Nghiên cứu dịch vụ Web OGC (Open Geospatial consortium) và ứng dụng

I HC QUI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


HỒ TRUNG NGUYÊN




NGHIÊN CỨU DỊCH VỤ WEB OGC
(open geospatial consortium) VÀ ỨNG DỤNG





LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN







HÀ NỘI - 2014

I HC QUI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


HỒ TRUNG NGUYÊN



NGHIÊN CỨU DỊCH VỤ WEB OGC
(open geospatial consortium) VÀ ỨNG DỤNG


  
K thut phn mm
 : 60480103


LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN


NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. ĐẶNG VĂN ĐỨC



HÀ NỘI - 2014

1

LỜI CAM ĐOAN

ng nng kt qu ca lut nghi
 i s ng dn c
ni dung ca luc tng
hp t nhiu ngut c u tham kh
 phn cui ca lu
u mc k lunh
cho l
Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Học viên



Hồ Trung Nguyên

2

LỜI CẢM ƠN

 c ti s  ca ging dn
c. Thn   
n trong sut th
i ln tp th  
 - t nhng kin thc b i
u khoa h  vng ch

Cn hu kii, chia s
kin thm thc t  i tho luc
ng v u kin
u, ch ng th c.
Cui li cng h 
ng hc tn cu vi nhit v. Tuy r gng ht
s i thit mong nhn
c nha thn.

 

3

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

 th 
n rt mi s  v  ng d
tri  u bt
h c ng dt nhi
c v kinh t - ng, b 
 a ch, nhm c GIS
phn mm v t cao.
y, xn phn mm d n m 
n rt mc s ng a nhiu t
ch   gii. T chc OGC (Open Geospatial Consortium) vi mc ti 
dn thc d lin
vi m bit, WebGIS kt hp vn m OGC
ng gii thiu nhng sn phm v GIS v liu qu
n cng mng  gii.
Trong ni dung lump mt s n
nht v h tht s  n
m ng dch v Web ng dng trong th - i

ca m.
a luu v m m
ngun m 
dng dch v WebGIS ng dng th -  ng Hi, tnh
Qu nghim dch v ng.








4

MỤC LỤC
L 1
LI C 2
T NI DUNG LU 3
MC LC 4
B VIT TT 7
DANH M 8
DANH MNG BIU 10
NG QUAN V H  11
1.1. Gii thiu tng quan v GIS 11
 11
n ca Gis 11
1.1.2.1. Phn cng 12
1.1.2.2. Phn mm 12
1.1.2.3. D liu 12

i 13
  13
a GIS 13
1.1.3.1. Thu thp (Cature ) 14
1.1.3.2 ( Store ) 14
1.1.3.3. Truy vn ( Query ) 14
1.1.3.4 14
1.1.3.5. Hin th ( Display ) 14
1.1.3.6. Xut d liu ( Output ) 14
 liu GIS 14
 liu Vector 14
1.2.1.1 Gii thi liu Vector 14
1.2.1.2. C liu Vector 16
1.2.3.  liu Raster 19
1.2.3.1. Gii thi liu Raster 19
m d liu raster 20
1.2.3.3. Chuys d liu d 22
m ca d li 23
1.3. Tng quan v WebGIS 24
1.3.1. Ki 25
5

1.3.1.1.T 26
1.3.1.2. Tng giao dch (Bussines tier) 26
1.3.1.3. Tng d liu (Data tier) 26
1.3.2. Ch 27
1.3.3. ng dng ca WebGIS 28
U V  WEBGIS NGUN
M 29
2.1 Gii thiu v OGC (Open Geospatial Consortium) 29

2.1.1. Lch s ca t chc OGC 29
2.2 Dch v OGC cho GIS 30
ng ca king dch v (SOA) 30
2.2.1.1. m 30
 31
2.2.2. OGC Web service (OWS) 32
2.2.3. Web Map Service (WMS) 34
2.2.4. Web Feature Service (WFS) 35
2.3.  n m d ng WebGIS 36
2.3.1. PostgreSQL 36
 qun tr PostgreSQL 36
2.3.1.2. Phn m rng PostGIS 36
2.3.2. Mapbuilder 36
2.3.3. GeoServer 39
NG DCH V WEBGIS NG D
LIU TH NG HI TNH QUNG  43
 43
3.1.1 Hin tr 43
 th 43
 thng 44
3.4. Thit k 45
3.4.1. Thit k ki thng 45
3.4.2. Thit k ch 46
 ch 46
 chg 46
3.4.3. Thit k giao din 47
3.4.3.1. Giao din qun tr 47
3.4.3.2. Giao di 48
6

ng h thng 49
 dng PostgresSQL+PostGIS 50
t h qun tr  d liu PostgreSQL 50
3.5.1.1. Import reSQL/PostGIS  Kt ni gvSIG vi CSDL
54
a CSDL trong postgreSQL  GeoServer to kiu hin th (style)
cho  lp d liu. 56
 nghim 63
KT LUN 64
U THAM KHO 65
PH LC 66


7

BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu
Diễn giải
Tiếng Việt
GIS
Geographic Information System
H th
OGC
Open Geospatial Consortium
Mt t ch    n m
 v 
WebGIS
Website Geographic
Information System

H thn tng
Web
SOA
Service Oriented Architecture
King dch v
MVC
Model-View-Controller
Kin mm MVC
HTML
HyperText Markup Language
 n
HTTP
Hypertext Transfer Protocol
Giao thc truyn
XML
eXtensible Markup Language
 u m rng
GML
Geography Markup Language
 
WMS
Web Map Service
Tn th 
WFS
Web Feature Service
Cung cp d liu th   
trong GML
CAT
Catalog Interface
n chun

SLD
Styled Layer Descriptor
Mt c t WMS
CSDL
Database System
 d liu ca h thng









8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
n ca GIS 12
u din b vector( Nguc, 2001) 15
 liu topology vector 17
 d liu raster (Nguc, 2001) 20
u di trong raster 22
 chuyi gi 22
i c liu (Ngun: Tor Bernhardsen, 1992) 23
n 25
p trong ki 27
n ca SOA 31
n ca Web Map Service 34
 38

n GeoServer 40
n th b  41
  h thng 45
  46
 i qun tr 47
  48
n trang ch 48
n b 49
 t chc trang Web 50
template_postgis 51
n pgAdmin III ca PostgreSQL 51
n to mi Database 51
nh 3.11. Co Database 52
 53
bng trong CSDL 53
.14. Cstgis 54
To mcs template_postgis 54
lugins trong PostgreSQL 55
.17. Ca s Shape File to PostGIS Importer 55
.18. D liu bng cy xanh trong pgAdmin III 56
 3.19. Hp thoi to
Workspace
56
Hp thoi to Store 57
p tho kho d liu 57
9

p thoi chon h t trong GeoServer 58
o kiu hin th 59
o kiu hin th ng 60

p thoi chn kiu hin th (style) cho lp b (layer) 61
p b c chn kiu hin th 62

10

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bng 1.1. C 16
Bng 1.2. B 18
Bng 1.3. Bng Topology cung 18
Bng 1.4. B 18
Bng 1.5. Bng d liu t cung 19
11

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ

1.1. Giới thiệu tổng quan về GIS
1.1.1. GIS là gì
H th           i t
nhn mnh m trong kho l t
  lp b  vt, hing tht.
 GIS kt h d ling
c cung cp t 
b.
 nhi, tin h
hc. Bu t th  bing mi,
khoa h gp nhi :
- t tp hp cn cng, phn m
 p hc thit k   thu thu tr, cp
nh hin tt c 

- t h thc thit k  c v liu trong
h to  quy chiu. GIS bao gm mt h  d li 
vi d li
- Mt h thc g h tr cho vi
vi d liu k
-  s d li tng h liu s 
 ng b, m gi
t ca mng.
T   hiu m Theo [2]
Hệ thống các công cụ nền máy tính dùng để thu thập,lưu trữ, truy cập và biến đổi,
phân tích và thể hiện dữ liệu liên quan đến các vị trí trên bề mặt trái đất và tích hợp
các thông tin này vào quá trình ra quyết định”.
1.1.2. Các thành phần của Gis
c kt hp bi, phn cng, phn mm,
d li
12


Hình 1.1. Các thành phần của GIS
1.1.2.1. Phần cứng
Phn c tht h GIS hong. Phn cng
bao gt b nhp d lit b mng cn
thit khi tring mng.
1.1.2.2. Phần mềm
Mt phn m:
- Nhin thu 
- u chnh, cp nh chc

-  d liu nhm gii quy
- thi gian.

- Hin th 
nhau.
1.1.2.3. Dữ liệu
D liu trong h thng d lirt
phc tp. Cm nh s cnh b , mi quan h logic
gi ng d liu th hin
ng xy ra t nh. Theo [4Dữ liệu địa lý được tham chiếu
tới các vị tri trên bề mặt Trái Đất thông qua việc sử dụng một hệ thống các tọa độ
chuẩn. Hệ thống này có thể mang tính chất cục bộ như trong trường hợp khảo sát
một khu vực có diện tích nhỏ, hoặc cũng có thể được định vị trong một hệ tọa độ
mang tính quốc gia hoặc quốc tế”
13

M d lic i d li
li liMi loc 
  s liu, hiu qu, x n th.
D lig gian ( spatial) cho ta bit v c v a
 mt.  liu dia
ng vi nhng s vnh v ca th gii thc.
D li-spatial) h liu thu
liu  dn  m c
1.1.2.4. Con ngƣời
 thc hi hong c
th thng lc tng

- i s dn m gii quy
a h. H o tt
v c 
- Ngng b: S dp b c ly t nhiu ngu
nhau, chnh sa d li t u.

- Ngi xut bn: S dng phn m kt xut ra b i nhiu nh
d
- Ngi quy nh v 
- Ngng d liu: Lp d liu b b
, chuyi t nh d
- Ngi qun tr CSDL: Qum bo h thng vt.
- Ngi thit k  li
1.1.2.5. Phƣơng pháp phân tích
n rt quan tr m bo kh ng ca h thu
t quynh s  a vi  tri   GIS. H thng GIS cn
i mt b phn qu phc giao nhim v ng
hoc ci tn m u c th.
1.1.3. Các chức năng của GIS
H th: Thu th, truy vn,
n th t d liu.
14

1.1.3.1. Thu thập (Cature )
D liu ca h th

 c cung cp t b giy, s liu
ghi nhy, nh v tinh hoc t b c k thut s
thit b nh v mt b nh v v tinh (GPS: Global Position System), h
thng thu thp d liu t ng (SCADA: Supervisory Control And Data

1.1.3.2. Lƣu trữ ( Store )
 biu dic raster.
1.1.3.3. Truy vấn ( Query )
 truy v ha hin th .
1.1.3.4. Phân tích ( Analyze )

 li  li nhi v s ng ln nhau ca
nhng mi quan h a nhiu tp d liu. H tr vic ra
quynh cnh nh xy ra khi b 
i.
1.1.3.5. Hiển thị ( Display )
D lic hin th i cung cp
c
quan, ch vit, bi, b, bng th 
 t qu 
1.1.3.6. Xuất dữ liệu ( Output )
H tr vic kt xut d liu b i nhinh dng: Giy in, 
1.2. Các mô hình dữ liệu GIS
1.2.1. Mô hình dữ liệu Vector
1.2.1.1 Giới thiệu mô hình dữ liệu Vector
 lii c th 
 hp gi
u din  c liu vector
c t chi dc biu
dit h thng t 

- m: ic cn nht ca d liu vector. im (thc th a l
c th hi  
cnh bi mt cp t (x,y) duy nht.  li
 i cp t.
15

m biu di u khi
u di so vi t l ca b 
v y ra tai na ch, ch s h
- ng: Thc th p hc

th nh bng nhn tht hai hay nhiu cp t.
n nhng ni gim bt k   
  liu th him xum kt
ng gm tng gnh (Vertices).
ng  biu din
bao hay nhng feature rt hp so vi t l b ng phi,
h th
- ng hai chi  chiu
r ng. V hp c
  c  i ranh gi     c c
vertex) nt k to  m trong
c ghi nh d lih 
to  ci suy m
  biu di nh: rut, ao,
h




Hình 1.2. Biểu diễn bản đồ vector [1]

16

1.2.1.2. Cấu trúc trong dữ liệu Vector
1.2.1.2.1. Cấu trúc Spaghetti:
C liu Spaghetti mnh bng cp t (x,y), mi
c biu din bng mt chui nhng cp t (x
i
,y
i


nh bng mt chup t (x
i
,y
i
 a
 m cu ng nhau
c tng chung ca hai
 c lp.
 a b B chung, c
biu di





Đặc trƣng
Vị trí
m A
(x
A
, y
A
)
m B
(x
B
, y
B
)

Cung AB
(x
A
, y
A
), (x
B
, y
B
)

(x
A
, y
A
), (x
a1
, y
a1

a5
, y
a5
) , (x
B
, y
B
), (x
A
, y

A
)

(x
A
, y
A
), (x
b1
, y
b1
), (x
b2
, y
b2
), (x
b3
, y
b3
) , (x
B
, y
B
), (x
A
, y
A
)

Bảng 1.1. Cấu trúc Spaghetti

17

Cc s d lp b s
h  
1.2.2.2.2. Cấu trúc Topology
 gii quyt v quan h 
kh thi. Trong h thc g
cung--node). C liu cung-
vn t . Vi nh

Mnh bm cui gm
ging ca cung gnh.
t cung ph
p hp ci ling
 c gii hn b
t nhau.
Trong c trong bn bng
d liu: bng t cung, bng topology cung, bng topology
 v  
 ct h t.

Hình 1.3. Dữ liệu topology vector

18


Bảng 1.2. Bảng Topology vùng



Cung
A
AB,AaB
B
AB,AbB



Bảng 1.3. Bảng Topology cung

Topology cung
Cung
u
i

i
AB
A
B
A
B
AaB
A
B

A
Aba
A

B
B






Bảng 1.4. Bảng Topology nút




Cung
A
AB,AaB
B
AB,AbB
19

- Bnh nh
 
- Bnh mi c nh
- Bnh quan h ci cung.
T ba b  cn t trong b.
Bng th  t c t c
nh ca  t  a mi phn t   vi th gii
thc.

1.2.3. Mô hình dữ liệu Raster
1.2.3.1. Giới thiệu mô hình dữ liệu Raster
Ct trong nhng c lin nht trong GIS.
  c g   ch    a d li   
organization of spatial data).  iu di        m nh
(pixel). Pixel n t  ca c li biu din m
D liu t cung

Cung

u (x,y)

nh vertex(x,y)

i (x,y)
AB
A

B

AaB

A
a1, a2, a3, a4, a5
B
AbB
A
b1, b2, b3
B
Bảng 1.5. Bảng dữ liệu tọa độ cung

20

 ca pixel ch t c s
cc gn 
 bng pixel ch 
khu vu. D liu Raster gn lin vi d liu dng nh hoc d li
c cao. D liu Rasth biu dic rt nhing t nh
b mn nh chp t v tinh, nh chnh dng d liu Raster rt
 tr rt nhiu kiu d li s dng s 
th hay t h . Mng nhau s 
s  thu i ca
      m nh, m m nh lin k
nhau, m p hp nhim nh. i, theo [3 “Mô hình dữ liệu
raster chủ yếu dùng để phản ánh các đối tượng dạng vùng, ứng dụng cho các bài toán
tiến hành trên các đối tượng dạng vùng: phân loại, chồng xếp”.

1.2.3.2. Đặc điểm dữ liệu raster
c ti mt mng hai chim t
  ng nht biu din m           
 ca h t ti cell nm t
Hình 1.4. Biểu đồ dữ liệu raster [1]

21

nh bi ch s  s cng tha mt s c s thc)
biu din ki thut hi.
c ca cell trong raster ph thuc nhi i d liu. Cell
ph nh   thu thp chi tit d li
 l   liu mn tin.
Trong c li c biu di
sau.
 c biu din bng mc biu din bng mt tp
 rng cng bng chiu rng ca m
c biu din bi mm k nhau.

22

n d li li bao gm:
- nh chp t v tinh, chp t nh vi
- Chuyn t d liu vector sang
-  d liu dng raster
- 
-  ng phn (Quadtree)
-  cnh (Fractal)

1.2.3.3. Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster
u cu ca h th
chn c liu dng vector hoc raster. Mt s   thuc
cht ch  liu raster, do v liu
vector sang d li gc li, bii t
             
p h to


ng
m


RASTER
VECTOR
RASTER
Vector

Raster

Hình 1.5. Biểu diễn các đối tượng cơ sở trong raster


Hình 1.6. Sự chuyển đổi giữa hai mô hình vector và raster

23


 chuyi d ling d c
t n 256 byte ci vc chuy
ng s g  s i
vm cc tng h t(x,y) c thuc
c b b  chuyn m raster sang
c ht nhn dn cng s c
m ng vector
ng.
Nhim v bip h
p vi v u din
vector. Tp x 

 ch  a ch    
 m cuc gii hn bi m h thng
to  b  n thnh bc.



1.2.3.4. So sánh ƣu và nhƣợc điểm của dữ liệu raster và vector
D lim sau:
-  d li  nh
c thc hin d 
Hình 1.7. Chuyển đổi cấu trúc dữ liệu (Nguồn: Tor Bernhardsen, 1992)