Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản đồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI






LUẬN VĂN THS NGUYỄN TIẾN PHƯƠNG





NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG BẢN ĐỒ SỐ
TRÊN CÁC THIẾT THỊ TRỢ GIÚP CÁ NHÂN







Người hướng dẫn Đặng Văn Đức



Hà Nội 2007

Trang 2


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

MỤC LỤC
CÁC TỪ VIẾT TẮT
3
MỞ ðẦU
4
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ HỆ THÔNG TIN ðỊA LÝ VÀ PDA
6
1. Giới thiệu về hệ thông tin ñịa lý 7
1.1. Khái niệm 7
1.2. Mô hình dữ liệu của hệ thống thông tin ñịa lý 9
1.3. Mô hình cơ sở dữ liệu GIS 16
2. Giới thiệu về PDA 17
2.1. Phần cứng cho PDA 19
2.2. Hệ ñiều hành và phần mềm cho PDA 21
CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG BẢN ðỒ SỐ TRÊN PDA
25
1. Ứng dụng bản ñồ số trên PDA 26
1.1. Trên thế giới 26
1.2. Ở Việt Nam 27
2. Công nghệ phát triển ứng dụng cho các thiết bị PDA 28
2.1. Trên Palm OS 28
2.2. Trên Symbian OS 28
2.3. Trên Windows CE (Windows Mobile) 29
3. Công nghệ phát triển ứng dụng bản ñồ số trên PDA 41
3.1. Hệ thống ñịnh vì toàn cầu GPS 41

3.2. GSM/GPRS 43
3.3. Web Service 44
3.4. Mobile GIS 47
3.5. Các giải pháp phát triển ứng dụng bản ñồ số trên PDA 49
4. Một số kỹ thuật nâng cao tốc ñộ 51
4.1. Kỹ thuật nâng cao tốc ñộ hiển thị bản ñồ 51
4.2. Kỹ thuật cải thiện tốc ñộ tìm ñường ñi ngắn nhất 53
CHƯƠNG III XÂY DỰNG ỨNG DỤNG BẢN ðỒ SỐ TRÊN PDA
56
1. Phát biểu bài toán 57
2. Khảo sát bài toán 57
3. Lựa chọn giải pháp 58
4. Phân tích, thiết kế 58
4.1. Kiến trúc hệ thống 58
4.2. Biểu ñồ phân cấp chức năng 59
4.3. Biểu ñồ luồng dữ liệu 59
4.4. Phân tích thiết kế hệ thống bằng UML 61
4.5. Thiết kế giao diện 63
4.6. Thiết kế dữ liệu bản ñồ 63
4.7. Xây dựng các chức năng 66
5. Kết quả 73
KẾT LUẬN
76
TÀI LIỆU THAM KHẢO
77

Trang 3


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt

Tên ñầy ñủ - Mô tả
ADO ActiveX Data Objects – ðối tượng truy cập dữ liệu ActiveX
API Application Program Interface - Giao diện lập trình ứng dụng
ATL ActiveX Template Library – Thư viện mẫu ActiveX
CF Compact Flash Card - 1 loại thẻ nhớ
CORBA

Common Object Request Broker Architecture
CPU Central Processing Unit - ðơn vị xử lý trung tâm
CSDL Cơ sở dữ liệu
DBMS Database Management System - Hệ quản trị dữ liệu
DCOM

Distributed Component Object Model – Mô hình ñối tượng thành ph
ần
phân tán
EVC Embedded Visual C++ - Ngôn ngữ lập trình Visual C++ cho các thi
ết
bị nhúng
GDI Graphic Device Interface – Giao diện thiết bị ñồ họa
GPRS General Packet Radio Services - Dịch vụ vô tuyến gói chung
GPS Global Positioning System - Hệ thống ñịnh vị toàn cầu
GIS Geogaphical Information System - Hệ thống thông tin ñịa lý
HTML HyperText Markup Language – Ngôn ngữ ñánh dấu siêu văn bản
HTTP Hyper Text Transfer Protocol – Giao thức truyền siêu văn bản
LCD Liquid Crystal Display - Màn hình tinh thể lỏng

MFC Microsoft Foundation Classes – Thư viện lớp cơ sở của Microsoft
MMC Multimedia Card - 1 loại thẻ nhớ
Palm Một loại PDA dùng hệ ñiều hành PalmOS
PC Personal Computer - Máy tính cá nhân
PDA Persional Digital Assistants - Thiết bị số hỗ trợ cá nhân
PPC PocketPC – Một loại PDA dùng hệ ñiều hành Windows Mobile
SD Secure Digital Card - 1 loại thẻ nhớ
SDK Software Development Kit - Bộ công cụ phát triển phần mềm
SOAP Simple Object Access Protocol – Giao thức truy xuất ñối tượng ñơn giản

UDDI Universal Discovery Description and Integration - Chuẩn mô tả v
à tích
hợp tìm kiếm chung
XML eXtensible Markup Language – Ngôn ngữ ñánh dấu mở rộng
WSDL Web Service Description Languague – Ngôn ngữ mô tả dịch vụ web

Trang 4


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

MỞ ðẦU
Trong nhiều năm gần ñây, máy vi tính phát triển rất nhanh về cả tốc ñộ xử lý,
khả năng lưu trữ, khả năng truyền tải và ñặc biệt là khả năng xử lý ñồ hoạ Các
tiến bộ ñó ñã cho phép con người xây dựng và khai thác có hiệu quả các hệ thông
tin ñịa lý (GIS – Geographical Information System).
GIS là một công cụ tin học hữu hiệu, trợ giúp cho việc tổ chức các dữ liệu phi
hình học (dữ liệu thống kê) và các dữ liệu không gian (dữ liệu bản ñồ) và gồm nhiều
thao tác trên các loại dữ liệu ñó ñể xây dựng kế hoạch dựa trên các hiện tượng xẩy
ra trong quá khứ hoặc/và hiện tại ñể ñưa ra kết quả dưới khuôn mẫu dễ hiểu. Các

câu hỏi như “bệnh viện A hay trường học B ở ñâu?”, “những tỉnh nào có số dân trên
một triệu người?” phải ñược trả lời nhanh chóng ñể giúp lập kế hoạch phát triển hay
phân tích. Việc khai thác có lựa chọn dữ liệu nhằm ñáp ứng các yêu cầu cho trước
như “chỉ ra các bệnh viện có trên 100 bác sĩ”, “chỉ ra ñường ñi ngắn nhất từ ñịa
ñiểm A tới ñịa ñiểm B” ñược tìm kiếm từ CSDL và có khả năng tính toán nhanh
trong một khoảng thời gian mà người sử dụng có thể chấp nhận ñược.
Công nghệ GIS ñã và ñang ñược phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều
ngành, lĩnh vực khác nhau trên thế giới. Những năm gần ñây, ở Việt Nam, GIS
ñược bắt ñầu ứng dụng trong một số lĩnh vực khác nhau như ngành ñịa chính (Bộ
Tài nguyên môi trường), nghiên cứu ñịa lý (Viện ðịa lý, Viện ðịa chất), hỗ trợ quản
lý hành chính (GIS Huế), hỗ trợ các hoạt ñộng dân số (Viện CNTT, UNFPA, Tổng
cục thống kê).
Gần ñây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị số trợ giúp cá nhân
(PDA), việc ứng dụng GIS trên các thiết bị này tỏ ra rất hiệu quả, ñồng thời là nhu
cầu thực tế rất cao ở các nước phát triển. Một số phần mềm chuyên dụng của nước
ngoài có thể kể ñến là HandMap, MapKing… Chúng ñã ñược sử dụng trong ñiều
kiện cụ thể nhưng không phù hợp với ứng dụng tại Việt Nam. Trong nước, việc
nghiên cứu về công nghệ GIS ñược bắt ñầu từ khá sớm (từ ñầu những năm 90 của
thế kỷ trước), các ñơn vị tiếp cận sớm nhất tới lĩnh vực này là Viện CNTT, Công ty
DolSoft… ðến nay ñã có nhiều viện nghiên cứu, trường ñại học và các công ty tin
học tại Việt Nam quan tâm phát triển và ứng dụng công nghệ GIS trong một vài lĩnh
vực khác nhau tại Việt Nam. Ở Việt Nam, trước mắt các ứng dụng GIS trên thiết bị
di ñộng có thể áp dụng hiệu quả trong giao thông, du lịch,… tại các thành phố lớn.
Khi ứng dụng bản ñồ số trên thiết bị di ñộng ñược hoàn thiện, kết hợp với công
nghệ GPS, người sử dụng có thể thực hiện các thao tác từ ñơn giản như xác ñịnh lộ
trình, ñiểm ñến của các tuyến xe buýt, ñịa chỉ khách sạn nhà hàng, ñiểm tham quan
du lịch cho ñến tìm ñường ñi ngắn nhất về khoảng cách, ñường ñi ngắn nhất về thời
gian (theo ñặc tính ñường, lưu lượng giao thông tại từng thời ñiểm) Xe hơi ñi trên
ñường phố cần ñi ñến ñâu ñều ñã có hệ thống bản ñồ số chỉ dẫn với thiết bị chuyên
dụng giống như PDA cài sẵn trên các xe cộ hiện ñại. Thiết bị ñó có khả năng hiển

thị tọa ñộ, cung ñường, quãng ñường, nhắc ñèn ñỏ, thậm chí cảnh báo người cầm lái
ñã ñi nhầm ñường hay ñi vào ñường một chiều

Trang 5


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

Xây dựng một phần mềm GIS là công việc lớn ñòi hỏi mất nhiều thời gian, kinh
phí ðồng thời chúng ñòi hỏi các hiểu biết rộng rãi của nhiều ngành chuyên môn
khác nhau như ðịa lý, Toán học, Công nghệ thông tin và cả các kiến thức về kinh tế,
văn hóa, xã hội, du lịch Luận văn này nghiên cứu về công nghệ phát triển ứng
dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân và xây dựng một ứng dụng cụ thể
có thể sử dụng trong du lịch, trước mắt là cho bản ñồ thành phố Hà Nội.
Nhiệm vụ của luận văn là:
 Nghiên cứu về hệ thông tin ñịa lý và công nghệ bản ñồ số
 Nghiên cứu về các thiết bị số trợ giúp cá nhân
 Nghiên cứu công nghệ phát triển ứng dụng bản ñồ số trên PDA.
 Xây dựng một ứng dụng bản ñồ số trên PDA
Nội dung của luận văn ñược trình bày theo ba chương sau:
Chương I. Giới thiệu về hệ thông tin ñịa lý và các thiết bị số trợ giúp cá nhân
Chương II. Giới thiệu về công nghệ phát triển ứng dụng bản ñồ số trên PDA
Chương III. Phân tích, thiết kế và xây dựng một ứng dụng bản ñồ số trên PDA
Phương pháp và nội dung nghiên cứu ñược sử dụng trong suốt quá trình làm
luận văn là:
- Nghiên cứu lý thuyết về GIS, các mô hình dữ liệu không gian và cách thức
biểu diễn chúng trên máy tính cũng như trên PDA, nghiên cứu về cách phân
lớp dữ liệu bản ñồ, về mô hình cơ sở dữ liệu biểu diễn bản ñồ…
- Nghiên cứu về các thiết bị số trợ giúp cá nhân: phần cứng, hệ ñiều hành,
cách thức hệ ñiều hành ñiều khiển các ứng dụng phần mềm hoạt ñộng và

tương tác với các thiết bị ngoại vi.
- Nghiên cứu về lý thuyết ñồ thị áp dụng trong tìm ñường ñi ngắn nhất trong
bản ñồ.
- Nghiên cứu về ñồ họa máy tính ñể biểu diễn các ñối tượng bản ñồ, các
phương pháp tối ưu tốc ñộ hiển thị…
- Nghiên cứu, tìm hiểu về công nghệ ñịnh vị vệ tinh GPS, các công nghệ
truyền thông không dây: GSM/GPRS, Wifi, WiMax…
- Nghiên cứu về các công nghệ phát triển ứng dụng bản ñồ số di ñộng: Mobile
GIS, Dịch vụ Web…
- Nghiên cứu lý thuyết về ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML ñể phân
tích thiết kế hệ thống
- Nghiên cứu công nghệ .NET Compact Framework và sử dụng công cụ hỗ trợ
phát triển ứng dụng Visual Studio 2005


Trang 6


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THÔNG TIN ðỊA LÝ VÀ PDA

Chương này sẽ trình bày về các vấn ñề sau:
1. Giới thiệu về hệ thông tin ñịa lý
o Giới thiệu về khái niệm GIS và các thành phần cơ bản của GIS
o Hai mô hình dữ liệu ñược sử dụng rộng rãi nhất trong GIS
 Mô hình dữ liệu raster
 Mô hình dữ liệu véc tơ
o So sánh, ñánh giá hai mô hình raster và vector

o Mô hình cơ sở dữ liệu GIS
2. Giới thiệu về PDA
o Phần cứng
o Phần mềm
o Hệ ñiều hành


Trang 7


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

1. Gii thiu v h thông tin ña lý
1.1. Khái niệm
Hệ thông tin ñịa lý (GIS - Geographical Information System) ñược hiểu như một
hình thức ñặc biệt của hệ thống thông tin áp dụng cho dữ liệu ñịa lý. Hệ thống thông
tin ñó là tập các tiến trình xử lý các dữ liệu thô ñể phát sinh ra các thông tin trợ giúp
lập quyết ñịnh. Có rất nhiều ñịnh nghĩa GIS ñã ñược xây dựng nhưng dưới ñây là
một ñịnh nghĩa ñược coi là chính xác, dễ hiểu và ñược chấp nhận rộng rãi nhất:
“GIS ñược xem như là một hệ thống của phần cứng, phần mềm và các thủ tục
ñược thiết kế ñể trợ giúp thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hoá và hiển thị
các dữ liệu qui chiếu không gian ñể giải quyết các vấn ñề phức tạp trong quản lý và
lập kế hoạch” (NCGIA Core Curiculum, 1989).
Theo ñịnh nghĩa này thì khi xây dựng một hệ thống thông tin như GIS thì phải
quan tâm ñến một dải rộng từ phần cứng tới phần mềm của tin học, các vấn ñề liên
quan ñến ñịa lý, bản ñồ, các vấn ñề thống kê, các vấn ñề hình học và lý thuyết ñồ thị
của toán học, v v. Như vậy GIS không chỉ ñơn giản là hệ thống máy tính ñể lập
bản ñồ theo nhiều kích cỡ, nhiều màu hay các phép chiếu khác nhau mà còn là một
công cụ phân tích hữu hiệu. ðặc ñiểm quan trọng của GIS cho phép con người nhận
ra ñược mối quan hệ không gian giữa các ñặc trưng của bản ñồ.

Thiết bị phần cứng
Thiết bị phần cứng tối thiểu phải bao gồm: máy tính, bàn số hóa, tủ băng từ,
thiết bị ñầu ra (máy in, máy vẽ), trạm làm việc (hiển thị).
Thiết bị số hóa: Sử dụng ñể chuyển ñổi các hình ảnh bản ñồ sang dạng số hóa,
như là bàn số hóa (Digitizer) hoặc máy quét ảnh (Scanner), tuy nhiên các máy quét
ảnh không tạo ra cơ sở dữ liệu bản ñồ mà chỉ tạo ra dữ liệu Raster và nó có thể ñược
vector hóa theo mục ñích yêu cầu của hệ thông tin ñịa lý.
ðầu ñọc, ñĩa mềm, CD-ROM: do dữ liệu thông tin ñịa lý là một khối lượng rất
lớn bao gồm dữ liệu không gian và phi không gian nên việc lưu trữ, cập nhật…
vào/ra là rất quan trọng.
GIS
Phần mềm
công cụ
CSDL
ð
ịa lý

Kết quả
Trừu tượng
hay ñơn giản
hóa

Người
sử dụng
Hình 1.1. Các thành phần cơ bản của hệ thống GIS

Thế giới
th
ực

Trang 8


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

Trạm xử lý: Xử lý, kiểm soát thông tin vào ra, chuẩn hóa cơ sở dữ liệu, cập nhật
cơ sở dữ liệu cho máy chủ.
Máy chủ: Kiểm soát sự truy cập của người sử dụng, quản lý file, quản lý cơ sở
dữ liệu, thao tác ñồ họa và toàn bộ môi trường tính toán.
Thiết bị in: Dùng ñể in ấn các văn bản báo cáo của các loại bản ñồ khác nhau tùy
nhu cầu người sử dụng.
Băng từ: Dùng ñể trao ñổi dữ liệu với các hệ thống khác, thực hiện chức năng
sao chép dữ liệu.
Phần mềm
Các thành phần của phần mềm nói chung gồm 5 nhóm chức năng cơ bản sau:
- Nhóm chức năng nhập và hiệu chỉnh các dữ liệu
- Bảo quản dữ liệu và quản lý cơ sở dữ liệu
- In và trình bày dữ liệu
- Chuyển ñổi dữ liệu (bảo quản, sử dụng và phân tích)
- Giao diện, ñối thoại với người sử dụng
Cơ sở dữ liệu ñịa lý
Cơ sở dữ liệu ñịa lý bao gồm 2 nhóm tách biệt: Nhóm thông tin không gian và
nhóm thông tin thuộc tính. Nhóm thông tin không gian bao gồm thông tin về vị trí
Topo (cấu trúc quan hệ). Nhóm thông tin thuộc tính ñược ñịnh nghĩa như là một tập
hợp các giá trị thuộc tính và quan hệ giữa chúng.

Trang 9

Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân


Cơ sở dữ liệu ñịa lý là trừu tượng hay ñơn giản hoá thế giới thực. Các công cụ
phân tích trong GIS ñược sử dụng ñể xây dựng các mô hình không gian. Mô hình
ñược cấu trúc như tập các quy tắc hay thủ tục ñể suy diễn các thông tin mới ñể phân
tích hay lập kế hoạch. Mô hình hoá ñòi hỏi các công cụ có sẵn trong hệ thống GIS.
Vì vậy GIS cần phải cung cấp một tập hợp rộng lớn các công cụ ñể thực hiện phân
tích trên cơ sở dữ liệu không gian.
Trong hệ thống GIS, các phép phân tích không gian bao gồm phân tích cận, phủ,
các phép tính ñường biên, phân tích bề mặt, phân tích mạng lưới, phân tích trên cơ
sở ñiểm ảnh (pixel). Các hình thức khác nhau của phân tích ñòi hỏi các phép toán
kết nối quan hệ và không gian cũng như các phép tính logic khác nhau.
1.2. Mô hình dữ liệu của hệ thống thông tin ñịa lý
ðể thực hiện ñược các yêu cầu ñặt ra của một hệ thống GIS cần phải có cấu trúc
dữ liệu phù hợp cho hệ thống. Chúng sẽ ñược xem xét sau ñây:
ðộ phức tạp của thế giới thực là không giới hạn. Càng quan sát thế giới gần hơn
càng thấy ñược chi tiết hơn. Nhưng như vậy sẽ dẫn ñến phải có cơ sở dữ liệu lớn vô
hạn ñể lưu trữ các thông tin chính xác từ thế giới thực. ðể lưu trữ ñược dữ liệu
không gian của thế giới thực vào máy tính thì phải giảm số lượng dữ liệu ñến mức
ð
ầu v
ào


Cơ sở dữ liệu
Cơ sở dữ liệu ñịa lý
V
ị trí

Topo

Thu
ộc tính

Hệ thống quản
lý thuộc tính
Module xử lý
d
ữ liệu

Xử lý
Nhu
cầu
cần
giải
quyết
Hình 1.
2
.
Các thành ph
ầ
n c
ơ

b
ả
n c
ủ

a c
ơ

s
ở

d
ữ

li
ệ
u
ñ
ị
a l
ý


Trang 10


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

có thể quản lý ñược bằng tiến trình ñơn giản hay trừu tượng. Các ñặc trưng ñịa lý
phải ñược biểu diễn bởi các thành phần rời rạc hay các ñối tượng. Các quy tắc dùng
ñể chuyển các ñặc trưng ñịa lý sang các ñối tượng ñược gọi là mô hình dữ liệu. Các
hệ thống GIS phân biệt khác nhau theo cách mô hình hóa thế giới thực thông qua
các mô hình dữ liệu của chúng. Hai mô hình dữ liệu ñang ñược sử dụng rộng rãi
nhất cho GIS ñể lưu trữ các ñối tượng không gian là mô hình raster và mô hình
vector (hình 1.3).

a.
Mô hình dữ liệu raster
Mô hình raster chia toàn bộ vùng nghiên cứu thành các lưới tế bào ñều ñặn theo
trình tự riêng. Theo qui ñịnh thì lưới ñược ñánh thứ tự theo trình tự từng hàng từ
góc trên trái. Mỗi tế bào chứa một giá trị. Mỗi vị trí trong vùng nghiên cứu tương
Mô hình vector

Mô hình raster

Mô hình
hóa

Thế giới
th
ực

Các ñối tượng
không gian
Bảng dữ liệu
thuộc tính
Hình 1.
3
.
Mô hình vector và mô hình raster


Trang 11

Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

ñương ứng với một tế bào. Tập các tế bào và các giá trị liên quan ñược gọi là lớp.
Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp như loại ñất, ao, hồ, sông, ñường… Mô
hình này cho người sử dụng biết cái gì xảy ra ở mọi nơi, mọi vị trí trên vùng nghiên
cứu.
ðộ phân giải dữ liệu Raster phụ thuộc vào kích thước của tế bào hay ñiểm ảnh;
chúng khác nhau từ vài chục deximet ñến vài kilomet. Tiến trình xây dựng lưới tế
bào ñược mô tả như sau:
Giả sử phủ một lưới trên bản ñồ gốc, dữ liệu Raster ñược lập bằng cách mã hoá
mỗi tế bào bằng một giá trị dựa theo các ñặc trưng trên bản ñồ như trên hình 1.3.
Trong thí dụ này, ñặc trưng “ñường” ñược mã hoá là 2, ñặc trưng “ñiểm” ñược mã
hoá là 1 còn ñặc trưng “vùng” ñược mã hoá là 3. Kiểu dữ liệu của tế bào trong lưới
phụ thuộc vào thực thể ñược mã hoá; ta có thể sử dụng số nguyên, số thực, ký tự
hay tổ hợp chúng ñể làm giá trị. ðộ chính xác của mô hình này phụ thuộc vào kích
thước hay ñộ phân giải của các tế bào lưới (hình 1.4). Một ñiểm có thể là một tế bào,
một ñường là vài tế bào kề nhau, một vùng là tập hợp nhiều tế bào. Mỗi ñặc trưng là
tập tế bào ñánh số như nhau (có cùng giá trị).

Ưu ñiểm chính của mô hình này là ñơn giản. Lưới là một bộ phận của bản ñồ ñã
ñược sử dụng ñể kiến tạo thông tin ñịa lý. Khi các số liệu ñầu vào là các ảnh vệ tinh
hay từ máy quét thì chúng lại có ngay khuôn mẫu lưới, chúng phù hợp cho mô hình
dữ liệu này. Sử dụng mô hình dữ liệu raster dựa trên cơ sở lưới thì các phép phân
tích dữ liệu trở nên dễ dàng hơn. ðặc biệt thuận lợi cho các hệ thống GIS nhằm chủ
yếu vào việc phân tích các biến ñổi liên tục trên bề mặt trái ñất ñể quản lý tài
nguyên thiên nhiên và môi trường.
Hình 1.
4
. Mô hình d
ữ liệu raster

Trang 12


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân


ðiểm yếu nhất của mô hình dữ liệu raster là phải xử lý khối dữ liệu rất lớn. Nếu
ñộ phân giải của lưới càng thấp thì các thực thể trên bản ñồ càng có nguy cơ bị mất
ñi (hình 1.5). Trường hợp ngược lại thì phải lưu trữ một khối lượng lớn thông tin
trong cơ sở dữ liệu. Với kiến trúc này, việc co dãn bản ñồ, biến ñổi các phép
chiếu… sẽ chiếm rất nhiều thời gian. Việc thiết lập các mạng lưới của các ñặc trưng
như ñường giao thông, hệ thống thuỷ lợi… rất khó khăn.
Như vậy, mô hình dữ liệu raster ñịnh hướng vào phân tích (analysis), không
ñịnh hướng cho cơ sở dữ liệu. Trong thực tế có một số hệ thống GIS sử dụng mô
hình dữ liệu này song không nhiều (ví dụ như IDRISI, Google Map, Virtual Earth).
b.
Mô hình dữ liệu véc tơ
Mô hình dữ liệu véc tơ dựa trên cơ sở các véc tơ hay toạ ñộ của ñiểm trong một
hệ trục toạ ñộ nào ñó. ðiểm là thành phần sơ cấp của dữ liệu ñịa lý ở mô hình này.
Các ñiểm ñược nối với nhau bằng ñoạn thẳng hay các ñường cong ñể tạo các ñối
tượng khác nhau như ñối tượng ñường hay vùng. Như vậy mô hình dữ liệu véc tơ sử
dụng các ñoạn thẳng hay ñiểm rời rạc ñể nhận biết các vị trí của thế giới thực.
Hình 1.5. Sự ảnh hưởng của lựa chọn kích thước tế bào

3

2

1

3

Lúa

Ngô

Sắn

3

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

2

2

2

2

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3


Trang 13


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

Trong cơ sở dữ liệu không gian, các thực thể của thế giới thực ñược biểu diễn
dưới dạng số bằng một kiểu ñối tượng không gian tương ứng. Dựa trên kích thước
không gian của ñối tượng mà US National Standard for Digital Cartographic
Databases (DCDSTF, 1988) ñã chuẩn hoá các loại ñối tượng này như sau:
0-D ðối tượng có vị trí nhưng không có ñộ dài (ñối tượng ñiểm)
1-D ðối tượng có ñộ dài (ñường) tạo từ hai hay nhiều ñối tượng 0-D
2-D ðối tượng có ñộ dài và ñộ rộng (vùng) ñược bao quanh bởi ít nhất 3 ñối
tượng ñoạn thẳng (1-D).
3-D ðối tượng có ñộ dài, ñộ rộng, chiều cao hay ñộ sâu (hình khối) ñược bọc
bởi ít nhất 2 ñối tượng 2-D.
Loại thực thể sơ ñẳng ñược sử dụng phụ thuộc vào tỷ lệ quan sát hay mức ñộ
khái quát. Với tỷ lệ nhỏ thì thành phố ñược biểu diễn bằng ñiểm, còn ñường ñi và
sông ngòi ñược biểu diễn bằng ñường. Khi tăng tỷ lệ biểu diễn thì phải quan tâm
ñến tính chất vùng của hiện tượng. Với tỷ lệ trung bình thì thành phố ñược biểu diễn
bằng vùng, có ñường ranh giới. Với tỷ lệ lớn thì thành phố ñược biểu diễn bởi tập
các thực thể ñể tạo nên các ngôi nhà, ñường phố, công viên và các hiện tượng vật
lý, hành chính khác.
Hình 1.
6
.
Các thành ph
ần h
ình h
ọc c
ơ s
ở trong mô h
ình vector

Biểu diễn ñồ họa Biểu diễn trong máy tính

Thành
phần


Trang 14


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân


Hình 1.7 ñã ñơn giản hoá thế giới thực ñể có các ñặc trưng quản lý ñược bằng
máy tính. ðó là sông ngòi, ñường biên hành chính, vị trí của các tiện ích như bệnh
viện… Các thực thể này ñược trừu tượng thành các lớp ñộc lập như lớp ñường giao
thông, lớp ñường biên hành chính, lớp các tiện ích. Chỉ bằng tọa ñộ của các ñiểm và
các ñoạn thẳng nối giữa chúng cũng có thể biểu diễn ñược các thực thể của thế giới
thực.
Mô hình dữ liệu véc tơ cho phép nhiều thao tác hơn trên các ñối tượng so với mô
hình raster. Việc ño diện tích, khoảng cách của các ñối tượng ñược thực hiện bằng
các tính toán hình học từ các toạ ñộ của các ñối tượng thay vì việc ñếm các tế bào
của mô hình raster. Rất nhiều thao tác trong mô hình này chính xác hơn. Tính diện
tích trên cơ sở ña giác trên mặt cầu sẽ chính xác hơn việc ñếm các pixel trên bản ñồ
có các phép chiếu khác nhau. Tương tự với việc tính chu vi của một vùng. Một số
thao tác ở mô hình này thực hiện nhanh hơn như tìm ñường ñi trong mạng lưới giao
thông hay hệ thống thuỷ lợi… Một số thao tác khác có chậm hơn như nạp chồng các
lớp, các thao tác với vùng ñệm.
Mô hình dữ liệu véc tơ ñịnh hướng ñến các hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu.
Chúng có ưu việt trong việc lưu trữ số liệu bản ñồ bởi vì chúng chỉ lưu các ñường
biên của các ñặc trưng, không cần lưu toàn bộ vùng của chúng. Bởi vì các thành
phần ñồ hoạ biểu diễn các ñặc trưng của bản ñồ liên kết trực tiếp với các thuộc tính
của sơ sở dữ liệu, người sử dụng có thể tìm kiếm, truy vấn và hiển thị các thông tin

một cách dễ dàng.
Trục X
Sông
ðường biên
hành chính

Bệnh viện
Các tiện ích
Thế giới
thực

Tỉnh A
Bệnh viện
Trục Y
Bản ñồ
véc tơ
Các lớp
bản ñồ
Sông
Hình 1.7. Trừu tượng thực thể của thế giới thực theo mô hình vector


Trang 15


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

Hình 1.8. Các ñối tượng của bản ñồ trong cơ sở dữ liệu ñịa lý
Các ñối tượng trong cơ sở dữ liệu không gian là các biểu diễn thực thể thế giới
thực cùng với các thuộc tính liên quan. Sức mạnh của hệ thống GIS là ở chỗ chúng

trợ giúp việc tìm kiếm các thực thể trong một ngữ cảnh ñịa lý và khảo sát các quan
hệ giữa chúng. Như vậy, cơ sở dữ liệu GIS không chỉ ñơn thuần là tập hợp của các
ñối tượng và các thuộc tính.
ðể tạo ñược các thực thể ñường giao thông và các ñơn vị hành chính từ các ñối
tượng ñiểm và ñường như trên hình 1.8 thì phải tạo lập topology hay thiết lập cấu
trúc dữ liệu topology cho các dữ liệu.
Xây dựng topology là thiết lập, mã hoá các quan hệ giữa các ñiểm, các ñoạn
thẳng và các vùng (các ñối tượng) ñể tạo ra các thực thể. ðó là xây dựng quan hệ
không gian giữa các mối liên kết của các ñối tượng trong một lớp. Quan hệ này
ñược xây dựng từ những thành phần ñơn giản nhất ñến các thành phần phức tạp hơn,
từ các ñiểm nút, xâu ñoạn thẳng và cuối cùng là các ña giác. Topology trợ giúp một
cách thuận tiện cho các thao tác phân tích và tìm ñường trong mạng lưới của dữ liệu
trong cơ sở dữ liệu.
Phương pháp tiếp cận quan hệ ñịa lý là trừu tượng hoá các thông tin ñịa lý thành
các lớp ñộc lập, mỗi lớp biểu diễn một tập có lựa chọn các ñặc trưng ñịa lý liên
quan chặt chẽ. Nhờ có cách tiếp cận này người sử dụng có thể tổ hợp các ñặc trưng
trong mô hình dữ liệu một cách nhanh chóng và mềm dẻo ñể tạo ra các tập ñặc
trưng phức tạp hơn ñể biểu diễn ñược quan hệ phức tạp của thế giới thực.
c.
So sánh, ñánh giá hai mô hình dữ liệu raster và vector
Dữ liệu Raster
Ưu ñiểm:
Các thực thể Dữ liệu không gian Dữ liệu thuộc tính
Các ñiểm
(thành phố)
Các ñường
(giao thông)
Các vùng
(ñơn vị hành
chính)

Id Tên thành phố Dân số
1 Hà Nội 2298437
2 Hải Phòng 1589454
Id Loại Trạng thái
1 ðường sắt ðang hoạt ñộng
2 ðường bộ Trải nhựa
Id Quận Dân số
1 Ba ðình 210321
2 Hoàn Kiếm 193235
1

1
2
3

2
1

2

3

4


Trang 16


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

- Cấu trúc ñơn giản
- Dễ dàng sử dụng các phép toán chồng xếp và các phép toán xử lý ảnh
viễn thám
- Dễ dàng thực hiện nhiều phép toán phân tích khác nhau
- Bài toán mô phỏng là có thể thực hiện ñược do ñơn vị không gian là
giống nhau (cell)
- Kỹ thuật rẻ tiền và có thể phát triển mạnh
Nhược ñiểm:
- Dung lượng dữ liệu lớn
- ðộ chính xác có thể giảm nếu sử dụng không hợp lý kích thước cell
- Bản ñồ hiển thị không ñẹp
- Các bài toán mạng rất khó thực hiện
- Khối lượng tính toán ñể biến ñổi tọa ñộ là rất lớn
Dữ liệu Vector
Ưu ñiểm:
- Biểu diễn tốt các ñối tượng ñịa lý
- Dữ liệu nhỏ, gọn
- Chính xác về hình học
- Các quan hệ topo ñược xác ñịnh thuận tiện trong phân tích, tìm ñường…
- Khả năng sửa chữa, bổ sung, thay ñổi các dữ liệu hình học cũng như
thuộc tính nhanh, tiện lợi
Nhược ñiểm:
- Cấu trúc dữ liệu phức tạp
- Chồng xếp bản ñồ phức tạp
- Các bài toán mô phỏng thường khó giải vì mỗi ñơn vị không gian có cấu
trúc khác nhau
- In ấn ñắt tiền
- Các bài toán phân tích và các phép lọc là rất khó thực hiện
1.3. Mô hình cơ sở dữ liệu GIS
Từ các mô hình dữ liệu trên cho ta thấy có ba loại dữ liệu chính trong hệ thống

GIS cần phải ñược lưu trữ, ñó là dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và các quan
hệ. Một vài dữ liệu như thuộc tính, quan hệ có thể thích hợp với một mô hình cơ sở
dữ liệu nào ñó còn một vài dữ liệu khác lại phải thâm nhập trực tiếp vì chúng không

Trang 17


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

thích hợp cho bất kỳ mô hình nào. Sau ñây là một số mô hình cơ sở dữ liệu ñã ñược
công bố và ñang ñược sử dụng vào thiết kế các hệ thống tin học.
a.
Mô hình phân cấp
ðây là mô hình ñơn giản nhất, chúng bao gồm một tập các “kiểu” bản ghi và tập
các liên kết ñể nối toàn bộ các kiểu bản ghi trong sơ ñồ cấu trúc dữ liệu dạng cây.
Một số kiểu dữ liệu ñịa lý phù hợp với cấu trúc này (ví dụ: số liệu ñiều tra dân số
theo ñịa phương). Vì là cấu trúc dạng cây, cho nên mô hình này không ñược mềm
dẻo. Không thể ñịnh nghĩa mối liên kết mới một khi cây ñã ñược xác ñịnh. Chỉ có
quan hệ ñịa lý sau ñây là có thể mã hoá dễ dàng trong mô hình này: “ñược chứa ở”
hoặc “thuộc về”. Mô hình này ngày nay ít ñược sử dụng.
b.
Mô hình mạng
Mô hình này dựa trên ý niệm của quan hệ liên kết m:n. Một bản ghi chủ có thể
có nhiều bản ghi thành phần, ñồng thời một bản ghi thành phần cũng có thể có
nhiều bản ghi chủ. Chúng trợ giúp thuận tiện cho việc ứng dụng một cấu trúc dữ
liệu mạnh trong máy tính là danh sách kết nối. Mô hình mạng mềm dẻo hơn mô
hình phân cấp trong việc quản lý các quan hệ không gian phức tạp. Hạn chế của
chúng không cho phép liên kết các bản ghi cùng loại.
c.
Mô hình quan hệ

Mô hình quan hệ mềm dẻo hơn các mô hình vừa ñược trình bày trên. Mỗi bản
ghi có một tập các thuộc tính. Các bản ghi của mỗi kiểu hình thành bảng hay quan
hệ. Quan hệ là bảng các bản ghi chứ không phải là liên kết giữa các bản ghi. Tổng
số thuộc tính trong bảng là ñộ quan hệ. Mỗi bảng ñược lưu trữ trong một tệp. Hiện
nay các công cụ quản trị dữ liệu theo mô hình quan hệ ñang chiếm ưu thế trên thị
trường.
2. Gii thiu v PDA
PDA
−
−−
−
Personal digital assistants là thiết bị số hỗ trợ cá nhân hay còn gọi là
máy tính cầm tay. Ban ñầu PDA ñược sử dụng ñể quản lý những thông tin cá nhân,
ghi chép, danh bạ, lên lịch làm việc. Các PDA hiện nay có thể còn ñược sử dụng ñể
ñọc sách, nghe nhạc, xem phim, chơi trò chơi, tra từ ñiển, truy cập internet…
PDA có thể khởi ñộng gần như ngay lập tức, không phải mất hàng phút như máy
tính xách tay, thời gian sử dụng có thể ñến hàng tuần mà không cần phải nạp ñiện
hay thay pin và có thể dùng mọi nơi, mọi lúc.
PDA thường có màn hình tinh thể lỏng cho phép dùng bút ñể viết, vẽ trực tiếp
lên màn hình, có khả năng nhận dạng chữ như khi viết trực tiếp trên giấy. PDA
thường có cổng hồng ngoại, cổng nối tiếp hoặc USB cho phép giao tiếp dễ dàng với
PC hay các thiết bị có cổng hồng ngoại khác như ñiện thoại di ñộng, TV… PDA hỗ
trợ mạng TCP/IP, cho phép nhận e-mail, duyệt web, gửi nhận fax thông qua modem
gắn ngoài hay trực tiếp thông qua ñiện thoại di ñộng. PDA cũng có thể ñược nối với
các thiết bị khác như máy ảnh số, máy quét mã vạch hay thiết bị ñịnh vị vệ tinh

Trang 18


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

(GPS) cho phép lấy và lưu trữ tọa ñộ hiện hành trên bản ñồ và kho dữ liệu trên máy
PDA. Thông thường PDA có từ 8M-32M Flash RAM. PDA không có ổ cứng, hệ
ñiều hành ñược nạp cứng trong ROM, dữ liệu ñược lưu trữ trong RAM, khi cần có
thể mở rộng thông qua thẻ nhớ như SD Card, Compact Flash hoặc Memory Stick
(có thể lên ñến vài GB). ðây là những loại thẻ nhớ ñược sử dụng phổ biến cả trong
các máy ảnh số và ñiện thoại di ñộng.
PDA hiện ñang phát triển với tốc ñộ như vũ bão. PDA ngày càng trở thành vật
dụng không thể thiếu của các doanh nhân, cán bộ nghiên cứu và cả ñối với các ñối
tượng phổ thông. PDA thiếu nhiều tính năng của một máy tính hoàn chỉnh nhưng lại
có nhiều ưu ñiểm hơn ñó là nhỏ gọn, ñặt vừa trong lòng bàn tay, trong túi áo.
PDA thường chia làm 2 dòng chính là Palm và Pocket PC. ðây là cách phân loại
dựa trên hệ ñiều hành của máy sử dụng. Các tính năng hiện ñại của PDA ngày nay
làm cho việc phân loại khá khó khăn và gây nhiều bàn cãi.

a. Pocket PC: là loại máy sử dụng hệ ñiều hành Windows Mobile của
Microsoft. ðại diện cho Pocket PC là các dòng máy iPAQ của HP, ngoài ra
còn có các loại máy của hãng O
2
có tính năng ñiện thoại.
b. Palm: là loại máy sử dụng hệ ñiều hành Palm OS của Palm, Inc., ðại diện là
Tréo 650 sử dụng hệ ñiều hành Palm OS 5.4 có tính năng ñiện thoại hay
Tungsten T5 không có ñiện thoại sử dụng hệ ñiều hành Palm OS 5.2.
Ngoài ra còn một số loại máy sử dụng các hệ ñiều hành khác như BlackBerryOS
(BlackBerry), MacOS (iPhone), Linux (Motorola E680) hay SymbianOS (P910i,
Nokia N-series)…
Palm Pocket PC
Hình 1.9. Hai loại PDA phổ biến

Trang 19

Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

2.1. Phần cứng cho PDA

Hình 1.10. Cấu tạo cơ bản của PDA
a. Bộ vi xử lý
Có nhiều loại chip: Intel, Samsung, T1 OMAP , tuy nhiên hiện nay chủ yếu
nhất là dòng Intel XScale mà thế hệ mới nhất là PXA27x, cho tốc ñộ xử lý lên tới
624MHz, ñiều mà cách ñây 10 năm là một ước mơ ñối với người dùng PC.
b. Màn hình
Với tính chất ñặc biệt nhỏ gọn của PDA, màn
hình của nó ñược sinh ra ñể ñảm nhiệm luôn hai chức
năng là vào và ra, tức là chức năng hiển thị và nhập
liệu, ñể làm ñược ñiều ñó, màn hình PDA ñược thiết
kế là loại màn hình tinh thể lỏng LCD, có cảm ứng,
cảm nhận trực tiếp trên bề mặt, thông qua ñó người ta
có thể ñiều khiển và nhập liệu. Màn hình PDA chịu
ñược môi trường rung và va ñập, màu sắc và ánh
sáng trung thực tiêu tốn ít năng lượng. Hiện có hai
công nghệ sản xuất màn hình: công nghệ chiếu sáng
nền cho phép người dùng dễ dàng quan sát các ứng dụng trên màn hình, nhưng hoạt
ñộng tốn pin; và công nghệ màn hình phản chiếu, dù vẫn có chiếu sáng nền nhưng
máy chỉ hoạt ñộng tốt khi ở ngoài trời hoặc những nơi ñủ sáng. ðộ phân giải màn
Hình 1.11. Màn hình PDA

Trang 20

Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

hình của PDA nhìn chung ở mức QVGA (240x320 pixels) và một số loại mới là
VGA (640x480 pixels). Với kích thước hiện nay thì các dòng PDA thường có màn
hình cỡ từ 2.8 inch ñến 4 inch, trong ñó loại thông dụng nhất là 3.5 inch.
c. Pin
ða phần các PDA hiện nay sử dụng Pin lithium-ion có khả năng nạp lại, năng
lượng trung bình thường khoảng 1000-1500mAh. Với pin này, người dùng có thể sử
dụng PDA liên tục trong vòng 8-10 tiếng ở chế ñộ chiếu sáng nền trung bình.
d. Bộ nhớ
Bộ nhớ của PPC ñược chia làm hai phần chính
• Bộ nhớ ROM
Phần này lại thường ñược chia thành hai phần, một phần không cho phép người
dùng truy cập (thường gọi là internal ROM), sử dụng ñể chứa hệ ñiều hành, phần
này thường chỉ có thể thay ñổi tại nhà máy, tuy nhiên hiện nay một số dòng PPC
thông dụng ñã thường xuyên có các phiên bản nâng cấp của HðH, cho phép dùng
phần mềm trên PC ñể thực hiện việc này. Phần ROM còn lại ñược thiết kế dành cho
người sử dụng (thường gọi là File Store), thuật ngữ ROM (Read Only Memory)
dùng ñể chỉ bộ nhớ chỉ ñọc, tuy nhiên với công nghệ hiện nay, các loại bộ nhớ
ROM dạng Flash cho phép ñọc và ghi lại nhiều lần ñã ñược sử dụng rộng rãi, vì vậy
phần bộ nhớ này ñược sử dụng như một ổ cứng bên trong PPC, có thể lưu trữ dữ
liệu và cài ñặt thêm các phần mềm ứng dụng trên ñó. Theo xu hướng hiện nay thì
phần bộ nhớ này ñang ñược tăng dần dung lượng, ñiển hình là các PPC của HP ñã
có phần bộ nhớ này lên tới gần 100MB, ñiều này báo hiệu tương lai của một PPC có
khả năng hoạt ñộng và cấu trúc như PC với “ổ cứng” và RAM theo ñúng chức năng
vốn có của chúng trên PC vậy. Tất cả các dữ liệu trên phần bộ nhớ ROM nói trên
ñều không mất ñi khi máy hết sạch pin!
• Bộ nhớ RAM
ðây là loại bộ nhớ có tốc ñộ truy cập cực nhanh, là nơi chính ñể lưu trữ dữ liệu
và cài ñặt các phần mềm ứng dụng, thường ñược gọi là bộ nhớ chính (Main

Memory), do tốc ñộ truy xuất lớn cho nên các phần mềm cài trên bộ nhớ RAM
thường chạy nhanh và trơn tru hơn rất nhiều so với các phần mềm cài trên File
Store, tuy nhiên tất cả các dữ liệu trên RAM sẽ mất hoàn toàn khi máy hết sạch pin,
khi ñó máy sẽ trở về trạng thái ban ñầu khi mới xuất xưởng và chỉ còn duy nhất hệ
ñiều hành và các dữ liệu ñã lưu trữ trên File Store. (Với những hệ ñiều hành mới
như Windows Mobile 5.0 hay 6.0, hạn chế này ñã ñược giải quyết). Có một số phần
mềm, ñặc biệt là những phần mềm liên quan ñến quản lý hệ thống bắt buộc phải cài
trên RAM.
• Bộ nhớ mở rộng
Tùy từng loại máy mà có thể có các khe cắm thẻ nhớ mở rộng, phổ biến là hai
loại thẻ SD (Secure Disk) và CF (Compact Flash), khi cắm các loại thẻ này vào thì

Trang 21


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

nó ñược sử dụng với vai trò y hệt như phần File Store, nghĩa là có thể lưu trữ dữ
liệu và cài ñặt các phần mềm. Trong hai loại thẻ trên thì thẻ SD có kích thước nhỏ
hơn rất nhiều so với thẻ CF và thường có tốc ñộ lớn hơn, vì vậy giá thành của thẻ
SD thường cao hơn, bù lại khe cắm thẻ CF có thể hỗ trợ nhiều loại card chức năng
khác như Modem, Lan card, GPS card… và thẻ CF có thể hỗ trợ thẻ có dung lượng
lớn hơn rất nhiều so với thẻ SD, tuy nhiên hiện này ranh giới về chức năng và khả
năng của hai loại thẻ này ñang dần tiến tới một ñiểm chung.
e. Các thiết bị ngoại vi, phụ kiện
Việc nhập liệu cho PDA ñược thực hiện nhờ bút ñiện tử và màn hình cảm ứng
của PDA. Người sử dụng dùng bút ñiện tử viết trực tiếp lên màn hình và PDA sẽ
nhận dạng và chuyển thành văn bản hoặc lưu trữ chúng giống như các cuốn sổ tay
ñiện tử. Công nghệ Graffiti ñược ứng dụng rộng rãi trong các phần mềm này. Công
nghệ nhận dạng chữ viết tay cho tiếng Anh khá tốt. ðối với tiếng Việt, hiện mới chỉ

hỗ trợ bàn phím ảo ñể nhập liệu. Việc nhận dạng ñang ñược nghiên cứu và phát triển
bởi phòng nhận dạng và Công nghệ tri thức, Viện CNTT. Ngoài ra một số loại PDA
còn ñược hỗ trợ bàn phím ngoài hoặc người dùng có thể giao tiếp với PDA qua
cable, Bluetooth hoặc Wifi.
Phụ thuộc vào các hãng sản xuất và model, hiện tại hầu hết các PDA ñều có thể
kết nối với nhau hoặc với PC qua cổng USB, hồng ngoại, Bluetooth hoặc Wifi. Wifi
và Bluetooth sẽ là giao tiếp chuẩn cho PDA. Hai cách kết nối không dây (wireless)
này ñang ngày càng khiến các thiết bị cầm tay trở nên hấp dẫn. Với băng thông của
Bluetooth là 752Kbps, Wifi chuẩn b là 11Mbs và khoảng cách kết nối giữa các thiết
bị lên ñến 40m, chúng ta có thể giao tiếp trao ñổi dữ liệu dễ dàng; ñặc biệt khi có
một router không dây kết nối với internet, các thiết bị cầm tay có hỗ trợ wireless có
thể truy cập internet như những PC bình thường.
Ngoài ra, các PDA còn có thể ñược cung cấp các thiết bị phụ trợ như ñịnh vị
toàn cầu (GPS), máy quét, máy in, bàn phím, loa
2.2. Hệ ñiều hành và phần mềm cho PDA
Phần này sẽ mô tả 3 hệ ñiều hành tiêu biểu nhất dành cho PDA, ñó là:
• Windows Mobile (ñược phát triển bởi Microsoft, Inc. nhằm mục ñích trở
thành một hệ ñiều hành cho các thiết bị Pocket PC.
• Palm OS: ban ñầu ñược phát triển cho các thiết bị cầm tay ñược sản xuất
bởi Palm Computing, Inc Hiện tại nó ñược một số nhà sản xuất công
nghiệp lớn chấp nhận.
• Symbial OS: là hệ ñiều hành mở ñược phát triển bởi liên hiệp các nhà
phát triển chủ chốt cho các thiết bị cầm tay và di ñộng.
Với một hệ ñiều hành PDA cần có một số ñiểm sau:
 Các tiến trình tự mồi (bootstrap) nhanh

Trang 22


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

 Phản hồi ngay về việc chuyển từ một ứng dụng sang một ứng dụng khác
 Các thao tác ñồng bộ hoá/sao lưu hiệu quả
Các yêu cầu ñược ñáp ứng tốt nhất bằng việc sử dụng các hệ ñiều hành thời gian
thực (RTOS), cung cấp các phương tiện cho các phản hồi nhanh và hiệu quả, cần
thiết cho việc chạy trên các PDA.
Nói chung, các hệ ñiều hành thời gian thực cần ñáp ứng các yêu cầu:
1. ða tác vụ
2.

Xử lý các luồng (thread) theo mức ñộ ưu tiên
3.

Có một số lượng ñủ các mức ngắt
Các hệ ñiều hành thời gian thực thường ñược yêu cầu trong các hệ ñiều hành
nhúng nhỏ, ñược ñóng gói như là một phần của các thiết bị siêu nhỏ
(microdevices).
Một ñiều rất quan trọng là cần phân biệt giữa một hệ thống thời gian thực và
một hệ ñiều hành thời gian thực (RTOS). Hệ thống thời gian thực bao gồm tất cả
các phần tử - phần cứng, hệ ñiều hành và các trình ứng dụng - những thứ ñược yêu
cầu ñể ñáp ứng các yêu cầu hệ thống. RTOS chỉ là một phần tử của một hệ thống
thời gian thực hoàn chỉnh và phải ñảm nhận ñầy ñủ các chức năng ñể cho phép
toàn bộ hệ thống thời gian thực ñáp ứng ñược các yêu cầu của nó.
a. Windows Mobile (Windows CE)
Pocket PC là PDA sử dụng Windows Mobile - sản phẩm ñộc
quyền của Microsoft. Có thể xem hệ ñiều hành này là phiên
bản thu nhỏ hệ ñiều hành Windows sử dụng cho máy vi tính.
Vì thế hầu hết người sử dụng khi dùng Pocket PC, họ sẽ cảm
thấy vô cùng quen thuộc. Cũng là các cửa sổ Windows, cũng
là nút Start ñể ra Menu, cũng là Word, Excel, Power

Point và Internet Explorer… ðây là ưu thế của Pocket PC
so với Palm. Hiện tại, Windows Mobile cũ nhất còn ñược
sử dụng là Windows Mobile 2002; tiếp theo là Windows
Mobile 2003 với khả năng hỗ trợ multimedia cao hơn;
Windows Mobile 2003 Second Edition là phiên bản hệ
ñiều hành ñã ñược phổ biết rất rộng, với khả năng hỗ trợ
xoay ngang màn hình rất thuận lợi cho việc duyệt web
trên Pocket PC. Hệ ñiều hành mới nhất là Windows
Mobile 2006 với nhiều cải tiến mới như cho phép ñọc các
file PowerPoint, hỗ trợ kết nối Wi-Fi, duyệt web và tổ
chức dữ liệu trong ổ cứng.
Windows Mobile sử dụng cơ chế ña tác vụ cho mọi trình ứng dụng. Nó hỗ trợ
nhận dạng chữ viết theo ba dạng là Block, Letter và Transcriber, trong ñó
Transcriber cho phép bạn có thể viết chữ ở bất kỳ vị trí nào trên màn hình. Palm chỉ
Hình 1.12. Windows

Mobile 2003


Trang 23


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

có thể nhận dạng ở dạng Block (dạng khuôn). Màn hình nhập liệu của Palm là cố
ñịnh, trong khi của Windows Mobile là dạng ảo. Gần ñây, các máy Palm loại cao
cấp như PalmOne Tungsten T3 hay Sony Clie Peg-NX80V ñều có màn hình nhập
liệu dạng ảo nhưng chúng vẫn nhận dạng theo một ñịnh dạng block.
b. Palm OS
Năm 1996, một sản phẩm có tên PalmPilot ñược giới thiệu

bởi US Robotics. Palm Pilot chạy trên một hệ ñiều hành
ñược thiết kế riêng biệt cho thiết bị ñó với tên gọi Palm
OS.
Hệ ñiều hành Palm (Palm OS) hiện ñang ñứng ñầu trong thị trường PDA,
chiếm thị phần tới 70%. Palm Pilot (hiện ñược gọi là Palm) trở thành một trong
những nền máy tính phát triển nhanh nhất trong lịch sử.
Ngày nay, dòng Palm ñã phát triển thành rất nhiều model. Thêm vào ñó, một
số công ty khác như IBM, Qualcomm và Symbol Technologies ñã cho ra ñời các
model Palm OS PDA của riêng họ.
Palm OS là hệ ñiều hành máy tính cung cấp một nền phần mềm cho các máy
Palm Pilot của PDA cầm tay ñược sản xuất bởi Palm Computing, nay là một phần
của 3Com. Palm OS ñược thiết kế ngay từ ñầu ñể phù hợp với thiết bị có kích
thước cỡ bàn tay với một ñộ rộng hiển thị cụ thể.
Palm OS sử dụng cơ chế ña tác vụ và chỉ có một tác
vụ là dành cho các trình ứng dụng. Người dùng chỉ sử
dụng một ứng dụng tại cùng một thời ñiểm. Trình ứng
dụng phải kết thúc trước khi trình ứng dụng khác có thể
ñược lựa chọn. Ràng buộc này cho phép hệ ñiều hành
dành trọn sự quan tâm cho các ứng dụng ñang ñược mở.
Không gian hệ thống cần cho bất kỳ ứng dụng nào ñang
chạy ñược giữ trong một bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên
ñộng và có thể sử dụng lại.
Trình ứng dụng và cơ sở dữ liệu liên quan của nó
ñược lưu trong một nơi gọi là vùng lưu trữ vĩnh viễn,
nhưng ở ñây vùng lưu trữ vĩnh viễn là RAM (chứ không
phải một ñĩa cứng) và không thể ñược sử dụng lại giống như loại RAM ñộng. Palm
OS chia một ứng dụng thành mã có thể chạy ñược và các kiểu phần tử dữ liệu khác
nhau, chẳng hạn như các phần tử giao diện và các biểu tượng. Các phần tử dữ liệu
có thể ñược thay ñổi dễ dàng mà không cần phải viết lại mã.
Palm Computing chọn cách không chứa bàn phím trong Palm Pilot nhằm tạo ra

một thiết bị kích cỡ bàn tay thực sự. Họ cũng lựa chọn cách không cung cấp mã
nhận dạng chữ viết tay ñầy ñủ. Thay vào ñó, người sử dụng Palm Pilot học cách
dùng một tập nhận dạng nhanh nhưng hữu hạn các thao tác bút. Các quyết ñịnh này
giúp giữ cho Palm OS có kích cỡ nhỏ. Palm OS có các ứng dụng xây dựng sẵn như:
Hình 1.13.

PalmOS

Trang 24


Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

Dates, Address Book, To Do List, Memo Pad, Calculator và Password
Protection. Các ứng dụng mới có thể ñược viết và bổ sung thêm bằng cách sử
dụng một số tính năng sẵn có.


c. Symbian OS
Symbian OS là hệ ñiều hành ñược phát triển bởi nhà phát
triển phần mềm London-based. Symbian OS có các kiểu
thiết kế thiết bị cầm tay sau:
• Pearl
cho các máy ñiện thoại di ñộng thông minh.
• Quartz
cho loại thiết bị liên lạc nhỏ, như các PDA
•
Thêm vào ñó, có thiết kế cho màn hình VGA ñầy ñủ sẽ ñược giới thiệu.
Symbian OS có một số các ưu ñiểm. Nó là một hệ ñiều hành rất tiết kiệm ñiện -
các hệ ñiều hành khác thường cần kích cỡ pin gấp hai hoặc 3 lần. Thêm vào ñó,

Symbian OS có kích cỡ nhỏ với một mã rất gọn, cho phép tùy chỉnh. Khả năng tùy
chỉnh tiềm năng này là một ưu ñiểm rất lớn của nó so với Windows CE.
Symbian OS là một hệ ñiều hành ñược thiết kế cho các ñiện thoại-máy tính
nhỏ, khả chuyển, với khả năng truy cập không dây tới các dịch vụ ñiện thoại và
thông tin khác. Symbian OS ñược xây dựng dựa trên một hệ ñiều hành ra ñời sớm
hơn của hãng Psion.


Thuật ngữ Symbian ý muốn nói tới lớp các phần cứng sử dụng Symbian OS,
hoạt ñộng như là các thiết bị thông tin không dây. Symbian OS là một hệ ñiều hành
32-bit ña tác vụ hỗ trợ giao diện người dùng ñồ hoạ sử dụng bút. Nó ñược viết bằng
ngôn ngữ C++ sử dụng thiết kế hướng ñối tượng. Mã nguồn của nó rất nhỏ gọn và
có thể nạp vừa vào một ROM chip nhỏ.
Bên cạnh các dịch vụ cơ bản, hệ ñiều hành còn hỗ trợ một bộ ứng dụng, bao
gồm một trình soạn thảo word, trình quản lý email, chương trình bảng tính, trình
ứng dụng lập lịch, cơ sở dữ liệu ña mục ñích, chương trình phác thảo, ñồng hồ thế
giới, trình ghi âm, trình kiểm tra lỗi ngữ pháp, máy tính, các chương trình truyền
thông và một trình duyệt web.
Phần trình bày trong chương này cho thấy khối lượng dữ liệu trong CSDL ñịa lý
là rất lớn. Các hệ thống GIS ñã ñược xây dựng thường ñược sử dụng trên máy chủ
chuyên dụng hoặc máy tính ñể bàn cấu hình mạnh. Trong khi ñó PDA chỉ là một
thiết bị nhỏ cỡ lòng bàn tay và có tài nguyên phần cứng hạn hẹp. Chương tiếp theo
dưới ñây sẽ giới thiệu về công nghệ xây dựng ứng dụng bản ñồ số trên PDA sao cho
có thể lưu trữ và khai thác một cách hiệu quả dữ liệu ñịa lý khổng lồ trong thiết bị
nhỏ gọn ñó.



Trang 25

Nghiên cứu phát triển ứng dụng bản ñồ số trên các thiết bị trợ giúp cá nhân

CHƯƠNG II
CÔNG NGHỆ
PHÁT TRIỂN
ỨNG DỤNG BẢN ðỒ SỐ TRÊN PDA

Chương này sẽ trình bày về các vấn ñề sau:
1. Ứng dụng bản ñồ số trên PDA
2. Công nghệ phát triển ứng dụng cho PDA
o Trên Palm OS
o Trên Symbian OS
o Trên Windows CE (Windows Mobile)
3. Công nghệ phát triển ứng dụng bản ñồ số trên PDA
o GPS
o GPRS
o Web Services
o Mobile GIS
o Các giải pháp phát triển ứng dụng bản ñồ số trên PDA
4. Một số kỹ thuật nâng cao tốc ñộ