho tất cả các điểm trong vùng sẽ gây tốn bộ nhớ hơn dữ liệu hiển thị theo dạng vector chỉ lưu trữ ở những nơi cần thiết Dữ liệu raster cũng cho phép thực thi

dễ dàng các hoạt động xếp chồng hơn là dữ liệu vector Dữ liệu vector có thể được hiển thị như ảnh vector dùng trong các bản đồ truyền thống, trong khi

dữ liệu raster xuất hiện như một ảnh có vùng bao của đối tượng

Ngoài ra dữ liệu không mang đặc tính không gian cũng có thể được lưu trữ bên cạnh dữ liệu không gian được biểu diễn bởi tọa độ của hình học vector hoặc vị trí của ô trong raster Trong dữ liệu vector, dữ liệu bổ sung này thường là các thuộc tính của đối tượng Ví dụ một hình polygon về vùng bao của rừng có thể có một giá trị id và thông tin về các loài cây Trong dữ liệu raster giá trị của ô có thể lưu trữ thông tin thuộc tính nhưng cũng có thể được dùng như một id liên quan đến các bản ghi trong bảng khác

Tổng quan về GIS

I.1.2.3 Nhập dữ liệu (Data capture)

Nhập dữ liệu – đưa thông tin vào trong hệ thống – là mất khá nhiều thời gian khi thực thi GIS Có nhiều phương pháp khác nhau được dùng để đưa dữ liệu vào hệ thống GIS

Dữ liệu đang có trên giấy có thể được số hóa hoặc được quét (Scan) để tạo ra dữ liệu dạng số Việc số hóa tạo ra dữ liệu dạng vector khi nhà điều hành vẽ điểm, đường, đa giá bao quanh một bản dồ Scan bản đồ tạo ra dữ liệu dạng raster có thể được tiếp tục xử lý để tạo ra dữ liệu dạng vector

Dữ liệu điều tra có thể đưa trực tiếp vào GIS từ hệ thống tập hợp dữ liệu trong thiết bị điều tra Vị trí từ hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) cũng có thể được đưa trực tiếp vào GIS

Dữ liệu từ bộ cảm nhận từ xa cũng đóng một vai trò quan trong trọng tập hợp dữ liệu, bao gồm bộ cảm nhận được gắn vào platform Bộ cảm nhận bao gồm camera, máy quét ảnh số và LIDAR trong khi platform thường bao gồm máy bay và vệ tinh

Khi nhập dữ liệu vào người sử dụng nên xem xét xem dữ liệu nhập vào

là chính xác tương đối hay tuyệt đối, vì điều này không chỉ ảnh hưởng đến cách hiểu thông tin mà còn là giá cả của dữ liệu

Ngoài việc tập hợp và nhập dữ liệu không gian còn phải đưa vào hệ thống GIS các dữ liệu thuộc tính Với dữ liệu dạng vector việc này bao gồm những thông tin bổ sung về đối tượng được mô tả trong hệ thống

Sau khi nhập dữ liệu vào hệ thống GIS, chúng ta thường có nhu cầu soạn thảo hay loại bỏ các lỗi hoặc xử lý dữ liệu Với dữ liệu dạng vector thì cần phải sửa lại đúng dạng hình học trước khi dùng cho những phân tích cao hơn

Ví dụ trong mạng đường các đường phải nối với các nút tại các điểm giao nhau Với ảnh scan các vết bẩn trên bản đồ nguồn được loại bỏ Ví dụ những

Tổng quan về GIS

vết lốm đốm có thể kết nối hai đường mà thực tế chúng không kết nối với nhau

I.1.2.4 Thao tác dữ liệu

GIS có thể thực hiện chức năng cấu trúc lại dữ liệu để chuyển đổi dữ liệu sang định dạng khác Ví dụ GIS có thể được dùng để chuyển đổi ảnh vệ tinh sang cấu trúc ảnh vector bằng cách sinh ra các đường thẳng xung quanh tất cả các ô cùng loại, xác định mối quan hệ không gian của các ô như lân cận hay nằm trong

Vì dữ liệu số được tập hợp và lưu trữ theo nhiều cách nên hai nguồn dữ liệu có thể không hoàn toàn tương thích với nhau Vì vậy GIS có thể chuyển đổi dữ liệu địa lý từ dạng cấu trúc này sang dạng cấu trúc khác

I.1.2.5 Hệ quy chiếu, hệ tọa độ và đăng ký

Bản đồ sở hữu tài sản và bản đồ đất đai có thể đưa ra dữ liệu ở các tỉ lệ xích khác nhau Thông tin bản đồ trong GIS phải được thao tác để phù hợp với thông tin được tập hợp từ các bản đồ khác Trước khi phân tích dữ liệu số thì phải thực hiện các thao tác khác: chuyển đổi hệ tọa độ và hệ quy chiếu để

tổ hợp vào trong một hệ thống GIS

Trái đất được biểu diễn bằng nhiều mô hình khác nhau, mỗi mô hình cung cấp một tập các tọa độ (ví dụ kinh độ, vĩ độ, độ cao) cho bất kỳ điểm nào trên bề mặt trái đất Mô hình đơn giản nhất là giả sử trái đất là một hình cầu hoàn hảo Sau đó các phép đo trái đất được tổ hợp lại và mô hình trái đất ngày càng phức tạp và chính xác hơn Thực tế có các mô hình áp dụng cho từng vùng khác nhau để có được độ chính xác lớn nhất (ví dụ mô hình North American Datum, 1983 – NAD83 dùng rất tốt ở Nam Mỹ nhưng không dùng được ở châu Âu)

Vì nhiều thông tin trong GIS là lấy từ bản đồ đang có nên GIS sử dụng năng lực xử lý của máy tính để chuyển đổi thông tin số, tập hợp từ nhiều nguồn với nhiều hệ quy chiếu khác nhau sang một hệ quy chiếu chung

I.1.3 Lợi ích của dịch vụ GIS

Dưới đây chúng ta sẽ đưa ra một số lợi ích nhận được từ việc sử dụng MobileGIS

- Hiệu quả sản

xuất tăng lên

do ít phải di

chuyển hơn

- Tiết kiệm thời gian đến cơ quan

- MobileGIS cải tiến quá trình hoạt động bằng cách loại giảm bớt hoặc thậm chí loại bỏ việc tiêu tốn thời gian đi giữa cơ quan và công trường ở xa

- Không mất thời gian đi đến cơ quan, đội công tác có nhiều thời gian hơn để tiến hành công việc yêu cầu

- Độ linh hoạt

tăng lên

- Nếu có một nhiệm vụ khẩn cấp với cơ quan đầu não thì nó được chuyển tới đội công tác và đội này có thể trả lời ngay lập tức bởi vì MobileGIS cho phép truy nhập trực tiếp tới bất kỳ bản đồ, bản vẽ hay lược đồ cần để thực hiện nhiệm

- Chăm sóc

khách hàng

được cải tiến

- Với thông tin hoàn toàn được cập nhật, người đại diện dịch

vụ khách hàng biết những gì được kèm theo dịch vụ và những thông tin cần gửi tới khách hàng vì vậy khách hàng

sẽ hài lòng hơn với dịch vụ

- Cho phép

định nghĩa dữ

liệu không

gian

- Một trong những ứng dụng lớn nhất của MobileGIS là đưa

cơ sở dữ liệu đang tồn tại vào trong một trường để cập nhật

dữ liệu trên web Tại một số điểm dữ liệu phải được tải trở lại công ty và điều này yêu cầu một nhận dạng (id) không gian Vị trí của tưng đặc tính được xem như một thẻ (tag) liên kết thuộc tính được cập nhật với dữ liệu gốc trong GIS của công ty

- Chuyển đến

một Feature

- Kỹ thuật viên không thể cập nhật các thuộc tính của một Feature nếu Feature đó không có trong vùng Ứng dụng MobileGIS cung cấp khả năng điều hướng đến các độ phức tạp khác nhau Điều này có thể thay đổi từ khả năng hiển thị bản đồ đơn giản tức là cho phép người sử dụng hiển thị vị trí của họ trực tiếp trên bản đồ đến việc định tuyến phức tạp, cung cấp những chỉ dẫn từng bước cho mạng đường để đạt đến điểm đích

Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

I.2 Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

Sự phát triển ngày càng mạnh của máy tính PC đảm bảo một nền tảng tốt

cho phát triển các ứng dụng trên PC Ở đây chúng ta chỉ đi sâu vào nghiên

cứu về năng lực của các thiết bị đầu cuối là PDA

Có thể kiểm chứng quá trình phát triển của các thiết bị và ứng dụng vô

tuyến thông qua nhiều khía cạnh khác nhau của công nghệ:

Các nhân tố này cùng xác định khả năng tiềm ẩn của không gian đa

chiều Bằng cách tập trung vào các nhân tố nhất định có thể đưa ra nhiều mô

hình khác nhau và cạnh tranh nhau Tương lai của quá trình phát triển các

thiết bị di động có thể được xem như là tổng hợp của nhiều khả năng

I.2.1 Năng lực xử lý

Trước đây, phát triển của năng lực xử lý được mô tả dựa trên định luật

Moore’s Theo định luật này, cứ sau 18 tháng số lượng transistor trên một

inch vuông trong các mạch điện (nghĩa là năng lực xử lý) tăng gấp đôi Điều

này có thể được xem như là nhân tố quan trọng nhất khi đánh giá tiềm năng

của thiết bị di động trong tương lai Trong thực tế, điều này có nghĩa là, năng

lực xử lý của một máy PC bình thường của 7 năm về trước với một bộ xử lý

Pentium tương đương với năng lực xử lý hiện tại có được trong các PDA

Năng lực này tăng gấp 4 lần vào năm 2005 và tăng 30 lần năm 2003 Năng

Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

lực xử lý của các thiết bị di động nhỏ vào năm 2010 có thể bằng năng lực của

máy tính xách tay hiện nay Vì thế dễ dàng có thể dự đoán các kiểu ứng dụng

có thể có trong các thiết bị cầm tay này

Khó khăn của quá trình phát triển các bộ vi xử lý là nhằm đạt được năng

lực xử lý mạnh bởi một bộ vi xử lý được đóng gói trong một thiết bị nhỏ, nhẹ,

tiêu thụ nguồn ít và không vựợt quá giới hạn tỏa nhiệt cho phép Ví dụ về các

bộ xử lý di động điển hình như: Intel StrongARM và Transmeta Crusoe

Phát triển về năng lực xử lý sẽ hỗ trợ việc sử dụng bản đồ trong các ứng

dụng di động tiên tiến chạy trên các thiết bị siêu nhỏ

I.2.2 Công nghệ bộ nhớ

Dung lượng của bộ nhớ cũng tuân theo định luật Moore’s Thậm chí điện

thoại di động không có cùng dung lượng bộ nhớ như PDAs nokia cũng sẽ đạt

được dung lượng gigabyte trong vòng ba năm nữa

Các dạng bộ nhớ mới được phát triển để hỗ trợ sử dụng di động và các

dạng thiết bị này đã đạt được thành công lớn về công nghệ cũng như thương

mại Đặc biệt là nhạc số và ảnh số thường có kích thước lớn đã thúc đẩy quá

trình phát triển của thiết bị nhớ di động Trong thị trường hiện có nhiều thiết

bị nhớ với thể loại và kích thước khác nhau tuy nhiên giá cả lại cao hơn vài

trăm lần trên một byte bộ nhớ so với bộ nhớ của máy PC

Các loại thiết bị nhớ di động thông dụng và dung lượng của chúng:

Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

Có một số hãng cung cấp thiết bị nhớ thông dụng: Kingston Technology

và SanDisk Corporation

Hiện nay, giá của thông thường cho các thẻ nhớ xấp xỉ 1€ cho 1MB bộ

nhớ và đối với ổ đĩa cứng thì xấp xỉ 0.1€ cho 1MB Đến 2010 với cùng chi

phí trên có thể mua được bộ nhớ với dung lượng nhiều hơn 50 lần Phát triển

của dung lượng bộ nhớ sẽ là cơ sở để các ứng dụng mobile đa phương tiện và

các ứng dụng khác đòi hỏi cơ sở dữ liệu lớn trở nên thông dụng hơn

I.2.3 Phương pháp truyền tải dữ liệu vô tuyến

Các phương pháp truyền tải vô tuyến quan trọng nhất

ƒ Dịch vụ bản tin ngắn SMS

ƒ Dịch vụ truyền quảng bá ô (CBS)

ƒ Dịch vụ cuộc gọi dữ liệu GSM

ƒ Dữ liệu kênh chuyển mạch tốc độ cao (HSCSD)

ƒ Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS)

ƒ Dịch vụ tốc độ dữ liệu tăng cường cho phát triển toàn cầu (EDGE)

ƒ Hệ thống di động toàn cầu (UMTS)

ƒ Dịch vụ quảng bá video số mặt đất (DVB-T), dịch vụ quảng bá dữ liệu

tiếng nói số (DAB)

ƒ LAN không dây (WLAN)

ƒ Bluetooth

Điện thoại ô truyền thống chủ yếu hỗ trợ các cuộc gọi dữ liệu GSM và

SMS Các dịch vụ truyền tải dữ liệu nhanh nhất và rẻ nhất cho lượng dữ liệu

lớn hiện nay đều dựa trên các cuộc gọi dữ liệu tốc độ cao Về nguyên tắc,

GPRS có thể hỗ trợ tốc độ 20-50 kbit/s tuy nhiên trong thực tế, số lượng thiết

Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

bị hỗ trợ GPRS lại quá ít Ưu điểm của dịch vụ GPRS so với các phương pháp

truyền tải khác là ở chỗ dịch vụ này khả dụng tại bất kỳ thời điểm nào mà

không có trễ kết nối Một khả năng hấp dẫn là có thể triển khai một dịch vụ

quảng bá ô nội bộ cho một nhóm sử dụng GPRS Các mô hình giá cạnh tranh

cho GPRS là chi phí thuê bao cố định hàng tháng và phí dựa trên lượng dữ

liệu trao đổi trong quá trình kết nối Bước tiếp theo trong lộ trình tiến hóa của

GSM để truyền tải dữ liệu nhanh hơn là EDGE, EDGE dựa trên cách thức

điều biến khác Việc triển khai EDGE yêu cầu phải đầu tư thêm các thiết bị

mạng mới cũng như các thiết bị đầu cuối mới

Mạng thế hệ 3 sẽ cung cấp dịch vụ UMTS, dịch vụ này nhanh hơn hẳn

GPRS (khoảng 300kbit/s và tốc độ tối đa là 2Mbit/s) UMTS có thể sẽ chỉ

được đầu tư ở các thành phố lớn và dần dần mở rộng tới các vùng khác với

năng lực truyền tải dữ liệu thấp hơn Do quá trình phát triển vùng phủ chậm,

cả UMTS và EDGE có thể sẽ được sản xuất kết hợp trong các thiết bị mới

như công bố của nhiều thiết bị sắp ra đời

Mạng truyền và truyền thanh kỹ thuật số đã tạo ra các mạng truyền tải dữ

liệu một chiều rộng khắp với tốc độ (1-20Mbit/s) Bên cạnh cung cấp dịch vụ

quảng bá kỹ thuật số, có thể sử dụng các mạng này để truyền các cơ sở dữ liệu

lớn Về nguyên tắc, có thể sử dụng nhiều dịch vụ truyền tải dữ liệu qua mạng

truyền hình kỹ thuật số vào các mạng WLAN hay qua Bluetooth Các dịch vụ

này có thể xem là dịch vụ thời gian thực

Ví dụ truyền hình kỹ thuật số không chỉ là một kênh phân bổ các chương

trình tivi mà còn cung cấp dữ liệu kỹ thuật số ở carousel giống như dịch vụ

teletext truyền thống Nội dung bản đồ của địa phương có thể được truyền tới

người sử dụng bằng cách dùng DVB mặt đất Có thể xây dựng giao diện

người dùng đơn giản để duyệt bản đồ trên chuẩn MHP Ví dụ khi một máy

Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

thu DV có chức năng bluetooth thì máy thu này có thể tải dữ liệu bản đồ kỹ

thuật số vào các thiết bị di động

WLAN cho phép truyền tải dữ liệu tốc độ 11Mbit/s, năng lực truyền tải

này được chia sẻ giữa các người dùng của một kênh cơ sở xác định Ngoài các

mạng WLAN này, có các mạng HipeLAN cho phép truyền tải dữ liệu với tốc

độ 50Mbit/s Tuy nhiên, để đạt đến tốc độ cao như vậy, mạng cần phải được

đầu tư nhiều hơn nữa và cần thiết phải sử dụng các thiết bị đầu cuối mới

WLAN đang ngày càng trở nên thông dụng không những trong công sở, bênh

viện mà trong cả các khách sạn và các khu vực công cộng như sân bay và

trung tâm thành phố Từng bước một mạng dày đặc các điểm “hotpost” đang

được hình thành để phủ sóng các vùng rộng trong các thành phố Ban đầu, các

mạng được phát triển riêng rẽ tuy nhiên với các mạng có khả năng tương

thích về mặt kỹ thuật đang mở rộng dần ra nhiều địa điểm có nhu cầu truyền

tải dữ liệu nhanh Xét đến những phát triển này, một câu hỏi đặt ra là liệu có

nhu cầu cho các mạng tổ ong thế hệ 3 hay không Tuy nhiên, cần phải nhớ

rằng, WLAN tiêu tốn nhiều nguồn hơn so với điện thoại di động và cần phải

phát triển nhiều hơn nữa để có thể chuyển giao từ một mạng này sang mạng

khác một cách dễ dàng

Bluetooth có khả năng truyền tải dữ liệu với tốc độ khoảng 300kbit/s ở

đường lên và 700kbit/s ở đường xuống Bluetooth đã được phát triển để thay

thế cáp giữa các thiết bị IT khác nhau Ngày càng nhiều điện thoại di động và

PDA hỗ trợ Bluetooth

Năm 2005 này GSM và GPRS đang là các phương thức truyền tải dữ

liệu chính trong mạng tổ ong UMTS đã được triển khai ở một số thành phố

lớn trên thế giới Truyền tải dữ liệu qua mạng tổ ong sẽ gặp khó khăn vì giá

cước khá cao Mạng WLAN đang được sử dụng để phủ sóng cho nhiều nơi

công cộng

Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

VTT đã phát triển modem vô tuyến mềm dẻo và nhanh chóng cho phép

triển khai các mạng vô tuyến trong nhà Hoạt động của modem này tốt hơn

20-200 lần so với các công nghệ tương tự (WLAN, Bluetooth) Nếu so sánh

với công nghệ GSM và UMTS, modem mới này cho phép truyền tải nhanh

hơn 5000 lần so với GSM và 100 lần so với UMTS

I.2.4 Các mô hình ứng dụng và ngôn ngữ đặc tả

Cùng với truyền tải dữ liệu, các giao thức và khuôn dạng dữ liệu khác

nhau sẽ được kiểm chứng đặc biệt tập trung vào mức độ thích hợp để truyền

thông tin hoa tiêu và thông tin chỉ dẫn WWW của Internet cũng như WAP đã

làm cho các dịch vụ trở thành hiện thực Các dịch vụ này được sử dụng cùng

với một trình duyệt và ở một mức độ nào đó độc lập với hệ điều hành và thiết

bị

Thông thường, giao thức truyền tải dữ liệu cho các ứng dụng vô tuyến

được thực hiện bởi SMS hay WAP Http thường được sử dụng cho các cuộc

gọi dữ liệu và GPRS mặc dù tốc độ dữ liệu thấp làm cho phức tạp quá trình sử

dụng Song song với SMS, MMS cho phép truyền tải các bản tin có nội dung

phong phú hơn ít nhất là giữa các server, các thiết bị đầu cuối hỗ trợ dịch vụ

đa phương tiện và hệ thống email truyền thống MMS dựa trên các kỹ thuật

WAP 2.0 và có thể tương thích với XHTML được sử dụng trong Internet

Xu hướng diễn tả dữ liệu Internet là chuyển từ HTML đến XHTML,

XHTML dựa trên XML XML khác với HTML ở chỗ nó là một ngôn ngữ

meta cung cấp khả năng đặc tả tốt hơn HTML và cung cấp khả năng phân bổ

dữ liệu có cấu trúc trong khi HTML chỉ hỗ trợ hiển thị dữ liệu hình ảnh Dịch

vụ WAP sử dụng WML, WML cũng dựa trên XML Ở Nhật bản, dịchvụ

i-mode sử dụng cHTML, ngôn ngữ này gần giống với HTML hơn so với

WML

Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

Cùng với ngôn ngữ đặc tả, nhiều khuôn dạng dữ liệu khác nhau được sử

dụng cho ảnh, đồ họa và video Ví dụ, ảnh được truyền dưới dạng GIF, JPG

và PNG SVG dựa trên XML đã được định nghĩa cho các đồ họa vector và

đang được phát triển để có thể sử dụng cho di động (SVGMobile) Dữ liệu

Video được truyền dưới khuôn dạng của một phiên bản MPEG tuy nhiên một

số khuôn dạng khác cũng tồn tại Ví dụ, VTT đã phát triển khuôn dạng dữ liệu

MVQ trong đó dữ liệu truyền tải tỉ lệ với tốc độ truyền tải và quá trình giải

mã được thực hiện với một ứng dụng java Cùng với video, có thể truyền

thông tin về vị trí

Để truyền tải thông tin dữ liệu địa lý có cấu trúc OGC đã định nghĩa

GML dựa trên XML GML được đưa ra thảo luận ở hội nghị kỹ thuật TC211

và đang trên trong quá trình trở thành tiêu chuẩn ISO Để hiển thị hóa thông

tin địa lý dạng GML như là một bản đồ, người ta sử dụng SVG

Thông tin bản đồ như nội dung dữ liệu được chuẩn hóa trong hầu hết các

lĩnh vực ứng dụng ví dụ trong định tuyến ô tô Chuẩn file dữ liệu địa lý GDF

định nghĩa mô hình ứng dụng và mã hóa của dữ liệu bản đồ Ngoài ra, các mô

hình định vị điện tử có chứa tất cả các loại dữ liệu thủy văn học có mô hình

ứng dụng chuẩn Các bản đồ có từ lâu đời, trong hiệp định NATO yêu cầu

chuẩn để trao đổi nội dung bản đồ địa lý Các dataset tuân theo chuẩn

DIGEST được tạo ra để hỗ trợ cả các ứng dụng quân sự và dân sự Thậm chí

khi đã có thỏa thuận về phạm vi địa lý, vẫn có nhiều khác biệt giữa các trường

ứng dụng và các nhân tố địa phương làm cho các mô hình ứng dụng trở nên

đa dạng trong nội bộ các quốc gia và giữa các quốc gia với nhau Dự án

GiMoDig là một trong những hoạt động nhằm giải quyết các vấn đề này

I.2.5 Giao tiếp người – máy

Các hiển thị màu đang ngày càng trở nên phổ biến trong các thiết bị di

động Khái niệm về PocketPC bao gồm một hiển thị màu và do đó gây khó

Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

khăn cho các nhà sản xuất PDA khác Nokia thông báo rằng năm 2003 nửa số

thiết bị Nokia có hiển thị màu Kích thước vùng hiển thị của các thiết bị di

động chưa được chuẩn hóa như cho PC trước đây Đối với PDA, kích thước

màn hình quarter VGA (240x320 pixels) chiếm một tỉ lệ lớn, còn lại chủ yếu

là màn hình có độ rộng lớn nhất VGA (640) còn chiều cao thì thay đổi Kích

thước màn hình của máy di động rất phong phú, tuy nhiên khi giấy đăng ký

giao diện người dùng cho sản phẩm Nokia’s series 60 thì các màn hình màu

kích thước 176x208 trở nên thông dụng trong thiết bị di động Ánh sáng mặt

trời có ảnh hưởng đến màn hình của các thiết bị di động và có thể làm cho

việc hiển thị hình ảnh không rõ nét

Giấy điện tử có khả năng tái sử dụng công nghệ hiển thị Gyricon được

phát minh tại trung tâm nghiên cứu Xerox Palo Alto (PARC) Nguyên liệu

này có nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực hiển thị thông tin trong đó có

các màn hình di động cầm tay tiêu thụ nguồn ít

Giao diện cho thiết bị di động là một vấn đề khó khăn khi phát triển sản

phẩm di động đặc biệt là đối với nhà cung cấp dịch vụ vì các nhà cung cấp

dịch vụ muốn cung cấp dịch vụ trên một vài chuẩn chung nào đó Vấn đề này

được giải quyết bằng các hoạt động chuẩn hóa và W3C đã phát triển phương

pháp truyền thông thông tin cơ bản về giao diện (Uarpof, User Agent Profile)

Trong các thiết bị di động, bàn phím rất nhỏ và có nhiều phím nhỏ hơn

bình thường một chút hay có một vài phím không tồn tại Việc sử dụng các

ứng dụng thường dựa trên bàn phím cùng với các menu hình cây hay ấn vào

trực tiếp trên màn hình

Giao diện tiếng nói đã là một phần của ứng dụng định vị ô tô và đang trở

thành một phần của thiết bị di động Tai nghe là một phần của máy di động

tuy nhiên triển khai nhận dạng tiếng nói vào thiết bị di động gặp nhiều khó

khăn ví dụ như nhiễu nền

Tổng quan về các thiết bị đầu cuối

Phonetic Topographics, một chi nhánh của TeleAtlas, kết hợp công nghệ

hỗ trợ giọng nói với các cơ sở dữ liệu địa lý có thể biên tập được và các cơ sở

dữ liệu khác của khu vực châu Âu Sản phẩm của họ là một cơ sở dữ liệu

ngôn ngữ bao gồm các bộ phiên âm chứa các biến phát âm đa ngôn ngữ và

vùng

Các công nghệ định vị dự đoán đến năm 2005 hầu hết các hệ thống định

vị phương tiện di động đều hỗ trợ tiếng nói Các công nghệ định vị đã kêt hợp

với các công nghệ phát âm để xây dựng khả năng định vị bằng giọng nói cho

các thiết bị định vị

I.2.6 Platform và hệ điều hành

Thiết bị di động đang phát triển thành các platform mở và hiện tại giữa

các hệ điều hành khác nhau đang có sự cạnh tranh mạnh mẽ Đầu tiên,

PalmOS và Epoc (giờ đây là hệ điều hành SymbianOS) canh tranh nhau trong

lĩnh vực máy cầm tay Hệ điều hành Window CE phiên bản 2.x của Microsoft

được xem là phức tạp và được thay thế bằng phiên bản mới 3.x Phiên bản

này đã trở nên nổi tiếng đặc biệt nhờ thiết bị iPaq của HP và Jordana của HP

Các thiết bị Nokia trước kia sử dụng hệ điều hành Geos và hiện tại sử dụng hệ

điều hành SymbianOS Đặc biệt là ở Nhật Bản, hệ điều hành Linux đã được

sử dụng cho thiết bị cầm tay

Các máy di động trong tương lai sẽ có nhiều hơn một hệ điều hành cho

phép cài đặt nhiều dạng ứng dụng khác nhau Nhiều nhà sản xuất máy điện

thoại di động đã trở thành nhà tiêu thụ sản phẩm của hệ điều hành Symbian

OS Nokia đã bắt đầu hỗ trợ phát triển rộng rãi của hệ điều hành Symbian ví

dụ như Nokia đã đưa ra platform Series 60 cho phép các nhà sản xuất khác

thực hiện đăng ký Series 60 bao gồm các chương trình hệ thống đặc trưng

trong các điện thoại di động như lịch, danh bạ Các nhà sản xuất máy tính

Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam

truyền thống chọn máy tính bỏ túi và Microsoft xem hệ điều hành của họ như

là hệ điều hành có nhiều tiềm năng cho điện thoại thông minh (smart phone)

Có thể nhìn thấy được sẽ có cạnh tranh mạnh mẽ giữa các hãng sản xuất

hệ điều hành cho các sản phẩm di động Và năm 2003, thiết bị di động có hỗ

trợ Internet được tiêu thụ nhiều hơn các máy tính thông thường

I.3 Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt

Nam

I.3.1 Nhu cầu của khách hàng về một số dịch vụ trên GIS

Sự quan trọng và giá trị của định vị đối với các dịch vụ trên mobile đang

được nghiên cứu ngày càng nhiều Theo báo cáo của Durlacher (Durlacher,

2001) các ứng dụng di động sẽ là các ứng dụng sử dụng các đặc trưng cơ bản

của kênh di động: đặc trưng về vị trí, tính cá nhân và tính tức thời

Thuật ngữ đặc trưng về vị trí của dịch vụ bản đồ có nghĩa là bản đồ đang

sử dụng là từ vùng được quan tâm, được định nghĩa bằng một số phương pháp

vị trí hoặc được định nghĩa bởi người sử dụng (ví dụ sử dụng địa chỉ, tên của

vị trí hay sử dụng các toạ độ) Tính cá nhân hoá có thể được xem như là một

sản phẩm được thay đổi theo một chức năng đặc biệt (ví dụ định hướng xe cộ)

hay nội dung được cá nhân hoá theo yêu cầu của người sử dụng và theo các

đặc tính của đầu cuối Tính tức thời có nghĩa là nội dung của dữ liệu là hiện

thời MobileGIS có thể được dùng cho nhiều nhiệm vụ khác nhau Dưới đây

sẽ mô tả ngắn gọn một số nhiệm vụ có thể được giải quyết bằng cách sử dụng

cộng nghệ GIS Trong thực tế có một số bài toán không thể giải quyết được

nếu không sử dụng GIS

Vị trí

- Tôi đang ở đâu

- Mọi người đang ở

đâu

- Tự định vị bằng cách sử dụng GPS hoặc vị trí cell của mobile

- Theo dõi vị trí của xe cộ và của nhân viên từ cơ

Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam

- Có gì xung quanh tôi quan

- Tìm và xem thông tin thích hợp với vị trí hiện tại của bạn

Tìm và Truy vấn

- Một địa điểm nào đó

nằm ở đâu trên bản đồ

- Tôi có thể dễ dàng tìm

kiếm địa điểm bằng tên?

- Tìm kiếm vị trí hoặc đặc tính một cách trực quan,

ví dụ danh lam thắng cảnh, POI hay bất động sản

- Tìm kiếm bằng thuộc tính của dữ liệu, ví dụ theo địa chỉ hoặc theo id của vùng bất động sản

Hiển thị

- Tôi có thể nhìn thông tin đồ họa

về nơi tôi đang đứng?

- Tôi có thể nhìn những thông tin

- Xem đồ thị, bản đồ, biểu đồ trong vùng, ví

dụ bản đồ vùng đất chi tiết, các khối nhà…

- Truy nhập bất kỳ thông tin cập nhật nào từ

xa theo thời gian thực, ví dụ thông tin khách hàng, bán hàng và sự hư hỏng nhà…

- Xem tuyến đường đi, chi tiết tuyến đường

đi và chi tiết điểm đến

- Xem vị trí của các đồng nghiệp khác, xe cộ/cây cối…

- Xem các dữ liệu về vị trí khác, ví dụ garage, nhà hàng…

Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam

xuất hiện của dữ liệu phụ

thuộc vào loại dữ liệu?

- Tôi có thể xem/phân tích

các dữ liệu khác nhau

dựa vào vị trí của tôi?

thể, ví dụ đã được xác minh hoặc chưa được xác minh)

- Phân tích các dữ liệu vùng khác nhau (một số vùng quan trọng) theo vị trí để xem vùng mẫu và

xu hướng

Soạn thảo

- Tôi có thể thêm/ thay đổi

dữ liệu đồ họa theo vị trí?

- Tôi có thể thêm/thay đổi

thông tin liên quan đến các

đặc tính?

- Tôi có thể dễ dàng gửi các

thây đổi của tôi trở lại cơ

quan?

- Tôi có thể chia sẻ dữ liệu

thời gian thực trong một

lĩnh vực để trợ giúp cho

việc ra quyết định

- Thêm/thay đổi các đặc tính bản đồ vật lý dựa vào vị trí chính xác hơn, ví dụ biên giới vùng, vùng cây mới, chi tiết về tai nạn…

- Thêm/thay đổi dữ liệu trong một lĩnh vực, ví dụ điều kiện, xác minh…

- Cập nhật bản đồ thời gian thực làm dữ liệu xuất hiện tức thời trên đầu cuối

- Chia sẻ dữ liệu với đồng nghiệp để trợ giúp việc

ra quyết định tức thời, ví dụ thảo luận những thay đổi về thiết kế, những hoạt động cấp bách

- Tôi sẽ đi đâu tiếp theo?

- Kế hoạch định tuyến tối ưu cho đa phân phát hay các yêu cầu dịch vụ và cho xe cộ, nhân viên

- Trong một lĩnh vực tìm kiếm và hiển thị cho tuyến đường ngắn nhất “từ-qua-đến”

- Cập nhật các tuyến đường mới dựa trên các thay đổi kế hoạch công việc

Kế hoạch và đáp ứng

- Tôi có thể nhận công việc cả

ngày ở nhà?

- Tôi có thể biết được các nhân

viên hay phương tiện gần nhất

với vụ việc

- Nhận kế hoạch công việc từ xa, sắp xếp

và thay đổi – tiết kiệm thời gian đến cơ quan

- Tìm những nhân viên/phương tiện gần nhất để xử lý công việc

Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam

- Tôi có thể thấy những yêu cầu

mới của cơ quan khi chúng xuất

hiện?

- Tôi có thể giữ liên lạc về tình

trạng tiến triển của công việc

- Cho phép đáp ứng nhanh chóng với những yêu cầu thay đổi từ cơ quan

- Cập nhật trạng thái công việc theo thứ tự/

kế hoạch công việc/ yêu cầu từ cơ quan

I.3.2 Xu hướng phát triển của thị trường

Công nghệ MobileGIS có thể được dùng cho nhiều ngành và nhiều nhóm

công việc khác nhau Dưới đây là một số cách sử dụng MobileGIS trong các

- Xem dữ liệu bản đồ về môi trường/du lịch

- Tương tác với bản đồ thay vì chỉ nghe audio

- Hệ thống định hướng trong xe ôtô

- Theo dõi vị trí của cá nhân

- Dấu vết của phương tiện – báo cáo các tai nạn xảy ra, các phương tiện bị lấy cắp …

Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam

- Tìm đến đích và hiển thị tuyến đường

- Nhận truy nhập thời gian thực đến những vùng thiên tai/khẩn cấp để trợ giúp việc đưa

ra quyết định

- Sơ lược vị trí: ví dụ điều kiện/vật chất/môi trường nguy hiểm

- Xem quy hoạch các tòa nhà

- Truy nhập những dữ liệu xảy ra trong lịch sử Chăm

- Truy nhập theo thời gian thực các thông tin sức khỏe cộng đồng và người bệnh

Xu thế tương lai cho các dịch vụ bản đồ trên di động và đặc biệt là trên

dữ liệu đo đạc địa lý là có thể dự đoán Chúng ta dự đoán một vài xu thế

tương lai là:

ƒ Các phân tích trên chứng tỏ rằng các dịch vụ bản đồ trên di động và vị

trí là một xu thế tương lai

ƒ Do khối lượng thị trường lớn nên giá của các thiết bị di động không

đủ thấp để tạo một rào cản cho sự chấp nhận rộng rãi Vệ tinh định vị

sẽ là một chức năng được xây dựng trong thiết bị di động Kết quả là

phần lớn khách hàng sẽ truy nhập vào dịch vụ bản đồ từ di động

ƒ Mặc dù sự phát triển nhanh của công nghệ di động, các dịch vụ di

động mới phát triển vẫn còn chậm Công nghệ di động không chỉ liên

quan đến phong cách sống của người đô thị mà còn là một nhân tố

quan trọng trong quá trình hiện đại hoá hoạt động ở vùng nông thôn

Kết luận

ƒ Mặc dù công nghệ định vị và các dịch vụ bản đồ trên di động có thể tạo ra sự hỗ trợ định hướng thân thiện với người sử dụng, nhưng nó khó có thể tăng cường hoạt động của con người với thiên nhiên Vì vậy sử dụng dịch vụ bản đồ trên di động sẽ quan tâm chủ yếu đến các thị trường thích hợp

ƒ Mức sống cao và xã hội hoá cá nhân sẽ dẫn đến tình trạng ở đó phần lớn mọi người sẽ ở trong các điểm nóng “hotspot areas”, gần các địa điểm quan tâm POI, các vùng an toàn

ƒ Tăng cường tính hiệu quả, sự an toàn cũng như sự tiết kiệm nhận được

sẽ là nguyên nhân cơ bản để người sử dụng chuyên nghiệp quan tâm đến các dịch vụ bản đồ trên di động

ƒ Công nghệ mới sẽ thúc đẩy người tiêu dùng sử dụng thiết bị tăng tính

an toàn, cũng như khuyến khích chấp nhận các giải pháp mới này

I.4 Kết luận

Từ những phân tích ở trên chúng ta thấy rằng nhu cầu của người sử dụng đối với các dịch vụ liên quan đến bản đồ trên thiết bị PC và PDA là rất phong phú, đa dạng Tùy thuộc vào năng lực của thiết bị đầu cuối và tốc độ đường truyền mà có nhiều công nghệ khác nhau để thỏa mãn nhu cầu sử dụng dịch

vụ định vị cho người sử dụng thiết bị di động

Tuy nhiên các nhà cung cấp dịch vụ GIS trên thị trường hiện tại còn hoạt động riêng lẻ, mỗi nhà cung cấp tự xây dựng cho mình một mô hình hệ thống riêng và định dạng dữ liệu riêng Đây là hạn chế rất lớn vì các nhà cung cấp dịch vụ sẽ không thể cùng chia sẻ dữ liệu Trong những chương tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về những công nghệ thực thi để đưa ra được một giải pháp tối ưu phục vụ cho hệ thống triển khai dịch vụ GIS

Nghiên cứu các công nghệ GIS

và xu hướng

phát triển

- Một số công nghệ GIS đang được sử dụng trên Internet

- Lược đồ liên thông dữ liệu không gian

- Hệ thống với mô hình phân tán

2

Một số công nghệ GIS đang được sử dụng trên Internet

II.1 Một số công nghệ GIS đang được sử dụng trên Internet

Hình II-1 mô tả mô hình và các công nghệ được sử dụng phù hợp với các loại client Tùy theo yêu cầu của phần mềm và đặc biệt là tốc độ đường truyền

mà công nghệ sẽ được sử dụng là HTML, GIF hoặc là VRML, SVG hay là HTML, Java Data

Hình II-1 Các công nghệ được sử dụng cho GIS-WEB

Với các client sử dụng đường truyền tốc độ thấp (như dial-up 56kbps) gọi là zero client (Hình II-2) thì dữ liệu chủ yếu là ảnh GIF và được truyền qua HTML vì ảnh GIF kích thước nhỏ (vài chục kb) nhưng khả năng tương tác của client với dữ liệu lại rất hạn chế Mỗi thao tác client lại phải gửi lên server nên quá trình thực hiện rất chậm

Các client có đường truyền tốt hơn thì có thể sử dụng plug-in trong browser như SVG và VRML thông qua CGI (Hình II-3), trong đó:

Một số công nghệ GIS đang được sử dụng trên Internet

Hình II-2 Client với đường truyền tốc độ thấp (zero client)

Hình II-3 Client với đường truyền tốc độ khá hơn (ultra-thin client)

Một số công nghệ GIS đang được sử dụng trên Internet

Hình II-4 Client với đường truyền tốc độ khá tốt (thin client)

Hình II-5 Client với đường truyền tốc độ tốt (thick client)

Lược đồ liên thông dữ liệu không gian

ƒ SVG là tiêu chuẩn được W3C đưa ra để hiển thị dữ liệu 2D SVG có khả năng tương tác rất cao và kích thước dữ liệu nhỏ

ƒ VRML là tiêu chuẩn dữ liệu cho 3D và cả 2D trên môi trường WEB Trong phương pháp này, dữ liệu được download về client dưới dạng file SVG hoặc VRML Các plug-in sẽ thao tác dữ liệu trực tiếp tại client nên các thao tác tại client có tính thời gian thực rất cao

Lựa chọn thứ ba (Hình II-4): Đường truyền khá tốt (thin client), sẽ sử dụng Java applet để tải dữ liệu trực tiếp từ server Phương pháp này có tính thời gian thực của dữ liệu cao tuy nhiên để đảm bảo tốc độ khi thao tác thì đòi hỏi đường truyền liên tục và tốc độ khá tốt

Cuối cùng, các client có tốc độ đường truyền tốt (Hình II-5) (>=2Mbps) thì có thể cài đặt những ứng dụng riêng (Visualization Engine) để thao tác đồ họa

Dưới đây chúng ta sẽ nghiên cứu xu hướng phát triển của công nghệ và chi tiết một số công nghệ được sử dụng

II.2 Lược đồ liên thông dữ liệu không gian

II.2.1 Liên thông dữ liệu không gian

Các tiêu chuẩn để liên thông thông tin địa lý được nhiều tổ chức phát triển Liên thông thông tin địa lý là khả năng hệ thống hoặc các thành phần của hệ thống cung cấp thông tin động qua nhiều ứng dụng Hệ thống GIS truyền thống bị giới hạn đối với máy để bàn và chỉ các nhà khoa học hay các chuyên gia được đào tạo mới có thể sử dụng Dữ liệu thông tin địa lý được lưu trữ dưới dạng nhất định và được truy nhập qua phần mềm GIS cụ thể và phức tạp Với cách tiếp cận này thì chỉ duy nhất phần mềm GIS xác định đó

có thể sử dụng được dữ liệu thông tin địa lý Nhu cầu ngày càng tăng về dữ liệu địa lý của các cơ quan chính phủ, các dịch vụ công cộng, nông nghiệp và

Lược đồ liên thông dữ liệu không gian

vận tải đã dẫn đến sự cần thiết phải có sự liên thông về dữ liệu địa lý Open GIS Consortium là một tổ chức của chính phủ, cá nhân, các nhà cung cấp GIS

và các đối tác trong lĩnh vực GIS được hình thành để đưa ra các yêu cầu, cách thực thi và các tiêu chuẩn cho GIS Các tổ chức bao gồm ISO, ESRI, W3C và FGDC

Cách tiếp cận ban đầu để cung cấp thông tin liên thông dẫn đến công cụ chuyển đổi dữ liệu (DLG, MOSS, GIRAS) để import/export dữ liệu từ và đến các định dạng dữ liệu khác Quá trình chuyển đổi dữ liệu phải trả giá đắt và dẫn đến sự mất thông tin khi chuyển đổi

Bước tiếp theo là phát triển một định dạng chuyển đổi dữ liệu không gian chuẩn như SDTS, DXF và SAIF Sự phức tạp và mất thông tin tương ứng với các định dạng trên đã hạn chế khả năng ứng dụng của nó

Tiếp theo cấu trúc dữ liệu file mở như VPF và ESRI shape file được phát triển để cung cấp sự liên thông thông tin địa lý Một hạn chế là thiếu mô hình hóa topo liên quan đến định dạng dữ liệu của ERSI

Đến đầu năm 1990 thông tin địa lý được lưu trữ trong định dạng như ESRI ArcInfo Sự phát triển của công nghệ về hệ cơ sở dữ liệu đã giúp hỗ trợ lưu trữ thông tin địa lý trong cơ sở dữ liệu Các sản phẩm của nhà cung cấp như ESRI ArcSDE, Oracle Spatile 9i và cơ sở dữ liệu không gian Informix Spatial Database đã hỗ trợ lưu trữ dữ liệu không gian Cơ sở dữ liệu không gian đã tạo ra mộ cơ hội mới để lưu trữ và truy nhập dữ liệu GIS Giao diện lập trình ứng dụng API là giải pháp cho sự liên thông dữ liệu GIS Các API như ArcSDE Java và C được phát triển để cung cấp kết nối dữ liệu trực tiếp đến ứng dụng của người sử dụng Tuy nhiên không thể có sự liên thông giữa các hệ thống GIS vì mỗi hệ cơ sở dữ liệu không gian có cấu trúc để lưu trữ thông tin khác nhau Sự nhất trí giữa các tổ chức như ISO, OGC và FGDC là cùng chia sẻ thông tin địa lý thông qua các tiêu chuẩn về dữ liệu không gian

Lược đồ liên thông dữ liệu không gian

hình thành nên chuẩn Simple Feature Specification Chuẩn này cung cấp các quy tắc để miêu tả và chia sẻ các đặc tính địa lý đơn giản như điểm, đường thẳng, đa giác trong cơ sở dữ liệu không gian Hai chuẩn nổi lên là Simple Features Specification for SQL và OLE/COM

Chuẩn Simple Features for SQL cung cấp một nền tảng framework để truy nhập hình học và các chức năng truy nhập, truy vấn và cập nhật dữ liệu không gian Chuẩn WKB, phần chính của Simple Features Specification chỉ

ra cách các dạng hình học được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu Chuẩn này được thực thi bằng hai cách, thực thi SQL92 của bảng Feature Table hoặc sử dụng bảng chuẩn hóa và loại số chuẩn để lưu trữ hình học hoặc truy nhập hình học thông qua mô tả WKB SQL92 cùng với các loại hình học (Geometry Types) cung cấp chức năng để truy nhập hình học theo dạng WKB hay WKT và các chức năng để truy nhập, thao tác và truy vấn dữ liệu không gian Không có nhiều nhà cung cấp thực thi Simple Feature for SQL trừ một số nhà cung cấp như Oracle, Informix và IBM DB2 ODBC của Microsoft và OLEDB cung cấp giao diện OLE để truy nhập đồng bộ nhiều nguồn dữ liệu Sự thực thi OLEDB tăng lên để cung cấp cách truy nhập dữ liệu cho nhiều nhà cung cấp

cơ sở dữ liệu hình thành nên Simple Feature Specification của COM/OLE Chuẩn này cung cấp giao diện COM bổ sung cho truy nhập hình học theo dạng WKB cùng với giao diện OLEDB chuẩn Chuẩn này được một số nhà cung cấp như ESRI, AutoDesk và Cadcorp chấp nhận Simple Feature cho CORBA được phát triển để cung cấp chức năng truy nhập và thao thác các đặc tính hình học đơn giản Chuẩn CORBA được thiết kế để cung cấp truy nhập đến dữ liệu không gian địa lý và các ứng dụng thông qua cách tiếp cận độc lập với nhà cung cấp, hệ điều hành và ngôn ngữ lập trình Chuẩn này bao gồm hai module, module Feature và module Geometry Mô hình Feature được dùng để tạo, truy nhập và truy vấn các đặc tính và tập các đặc tính không gian