Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

HOÀNG THỊ VÂN

TRỰC QUAN HÓA SỰ KIỆN LỊCH SỬ
TRÊN NỀN BẢN ĐỒ SỐ

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

HOÀNG THỊ VÂN

TRỰC QUAN HÓA SỰ KIỆN LỊCH SỬ
TRÊN NỀN BẢN ĐỒ SỐ

Ngành: Công nghệ Thông tin
Chuyên ngành: Hệ thống Thông tin
Mã số: 60.48.01.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN NGỌC HÓA

Hà Nội – 2015

Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
LỜI CẢM ƠN
Luận văn này đƣợc thực hiện tại trƣờng Đại học Công Nghệ - Đại Học Quốc gia
Hà Nội dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Ngọc Hóa. Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn
sâu sắc nhất đến thầy đã định hƣớng, giúp đỡ, quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi
trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin đƣợc gửi lời
cảm ơn đến các thầy cô trong Bộ môn Hệ thống thông tin cũng nhƣ Khoa công nghệ
thông tin đã mang lại cho tôi những kiến thức vô cùng quý giá và bổ ích trong quá
trình học tập tại trƣờng.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn quan tâm và động viên
giúp tôi có thêm nghị lực để có thể hoàn thành đƣợc luận văn này. Cuối cùng xin gửi
lời cảm ơn tới các bạn học cùng K19, K20 đã giúp đỡ tôi trong suốt 3 năm học tập
vừa qua.
Do thời gian và kiến thức có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót.
Tôi rất mong nhận đƣợc những góp ý quý báu của thầy cô và các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2015
Học viên
Hoàng Thị Vân

Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 3


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt đƣợc trong luận văn là sản phẩm của riêng cá nhân

tôi dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Nguyễn Ngọc Hóa và không sao chép của bất kỳ ai.
Những điều đƣợc trình bày trong toàn bộ nội dung của luận văn, hoặc là của cá nhân
hoặc là đƣợc tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có
xuất xứ rõ ràng và đƣợc trích dẫn hợp pháp.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm theo quy định cho lời cam đoan của mình.
Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2015
Người cam đoan

Hoàng Thị Vân

Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 4


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT............................................................. 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ........................................................................ 8
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................... 9
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................... 10
CHƢƠNG I. CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN, THỜI GIAN....... Error! Bookmark not
defined.
1.1.

Cơ sở dữ liệu không gian và GIS ......................... Error! Bookmark not defined.

1.1.1.

Khái niệm ...................................................... Error! Bookmark not defined.

1.1.2.

Các đặc trƣng của CSDL không gian ............ Error! Bookmark not defined.

1.1.3.

Mô hình dữ liệu không gian .......................... Error! Bookmark not defined.

1.1.4.

Hệ thống thông tin địa lý – GIS .................... Error! Bookmark not defined.

1.2.

Cơ sở dữ liệu thời gian ......................................... Error! Bookmark not defined.

1.2.1.

Khái niệm ...................................................... Error! Bookmark not defined.

1.2.2.

Mô hình dữ liệu thời gian .............................. Error! Bookmark not defined.

1.2.3.

Truy vấn dữ liệu thời gian ............................. Error! Bookmark not defined.

1.2.4. CSDL thời gian trong hệ quản trị CSDL quan hệ ........ Error! Bookmark not

defined.
1.3. Đánh giá một số hệ quản trị CSDL không gian, thời gian .. Error! Bookmark not
defined.
1.3.1.

PostGreSQL và PostGIS ............................... Error! Bookmark not defined.

1.3.2. SQL Server và phần mở rộng dữ liệu không gian........ Error! Bookmark not
defined.
1.4.

Tổng kết chƣơng .................................................. Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG II. MÔ HÌNH TRỰC QUAN HÓA SỰ KIỆN LỊCH SỬ .... Error! Bookmark
not defined.
2.1.

Bài toán thực tiễn ................................................. Error! Bookmark not defined.

2.2.

Các phƣơng pháp trực quan hóa dữ liệu .............. Error! Bookmark not defined.

2.2.1.

Khái niệm ...................................................... Error! Bookmark not defined.

2.2.2.

Kiến trúc và mô hình trực quan hóa dữ liệu.. Error! Bookmark not defined.

Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 5


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
2.2.3. Trực quan hóa dữ liệu theo địa lý và thời gian ............ Error! Bookmark not
defined.
2.2.4.

Miền ứng dụng .............................................. Error! Bookmark not defined.

2.3. Mô hình trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ ...... Error! Bookmark not
defined.
2.3.1.

Mô hình hóa sự kiện lịch sử .......................... Error! Bookmark not defined.

2.3.2.

Giải pháp bản đồ trực tuyến .......................... Error! Bookmark not defined.

2.3.3.

Tích hợp ứng dụng trên nền Web .................. Error! Bookmark not defined.

2.4.

Trực quan hóa sự kiện với công cụ TimeMapper Error! Bookmark not defined.

2.4.1.

Giới thiệu ....................................................... Error! Bookmark not defined.

2.4.2.

Các thành phần của TimeMapper ................. Error! Bookmark not defined.

2.4.3.

Nhƣợc điểm của công cụ TimeMapper ......... Error! Bookmark not defined.

2.5.

Tổng kết chƣơng .................................................. Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG III. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM ........... Error! Bookmark not
defined.
3.1.

Yêu cầu bài toán ................................................... Error! Bookmark not defined.

3.2.

Phân tích, thiết kế hệ thống .................................. Error! Bookmark not defined.

3.2.1.

Mô hình kiến trúc hệ thống ........................... Error! Bookmark not defined.

3.2.2.

Các chức năng hệ thống ................................ Error! Bookmark not defined.

3.2.3.

Thiết kế CSDL .............................................. Error! Bookmark not defined.

3.3.

Phát triển ứng dụng .............................................. Error! Bookmark not defined.

3.3.1.

Môi trƣờng phát triển .................................... Error! Bookmark not defined.

3.3.2.

Dịch vụ bản đồ nền sử dụng MapServer ....... Error! Bookmark not defined.

3.3.3. Tích hợp các thƣ viện hỗ trợ trực quan hóa sự kiện ..... Error! Bookmark not
defined.
3.3.4.
3.4.

Thu thập và chuẩn bị dữ liệu sự kiện lịch sử Error! Bookmark not defined.

Kết quả thử nghiệm và đánh giá .......................... Error! Bookmark not defined.

3.4.1.

Kết quả thử nghiệm ....................................... Error! Bookmark not defined.

3.4.2.

So sánh với ứng dụng sử dụng TimeMapper Error! Bookmark not defined.

3.4.3.

Đánh giá ........................................................ Error! Bookmark not defined.

Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 6


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
3.5.

Tổng kết chƣơng .................................................. Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN CHUNG ............................... Error! Bookmark not defined.
4.1.

Các đóng góp của luận văn .................................. Error! Bookmark not defined.

4.2.

Một số hƣớng phát triển ....................................... Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 11

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
Từ viết đầy đủ

Từ viết tắt
CSDL

Cơ sở dữ liệu

THPT

Trung học phổ thông

API

Application Programming Interface

CGI

Common Gateway Interface

SVG

Scalable Vector Graphics

CSS

Cascading Style Sheet

HTML

HyperText Markup Language

GIS

Geographic Information System

DBMS

DataBase Management System

JS

JavaScript

MVC

Model View Control

DOM

Document Object Model

TSQL

Time Structured Query Language

WKT

Well Known Texy

Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 7


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
WKB

Well Known Binary

DPA

Data Presentation Architecture

GIS

Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 8


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1-1. Minh họa CSDL không gian
Hình 1-2. Mô hình đối tƣợng Point
Hình 1-3. Mô hình đối tƣợng Line
Hình 1-4. Mô hình đối tƣợng Polygon

Hình 1-5. Các thành phần của hệ thống GIS
Hình 1-6. Một ví dụ về mô hình TimeER
Hình 1-7. Vị trí của PostGIS trong PostGreSQL
Hình 1-8. Mô hình thiết kế của các đối tƣợng không gian
Hình 1-9. Phổ điểm các môn thi THPT quốc gia năm 2015
Hình 2-1. Mô hình trực quan hóa dữ liệu
Hình 2-2. Một ví dụ của bản đồ Choropleth
Hình 2-3. Ví dụ về bản đồ dạng Cartogram
Hình 2-4. Ví dụ về bản đồ dạng Proportional Symbol
Hình 2-5. Một ví dụ về trực quan hóa dữ liệu theo thời gian
Hình 2-6. Mô tả trận đánh Đồi Him Lam
Hình 2-7. Giao diện của một sự kiện lịch sử đƣợc trực quan hóa
Hình 2-8. Minh họa một timeline đƣợc tạo từ TimelineJS
Hình 2-9. Mô hình của Recline JS
Hình 2-10. Một ví dụ về tƣơng tác bản đồ của Leaflet
Hình 3-1. Mô hình kiến trúc hệ thống
Hình 3-2. Biểu đồ ca sử dụng
Hình 3-3. Sơ đồ hoạt động của MapServer
Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 9


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
Hình 3-4. Quy trình xử lý của Mapserver
Hình 3-5. Các sự kiện đƣợc lƣu trữ trong cơ sở dữ liệu
Hình 3-6. Trực quan hóa sự kiện chiến dịch Điên Biên Phủ
Hình 3-7. Trực quan hóa sự kiện Hồ Chí Minh đọc bản tuyên ngôn độc lập
Hình 3-8. Chức năng phóng to trên bản đồ
Hình 3-9. Chức năng thu nhỏ trên bản đồ

Hình 3-10. Các lớp địa lý của bản đồ
Hình 3-11. Ảnh vệ tinh
Hình 3-12. Hình ảnh timeline khi sử dụng chức năng thu nhỏ
Hình 3-13. Timeline khi sử dụng chức năng phóng to
Hình 3-14. Thời gian diễn ra sự kiện chiến dịch Điên Biên Phủ
Hình 3-15. Giao diện chính của ứng dụng quản lý sự kiện lịch sử
Hình 3-16. Giao diện hiển thị theo danh mục sự kiện
Hình 3-17. Sự kiện đƣợc hiển thị trên bản đồ
Hình 3-18. Hiển thị vị trí tọa độ của một địa điểm đƣợc chọn
Hình 3-19. Chức năng lọc theo tên của sự kiện
Hình 3-20. Chức năng sắp xếp các sựu kiện theo tên sự kiện
Hình 3-21. Chức năng đếm số các sự kiện diễn ra trong cùng khu vực
Hình 3-22. So sánh bản đồ hiện thị của ứng dụng và của TimeMapper

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3-1. Bảng cơ sở dữ liệu các sự kiện Lịch Sử
Bảng 3-2. Bảng tổng kết đánh giá ứng dụng thực nghiệm

Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 10


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
MỞ ĐẦU
Hiện nay, tình trạng dạy và học Lịch Sử tại các trƣờng học của Việt Nam chƣa
thực sự đƣợc xã hội đánh giá tốt. Có rất nhiều những bài báo nói lên thực trạng này
của môn Lịch Sử. Điển hình nhất là thống kê kết quả thi THPT quốc gia tháng
07/2015 vừa qua của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo thì điểm thi môn Lịch Sử của các thí
sinh chỉ tập trung chủ yếu ở mức điểm từ 4 đến 6, và có rất nhiều thí sinh đƣợc 1 – 2

điểm hoặc bị điểm 0[26]. Đây là một kết quả đƣợc xem là rất thấp so với các môn cùng
khối thi đại học nhƣ Địa Lí hay Ngữ Văn. Điều này không có gì là mới mẻ bởi tình
trạng này đã diễn ra từ năm 2005 khi có đến 58.5% số bài thi môn Lịch Sử dƣới 1
điểm, năm 2006 điểm trung bình các bài thi là 1.96 điểm – thấp nhất trong số các môn
thi đại học, năm 2007 điểm dƣới trung bình chiếm 95.74%[27]. Với những số liệu
thông kê nhƣ ở trên, chúng ta có thể thấy rõ một sự thật là chất lƣợng môn Lịch Sử ở
trƣờng phổ thông hiện nay rất thấp.
Câu hỏi đặt ra là: “Tại sao chất lƣợng môn Lịch Sử lại thấp đến nhƣ vậy?”. Lỗi do
học sinh, do giáo viên, do chƣơng trình hay do sách giáo khoa,…Hiện nay vẫn chƣa
có một câu trả lời nào có thể lý giải toàn diện lí do nhƣng nhìn chung, dƣ luận xã hội
đều cho rằng học sinh chán học môn Lịch Sử vì một số lí do nhƣ sau: môn học này
không có giá trị sử dụng, thời lƣợng dạy trên lớp ít, không đƣợc xã hội coi trọng đúng
mức,…Trong đó có một lí do là môn học này có phƣơng pháp dạy lạc hậu, không có
sự trực quan liên tƣởng, không khơi dậy đƣợc sự thích thú hay kích thích tƣ duy cho
học sinh. Từ nhiều lí do trên, học sinh thấy nhàm chán, không muốn học làm cho chất
lƣợng môn Lịch Sử ngày càng đi xuống.
Timemapper là một công cụ mã nguồn mở mới đƣợc nghiên cứu bởi một nhóm
chuyên gia chuyên phát triển các mã nguồn mở - Open Knowledge Foundation Labs.
Đây là một công cụ rất hữu ích cho phép hiển thị các sự kiện lịch sử một cách trực
quan và khoa học. Việc hiện thị một sự kiện đƣợc Timemapper mô hình hóa trên một
dòng thời gian và bản đồ, ngƣời sử dụng có thể tƣơng tác với các đối tƣợng này. Điều
đặc biệt ở công cụ này là nó hoàn toàn miễn phí và ngƣời sử dụng có thể lấy mã
nguồn về và chỉnh sửa theo ý của mình. Tuy nhiên, khi sử dụng Timemapper thì có
một vài nhƣợc điểm nhƣ: khả năng quản lý dữ liệu chƣa tốt, bản đồ chỉ hỗ trợ nguồn
dịch vụ từ MapQuest, vị trí của các sự kiện chỉ đƣợc mô hình hóa theo một điểm tọa
độ, sử dụng Node.js làm máy chủ nên khả năng tùy biến chƣa cao.
PostGreSQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở phát triển rất mạnh. Hệ
quản trị CSDL này có rất nhiều tính năng nổi bật nhƣ: độ tin cậy cao, chạy trên nhiều
hệ điều hành, khả năng mở rộng hàm, kiểu dữ liệu, toán tử,…Hơn thế nữa, hệ quản trị
CSDL này còn có phần mở rộng PostGIS hỗ trợ tốt cho viêc lƣu trữ các đối tƣợng địa

Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 11


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. TS. Trần Vân Anh, ThS. Nguyễn Thị Yên Giang (2011), Bài giảng Hệ thống
thông tin địa lý, Trƣờng Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội.
[2]. Phạm Đức Dƣơng (2015), Mô hình hóa trực quan dữ liệu trạng thái giao thông
trên nền web, Luận văn cao học, Trƣờng ĐHCN-ĐHQGHN
[3]. Nguyễn Văn Tuấn (2011), Ứng dụng GIS trong quản lí quy hoạch xây dựng,
Luận văn cao học, Trƣờng ĐHCN-ĐHQGHN
Tiếng Anh
[4]. Andy Kirk (2012), Data Visualization: a successful design process, Packt
Publishing.
[5]. Ben Fry (2008), Visualizing Data, O’Reilly.
[6]. Ramez Elmasri, Shamkant B. Navathe, Fundamentals of Database Systems,_7th
Edition, 2015.
[7]. Raghu Ramakrishnan, Johannes Gehrke (2007), Database Management Systems,
Mcgraw Hill Publisher.
[8]. Nick Qi Zhu (2013), Data Visualization with D3.js Cookbook, Packt Publishing
Ltd.
[9]. Frits H. Post, Gregory M. Nielson and Georges-Pierre Bonneau (2002). Data
Visualization: The State of the Art.
Internet
[10]. />[11]. />[12]. />[13]. />[14]. />Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 12


Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số
[15]. />[16]. />[17]. />[18]. />[19]. />[20].
[21].
[22]. a/le.van.ban/posts/3ZabG9y5GzY6
[23]. />[24].
[25].
[26].

/>
[27]. />[28]. />
Hoàng Thị Vân – K19 HTTT

Trang 13