Ứng dụng WebGis trong quản lý mạng lưới trường học trên địa bàn tỉnh Ninh Bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ






NGÔ VĂN THỨ




ỨNG DỤNG WEBGIS TRONG
QUẢN LÝ MẠNG LƯỚI TRƯỜNG HỌC
TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH




LUẬN VĂN THẠC SĨ







HÀ NỘI - 2011

-iv-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ii
LỜI CAM ĐOAN iii
DANH SÁCH HÌNH VẼ viii
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix
BẢNG KÝ HIỆU CÁC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT x
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1
CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ PHÂN TÁN 3
1.1. Các vấn đề cơ bản về hệ thống thông tin địa lý 3
1.1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý 3
1.1.2. Mô hình công nghệ của hệ thống thông tin địa lý 3
1.1.3. Một số lĩnh vực khoa học liên quan tới hệ thống thông tin địa lý 4
1.1.4. Các thành phần của một hệ thống thông tin địa lý 5
1.1.4.1. Con người 6
1.1.4.2. Phần cứng 6
1.1.4.3. Phần mềm 7
1.1.4.4. Dữ liệu 8
1.1.4.5. Phương pháp phân tích 8
1.1.5. Các ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý 8
1.2. Dữ liệu hệ thống thông tin địa lý 10
1.2.1. Các dạng dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý 10
1.2.2. Các mô hình dữ liệu được dùng 11
1.2.3. Mô hình dữ liệu đồ họa 11
1.2.3.1. Mô hình dữ liệu Raster 13
1.2.3.2. Mô hình dữ liệu Vectơ 14
1.2.3.3. So sánh giữa mô hình dữ liệu Raster và Vectơ 17
1.3. Giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý phân tán 17

1.4. Mô hình xử lý và kiến trúc triển khai WebGIS 18
1.4.1. Kiến trúc WebGIS và các bước xử lý 18
1.4.2 Các kiến trúc triển khai 20
1.4.2.1. Chiến thuật hướng máy chủ 21
1.4.2.2. Chiến thuật hướng máy khách 22
1.4.2.3. Kết hợp hai chiến thuật 23
1.5. Các chuẩn trao đổi dữ liệu WebGIS 23
1.5.1. Việc trao đổi dữ liệu của hệ thống WebGIS 23
1.5.2. Giải pháp cho vấn đề chia sẻ dữ liệu 24
1.5.2.1. Chuẩn chia sẻ dữ liệu WMS 24
1.5.2.2. Chuẩn chia sẻ dữ liệu WFS 24
CHƯƠNG 2: BẢN ĐỒ SỐ GOOGLE MAP VÀ ỨNG DỤNG 25
2.1. Bản đồ số Google Map 25
-v-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
2.1.1. Tổng quan về bản đồ số Google Map 25
2.1.2. Tổng quan về API bản đồ Google 27
2.2. Các API bản đồ Google sử dụng cho ngôn ngữ Javascript 28
2.2.1. Tổng quan về API bản đồ của Google cho javascript 28
2.2.1.1. Hỗ trợ mã hóa ví trí 28
2.2.1.2. Phát triển ứng dụng cho thiết bị di động 29
2.2.1.3. Địa phương hóa ứng dụng 29
2.2.1.4. Thư viện trong Google Map API 30
2.2.1.5. Tải API qua giao thức an toàn https 30
2.2.1.6. Tải Javascript API không đồng bộ 30
2.2.1.7. Việc cập nhật Google Map API 31
2.2.1.8. Phân nhóm Google Map API 31
2.2.2. Các đối tượng bản đồ cơ bản 31
2.2.3. Các API hướng sự kiện 33
2.2.3.1. Tổng quan về sự kiện bản đồ 33

2.2.3.2. Việc phối hợp các sự kiện 34
2.2.3.3. Truy cập thời gian thực trong các sự kiện hướng người dùng 35
2.2.3.4. Sử dụng trạng thái dừng đối với một sự kiện 35
2.2.3.5. Cài đặt và lấy thông số của sự kiện 35
2.2.3.6. Sử dụng các sự kiện cơ bản trong mô hình DOM 36
2.2.4. Các API điều khiển 36
2.2.4.1. Tổng quan về API điều khiển 36
2.2.4.2. Đối tượng điều khiển mặc định 37
2.2.4.3. Thêm đối tượng điều khiển vào ứng dụng bản đồ 38
2.2.4.4. Các tham số tùy chọn cho các đối tượng điều khiển 38
2.2.4.5. Các phương thức chỉnh sửa các đối tượng điều khiển 40
2.2.4.6. Vị trí của các đối tượng điều khiển 40
2.2.4.7. Tự tạo các đối tượng điều khiển 42
2.2.4.8. Thêm thông số trạng thái cho đối tượng điều khiển 43
2.2.5. Các tầng bổ sung cho bản đồ 43
2.2.5.1. Tổng quan 43
2.2.5.2. Thêm đối tượng chồng lặp bản đồ 44
2.2.5.3. Gỡ bỏ đối tượng chồng lặp bản đồ 44
2.2.5.4. Đối tượng đánh dấu điểm 44
2.2.5.5. Biểu tượng 45
2.2.5.6. Đối tượng đường chồng lặp 46
2.2.5.7. Đối tượng khoanh vùng chồng lặp bản đồ 47
2.2.5.8. Vùng tròn và vùng vuông 48
2.2.5.9. Đối tượng ảnh chồng lặp 48
2.2.5.10. Cửa sổ thông tin 48
-vi-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
2.2.5.11. Tầng chồng lặp bản đồ 49
2.2.5.12. Thư viện chồng lặp bản đồ Panoramio 50
2.2.5.13. Tự tạo tầng chồng lặp bản đồ 51

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG WEBGIS ĐỂ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP QUẢN LÝ
MẠNG LƯỚI TRƯỜNG HỌC TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH NINH BÌNH 52
3.1. Tình hình ứng dụng công nghệ thông tin trong ngành Giáo dục và Đào tạo tỉnh
Ninh Bình 52
3.2. Bài toán quản lý mạng lưới trường học tỉnh Ninh Bình 54
3.2.1. Khảo sát hiện trạng 54
3.2.2. Các yêu cầu của bài toán 54
3.2.2.1. Nội dung bài toán 54
3.2.2.2. Yêu cầu về xây dựng, cập nhật bản đồ mạng lưới trường học 55
3.2.2.3. Yêu cầu về cập nhật thông tin chi tiết cho mỗi điểm trường 55
3.2.2.4. Yêu cầu về tìm kiếm thông tin và cung cấp thông tin cho người dùng
theo từng nhóm điều kiện đầu vào cụ thể 55
3.2.2.5. Yêu cầu về phân quyền, sử dụng và quản trị hệ thống 56
3.3. Giải pháp công nghệ 56
3.4. Xây dựng ứng dụng 57
3.4.1. Kiến trúc hệ thống 57
3.4.1.1. Cổng thông tin điện tử Giáo dục Ninh Bình 57
3.4.1.2. Kiến trúc của hệ quản trị nội dung Joomla 58
3.4.1.3. Khung làm việc Joomla 59
3.4.1.4. Mô hình phát triển phần mềm MVC 60
3.4.1.5. Ứng dụng quản lý mạng lưới trường học 61
3.4.2. Đặc tả Use-Case của bài toán 63
3.4.2.1. Tác nhân 63
3.4.2.2. Use-case 64
3.4.3. Xây dựng mã nguồn cho ứng dụng 65
3.4.3.1. Cơ sở dữ liệu 65
3.4.3.2. Kiến trúc mã nguồn 66
3.5. Cài đặt và chạy thử ứng dụng 68
3.5.1. Cài đặt ứng dụng 69
3.5.2. Cập nhật dữ liệu 69

3.5.2.1. Bảng công cụ quản trị ứng dụng 70
3.5.2.2. Cấu hình ứng dụng 70
3.5.2.3. Quản lý bản đồ 71
3.5.2.4. Quản lý điểm trường 72
3.5.2.5. Quản lý loại hình trường 73
3.6. Kết quả thực nghiệm 74
3.6.1. Duyệt bản đồ mạng lưới trường học 75
-vii-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
3.6.2. Duyệt một điểm trường 76
KẾT LUẬN……………………………………………………………………… 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 80
PHỤ LỤC: MÔ TẢ CƠ SỞ DỮ LIỆU ỨNG DỤNG 82

-viii-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mô hình công nghệ hệ thống thông tin địa lý 3
Hình 1.2: Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý 5
Hình 1.3: Các dạng dữ liệu GIS 11
Hình 1.4: Ví dụ thế giới thực 12
Hình 1.5: Mô hình Raster biểu diễn thế giới thực 12
Hình 1.6: Mô hình Vectơ biểu diễn thế giới thực 12
Hình 1.7: Mô hình dữ liệu Raster 13
Hình 1.8: Thể hiện vật thể dạng điểm đường vùng theo tọa độ x, y 14
Hình 1.9: Mô hình dữ liệu dòng chảy 15
Hình 1.10: Mô hình dữ liệu tôpô 15
Hình 1.11: Mô hình mạng các tam giác không đều 16
Hình 1.12: Kiến trúc WebGIS cở bản 18
Hình 1.13: Các dạng yêu cầu từ phía máy khách 19

Hình 1.14: Dữ liệu GIS trong kiến trúc WebGIS đơn thể 23
Hình 1.15: Chia sẻ dữ liệu GIS giữa các nhóm ứng dụng 24
Hình 2.1: Giao diện web cơ bản của Google Map 26
Hình 2.2: Hình vẽ xác định các vị trí trên bản đồ Google Map 41
Hình 3.1: Bản đồ tỉnh Ninh Bình 52
Hình 3.2: Trang chủ cổng thông tin điện tử Giáo dục và Đào tạo Ninh Bình 58
Hình 3.3: Kiến trúc cơ bản của khung làm việc Joomla 60
Hình 3.4: Mô hình MVC đơn giản 61
Hình 3.5: Mô hình Joomla MVC 62
Hình 3.6: Mô hình thiết kế ứng dụng bổ sung cho Joomla theo mô hình MVC 62
Hình 3.7: Mô hình thiết kế cơ sở dữ liệu ứng dụng 65
Hình 3.8: Bảng công cụ quản trị ứng dụng 70
Hình 3.9: Giao diện chức năng quản lý cấu hình ứng dụng 71
Hình 3.10: Giao diện chức năng quản lý bản đồ của ứng dụng 72
Hình 3.11: Giao diện chức năng quản lý điểm trường 73
Hình 3.12: Giao diện quản lý loại hình trường 74
Hình 3.13: Giao diện người dùng chính của ứng dụng 75
Hình 3.14: Hỗ trợ tìm kiếm điểm trường 76
Hình 3.15: Xem bản đồ toàn cảnh 76
Hình 3.16: Giao diện duyệt một điểm trường 76
Hình 3.17: Giao diện tìm đường đi tới điểm trường 76
Hình 3.18: Giao diện kết quả tìm đường đi đến điểm trường 77



-ix-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: So sánh mô hình dữ liệu Raster và Vectơ 17
Bảng 2.1: Cài đặt mặc định cho các đối tượng điểu khiển trong Google Map 38

-x-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
BẢNG KÝ HIỆU CÁC THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Thuật ngữ tiếng Anh
Ý nghĩa tiếng Việt
API
Application
Programming Interface
Giao diện lập trình ứng dụng
AJAX
Asynchronous
JavaScript and XML
Công nghệ phát triển ứng dụng web dựa
trên sự kết hợp không đồng bộ hai ngôn
ngữ JavaScript và XML
DOM
Data Object Model
Mô hình đối tượng dữ liệu
Joomla
Joomla
Hệ quản trị nội dung mã nguồn mở xây
dựng trên PHP và MySQL
khung làm
việc
Joomla
khung làm việc Joomla
Bộ thư viện và khung quy trình chuẩn để
xây dựng các thành phần ứng dụng bổ sung
cho hệ quản trị nội dung Joomla

GIS
Geographic Information
System
Hệ thống thông tin địa lý
Google
Map
Google Maps
Là hệ thống bản đồ trực tuyến và các dịch
vụ kèm theo được cung cấp bởi Google
Google
Map API
Google Maps APIs
Các giao diện lập trình ứng dụng được cung
cấp để xây dựng các ứng dụng bản đồ trực
tuyến dựa trên nền bản đồ trực tuyến của
Google
Google
Map
Javascript
API
Google Maps Javascript
APIs
Giao diện lập trình ứng dụng dùng cho
ngôn ngữ Javascript để xây dựng các ứng
dụng bản đồ trực tuyến dựa trên nền bản đồ
trực tuyến của Google
HTML5
The latest version of
HTML and XHTML
Phiên bản mới nhất của ngôn ngữ HTML

và XHTML
Javascript
Javascript
Một ngôn ngữ lập trình kịch bản dựa trên
đối tượng sử dụng trong lập trình phát triển
các ứng dụng web, các kịch bản này được
thực thi tại trình duyệt của máy khách.
MCV
Model View Controller
Mô hình kiến trúc phần mềm tách biệt các
nguyên tắc nghiệp vụ và giao diện người
dùng
Model
Model
Quy trình nghiệp vụ trong mô hình lập trình
MVC (nghĩa sử dụng trong luận văn)
URL
Uniform Resource
Locator
Địa chỉ tham chiếu tài nguyên trên mạng
Internet
View
View
Giao diện người dùng trong mô hình lập
trình MVC (nghĩa sử dụng trong luận văn)
W3C
World Wide Web
Consortium
Chuẩn xây dựng ứng dụng Web
WebGIS

Web Geographic
Information System
Hệ thống thông tin địa
lý phân tán trên môi trường mạng
XML
Extensible Markup
Language
Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng
-1-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, GIS nói chung và WebGIS nói riêng là công
cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế, xã hội, quốc phòng an ninh
của nhiều quốc gia trên thế giới. GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính
phủ, nhà quản lý, doanh nghiệp, cá nhân, đánh giá được hiện trạng của những
quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế, xã hội thông qua những chức năng thu
thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền
hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào.
Quản lý và điều hành hệ thống giáo dục trong một tỉnh là một thách thức
lớn, việc quản lý giáo dục không chỉ tập trung vào công tác giảng dạy và học tập
mà việc tích hợp dữ liệu giáo dục để hỗ trợ quyết định, hoạch định chính sách và
xây dựng chiếu lược phát triển giáo dục phù hợp với điều kiện thực tế của địa
phương cũng hết sức quan trọng. Việc ứng dụng GIS đóng vai trò quan trọng
trong công tác hoạch định chiến lược, lập kế hoạch phát triển và quản lý, đảm
bảo yêu cầu cung cấp điều kiện giáo dục tốt nhất cho mọi người, đồng thời sử
dụng các nguồn lực như trường học, cơ sở vật chất, thiết bị dạy học, đội ngũ cán
bộ giáo viên một cách hiệu quả, tiết kiệm ngân sách nhà nước.
Ngành giáo dục có hệ thống cơ sở hạ tầng và nguồn nhân lực lớn, phân bổ
rộng trên tất cả các khu vực địa lý. Do vậy, việc xây dựng bản đồ quản lý mạng
lưới trường học bằng hệ thống thông tin địa lý dựa trên nền web là một giải pháp

có tính thực tiễn, đáp ứng yêu cầu đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin trong
giáo dục, nâng cao hiệu quả quản lý, tiến tới nâng cao chất lượng giáo dục toàn
diện [6].
Từ xu thế phát triển mạnh của công nghệ thông tin và hiện trạng ứng dụng
công nghệ thông tin trong giáo dục, việc ứng dụng WebGIS để quản lý mạng
lưới trường học là tất yếu. Phạm vi nghiên cứu cũng như tầm ứng dụng của GIS
nói chung rất lớn, trong giới hạn luận văn này, tác giả sẽ trình bày các vấn đề về
việc sử dụng WebGIS trên nền bản đồ trực tuyến của Google để xây dựng giải
pháp quản lý mạng lưới trường học các cấp trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
Cấu trúc của luận văn bao gồm các phần như sau:
Phần mở đầu: Nội dung phần mở đầu chỉ ra vai trò, tầm quan trọng của
công nghệ GIS và WebGIS đối với các lĩnh vực trong xã hội; sự cần thiết, cơ sở
khoa học và thực tiễn của việc sử dụng WebGIS để xây dựng giải pháp quản lý
mạng lưới trường học các cấp trên địa bàn tỉnh Ninh Bình.
-2-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
Chương 1: Hệ thống thông tin địa lý phân tán: Nội dung Chương 1
trình bày tổng quan về hệ thống thông tin địa lý và hệ thống thông tin địa lý
phân tán trên môi trường mạng, các khái niệm liên quan, các nguyên nguyên lý
cơ bản hỗ trợ cho việc triển khai các ứng dụng WebGIS.
Chương 2: Bản đồ số Google Map và ứng dụng: Nội dung Chương 2
trình bày các vấn đề về bản đồ số trực tuyến Google Map và công nghệ Goole
Map API hỗ trợ phát triển các ứng dụng WebGIS dựa trên nền bản đồ số trực
tuyến của Google.
Chương 3: Ứng dụng WebGIS để xây dựng giải pháp quản lý mạng
lưới trường học trên địa bàn tỉnh Ninh Bình: Nội dung Chương 3 trình bày về
các giải pháp ứng dụng WebGIS trên nền bản đồ trực tuyến của Google để xây
dựng phần mềm quản lý mạng lưới trường học trên địa bàn tỉnh Ninh Bình. Cài
đặt và chạy thử ứng dụng trên môi trường mạng để đánh giá kết quả ban đầu của
đề tài.

Phần kết luận: Nội dung phần này tổng kết, đánh giá về luận văn cũng
như phần mềm thực nghiệm và đưa ra một số hướng phát triển.


















-3-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ PHÂN TÁN
1.1. Các vấn đề cơ bản về hệ thống thông tin địa lý
1.1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một nhánh của công nghệ thông tin,
được hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm trở
lại đây. GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh
tế, xã hội, quốc phòng, an ninh của nhiều quốc gia trên thế giới. GIS có khả
năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá

nhân đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế ,
xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp
các thông tin được gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở tọa
độ của các dữ liệu đầu vào [20].
Từ những năm 1980 đến nay, đã có rất nhiều cách định nghĩa được đưa
ra, tuy nhiên không có định nghĩa nào khái quát đầy đủ về GIS vì phần lớn
chúng đều được xây dựng trên khía cạnh ứng dụng cụ thể trong từng lĩnh vực.
Khi xây dựng một hệ thống GIS, chúng ta cần đưa ra quyết định xem hệ thống
GIS sẽ được xây dựng theo mô hình ứng dụng cụ thể nào, lộ trình và phương
thức tổ chức thực hiện ra sao, … Đây là cơ sở dữ liệu làm căn cứu để đưa ra
quyết định về hệ thống GIS dự kiến xây dựng sẽ phải đảm đương các chức năng
trợ giúp quyết định gì, nội dung, cấu trúc các thành phần còn lại của hệ thống
cũng như dự toán nguồn tài chính cần đầu tư cho việc hình thành và phát triển
hệ thống GIS. Với một xã hội có sự tham gia của người dân và quá trình quản lý
thì sự đóng góp tri thức từ phía cộng đồng đang ngày càng trở nên quan trọng và
có vai trò không thể thiếu, do vậy khi đưa ra các quyết định liên quan tới việc
xây dụng một hệ thống GIS, chúng ta cần trả lời câu hỏi quan trọng hàng đầu đó
là hệ thống xây dựng cho đối tượng người sử dụng nào, và các yêu cầu nào của
người sử dụng cần có trong hệ thống.
1.1.2. Mô hình công nghệ của hệ thống thông tin địa lý
Một cách khái quát, có thể hiểu một hệ thống GIS như một quá trình sau:

Hình 1.1: Mô hình công nghệ hệ thống thông tin địa lý
-4-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
- Dữ liệu vào: Dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi
giữa các cách biểu diễn dữ liệu, máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, ảnh chụp, …
- Quản lý dữ liệu: Sau khi dữ liệu được thu thập và tổng hợp, GIS cần
cung cấp các thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo các yêu cầu về
bảo mật số liệu, tích hợp số liệu, lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì. GIS

lưu thông tin thế giới thực thành các tầng dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt
trong cùng một hệ trục toạ độ và chúng có khả năng liên kết với nhau.
- Xử lý dữ liệu: Các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thông
tin. Nó giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp công việc gì. Kết quả
của xử lý dữ liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ, …
- Phân tích và mô hình: Số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần
của GIS. Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định
tính và định lượng thông tin đã thu thập.
- Dữ liệu ra: Một trong các phương diện công nghệ GIS là sự thay đổi của
các phương pháp khác nhau trong đó thông tin có thể hiển thị khi nó được xử lý
bằng GIS. Các phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể cung cấp bằng
các bản đồ và ảnh ba chiều.
1.1.3. Một số lĩnh vực khoa học liên quan tới hệ thống thông tin địa lý
Theo cách tiếp cận truyền thống, GIS là một công cụ máy tính để lập bản
đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp
các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường như cấu trúc hỏi đáp với các phép phân
tích thống kê, phân tích không gian. Những khả năng này phân biệt GIS với các
hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều
lĩnh vực khác nhau như phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định
chiến lược, … Việc áp dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực dữ liệu không
gian đã tiến những bước dài, từ việc hỗ trợ lập bản đồ đến hệ thống thông tin địa
lý. Cho đến nay, cùng với việc tích hợp các khái niệm của công nghệ thông tin
như hướng đối tượng, Web 2.0, … GIS đang có bước chuyển từ cách tiếp cận
hướng cơ sở dữ liệu sang cách tiếp cận hướng tri thức. Các hệ thống GIS thường
được xây dựng trên các tri thức của nhiều ngành khoa học khác nhau để tạo ra
các ứng dụng phục vụ mục đích cụ thể, các ngành kho học liên quan bao gồm:
- Ngành địa lý: Là ngành liên quan mật thiết đến việc biểu diễn thế giới và
vị trí của đối tượng trong thế giới. Đây là ngành có truyền thống lâu đời về phân
tích không gian và cung cấp các kỹ thuật phân tích không gian khi nghiên cứu.
-5-

Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
- Ngành bản đồ: Nguồn dữ liệu đầu vào chính của GIS là các bản đồ,
ngành bản đồ có truyền thống lâu đời trong việc thiết kế bản đồ, do vậy nó cũng
là khuôn mẫu quan trọng trong việc tạo dư liệu đầu ra cho GIS.
- Công nghệ viễn thám: Các ảnh vệ tinh và ảnh máy bay là nguồn dữ liệu
địa lý quan trọng cho hệ GIS, viễn thám bao gồm cả kỹ thuật thu thập và xử lý
dữ liệu ở mọi vị trí trên trái đất, các dữ liệu đầu ra của hệ thống ảnh vệ tinh có
thể được trộn với các lớp dữ liệu của GIS.
- Ảnh máy bay: Khi chúng ta xây dựng bản đồ có tỷ lệ cao thì ảnh chụp từ
máy bay là nguồn dữ liệu chính về bền mặt trái đất được sử dụng làm hệ thống
dữ liệu đầu vào.
- Bản đồ địa hình: Cung cấp dữ liệu có chất lượng cao về vị trí, danh giới
đất đai, trường học, nhà cửa, …
- Ngành thống kê: Các kỹ thuật thống kê được sử dụng để phân tích dữ
liệu GIS. Dữ liệu thống kê đặc biệt quan trọng trong việc xác định sự phát sinh
các lỗi hoặc tính không chắc chắn trong số liệu của GIS.
- Khoa học tính toán: Tự động thiết kế máy tính cung cấp kỹ thuật nhập,
hiển thị, biểu diễn dữ liệu. Đồ hoạ máy tính cung cấp công cụ để thể hiện, quản
lý các đối tượng đồ hoạ. Quản trị cơ sở dữ liệu cho phép biểu diễn dữ liệu dưới
dạng số, các thủ tục để thiết kế hệ thống, lưu trữ, truy cập, cập nhật, …
- Toán học: Các ngành hình học, lý thuyết đồ thị được sử dụng trong thiết
kế hệ thống GIS và phân tích dữ liệu không gian.
1.1.4. Các thành phần của một hệ thống thông tin địa lý
Xét dưới góc độ hệ thống, một hệ thống GIS có thể được hiểu như một hệ
thống gồm các thành phần: Con người, phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu,
phương pháp phân tích [3].

Hình 1.2: Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý
-6-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội

1.1.4.1. Con người
Con người là thành phần quan trọng nhất, là nhân tố thực hiện các thao tác
điều hành sự hoạt động của hệ thống GIS, con người thực hiện nhiều vai trò
khác nhau và tham gia vào nhiều khâu trong quá trình hình thành, vận hành hệ
thống GIS, cụ thể:
- Người dùng GIS: Là những người sử dụng các phần mềm GIS để giải
quyết các bài toán không gian theo mục đích cụ thể, họ thường là những người
được đào tạo tốt về lĩnh vực GIS hay là các chuyên gia. Bên cạnh đó, đối với các
hệ thống GIS phục vụ cộng đồng, điểm hình là các ứng dụng WebGIS, người sử
dụng hệ thống ngoài các chuyên gia về GIS còn có những người dùng thông
thường thực hiện mục đích truy cập thông tin, sử dụng dịch vụ do hệ thống GIS
cung cấp nhằm đáp ứng yêu cầu công việc cụ thể nào đó của họ.
- Người xây dựng bản đồ: Sử dụng các tầng bản đồ được lấy từ nhiều
nguồn khác nhau, chỉnh sửa dữ liệu để tạo ra các bản đồ theo yêu cầu.
- Người xuất bản: Sử dụng phần mềm GIS để kết xuất ra bản đồ dưới
nhiều định dạng đầu ra khác nhau như dạng bản in trên giấy, dạng ảnh lưu trữ
trên máy tính, định dạng để sử dụng cho các phần mềm chuyên ngành khác, …
- Người phân tích: Giải quyết các vấn đề như tìm kiếm, xác định vị trí,
danh giới, tập hợp thông tin theo nhóm vấn đề, …
- Người xây dựng dữ liệu: Là những người chuyên nhập dữ liệu bản đồ
bằng các phương thức khác nhau như vẽ, chuyển đổi hoặc nhập từ định dạng
khác, truy cập cơ sở dữ liệu từ hệ thống lưu trữ khác, …
- Người quản trị cơ sở dữ liệu: Quản lý cơ sở dữ liệu của hệ thống GIS và
đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, đáp ứng được các yêu cầu của người dùng.
- Người thiết kế cơ sở dữ liệu: Xây dựng các mô hình dữ liệu lôgic và vật
lý đáp ứng các yêu cầu dữ liệu sử dụng trong hệ thống.
- Người phát triển hệ thống: Xây dựng hoặc cải tạo các phần mềm GIS để
đáp ứng các nhu cầu cụ thể hoặc sử dụng các phần mềm GIS để xây dựng các
ứng dụng, phần mềm trung gian thực hiện các nhiệm vụ liên quan tới công nghệ
GIS, đáp ứng yêu cầu ban đầu đã đặt ra.

1.1.4.2. Phần cứng
Bao gồm hệ thống máy tính như PC, Mini Computer, MainFrame, … Các
thiết bị di động như điện thoại thông minh, thiết bị định vị toàn cầu; Các thiết bị
mạng cần thiết khi triển khai hệ thống GIS trên môi trường mạng. GIS cũng đòi
-7-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
hỏi các thiết bị ngoại vi đặc biệt cho việc nhập và xuất dữ liệu như máy số hoá,
máy đo vẽ, máy quét, …
1.1.4.3. Phần mềm
Để xây dựng và triển khai một hệ thống GIS, chúng ta cần cài đặt hệ
thống phần mềm GIS thực hiện các khâu khác nhau trong hệ thống. Hiện nay, có
rất nhiều phần mềm GIS đáp ứng yêu cầu xây dựng các hệ thống GIS, bao gồm
cả phần mềm thương mại và phần mềm miễn phí. Các phần mềm chỉ cài đặt tại
máy tính cá nhân hoặc hệ phần mềm phục vụ cho việc phát triển các ứng dụng
phân tán trên mạng, các chức năng cơ bản thường có trong phần mềm GIS gồm:
- Nhập và kiểm tra dữ liệu: Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi dữ
liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tương thích. Ðây
là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý.
- Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu: Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu bao
gồm phương pháp kết nối dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của các đối
tượng địa lý. Hai loại dữ liệu này được tổ chức và liên hệ qua các thao tác trên
máy tính đảm bảo chúng có thể cung cấp tường minh cho người sử dụng hệ
thống.
- Xuất dữ liệu: Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả quá trình phân tích
tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng bản đồ, bảng biểu, biểu đồ, lưu đồ,
… được thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ, hoặc chuyển đổi sang một định
dạng phù hợp để sử dụng trong các phần mềm khác,
- Biến đổi dữ liệu: Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp điều hành nhằm mục đích
khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng. Biến đổi dữ liệu có thể được thực
hiện trên dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng

hợp cả hai.
- Tương tác với người dùng: Giao tiếp với người dùng là yếu tố quan
trọng nhất của bất kỳ hệ thống thông tin nào. Các giao diện người dùng ở một hệ
thống tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng đó.
Các phần mềm GIS phổ biến hiện nay gồm:
- Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý số liệu thông tin địa lý: ACR/INFO,
SPAN,ERDAS-Imagine, ILWIS, MGE/MICROSTATION, IDRISIW, IDRISI,
WINGIS, …
- Phần mềm dùng cho lưu trữ, xử lý và quản lý các thông tin địa lý: ER-
MAPPER, ATLASGIS, ARCVIEW, MAPINFO, …
-8-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
1.1.4.4. Dữ liệu
Dữ liệu được sử dụng trong hệ thống GIS không chỉ là dữ liệu địa lý độc
lập mà còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu có cấu trúc. Những thông
tin địa lý sẽ bao gồm các dữ liệu về vị trí địa lý, dữ liệu thuộc tính, mối liên hệ
không gian và thời gian của các thông tin. Một cách tổng quát, người ta chia dữ
liệu trong hệ thống GIS thành ba dạng:
- Dữ liệu không gian: Là những mô tả hình ảnh bản đồ được số hoá theo
một khuôn dạng nhất định mà máy tính hiểu được, dữ liệu này cho ta biết kích
thước vật lý và vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt trái đất. Hệ thống
thông tin địa lý dùng cơ sở dữ liệu này để xuất ra các bản đồ trên màn hình hoặc
ra các thiết bị ngoại vi khác như máy in, máy vẽ. Dữ liệu không gian được biểu
diễn dưới dạng dữ liệu Vectơ hoặc dữ liệu Raster.
- Dữ liệu thuộc tính: Được trình bày dưới dạng các ký tự hoặc số, hoặc ký
hiệu để mô tả các thuộc tính của các thông tin thuộc về địa lý, cho ta biết thêm
thông tin thuộc tính của đối tượng.
- Dữ liệu thời gian: Cho biết thời gian gắn với dữ liệu không gian và dữ
liệu thuộc tính. Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của một đối tượng có
thể thay đổi theo thời gian.

1.1.4.5. Phương pháp phân tích
Các phương pháp phân tích cấu trúc và nội dung dữ liệu, bao gồm quy
trình, kiến thức chuyên gia, nơi tập hợp các quy định, quy phạm, tiêu chuẩn,
định hướng, chủ trương ứng dụng của nhà quản lý, các kiến thức chuyên ngành
và các kiến thức về công nghệ thông tin.
1.1.5. Các ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý
Do đặc trưng về khả năng quản lý và lưu trữ dữ liệu không gian và thuộc
tính của các đối tượng trên trái đất, GIS có rất nhiều ứng dụng trong phát triển
kinh tế, xã hội, đảm bảo anh ninh, quốc phòng như quy hoạch đô thị, quản lý
nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống công ích, lộ trình, nhân khẩu, bản đồ,
giám sát vùng biển, cứu hoả, quản lý trường học, quản lý lây lan bệnh dịch,
Trong phần lớn các lĩnh vực này, GIS đóng vai trò như là một công cụ hỗ trợ
quyết định cho việc lập kế hoạch hoạt động.
- Môi trường: Đã có nhiều ứng dụng phát triển trong những tổ chức quan
tâm đến môi trường. Với mức đơn giản nhất, người dùng sử dụng GIS để đánh
giá môi trường, ví dụ như vị trí và thuộc tính của cây rừng. Ứng dụng GIS với
mức phức tạp hơn là dùng khả năng phân tích của GIS để mô hình hóa các tiến
-9-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
trình xói mòn đất, sự lan truyền ô nhiễm trong môi trường khí hay nước, hoặc sự
phản ứng của một lưu vực sông dưới sự ảnh hưởng của một trận mưa lớn. Nếu
những dữ liệu thu thập gắn liền với đối tượng vùng và ứng dụng sử dụng các
chức năng phân tích phức tạp thì mô hình dữ liệu Raster có khuynh hướng
chiếm ưu thế.
- Khí tượng thuỷ văn: Trong lĩnh vực này GIS được dùng như là một hệ
thống đáp ứng nhanh, phục vụ phòng chống thiên tai như lũ quét ở vùng hạ lưu,
xác định tâm bão, dự đoán các dòng chảy, xác định mức độ ngập lụt, từ đó đưa
ra các biện pháp phòng chống kịp thời. Vì những ứng dụng này mang tính phân
tích phức tạp nên mô hình dữ liệu không gian Raster chiếm ưu thế.
- Nông nghiệp: Những ứng dụng đặc trưng gồm giám sát thu hoạch, quản

lý sử dụng đất, dự báo về hàng hoá, nghiên cứu về đất trồng, kế hoạch tưới tiêu,
kiểm tra nguồn nước, phòng chống dịch bệnh cho cây trồng, …
- Dịch vụ tài chính: GIS được sử dụng trong lĩnh vực dịch vụ tài chính
tương tự như một ứng dụng đơn lẻ. Nó đã từng được áp dụng cho việc xác định
vị trí những chi nhánh mới của ngân hàng. Hiện nay, việc sử dụng GIS đang
tăng lên trong lĩnh vực này, nó là một công cụ đánh giá rủi ro và mục đích bảo
hiểm, xác định với độ chính xác cao hơn những khu vực có độ rủi ro lớn nhất
hay thấp nhất. Lĩnh vực này đòi hỏi những dữ liệu cơ sở khác nhau như hình
thức vi phạm luật pháp, địa chất học, thời tiết và giá trị tài sản.
- Y tế: Ngoại trừ những ứng dụng đánh gía, quản lý mà GIS thường được
dùng, GIS còn có thể áp dụng tốt trong lĩnh vực y tế, ví dụ GIS chỉ ra được lộ
trình nhanh nhất giữa vị trí hiện tại của xe cấp cứu và bệnh nhân cần cấp cứu,
dựa trên cơ sở dữ liệu giao thông. GIS cũng có thể được sử dụng như một công
cụ nghiên cứu dịch bệnh để phân tích nguyên nhân bộc phát và lây lan bệnh tật
trong cộng đồng.
- Chính quyền địa phương: Chính quyền địa phương là một trong những
lĩnh vực ứng dụng rộng nhất của GIS, bởi vì đây là một tổ chức sử dụng dữ liệu
không gian nhiều nhất. Tất cả các cơ quan của chính quyền địa phương có thể có
lợi từ GIS. GIS có thể được sử dụng trong việc tìm kiếm và quản lý thửa đất,
thay thế cho việc hồ sơ giấy tờ hiện hành. Chính quyền địa phương cũng có thể
sử dụng GIS trong việc bảo dưỡng nhà cửa và đường giao thông. GIS còn được
sử dụng trong các trung tâm điều khiển và quản lý các tình huống khẩn cấp.
- Bán lẻ và phân phối: Các siêu thị vùng ngoại ô được xác định vị trí với
sự trợ giúp của GIS. GIS thường lưu trữ những dữ liệu về kinh tế, xã hội của
-10-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
khách hàng trong một vùng nào đó. Một vùng thích hợp cho việc xây dựng môt
siêu thị có thể được tính toán bởi thời gian đi đến siêu thị, và mô hình hoá ảnh
hưởng của những siêu thị cạnh tranh. GIS cũng được dùng cho việc quản lý tài
sản và tìm đường phân phối hàng ngắn nhất.

- Giao thông: GIS có khả năng ứng dụng đáng kể trong lĩnh vực vận tải.
Việc lập kế hoạch và duy trì cơ sở hạ tầng giao thông rõ ràng là một ứng dụng
thiết thực. Gần đây có sự quan tâm đến một lĩnh vực mới là ứng dụng định vị
trong vận tải hàng hải, và hải đồ điện tử, hoạt động chuyển phát nhanh, các loại
hình đặc trưng này đòi hỏi sự hỗ trợ của GIS.
- Các ngành điện, nước, gas, viễn thông: Những công ty trong lĩnh vực
này dùng GIS linh hoạt nhất, GIS được dùng để xây dựng những cơ sở dữ liệu,
GIS thường là công nghệ chiến lược về công nghệ thông tin của các công ty
trong lĩnh vự này. Dữ liệu Vectơ thường được dùng trong các lĩnh vực này.
Như vậy, một tổ chức dù có nhiệm vụ là lập kế hoạch và bảo dưỡng mạng
lưới vận chuyển hay cung cấp các dịch vụ về nhân lực, hỗ trợ cho các chương
trình an toàn công cộng và hỗ trợ trong các trường hợp khẩn cấp, hoặc bảo vệ
môi trường, thì công nghệ GIS luôn đóng vai trò cốt yếu bằng cách giúp cho
việc quản lý và sử dụng thông tin địa lý một cách hiệu quả nhằm đáp ứng các
yêu cầu hoạt động và mục đích chương trình của tổ chức đó.
1.2. Dữ liệu hệ thống thông tin địa lý
1.2.1. Các dạng dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý
Dữ liệu GIS được chia làm 3 dạng: Dữ liệu không gian, dữ liệu phi không
gian (dữ liệu thuộc tính) và dữ liệu thời gian [5].

-11-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
Hình 1.3: Các dạng dữ liệu GIS
Dữ liệu địa lý mô tả những thực thể có vị trí gồm thông tin vị trí và những
thông tin cần quan tâm, được xem như là các thuộc tính của thực thể.
- Dữ liệu không gian: Trả lời cho câu hỏi về vị trí - ở đâu, được thể hiện
trên bản đồ và hệ thống thông tin địa lý dưới dạng điểm, đường, hoặc vùng. Dữ
liệu không gian là dữ liệu về đối tượng mà vị trí của nó được xác định trên bề
mặt trái đất. Dữ liệu không gian sử dụng trong hệ thống thông tin địa lý luôn
được xây dựng trên một hệ thống tọa độ.

- Dữ liệu phi không gian: Trả lời cho câu hỏi cái gì, như thế nào, thể hiện
tính chất của đối tượng như chiều dài, rộng của con đường, độ cao của cây rừng,
dân cư của thành phố, …Với dữ liệu phi không gian thì vị trí không quan trọng.
- Dữ liệu thời gian: Trả lời cho câu hỏi tồn tại khi nào, trên thực tế các
thông tin không gian và thông tin thuộc tính có thể biến đổi không phụ thuộc
vào nhau tương đối theo thời gian.
Ví dụ: Sự di chuyển của các cồn cát làm thay đổi vị trí của chúng nhưng
vẫn giữ nguyên thuộc tính “cồn cát”; hoặc quá trình xói mòn đất làm thay đổi
thuộc tính “độ cao” của quả đồi nhưng lại giữ nguyên vị trí tọa độ của nó.
1.2.2. Các mô hình dữ liệu được dùng
Trong hệ thống thông tin địa lý, dữ liệu có mối quan hệ với nhau và đặt ra
yêu cầu phải được lưu trữ như là một cơ sở dữ liệu thống nhất. Dưới đây là các
mô hình dữ liệu được dùng để sắp xếp, lưu trữ dữ liệu bên trong hệ thống thông
tin địa lý:
- Mô hình tổng quát;
- Mô hình dữ liệu cơ bản: Vectơ, Raster;
- Mô hình không gian;
- Mô hình bề mặt;
- Mô hình toán học;
- Mô hình khái niệm;
- Mô hình ngữ nghĩa;
- Mô hình độc quyền: Đây là mô hình của các tổ chức, công ty kinh doanh
trên lĩnh vực GIS, có thể kể ra ở đây như: Arc/Info, ERDAS, Geovision, DBMS
based, …[2].
1.2.3. Mô hình dữ liệu đồ họa
Trong các hệ thống GIS, phần dữ liệu đồ họa dùng để tạo lập các bản đồ
đóng vai trò quan trọng, dữ liệu đồ họa thường mô tả thế giới thực và được chia
-12-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
làm 2 loại: dữ liệu raster và dữ liệu vectơ. Xét ví dụ sau đây dùng dữ liệu dạng

raster và vectơ để mô hình hóa thế giới thực: Một khu vực gồm có dòng sông
chảy qua, bên cạnh bờ sông có một số cây cao, bên trái là một ngôi nhà.

Hình 1.4: Ví dụ thế giới thực
- Biểu diễn dạng Raster:

Hình 1.5: Mô hình Raster biểu diễn thế giới thực
Xem ví dụ trên cho thấy, dòng sông được chia thành nhiều ô nhỏ nằm trên
một lưới ô (R), còn cây dọc bên bờ cũng được biểu diển bằng ô (P), …
- Biểu diễn dạng Vectơ:

Hình 1.6: Mô hình Vectơ biểu diễn thế giới thực
-13-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
Các đối tượng được quy về điểm, đường nối các điểm và vùng (một tập
các đường nối điểm đầu trùng điểm cuối).
1.2.3.1. Mô hình dữ liệu Raster

Hình 1.7: Mô hình dữ liệu Raster
Đây là hình thức đơn giản nhất để thể hiện dữ liệu không gian, mô hình
raster bao gồm một hệ thống ô vuông hoặc ô chữ nhật được gọi là điểm ảnh. Vị
trí của mỗi điểm ảnh được xác định bởi số hàng và số cột, giá trị được gán vào
điểm ảnh tượng trưng cho một thuộc tính mà nó thể hiện. Hình ảnh được thể
hiện càng rõ khi kích thước của điểm ảnh hay ô lưới càng nhỏ. Thông số này
được gọi là độ tương phản. Xét ví dụ hai ảnh raster có cùng kích thước thì ảnh
nào có độ tương phản càng cao (điểm ảnh càng nhỏ) thì kích thước càng tăng.
Giả sử 1 điểm ảnh thể hiện một diện tích 250m x 250m trên thực tế, để thể hiện
một vùng 1km x 1km cần 4 điểm ảnh. Trong khi đó nếu 1 điểm ảnh thể hiện
diện tích 100m x 100m thì với diện tích 1km x 1km ta lại cần đến 10 điểm ảnh.
Một ảnh thông thường gồm hàng triệu điểm ảnh dẫn đến kích thước ảnh là khá

lớn, tuy nhiên nhiều điểm ảnh gần nhau lại mang cùng giá trị, từ tính chất này,
người ta đã sử dụng nhiều phương pháp nén khác nhau để nén ảnh raster.
Xây dựng cơ sở dữ liệu Raster
- Mỗi điểm ảnh là một đối tượng, có vị trí theo hàng, cột tương ứng trên
ảnh, giá trị của điểm ảnh cho biết điểm ảnh đó thuộc loại đối tượng nào, tính
chất của đối tượng đó được lưu trữ ở một cơ sở dữ liệu thuộc tính tương ứng.
-14-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
- Cơ sở dữ liệu không gian raster có thể chứa hàng ngàn tầng dữ liệu
không gian (layer), kiểu giá trị của điểm ảnh trong mỗi layer tùy theo việc mã
hóa của người sử dụng, có thể là số nguyên, số thực hay ký tự chữ cái. Giá trị số
nguyên thường được dùng làm mã số để liên hệ với bảng dữ liệu khác hay làm
chú giải để thể hiện bản đồ.
- Để thể hiện một bề mặt liên tục, người ta sử dụng mô hình raster, các bề
mặt liên tục này thường thể hiện bề mặt địa hình, mưa, áp suất không khí, nhiệt
độ, mật độ dân số,
1.2.3.2. Mô hình dữ liệu Vectơ
Trong mô hình dữ liệu vectơ, người ta giả sử rằng hệ thống tọa độ là
chính xác. Vật thể trên trái đất được thể hiện trên bản đồ dựa trên hệ tọa độ hai
chiều (x, y), trên bản đồ vật thể có thể được thể hiện như là các điểm, đường,
vùng. Mô hình dữ liệu vectơ cũng tương tự như vậy, một vật thể dạng điểm
được chứa dưới dạng cặp tọa độ (x, y); một vật thể dạng đường được chứa dưới
dạng một chuỗi các cặp tọa độ (x, y); một vật thể dạng vùng được chứa dưới
dạng một chuỗi cặp tọa độ (x, y) với cặp đầu tọa độ bằng với cặp tọa độ cuối,
hay còn gọi là đa giác. Trong Hình 1.16, các vật thể được số hóa bằng các cặp
tọa độ (x, y); vị trí của điểm A được thể hiện bởi tọa độ (2, 2) và đường BCDE
được thể hiện bởi chuỗi tọa độ (2, 8), (4, 6), (6, 6), (8,3); đa giác được thể hiện
bởi một chuỗi tọa độ khác trong đó tọa độ đầu và cuối bằng nhau; trường hợp
này đơn vị của các tọa độ là tùy ý, tuy nhiên trong GIS, vị trí thường được lưu
trữ theo một hệ quy chiếu chuẩn như là hệ thống UTM, hệ thống quốc gia hay

hệ kinh tuyến, vĩ tuyến.

Hình 1.8: Thể hiện vật thể dạng điểm đường vùng theo tọa độ x, y
-15-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
Trong mô hình dữ liệu vectơ, tùy theo cách lưu trữ dữ liệu, người ta chia
ra thành mô hình dòng chảy, mô hình topo và mô hình mạng các tam giác không
đều.
a. Mô hình dữ liệu dòng chảy
Trong mô hình này tọa độ của các vật thể trên bản đồ được chuyển đổi và
ghi nhận vào tập tin dữ liệu theo từng dòng danh sách các cặp tọa độ. Như vậy
các cặp tọa độ của cạnh chung của hai đa giác kề nhau phải được lập lại hai lần,
mỗi lần cho một đa giác. Cấu trúc của dạng mô hình này rất dễ hiểu, tuy nhiên
mối liên hệ của các vật thể trong mô mô hình không được ghi nhận.

Hình 1.9: Mô hình dữ liệu dòng chảy
Mô hình này không hiệu quả trong phân tích không gian nhưng lại có ích
trong việc tái sản xuất bản đồ số mà không cần lưu trữ quan hệ không gian.
b. Mô hình dữ liệu Topo

Hình 1.10: Mô hình dữ liệu tôpô
-16-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
Mô hình Topo được sử dụng nhiều trong việc mã hóa các mối quan hệ
không gian, đây là phương pháp toán học được dùng để định nghĩa các quan hệ
không gian. Mô hình này còn được gọi là mô hình Arc-Node, với Arc là một
cung gồm chuỗi các điểm bắt đầu và kết thúc tại Node, Node là nút, điểm giao
nhau của 2 hay nhiều cung, vùng là chuỗi khép kín của các arc thể hiện danh
giới của vùng. Topo được ghi trong 3 bảng dữ liệu cho 3 loại yếu tố không gian:
vùng, điểm và cung (đường); dữ liệu về tọa độ được ghi trong bản thứ 4; dữ liệu

thuộc tính thường được lưu trữ trong các bảng quan hệ, trong đó 1 trường chứa
ID của đối tượng không gian.
c. Mô hình mạng các tam giác không đều
Mô hình dữ liệu này thường được dùng để thể hiện dữ liệu về địa hình.
Trong mô hình này, bề mặt địa hình được thể hiện như là tập hợp các mặt tam
giác liên kết với nhau trong đó mỗi đỉnh của tam giác được thể hiện bằng tọa độ
(x, y, z) với z là giá trị độ cao của bề mặt. Mỗi mặt của tam giác được gán cho
một chữ cái và ba đỉnh của nó được gán bằng chữ số. Bảng nút thể hiện danh
sách đỉnh của từng tam giác, bảng cạnh thể hiện danh sách các tam giác nằm
xung quanh của từng tam giác, bảng tọa độ X-Y thể hiện tọa độ của các đỉnh,
bảng tọa độ z thể hiện giá trị z của các đỉnh đó. Mô hình mạng các tam giác
không đều rất thích hợp trong việc tính toán các thông số của địa hình như độ
dốc, hướng dốc, …

Hình 1.11: Mô hình mạng các tam giác không đều
-17-
Luận văn Thạc sĩ năm 2011 Ngô Văn Thứ - ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội
1.2.3.3. So sánh giữa mô hình dữ liệu Raster và Vectơ
Mô hình Raster
Mô hình Vectơ
Ưu điểm
1. Đơn giản.
2. Thao tác chồng lặp tầng dễ dàng
3. Thích hợp cho việc thể hiện dữ liệu
phức tạp.
4. Thích hợp cho việc nâng cấp, xử lý
ảnh.
Ưu điểm
1. Khả năng dữ liệu được nén tốt dẫn
đến kích thước nhỏ hơn so với dữ liệu

của mô hình raster.
2. Thể hiện liên hệ hình học do đó thích
hợp cho các phân tích về hình học hay
phân tích về mạng lưới.
3.Thích hợp cho việc số hóa các bản đồ
được vẽ bằng tay.
Nhược điểm
1. Khả năng nén kém.
2. Không thể hiện rõ liên hệ hình học.
3. Thể hiện bản đồ không rõ nét nếu độ
tương phản thấp, nhưng nếu dùng độ
tương phản cao sẽ làm tăng kích thước
tập tin ảnh.
Nhược điểm
1. Phức tạp.
2. Thao tác chồng lặp tầng phức tạp.
3. Không thích hợp cho việc thể hiện dữ
liệu phức tạp.
4. Không thích hợp cho việc nâng cấp,
xử lý ảnh.
Bảng 1.1: So sánh mô hình dữ liệu Raster và Vectơ

1.3. Giới thiệu về hệ thống thông tin địa lý phân tán
WebGIS là hệ thống thông tin địa lý phân tán trên mạng máy tính để tích
hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên môi trường web [5]. Trong cách thực hiện
nhiệm vụ phân tích GIS, dịch vụ này gần giống như là kiến trúc khách chủ. Quá
trình xử lý thông tin địa lý được chia ra thành các nhiệm vụ ở phía máy chủ và
máy khách, điều này cho phép người dùng có thể truy xuất, thao tác và nhận kết
quả từ việc khai thác dữ liệu GIS từ trình duyệt web của họ mà không phải trả
tiền cho phần mềm GIS. Một trình ứng dụng phía máy khách tiêu biểu là trình

duyệt web và phía máy chủ bao gồm một phần mềm máy chủ web đã được cài
đặt bổ sung phần mềm cung cấp khả năng xử lý dữ liệu WebGIS. Máy khách
thường yêu cầu một ảnh bản đồ hay vài xử lý thông tin địa lý qua web đến máy
chủ ở xa, máy chủ chuyển đổi yêu cầu thành mã nội bộ và gọi những chức năng
về GIS bằng cách chuyển tiếp yêu cầu tới phần mềm WebGIS, phần mềm này
trả về kết quả, sau đó kết quả này được định dạng lại cho việc trình bày bởi trình
duyệt hoặc một số hàm từ các cộng cụ hoặc Java applet cài đặt bổ sung trong
trình duyệt. Máy chủ sau đó trả về kết quả cho máy khách để hiển thị, hoặc gửi
dữ liệu và các công cụ phân tích đến máy khách để dùng ở phía máy khách.
Phần lớn sự chú ý gần đây là tập trung vào việc phát triển các chức năng GIS
trên Internet. WebGIS có tiềm năng lớn trong việc làm cho thông tin địa lý trở
nên hữu dụng và sẵn sàng tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới. Thách