Nghiên cứu phương pháp xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu địa lý bằng công nghệ arcsde trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu

FD Feature Dataset - là tập các feature class hay tập các lớp cùng một hệ tọa ñộ GIS Geographic Information System - Hệ thống thông tin ñịa lý HQTCSDL Hệ quản trị cơ sở dữ liệu IE Intern

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG VÀ QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU

ĐỊA LÝ BẰNG CÔNG NGHỆ ARCSDE TRONG HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU

Chuyên ngành:Kỹ thuật trắc địa

Mã số: 60.52.85

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS.ĐOÀN THỊ XUÂN HƯƠNG

HÀ NỘI 2010

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS ðoàn Thị Xuân Hương, người

ñã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn Th.S Lê ðức Trị – Giảng viên khoa ðiện tử Viễn thông – Trường ðại học Khoa học Tự nhiên phố Hồ Chí Minh, người ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm

ðồng thời, tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Trắc ñịa – Trường ðại học Mỏ – ðịa Chất, những người ñã dồn tâm huyết ñể truyền ñạt những kiến thức khoa học quý báu cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới những ñồng nghiệp của Trung tâm Công nghệ Thông tin, thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi ñể tôi có thể hoàn thành luận văn này

Hà Nội, tháng 8 năm 2010 Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Phương Thảo

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các dữ liệu ñược sử dụng và kết quả phân tích, trình bày trong luận văn là trung thực, chưa từng ñượccông

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Phương Thảo

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt tiếng Việt và tiếng Anh 6

Danh mục các hình vẽ 7

MỞ ðẦU 8

1.Tính cấp thiết của ñề tài 8

2 Mục ñích nghiên cứu 9

3 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu 9

4 Nội dung nghiên cứu 10

5 Phương pháp nghiên cứu 10

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 10

Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ðỊA LÝ 11

1.1 Khái niệm hệ thống thông tin ñịa lý 11

1.2 Các dạng dữ liệu ñịa lý 12

1.3 Các loại mô hình dữ liệu ñịa lý 14

1.3.1 Mô hình dữ liệu dạng phân cấp 14

1.3.2 Mô hình lưới (mạng) 15

1.3.3 Mô hình liên kết thực thể (Mô hình quan hệ) 15

1.3.4 Mô hình hướng ñối tượng 16

1.4 Các chức năng cơ bản của hệ GIS 20

1.5 Thực trạng cơ sở dữ liệu ñịa lý ở Việt Nam 21

1.6 Sự cần thiết xây dựng chuẩn cơ sở dữ liệu ñịa lý 22

Chương 2 - CƠ SỞ DỮ LIỆU ðỊA LÝ (GEODATABASE) VÀ CÔNG NGHỆ ARCGIS SERVER 23

2.1 Cơ sở dữ liệu 23

2.2 Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu 23

2.2.1 Tại sao phải lưu trữ dữ liệu trong CSDL bằng hệ quản trị cơ sở dữ liệu 23

2.2.2 Khái niệm hệ quản trị cơ sở dữ liệu 25

2.2.3 Các thành phần của hệ quản trị cơ sở dữ liệu 26

2.3 Cơ sở dữ liệu ñịa lý (Geodatabase) 26

2.3.1 Khái niệm 26

2.3.2 Các kiểu cơ sở dữ liệu ñịa lý: 29

2.3.3 Khái niệm Schema, Metadata, Subtypes và Domains 30

2.4 Tổng quan về ArcGIS nói chung và ArcGIS Server nói riêng 33

2.4.1 ArcGIS Desktop 33

2.4.2 ArcGIS Server 35

Chương 3 - XÂY DỰNG VÀ QUẢN LÝ CƠ SỞ DỮ LIỆU ðỊA LÝ BẰNG CÔNG NGHỆ ARCGIS SERVER 41

3.1 Giới thiệu các chuẩn cơ sở dữ liệu GIS sử dụng 41

3.2 Giới thiệu về hệ quản trị cơ sở dữ liệu sử dụng 42

3.2.1 Giới thiệu về NET Framework 42

3.2.2 Vài nét chính về Microsoft® SQL Server® 43

3.3 Thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu ñịa lý (Geodatabase) 44

3.3.1 Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu ñịa lý 44

3.3.2 Thiết kế mô hình Geodatabase theo lược ñồ UML 46

3.3.3 Thiết kế mô hình Geodatabase dạng bảng 57

3.4 Nghiên cứu cách thức quản lý dữ liệu ñịa lý trong ArcSDE Geodatabase và vấn ñề bảo mật dữ liệu 64

3.4.1 Cách thức quản lý dữ liệu ñịa lý trong ArcSDE Geodatabase 64

3.4.2 Vấn ñề bảo mật dữ liệu 65

Chương 4 - PHẦN THỰC NGHIỆM 67

4.1 Mục ñích và yêu cầu thực nghiệm 67

4.1.1 Mục ñích thực nghiệm 67

4.1.2 Yêu cầu 67

4.2 Giới thiệu khu vực thực nghiệm 67

4.3 Thực trạng ứng dụng GIS ở tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu nói chung và thành phố Vũng Tàu nói riêng 69

4.4 Dữ liệu ñầu vào 70

4.5 Nội dung các bước thiết kế mô hình Geodatabase theo quy trình ñề xuất ở Chương 3 70

4.6 ðưa dịch vụ bản ñồ ñịa lý thành phố Vũng Tàu lên Web bằng ArcGIS Server 73

4.6.1 Tóm tắt nội dung các bước cài ñặt ArcGIS Server 73

4.6.2 Chuyển dữ liệu lên Server bằng ArcSDE 76

4.6.3 ðưa dữ liệu bản ñồ lên Web 77

Chương 5 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 88

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt tiếng Việt và tiếng Anh

CSDL Cơ sở dữ liệu

DBMS Database Management System - Hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu DEM Digital Elevation Model – Mô hình ñộ cao dạng số

FC Feature Class - là một tập các feature có cùng kiểu và thuộc tính

hình học, ñó là các tập point, line hay polygon

FD Feature Dataset - là tập các feature class hay tập các lớp cùng

một hệ tọa ñộ GIS Geographic Information System - Hệ thống thông tin ñịa lý HQTCSDL Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

IE Internet Explorer – Một kiểu trình duyệt Web

IE Internet Explorer

IIS Internet Information Services – Là một chương trình WebServer

nổi tiếng của Microsoft ISO International Standard Organization – Tổ chức tiêu chuẩn

quốc tế LAN Local Area Network - Hệ thống mạng cục bộ

PC Personal computer - máy tính cá nhân ñể bàn

Pocket PC Máy tính cá nhân bỏ túi

RDBMS Relational Database Management System - Hệ thống quản trị cơ

sở dữ liệu quan hệ SQL Structure Query Language - Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc

ñược chuẩn hoá dùng ñể ñịnh nghĩa và xử lý dữ liệu trong một CSDL quan hệ

UML Union Model Language - Ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất

Danh mục các hình vẽ

Trang

Hình 1.1 - Các hợp phần của hệ thống thông tin ñịa lý 12

Hình 1.2 - Các dạng dữ liệu GIS 14

Hình 1.3 - Bản ñồ với 2 polygon 14

Hình 1.4 - Biểu diễn bản ñồ M bằng sơ ñồ phân cấp 15

Hình 1.5 - Bản ñồ với mô hình dữ liệu vector 18

Hình 1.6 - Bản ñồ với mô hình dữ liệu raster 19

Hình 2.1 - Cơ sở dữ liệu tập trung 24

Hình 2.2 - Mô hình quản lý dữ liệu ñịa lý trong Geodatabase 27

Hình 2.3 - Cấu trúc dạng cây của Geodatabase trong ArcCatalog 27

Hình 2.4 - Hai cách hiển thị lớp ñối tượng của Geodatabase trong ArcMap 28

Hình 2.5 - Cơ chế nhiều người dùng cùng truy cập và chỉnh sửa dữ liệu ñịa lý trong Geodatabase thông qua cổng ArcSDE 30

Hình 2.6 - Sơ ñồ hệ thống phần mềm ArcGIS 33

Hình 2.7 - Sơ ñồ hệ thống phần mềm ArcGIS 36

Hình 2.8 - Các dòng sản phẩm của ArcGIS Server 37

Hình 3.1 - Cấu trúc của NET Framework 43

Hình 3.2 - Quy trình công nghệ xây dựng cơ sở dữ liệu GIS trong ArcGIS 45

Hình 3.3 - Mô hình ba khóa bảo mật 65

Hình 3.4 - Mô hình tầng cơ sở dữ liệu trung gian Proxy 66

Hình 4.1 - Sơ ñồ vị trí thành phố Vũng Tàu 68

Hình 4.2 - Giao diện của ArcGIS Server Manager 75

Hình 4.3 - Bản ñồ thành phố Vũng Tàu sau khi ñược biên tập hoàn chỉnh trong ArcMap 78

Hình 4.4 - Bản ñồ ñịa hình thành phố Vũng Tàu ñược ñưa lên Website bằng công nghệ ArcGIS Server 84

Hình 4.5 - Một ví dụ tìm kiếm ñịa vật trên WebMap bản ñồ ñịa hình thành phố Vũng Tàu 85

MỞ ðẦU 1.Tính cấp thiết của ñề tài

Trong cuộc sống hàng ngày, mỗi chúng ta luôn có nhu cầu có thông tin về những ñối tượng mà chúng ta quan tâm Tập hợp thông tin theo một cách sắp xếp nào ñó thì trở thành dữ liệu Dữ liệu có thể ñược lưu trữ bằng nhiều hình thức, ngày nay dữ liệu ñược lưu phổ biến trong máy vi tính (PC, laptop, pocket PC )

ðể có thể khai thác thông tin hay dữ liệu hiệu quả hơn, người ta thường tổ chức thành một hệ thống Trong hệ thống ñó có các phần cứng (máy vi tính và các thiết bị ngoại vi ñi kèm), các phần mềm trong các máy vi tính, dữ liệu ñược lưu trong máy vi tính, con người và các hoạt ñộng của hệ thống Trong ñó dữ liệu của hệ thống ñược xem là một thành phần rất quan trọng và thường ñược ví là linh hồn của hệ thống Dữ liệu ñược lưu theo nhiều cách khác nhau Ngày nay, dữ liệu thường ñược lưu trữ thành những bảng có nhiều cột và nhiều dòng trong ñó các bảng có mối quan hệ với nhau

Cơ sở dữ liệu gồm nhiều bảng như vậy ðể quản lý các cơ sở dữ liệu, người ta sử dụng những phần mềm riêng Những phần mềm này ñược gọi là hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu cần ñược thường xuyên cập nhật theo thời gian

Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS) trước hết là một hệ thống thông tin như ñã nêu ở trên mà dữ liệu của hệ thống là các thông tin ñịa lý Những thông tin ñịa lý có ý nghĩa bao gồm các dữ kiện về: vị trí ñịa lý, thuộc tính của thông tin (attribute), mối liên hệ không gian (spatial relationships) của các thông tin, và thời gian Ngày nay, ñối với các tài liệu bản ñồ, các tài liệu thống kê và nhiều loại tài liệu khác , người ta thiết kế thành một cơ sở dữ liệu không gian (cơ sở dữ liệu ñịa lý – Geodatabase) ñược máy tính hóa, bao gồm nhiều lớp thông tin như:

- ðịa hình (vị trí ñiểm ñộ cao, giá trị ñộ cao của ñiểm, ñường bình ñộ, giá trị ñường bình ñộ,…)

- Thủy hệ (ñộ dài, ñộ rộng, ñộ sâu, ñộ dốc của sông, ñường bao mực nước trung bình hàng năm, mùa lũ và mùa khô,…)

-ðường giao thông (chiều dài, chiều rộng, số ñường, cấp ñường, chất liệu trải mặt,…)

Mỗi dữ liệu không gian nhất ñịnh ñược sắp xếp thành một lớp dữ liệu riêng biệt

trong hệ thống thông tin ñịa lý nhất ñịnh ðối với những dự án GIS nhỏ có thể lưu các thông tin ñịa lý dưới dạng các file ñơn giản Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng người dùng cũng nhiều lên, thì việc sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu

là cách tốt nhất giúp cho việc lưu trữ, tổ chức và quản lý thông tin một cách tập trung Hiện nay phần mềm ArcGIS của Viện nghiên cứu hệ thống môi trường Mỹ (ESRI) là một phần mềm hoàn thiện nhất về GIS, với ArcGIS Server là một trong các sản phẩm phát triển của hệ thống ArcGIS

Thực tế cho thấy, việc vận hành hệ thống GIS cũng như sử dụng công nghệ GIS nói chung và ArcGIS Server nói riêng ñòi hỏi một tiềm lực tài chính rất lớn, ñặc biệt là yếu tố nguồn nhân lực có kiến thức chuyên sâu về GIS và công nghệ thông tin

Từ phân tích lý thuyết và thực tiễn trên, việc ứng dụng công nghệ GIS nói chung và ArcGIS Server nói riêng nhằm xây dựng, quản lý và khai thác cơ sở dữ liệu ñịa lý là cần thiết ðiều này thể hiện tầm quan trọng, thiết thực, hiệu quả của công nghệ GIS ñối với các lĩnh vực hoạt ñộng kinh tế – xã hội của ñất nước nói chung và của các tỉnh thành nói riêng

2 Mục ñích nghiên cứu

Mục ñích nghiên cứu của ñề tài là ñề xuất ñược quy trình xây dựng và quản lý cơ sở

dữ liệu ñịa lý (Geodatabase) trên máy chủ (Server) bằng công nghệ ArcGIS Server trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu MS® SQL Server® phục vụ việc cập nhật, khai thác, tra cứu và xử lý dữ liệu ñịa lý cho nhiều người dùng thông qua mạng Internet

Cơ sở dữ liệu ñịa lý xây dựng xong phải ñảm bảo làm yếu tố nền (ðịa hình và ðịa chính) thống nhất, từ ñó các ñơn vị sẽ bổ sung các lớp GIS chuyên ñề phục vụ cho nhu cầu riêng của mình

3 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu

ðối tượng nghiên cứu của luận văn là tổ chức và xây dựng CSDL ñịa lý cho thành phố Vũng Tàu gồm có: Bản ñồ ñịa hình số của thành phố Vũng Tàu tỷ lệ 1/25000; Mô hình cơ sở dữ liệu ñịa lý Geodatabase; Công nghệ ArcGIS Server

Phạm vi nghiên cứu của luận văn bao gồm các vấn ñề liên quan ñến các lý thuyết về GIS và cơ sở dữ liệu ñịa lý; các hệ quản trị CSDL cách tổ chức, xây dựng, phân tích và

khai thác dữ liệu ñịa lý trong Geodatabase hỗ trợ ña người dùng sử dụng công nghệ ArcGIS Server

4 Nội dung nghiên cứu

-Tổng quan về hệ thống thông tin ñịa lý (GIS): khái niệm; các loại dữ liệu ñịa lý; các

mô hình dữ liệu ñịa lý

-Cơ sở dữ liệu (Database) và Cơ sở dữ liệu ñịa lý (Geodatabase)

-Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu và thành phần của chúng

-Công nghệ ArcGIS Server: các chức năng của ArcGIS Server; các thành phần của ArcGIS Server, mức ñộ ứng dụng thực tiễn của ArcGIS Server tại Việt Nam

-Nghiên cứu cách thức xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu ñịa lý trong Geodatabase bằng công nghệ ArcGIS Server

5 Phương pháp nghiên cứu

-Nghiên cứu cơ chế hoạt ñộng của ArcGIS Server và cách ñưa một dịch vụ bản ñồ công bố lên trang Web

-Phương pháp thiết kế mô hình cơ sở dữ liệu ñịa lý bằng ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất (UML)

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

-Công nghệ ArcGIS Server có cấu trúc linh hoạt, cho phép thúc ñẩy khả năng của từng HQTCSDL ñơn lẻ

-Công nghệ ArcGIS Server cho phép xây dựng một Geodatabase quy mô lớn có thể chỉnh sửa và hiển thị tức thì trong môi trường có nhiều người sử dụng

-Một khi ñược ñưa vào sử dụng, GIS nói chung và ArcGIS Server nói riêng sẽ có một vai trò quan trọng ñóng góp cho sự phát triển kinh tế – xã hội của vùng và lãnh thổ, bởi khả năng quản lý và cung cấp những thông tin cần thiết một cách chính xác, nhanh chóng, là công cụ ñắc lực giúp các nhà quản lý ñưa ra những quyết sách kịp thời và hiệu quả và phổ cập thông tin ñến người dân

- Trong thời ñại cuộc sống số như hiện nay, việc thiết kế các thông tin ñịa lý, các tài liệu thống kê,… trong cùng một cơ sở dữ liệu, ñược quản lý bằng các phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu là một xu hướng tất yếu và có ý nghĩa thực tiễn to lớn

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ðỊA LÝ

GIS (Geographic Information System) - hệ thống thông tin ñịa lý, là hệ thống sử dụng máy tính ñể quản lý, phân tích và hiển thị thông tin ñịa lý Thông tin ñịa lý ñược biểu diễn bởi tập dữ liệu ñịa lý ñược mô hình hoá bằng các cấu trúc dữ liệu chung, ñơn giản GIS bao gồm tập các công cụ toàn diện ñể làm việc với dữ liệu ñịa lý

Hệ thống thông tin ñịa lý gồm 5 hợp phần cơ bản là:

- Phần cứng (Hardware): bao gồm máy vi tính (computer), máy in (printer), máy vẽ (ploter), bàn số hoá (digitizer), máy quét ảnh (scanner), phương tiện lưu trữ dữ liệu (floppy disk, hard disk, CD-ROM, optical cartridge, )

- Phần mềm (Software): là tập hợp các câu lệnh ñể ñiều khiển máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác ñịnh thoả mãn yêu cầu của người dùng Phần mềm của hệ thống thông tin ñịa lý có thể là một phần mềm ñơn lẻ hoặc là một gói phần mềm là tổ hợp của nhiều phần mềm con tích hợp với nhau, song cũng ñều phải thoả mãn các chức năng cơ bản là: nhập và kiểm tra dữ liệu ñầu vào, lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu ñịa

lý, biến ñổi dữ liệu, xuất dữ liệu và giao tiếp với người dùng Các phần mềm phổ biến hiện nay có thể kể ñến là: MAPINFO, MGE/MICROSTATION, ARCGIS, WINGIS,v.v

- Dữ liệu (Geographic data): dữ liệu sử dụng trong hệ thống thông tin ñịa lý không phải chỉ là dữ liệu ñịa lý ñơn lẻ mà cần phải ñược thiết kế trong một CSDL và ñược quản lý tập trung bằng phần mềm gọi là hệ quản trị cơ sở dữ liệu

- Chuyên viên (Expertise): là các chuyên gia có trình ñộ hiểu biết nhất ñịnh về việc phân tích và xử lý số liệu, là những người thông thạo trong việc lựa chọn các công cụ GIS ñể xây dựng cơ sở dữ liệu cũng như khai thác nguồn dữ liệu ñó một cách có hiệu quả, cần có kiến thức tốt về cơ sở dữ liệu ñang ñược sử dụng và hiểu ñược các tiến trình ñã và sẽ ñược tiến hành

- Phương pháp (Methodology): ñây là một hợp phần rất quan trọng ñể ñảm bảo sự hoạt ñộng liên tục và có hiệu quả của hệ thống phục vụ người sử dụng thông tin, liên

quan mật thiết ñến sự thành bại của việc phát triển công nghệ GIS

Hình 1.1-Các hợp phần của hệ thống thông tin ñịa lý

Hệ thống thông tin ñịa lý hỗ trợ nhiều khung nhìn ñể làm việc với thông tin ñịa lý:

- Khung nhìn dữ liệu (Geodatabase): Hệ thống thông tin ñịa lý là một cơ sở dữ liệu không gian chứa các tập dữ liệu biểu diễn thông tin ñịa lý bằng các mô hình dữ liệu GIS chung như: vector, raster, topology, network,…

- Khung nhìn trực quan (Geovisualization): GIS chính là các bản ñồ thông minh chứa ñựng các quan ñiểm, các cách nhìn mới về trình bày các ñối tượng và các quan

hệ giữa các ñối tượng trên bề mặt Trái ñất

-Khung nhìn xử lý (Geoprocessing): GIS là tập hợp các công cụ dùng ñể phân tích, biến ñổi các thông tin thu nhận ñược thành các tập dữ liệu mới và ghi lại chúng

dân cư, lớp thuỷ văn, lớp giao thông, lớp thực phủ, lớp ñịa giới hành chính,v.v Trong

nhiều trường hợp ñể phục vụ những mục ñích chuyên ñề, người ta sẽ phân lớp chuyên

biệt sâu hơn, ví dụ trong lớp thuỷ văn ñược chia thành các lớp con: lớp con sông lớn,

sông nhỏ, lớp ao hồ, lớp biển,v.v Vị trí không gian của ñối tượng ñược xác ñịnh bởi

tọa ñộ (x,y) trong không gian 2D hoặc (x,y,z) trong không gian 3D trong một hệ tọa ñộ

thống nhất Các dữ liệu thuộc tính của ñối tượng ñược liên kết với dữ liệu không gian

thông qua một trường khóa

+Các thông tin dạng raster là các thông tin nguồn và các thông tin hỗ trợ Chúng

ñược lưu dưới dạng một ma trận các ô lưới hay các pixel (ñiểm ảnh) Vị trí của mỗi

pixel ñược xác ñịnh bởi hàm giá trị ñộ xám F(x,y,g) Có nhiều dạng ô lưới ñược sử

dụng như: lưới lục giác, lưới tam giác, lưới ô vuông,… trong ñó lưới ô vuông là thông

• Bản ñồ ñịa lý tổng hợp từ các loại bản ñồ ñịa hình

- Dữ liệu thuộc tính là các thông tin diễn tả các ñặc tính, số lượng, mối quan hệ của

các hình ảnh bản ñồ với vị trí ñịa lý của chúng Dữ liệu thuộc tính liên quan ñến vị trí

ñịa lý hoặc các ñối tượng không gian và liên kết chặt chẽ với chúng trong hệ thống

thông tin ñịa lý thông qua một cơ chế thống nhất chung Loại dữ liệu này ñược lưu trữ

trong các bảng dữ liệu, gồm có các trường dữ liệu/cột dữ liệu (field/column) và hàng

dữ liệu (record)

- Ngoài ra, trong một số trường hợp cơ sở dữ liệu GIS còn lưu thêm một dạng dữ

liệu nữa là dữ liệu thời gian T(t1,t2,…,tn)

1.3.

Chúng ta có thể quản lý d

phân cấp, mô hình lưới (m

hướng ñối tượ

n

g

V ù n

g

Hình 1.2 – Các dạng dữ liệu GIS (Nguồn: J.Dangermon, 1983)

n lý dữ liệu dưới dạng các loại mô hình nh

i (mạng), mô hình quan hệ

ột cây (Tree), trong ñó mỗi nút của cây biể

a các nút này có một mối quan hệ xác ñịnh

Tn

Hình 1.4 – Biểu diễn bản ñồ M bằng sơ ñồ phân cấp (Nguồn: Phạm Trọng Mạnh, Phạm Vọng Thành, 1999)

Ưu ñiểm của mô hình phân cấp là tính ñơn giản và dễ truy nhập thông qua các khóa ñược ñịnh nghĩa trong phân cấp

Nhược ñiểm của mô hình phân cấp là làm dư thừa dữ liệu Trong ví dụ trên cạnh xác ñịnh ña giác là cạnh “c” ñược lưu hai lần, ñiều này không những làm tăng dung lượng bộ nhớ mà còn gây khó khăn cho việc chỉnh sửa và cập nhật dữ liệu

Mô hình phân cấp phù hợp với những hình thức tổ chức trong xã hội Thường gặp trong hệ thống quản lý máy tính là mô hình quản lý thư mục (cây thư mục)

Là mô hình ñược biểu diễn bởi một ñồ thị có hướng Trong mô hình này người ta ñưa vào các khái niệm: mẫu tin hay còn gọi là bản ghi (record), loại mẫu tin (record type), loại liên hệ (set type)

Ưu ñiểm của mô hình này là các kết nối linh hoạt hơn, có thể kết nối theo ñường chéo Nhược ñiểm của mô hình mạng là mối quan hệ giữa các mức dữ liệu phức tạp, khó khăn trong biểu diễn trực quan

Kết luận: Trong mô hình phân cấp và mô hình mạng, việc truy cập tuyến dữ liệu

một cách cẩn thận là rất cần thiết Một khi ñã ñược xác ñịnh thì tuyến dữ liệu không thay ñổi ñược Trong thực tế, mối quan hệ giữa các thực thể lại rất phức tạp, ñan xen lẫn nhau, do ñó trong nhiều trường hợp không dùng ñược hai mô hình này ñể biểu diễn những mối quan hệ phức tạp ñó

ðây là mô hình phổ biến nhất trong cơ sở dữ liệu GIS Mô hình này dựa trên cơ sở

khái niệm lý thuyết tập hợp của các quan hệ, sử dụng ñể kết nối các quan hệ không gian phức tạp giữa các ñối tượng Thông thường người ta sử dụng các bảng cùng mối quan hệ giữa các bảng này ñể diễn ñạt mô hình quan hệ Mỗi một bảng dữ liệu ñược hình thành từ các hàng và cột dữ liệu Mỗi cột dữ liệu còn gọi là vùng tin/trường-field, biểu thị một thuộc tính của ñối tượng và có kiểu dữ liệu nhất ñịnh (như là: Character strings, Numbers, Date and time) Mỗi một hàng dữ liệu còn gọi là mẫu tin/bản ghi-record, tương ứng với một ñối tượng quản lý

Từ phân tích trên ta thấy rõ ràng là mô hình quan hệ có nhiều ưu ñiểm như là: có cấu trúc dạng bảng ñơn giản, giao diện người dùng ñơn giản, có nhiều công cụ cho người dùng cuối, thao tác xử lý và truy nhập dữ liệu dễ dàng, nhanh chóng tới các Server, dữ liệu không bị phụ thuộc vào các phần mềm ứng dụng do ñó thuận tiện cho việc truy vấn và phân tích dữ liệu GIS từ ñó cho phép tạo ra những cơ sở dữ liệu GIS rất lớn,…

Tất nhiên bên cạnh ñó mô hình cũng thể hiện một số nhược ñiểm như: hạn chế việc biểu diễn thế giới thực, chưa có tính linh ñộng và mềm dẻo trong truy vấn và quản trị

dữ liệu, truy cập phải tuần tự, có sự ưu tiên, phiền toái do phải ráp lại cấu trúc dữ liệu mỗi khi dữ liệu ñược truy nhập

Trong cơ sở dữ liệu hướng ñối tượng, mỗi ñối tượng là một thể hiện (instance) của lớp Các ñối tượng thuộc về lớp nào sẽ có những thuộc tính mô tả theo những ñịnh nghĩa của lớp ñó Kiểu trạng thái và kiểu hành vi là hai yếu tố cơ bản ñể phân biệt ñối tượng này với ñối tượng khác Trạng thái của một ñối tượng ñược xác ñịnh thông qua các thuộc tính, song khác với cơ sở dữ liệu quan hệ các thuộc tính này không bị giới hạn vào kiểu dữ liệu Hành vi của ñối tượng ñược thực thi như là một tập các quá trình

và ñược ñóng gói cùng các thuộc tính

Mô hình hướng ñối tượng có những ưu ñiểm cơ bản như: không cần phải biết rõ hoạt ñộng nội tại của mỗi ñối tượng, hỗ trợ ñưa vào trong CSDL những phát sinh mới, thu nạp thêm hay kết hợp các ñối tượng, lưu trữ lịch sử của ñối tượng (metadata), cập nhật dữ liệu ñồng thời và ña dạng, làm giá thành lưu trữ dữ liệu GIS giảm xuống, có

tính toàn vẹn dữ liệu cao

Ngoài những ưu ñiểm, mô hình hướng ñối tượng tồn tại một số nhược ñiểm như là:

mô hình phức tạp, trừu tượng, khó thiết kế, nhập dữ liệu và chuyển ñổi dữ liệu khó khăn, thực thi lệnh chậm, yêu cầu sử dụng ngôn ngữ ñặc biệt mặc dù vẫn chưa hoàn thiện

*Các mô hình dữ liệu ñịa lý cũng có thể phân theo loại dữ liệu ñược lưu trữ

Theo phân tích ở mục 1.2, tương ứng với 03 dạng dữ liệu ñịa lý ta có 03 loại mô hình dữ liệu như sau:

- Mô hình dữ liệu vector

- Mô hình dữ liệu raster

- Mô hình dữ liệu TIN

Ngoài ra, người dùng có thể nhập dữ liệu dạng bảng vào GIS

Mô hình dữ liệu vector xem các sự vật, hiện tượng là tập các thực thể không gian cơ

sở và tổ hợp của chúng Trong mô hình 2D thì các thực thể cơ sở bao gồm các ñiểm, ñường, vùng Các thực thể cơ sở ñược hình thành trên cơ sở các vector hay tọa ñộ của các ñiểm trong một hệ trục tọa ñộ nào ñó Loại thực thể cơ sở ñược sử dụng phụ thuộc vào tỷ lệ quan sát hay mức ñộ khái quát Ví dụ, với bản ñồ có tỷ lệ nhỏ, một thành phố ñược biểu diễn bằng ñiểm, ñường ñi, sông ngòi ñược biểu diễn bằng ñường Khi tỷ lệ bản ñồ thay ñổi kéo theo sự thay ñổi về thực thể biểu diễn, lúc này thành phố ñược biểu diễn bởi vùng có ñường ranh giới Khi tỷ lệ bản ñồ lớn hơn, thành phố ñược biểu diễn bởi tập các thực thể tạo nên các ñối tượng nhà cửa, ñường sá, các công trình tiện ích,…

Mô hình dữ liệu vector hình thành trên cơ sở quan sát ñối tượng của thế giới thực Quan sát các ñặc trưng theo hướng ñối tượng là phương pháp tổ chức thông tin trong các hệ GIS ñể ñịnh hướng các hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu Chúng tối ưu trong việc lưu trữ số liệu bản ñồ vì chỉ cần lưu các ñường biên của các ñặc trưng mà không cần phải lưu toàn bộ vùng của chúng Do các thành phần ñồ hoạ biểu diễn các ñặc trưng của bản ñồ liên kết trực tiếp với các thuộc tính của CSDL nên người dùng dễ dàng tìm kiếm và hiển thị các thông tin từ cơ sở dữ liệu

Trong mô hình dữ liệu vector, các ñiểm, ñường, vùng gọi là các feature, cụ thể:

-ðiểm dùng ñể biểu diễn các feature không có ñường bao

ñộ dài hoặc biểu diễn các feature có kích thước quá nhỏ

so với tỷ lệ bản ñồ

-ðường dùng ñể biểu diễn các feature có ñộ dài xác ñịnh

nhưng không có miền bao hay những feature có ñộ rộng

quá nhỏ so với tỷ lệ bản ñồ

-Vùng ñược dùng ñể biểu diễn các feature có ñường

bao xác ñịnh như: thửa ruộng, ñất, các ñơn vị hành chính,…

ArcGIS lưu dữ liệu vector trong các lớp ñối tượng (gọi là feature classes) và trong tập hợp của các lớp ñối tượng có quan hệ topology, các thuộc tính của ñối tượng ñược lưu trong bảng ArcGIS sử dụng 3 mô hình vector ñể biểu diễn dữ liệu ñặc trưng là: coverages, shapefiles và geodatabases Hiện nay, dữ liệu coverages ít ñược dùng hơn shapefiles và geodatabases

Cách biểu diễn bằng mô hình dữ liệu vector áp dụng cho những ñối tượng có hình dạng và ñường bao cụ thể

-Feature dataset: là tập các feature class hay tập các lớp cùng một hệ tọa ñộ Feature dataset tương ñương với một bản ñồ

Mô hình dữ liệu raster dùng ñể biểu diễn các ñặc trưng ñịa lý bằng các ñiểm ảnh

Dữ liệu raster gắn liền với dữ liệu dạng ảnh hoặc dữ liệu có tính liên tục cao Dữ liệu raster có thể biểu diễn ñược rất nhiều các ñối tượng từ hình ảnh bề mặt ñất ñến ảnh chụp từ vệ tinh, ảnh quét hoặc ảnh chụp

Nguồn dữ liệu raster lấy từ các ảnh chụp từ vệ tinh, ảnh chụp từ máy bay, ảnh quét Trong ñó ảnh chụp từ vệ tinh là cách lấy dữ liệu tốn kém nhất nhưng lại có ý nghĩa to lớn trong việc nghiên cứu tình hình biến ñổi các sự vật, hiện tượng trên trái ñất theo thời gian như: biến ñộng ñất ñai, biến ñổi khí hậu, biến ñộng rừng, v.v

Hình 1.6 - Bản ñồ với mô hình dữ liệu raster

Dữ liệu raster ñược tạo nên bởi một mảng 2 chiều gọi là các ñiểm ảnh hay cell Kích thước của cell phụ thuộc nhiều vào ñộ phân giải dữ liệu Cell phải có kích thước ñủ nhỏ ñể có thể thu thập ñược chi tiết dữ liệu, nhưng cũng phải có kích thước ñủ lớn ñể

có thể phân tích dữ liệu thuận tiện và chính xác

Giá trị của cell ñịnh nghĩa các nhóm, lớp tại vị trí của cell Cell tại các ñiểm có cùng một giá trị xác ñịnh một vùng, miền Khi một số nguyên ñược chỉ ñịnh cho một tập các cell, thì số nguyên này ñược dùng làm mã ñể phân biệt giữa các nhóm cell, ñây chính

là mối quan một - nhiều giữa mã và các cell có cùng giá trị

Trong cấu trúc dữ liệu raster, mỗi point ñược biểu diễn bằng một cell Line ñược biểu diễn bởi một tập các cell có hướng xác ñịnh, ñộ rộng của line bằng chiều rộng của cell Polygon ñược biểu diễn bởi một dãy các cell nằm kề sát nhau

Mặc dù ta có thể xác ñịnh các points, lines và polygons một cách trực quan, nhưng

trên thực tế ñể thao tác với các ñối tượng này một cách có hiệu quả thì ta nên chuyển chúng sang dạng dữ liệu vector Sự chuyển ñổi này gọi là vector hóa

Khó khăn lớn nhất khi xử lý dữ liệu raster là vấn ñề “tế bào trộn” Ví dụ, ta có bản

ñồ là vùng ven của một hồ nước là hình ảnh bao gồm nước và cỏ ven bờ Khi biểu diễn chúng trên bản ñồ sẽ gặp khó khăn trong việc quyết ñịnh gán từng cell cho lớp “nước” hay lớp “cỏ” Các hệ GIS thường sử dụng phương pháp thoả hiệp: gán thuộc tính

‘sườn’ cho các tế bào thuộc loại này, nghĩa là chúng không thuộc lớp nước và cũng không thuộc lớp cỏ Sau này tuỳ thuộc vào ứng dụng thực tế mà xác ñịnh quy luật gán giá trị lại cho chúng

TIN có khả năng biểu diễn bề mặt liên tục từ tập hợp các ñiểm rời rạc nối với nhau thành các tam giác Các ñiểm ñược lưu trữ cùng với giá trị gốc chiếu của chúng Các ñiểm này không cần phải phân bố theo một khuôn mẫu nhất ñịnh và mật ñộ phân bố cũng có thể thay ñổi ở các vùng khác nhau Một ñiểm bất kỳ thuộc vùng biểu diễn sẽ thuộc ñỉnh, cạnh hoặc trong một tam giác của lưới TIN Nếu một ñiểm không phải là ñỉnh thì giá trị tọa ñộ của nó ñược tính từ phép nội suy tuyến tính từ hai ñiểm khác nếu ñiểm ñó nằm trên cạnh, hoặc từ ba ñiểm nếu ñiểm ñó nằm trong tam giác Vì thế mô hình TIN là mô hình tuyến tính trong không gian 3 chiều, hình thành bởi sự kết nối ñơn giản từ tập hợp các tam giác

Một hệ GIS hoàn chỉnh phải ñảm bảo ñược 6 chức năng cơ bản sau:

-Thu thập dữ liệu: là quá trình thu nhận dữ liệu theo khuôn dạng mẫu ñược áp dụng cho GIS Mức ñộ ñơn giản nhất của thu thập dữ liệu là chuyển ñổi khuôn dạng mẫu có sẵn từ bên ngoài Trong trường hợp này, GIS phải có các tiện ích ñể hiểu ñược các khuôn dạng dữ liệu khác nhau ñể có thể trao ñổi Các phương pháp ñể thu nhận dữ liệu như: ño ñạc thực ñịa ñể lấy dữ liệu về bề mặt trái ñất, ñịa chất - thủy văn, thảm thực vật (dữ liệu thô), dữ liệu từ ảnh vệ tinh, máy bay; các dữ liệu dạng thống kê về kinh tế

- xã hội, thu thập từ ñiều tra phỏng vấn hay chuyển ñổi từ các tư liệu viết

Quá trình thu thập dữ liệu luôn gắn liền với quá trình xử lý dữ liệu Mức ñộ xử lý

dữ liệu thơ phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng GIS Do dữ liệu được thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau (dạng *.txt, *.dgn, *.dwg, dạng ảnh), dữ liệu cĩ hệ thống tọa

độ khác nhau, phép chiếu bản đồ khác nhau, nên trước khi đưa vào sử dụng trong GIS

ta cần chuẩn hĩa các dữ liệu trên gồm: chuẩn hĩa về khuơn dạng dữ liệu, chuẩn hĩa về nội dung dữ liệu, chuẩn hĩa hệ tọa độ, chuẩn hĩa về phép chiếu,v.v

-Lưu trữ và truy cập dữ liệu: Lưu trữ dữ liệu liên quan đến tạo lập CSDL khơng gian

(đồ họa, bản đồ) Nội dung của CSDL này cĩ thể là dữ liệu dạng raster, dạng vector hoặc tổ hợp cả raster và vector, và dữ liệu thuộc tính Việc lựa chọn mơ hình raster hay

mơ hình vector để tổ chức dữ liệu khơng gian được thực hiện khi thu thập dữ liệu vì mỗi mơ hình tương ứng với cách tiếp cận khác nhau Thơng thường CSDL địa lý cho khả năng quản trị cả hai mơ hình khơng gian này vì chúng gần với biểu diễn dữ liệu

máy tính hơn các mơ hình trên CSDL đối tượng, mạng và bề mặt

-Tìm kiếm (truy vấn): ðây là chức năng đĩng vai trị quan trọng trong GIS, tạo nên

sức mạnh thực sự của GIS so với các phương pháp khác Chức năng này nhằm tìm kiếm những đối tượng đồ họa theo các điều kiện cho trước hay hỗ trợ việc ra quyết định của người dùng GIS Các phương pháp thường gặp là: Buffer là tìm kiếm dữ liệu trong một vùng khơng gian xung quanh một hay nhiều đối tượng; Geocoding là tìm kiếm theo địa chỉ; Networks là phân tích mạng; Overlay là phủ trùm hay chồng lấp bản

đồ; Boundary là phân tích biên; Proximity là tìm kiếm trong khoảng kề cận,v.v

-Phân tích dữ liệu: ðây là chức năng hỗ trợ việc ra quyết định của người dùng Phán

đốn và xác định những tình huống cĩ thể xảy ra khi dữ liệu cĩ sự thay đổi

-Hiển thị bản đồ: ðối với mơ hình mạng Client/Server, sau khi Client gửi yêu cầu được cung cấp dữ liệu dưới dạng bản đồ tới Server, Server phân tích và đáp lại bằng cách gửi bản đồ cho Client, khi đĩ GIS phía Client phải cĩ chức năng hiển thị được

bản đồ đĩ thì mới đáp ứng được yêu cầu của Client

-Xuất dữ liệu: hỗ trợ việc kết xuất dữ liệu bản đồ dưới nhiều định dạng như: giấy in, Web, ảnh, file, nhờ sự trợ giúp của các thiết bị đầu cuối và thiết bị ngoại vi

Tại Việt Nam, cơng nghệ GIS được thí điểm từ những năm 80 và cho đến nay đã

ñược ứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông, lâm nghiệp, quản lý rừng, lưu trữ tư liệu ñịa chất - khoáng sản, ño ñạc bản ñồ, ñịa chính, quản lý hạ tầng kỹ thuật

ñô thị,… Những ứng dụng bước ñầu tuy ở mức ñộ vi mô trong phạm vi một số chuyên ngành hẹp nhưng ñã mang lại những hiệu quả nhất ñịnh

Hiện nay, công nghệ GIS ñã và ñang ñược quan tâm và ứng dụng ngày một nhiều tại các trường ðại học, các Viện nghiên cứu, trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật và ñời sống tương xứng với vai trò của nó Có thể kể ñến nhiều tỉnh, thành như: TP Hồ Chí Minh,

TP Hà Nội, tỉnh Khánh Hòa, tỉnh Thừa Thiên Huế ñã xây dựng xong dự án khả thi ứng dụng GIS cho quản lý hành chính và các lĩnh vực Kinh tế, Văn hóa, Xã hội khác Tuy nhiên một tồn tại rất lớn của GIS ở Việt Nam hiện nay ñó là sự không thống nhất về chuẩn dữ liệu GIS (chuẩn hệ tọa ñộ, chuẩn về sai số, chuẩn về phân lớp thông tin, chuẩn về mô hình lưu trữ dữ liệu, chuẩn về phân loại dữ liệu, chuẩn về ñịnh nghĩa

và ký hiệu), dữ liệu còn manh mún, rời rạc

1.6 Sự cần thiết xây dựng chuẩn cơ sở dữ liệu ñịa lý

Từ lâu GIS ñã ñược công nhận là một công nghệ với nhiều lợi ích không chỉ trong cáccông tác thu thập ño ñạc ñịa lý mà còn trong các công tác ñiều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến môi trường Chính nhờ những khả năng này mà công nghệ GIS ñã ñược ñón nhận và áp dụng rộng rãi trong các cơ quan nghiên cứu cũng như quản lý ở nước ta Tuy nhiên, do các loại phần mềm ñược sử dụng rất rộng nên các cơ sở dữ liệu hết sức ña dạng (*.tab của MapInfo, *.dgn của MicroStation, v.v ) Vì vậy việc trao ñổi dữ liệu trở nên không ñơn giản Chưa tồn tại một cấu trúc chuẩn nào ñược thống nhất cho các dữ liệu chuyên ngành trong cơ

sở dữ liệu ñịa lý

Từ trước ñến nay, ñã có rất nhiều ñơn vị, nhiều ñề tài dự án có nội dung về thành lập cơ sở dữ liệu ñịa lý nhưng mỗi nơi làm theo cách riêng, tiếp cận theo quan ñiểm khác nhau, chưa có sự thống nhất ðể tránh những phức tạp phát sinh trong giao lưu thông tin, nâng cao hiệu quả phục vụ của dữ liệu ñịa lý, một nhu cầu ñược ñặt ra là phải xây dựng chuẩn các lớp thông tin, cấu trúc CSDL quốc gia và phổ biến cho các

cơ quan cùng áp dụng

Chương 2

CƠ SỞ DỮ LIỆU ðỊA LÝ (GEODATABASE)

VÀ CÔNG NGHỆ ARCGIS SERVER

Cơ sở dữ liệu gồm các field (vùng tin/trường) và các record (mẫu tin/bản ghi) Mỗi vùng tin là một cột CSDL, mỗi cột này biểu thị duy nhất một trong nhiều thuộc tính của ñối tượng và có kiểu dữ liệu nhất ñịnh như: character strings, numbers, date and time Mỗi mẫu tin là một hàng dữ liệu và lưu trữ toàn bộ các thuộc tính của một ñối tượng duy nhất Hàng ñầu tiên của miền CSDL chứa các Fieldname (tên vùng tin), các hàng tiếp theo là các mẫu tin

Chúng ta thường gặp các loại cơ sở dữ liệu như:

- Cơ sở dữ liệu về thương mại thường mang các thông tin về nhân viên, lương bổng của nhân viên, danh sách khách hàng, ñịa chỉ, số thẻ tín dụng, số tài khoản và các thông tin khác về sản phẩm

- Cơ sở dữ liệu ñược sử dụng trong trường ñại học ñể ghi danh sách ñịa chỉ của cán

bộ giảng dạy ở các lớp học, số sinh viên và các thông tin cá nhân sinh viên ñi kèm, các thông tin về ñào tạo khác

- Cơ sở dữ liệu của một doanh nghiệp bất ñộng sản lưu giữ các nội dung thông tin

về quy hoạch ñất, giá bán và các chi tiết khác về nhà ñất

- Cơ sở dữ liệu về các ñối tượng ñịa lý mang các thông tin về ñịa hình, ñịa mạo, dân

cư, nhà cửa, hệ thống thuỷ văn, ñịa giới hành chính,…

2.2.1.Tại sao phải lưu trữ dữ liệu trong CSDL bằng hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Ban ñầu người ta dùng hệ thống tập tin (các file, folder) ñể lưu trữ dữ liệu Cách lưu

trữ này có một số nhược ñiểm như:

• Dữ liệu lưu trữ dễ bị dư thừa ngoài tầm kiểm soát, ví dụ cùng một file dữ liệu có nội dung như nhau ñược lưu ở nhiều ổ ñĩa hay tập tin khác nhau

• Dữ liệu không nhất quán: do dữ liệu ñược lưu ở nhiều nơi khác nhau nên khi thay ñổi mà không cập nhật toàn bộ thì sẽ dẫn ñến tình trạng không nhất quán của dữ liệu

• Hạn chế số người dùng cùng lúc truy cập, thao tác dữ liệu, và hạn chế về dung lượng lưu trữ

Vì vậy ñể khắc phục những nhược ñiểm trên, người ta nghiên cứu và sử dụng công nghệ lưu trữ dữ liệu trong cơ sở dữ liệu bằng các HQTCSDL

Ví dụ, xét hoạt ñộng ñào tạo của một trường ñại học, các thông tin cần lưu trữ như hình dưới ñây

Hình 2.1 – So sánh cách lưu trữ dữ liệu theo dạng file thông thường (a) và theo dạng cơ sở dữ liệu tập trung(b)

Do ñặc ñiểm của dạng CSDL tập trung là cho phép nhiều người có thể truy cập và khai thác dữ liệu ñồng thời nên cần phải có một cơ chế bảo mật và phân quyền hạn cho người khai thác cơ sở dữ liệu ðồng thời cũng cần phải có một cơ chế ưu tiên trong việc truy cập vào CSDL trong quá trình khai thác cạnh tranh Cơ chế ưu tiên ñược thực hiện bằng việc cấp quyền ưu tiên cho từng người khai thác, tức là người nào ñược cấp quyền có mức ưu tiên cao hơn thì ñược truy nhập trước dựa trên loại truy nhập hoặc theo thời ñiểm truy nhập

Tuy nhiên, nhược ñiểm của việc quản lý dữ liệu theo hình thức tập trung có thể làm

Phòng Tôˆ chức Danh sách các bô
môn

Hồ sơ lý li
ch cua CBGD Hồ sơ lý li‰ch cuˆa CBGD Phòng Đào ta
o

Hồ sơ lý li‰ch cuˆa SV và kết qua ho
c tâ
p cua SV Phòng Tài vu
Biên lai thu ho
c phí cua SV

Kết quaˆ ho‰c tâ‰p cuˆa SV

tăng khả năng mất mát hoặc sai lệch thơng tin khi cĩ sự cố như mất điện đột xuất hay một phần đĩa lưu trữ CSDL bị hư v.v Vấn đề này địi hỏi một CSDL nhất thiết phải

cĩ cơ chế khơi phục dữ liệu khi cĩ những sự cố bất ngờ như trên xảy ra

2.2.2.Khái niệm hệ quản trị cơ sở dữ liệu

ðể tạo lập và quản lý dữ liệu chúng ta cần sử dụng đến hệ quản trị cơ sở dữ liệu Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (HQTCSDL) là một phần mềm dùng để quản lý, lưu trữ, bảo trì tồn bộ cơ sở dữ liệu Nĩ cung cấp các cơng cụ cho phép người dùng hỏi đáp, tra cứu

và tác động vào CSDL đĩ mà khơng yêu cầu người dùng hiểu thuật tốn chi tiết hoặc cách biểu diễn dữ liệu trong máy Thơng thường cĩ 3 loại hệ quản trị dữ liệu là:

• Hệ quản trị cơ sở dữ liệu loại 1 hay cịn gọi là HQTCSDL đơn người dùng mà ở đĩ người dùng đồng thời thiết kế, sử dụng và quản trị để giải quyết những nhiệm vụ đơn

lẻ thuộc về cá nhân hoặc số ít người

• Hệ quản trị cơ sở dữ liệu loại 2 là HQTCSDL mà ở đĩ người sử dụng (các trạm) truy cập vào CSDL trung tâm thơng qua các thiết bị đầu cuối (terminal) cịn gọi là HQTCSDL đa người dùng Ở đây các trạm chỉ là các phương tiện truy cập thuần tuý chứ khơng phải là máy tính độc lập Hình thức mạng máy tính tập trung này cĩ nhược điểm là bị giới hạn số lượng người truy cập, chẳng hạn ở một thời điểm nhất định chỉ

cĩ một trạm cĩ thể truy cập được đến máy trung tâm cịn các trạm khác phải chờ

• Hệ quản trị cơ sở dữ liệu loại 3 là HQTCSDL mà ở đĩ các yêu cầu của người sử dụng cuối và các trình ứng dụng được xử lý ngay tại các trạm (Client), chỉ khi nào những yêu cầu cần tới CSDL mới được chuyển tới HQTCSDL nằm trên máy chủ (Server) và đợi Server xử lý để trả lởi ðây là mơ hình quan hệ quản trị cơ sở dữ liệu Client/Server, và mơ hình này hiện nay đang được sử dụng phổ biến trong các cơng ty, đặc biệt là trong các tập đồn lớn

Các HQTCSDL đều cĩ các tính năng chung như: định nghĩa dữ liệu; xây dựng dữ liệu; thao tác dữ liệu (cập nhật, tìm kiếm, hiển thị, sửa, xố…); quản trị dữ liệu (phân quyền sử dụng, bảo mật thơng tin,…); bảo vệ dữ liệu (thực hiện các thao tác sao chép, phục hồi,…)

Trên thị trường hiện nay xuất hiện rất nhiều hãng phần mềm cung cấp các hệ quản

trị khác nhau như Oracle®, Microsoft® SQL Server®, PostgresSQL®, Informix® hoặc IBM® DB2 Theo các ñiều tra thị trường của các hãng ñộc lập thì thị phần của SQL Server® ngày càng tăng trên thị trường HQTCSDL, ñặc biệt trên nền hệ ñiều hành Windows thì thị phần này ñứng ở vị trí số một, ñứng trên hãng Oracle® và hãng IBM® Phần mềm này sẽ ñược cài trên máy chủ Application Server ðây là sản phẩm ñược tích hợp tối ưu với các sản phẩm Server của Microsoft như Exchange, IIS, Site Server

và với hệ ñiều hành Windows

2.2.3.Các thành phần của hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu có các thành phần như sau:

• Database manager: ñây là thành phần chính của hệ quản trị CSDL Thành phần này

có nhiệm vụ ñáp ứng các lệnh truy vấn dữ liệu từ người dùng và ñảm bảo tính nhất quán của CSDL

• File Manager: thành phần này sẽ chịu trách nhiệm phục vụ tất cả các yêu cầu về dữ liệu Nó sẽ liên hệ với Disk manager ñể lấy các khối dữ liệu từ ñĩa

• Disk Manager: ñây là phần thực hiện việc quản lý dữ liệu ở cấp ñộ vật lý

2.3.1.Khái niệm

Như chúng ta ñã biết, các thông tin về thế giới thực luôn gắn với tọa ñộ ñịa lý, do vậy việc xây dựng CSDL ñịa lý là một giải pháp hợp lý nhất khi vừa thể hiện ñược thông tin về không gian của ñối tượng nghiên cứu, vừa chứa ñựng ñầy ñủ các thông tin

về thuộc tính của ñối tượng Cơ sở dữ liệu ñịa lý lưu trữ các ñối tượng dạng ñiểm, ñường, vùng trong các feature dataset và các feature class, các bảng, dữ liệu dạng raster, các quy tắc topology, network…

Cơ sở dữ liệu trong hệ thống GIS bao gồm hai CSDL thành phần chính là cơ sở dữ liệu ñịa lý (không gian) và cơ sở dữ liệu thuộc tính (phi không gian) Về lý thuyết có thể tổ chức quản lý cả hai loại dữ liệu này có cùng một CSDL và do cùng một hệ quản trị dữ liệu quản lý Khi ñó các dữ liệu thông tin ñược coi như các lớp riêng biệt gắn liền với các ñối tượng ñịa lý Song trên thực tế vấn ñề sẽ trở nên phức tạp khi số lượng

dữ liệu cực lớn và nhiều người có nhu cầu tra cứu cùng một CSDL Vì vậy, người ta tổ

chức quản lý hai loại dữ liệu này trong hai cơ sở dữ liệu riêng biệt và do hai hệ quản trị riêng biệt quản lý Geodatabase là một cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu không gian trong môi trường ña người dùng

Hình 2.2- Mô hình quản lý dữ liệu ñịa lý trong Geodatabase Trong ứng dụng ArcCatalog, Geodatabase quản lý dữ liệu ñịa lý theo dạng hình cây (tree)

Hình 2.3 - Cấu trúc dạng cây của Geodatabase trong ArcCatalog

Geodatabase là một khung quản lý và lưu trữ dữ liệu cho ArcGIS Geodatabase tổ chức dữ liệu ñịa lý thành các loại tập lớp thông tin ñịa lý khác nhau Tất cả các tập lớp thông tin ñịa lý này ñều ñược lưu giữ trên một file dữ liệu hệ thống là Microsoft®Access™ hoặc các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ như là Oracle®, Microsoft® SQL

Geometric Network Feature Dataset Feature Class

Object Class Feature Dataset

Server®, PostgresSQL®, Informix® hoặc IBM® DB2 Geodatabase có thể mở rộng từ

cơ sở dữ liệu nhỏ và ñơn người dùng ñến cơ sở dữ liệu lớn và ña người dùng trong các

hệ thống thực sự lớn hỗ trợ nhiều người truy cập và khai thác chỉnh sửa ñồng thời Geodatabase hỗ trợ nhiều dạng dữ liệu khác nhau có thể sử dụng trong ArcGIS, ví dụ như các ñối tượng dạng vector (ñiểm, ñường, vùng, miền), các hình ảnh và các dữ liệu dạng raster, các thông tin dạng bảng

Geodatabase lưu mỗi ñối tượng ñịa lý trong một hàng của bảng, ñường nét của ñối tượng ñược lưu trong trường shape của bảng, các thuộc tính ñược lưu trong các trường khác (Hình 2.4) Mỗi bảng lưu giữ một lớp ñối tượng (feature class) Một trong những

ưu ñiểm của Geodatabase ñó là các features trong Geodatabase có thể xây dựng các hành vi riêng, các features ñược lưu hoàn toàn trong các database ñơn và các lớp ñối tượng lớn của Geodatabase ñược lưu dễ dàng mà không cần phải lợp lên nhau

Hình 2.4 - Hai cách hiển thị lớp ñối tượng của Geodatabase trong ArcMap

Theo hình minh họa trên ta thấy dữ liệu trong Geodatabase hiển thị như sau: khung thứ nhất hiển thị các ñường nét (shape) của lớp ñối tượng, khung thứ hai hiển thị lớp ñối tượng ở dạng bảng, mỗi hàng của bảng thể hiện một ñối tượng duy nhất, mỗi ñối tượng có nhiều trường thuộc tính thể hiện ở các cột

Ngoài các lớp ñối tượng dạng vector, Geodatabase còn lưu ảnh raster (xem thêm

mục 1.2)

2.3.2 Các kiểu cơ sở dữ liệu ñịa lý:

Theo ESRI có 3 loại Geodatabase là: Personal Geodatabase, File Geodatabase, và ArcSDE Geodatabase Việc lựa chọn một CSDL phù hợp sẽ tuỳ thuộc vào những yêu cầu riêng biệt của mỗi dự án GIS hoặc một ứng dụng cụ thể nào ñó

•Personal Geodatabase (hay Personal for Microsoft Access) sử dụng Microsoft®Access™ ñể lưu trữ và quản lý dữ liệu Chúng ñược thiết kế hỗ trợ ñơn người dùng với một tập lớp dữ liệu có kích thước nhỏ ñược giới hạn dung lượng 2 Gigabytes

•File Geodatabase: trong File Geodatabase, mỗi một tập lớp dữ liệu ñược lưu trữ trên các ổ dữ liệu riêng biệt, và mỗi một geodatabase ñược lưu trữ trên một thư mục file riêng lẻ File Geodatabase cung cấp việc hiển thị một cách nhanh chóng và có thể mở rộng kích thước file trở lên rất lớn (cỡ 1 Tetabytes) Tuy nhiên File Geodatabase không hỗ trợ ña người dùng như ArcSDE Geodatabase

•ArcSDE Geodatabase cho phép quản lý dữ liệu không gian với hiệu suất cao trên nhiều loại cấu hình hệ quản trị dữ liệu cơ sở như Oracle®, Microsoft® SQL Server®, PostgresSQL®, Informix® hoặc IBM® DB2 Thông qua kỹ thuật này, ArcSDE hỗ trợ môi trường làm việc ña người dùng và có thể quản lý một khối lượng dữ liệu cực lớn

mà ở ñó mọi người sử dụng ñều có thể truy cập và khai thác dữ liệu cùng lúc dựa trên nguyên tắc phân quyền, ví dụ phân quyền cho lớp người nào chỉ ñược phép mở và xem

dữ liệu, lớp người nào ñược phép mở, xem và chỉnh sửa dữ liệu,v.v…

ArcSDE Geodatabase lại gồm có 3 phiên bản là: Personal, Workgroup và Enterprise Trong ñó, phiên bản Personal ñược quản lý trong ArcCatalog của ArcGIS Desktop, còn phiên bản Workgroup và Enterterprise ñược quản lý bằng ArcGIS Server (Xem thêm mục 2.4.2.2) Phiên bản Workgroup cũng có thể ñược quản lý trong ArcCatalog Dung lượng lưu trữ dữ liệu ñịa lý cũng như số lượng người truy cập tăng lên theo mức tăng của các phiên bản này

ArcSDE là cổng kết nối ArcGIS với phần quản trị thông tin trong hệ thống quản trị

dữ liệu quan hệ ArcSDE làm tăng thêm những khả năng cần thiết cho ArcGIS khi người sử dụng cần một cơ sở dữ liệu Geodatabase quy mô lớn có thể chỉnh sửa và hiển thị tức thì trong môi trường ña người dùng (Hình 2.5)

Hình 2.5 - Cơ chế nhiều người dùng cùng truy cập và chỉnh sửa dữ liệu ñịa lý trong Geodatabase thông qua cổng ArcSDE

(Nguồn: Reza Wahadj, Geodatabases, UCSD)

2.3.3 Khái niệm Schema, Metadata, Subtypes và Domains

2.3.3.1 Schema

Schema là tập hợp các ñối tượng cơ sở dữ liệu Các ñối tượng của Schema là những cấu trúc logic như bảng biểu, khung nhìn, lập chỉ mục ñược người dùng tạo ra ñể chứa hoặc tham khảo dữ liệu của họ

Schema thuộc sở hữu của một người dùng cơ sở dữ liệu và có cùng tên với người dùng ñó Schema sử dụng công cụ Case Tools của ArcCatalog với hai chức năng chính

là mã hóa và tạo lập lược ñồ ñể ñể thiết kế mô hình dữ liệu ñịa lý

2.3.3.2 Metadata

Theo TS Warwick Cathro (Thư viện Quốc gia Úc), thì “Metadata là những thành phần mô tả tài nguyên thông tin hoặc hỗ trợ thông tin truy cập ñến tài nguyên thông tin trên Web” Thuật ngữ “meta” xuất xứ là một từ Hy Lạp dùng ñể chỉ một cái gì ñó có bản chất cơ bản hoặc cao hơn Vì vậy Metadata còn có nghĩa là dữ liệu có cấu trúc về

bùng nổ của các loại dữ liệu ña dạng ở dạng số, văn bản, âm thanh, hình ảnh, tài liệu

ña phương tiện Những tài liệu này có thể truy cập ñược trên mạng Internet song việc tìm kiếm chúng một cách hiệu quả và khoa học như với các hệ thống thông tin trực tuyến là hết sức khó khăn ðể góp phần tăng cường chất lượng tìm kiếm các tài liệu số trên mạng Internet, người ta ñã ñưa ra giải pháp sử dụng Metadata

Mối liên kết giữa các bản ghi metadata và việc mô tả tài nguyên có thể ở một trong

2 dạng:

- Dạng thứ nhất là các phần tử của metadata ñược chứa trong một bản ghi tách rời với ñề mục

- Dạng thứ hai là Metadata có thể ñược gắn vào trong tài nguyên

Metadata của dữ liệu ñịa lý trong ArcGIS thuộc dạng thứ hai Metadata này có các thuộc tính (phần tử) cơ bản như:

- Thẻ Description có các phần tử như:

•Phần tử Theme: tên (chủ ñề) của tập dữ liệu Dataset

•Phần tử Abstract: mô tả tóm tắt nội dung của tập dữ liệu

•Phần tử Purpose: nêu mục ñích của việc lập cơ sở dữ liệu

•Phần tử Status of the data: nêu tình trạng dữ liệu ñã hoàn thành hay ñang

trong quá trình biên tập và hoàn thiện

•Phần tử Date and Time: ghi lại ngày, tháng, năm dữ liệu ñược thiết kế như là

dữ liệu nền

•Phần tử Publication Information: lưu trữ thông tin về tổ chức hoặc cá nhân

ñưa ra dữ liệu

•Phần tử Data Storge and Access Information: ghi lại vị trí mà dữ liệu này

ñược lưu trữ trong cơ sở dữ liệu ñịa lý (như tên Server, tên Service, tên Database, tên User, Version) v.v

- Thẻ Spatial có các phân tử nhằm lưu trữ hệ quy chiếu, tọa ñộ, ñộ cao, v.v

- Thẻ Attributes có các phần tử lưu trữ chi tiết về các lớp dữ liệu dạng ñiểm,

ñường, vùng

2.3.3.3 Subtypes

Là các ñối tượng có cùng thuộc tính và hành vi ñược lưu trữ trong cùng một bảng (Table) và cùng một lớp ñối tượng (FC) Ví dụ: lớp Giaothong (lớp ñường) gồm có nhiều loại ñường như: Quốc lộ, Tỉnh lộ, Huyện lộ Tất cả các loại ñường này ñều có cùng một kiểu hình học, kiểu dữ liệu, cùng hệ tọa ñộ và ñộ cao Nhưng trong “Huyện lộ” lại chia ra loại ñường là ñường “chính”, “hẻm”, chất liệu trải mặt là “nhựa” hay

“bê tông” hay “ñá, sỏi” hay “ñất” Trong trường hợp này, không cần phải tạo ra các FC riêng rẽ cho từng loại kể trên nhưng vẫn phân biệt ñược giữa các loại ñường ñó với nhau một cách rõ ràng và chính xác, ESRI sử dụng khái niệm subtypes và ñánh số cho chúng Ví dụ:

-Loại ñường ñược chia làm 2 loại và 2 ñộ rộng:

•Type 1: là loại ñường phố chính có ñộ rộng từ 10-15 mét

•Type 2: là loại ñường ngõ, hẻm có ñộ rộng từ 7-10 mét

-Loại chất liệu trải mặt gồm 4 loại:

•Type 1: chất liệu trải mặt là “nhựa”

•Type 2: chất liệu trải mặt là “bê tông”

•Type 3: chất liệu trải mặt là “ñá, sỏi”

•Type 4: chất liệu trải mặt là “ñất”

Các Type 1, Type 2,… này gọi là các subtypes

• Coded Value Domain: là danh sách các giá trị (list of value) trong một trường Cùng một loại ñối tượng lại có rất nhiều thuộc tính Ví dụ: cùng ñối tượng là ñất (Land) có rất nhiều loại ñất như: ñất ở ñô thị, ñất ở nông thôn, ñất giáo dục, ñất y tế, ñất công cộng,v.v Coded Value Domain dùng ñể phân loại các thuộc tính ñó

2.4 Tổng quan về ArcGIS nói chung và ArcGIS Server nói riêng

Hình 2.6-Sơ ñồ hệ thống phần mềm ArcGIS

(Nguồn: Understanding ArcSDE, ESRI)

Theo hình vẽ trên, ta thấy hệ thống ArcGIS có các sản phẩm, trong ñó các sản phẩm tiêu biểu chúng ta thường gặp như:

2.4.1.ArcGIS Desktop

* Bộ ArcGIS Desktop có 3 phiên bản (License) gồm: ArcView, ArcEditor, ArcInfor

Theo thứ tự này các chức năng và giá thành ñều tăng

- ArcView là ứng dụng GIS dùng cho hiển thị dữ liệu ñịa lý dưới dạng bản ñồvới chất lượng cao ArcView cung cấp các chức năng cơ bản cho phân tích và xử lý bản ñồ như chồng xếp, quản lý metadata, chuyển ñổi hệ toạ ñộ Phiên bản này hỗ trợ việc hiệu chỉnh dữ liệu ñịa lý trong cơ sở dữ liệu Access hoặc cơ sở dữ liệu dạng File

- ArcEditor: có tất cả các chức năng của ArcView Do ñó, ArcEditor cho phép thực hiện bất cứ bài toán nào của GIS từ ñơn giản cho ñến phức tạp, bao gồm hiển thị bản

ñồ, quản lý dữ liệu, phân tích không gian, sửa chữa và xử lý dữ liệu với dữ liệu ñược lưu trữ CSDL không gian (GeoDatabase) Phiên bản này có hỗ trợ cơ chế nhiều người cùng truy cập và chỉnh sửa dữ liệu ñồng thời

- ArcInfor: có tất cả các chức năng của ArcEditor, cho phép xây dựng mô hình CSDL

và phân tích CSDL ñịa lý nâng cao, cung cấp các công cụ cần thiết ñể thiết kế các

phân tích chồng lấp bản ñồ, phân tích không gian cao cấp theo thời gian, phân tích bề mặt, cho phép chuyển ñổi và xuất dữ liệu dưới nhiều ñịnh dạng, tạo và quản lý CSDL ñơn người dùng, CSDL ña người dùng và các tập lớp ñối tượng ñịa lý

* Tất cả các phiên bản của ArcGIS Desktop ñều bao gồm các ứng dụng ArcMap, ArcCatalog và ArcToolbox, cụ thể:

• ArcMap là ứng dụng thực hiện tất cả các nhiệm vụ về bản ñồ bao gồm trình bày, hiển thị bản ñồ, phân tích bản ñồ và sửa chữa dữ liệu

• ArcCatalog là ứng dụng cho cho phép người sử dụng tổ chức và quản lý tất cả các dạng dữ liệu ñịa lý trong CSDL (CSDL không gian hoặc dạng file shape, coverage) ArcCatalog cung cấp các công cụ ñể hiển thị, tra cứu, tìm kiếm thông tin, ghi nhận và hiển thị thông tin metadata, ñịnh nghĩa lược ñồ cấu trúc của các lớp thông tin ñịa lý

• ArcToolBox là ứng dụng cung cấp các công cụ GIS dùng cho phân tích và xử lý dữ liệu bản ñồ như:

-ðịnh nghĩa và chuyển hệ toạ ñộ

-Phân tích, xử lý bản ñồ: chồng xếp, thực hiện các phép toán ñại số bản ñồ

* Ngoài bộ ArcGIS Desktop, tùy theo nhu cầu kỹ thuật của mỗi ñơn vị hoặc cá nhân,

có thể mua thêm các phần mềm mở rộng (còn gọi là Extensions) như: ArcGIS Explore ArcGIS 3D Analyst, ArcGIS Spatial Analyst, v.v

• ArcGIS Explore là một phần mềm ñược phép dowload miễn phí giúp ta có thể tìm kiếm, hiển thị và chia sẻ và các thông tin GIS trực tuyến

• ArcGIS 3D Analyst là ứng dụng dùng cho mô hình hoá, phân tích và xử lý bề mặt ñịa hình ArcGIS 3D Analyst cung cấp các công cụ tiên tiến của GIS ñể thực hiện các bài toán trên bề mặt ñịa hình như: nội suy bình ñộ, tính mặt cắt, tính khối lượng, lưu vực v.v ArcGIS 3D Analyst cung cấp một môi trường hiển thị tích hợp các dạng dữ liệu khác nhau (bản ñồ vector, ảnh) trên bề mặt ñịa hình trong mô hình không gian 3 chiều Cùng với ArcView, ArcGIS 3D Analyst là môi trường ñể xây dựng phần mềm ứng dụng quản lý và hiển thị cơ sở dữ liệu bản ñồ ñịa hình

• ArcGIS Spatial Analyst dùng khi ñơn vị sản xuất có nhu cầu về phân tích không gian cao cấp

2.4.2.ArcGIS Server

Công nghệ ArcSDE: Giải pháp lựa chọn cho quản trị CSDL về thông tin lưu trữ là

sử dụng phần mềm Arc Spatial Data Engine (ArcSDE) của hệ thống phần mềm ArcGIS Từ tháng 1 năm 2010, ArcSDE 9.3 và ArcIMS ñược tích hợp trong ArcGIS Server 9.3 ArcSDE cho phép lưu trữ và quản lý thông tin theo mô hình cơ sở dữ liệu không gian (GeoDatabase) ña người sử dụng trong một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan

hệ ðây là một ưu ñiểm vượt trội của công nghệ GIS của hãng ESRI so với các hãng khác

ArcGIS Server là công cụ quản lý dữ liệu ñịa lý dựa trên nền Web với các chức năng chính là: công bố các dịch vụ GIS, tạo các ứng dụng bản ñồ trên nền Web và quản lý các thuộc tính của GIS Server ArcGIS Server làm việc như một Server ứng dụng phân tán dữ liệu không gian dưới nhiều ñịnh dạng tới các ứng dụng khác nhau thông qua Internet Các tổ chức sử dụng ArcGIS Server ñể công bố bản ñồ và các chức năng của GIS qua mạng nhằm cải thiện công việc nội bộ, truyền ñạt các vấn ñề thực,

và thu hút nhà ñầu tư

ArcGIS Server là nền tảng ñể xây dựng hệ thống thông tin ñịa lý (GIS) có quy mô lớn, hỗ trợ ña người dùng, tích hợp nhiều chức năng GIS mạnh và ñược xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn công nghiệp ðây là một hệ thống gồm nhiều thành phần có thể triển khai trên nhiều máy khác nhau, mỗi thành phần này lại nắm giữ một vai trò cụ thể trong quá trình quản lý, hoạt ñộng hoặc ngừng hoạt ñộng, cân bằng nguồn tài nguyên cung cấp cho một hay nhiều Server

Những phân tích dưới ñây và kết quả phần thực nghiệm giới thiệu tổng quan về công nghệ ArcGIS Server và cho thấy rõ hơn khả năng ứng dụng của công nghệ này trong quản lý thông tin ñịa lý

2.4.2.1 Các thành phần của ArcGIS Server

- Máy chủ GIS (GIS Server): có chức năng lưu trữ và chạy các ứng dụng trên máy chủ (Host), máy chủ GIS bao gồm một máy chủ SOM (Server Object Manager) và một hoặc nhiều máy chủ SOC khác (Server Object Conteiners) GIS Server thực chất là các hàm, các module ñể xử lý dữ liệu GIS GIS Server có chức năng quản lý các dịch vụ

GIS, quản lý và xử lý các yêu cầu dữ liệu GIS rồi gửi trả về Web Server, thông qua Internet/Intranet ñể hiển thị ở User/Client

-Máy chủ Web (Web Server: IIS, Apache,…): Web Server có chức năng xử lý các giao tiếp tới GIS Server và quản lý các ứng dụng trên Host và các dịch vụ ở ñầu cuối

- Data Server: có chức năng lưu trữ, quản lý các nguồn tài nguyên GIS và truy vấn dữ liệu GIS

- ArcSDE: là cầu nối trung gian dùng ñể truy xuất vào cơ sở dữ liệu GIS trên Geodatabase lưu trữ trên Server

Hình 2.7 - Các thành phần của hệ thống ArcGIS Server

(Nguồn: http://esri.com) Bên cạnh ñó, ArcGIS Server cho phép các lập trình viên và các nhà thiết kế hệ thống triển khai quản lý GIS tập trung ðiều này sẽ làm giảm bớt giá thành của phần mềm cho những người sử dụng GIS và có thể mở rộng khả năng hỗ trợ người dùng giúp tiết kiệm giá thành cài ñặt phần mềm trên từng máy Cùng với khả năng hỗ trợ các dịch vụ Web, ArcGIS Server có thể tích hợp lý tưởng với các hệ thống thông tin khác như các cơ sở dữ liệu quan hệ RDBMS, các máy chủ Web, các máy chủ lớn SOM 2.4.2.2 Các ñặc ñiểm chính của ArcGIS Server

ArcSDE

1)Cung cấp một khung GIS chuẩn

- ArcGIS cung cấp một khung làm việc (framework) chuẩn dùng cho việc phát triển các ứng dụng trên máy chủ

- Trong quá trình xây dựng và phát triển, nắm bắt ñược nhu cầu của khách hàng và

ñể phục vụ tốt hơn, ArcGIS Server các phiên bản mới ñã phân khúc 3 dòng sản phẩm khác nhau là: Basis, Standard và Advanced

• Phiên bản Basis (ArcGIS Server Basis) là phiên bản dành cho người dùng GIS muốn chia sẻ dữ liệu ñịa lý trên môi trường Web, nó bao gồm các công cụ lưu trữ, quản lý và phân phối dữ liệu trên Web thông qua Internet

• Phiên bản Standard (ArcGIS Server Standard) ñược thiết kế cho người sử dụng GIS,

hỗ trợ hiển thị 2D và 3D, giúp quản lý và lưu trữ dữ liệu

• Phiên bản Advanced (ArcGIS Server Advanced) ñược thiết kế cho các tổ chức, trung tâm GIS lớn, hỗ trợ các khả năng GIS mạnh ñể phân phối các dịch vụ GIS trong

tổ chức và trên Internet, hỗ trợ hiển thị 2D và 3D, giúp quản lý và lưu trữ dữ liệu

Hình 2.8 - Các dòng sản phẩm của ArcGIS Server

(Nguồn: Kevin Amstrong, ArcGIS Server 9.2, A Comprehensive Overview, ESRI)

Mỗi một trong 3 phiên bản trên ñều phân thành nhiều cấp ñộ: Workgroup và Enterprise

• Với cấp Workgroup, hệ thống chỉ cho phép tối ña 10 kết nối, giới hạn người sử dụng trên hệ thống Microsoft SQL Server Express, giới hạn dung lượng bộ nhớ 2GB

và dữ liệu không gian là 4GB

• Với cấp Enterprise, ArcGIS Server không giới hạn số lượng người sử dụng thông qua các kết nối, ngoài ra hệ thống hỗ trợ ñược các hệ quản trị cơ sở dữ liệu rất ña dạng như IBM DB2, IBM Informix, tất cả các phiên bản của Microsoft SQL Server, Oracle, dung lượng bộ nhớ và lưu trữ dữ liệu không gian là không giới hạn, hoạt ñộng theo mô hình mạng máy trạm/máy chủ (Clients/Server)

2)Chi phí thấp: ArcGIS Server có khả năng hỗ trợ các ứng dụng lớn như xây dựng WebGIS, cho phép các ứng dụng server có thể chạy trên nhiều máy chủ Web, hỗ trợ

ña người dùng, do ñó làm giảm giá thành ñầu vào

3)Cung cấp các ứng dụng Web và các mẫu ứng dụng Web: ArcGIS Server cung cấp một bộ các công cụ ñiều khiển Web Các Web controls này kết hợp với các mẫu ứng dụng Web hỗ trợ việc tích hợp bản ñồ vào các ứng dụng Web trở nên ñơn giản và ña dạng hơn, giúp các lập trình viên dành nhiều thời gian vào việc xây dựng các chức năng GIS theo mục ñích của dự án

4)Hỗ trợ ña nền: ArcGIS Server hỗ trợ chạy trên nhiều nền hệ ñiều hành như Windows, Linux v.v

5)Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình: ArcGIS Server hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau bao gồm cả NET và Java cho phép mở rộng theo yêu cầu yêu cầu riêng ArcGIS Server cho phép các ñối tượng ñược lập trình bằng nhiều công cụ và các lập trình viên không cần biết và thông thạo nhiều ngôn ngữ lập trình

6)Có tính mở: ArcGIS Server cho phép các lập trình viên sử dụng kèm theo các phần mềm mở rộng như ArcGIS 3D Analyst, ArcGIS Spatial Analyst, ArcGIS StreetMap 7)Cung cấp nhiều tài nguyên cho các lập trình viên: Bộ công cụ phát triển của ArcGIS Server cung cấp một hệ thống trợ giúp dựa theo các sơ ñồ mô hình ñối tượng, các mẫu ứng dụng Web và các ñoạn mã lập trình mẫu, giúp cho các lập trình viên dễ dàng tiếp cận và sử dụng

2.4.2.3 Các sản phẩm của ArcGIS Server