Đồ án Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ trực tuyến

2





















ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


Nguyễn Đức Phương

CÁC GIẢI PHÁP BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN
VÀ ỨNG DỤNG




KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY



Ngành: Công nghệ thông tin











HÀ NỘI - 2008

3















ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


Nguyễn Đức Phương





CÁC GIẢI PHÁP BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN
VÀ ỨNG DỤNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY



Ngành: Công nghệ thông tin
Cán bộ hướng dẫn : TS. Nguyễn Hải Châu











HÀ NỘI - 2008



4
TÓM TẮT KHÓA LUẬN
GIS-Geography Information System(Hệ thống thông tin địa lý) ra đời và được
phát triển mạnh trong những năm gần đây. Cùng với sự bùng nổ về công nghệ của
Internet, GIS cũng đã phát triển công nghệ cho phép chia sẻ thông tin thông qua mạng
toàn cầu bằng cách kết hợp GIS và Web. Bên cạnh đó, xu hướng chia sẻ dữ liệu, phát
triển phần mềm trên công nghệ mã nguồn mở cũng được quan tâm ở các nước đang

phát triển vì nhiều lợi ích mà nó mang lạ
i. Vì thế, việc nghiên cứu ứng dụng trên cơ sở
mã nguồn mở sẽ mang lại khả năng chia sẻ thông tin địa lý rộng rãi cho các ngành.
Nội dung chính của đề tài là nghiên cứu nền tảng công nghệ GIS, từ đó đưa ra
các giải pháp về bản đồ trực tuyến, khả năng xây dựng ứng dụng bản đồ trên cơ sở mã
nguồn mở và từ đó xây dựng website bản đồ tr
ực tuyến về các địa điểm du lịch trên
thành phố Hà Nội.
Khóa luận được chia thành các phần chính sau:
Mở đầu: Đặt vấn đề và đưa ra mục tiêu nghiên cứu.
Chương 1: Giới thiệu về bản đồ, nghiên cứu về công nghệ GIS và ứng dụng
công nghệ GIS trên nền web.
Chương 2: Tìm hiểu một số giải pháp về bản đồ trực tuyến, đi xâu nghiên
cứu giả
i pháp sử dụng phần mền mã nguồn mở MapServer.
Chương 3: Xây dựng ứng dụng bản đồ trực tuyến phục vụ nhu cầu du lịch
thành phố Hà Nội.
Kết luận: Kết quả đạt được và định hướng phát triển trong tương lai.

5

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho em được cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Hải Châu, người
đã trực tiếp hướng dẫn tận tình và đóng góp những ý kiến quý báu trong suốt quá trình
em làm khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin cảm ơn và gửi những lời chúc tốt đẹp nhất đến các thầy cô giáo trường
Đại Học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội, đã tận tâm truyền đạt những kiến
thức quý báu làm nề
n tảng để em bước vào đời.
Cuối cùng, em xin được cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã giúp đỡ em,
là chỗ dựa tinh thần vững chắc giúp em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này.


Người thực hiện
NGUYỄN ĐỨC PHUƠNG

6
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 8
DANH MỤC BẢNG 10
MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ 11
MỞ ĐẦU 12
1. Đặt vấn đề 12
2. Nội dung và mục tiêu nghiên cứu 13
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ GIS TRÊN NỀN WEB 14
1.1 Giới thiệu về bản đồ 14
1.2 Các phương pháp biểu diễ
n bản đồ 14
1.2.1 Phân loại bản đồ 14
1.2.2 Các thành phần của bản đồ 15
1.2.3 Độ chính xác của bản đồ 16
1.2.4 Các chú giải trên bản đồ 16
1.2.5 Phương pháp thể hiện thông tin trên bản đồ 18
1.2.6 Sự khái quát hóa và sự phóng đại 19
1.3 Công nghệ GIS trên nền Web 19
1.4 Sơ đồ hoạt động của ứng dụng GIS trên nền Web 20
1.5 Dữ
liệu về GIS 21
1.5.1 Các khái niệm cơ bản 21
1.5.2 Các dạng dữ liệu của GIS 24
1.5.3 Mô hình thông tin không gian 24
1.5.4 Mô hình thông tin phi không gian 30

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN 33
2.1 Một số giải pháp bản đồ trực tuyến 33
2.1.1 MapBender 33
2.1.2 MapGuide Open Source 33
2.1.3 OpenLayers 34
2.2 Phần mềm mã nguồn mở MapServer 34
2.2.1 Giớ
i thiệu về Mapserver 34
2.2.2 Thành phần và mô hình xử lý của Mapserver 36
2.2.3 Tìm hiểu Mapfile 39



7
2.2.4 Xử lý kết nối các loại dữ liệu 48
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG WEBSITE BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN VỀ CÁC ĐỊA
ĐIỂM DU LỊCH TRÊN THÀNH PHỐ HÀ NỘI 52
3.1 Phân tích 52
3.1.1 Hiện trạng và nhu cầu của thông tin 52
3.1.2 Phân tích hệ thống và định hướng công nghệ 52
3.2 Thiết kế 53
3.2.1 Thiết kế kiến trúc 53
3.2.2 Thiết kế cơ sở d
ữ liệu 54
3.2.3 Thiết kế chức năng 64
3.2.4 Thiết kế giao diện 66
3.3 Xây dựng 70
3.3.1 Xây dựng máy chủ cung cấp dữ liệu 70
3.4 Cài đặt và thử nghiệm 70
KẾT LUẬN 72

1. Kết quả đạt được 72
2. Hướng phát triển đề tài 72
PHỤ LỤC 73

Phụ lục 1: Một số giao diện người dùng người dùng 73
Phụ lục 2: Giao diện quản trị 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81



8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1: Bản đồ dạng đường nét 14
Hình 2: Bản đồ dạng ảnh 15
Hình 3: Sơ đồ hoạt động của WebGIS 20
Hình 4: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm (Point). 25
Hình 5: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường 26
Hình 6: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng (Polygon) 26
Hình 7: Một số khái ni
ệm trong cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ. 27
Hình 8: Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng Raster 29
Hình 9: Sự chuyển đổi dữ liệu giữa raster và vector 30
Hình 10: Sơ đồ hoạt động của Mapserver 36
Hình 11: Quy trình xử lý của Mapserver 38
Hình 12: Mô hình đối tượng trong Mapfile 39
Hình 13: Chồng xếp các Layer 39
Hình 14: Danh sách font sử dụng 40
Hình 15: Thứ t
ự được vẽ các Layer 43
Hình 16: Mô hình 3 tầng trong thiết kế kiến trúc 53

Hình 17: Quan hệ giữa thực thể Phường/Xã và Quận/Huyện 55
Hình 18: Quan hệ giữa thực thể Đường giao thông và Bảo tàng 55
Hình 19: Quan hệ giữa thực thể Đường giao thông và Khách sạn 55
Hình 20: Quan hệ giữa thực thể Đường giao thông và Nhà hàng 55
Hình 21: Quan hệ giữa thực thể Đường giao thông và Di tích danh lam 56
Hình 22: Quan hệ giữa thực thể Đườ
ng giao thông và Công ty lữ hành 56
Hình 23: Quan hệ giữa thực thể Quận/Huyện và Bảo tàng 56
Hình 24: Quan hệ giữa thực thể Quận/Huyện và Khách sạn 56
Hình 25: Quan hệ giữa thực thể Quận/Huyện và Nhà hàng 56
Hình 27: Quan hệ giữa thực thể Phường/Xã và Bảo tàng 57
Hình 28: Quan hệ giữa thực thể Phường/Xã và Khách sạn 57
Hình 29: Quan hệ giữa thực thể Phường/Xã và Nhà hàng 57
Hình 30: Quan hệ giữa thực thể Phườ
ng/Xã và Di tích danh lam 57
Hình 31: Quan hệ giữa thực thể Phường/Xã và Công ty lữ hành 58
Hình 32: Lược đồ mô tả các thực thể và mối quan hệ giữa các thực thể 63
Hình 33: Sơ đồ các chức năng 64
Hình 34: Sơ đồ quản trị 66
Hình 35: Sơ đồ web dành cho người dùng 67



9
Hình 36: Giao diện trang chủ 68
Hình 37: Giao diện Danh sách bảo tàng 68
Hình 38: Giao diện chi tiết bảng tàng 69
Hình 39: Giao diện bản đồ 69

10

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các phương pháp thể hiện bản đồ 18
Bảng 2: Bảng lớp dữ liệu không gian 59
Bảng 3: Chi tiết bảng Quản trị 59
Bảng 4: Chi tiết bảng bảo tàng 60
Bảng 5: Chi tiết bảng Công ty lữ hành 60
Bảng 6: Chi tiết bảng Danh lam 61

Bảng 7: Chi tiết bảng khách sạn 61
Bảng 8: Chi tiết bảng Nhà hàng 62
Bảng 9: Chi tiết bảng Quận 62
Bảng 10: Chi tiết bảng Phường 62
Bảng 11: Chi tiết bảng Đường giao thông 63
Bảng 12: Kết quả kiểm thử 71









11
MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ
Thuật ngữ Từ tiếng Anh Định nghĩa tiếng Việt
API

Application Program Interface
Giao diện lập trình ứng
dụng
Cartogram
Biểu đồ diện tích
CGI

Common Gateway Interface Chuẩn để kết nối chương
trình ứng dụng với Web
server

GDAL

Geospatial Data Abstraction Library
Là thư viện biên dịch định
dạng dữ liệu địa lý[15]
GIS

Geography Information System Hệ thống thông tin địa lý.
Sử dụng công nghệ này là
một công nghệ dựa trên
máy tính để xây dựng bản
đồ, phân tích và xử lý các
đối tượng tồn tại và các sự
kiện xảy ra trên trái đất.
GML

Geography Markup Language
Ngôn ngữ đặc tả về dữ liệu
địa lý.
OGC

Open Geospatial Consortium Là tổ chức tập hợp các nhà
phát triển nghiên cứu đưa
ra các chuẩn cho hệ địa lý
SDE Spatial Database Enginee Cơ sở dữ liệu không gian
tập trung

12

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Mục đích của mạng Internet, như những người tiền sáng lập và đặt nền móng
cho nó công bố là phổ cập tri thức toàn cầu. Người sử dụng dù ở bất kỳ đâu, đều có thể
truy cập, khai thác những gì cần cho công việc trong kho tàng tri thức chung nhân loại.
Bản đồ học là một ngành của khoa học tự nhiên, cũng chịu sự chi phối đó. Mặt
khác, mọi thông tin trong tất cả các lĩnh v
ực cuộc sống, ngành khoa học, kinh tế, xã
hội cũng đều gắn với các yếu tố không gian địa lý.
Những yếu tố đó đã gắn kết, trở thành xu hướng tất yếu cho mọi ngành, mọi
nghề, cho các nhà kinh doanh vô hình chung, mỗi chủ thể đều tiến tới xây dựng hệ
quản trị cơ sở dữ liệu (GIS) của mình để quảng bá, giao dịch. Mọi hệ GIS đều cầ
n có
nền là dữ liệu địa lý. Cũng có thể vì lý do này, mà các phần mềm về dữ liệu địa lý nền
trở nên rất đa dạng. Các phần mềm dữ liệu địa lý nền này hoạt động được trên mạng
Internet, tạm gọi là Web bản đồ trực tuyến.

Hiện nay, có rất nhiều giải pháp bản đồ trực tuyến được các nhà phát triển đưa
ra như Mapbender, MapBuilder, MapGuide Open Source, MapServer, OpenLayers,
chúng đều là các phần mềm mã nguồn mở hỗ trợ xây dựng các ứng dụng về bản đồ

trên nền web.
Du lịch là một trong những dịch vụ mang lại thú vui, sự thư giãn cho con người,
là nơi mà con người khám phá ra vẻ đẹp thiên nhiên, vẻ đẹp về văn hóa, những phong
tục tập quán, vẻ
đẹp về truyền thống văn hóa ở những vùng đất khác nhau, nhất là
trong thời đại công nghiệp như hiện nay. Để có một chuyến du lịch thuận lợi, thoải
mái thì những thông tin liên quan đến địa điểm du lịch, các thông tin về dịch vụ do các
công ty du lịch cung cấp là điều mà bất cứ người đi du lịch nào cũng cần phải biết
trước. Hiện nay, với cuộc sống b
ận rộn, người đi du lịch có thể có các thông tin bằng
việc truy cập các trang web thông qua mạng internet.
Trong những năm gần đây, GIS đã được ứng dụng rất nhiều trong các ngành
khoa học có liên quan đến dữ liệu không gian. Với khả năng quản lý, chia sẻ các ứng
dụng thông tin địa lý qua mạng internet/intranet. Bằng việc kết hợp GIS và web để tạo
thành WebGIS, người đi du lịch sẽ truy cập được các thông tin du lịch kết hợp v
ới các
bản đồ động để có được cái nhìn trực quan về các địa điểm mà mình sẽ đến thông qua



13
trình duyệt web mà không cần phải học sử dụng các phần mềm GIS. Bên cạnh đó, nếu
kết hợp xây dựng WebGIS trên phần mềm mã nguồn mở thì sẽ có được các lợi ích mà
phần mềm mã nguồn mở mang lại như chi phí đầu tư về phần mềm giảm, tận dụng
được các thành quả ý tưởng chung của cộng đồng, tính chất an toàn cao.
2. Nội dung và mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu về công nghệ GIS, ứng dụng công nghệ GIS trên nền Web, đưa ra
các giải pháp về bản đồ trực tuyến, từ đó xây dựng website bản đồ trực tuyến về các
địa điểm du lịch trên thành phố Hà Nội dựa trên nền sản phẩm mã nguồn mở
MapServer.

14
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ GIS
TRÊN NỀN WEB

1.1 Giới thiệu về bản đồ
Bản đồ là một mô hình các thực thể và hiện tượng trên trái đất, trong đó thực
thể được thu nhỏ, các hiện tượng được khái quát hóa để thể hiện được trên mặt phẳng

vẽ. Bản đồ chứa các thông tin về vị trí và các tính chất của vật thể, hiện tượng mà nó
trình bày.
Thế giới thực rất rộng lớn và phức tạp để chúng ta có thể bao quát được. Nếu
một phầ
n không gian được chọn với một tỉ lệ nhỏ hơn thực tế thì chúng ta có thể thấy
được cấu trúc và dạng của phần không gian đó dễ hơn nhiều và từ đó có thể thấy thấu
đáo được khu vực nghiên cứu và đưa ra quyết định đúng đắn.
Thông thường bản đồ là một mô hình theo tỉ lệ, nghĩa là tỉ lệ của khoảng cách
trên tỉ lệ với kho
ảng cách trên thực tế sẽ bằng nhau với mọi vị trí trên bản đồ, trong
một khu vực rộng lớn được chiếu trên bản đồ với một tỉ lệ nhỏ thì tỉ lệ này cũng có
một sai số nhỏ.
Về thực chất bản đồ là một hệ thống về không gian. Chúng ta có thể xem bản
đồ và tìm thấy các thông tin trên bản đồ.
1.2 Các phương pháp biểu diễn bản đồ
1.2.1 Phân loại bản đồ
Bản đồ có 2 dạng chính
Dạng đường nét

Hình 1: Bản đồ dạng đường nét



15
Dạng ảnh

Hình 2: Bản đồ dạng ảnh
Bản đồ đường nét dùng các kí hiệu, nét vẽ để thể hiện thông tin một cách tóm
lược về khu vực thể hiện, chủ yếu được vẽ bằng thủ công với sự trợ giúp của máy tính.
Bản đồ ảnh thường là những hình chụp ngoài thực địa từ trên cao, người ta

thường vẽ thêm đường nét để nhấn mạnh các thực thể vào trong bản đồ
ảnh. Bản đồ
dạng này có ưu điểm là vẽ nhanh, miêu tả được những địa hình mà dùng nét vẽ thì khó
thể hiện được(Ví dụ ao hồ, sa mạc ). Tuy nhiên bản đồ này thường gặp khó khăn trong
việc giải đoán các thực thể trên bản đồ.
1.2.2 Các thành phần của bản đồ
Thành phần của bản đồ liên quan đến mục đích sử dụng của nó. Các thành phần
của bản đồ là:
• Thành phần chính: Là phần chủ đề của bản đồ, ví dụ như địa lý, địa chất, dân
số. Đối với bản đồ địa hình, thành phần chính là tất cả thông tin được vẽ bao
gồm cả tên của các vùng.
• Thành phần thứ hai(Bản đồ nền):
Đối với bản đồ chủ đề, thành phần này này là
phần địa hình, bao gồm lưới tọa độ.
• Thành phần phụ trợ(Thông tin chú thích, tỉ lệ): Là các thông tin như chú thích,
tỉ lệ, tiêu đề.






16
1.2.3 Độ chính xác của bản đồ
Ba vấn đề của độ chính xác được đặt ra là
•
Chính xác về vị trí: Độ chính xác về vị trí trong bản đồ liên quan đến vị trí
thực tế của nó trên thực tế. Độ chính xác này được xác định bởi:
¾ Phép chiếu
¾ Độ chính xác của việc thu thập dữ liệu và việc vẽ bản đồ.

¾ Tỉ lệ của bản đồ.
¾ Công cụ và độ ổn định của vật liệu được sử dụng trong việc vẽ bả
n đồ.
• Chính xác về chủ đề: Độ chính xác về chủ đề liên quan đến thông tin chủ đề
được thể hiện, độ chính xác này ảnh hưởng bởi:
¾ Thu thập thông tin thuộc tính: chất lượng của dữ liệu thống kê và
phương pháp thống kê.
¾ Việc chuyển đổi dữ liệu: Một phần của vùng đôi khi được thể hiện cho
toàn vùng
• Chính xác về cách thể hiện:
Sự xuất hiện của các biểu tượng trên bản đồ rất
quan trọng, nếu dùng sai biểu tượng thì có thể đánh lạc hướng của người sử dụng
hay làm mờ ranh giới giữa các vùng.
1.2.4 Các chú giải trên bản đồ
Ngôn ngữ bản đồ cũng là một loại ngôn ngữ, nó có các chức năng chính sau:
- Dạng có cấu trúc gợi nhớ đối tượng.
- Kí hiệu chứa một nội dung về số lượng, chất lượng, cấu trúc của đối tượng
cần thể hiện trên bản đồ.
-
Kí hiệu trên bản đồ phản ánh vai trò của đối tượng trong không gian và vị trí
tương quan của nó với yếu tố khác.

Hệ thống kí hiệu quy ước bản đồ:
Trên bản đồ ta sử dụng các dạng đồ họa, mầu sắc, các loại chữ và con số. Các
kí hiệu trên bản đồ thường được thể hiện dưới dạng:
- Kí hiệu điểm (Point).
- Kí hiệu tuyến (Polyline).

17
- Kí hiệu diện tích(Polygon).
-
Kí hiệu tượng hình.
-
Kí hiệu hình học.
- Kí hiệu chữ.

18
1.2.5 Phương pháp thể hiện thông tin trên bản đồ
Bảng 1: Các phương pháp thể hiện bản đồ
Phương
pháp
Đối tượng
dùng
Cách thể hiện
Thông tin
thể hiện
Cartogram Dạng vùng Đặt biểu đồ thể hiện
mối liên quan của các
đặc trưng của hiện
tượng vào trong biên
của hiện tượng đó.
Số lượng, cấu trúc
Nền chất
lượng
Dạng vùng Dùng mầu sắc, mẫu tô
hay đánh số.
Thể hiện các hiện
tượng phân bố liên
tục trên mặt đất, hay
các hiện tượng.
Đường đẳng
trị
Dạng điểm Nối các điểm có cùng

chỉ số về số lượng của
hiện tượng trên bản đồ.
Các đối tượng có
cùng số lượng của
hiện tượng.
Kí hiệu
đường
chuyển động
Dạng tuyến
hoặc dạng
vector
Vẽ các mũi tên để thể
hiện sự di chuyển.
Thể hiện sự di
chuyển của các đối.
tượng trên bản đồ
Chấm điểm Dạng vùng Chấm điểm cho vùng
hiện tượng
Thể hiện sự phân tán
của hiện tượng trên
một vùng
Biểu đồ định
vị
Dạng điểm Tạo biểu đồ tương
quan (dạng tròn, dạng
cột) giữa các đặc trưng
đo đạc
Các hiện tượng phân
bố liên tục
Kí hiệu Dạng điểm Dùng các kí hiệu (hình

vẽ, chữ số) đặt vào vị
trí đối tượng
Đặc điểm phân bố,
số lượng, chất
lượng, cấu trúc





19
1.2.6 Sự khái quát hóa và sự phóng đại
Vì bản đồ là sự thu nhỏ của thế giới thực, nên ta không thể trình bày một cách
chính xác, do đó người ta thường dùng những kỹ thuật sau đây để thể hiện bản đồ:
- Khái quát hóa là sự lựa chọn và đơn giản hóa sự thể hiện của thực thể trên
bản đồ theo một tỉ lệ và mục đích thích hợp nhằm giúp cho bản đồ dễ đọc.
- S
ự phóng đại là kỹ thuật nhằm phóng kích thước vật cần thể hiện to hơn tỉ lệ
thực của nó nhằm giúp cho bản đồ dễ đọc hay nhằm nhấn mạnh vật thể đó.
Sự khái quát hóa yêu cầu những chú ý đến các yếu tố sau:
• Sự lựa chọn: Mục tiêu của bản đồ là yếu tố chính để lựa chọn thực thể
nên vẽ trên b
ản đồ, sự lựa chọn thường liên quan đến tỉ lệ bản đồ.
• Sự đơn giản hóa: Các thực thể phải được thể hiện trên bản đồ nhưng quá
nhỏ hay quá phức tạp mà không trình bày được chi tiết nếu không bỏ bớt
hay đơn giản hóa. Tỉ lệ là yếu tố tham gia chính.
• Lược bỏ: Để duy trì tính dễ đọc và sạch sẽ của bả
n đồ, một vài thực thể
sẽ không được thể hiện, ngay cả nó rõ ràng. Tỉ lệ vẫn là yếu tố ảnh
hưởng chính nhưng yếu tố địa hình và tự nhiên cũng quan trọng.

Mối quan hệ giữa sự khái quát hóa và sự phóng đại rất gần, thực ra chính sự
phóng đại hóa là sự khái quát hóa. Ví dụ trong trường hợp bản đồ đường sá tỉ lệ
1/50000, nếu ta vẽ đúng tỉ lệ
con đường rộng 10m thì nét vẽ đường này chỉ rộng
0.2mm cho tất cả các đoạn rẽ hay xoắn, nhưng trong bản đồ chúng ta phải thể hiện nét
vẽ 1mm, tuy nhiên với nét vẽ này chúng ta vẫn không thể hiện chính xác được các
đoạn rẽ và xoắn.
1.3 Công nghệ GIS trên nền Web
Công nghệ GIS trên nền Web(hay còn gọi là WebGIS) là hệ thống thông tin địa lý
phân tán trên một mạng các máy tính để tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên
mạng Internet. Trong cách thực hiện việc phân tích GIS, dịch vụ này giống như kiến
trúc Client-Server của web. Xử lý thông tin địa lý được chia thành các nhiệm vụ ở phía
Server và phía Client. Điều này cho phép người dùng có thể truy xuất, thao tác và nhận
kết quả từ việc khai thác dữ liệu GIS từ trình duyệt web của họ mà không phải mất tiền
cho ph
ần mềm GIS. Một Client tiêu biểu là trình duyệt web và phía server bao gồm
một Web Server cung cấp một chương trình phần mềm ứng dụng GIS trên web. Client



20
thường yêu cầu một ảnh bản đồ hay vài xử lý thông tin địa lý qua web đến server ở xa,
server chuyển yêu cầu thành mã nội bộ và gọi những chức năng về GIS bằng cách
chuyển tiếp yêu cầu đến phần mềm ứng dụng GIS. Phần mềm này trả về kết quả, sau
đó kết quả lại được định dạng lại cho việc trình bày bởi trình duyệt hay những hàm từ
bộ nhúng (plug-in) hoặ
c java applet. Server sau đó trả về kết quả cho client để hiển thị,
hoặc gửi dữ liệu và các công cụ phân tích đến client để dùng ở phía client.
Phần lớn sự chú ý gần đây là tập trung vào sự phát triển của các chức năng GIS
trên internet. Công nghệ GIS trên nền web có tiềm năng lớn trong công việc làm cho

thông tin địa lý trở nên hữu dụng và sẵn sàng tới số lượng lớn người sử dụng trên thế
giới. Thách thứ
c lớn của công nghệ này là để tạo ra một hệ thống phần mềm không
phục thuộc vào nền tảng (platform) và chạy trên chuẩn giao thức mạng TCP/IP có
nghĩa là khả năng chúng chạy trên bất kì trình duyệt web của bất kì máy tính nào nối
mạng internet. Đối với vấn đề này, các phần mềm GIS phải được thiết kế lại để trở
thành ứng dụng GIS trên nền web theo các kỹ thuật mạng internet.
1.4 Sơ đồ hoạt động của ứng dụng GIS trên nền Web

Hình 3: Sơ đồ hoạt động của WebGIS
Khi có yêu cầu phát sinh, máy khách(Client) gửi yêu cầu đến máy chủ web
(WebServer). Nếu yêu cầu có liên quan đến bản đồ, WebServer chuyển yêu cầu đó đến
cho một công cụ xử lý, ví dụ như MapServer(Một công cụ xử lý sẽ được trình bày ở
chương 2). Tại MapServer, yêu cầu sẽ được phân loại và tùy thuộc vào loại yêu cầu
mà MapServer gọi đến chương trình thực thi để thực hiện. Chương trình thự
c thi trên
MapServer truy cập vào cơ sở dữ liệu để lấy dữ liệu. Trong quá trình truy cập, chương
trình thực thi tham chiếu đến tệp tin cấu hình bản đồ (config_mapfile). Dữ liệu lấy về
sẽ được chuyển về WebServer, WebServer tham chiếu đến tệp tin mẫu (html template)
để tạo ra kết quả. Kết quả sẽ được gửi về Client để hiển thị. Chu trình cứ thế tiếp tục.



21
1.5 Dữ liệu về GIS
1.5.1 Các khái niệm cơ bản
 Map scale (Tỉ lệ bản đồ)
1. Tỉ lệ hay quan hệ giữa khoảng cách hoặc vùng trên bản đồ tương ứng với
khoảng cách hay vùng ở trên mặt đất, thông thường tuân theo một tỷ lệ. Tỷ lệ bản đồ
1/100.000 hoặc 1:100.000 nghĩa là một lượng đơn vị đo lường trên bản đồ tương ứng

với 100.000 đơn vị đo lường ở trên trái đất.
2. Khi sử dụng hế số dấu phẩy động để tính độ chính xác thì tính bằng số chữ
số ở bên phải dấu chấm thập phân trong số đó. Ví dụ, số 56.78 có tỉ lệ là 2.
 Map Unit (Đơn vị bản đồ)
Đơn vị đo lường chuẩn trên mặt đất vi dụ như: feet, miles, meters, kilometers
trong tọa độ của không gian mà dữ liệu đã lưu trữ.
 Projection(H
ệ quy chiếu hay phép chiếu)
Là phương pháp mô tả lại bề mặt cong của trái đất trên bề mặt phẳng. Thông
thường nó đòi hỏi phải có hệ thống toán học để chuyển đổi các lưới kinh độ và vĩ độ
của trái đất trên mặt phẳng. Có thể hình dung giống như chuyển đổi quả cầu trong suốt
với một bóng đèn ở tâm sẽ in ra các đường kinh độ và vĩ độ trên trang giấ
y. Thông
thường trang giấy bao giờ cũng phẳng và nơi tiếp xúc với quả cầu hoặc khuôn dạng
trong hình nón hay hình trụ và toàn bộ quả cầu. Mọi hệ quy chiếu bản đồ đều làm biến
dạng khoảng cách, hình hài, phương hướng và sự kết hợp của những yếu tố đó.
 Coordinate system (Hệ tọa độ)
Điểm reference framework được đặt lên trên bề mặt của khu vực để
thiết kế vị
trí của điểm bên trong nó. Hệ thống bao gồm sự thiết lập các điểm, đường thẳng và bề
mặt; thiết lập các luật, sử dụng định nghĩa vị trí của điểm trong không gian hai hoặc ba
chiều. Hệ thống tọa độ Đề Các và hệ tọa độ địa lý sử dụng trên bề mặt trái đất là
những ví dụ phổ bi
ến về hệ tọa độ.
 X, Y Coordinate (Tọa độ X, Y)
Cặp giá trị biểu diễn khoảng cách từ gốc tọa độ (0,0) kéo dài ra hai hướng, theo
chiều ngang trục (x) biểu diễn Đông-Tây, theo chiều thẳng đứng trục (y) biểu diễn
Bắc-Nam. Trên bản đồ, tọa độ x, y dùng để biểu diễn vị trí của chúng được tìm thấy
trên bề mặt cầu trái đất.

22
 Spatial Reference (Quy chiếu không gian)
Hệ thống tọa độ sử dụng để lưu trữ tập dữ liệu không gian (Dataset). Với mỗi
Feature Class và feature dataset nằm trong cơ sở dữ liệu geodatabase. Spatial
Reference cũng bao gồm cả giới hạn không gian.
 Feature Class (Lớp đặc trưng)
Là tập hợp các đặc trưng địa lý có cùng kiểu hình học (như điểm, đường thẳng,
đa giác), các thuôc tính giống nhau, và cùng hệ quy chiếu không gian (Spatial
Reference). Feature Class
có thể đứng một mình độc lập trong cơ sở dữ liệu
geodatabase hoặc cũng có thể nằm trong shapefiles hoặc feature dataset khác. Feature
Class cho phép các tính năng đồng nhất được nhóm lại trong một đơn vị riêng với mục
đích lưu trữ. Ví dụ: đường cao tốc, đường chính, đường phụ có thể nhóm lại thành
Feature Class kiểu “Đường-Line” với tên “roads”. Trong geodatabase, Feature Class
lưu trữ các nhãn chú thích (Diễn giải) và các chiều (Dimensions).

Layer(Lớp)
Là một thể hiện trực quan của dữ liệu địa lý trong bấy kỳ môi trường bản đồ số
nào. Nó là một phần hoặc là địa tầng của địa lý trong khu vực riêng. Nó được biểu
diễn dưới dạng các biểu tượng trên bản đồ giấy. Trên bản đồ, đường, công viên quốc
gia, đường biên giới và sông là các ví dụ điển hình khác nhau về Layer.
 Feature(Đặc tính)
1. Mộ
t thể hiện biểu diễn đối tượng thế giới thực trên một bản đồ. Feature có
thể được thể hiện trong GIS như dữ liệu vector (điểm, đường, hoặc đa giác) hoặc như
các phần tử trong định dạng dữ liệu raster. Để được hiểu thị trong GIS, Feature đòi hỏi
phải có thông tin về hình học (Geometry) và vị trí (Location).
2. Là nhóm các yếu tố không gian cùng thể hiện các thực th

ể thế giới thực.
Một Feature phức tạp được tạo thành từ một hay nhiều nhóm các đối tượng không
gian. Ví dụ: một tập các đối tượng đường thẳng với các yếu tố chung về đường sẽ biểu
diễn mạng lưới một đường.
 Field (Trường)
1. Là một cột trong bảng, lưu trữ các giá trị cho thuộc tính đơn.
2. Là nới trong một bả
n ghi cơ sở dữ liệu hoặc giao diện đồ họa người dùng,
nơi mà dữ liệu có thể được nhập vào.



23
 Table (Bảng)
Dữ liệu được sắp xếp dưới dạng hàng hay cột. Mỗi hàng biểu diễn một thực thể
đơn, một bản ghi (Record), một thuộc tính (Feature). Mỗi cột biểu diễn một trường
hoặc giá trị thuộc tính đơn. Bảng phải chỉ ra rõ số cột nhưng có thể có nhiều hàng.
 Query (Truy vấn)
Là tính năng lựa chọn bản ghi từ cơ sở d
ữ liệu. Query thường được viết bởi
những câu điều kiện logic.
 Identify (Thông tin)
Khi áp dụng tính năng này lên một feature (bởi sự kiện Click vào nó) một cửa
sổ sẽ hiện ra với các thuộc tính của feature.
 Label (Nhãn)
Trong bản đồ, là dòng văn bản đặt bên trong hoặc ở gần một đối tượng bản đồ
(map feature) nhằm mô tả hoặc xác định nó.
 Symbol (Ký hiệu)
M
ột thể hiện bằng đồ họa của các đối tượng trên bản đồ giúp xác định và phân

biệt nó với những đối tượng khác trên bản đồ. Ví dụ: biểu tượng đường thẳng, điểm,
hình biểu tượng, đa giác, dòng văn bản, dòng chú thích. Một vài đặc tả để định nghĩa
biểu tượng gồm: màu sắc, kích cỡ, góc, khuôn hình.
 Geometry (Hình học)
Các kí tự xuất hiện hoặc nhìn th
ấy của đối tượng địa lý được biểu diễn trên bản
đồ. GIS sử dụng sự thay đổi của ba hình cơ bản để biểu diễn đối tượng vật lý: điểm,
đường thẳng và đa giác.
 Spatial data (Dữ liệu không gian)
Thông tin về vị trí và hình dáng của các đối tượng địa lý và mối quan hệ giữa
chúng, luôn được lưu trữ như tọa độ và đặc tính hình học (topology) của chùng.
 Attribute data (Dữ liệu thuộc tính)
1. Thông tin về các đối tượng địa lý trong GIS luôn luôn được lưu trữ trong
một bảng và được liên kết với đối tượng bằng một đặc tính duy nhất. Ví dụ: thuộc tính
của dòng sông có thể bao gồm tên, chiều dài và độ sâu trung bình.
2. Trong các tập dữ liệu raster, thông tin được kết hợp với mỗi giá trị duy nhất
của các phần tử raster.



24
3. Thông tin bản đồ chỉ ra rằngđối tượng được hiển thị như thế nào trên bản
đồ, và nhãn của nó như thế nào. Thuộc tính bản đồ của dòng sông có thể bao gồm độ
dày của đường thẳng, chiều dài của đường thẳng, màu và font.
 Database
Shapefile : Dữ liệu vector lưu trữ các định dạng về vị trí, hình thể, thuộc tính
của đối tượng địa lý. Mộ
t shapefile được lưu trữ trong một tập các file có quan hệ với
nhau và chứa một feature class
1.5.2 Các dạng dữ liệu của GIS

Một cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý có thể chia ra làm 2 loại số liệu
cơ bản: số liệu không gian và phi không gian. Mỗi loại có những đặc điểm riêng và
chúng khác nhau về yêu cầu lưu giữ số liệu, hiệu quả, xử lý và hiển thị. Số liệu không
gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồm toạ độ, quy luật và các ký
hiệ
u dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụ thể trên từng bản đồ. Hệ thống thông tin
địa lý dùng các số liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn
hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi … Số liệu phi không gian là những diễn
tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng.
Các số liệ
u phi không gian được gọi là dữ liệu thuộc tính, chúng liên quan đến vị trí
địa lý hoặc các đối tượng không gian và liên kết chặt chẽ với chúng trong hệ thống
thông tin địa lý thông qua một cơ chế thống nhất chung.
1.5.3 Mô hình thông tin không gian
Dữ liệu là trung tâm của hệ thống GIS, hệ thống GIS chứa càng nhiều thì chúng
càng có ý nghĩa. Dữ liệu của hệ GIS được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và chúng được
thu thập thông qua các mô hình thế giới thực. Dữ liệu trong hệ GIS còn được gọi là
thông tin không gian. Đặc trưng thông tin không gian là có khả năng mô tả “vật thể ở
đâu” nhờ vị trí tham chiếu, đơn vị đo và quan hệ không gian. Chúng còn khả n
ăng mô
tả “hình dạng hiện tượng” thông qua mô tả chất lượng, số lượng của hình dạng và cấu
trúc. Cuối cùng, đặc trưng thông tin không gian mô tả “quan hệ và tương tác” giữa các
hiện tượng tự nhiên. Mô hình không gian đặc biệt quan trọng vì cách thức thông tin sẽ
ảnh hưởng đến khả năng thực hiện phân tích dữ liệu và khả năng hiển thị đồ hoạ của
hệ thống.

25
a. Hệ thống Vector
Kiểu đối tượng điểm: Điểm được xác định bởi cặp giá trị x, y. Các đối
tượngđơn, thông tin về địa lý chỉ gồm cơ sở vị trí sẽ được phản ánh là đối tượng
điểm. Các đối tượng kiểu điểm có đặc điểm:

• Là toạ độ đơn (x,y)
• Không cần thể hiện chiều dài và diện tích

Hình 4: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm (Point).
Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, đối tượng thể hiện dưới dạng vùng. Tuy nhiên trên
bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể thể hiện dưới dạng một điểm. Vì vậy, các đối
tượng điểm và vùng có thể được dùng phản ánh lẫn nhau.
Kiểu đố
i tượng đường: Đường được xác định như một tập hợp dãy của các
điểm. Mô tả các đối tượng địa lý dạng tuyến, có các đặc điểm sau:
• Là một dãy các cặp toạ độ.
• Một đường bắt đầu và kết thúc bởi node.
• Các đường nối với nhau và cắt nhau tại node.
• Hình dạng của đường được định nghĩa bởi các điểm vertices.
• Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ.



26

Hình 5: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường
Kiểu đối tượng vùng: Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng. Các
đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi một đường được gọi là đối tượng
vùng(polygons), có các đặc điểm sau:

• Polygons được mô tả bằng tập các đường và điểm nhãn.
• Một hoặc nhiều đường định nghĩa đường bao của vùng.
• Một điểm nhãn nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mỗi một vùng.

Hình 6: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng (Polygon)