Nghiên cứu phương pháp thành lập và quản lý cơ sở dữ liệu địa lý thành phố hà nội bằng công nghệ web gis

Vì vậy để đáp ứng các nhu cầu cấp thiết của thực tiễn, việc nghiên cứu xây dựng CSDL nền địa lý chuẩn chính thức, thống nhất cho các ngành trong cả nước là vô cùng quan trọng và cần thiế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

NGUYỄN THỊ HỒNG TƯƠI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP VÀ QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ THÀNH PHỐ HÀ NỘI BẰNG CÔNG NGHỆ WEB-GIS

Chuyên ngành: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA

Mã số: 60.52.85

LU ẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS ĐOÀN THỊ XUÂN HƯƠNG

HÀ NỘI 2011

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghệ thông tin cũng đã không ngừng phát triển và có nhiều ứng dụng trong mọi lĩnh vực khoa học tự nhiên và xã hội Một trong những ứng dụng đó là hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographic Information System)

GIS là một hệ thống thu nhận, lưu trữ, phân tích, quản lý, hiển thị và cập nhật dữ liệu gắn liền với vị trí không gian của các đối tượng trên Trái Đất Chính vì vậy, GIS có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng, phục vụ nghiên cứu khoa học, quản lý và quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường

GIS ra đời và được phát triển mạnh trong những năm gần đây Cùng với sự bùng nổ về công nghệ của Internet, GIS cũng đã phát triển công nghệ cho phép chia

sẽ thông tin thông qua mạng toàn cầu bằng cách kết hợp GIS và Web hay còn gọi là WebGIS Bên cạnh đó, xu hướng chia sẻ dữ liệu, phát triển phần mềm trên công nghệ mã nguồn mở cũng đang được quan tâm ở các nước đang phát triển vì nhiều lợi ích mà nó mang lại Vì thế, việc nghiên cứu ứng dụng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở sẽ mang lại khả năng chia sẻ thông tin địa lý rộng rãi cho các ngành

Nội dung chính của đề tài là nghiên cứu về WebGIS, khả năng xây dựng ứng dụng WebGIS trên cơ sở mã nguồn mở, trên cơ sở đó ứng dụng xây dựng WebGIS phục vụ cộng đồng

Cơ sở dữ liệu (CSDL) nền địa lý là một sản phẩm được xây dựng từ dữ liệu của tập hợp các đối tượng địa lý dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định ví dụ như OGC, ISO/TC211,…, có khả năng mã hóa, cập nhật và trao đổi qua các dịch vụ truyền tin hiện đại Định dạng mở, không phụ thuộc vào phần mềm gia công dữ liệu, là CSDL địa lý để mô tả thế giới thực ở mức cơ sở, có độ chi tiết và độ chính xác đảm bảo làm nền cho các mục đích xây dựng các hệ thống thông tin địa lý

2

chuyên đề khác nhau Vì vậy để đáp ứng các nhu cầu cấp thiết của thực tiễn, việc nghiên cứu xây dựng CSDL nền địa lý chuẩn chính thức, thống nhất cho các ngành trong cả nước là vô cùng quan trọng và cần thiết

Việc chia sẽ dữ liệu bản đồ trắc địa qua Internet là rất cần thiết, và quan trọng hơn đó là WebGIS về cơ sở dữ liệu địa lý

Để hiểu rõ hơn về lý luận và thực tiễn trong xây dựng nền dữ liệu địa lý phục

vụ công tác quản lý lãnh thổ, quản lý tài nguyên và bảo vệ môi trường, tác giả đã

thực hiện nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu phương pháp thành lập và quản lý cơ sở

dữ liệu địa lý thành phố Hà Nội bằng công nghệ Web-Gis”

2 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở khoa học và phương pháp luận xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý cơ bản thành phố Hà Nội Kết quả nghiên cứu cho phép lưu trữ, cập nhật, truy cập, và xử lý thông tin nhằm phục vụ cho các mục đích khác nhau

- Nghiên cứu xây dựng WebGIS trên công nghệ mã nguồn mở Ứng dụng xây

dựng WebGIS phục vụ quản lý cơ sở dữ liệu địa lý thành phố Hà Nội

- Thông qua kết quả nghiên cứu để minh chứng tính hiệu quả của cơ sở dữ liệu GIS và công nghệ WebGIS phục vụ cho việc quy hoạch, phát triển kinh tế - xã hội, quản lý tài nguyên môi trường

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

- Phạm vi nghiên cứu gồm 9 quận và 5 huyện thành phố Hà Nội

- Đối tượng địa hình là cơ sở dữ liệu nền địa hình 7 nhóm lớp thành phố Hà

Nội: biên giới địa giới, cơ sở đo đạc, dân cư cơ sở hạ tầng, địa hình, giao thông, phủ bề mặt và thủy hệ

4 Nội dung nghiên cứu

Luận văn tập trung nghiên cứu các nội dung sau:

- Thu thập và tổng hợp tài liệu có liên quan đến đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý thành phố Hà Nội

- Xây dựng WebGIS phục vụ quản lý cơ sở dữ liệu địa lý thành phố Hà Nội

5 Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp, thu thập và xử lý thông tin, tài liệu

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Việc tạo ra các trang WebGIS phục vụ cho cộng đồng là rất cần thiết Đặc biệt là khi nó phát triển trên nền tảng mã nguồn mở thì mang lại rất nhiều lợi ích

7 Cấu trúc luận văn

Luận văn được trình bày với 91 trang bao gồm các nội dung: Phần mở đầu, 4 chương, kết luận, tài liệu tham khảo, cùng với 39 hình vẽ và 05 bảng biểu minh họa

8 Lời cảm ơn

Để thực hiện luận văn này ngoài sự nỗ lực của bản thân, trước hết tôi xin được bày

tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Đoàn Thị Xuân Hương, người đã trực tiếp hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình tôi chọn

và nghiên cứu đề tài này

Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn tới toàn thể các thầy, cô trong khoa Trắc địa, bộ môn Trắc địa Mỏ và công trình, trường Đại học Mỏ - Địa chất đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CÔNG NGHỆ WEBGIS

1.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GIS

1.1.1 Khái niệm GIS

Theo ESRI (Enviromental System Reseach Institute - Viện Nghiên cứu hệ

thống Môi trường): Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) là một hệ thống bao gồm phần cứng, phần mềm, dữ liệu và con người nhằm thu thập, lưu trữ, cập nhật, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin địa lý trên bề

mặt trái đất

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để thu thập, lưu trữ

và phân tích các sự vật, hiện tượng trên trái đất Công nghệ GIS kết hợp các thao tác

cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất

từ các bản đồ Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác

và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược)

Ở mỗi khía cạnh khác nhau, GIS được nhìn nhận một cách khác nhau:

- Cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase): GIS là một cơ sở dữ liệu không gian, chuyển tải thông tin địa lý theo quan điểm gốc của mô hình dữ liệu GIS (yếu tố, topology, mạng lưới, raster, )

- Hình tượng hoá (Geovisualization): GIS là tập các bản đồ thông minh, thể hiện các yếu tố và quan hệ giữa các yếu tố trên mặt đất Dựa trên thông tin địa lý, có thể tạo nhiều loại bản đồ và sử dụng chúng như là một cửa sổ vào trong cơ sở dữ liệu để hỗ trợ tra cứu, phân tích và biên tập thông tin

- Xử lý (Geoprocessing): GIS là các công cụ xử lý thông tin, cho phép tạo ra các thông tin mới từ thông tin đã có Các chức năng xử lý thông tin địa lý lấy thông

- Phần cứng (Hardware): Phần cứng của hệ thống GIS bao gồm các loại

máy tính và các thiết bị ngoại vi để nhập dữ liệu, in ấn và truy xuất kết quả Máy tính có thể được nối cục bộ hoặc với internet để chia sẻ thông tin Trong các thiết bị ngoại vi, bên cạnh máy in, máy vẽ …, trong trường hợp cần phải chuyển đổi thông tin từ ảnh tương tự sang bản đồ dạng số, cần phải có máy quét

Kết quả

Bản đồ

Báo cáo Chuyên gia

Phương pháp

Phần cứng

Phần mềm

Dữ liệu

- Phần mềm (Software): Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các

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

+ Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý;

+ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS);

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

+ Giao diện đồ hoạ người - máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng; + Xuất và in dữ liệu;

Một cách gần đúng, có thể chia phần mềm GIS ra làm 3 nhóm:

Nhóm phần mềm đồ hoạ (Microstation, Autocad …): Là nhóm phần mềm

được ứng dụng để biên tập, quản lý, cập nhật và hiệu chỉnh các loại bản đồ dạng số

Nhóm phần mềm quản trị bản đồ (Mapinfor, Arc/View, MGE …): Là những

phần mềm mà ngoài chức năng đồ hoạ, thành lập bản đồ số, nắn chỉnh hình học, chuyển đổi toạ độ, chúng có khả năng kết nối các thông tin bản đồ (thông tin không gian) với thông tin thuộc tính (thông tin phi không gian) và quản lý chúng

Nhóm phần mềm quản trị và phân tích không gian (ArcGIS, Arc/Infor, Arc/View, Softdesk, Arc/ViewGIS …): Là phần mềm mà ngoài khả năng cập nhập và

quản lý thông tin, chúng có thêm chức năng phân tích dữ liệu không gian

Các phần mềm này ngày càng được hoàn thiện, phát triển với các chức năng

đa dạng hơn, thân thiện với người dùng và khả năng quản lý dữ liệu hiệu quả hơn

- Dữ liệu (data): Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là

dữ liệu Dữ liệu được phân thành 2 loại: Dữ liệu không gian, và dữ liệu phi không gian Dữ liệu không gian là thông tin về vị trí của đối tượng trong thế giới thực trên

mặt đất, theo một hệ quy chiếu nhất định (toạ độ) Dữ liệu phi không gian là dữ liệu thuộc tính hoặc dữ liệu mô tả các đối tượng địa lý, dữ liệu này có thể định lượng hoặc định tính Các dữ liệu không gian 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 DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu

8

Sự kết nối giữa dữ liệu không gian và phi không gian là cơ sở để xác định chính xác các thông tin của đối tượng địa lý và thực hiện phân tích tổng hợp trong

hệ thống GIS

- Con người (people): Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người

tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế Người

sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc

- Phương pháp (method): Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và

luật thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức

1.1.3 Các chức năng cơ bản của GIS

Mục đích chung của các hệ thống thông tin địa lý là thực hiện 5 nhiệm vụ:

- Nhập dữ liệu: Trước khi dữ liệu địa lý có thể được dùng cho GIS, dữ liệu

này phải được chuyển sang dạng số thích hợp Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy sang các file dữ liệu dạng số được gọi là quá trình số hoá

Công nghệ GIS hiện đại có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này với công nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn; những đối tượng nhỏ hơn, đòi hỏi một số quá trình số hoá thủ công (dùng bàn số hoá) Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các định dạng tương thích GIS Những dữ liệu này có thể thu được từ các nhà cung cấp dữ liệu và được nhập trực tiếp vào GIS

- Thao tác dữ liệu: Có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được

chuyển dạng và thao tác theo một số cách để có thể tương thích với một hệ thống nhất định Ví dụ, các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (hệ thống đường phố được chi tiết hoá trong file về giao thông, kém chi tiết hơn trong file điều tra dân số) Trước khi các thông tin này được kết hợp với nhau, chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết) Đây

có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết

- Quản lý dữ liệu: Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu các thông tin

địa lý dưới dạng các file đơn giản Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và

số lượng người dùng cũng nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở

dữ liệu (DBMS) để giúp cho việc lưu giữ, tổ chức và quản lý thông tin Một DBMS chỉ đơn giản là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu

Có nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, nhưng trong GIS, cấu trúc quan hệ tỏ ra hữu hiệu nhất Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng Các trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng này với nhau Do linh hoạt, nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS

- Hỏi đáp và phân tích: Một khi đã có một hệ GIS lưu giữ các thông tin địa

lý, có thể bắt đầu hỏi các câu hỏi đơn giản như:

+ Ai là chủ mảnh đất ở góc phố?

+ Hai vị trí cách nhau bao xa?

+ Vùng đất dành cho hoạt động công nghiệp ở đâu?

Và các câu hỏi phân tích như:

+ Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các toà nhà mới nằm ở đâu?

+ Kiểu đất ưu thế cho rừng sồi là gì?

+ Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao thông sẽ chịu ảnh hưởng như thế nào?

GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản "chỉ và nhấn" và các công cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công

cụ quan trọng đặc biệt:

Phân tích liền kề: Ví dụ những câu hỏi:

+ Tổng số khách hàng trong bán kính 10 km khu hàng?

+ Những lô đất trong khoảng 60 m từ mặt đường?

Để trả lời những câu hỏi này, GIS sử dụng phương pháp vùng đệm để xác định mối quan hệ liền kề giữa các đối tượng

10

Phân tích chồng xếp: Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác

nhau Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý Sự chồng xếp này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế

- Hiển thị: Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được

hiển thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ

và trao đổi thông tin địa lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác

1.1.4 Cấu trúc cơ sở dữ liệu GIS

Cấu trúc cơ sở dữ liệu là khái niệm đề cập tới cách thức tổ chức dữ liệu thành các file dữ liệu Cơ sở dữ liệu GIS gồm hai phần cơ bản là dữ liệu không gian (dữ liệu bản đồ) và dữ liệu thuộc tính (dữ liệu phi không gian) Mỗi một loại dữ liệu có đặc trưng riêng và chúng khác nhau về yêu cầu lưu trữ, xử lý và hiển thị

1.1.4.1 Dữ liệu không gian

Là dữ liệu có chứa trong nó những thông tin về định vị của đối tượng Nó là những dữ liệu phản ánh, thể hiện những đối tượng có kích thước vật lý nhất định Thực chất là những mô tả số của hình ảnh bản đồ Chúng bao gồm toạ độ, quy luật

và các ký hiệu dùng để xác định hình ảnh cụ thể của bản đồ trong một khuôn dạng hiểu được của máy tính Hệ thống thông tin địa lý dùng các dữ liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết

bị ngoại vi Dữ liệu không gian có hai mô hình lưu trữ là Vector và Raster

a) Mô hình dữ liệu dạng Vector:

Là các điểm tọa độ (X,Y) hoặc là các quy luật tính toán toạ độ và nối chúng thành các đối tượng trong một hệ thống tọa độ nhất định

- Kiểu điểm: 1 toạ độ (x,y) trong 2D hoặc 1 toạ độ (x,y,z) trong 3D

- Kiểu vùng: tập các đường khép kín, 2 chiều, tính được chu vi và diện tích

- Kiểu đường: danh sách các tọa độ x1y1, x2y2, …, xnyn hoặc là một hàm toán học, 1 chiều, tính được chiều dài

Hình 1.2 Biểu diễn thông tin dạng điểm, đường, vùng theo cấu trúc vector

b) Mô hình dữ liệu dạng Raster: Phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới

dạng một lưới các ô vuông hay điểm ảnh (pixel) Mô hình raster có đặc điểm:

- Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới

- Mỗi một điểm ảnh (pixel) chứa một giá trị

- Một tập các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp

- Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp

Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng tương đối phổ biến trong các bài toán về môi trường, quản lý tài nguyên thiên nhiên, chủ yếu dùng để phản ánh các đối tượng dạng vùng là ứng dụng cho các bài toán tiến hành trên các loại đối tượng dạng vùng: phân loại; chồng xếp

Các nguồn dữ liệu xây dựng lên dữ liệu raster có thể bao gồm:

12

• Ảnh quét

• Ảnh máy bay, ảnh viễn thám

• Chuyển từ dữ liệu vector sang

• Lưu trữ dữ liệu dạng raster

Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản raster được lưu trữ trong các ô (hình vuông) được sắp xếp trong một mảng hoặc các dãy hàng và cột Nếu có thể, các hàng và cột nên được căn cứ vào hệ thống lưới bản đổ thích hợp

Việc sử dụng cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đưa đến một số chi tiết bị mất nên không được sử dụng trong các trường hợp nơi có các chi tiết có chất lượng cao được đòi hỏi

Hình 1.3 Minh họa cấu trúc dữ liệu raster

1.1.4.2 Dữ liệu thuộc tính

Thông tin thuộc tính hay còn gọi là thông tin phi không gian là những mô tả

về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định Một trong các chức năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính Thông thường hệ thống thông tin địa lý có 4 loại thông tin thuộc tính:

- Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có thể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích

- Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạt động thuộc vị trí xác định

- Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị… liên quan đến các đối tượng địa lý

- Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian có thể đơn giản hoặc phức tạp (sự liên kết, tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tượng)

1.2 CHUẨN THÔNG TIN ĐỊA LÝ CƠ SỞ QUỐC GIA

1.2.1 Khái niệm cơ sở dữ liệu nền địa lý

- Cơ sở dữ liệu địa lý: Là một sản phẩm được xây dựng từ dữ liệu của tập

hợp các đối tượng địa lý dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định, được mã hóa, cập nhật và trao đổi qua các dịch vụ truyền tin hiện đại CSDL có định dạng mở, không phụ thuộc vào phần mềm gia công dữ liệu [8]

CSDL nền địa lý mô tả thế giới thực ở mức cơ sở, có độ chi tiết và độ chính xác đảm bảo để làm “nền” cho các mục đích xây dựng các hệ thống thông tin địa lý chuyên đề khác nhau Mỗi khu vực địa lý cần được mô tả bởi loại dữ liệu nền phù hợp sao cho mức độ khái lược và thu nhỏ mô hình thực địa là ít nhất, cho phép phục

vụ đa mục đích Theo đó, tùy thuộc vào mô hình quản lý, khai thác ứng dụng, cập nhật sản phẩm dữ liệu địa lý để định hướng cho công tác đo đạc xây dựng CSDL nền địa lý trên phạm vi cả nước hoặc theo khu vực địa lý phục vụ đa mục đích [8]

- Dữ liệu địa lý gốc: Là một dạng sản phẩm của dữ liệu địa lý “nền”, bao

gồm tập hợp các đối tượng đồ họa (Element) trong đó mỗi đối tượng xác lập lên thuộc tính không gian và hệ hình học của đối tượng địa lý Tùy thuộc vào mô tả đối tượng địa lý và thông tin định tính định lượng mà sử dụng loại đối tượng đồ họa thích hợp cho từng loại đối tượng địa lý (Feature Type) [8]

1.2.2.Chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia

ISO (International Standard Organization): Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế đã đưa ra tiêu chuẩn ISO/TC211, bao gồm 32 tiêu chuẩn trong đó có các tiêu chuẩn về

hệ thông tin địa lý, một số chuẩn thường dùng như sau:

- Chuẩn định dạng dữ liệu (data format);

- Chuẩn lưới chiếu (projection);

14

- Chuẩn topology;

- Chuẩn phân loại dữ liệu (data classification standards);

- Chuẩn nội dung dữ liệu (data content standards);

- Chuẩn ký hiệu (data symbology standards): chuẩn ký hiệu hoặc hiển thị dữ liệu chuẩn hóa ngôn ngữ mô tả ký hiệu;

- Chuẩn trao đổi dữ liệu (data transfer standards): làm dễ dàng chuyển đổi dữ liệu giữa các hệ thống Có thể được hiểu là chuẩn khuôn dạng dữ liệu;

- Chuẩn khả dụng dữ liệu (data useability standards): bao gồm chất lượng dữ liệu, đánh giá, độ chính xác, v.v…

Theo Quyết định số 06/2007/QĐ-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường

về việc ban hành áp dụng chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia [1], trong đó có đưa

ra các qui định cụ thể về các chuẩn thông tin địa lý sau:

- Quy chuẩn mô hình cấu trúc dữ liệu địa lý;

- Quy chuẩn mô hình khái niệm không gian;

- Quy chuẩn mô hình khái niệm thời gian;

- Quy chuẩn phân loại đối tượng địa lý;

- Quy chuẩn hệ quy chiếu tọa độ;

- Quy chuẩn siêu dữ liệu địa lý;

- Quy chuẩn chất lượng dữ liệu địa lý;

- Quy chuẩn trình bày dữ liệu địa lý;

- Quy chuẩn mã hóa trong trao đổi dữ liệu địa lý

* Khái niệm chuẩn hoá:

Thông tin địa lý ngày càng chiếm vai trò quan trọng trong tất cả các hoạt động của con người trên Trái đất Thu thập và xây dựng dữ liệu địa lý luôn chiếm phần lớn thời gian cũng như chi phí cho các dự án GIS Do đó, vấn đề chuẩn hoá - như là một biện pháp thúc đẩy việc trao đổi dữ liệu đã được các tổ chức quốc tế, các quốc gia và vùng lãnh thổ phát triển từ rất lâu, trong đó tiêu biểu gồm: tổ chức chuẩn hoá thông tin địa lý Mỹ (FGDC) xây dựng từ năm 1994, uỷ ban TC211 của ISO năm 1994,

Các tiêu chuẩn áp dụng chuẩn hoá dữ liệu địa lý dựa vào tiêu chuẩn ISO

19100 [1]

Chuẩn hoá cơ sở dữ liệu đối tượng địa lý: cơ sở dữ liệu đối tượng địa lý khi đưa vào sử dụng phải được chuẩn hoá dữ liệu, bảo đảm tính thống nhất của dữ liệu khi chia sẻ cho nhiều đối tượng sử dụng hoặc hiện chỉnh từ nhiều nguồn khác nhau Việc chuẩn hoá dữ liệu phải đáp ứng được các nhu cầu:

Xác định chuẩn thống nhất cho từng gói dữ liệu;

Xác định quy trình thống nhất để chuyển các dữ liệu cũ về dạng chuẩn đã xác định;

Xác định quy trình thống nhất về thu thập dữ liệu để có được các dữ liệu chuẩn

* Nội dung chuẩn hoá:

- Chuẩn hoá thiết bị tin học (hệ điều hành, mạng, thiết bị phần cứng; chuẩn phần mềm ứng dụng, bảng mã ký tự và tổ chức dữ liệu);

- Chuẩn hoá hệ quy chiếu, toạ độ, địa giới, địa danh;

- Chuẩn hoá hệ thống bản đồ địa hình; Chuẩn hoá dữ liệu bản đồ địa hình; Chuẩn hoá dữ liệu bản đồ sử dụng đất;

- Chuẩn hoá Metadata (siêu dữ liệu)

Cơ sở dữ liệu GIS được xây dựng theo 4 chuẩn: chuẩn hệ qui chiếu, chuẩn tổ chức dữ liệu (geodatabase), chuẩn topology và chuẩn dữ liệu thuộc tính

1.2.3 Cơ sở pháp lý của việc xây dựng CSDL nền địa lý

Căn cứ vào Quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý quốc gia được ban hành kèm theo Quyết định số 05 /2008/QĐ- BTNMT ngày 26 tháng 8 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường và Công văn số 1353/ĐĐBĐ-CNTĐ về việc hướng dẫn cấu trúc phân loại các đối tượng địa lý cơ sở: nền địa lý phục vụ triển khai Dự án Thành lập cơ sở dữ liệu nền thông tin địa lý thi công năm 2008 ngày 05 tháng 12 năm 2008 của Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam Mục tiêu đặt ra là xây dựng những quy định kỹ thuật cần thiết để quy chuẩn các lớp dữ liệu nền thành lập

cơ sở dữ liệu địa lý nền (sau đây gọi chung là dữ liệu địa lý nền) Dữ liệu địa lý nền

16

thuộc hệ thống dữ liệu địa lý nền quốc gia, được thành lập cho phần đất liền và phần hải đảo của Việt Nam

1.2.4 Độ chính xác của đối tượng địa lý

Độ chính xác đối tượng địa lý hầu hết phụ thuộc vào độ chính xác đối tượng NDBĐ gốc được sử dụng làm nguồn thông tin đầu vào cho đối tượng địa lý các nguồn bản đồ số được đo vẽ với độ chính xác đảm bảo các yêu cầu của Qui phạm thành lập bản đồ địa hình 1:25000

Khi xây dựng đối tượng địa lý từ các đối tượng NDBĐ phải đảm bảo giữ nguyên độ chính xác của đối tượng dạng điểm, đường, vùng Trong trường hợp những đối tượng theo yêu cầu của quan hệ hình học giữa các lớp đối tượng địa lý cần phải chuẩn hoá lại về vị trí đối tượng so với bản đồ gốc thì phải đảm bảo tương quan với các đối tượng xung quanh Như vậy, đối tượng địa lý được xây dựng từ yếu tố NDBĐ sẽ chịu ảnh hưởng của những nguồn sai số này

1.2.5 Nội dung cơ sở dữ liệu nền địa lý

Nội dung và cấu trúc CSDL được xây dựng dựa trên các tài liệu thuộc “Quy định áp dụng chuẩn thông tin địa lý cơ sở Quốc gia” và các văn bản hướng dẫn áp dụng chuẩn kèm theo Đối với CSDL nền địa lý 1/25.000 cấu trúc dữ liệu được chỉ ra cụ thể trong danh mục đối tượng, lược đồ ứng dụng và những tài liệu hướng dẫn kèm theo tiêu chí và phương pháp đánh giá chất lượng dữ liệu địa lý Cụ thể bao gồm:

1 - Cơ sở đo đạc: Cung cấp các thông tin về cơ sở toán học của bản đồ Chủ yếu gồm các thông tin về hệ qui chiếu, lưới tọa độ, hệ thống điểm độ cao, điểm khống chế

2 - Biên giới, địa giới hành chính: Cung cấp thông tin về ranh giới hành chính và đơn vị hành chính

3 - Địa hình: Cung cấp các thông tin về bề mặt địa hình và các đặc trưng của

bề mặt địa hình

4 - Thủy hệ: Cung cấp các thông tin về hệ thống sông ngòi, ao hồ trên bề mặt trái đất

5 - Giao thông: Cung cấp thông tin về hệ thống giao thông trong khu vực bao gồm hệ thống đường bộ, đường sắt, hệ thống giao thông thủy, sân bay, bến cảng, cầu, đèo

6 - Hạ tầng dân cư: Cung cấp thông tin về sự phân bố dân cư và tính chất các vùng dân cư (dân cư nông thôn, dân cư thành thị)

7 - Phủ bề mặt: Cung cấp thông tin về các loại lớp phủ thực vật và diện tích phủ trùm của chúng

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WEBGIS VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

1.3.1 Giới thiệu về WebGIS

WebGIS là hệ thống thông tin địa lý phân tán trên một mạng các máy tính để tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên World Wilde Web( Edward, 2000, ULR) Trong cách thực hiện nhiệm vụ phân tích GIS, dịch vụ này gần giống như là 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 Web server

có cung cấp một chương trình phần mềm WebGIS Client thường yêu cầu một ảnh bản đồ hay vài 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 plug-in hoặc Java applet Server sau đó trả về kết quả cho client để hiển thị, hoặc gởi 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 sự 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 tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới Thách thức lớn của WebGIS là việc tạo ra một hệ thông phần mềm không phụ thuộc vào platform và chạy trên chuẩn giao thức mạng TCP/IP, có nghĩa là khả năng WebGIS được chạy

18

trên bất kỳ trình duyệt Web của bất kì máy tính nối mạng Internet Đối với vấn đề này, các phần mềm GIS phải được thiết kế lại để trở thành ứng dụng WebGIS theo các kỹ thuật mạng Internet

1.3.2 Mô hình xử lý và kiến trúc triển khai WebGIS

1.3.2.1 Kiến trúc WebGIS

Kiến trúc xuất bản web của hệ thống tin 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 tên là data server Nhà kho hay nơi lưu trữ (clearing house) được dùng để lưu trữ và duy trì những siêu dữ liệu (dữ liệu về dữ liệu-metadata) về dữ liệu không gian tại những data server khác nhau Dựa trên những thành phần quản lý dữ liệu, ứng dụng server sẽ được gửi đến web server để thêm vào các gói HTML, gởi cho phía client và hiển thị nơi trình duyệt web

Xem hình minh họa dưới đây Lưu ý là tất cả các thành phần đểu được kết nối thông qua mạng Internet

c.Application server (chính là các ứng dụng GIS) nhận các yêu cầu cụ thể đối với ứng dụng và gọi các hàm có liên quan để tính toán xử lý Nếu có yêu cầu dữ liệu nó

sẽ gửi yêu cầu dữ liệu đến data exchange server (server trao đổi dữ liệu)

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

dữ liệu về cho application server

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

h Web server nhận về kết quả xử lý, thêm vào các ngữ cảnh web (HTML,PHP )

để có thể hiển thị được trên trình duyệt và cuối cùng gửi kết quả về cho trình duyệt dưới dạng các trang web

Hình 1.5 Các dạng yêu cầu từ phía Client

1.3.3 Khả năng ứng dụng của WebGIS

- Khả năng phân phối thông tin địa lý rộng rãi trên toàn cầu

- Người dùng Intenet có thể truy cập đến các ứng dụng GIS mà không phải mua phần mềm

- Đối với phần lớn người dùng không có kinh nghiệm về GIS thì việc sử dụng WebGIS sẽ đơn giản hơn việc sử dụng các ứng dụng GIS loại khác

22

Chương 2

CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ (GEODATABASE) VÀ CÔNG NGHỆ

OPENLAYER 2.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU

Các tập dữ liệu chứa thông tin có liên quan đến một cơ quan, một tổ chức, một chuyên ngành khoa học tự nhiên hoặc xã hội được lưu trữ trong máy tính theo một qui định nào đó theo mục đích sử dụng được gọi là cơ sở dữ liệu (viết tắt CSDL, tiếng Anh là Database)

Phần chương trình để có thể xử lý, thay đổi dữ liệu này là hệ quản trị cơ sở

dữ liệu (HQTCSDL - Database management system) Theo nghĩa này HQTCSDL

có nhiệm vụ rất quan trọng như là một bộ diễn dịch (interpreter) với ngôn ngữ bậc cao nhằm giúp người sử dụng có thể dùng được hệ thống mà ít nhiều không cần quan tâm đến thuật toán chi tiết hoặc biểu diễn dữ liệu trong máy Mục đích chính của một hệ quản trị cơ sở dữ liệu là cung cấp một cách lưu trữ và truy lục thông tin trong cơ sở dữ liệu sao cho vừa thuận tiện vừa hiệu quả

Bảng 2.1 Ví dụ về các định nghĩa kiểu đối tượng trong cơ sở dữ liệu GIS

Tên Đường biên giới quốc gia trên đất liền

Mô tả Đường ranh giới được xác định bằng hệ thống mốc quốc giới để

phân định chủ quyền trên đất liền giữa hai quốc gia kề cạnh nhau Tên các thuộc tính Hiện trạng pháp lý, quốc gia liền kề, chiều dài

Tên Đường biên giới quốc gia trên biển

Mô tả

Đường ranh giới phía ngoài lãnh hải của đất liền, lãnh hải của đảo, lãnh hải của các quần đảo Việt Nam, được xác định và đánh dấu bằng các toạ độ trên hải đồ theo quy định của pháp luật Việt Nam và Điều ước quốc tế mà Việt Nam ký kết hoặc gia nhập Tên các thuộc tính Hiện trạng pháp lý, quốc gia liền kề, chiều dài

Kiểu dữ liệu Integer

vị trí địa lý xác định Nội dung của cơ sở dữ liệu được xác định bởi các ứng dụng khác nhau của hệ thống thông tin địa lý trong một hoàn cảnh cụ thể

2.2 CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐỊA LÝ GEODATABASE

2.2.1 Khái niệm

Geodatabase (geographic database ), mô hình thông tin địa lý cốt lõi để tổ

chức dữ liệu GIS vào trong các lớp chủ đề và trình diễn dữ liệu không gian

Geodatabase có thể hiểu là một loại cơ sở dữ liệu với các tính năng mở rộng cho việc lưu trữ, truy vấn và thao tác với các thông tin địa lý và dữ liệu không gian Cũng có thể hiểu Geodatabase là cơ sở dữ liệu không gian (spatial

database)

GeoDatabase: là một cơ sở dữ liệu được chứa trong một file có đuôi là

*.mdb Khác với shape file, GeoDatabase cho phép lưu giữ topology của các đối tượng Cấu trúc của GeoDatabase như sau:

24

Hình 2.1 Tổ chức cơ sở dữ liệu - GeoDatabase

Feature dataset là tập dữ liệu đối tượng nằm ở bên trong của geodatabase cá nhân và chứa các feature class có cùng phần mở rộng và cùng hệ tọa độ

Feature class (nhóm đối tượng) là một trong các dữ liệu thường hay sử dụng nhất Mỗi feature class bao gồm tập hợp nhiều đối tượng địa lý (geographic feature)

có cùng kiểu hình học (point, line, polygon) và có cùng thuộc tính Các feature class chứa đặc trưng topology được xếp trong các feature dataset nhằm đảm bảo duy trì

hệ tọa độ chung cho dữ liệu bên trong Dưới feature class sẽ là các feature data

Feature (đối tượng địa lý) là các spatial object (đối tượng không gian), có vị trí địa lý (tọa độ xác định) và có quan hệ không gian

Attribute Table là thuộc tính của từng lớp đối tượng, được lưu giữ dưới dạng các bảng Trong đó, các thuộc tính được thể hiện trong từng cột, mỗi đối tượng địa

lý ở trong mỗi hàng

Bên cạnh đó còn có một số định dạng của dữ liệu đầu vào khá phổ biến như shape files Coverage Thực chất các định dạng này là các định dạng chuẩn của các phiên bản trước đó của ArcGIS như ArcView, ArcInfo

+ Shape files: lưu trữ cả dữ liệu không gian lẫn dữ liệu thuộc tính Tuỳ thuộc vào các loại đối tượng không gian mà nó lưu trữ, Shape files sẽ được hiển thị trong ArcCatolog bằng 1 trong 3 biểu tượng sau:

Về thực chất shape files không phải là 1 file mà là 5-6 file có tên giống nhau nhưng đuôi khác nhau 3 file quan trọng nhất của shape files là các file có đuôi:

*.shp – chứa các đối tượng không

+ Coverages: lưu trữ các dữ liệu không gian, thuộc tính và topology Các dữ liệu không gian được hiển thị ở dạng điểm, đường, vùng và ghi chú

Cấu trúc dữ liệu Geodatabase là cấu trúc chuẩn định dạng dữ liệu GIS thế giới

Cơ sở dữ liệu của GIS bao gồm hai phần chính là cơ sở dữ liệu nền và cơ sở dữ liệu chuyên đề và chúng được thiết kế theo mô hình cơ sở dữ liệu Geodatabase

Trong GIS, 7 lớp thông tin cơ bản gọi là lớp cơ sở dữ liệu nền (cơ sở toán học, địa hình, giao thông, thủy hệ, dân cư, ranh giới hành chính và thực phủ) nếu được thể hiện đồng thời sẽ tạo nên bản đồ địa hình Các lớp chuyên đề còn lại trong GIS, khi được chồng ghép với các lớp này theo một trật tự nhất định sẽ tạo

nên bản đồ chuyên đề

Dữ liệu nền của hệ thống thông tin địa lý chính là phần giao của các tập dữ liệu chuyên đề trong cùng một hệ thống

26

Hình 2 3 Mô hình dữ liệu nền

Thành phần dữ liệu đồ thị của hệ thống thông tin địa lý hay còn gọi là cơ sở dữ liệu bản đồ được quản lý ở dạng các lớp đối tượng (layer) Mỗi một lớp chứa các hình ảnh bản đồ liên quan đến một chức năng, một ứng dụng cụ thể Lớp đối tượng

là tập hợp các hình ảnh thuần nhất dùng để phục vụ cho một ứng dụng cụ thể và vị trí của nó so với các lớp khác trong một hệ thống cơ sở dữ liệu được xác định thông qua một hệ tọa độ chung Việc phân tách các lớp thông tin được dựa trên cơ sở của mối liên quan logic và mô tả đồ họa của tập hợp các hình ảnh bản đồ phục vụ cho mục đích quản lý cụ thể

2.2.2 Các kiểu cơ sở dữ liệu địa lý

Dữ liệu GIS được chia làm 3 dạng: Dữ liệu không gian, dữ liệu phi không gian hay dữ liệu thuộc tính và dữ liệu thời gian

-Dữ liệu không gian

Cách thức tổ chức

Để tiện phân tích và tổng hợp, dữ liệu không gian thường được tổ chức thành các lớp (layer/theme); cũng thường được gọi là các lớp dữ liệu chuyên đề (thematic layer)

Mỗi lớp dữ liệu thường biểu diễn một tính chất liên quan đến vị trí trên mặt đất Ví dụ: lớp dữ liệu về ranh giới hành chính, về loại đất, về hiện trạng sử dụng đất,…

Mỗi lớp dữ liệu có thể có chỉ một hay nhiều kiểu đối tượng địa lý (điểm, đường, vùng) Tên một lớp dữ liệu, tại một vị trí không thể có cùng lúc 2 giá trị riêng biệt Ví dụ: trên lớp dữ liệu về loại đất, tại một vị trí nào đó không thể vừa là loại đất A vừa là loại đất B

Cách tổ chức dữ liệu thành các lớp chuyên đề cho phép thể hiện thế giới thực phức tạp một cách đơn giản nhằm giúp hiểu biết các quan hệ trong tự nhiên

Sông hồ Loại đất

Có nhiều mô hình dữ liệu liên quan đến các hệ quản trị dữ liệu (DBMS):

kiểu bảng (tabular model), phân cấp (hierarchial model), mạng (network model), quan hệ (relational model) và đối tượng Tuy nhiên trong đó chỉ có mô hình dữ liệu

quan hệ tỏ ra thích hợp đối với dữ liệu địa lý và đang được ứng dụng rộng rãi trong việc quản trị dữ liệu GIS

Mô hình quan hệ (relational model):

Dữ liệu được tổ chức thành các bảng (table) Mỗi bảng gồm:

- Các cột (column): các chỉ tiêu, tính chất

- Các hàng (row): các thực thể, đối tượng địa lý

Các bảng liên hệ với nhau qua cột tham chiếu (key column):

28

- Khóa chính (primary key): gồm một hay nhiều cột, giá trị của khóa chính

trong 1 bảng là duy nhất

- Khóa ngoại (foreign key): là một hay nhiều cột trong một bảng tham chiếu

đến cột (hay các cột) khóa chính trong 1 bảng khác

Hình 2 5 Mô hình dữ liệu quan hệ

-Dữ liệu thời gian:

Dữ liệu thời gian trả lời cho câu hỏi :tồn tại khi nào?Trên thực tế thì các thông tin không gian (có vị trí tọa độ) và không gian thuộc tính có thể biến đổi không phụ thuộc vào nhau tương đối theo thời gian

3.2.3 Khái niệm Schema, Subtype, Domains và Metadata

- Schema:

Mỗi đối tượng là 1 thể hiện của 1 lớp mà được định nghĩa trong Schema schema định nghĩa các kiểu và tự nó lưu trữ trong các đối tượng trong Active attributeSchema các kiểu của đối tượng được định nghĩa trong classSchema,chi tiết thuộc tính nào là bắt buộc hoặc tuỳ chọn mà đối tượng có,attributeSchema định nghĩa 1 thuộc tính trông như thế nào,và cú pháp được cho phép trong 1 thuộc tính chỉ định là gì

Ta có thể định nghĩa các thuộc tính và các kiểu tuỳ chọn, và thêm chúng đến schema tuy nhiên cần biết rằng 1 kiểu schema mới có thể không bao giờ được bỏ từ Active Directory.có thể đánh dấu nó không hoạt động để các đối tượng tồn tại của kiểu đó không thể bỏ các lớp hay thuộc tính mà được định nghĩa trong schema.người quản trị Win 2000 không có đủ quyền để tạo ra 1 mục schema mới ,mà cần phải có 1 người quản trị domain Win 2000 làm việc này

- Subtype: Là sự phân nhóm từ một kiểu thực thể thành nhiều kiểu thực thể con -Domains:Một domain là một tập hợp những máy tính và người sử dụng mà chia sẻ chung một cơ sở dữ liệu dịch vụ thư mục Cơ sở dữ liệu dịch vụ thư mục cho phép tập trung quản trị những tài khoản quyền, bảo mật và tài nguyên của domain Cơ sở

dữ liệu dịch vụ thư mục được lưu trong một domain controller Trong khi cả những thành viên của workgroup và domain đều có thể chia sẻ tài nguyên, domain cung cấp một phương pháp tập trung để chia sẻ tài nguyên của mạng Trong một domain, những máy tính chạy Windows NT Workstation và những máy tính chạy Windows NT Server thực hiện những nhiệm vụ sau: + Lấy tài khoản người sử dụng có giá trị từ cơ sở dữ liệu thư mục + Cho phép truy cập đến những tài nguyên được định nghĩa trong cơ sở dữ liệu thư mục + Có chức năng như một phần của quản trị nhóm một cách tập trung

30

Hình 2 6 Domains

-Metadata

Metadata là một tập dữ liệu bao gồm nhiều thông tin như:

- Tên của tập dữ liệu Metadata: CSDL nền địa hình

- Ngôn ngữ được sử dụng để xây dựng dữ liệu Metadata: Tiếng Việt

- Bảng mã ký tự được sử dụng để xây dựng dữ liệu Metadata: UTF- 8

- Mô tả tổng quan về dữ liệu Metadata: CSDL nền địa hình của lớp Dữ liệu được xây dựng từ nguồn dữ liệu nào của bản đồ địa hình nhằm mục đích tạo ra nguồn CSDL cung cấp các thông tin liên quan đến quá trình thiết kế, xây dựng, kiểm tra, cập nhật và phân phối dữ liệu Việc xây dựng và khai thác sử dụng CSDL này sẽ phục vụ cho công tác lập quy hoạch và công tác quản lý vĩ mô các vấn đề có liên quan đến địa lý trên một vùng lãnh thổ

- Ngày hoàn thành việc xây dựng dữ liệu Metadata Ví dụ: 1/4/2011

- Phiên bản của dữ liệu Metadata: Version 1.0

Tất cả các thông tin này sẽ được nhập vào thành một tập Metadata cho một gói dữ liệu bằng phần mềm VMPEditor

2 3 PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG GEODATABASE

Hiện nay có rất nhiều phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu GIS:

+ Vào thư mục C:\ArcGIS_course\CadastralMap

+ Vào trang Contents của ArcCatalog, bấm chuột phải vào chỗ trống bất kỳ rồi

chọn thực đơn New → Personal Geodatabase (hình dưới)

Hình 2 8 Tạo GeoDatabase và Feature Dataset

+ ArcCatalog sẽ tạo một Geodatabase với tên mặc định là "New Personal ", hãy

gõ tên mới cho nó là "DiaChinh" rồi bấm Enter

+ Bấm đúp chuột vào DiaChinh, do hiện nay CSDL còn chưa có đối tượng nào

nên nó còn trống

+ Bấm chuột phải vào chỗ trống bất kỳ rồi chọn New → Feature Dataset Trên màn

hình sẽ hiển thị ra hộp thoại Feature Dataset (hình dưới)

+ Ở ô Name hãy gõ "UTM-48" là tên của Feature Dataset

+ Do hệ tọa độ chưa đặt nên trong ô Spatial Reference có dòng Unknown

Coordinate System Để đặt tọa độ cho Feature Dataset vừa tạo hãy bấm vào nút Edit

+ Trong hộp thoại hiện ra bấm vào nút Select để chọn một hệ tọa độ đã có sẵn

34

+ Trong hộp thoại "Browser for Coordinate System" vào thư mục Projected

Coordinate System\UTM \ WGS-84 rồi tìm file "WGS 1984 UTM Zone 48N.prj" Bấm nút Add

+ Trong hộp thoại Spatial Reference Properties bấm vào trang X/Y Domain rồi đặt các giá trị MinX=500000, MaxX=600000, MinY=2300000, MaxY=2400000

+ Bấm OK để đóng hộp thoại Spatial Reference Properties

+ Bấm OK lần nữa để đóng hộp thoại Feature Dataset

+ ArcCatalog sẽ tạo 1 Feature Dataset có tên là UTM-48

Bước 2 Tạo các Feature Class

+ Nháy đúp vào Feature Dataset có tên là UTM-48 vừa tạo để mở nó ra, bạn sẽ thấy hiện nay trong Feature Dataset này chưa có gì

+ Bấm chuột phải vào chỗ trống bất kỳ rồi chọn New → Feature Class

+ Trong hộp thoại hiện ra (hình dưới) gõ "Thua" ở ô Name

+ Bấm nút Next

+ Trong hộp thoại tiếp theo không cần sửa gì cả Bấm tiếp nút Next

+ Trong hộp thoại tiếp theo (hình dưới) liệt kê các trường của Thua Bấm vào trường Shape, trong danh sách hiện ra phía dưới ở ô Geometry Type chọn

Polygon Để ý ở ô Spatial Reference đã có sẵn hệ tọa độ mà ta đặt ở bước 1 cho Feature Dataset WGS-84

+ Sau đây chúng ta sẽ thêm trường thuộc tính "So_hieu" cho feature class "Thua".Hãy bấm chuột vào ô trắng ngay dưới trường "Shape" rồi gõ "So_hieu" (hình dưới), bấm vào

ô bên phải nó (cột Data Type) rồi chọn kiểu dữ liệu là "Short Integer"

+ Bấm nút Finish, ArcCatalog sẽ tạo Feature Class có tên là "Thua"

+ Để tạo Feature Class "Ranh_Thua" cũng làm các bước tương tự như đối với

"Thua" song Geometry Type là Line (chứ không phải là Polygon) và không cần tạo thêm trường mới như "So_hieu" trong bước trước

2.3.2 Nhập dữ liệu vào Geodatabase

Dữ liệu sau khi được khảo sát, chỉnh sửa theo quy định được nhập vào Geodatabase

đã được thiết kế

Nhập dữ liệu vào feature dataset bằng cách click chuột phải vào feature dataset\ import\feature class (multiple) lựa chọn lớp đối tượng cần import vào từng Feature dataset theo các lớp đã gộp

Hình 2.9 Nhập dữ liệu vào Geodatabase

2.3.3 Làm việc với Geodatabase

Geodatabases dùng để cài đặt một mô hình dữ liệu đối tượng GIS Geodatabase

lưu mỗi đối tượng địa lý trong một hàng của bảng Đường nét của đối tượng được lưu trong trường shape của bảng, thuộc tính lưu trong những trường khác Mỗi bảng lưu một lớp đối tượng (feature class) Ngoài các features, geodatabases còn lưu cả

Các đối tượng Point và multipoint của geodatabase cũng giống như của

shapefiles Các đối tượng point tùy biến có thể biểu diễn cho nhà, nhưng chúng có thể có một giao diện để liệt kê chủ sử dụng, diện tích và giá trị còn lại của nhà hay

là để hiện ảnh của tòa nhà

Các đối tượng Network junction là các điểm đóng vai trò topo trong mạng,

giống như điểm nút trong coverage Có hai loại đối tượng nút mạng là: simple network junction features và complex network junction features:

Simple junction feature có thể được dùng để biểu diễn một khớp nối hai

đường ống

Complex junction feature đóng vai trò phức tạp hơn trong mạng Các thành

phần bên trong của những đối tượng này có thể đóng vai trò logic hay topo trong một mạng lớn Ví dụ: cho loại đối tượng này là công tắc chuyển mạch trong mạch điện Với vị trí này, công tắc sẽ kết nối điểm A với điểm B, trong khi ở vị trí khác thì lại kết nối điểm A với điểm C Công tắc có thể có những qui tắc hợp lệ để kiểm soát kiểu đường dây có thể nối với nó Nó có thể có hành vi tùy biến để có thể thể hiện công tắc bằng những ký hiệu khác nhau phụ thuộc vào tình trạng của nó (tình trạng tắt hay mở)

Các đối tượng Line gồm: line segments, circular arcs, và đường cong

Network edge features là các đối tượng lines đóng vai trò topo trong mạng

Chúng được dùng để vạch tuyến và phân tích luồng:

- Simple edge feature là một đặc trưng mạng tuyến tính kết nối với junction

features tại điểm cuối của chúng Simple edge feature dùng để biểu diễn các đường ống trong mạng cấp nước và có thể có qui tắc kết nối

- Complex edge feature là đặc trưng mạng tuyến tính có thể hỗ trợ cho một

hay nhiều điểm nút mạng Giống như simple edge features, complex edge features

có thể có class methods và giao diện riêng biệt

Polygon features biểu diễn cho vùng Vùng có thể là hình khép kín đơn giản,

hay là những phần nằm rời rạc Polygon features có thể có đảo và hồ lồng vào trong Có thể dùng polygon features để biểu diễn nhà, khu vực điều tra Polygon features có thể có hành vi và giao diện tùy biến

2.4 GIỚI THIỆU VỀ ARCGIS DESKTOP

Phần mềm ArcGIS: Hệ thống phần mềm ArcGIS là một thể thống nhất toàn

diện bao gồm một bộ phần mềm chạy độc lập và bổ sung cho nhau như phần mềm ArcGIS WorkStation với phần mềm ArcEdit và ArcPlot được sử dụng để chia sẻ thông tin trên mạng Internet, phần mềm ArcGIS Desktop với các phần mềm tích hợp như: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox, ArcSence, ArcGIS Extension

- ArcMap để xây dựng, hiển thị, xử lý và phân tích các bản đồ

- ArcCatalog để quản lý, theo dõi các dữ liệu đã có hoặc tạo mới và mô tả các dữ liệu mới

- Arc Toolbox cung cấp các công cụ để xử lý, xuất - nhập dữ liệu từ ArcView sang các định dạng khác như MapInfo, MicroStation, AutoCAD,

*ArcMap: ArcMap là phần mềm ứng dụng chủ yếu trong ArcGIS Desktop

Nó được ứng dụng trong GIS cho tất cả các loại dữ liệu bản đồ Trong phần mềm ứng dụng này bạn có thể làm việc với rất nhiều loại bản đồ Mỗi một bản đồ đều có một trang cửa sổ để thể hiện dữ liệu địa lý, hoặc để xem một chuỗi các lớp thông tin, lời chú giải, thanh tỷ lệ, mũi tên chỉ phương Bắc và phương Nam của đối tượng

ArcMap là một chương trình quan trọng của ArcGIS – ArcInfo ArcMap cho

phép người sử dụng thực hiện các chức năng sau:

Ø Hiển thị trực quan: Thể hiện dữ liệu theo sự phân bố không gian giúp

người sử dụng nhận biết được các quy luật phân bố của dữ liệu, mối quan hệ không

gian mà nếu sử dụng các phương pháp truyền thống thì rất khó nhận biết

38

Ø Tạo lập bản đồ: Nhằm giúp cho người sử dụng dễ dàng xây dựng các bản

đồ chuyên đề để truyền tải các thông tin cần thiết một cách nhanh chóng và chính xác ArcMap cung cấp hàng loạt các công cụ để người sử dụng đưa dữ liệu của họ

lên bản đồ, thể hiện, trình bày chúng sao cho hiệu quả, ấn tượng nhất

Ø Trợ giúp quyết định: ArcMap cung cấp cho người dùng các công cụ để

phân tích, xử lý dữ liệu không gian giúp cho người sử dụng dễ dàng tìm được lời giải đáp cho các câu hỏi như là “ở đâu…?, có bao nhiêu…?” Các thông tin này sẽ giúp người sử dụng có những quyết định nhanh chóng, chính xác hơn về một vấn đề

cụ thể xuất phát từ thực tế mà cần phải được giải quyết

Ø Trình bày: ArcMap cho phép người sử dụng trình bày, hiển thị kết quả

công việc của họ một cách dễ dàng Người dùng có thể xây dựng những bản đồ chất lượng và tạo các tương tác kết nối giữa những nội dung được hiển thị trên bản đồ với các báo cáo, đồ thị, biểu đồ, biểu bảng, bản vẽ, tranh ảnh và những đối tượng khác trong dữ liệu của người sử dụng Người sử dụng có thể tìm kiếm, truy vấn

thông tin địa lý thông qua công cụ xử lý rất mạnh và chuyên nghiệp của ArcMap

Ø Khả năng tùy biến của chương trình: Môi trường tùy biến của ArcMap

cho phép người sử dụng tự tạo những giao diện phù hợp với mục đích, đối tượng sử dụng, xây dựng các công cụ mới để thực hiện công việc của người sử dụng một cách tự động, hoặc tự tạo những chương trình ứng dụng độc lập hoạt động trên nền

tảng của ArcMap

Ø Các kiểu dữ liệu trong ArcMap: Bản đồ là một thành phần cơ bản trong

ArcMap, người sử dụng có thể hiển thị thông tin địa lý trên bản đồ theo nhiều Layer Những Layer này hiển thị một kiểu dữ liệu đặc trưng như là: sông ngòi, ao

hồ, đường giao thông, ranh giới hành chính chính trị,…Layer không lưu trữ dữ liệu thông tin địa lý thực Nó chỉ tham chiếu đến những dữ liệu thông tin lưu trữ trong Coverage, Shapefile, Geodatabase, Image… và định dạng cách hiển thị thông tin trên bản đồ Việc tham chiếu những dữ liệu bằng cách này cho phép Layer phản ánh lại hầu hết dữ liệu thông tin mới nhất trong dữ liệu GIS

*ArcCatalog: ArcCatalog cung cấp phương tiện để chúng ta xem, quản lý các dữ

liệu địa lý và các bảng dữ liệu thuộc tính Có 3 chế độ khác nhau để xem dữ liệu Contents, Preview và Metadata View

Trong chế độ Contents View, tất cả các dữ liệu mà Arc View có thể nhận dạng được sẽ được hiển thị dưới dạng cây thư mục (Catalogue tree) hay các biểu tượng (icons) giống như chương trình Window Explorer

Chúng ta cũng có thể xem sơ bộ (Preview) các dữ liệu địa lý dưới dạng bản

đồ (Geographic View) hay dưới dạng bảng (table view) Lưu ý rằng một cơ sở dữ liệu địa lý bao gồm các đối tượng được xác định bởi vị trí địa lý và thông tin thuộc tính trong bảng Attribute table

Trong chế độ Metadata View, chúng ta có thể xem các dữ liệu dạng metadata, tức là các thông tin mô tả khác nhau về dữ liệu như hệ quy chiếu, thời gian và phương pháp thu thập…

Các dạng dữ liệu mà ArcView có thể nhận dạng được bao gồm các Feature Datasets, Shapefile, ArcInfor converage file, Personal Geodatabase, CAD files và các file ảnh raster như *.tif , *.jpg, *.gif, *.bmp…

Tuỳ thuộc vào loại dữ liệu mà Arc Catalog thể hiện chúng dưới dạng icons khác nhau Một số loại như Shapefile là một tập hợp nhiều file khác nhau nhưng chỉ được thể hiện bằng một icon duy nhất

*ArcToolBox : Công cụ Arc Toolbox cung cấp các công cụ để xử lý, xuất - nhập dữ

liệu từ ArcView sang các định dạng khác như MapInfor, Microstation, AutoCAD,…Đây là một vấn đề thường gặp trong thực tế do các dữ liệu có xuất xứ

từ nhiều nguồn khác nhau, mỗi nguồn có một định dạng riêng và chúng ta phải đưa chúng về một định dạng thống nhất để hiển thị lên bản đồ

2.5 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ WEBGIS CỦA OPENLAYER

2.5.1 Giới thiệu Openlayer

Openlayer là gì?

OpenLayers là một dự án của tổ chức OGC OpenLayers là một thư viện

điện tử mã nguồn mở JavaScrip rất mạnh giúp nhúng bản đồ động lên trang web

bất kỳ Nó cung cấp một API để xây dựng nhiều ứng dụng dựa trên web địa lý tương tự như Google Maps và Bing Maps OpenLayers có thể lấy bản đồ từ nhiều loại nguồn khác nhau và cung cấp một giao diện tương tác đẹp, phong phú cho