Phát triển các công cụ hỗ trợ mô hình GIS khách chủ sử dụng phần mềm nguồn mở

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Nguyễn Anh Hùng

PHÁT TRIỂN CÁC CÔNG CỤ HỖ TRỢ MÔ HÌNH GIS
KHÁCH CHỦ SỬ DỤNG PHẦN MỀM NGUỒN MỞ

Chuyên ngành : Công nghệ thông tin

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS.TS. Trần Đình Khang

Hà Nội – Năm 2010


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT..............................................4
DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .....................................................................6
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................7
Chương 1 – TỔNG QUAN .......................................................................................11
1.1. Cơ sở nghiên cứu và mục đích của luận văn..................................................11
1.1.1. Tình hình phát triển và ứng dụng công nghệ GIS trên thế giới.............11
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ GIS trong nước ............16
1.1.3. So sánh công nghệ GIS mã nguồn mở và mã nguồn đóng....................18
1.1.4. Ứng dụng mã nguồn mở xây dựng, phát triển công nghệ nền GIS.......22
1.2. Các phần mềm nguồn mở theo mô hình GIS khách/chủ ...............................23

1.2.1. Các phần mềm GIS dành cho máy để bàn (Desktop GIS) ....................23
1.2.2. Các phần mềm khác...............................................................................25
1.3. Tổ chức luận văn ............................................................................................26
Chương 2 – HỆ QUẢN TRỊ CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN .............................27
2.1. Phân tích, đánh giá, lựa chọn hệ quản trị cơ sở dữ liệu .................................27
2.1.1. Đặt vấn đề..............................................................................................27
2.1.2. Cách tiếp cận .........................................................................................27
2.1.3. Kiểm thử, đánh giá và lựa chọn sản phẩm ............................................28
2.1.4. Kết luận .................................................................................................35
2.2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL ...........................................................35
2.2.1. Giới thiệu...............................................................................................35
2.2.2. Biên dịch mã nguồn...............................................................................39
2.2.3. Cài đặt và tối ưu hóa cấu hình ...............................................................42
2.3. PostGIS – phần mở rộng của PostgreSQL .....................................................44
2.3.1. Giới thiệu...............................................................................................44
2.3.2. Biên dịch mã nguồn...............................................................................45
2.3.3. Cài đặt và tối ưu hóa cấu hình ...............................................................49
2.4. Kết luận ..........................................................................................................51
Chương 3 – XÂY DỰNG THƯ VIỆN GIS KHÁCH-CHỦ.....................................53
3.1. Giới thiệu........................................................................................................53
3.2. Dịch vụ GIS máy chủ .....................................................................................54
3.2.1. Ý tưởng xây dựng..................................................................................54
3.2.2. Kết quả đạt được....................................................................................61
3.3. Thư viện lập trình máy khách ........................................................................64
3.3.1. Quản lý kết nối tới máy chủ dữ liệu PostgreSQL .................................64
3.3.2. Xây dựng các chức năng mà dịch vụ GIS hỗ trợ...................................65
3.3.3. Xây dựng các chức năng mới ................................................................79
3.4. Kết luận ..........................................................................................................79
Chương 4 – XÂY DỰNG CÁC ỨNG DỤNG MINH HỌA ....................................80

1


4.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu không gian ...............................................................80
4.2. Ứng dụng đẩy kết quả giải đoán ảnh viễn thám lên PostgreSQL ..................82
4.3. Minh họa hệ thống GIS quản lý công trình thủy lợi tỉnh Hưng Yên .............85
4.4. Kết luận ..........................................................................................................90
Chương 5 – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................92
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................93

2


LỜI CAM ĐOAN
Với tư cách là học viên cao học của Viện Đào tạo sau đại học của Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội và là một nhà nghiên cứu khoa học của Trung tâm Công
nghệ phần mềm Thủy lợi-Viện KHTL Việt Nam, tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung
chính của luận văn khoa học là công sức nghiên cứu của tôi và tôi xin chịu hoàn
toàn trách nhiệm về nội dung của quyển luận văn này.

3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
GIS
ESRI

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System)
Viện nghiên cứu các hệ môi trường (Environmental Systems

Research Institute)

DBMS

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database Management System)

CSDL

Cơ sở dữ liệu

OCSI

Internet khách/chủ hướng đối tượng (Object-oriented client/server
Internet)

DCS

Hệ thống tính toán phân tán (Distributed Computing System)

SQL

Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (Structured Query Language)

OSF

Nền tảng phần mềm mở (Open Software Foundation)

DCE

Môi trường tính toán phân tán (Distributed Computing Environment)

EPSG

Nhóm khảo sát dầu khí châu Âu (European Petroleum Survey Group)

GEODAS Hệ thống dữ liệu địa vật lý (Geophysical Data System)
Ngôn ngữ đánh dấu văn bản đại diện cho các đối tượng hình học
WKT

vector trên bản đồ, hệ thống tham chiếu không gian của các đối tượng
không gian và biến đổi giữa các hệ thống tham chiếu không gian
(Well-known Text)

4


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1

So sánh các chức năng chính của MySQL và PostgreSQL

Bảng 2

Kết quả kiểm thử PostgreSQL và MySQL

5


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1

Cây gia đình của PostgreSQL

Hình 2.2

Kết quả biên dịch mã nguồn PostgreSQL phiên bản 9.0 beta3

Hình 2.3

Cây triển khai hệ thống PostgreSQL

Hình 2.4

Kết quả biên dịch mã nguồn PostGIS

Hình 3.1

Mô hình ứng dụng GIS khách chủ

Hình 3.2
Hình 3.3

Biểu đồ lớp của dịch vụ GIS
Lắng nghe các kết nối

Hình 3.4

Xử lý các yêu cầu gọi hàm từ máy khách

Hình 4.1

Bổ sung các tính năng không gian

Hình 4.2

Câu lệnh tạo mới và đẩy dữ liệu shapefile thành bảng trong CSDL
không gian

Hình 4.3

Giao diện chính ứng dụng đẩy kết quả giải đoán lên CSDL

Hình 4.4

Kết nối tới máy chủ từ xa

Hình 4.5

Tạo lớp bản đồ để chứa kết quả giải đoán ảnh viễn thám

Hình 4.6

Cập nhật kết quả giải đoán ảnh vệ tinh định dạng shapefile vào
bảng không gian tbl_vientham

Hình 4.7

Giao diện chính của ứng dụng quản lý công trình thủy lợi

Hình 4.8

Lấy thông tin thuộc tính của kênh D5a

Hình 4.9

Tạo mới shapefile, đồng thời tải dữ liệu đồ họa

Hình 4.10

Kết quả sau khi tải dữ liệu về

Hình 4.11
Hình 4.12

Liệt kê tất cả các trạm bơm tưới nằm trên xã Thành Long huyện
Yên Mỹ
Liệt kê tất cả các kênh tiêu đi qua địa bàn xã Thành Long huyện
Yên Mỹ

6


MỞ ĐẦU
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ GIS và viễn thám, các phần
mềm ứng dụng công nghệ GIS len lỏi vào tất cả các lĩnh vực, các quốc gia và đã thể
hiện được các lợi ích mà các phần mềm đó mang lại cho nền kinh tế, cho công tác
quản lý và dự báo. Hiện nay có nhiều quốc gia, nhiều tổ chức lớn nhỏ thuộc nhà
nước và tư nhân đều đầu tư, đẩy mạnh việc nghiên cứu công nghệ hữu ích này. Là
một nhà nghiên cứu về lĩnh vực GIS, tôi cũng không nằm ngoài xu thế phát triển

công nghệ thông tin của thế giới và đó cũng là lý do tôi chọn đề tài nghiên cứu
“Phát triển các công cụ hỗ trợ mô hình GIS khách/chủ sử dụng phần mềm nguồn
mở”.
Tại Việt Nam công nghệ GIS cũng được thí điểm khá sớm, và đến nay đã
được ứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lý
rừng, lưu trữ tư liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý đô thị... Tuy nhiên
các ứng dụng có hiệu quả nhất mới giới hạn ở các lĩnh vực lưu trữ, in ấn các tư liệu
bản đồ bằng công nghệ GIS. Các ứng dụng GIS thuộc lĩnh vực quản lý, điều hành,
trợ giúp quyết định hầu như mới dừng ở mức thử nghiệm, còn cần thời gian và đầu
tư mới có thể đưa vào ứng dụng chính thức. Với kiến thức về công nghệ thông tin
thuần túy, tôi bước vào một lĩnh vực hoàn toàn mới đòi hỏi kiến thức của nhiều
ngành khoa học khác nhau như địa lý, trắc địa, viễn thám, toán học,… là các khó
khăn mà tôi phải vượt qua. Dưới định hướng của Ban lãnh đạo Trung tâm Công
nghệ phần mềm Thủy lợi đặc biệt là dưới sự dẫn dắt tận tình của TSKH. Nguyễn
Đăng Vỹ, tôi đã tham gia xây dựng một số phần mềm ứng dụng công nghệ GIS
như:
+ Nâng cao năng lực quản lý công tác thủy lợi ứng dụng công nghệ GIS;
+ Ứng dụng công nghệ GIS quản lý và giám sát sâu bệnh hại lúa;
+ Quản lý, giám sát công tác giao đất, giao rừng;
+ Giám sát và dự báo hướng lây lan dịch cúm gia cầm, dịch lở mồm long
móng gia súc;

7


+ Hệ thống chỉ huy điều hành công tác phòng cháy chữa cháy, cứu hộ, cứu
nạn;
+ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS mã nguồn mở vào việc giám sát
tình hình, cảnh báo và dự báo về một số loại sâu bệnh chính hại lúa, phục
vụ công tác phòng trừ sâu bệnh, bảo vệ mùa màng.

Trong quá trình nghiên cứu, tôi nhận thấy chi phí cho việc xây dựng một hệ
thống GIS bằng ít nhất là hai lần so với một hệ thống không phải là GIS có cùng
khối lượng thông tin thuộc tính tương đương, có các chức năng xử lý và cung cấp
thông tin cho người dùng như nhau, ngoại trừ những bài toán liên quan đến dữ liệu
không gian.
Chi phí đầu tư xây dựng một hệ thống GIS bao gồm :
• Con người (Đội ngũ xây dựng hệ thống) ;
• Dữ liệu (Dữ liệu thuộc tính và dữ liệu bản đồ) ;
• Máy móc, thiết bị;
• Công nghệ phần mềm nền.
Tại một thời điểm nhất định, chi phí cho 3 thành phần đầu thường là khó thay
đổi được nhiều. Thành phần duy nhất cho phép giảm giá thành của sản phẩm là
công nghệ phần mềm nền. Do đó, để giảm chi phí cho việc xây dựng một hệ thống
GIS, nhưng vẫn đảm bảo thời gian yêu cầu của công việc và chất lượng sản phẩm,
cần thiết phải nghiên cứu một cách cơ bản các sản phẩm công nghệ GIS thuộc dòng
mã nguồn mở để không chỉ ứng dụng được chúng mà còn phát triển, thay đổi theo
ý muốn của mình. Do đó cuối năm 2009, tôi đã bắt tay nghiên cứu công nghệ GIS
thuộc dòng mã nguồn mở.
Mục tiêu của luận văn:
-

Mục tiêu tổng quát:
Nghiên cứu ứng dụng mã nguồn mở GIS, hệ quản trị cơ sở dữ liệu

PostgreSQL, PostGIS xây dựng các gói chức năng kết nối, xử lý, giao dịch dữ liệu
không gian hỗ trợ cho mô hình khách chủ.
-

Mục tiêu cụ thể:

8


+ Tìm hiểu cách xây dựng cơ sở dữ liệu không gian trên
PostgreSQL/PostGIS;
+ Xây dựng dịch vụ GIS dành cho máy chủ GIS;
+ Xây dựng thư viện lập trình GIS làm nền tảng để xây dựng các phần mềm
khách.
Trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian thuộc dòng mã nguồn mở như
GEODAS, MySQL, PostgreSQL/PostGIS, Predator,… thì PostgreSQL/PostGIS
được phát hành theo ‘GNU General Public License’ cho phép chia sẻ và thay đổi
phần mềm miễn phí để đảm bảo rằng phần mềm này là miễn phí cho tất cả người sử
dụng. PostGIS cho phép sử dụng nó như một cơ sở dữ liệu không gian phụ trợ cho
các hệ thống thông tin địa lý (GIS), giống như SDE của ESRI hoặc Oracle Spatial.
PostGIS xây dựng sẵn các kiểu, các chức năng không gian, từ đó đặt ra bài toán:
-

Bổ sung thêm các chức năng mới vào PostGIS;

-

Xây dựng các thư viện phục vụ các lớp bài toán cụ thể sử dụng các tính năng
hỗ trợ mạnh mẽ của PostgreSQL kết hợp sử dụng các chức năng mà PostGIS
cung cấp;

-

Xây dựng dịch vụ GIS để khai thác các thư viện tích hợp thành các hàm
trong PostgreSQL và các chức năng của PostGIS trong môi trường mạng
Internet, tránh truy cập trực tiếp đến PostgreSQL.

Sau đây là các phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật, công cụ được sử dụng để

thực hiện luận văn.
-

Phương pháp nghiên cứu tài liệu là phương pháp được sử dụng trong tất cả
các nội dung nghiên cứu. Tài liệu được nghiên cứu có thể là sách, tạp chí của
thư viện cá nhân, ở các thư viện công cộng và trên mạng Internet. Nghiên
cứu tài liệu để tìm hiểu hiện trạng của mỗi một vấn đề trong toàn bộ nội dung
của luận văn, những kết quả đạt được ở trong nước và trên thế giới, từ đó xác
định được những gì có thể kế thừa và những gì cần làm tiếp để giải quyết vấn
đề.

9


-

Phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ đối tượng được sử dụng để thiết
kế cơ sở dữ liệu cho hệ thống GIS. PostgreSQL được chọn làm quản trị
CSDL cho hệ thống, PostGIS làm quản trị dữ liệu bản đồ trên máy chủ.

-

Phương pháp lập trình hướng đối tượng sẽ được sử dụng để lập trình các
module phần mềm chạy trên máy chủ và máy khách của hệ thống. Ngôn ngữ
lập trình sẽ được sử dụng là C++.

10

Chương 1 – TỔNG QUAN
1.1.

Cơ sở nghiên cứu và mục đích của luận văn

1.1.1. Tình hình phát triển và ứng dụng công nghệ GIS trên thế giới
Công nghệ GIS là một thành phần của ngành công nghệ thông tin, nó là kết
quả tích hợp, phát triển của công nghệ bản đồ và công nghệ máy tính. Lịch sử phát
triển của công nghệ GIS bắt đầu từ Canada vào đầu thập kỷ 60 của thế kỷ 20. Khi
đó, Bộ Lâm nghiệp và Phát triển nông nghiệp của Canada đặt ra nhiệm vụ kiểm kê
định kỳ, tính toán diện tích rừng trong toàn quốc, phân loại các loại rừng, các loại
cây rừng, động vật hoang dã, đánh giá các loại tài nguyên này. Các chuyên gia trắc
địa-bản đồ Canada đã đưa ra ý tưởng sử dụng máy tính lưu trữ bản đồ và kèm vào
đó là thông tin về các đối tượng địa lý mà bây giờ ta gọi là dữ liệu thuộc tính. Trong
mỗi đợt kiểm kê lại tài nguyên, người ta chỉ cần cập nhật thông tin những khu vực
bị thay đổi, vẽ lại bản đồ các vùng có biến động. Và như thế, một hệ thống thông tin
địa lý ra đời, trở thành một trong những hệ thống GIS lớn nhất thế giới, đánh dấu sự
ra đời của công nghệ GIS [1, 2].
Tiếp theo Bộ Lâm nghiệp và Phát triển nông nghiệp của Canada, nhiều trường
đại học và viện nghiên cứu ở Mỹ cũng tiến hành nghiên cứu và xây dựng hệ thống
thông tin địa lý. Sự phát triển của công nghệ GIS gắn liền với sự phát triển của công
nghệ đồ hoạ máy tính và khoa học hình học tính toán (Computational Geometry).
Mặt khác, do khối lượng công việc chính là xử lý dữ liệu đồ hoạ, các hệ thống GIS
đòi hỏi cấu hình phần cứng rất cao, vì vậy sự phát triển cũng như ứng dụng của
công nghệ GIS phụ thuộc rất nhiều vào sự phát triển của phần cứng máy tính và
mạng. Có thể nêu một số sự kiện chính sau đây đánh dấu sự phát triển của công
nghệ GIS:
-

Đến giữa thập kỷ 60 thế kỷ 20 công nghệ GIS đã được ứng dụng vào công
tác khai thác và quản lý đô thị, ví dụ cụ thể là hệ thống DIME của cơ quan
kiểm toán Mỹ, GRDSR của cơ quan thống kê Canada. Năm 1968, Hội địa lý
quốc tế đã quyết định thành lập Uỷ ban thu thập và xử lý dữ liệu địa lý.

11


-

Những năm 1970 đánh dấu sự ra đời và phát triển của các công ty phần mềm
thương mại GIS, trong đó nổi bật là Viện Nghiên cứu hệ thống môi trường
(ESRI) của Mỹ và Intergraph. Đến năm 1977 người ta đã thống kê được 54
hệ thống thông tin địa lý khác nhau trên thế giới. Giai đoạn này cũng đánh
dấu sự bắt đầu của xu hướng nghiên cứu tích hợp công nghệ GIS và công
nghệ viễn thám.

-

Thập kỷ 80 thế kỷ 20 được đánh dấu bởi các nhu cầu sử dụng hệ thống thông
tin địa lý ngày càng tăng với các quy mô khác nhau. GIS mở rộng phạm vi
ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau: khảo sát thị trường, đánh giá khả thi
các phương án quy hoạch, sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên, xử lý các bài
toán giao thông, cấp thoát nước.... Sự kết hợp thống nhất giữa dữ liệu thuộc
tính với dữ liệu không gian trong công nghệ GIS cho phép người sử dụng,
ngoài các dữ liệu thuộc tính, thông tin định lượng, còn có khả năng quan sát
trên không gian bản đồ, có tầm nhìn bao quát hơn trong quá trình phân tích
số liệu, hoàn cảnh, tình huống và lựa chọn quyết định.

-

Trong những năm đầu của thập kỷ 90 thế kỷ 20, việc tích hợp công nghệ
viễn thám với công nghệ GIS đã đưa lại hiệu quả và mở ra triển vọng ứng
dụng mới, đặc biệt là ở các nước Bắc Mỹ và châu Âu. Khu vực châu Á Thái Bình Dương cũng đã thành lập được nhiều trung tâm nghiên cứu viễn
thám và hệ thống thông tin địa lý. Năm 1994 đã có hội thảo về ứng dụng
viễn thám và hệ thống thông tin địa lý trong quy hoạch và quản lý đô thị
được tổ chức ở Thái Lan. Sự kết hợp công nghệ GIS với công nghệ viễn
thám phản ánh xu hướng thống nhất nhiều ngành công nghệ có quan hệ mật
thiết với nhau trong ứng dụng nhằm cung cấp cho con người lượng thông tin
đa hướng, kết quả xử lý tổng quát có giá trị thực tiễn hơn. GIS là hệ thống
thông tin mà viễn thám là một trong những nguồn dữ liệu hết sức quan trọng,
đặc biệt đối với những bài toán về mặt địa lý có phạm vi lớn cấp tỉnh, cấp
quốc gia và phạm vi toàn cầu. Những năm cuối thập kỷ 90 là thời kỳ công

12


nghệ GIS chiếm lĩnh thị trường máy tính PC với các tên tuổi lớn như ESRI,
MapInfo.
-

Điểm nổi bật của những năm đầu thế kỷ 21 là sự xuất hiện các sản phẩm GIS
thuộc dòng mã nguồn mở, chúng phát triển nhanh chóng, tạo điều kiện hết
sức thuận lợi cho việc ứng dụng công nghệ GIS, nhất là đối với các nước
nghèo.

Khi đánh giá sự phát triển của công nghệ GIS, không thể bỏ qua các viện
nghiên cứu, các công ty phần mềm có công lớn trong việc nghiên cứu phát triển
khoa học hình học toán tính và công nghệ đồ hoạ máy tính, xây dựng các thư viện
lập trình và các công cụ cho GIS. Như đã nói ở trên, công nghệ GIS là kết quả tích

hợp và phát triển của công nghệ máy tính với công nghệ bản đồ. Mắt xích của quá
trình tích hợp và phát triển là môn khoa học hình học toán tính và công nghệ đồ hoạ
máy tính. Đến những năm 1990 lịch sử phát triển của công nghệ GIS đạt đến giai
đoạn bắt đầu của sự phân công lao động: Một số công ty phần mềm tập trung
nghiên cứu, phát triển các thư viện lập trình giải quyết các bài toán hình học toán
tính và đồ hoạ máy tính, bài toán tổ chức lưu trữ dữ liệu đồ hoạ và phát triển các
công cụ cơ bản để xây dựng các hệ thống GIS. Những sản phẩm này có thể gọi là
sản phẩm công nghệ nền cho việc xây dựng các hệ thống GIS ứng dụng. Các công
ty phần mềm khác dựa trên nền tảng của công nghệ nền để xây dựng các hệ thống
GIS giải quyết những bài toán cụ thể theo yêu cầu của khách hàng. Đi đầu trong
lĩnh vực phát triển công nghệ nền GIS thương mại là ESRI, MapInfo, Integraph,
AutoDesk... [3, 4]. Trong số này, sản phẩm của MapInfo được đánh giá là dễ sử
dụng, thân thiện với người dùng, sử dụng tốt cho các hệ thống trên máy đơn hoặc
cho các hệ thống quy mô vừa và nhỏ trên mạng. Còn sản phẩm của ESRI được đánh
giá có kiến trúc rõ ràng, vững chắc, đồng bộ, vận hành ổn định, đáp ứng được yêu
cầu xây dựng các hệ thống lớn: cấp tập đoàn, ngành hoặc chính phủ.
Về phía các sản phẩm GIS của dòng mã nguồn mở có thể kể đến GRASS,
QuantumGIS, MapServer, GeoServer, PostGIS... [5]. Ưu điểm của mã nguồn mở là
người dùng không phải trả phí phần mềm, chỉ trả phí chuyển giao, đào tạo. Nhược

13


điểm của các sản phẩm này là phát triển không đồng bộ, thường khó xây dựng, khó
triển khai sản phẩm ứng dụng vì thiếu sự hỗ trợ kỹ thuật từ phía nhà cung cấp như
các sản phẩm thương mại.
Sau đây là những lĩnh vực sản xuất và đời sống ứng dụng công nghệ GIS sớm
nhất và những lĩnh vực ứng dụng tổng hợp công nghệ GIS và viễn thám phổ biến
trên thế giới [6, 1, 2].
a) GIS trong quản lý đất đai.

Hệ thống GIS về đất đai được gọi bằng thuật ngữ chuyên dụng trong tiếng Anh
là Cadastr. Ở đây, các thửa đất được lưu trữ dưới dạng là các đối tượng hình học
(toạ độ các đỉnh của thửa đất, cấu trúc topo, diện tích), còn các thông tin về chủ sở
hữu, các hồ sơ pháp lý, tính chất thổ nhưỡng của đất, giá đất... đều phải được gắn
liền với từng thửa đất tương ứng. Hệ GIS đầu tiên ở Canada cũng là hệ có chức
năng quản lý tài nguyên đất quốc gia.
b) GIS trong quản lý đô thị.
Trong quản lý đô thị, hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống khá phức tạp vì
nó phục vụ nhiều mục tiêu, cần đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau. Ngoài việc quản
lý đất đai đô thị, hệ thống còn phải quản lý các thông tin về kinh tế, xã hội khác như
giao thông, cấp và thoát nước, hệ thống đường ống, nhu cầu nước của từng khu phố,
tình trạng thoát nước của từng khu vực, thông tin về các điểm buôn bán, chợ, siêu
thị, cửa hàng, mạng lưới các cơ quan công quyền, các trường đại học, các viện
nghiên cứu, các nhà máy lớn, nhỏ....
Đặc điểm của hệ thống GIS trong quản lý đô thị so với các hệ thống khác là
không gian mà nó mô phỏng có quy mô nhỏ hơn, các thông tin có thể được cập nhật
vào hệ thống một cách nhanh chóng hơn khi có sự thay đổi. Mô hình dữ liệu tập
trung tương đối thích hợp đối với những thành phố vừa và nhỏ.
Ngoài mục đích phục vụ quản lý, điều hành thành phố, GIS trong quản lý đô
thị có thể được sử dụng như là một hệ thống hỏi-đáp công cộng để cung cấp thông
tin cho mọi người dân.
c) GIS trong giám sát, bảo vệ môi trường.

14


Trên thế giới người ta đã xây dựng các hệ thống GIS để quan sát, đánh giá môi
trường trong các thành phố, quan sát môi trường nước mặt, nước ngầm, quan sát và
dự báo quá trình xâm mặn, quan sát các vệt dầu loang trong các vụ tai nạn tàu biển,
tính toán tốc độ loang của các vết dầu để sớm có các biện pháp ngăn chặn... Phần

lớn các hệ thống này đều gắn liền với các thiết bị đo đạc để đo đạc, thu thập số liệu
về môi trường. Đối với những khu vực có không gian rộng lớn hoặc những địa điểm
con người khó đặt chân tới, hệ thống GIS dùng kết quả giải đoán các hiện tượng ô
nhiễm từ ảnh viễn thám để làm một trong những nguồn dữ liệu vào. Ở đây, sự kết
hợp GIS và công nghệ viễn thám là tất yếu.
d) GIS trong quản lý kinh doanh.
GIS thâm nhập vào lĩnh vực quản lý kinh doanh nhanh hơn các lĩnh vực khác.
Chỉ riêng năm 1990 tổng chi phí của các doanh nghiệp để mua sản phẩm GIS đạt tới
10 triệu đôla Mỹ, đến 1997 đã lên tới 200 triệu. GIS được sử dụng để phân tích các
dữ liệu tích luỹ được trong quá trình hoạt động kinh doanh, từ đó đề ra những quyết
sách mới. Ví dụ, ở Anh, nhờ sử dụng GIS, các doanh nghiệp xác định được các vị
trí thích hợp để mở ra các siêu thị mới. Người ta sử dụng GIS để phân tích các
luồng xe ô tô, những vị trí thích hợp để đầu tư xây dựng các cây xăng. GIS được sử
dụng để nghiên cứu đặc điểm dân cư từng vùng, mật độ dân số, từ đó xác định địa
điểm xây các quán bia. Các nhà hàng, các siêu thị thu thập dữ liệu từ khách hàng,
trên cơ sở đó xác định được các khu dân cư có nhiều khách hàng đến với cửa hàng
mình, nhờ đó có thể biết được loại hàng mà mình tiêu thụ phù hợp với tính cách, với
túi tiền của tầng lớp khách hàng nào. Ngay cả các công ty bưu điện, dịch vụ chuyển
bưu phẩm cũng dùng GIS để tối ưu hoá quy trình vận chuyển bưu phẩm, thư từ mà
ví dụ điển hình là công ty Federal Express của Mỹ.
e) GIS trong bảo vệ an ninh cho dân cư, phòng chống tội phạm.
Lực lượng cảnh sát ở các nước tiên tiến sử dụng GIS để theo dõi, thống kê khu
vực hay xảy ra nhiều vụ phạm tội, liên hệ các vị trí đó với các khu vực dân cư xung
quanh để truy tìm những kẻ tình nghi. Mặt khác, trên cơ sở kết quả thống kê người

15


ta có thể đi truy tìm nguyên nhân, tại sao các vị trí đó lại hay xảy ra các vụ phạm
tội, từ đó có thể đưa ra các biện pháp khắc phục, giảm thiểu các vụ phạm tội.

Tóm lại, công nghệ GIS có thể ứng dụng được trong nhiều lĩnh vực khác nhau,
đem lại hiệu quả to lớn trong công tác nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên, trong
quản lý kinh tế vĩ mô, trong kinh doanh, giám sát môi trường, theo dõi và ổn định
tình hình xã hội.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ GIS trong nước
Ở nước ta, công nghệ GIS bắt đầu được biết đến từ những năm cuối của thế kỷ
20. Các lĩnh vực được đầu tư nghiên cứu ứng dụng GIS đặc trưng cho giai đoạn
này có thể kể đến lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên trong toàn quốc (Dự án
GIS về tài nguyên thiên nhiên và môi trường Việt Nam năm 1997 của Bộ
KHCN&MT), xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) quản lý đê điều (Viện Quy hoạch
thuỷ lợi, Cục Phòng chống lụt bão và Quản lý đê điều), giám sát, điều tra, quản lý
đất (Tổng cục Địa chính, Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp), quản lý dữ liệu
về rừng của ngành Lâm nghiệp, quản lý dữ liệu viễn thông của Tổng cục Bưu chính
Viễn thông v.v... Tuy nhiên, hiệu quả ứng dụng trong giai đoạn này còn thấp do
thiếu sự hiểu biết về GIS ở nước ta.
Đến những năm đầu thế kỷ 21, ứng dụng công nghệ GIS ở nước ta thực sự mới
được bắt đầu. Do sự phát triển ứng dụng công nghệ tin học ở nước ta có tốc độ khá
nhanh, cho nên công nghệ GIS nhanh chóng tìm được ứng dụng trong nhiều ngành
khoa học, kinh tế, xã hội khác nhau. Sau đây là một số kết quả cụ thể nghiên cứu
ứng dụng GIS của một số cơ quan công quyền hoặc trường, viện trong nước:
9 Bộ Tài nguyên và Môi trường:
Đây là cơ quan quản lý nhà nước có nhu cầu cũng như được đầu tư nhiều nhất
cho nghiên cứu và triển khai ứng dụng công nghệ GIS. Ngoài việc sử dụng các công
cụ của các hãng phần mềm GIS vào việc thành lập, số hoá và in ấn bản đồ, lập các
loại bản đồ chuyên đề, mô phỏng bề mặt địa hình bằng công nghệ đồ hoạ 3 chiều,
các đơn vị thuộc Bộ như Trung tâm Thông tin lưu trữ tư liệu địa chính, Viện Công
nghệ Địa chính đã thực hiện các đề tài nghiên cứu và dự án xây dựng các hệ thống

16

GIS quản lý dữ liệu đất đai. Sản phẩm của các đề tài, dự án - phần mềm ArcLIS,
VILIS đã được triển khai ứng dụng ở nhiều tỉnh trong cả nước. Bên cạnh đó, Cục
Bảo vệ môi trường của Bộ với sự cộng tác của nhóm chuyên gia GIS thuộc Trung
tâm Công nghệ phần mềm Thuỷ lợi đã thử nghiệm xây dựng hệ thốngWebGIS kiểm
soát ô nhiễm môi trường và đang có kế hoạch triển khai ứng dụng ở quy mô rộng
lớn trên toàn quốc. Hiện tại, Trung tâm Tư liệu đo đạc và bản đồ đang có kế hoạch
xây dựng một hệ thống GIS đồ sộ quản lý các loại dữ liệu đo đạc, bản đồ, ảnh máy
bay và ảnh vệ tinh để phục vụ khách hàng.
9 Viện Thông tin Tư liệu và Bảo tàng địa chất:
Viện đã ứng dụng công nghệ GIS thu thập và xây dựng CSDL địa chất và môi
trường. Đây là một trong vài cơ quan đầu tiên của Việt Nam áp dụng công nghệ
GIS của Intergraph và hiện nay đa số các cơ sở dữ liệu của Viện được xây dựng trên
công nghệ của hãng này.
9 Viện Điều tra qui hoạch rừng:
Là một trong những nơi điều tra, thu thập dữ liệu phục vụ công tác bảo vệ và
phát triển rừng trên qui mô lớn, Viện đã sớm sử dụng công cụ của các hãng phần
mềm GIS để thu thập, xử lý và quản lý thông tin rừng như MapInfo, ArcView. Hiện
tại Trung tâm Tài nguyên và Môi trường Lâm nghiệp thuộc Viện với sự phối hợp
của nhóm chuyên gia về GIS của Trung tâm Công nghệ phần mềm Thuỷ lợi đang
thực hiện đề tài xây dựng mô hình hệ thống GIS trên mạng diện rộng quản lý công
tác giao đất, giao rừng.
9 Trung tâm Khảo sát, Nghiên cứu và tư vấn môi trường Biển thuộc Viện cơ
học:
Trung tâm đã thu thập được nhiều số liệu về môi trường biển, dải ven bờ của
Việt Nam. Đây là một cơ quan sớm áp dụng công nghệ GIS trong các hoạt động
của mình. Trung tâm đã xây dựng được nhiều CSDL GIS như rừng ngập mặn Việt
Nam, các dải san hô của một số vùng biển…Phần mềm sử dụng là ArcInfo và
MapInfo.

17


Một số các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Huế, Đà Nẵng và các tỉnh
cũng bắt đầu đầu tư vào phát triển và ứng dụng công nghệ GIS trong nhiều lĩnh vực
khác nhau. Ví dụ, thành phố Hà Nội đang triển khai dự án HANOIGIS; Huế đã có
dự án chuẩn hoá dữ liệu GIS của thành phố, xây dựng hệ thống GIS phục vụ du
lịch; tỉnh Vĩnh Phúc đã phê duyệt đề án tổng thể số 317/QĐ-UBND xây dựng hệ
thống GIS cho toàn tỉnh từ 2007 đến 2010...
Ngoài những ứng dụng công nghệ GIS theo đúng nghĩa là hệ thống thông tin
như đã nêu trên đây, các công cụ của GIS như ArcView, MapInfo... được sử dụng
khá phổ biến ở nước ta trong việc xử lý dữ liệu bản đồ kết hợp với ảnh viễn thám.
Khi nói đến sự phát triển và ứng dụng công nghệ GIS, không thể không kể đến
các đơn vị phần mềm trực tiếp xây dựng các hệ thống GIS. Trong số này, đạt được
nhiều thành quả hơn cả là Trung tâm Công nghệ phần mềm Thuỷ lợi, công ty
DOLSOFT, Hài Hoà, GeoBIZ, VIDAGIS.
Có thể đưa ra những nét đặc trưng về phát triển và ứng dụng công nghệ GIS ở
nước ta trong thời gian qua như sau:
-

Có nhiều thành quả đạt được trong việc phát triển và ứng dụng công
nghệ GIS. Tuy nhiên, ứng dụng công nghệ GIS đúng theo nghĩa là một
hệ thống thông tin đang còn chưa phổ biến so với việc sử dụng các công
cụ của các hãng phần mềm GIS để xử lý dữ liệu bản đồ;

-

Đa số những hệ thống thông tin được xây dựng trên nền tảng GIS là
những hệ thống cho một người dùng, vận hành trên máy tính cá nhân.
Điều này hạn chế hiệu quả sử dụng thông tin, dữ liệu. Hơn nữa, những

hệ thống như vậy hầu hết chỉ được cập nhật dữ liệu một lần khi được
xây dựng và không được cập nhật dữ liệu sau khi đưa vào vận hành;

-

Một số đơn vị phần mềm thành công trong việc xây dựng và phát triển
các hệ thống GIS, góp phần đưa công nghệ GIS vào cuộc sống.

1.1.3. So sánh công nghệ GIS mã nguồn mở và mã nguồn đóng
Điểm xuất phát của việc phát triển và ứng dụng công nghệ GIS là các phần
mềm và công cụ hệ thống còn được gọi là công nghệ nền. Hiện nay, trên thị trường

18


thế giới phổ biến các công nghệ nền GIS thương mại của các hãng ESRI, MapInfo,
Integraph, Autodesk, Blue Marble Geographics. Lợi thế của việc sử dụng công nghệ
nền thương mại là các nhà phát triển không cần quan tâm đến phần cơ sở mà tập
trung giải quyết vấn đề mình quan tâm trước mắt, nhờ đó các sản phẩm ứng dụng sẽ
được ra đời nhanh hơn. Do vậy, cho đến nay ở nước ta hầu hết các hệ thống GIS
đều được xây dựng dựa trên công nghệ nền thương mại. Nhưng việc sử dụng công
nghệ nền thương mại có những nhược điểm lớn sau đây:
- Giá chuyển giao quá đắt. Ví dụ như giá chuyển giao một bộ phần mềm công
nghệ nền của ESRI dùng để xây dựng hệ thống thông tin GIS trên mạng
WAN phải mất trên 45000$. Đấy là chưa kể đến các công cụ cho người dùng
cuối ở các máy trạm.
- Phụ thuộc vào công nghệ. Các nhà phát triển phần mềm ứng dụng trong
nước phải phụ thuộc vào khả năng của công nghệ nền. Điều này hạn chế tính
sáng tạo của các nhà phát triển và hạn chế khả năng của các phần mềm ứng
dụng.

- Đào tạo tốn kém và phức tạp. Công nghệ nền và các công cụ kèm theo của
nó đều có giao diện và tài liệu hướng dẫn sử dụng bằng tiếng Anh. Điều này
gây trở ngại lớn cho công tác đào tạo, đặc biệt là đối với công tác phổ biến
công nghệ ở vùng sâu, vùng xa.
Nói tóm lại, sử dụng công nghệ nền thương mại vừa tốn nhiều tiền, lại bị phụ
thuộc vào công nghệ nước ngoài và gặp nhiều khó khăn trong đào tạo ứng dụng.
Với xu thế hệ thống GIS ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực
ở trong nước, việc giảm giá thành xây dựng các hệ thống, nâng cao khả năng độc
lập về công nghệ, tạo điều kiện để có thể truyền bá công nghệ đến khắp mọi miền
đất nước là vấn đề cấp thiết. Con đường tối ưu để giải quyết bài toán được đặt ra là
ứng dụng và phát triển phần mềm mã nguồn mở hệ thống thông tin địa lý.
Xu hướng phát triển của phần mềm mã nguồn mở hệ thống thông tin địa lý
nằm trong trào lưu mã nguồn mở của giới công nghệ thông tin. Chia sẻ phần mềm,
chia sẻ mã nguồn có nguồn gốc từ xa xưa, nhưng nó thực sự trở thành một trào lưu

19


rộng lớn bắt đầu từ những năm cuối thập kỷ 80 của thế kỷ trước. Sự cuốn hút của
trào lưu mã nguồn mở là ở chỗ, khi người lập trình có thể đọc, lưu hành, sửa đổi mã
nguồn mở, điều chỉnh, sửa lỗi nó, và số người tham gia càng nhiều thì phần mềm
mã nguồn mở sẽ vận hành càng ổn định. Mặt khác, khi cùng tham gia phát triển,
mỗi người bỏ ra một phần công lao, nhưng lại được thừa hưởng thành quả lao động
của cả cộng đồng. Nói một cách khác, ưu thế của phần mềm mã nguồn mở có thể
tóm tắt như sau:
- Giảm sự trùng lặp trong công việc, tiết kiệm nguồn lực, tiết kiệm thời gian.
- Quản lý chất lượng tốt hơn, phần mềm vận hành ổn định hơn, ít có lỗ hổng
hơn so với phần mềm đóng.
+ Phần mềm nguồn mở có mã nguồn để công khai trên Internet nên được
rà soát liên tục bởi nhiều người. Còn phần mềm nguồn đóng, việc rà soát mã nguồn

chỉ do nhóm phát triển phần mềm với biên chế có hạn thực hiện. Vì vậy khả năng
phát hiện lỗi và các lỗ hổng an ninh của phần mềm nguồn mở cao hơn.
+ Khi đã phát hiện lỗi và lỗ hổng an ninh, phần mềm nguồn mở có đông
đảo các nhà lập trình tham gia sửa, nên sẽ sửa nhanh hơn.
- Giảm chi phí duy trì, bảo hành.
- Đơn vị triển khai ứng dụng không bị lệ thuộc vào nhà cung cấp công nghệ
như trường hợp sử dụng phần mềm đóng.
- Địa phương, quốc gia triển khai ứng dụng phần mềm mã nguồn mở có điều
kiện chuyển đổi đầu tư chi phí từ lĩnh vực mua công nghệ sang lĩnh vực đào tạo
nhân lực khoa học, công nghệ.
Tất nhiên, ứng dụng phần mềm mã nguồn mở cũng có những nhược điểm của
nó. Có thể liệt kê các nhược điểm chính như sau:
- Phát triển thiếu đồng bộ để có thể đáp ứng ngay yêu cầu của một lĩnh vực
nghiên cứu, sản xuất, văn hoá đời sống nào đấy. Thông thường các phần mềm mã
nguồn mở là những lõi cơ bản để giải quyết những vấn đề cơ bản trong một lĩnh vực
nào đấy, còn để ứng dụng vào một điều kiện cụ thể, cần phải có sự phát triển tiếp
theo.

20


- Thiếu tính tiện dụng đối với người dùng. Giao diện của phần mềm ít được
chú trọng, đồng thời được xây dựng một cách tự do, không có tính đồng bộ.
- Khó tương thích với các phần mềm đóng.
Công nghệ hệ thống thông tin địa lý GIS cũng nằm trong bối cảnh chung phát
triển của công nghệ phần mềm. Cho đến nay, có rất nhiều dự án phát triển mã
nguồn mở GIS tạo ra được những sản phẩm khác nhau. Sự khác biệt của các sản
phẩm mã nguồn mở GIS có thể liệt kê như sau:
- Định hướng môi trường vận hành khác nhau: có sản phẩm chỉ vận hành trên
LINUX, có sản phẩm vận hành cả trên Windows. Lựa chọn quản trị cơ sở dữ liệu

(CSDL) cũng khác nhau, có sản phẩm chỉ làm việc với PostgreSQL, có sản phẩm
chỉ làm việc với MySQL, có sản phẩm lại làm việc với cả hai và thậm chí với một
số phần mềm đóng;
- Phần lớn các sản phẩm mã nguồn mở phát triển theo hai nhánh chính là xây
dựng phần chủ của hệ thống, vận hành trong môi trường mạng như mapserver,
geoserver, mapguide, .... và các sản phẩm vận hành trên máy đơn (desktop) như
QuantumGIS, MapWindow, GRASS GIS,... Ngoài ra có một vài sản phẩm viết
bằng Java xây dựng theo mô hình khách chủ như JUMP, uDIG nhưng phải phát
triển nhúng trong các sản phẩm này chứ không phát triển tách biệt được;
- Ngôn ngữ lập trình cho những nhà phát triển cũng khác nhau. Có sản phẩm
chỉ dừng lại ở chỗ sử dụng các ngôn ngữ kịch bản như PHP, cũng có sản phẩm hỗ
trợ lập trình bằng ngôn ngữ hiện đại Java;
- Sử dụng định dạng vectơ của bản đồ cũng rất khác nhau;
- Hỗ trợ tích hợp các loại ảnh vào hệ thống cũng tương tự. Có loại sản phẩm
chỉ hỗ trợ tích hợp một số định dạng ảnh phổ biến như GIF, TIF, JPG, có loại hỗ trợ
cả việc tích hợp ảnh vệ tinh vào hệ thống;
- Số hệ toạ độ quy chiếu trắc địa cho bản đồ được tích hợp cũng không giống
nhau.

21


Trên đây là những nét khác biệt lớn của các sản phẩm mã nguồn mở GIS hiện
nay. Những sản phẩm của mã nguồn mở GIS hiện đang được ứng dụng nhiều trên
thế giới là GRASS, QuantumGIS, MapServer, GeoServer, PostGIS, MapWindow...
1.1.4. Ứng dụng mã nguồn mở xây dựng, phát triển công nghệ nền GIS
Ở nước ta công nghệ GIS ngày càng được ứng dụng phổ biến trong mọi lĩnh
vực khác nhau, đặc biệt là trong công tác quản lý theo không gian địa lý như quản
lý thông tin về kinh tế, xã hội theo lãnh thổ, quản lý tài nguyên nước theo lưu vực,
quản lý tài nguyên rừng, đất theo các khu vực kinh tế...

Phát triển và ứng dụng phần mềm mã nguồn mở trong nước ta được bắt đầu từ
dự án Việt hoá hệ điều hành LINUX. Hệ điều hành này - kết quả của dự án đã được
cài đặt trên các máy tính phục vụ cho công tác giáo dục, đào tạo. Ngày 02/3/2003
Chính phủ đã có quyết định số 235/QĐ-TTg phê duyệt dự án tổng thể “Ứng dụng
và phát triển phần mềm mã nguồn mở ở Việt Nam 2004-2008” và giao cho Bộ
Khoa học và Công nghệ chủ trì triển khai thực hiện. Đây là một dự án lớn, nó nói
lên sự quan tâm của Chính phủ tới việc phát triển và ứng dụng phần mềm mã nguồn
mở tại Việt Nam. Tuy nhiên, một trong những khó khăn của ta hiện nay trong việc
triển khai các dự án phần mềm là cơ chế tài chính, đơn giá, định mức cho ngành
công nghiệp phần mềm còn chưa rõ ràng, còn nhiều bất cập. Trong điều kiện như
vậy, việc triển khai dự án bị chậm so với kế hoạch đã định tương tự như nhiều dự án
công nghệ thông tin khác. Bên cạnh đó, theo nội dung của các tiểu dự án hợp phần
được các bộ và cơ quan ngang bộ đăng ký thực hiện trong khuôn khổ dự án tổng
thể, ngoài việc phát triển các phần mềm thông dụng như trình duyệt Internet, hộp
thư điện tử, dịch vụ mạng, dịch vụ thư tín điện tử, phần mềm văn phòng, quản trị cơ
sở dữ liệu, nội dung còn lại tập trung chủ yếu là đào tạo (đào tạo nhân lực công
nghệ thông tin, đào tạo nhận thức về phần mềm mã nguồn mở...). Việc phát triển và
triển khai các phần mềm chuyên dụng chưa được chú ý nhiều, trong đó có cả các hệ
thống GIS. Những công việc này chủ yếu là do một số các đơn vị công nghệ thông
tin đơn lẻ thực hiện, nhưng cũng không nhiều và kết quả rất khiêm tốn. Một số công
ty nhỏ thử nghiệm xây dựng một vài trang Web GIS ở dạng demo ứng dụng mã

22


nguồn mở. Một số đơn vị thuộc phạm vi quản lý của nhà nước sử dụng mã nguồn
mở GIS xây dựng trang Web GIS trong khuôn khổ các dự án đầu tư nước ngoài.
Nhìn chung, có thể nói rằng nghiên cứu ứng dụng mã nguồn mở GIS ở nước ta hầu
như chưa đáng kể, hơn nữa, nếu có chỉ là thử nghiệm ứng dụng, còn việc tìm hiểu,
làm chủ và phát triển hoàn toàn chưa được đề cập đến.

Với xu thế hệ thống GIS ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh
vực ở trong nước, việc giảm giá thành xây dựng các hệ thống, nâng cao khả năng
độc lập về công nghệ, tạo điều kiện để có thể truyền bá công nghệ đến khắp mọi
miền đất nước là vấn đề cấp thiết. Từ đó đòi hỏi phải có một sản phẩm phần mềm
nền, được phát triển dựa trên mã nguồn mở GIS, hỗ trợ người dùng xây dựng nhanh
chóng các ứng dụng GIS. Việc phát triển các ứng dụng WebGIS, các phần mềm
GIS chạy trên máy đơn dòng mã nguồn mở đã được phổ biến rộng rãi nhưng các
sản phẩm phần mềm GIS chạy trên máy để bàn cho phép truy cập đến máy chủ dữ
liệu qua mạng WAN còn hạn chế về số lượng. Các phần mềm GIS mô hình khách
chủ giải quyết được các lớp bài toán đòi hỏi xử lý nhiều về đồ họa, bảo mật cao và
chia sẻ thông tin trong mạng diện rộng, đó là các ưu thế mà các phần mềm WebGIS
hoặc phần mềm GIS trên máy đơn không thể so sánh được. Tìm hiểu qua sách vở,
internet và các nguồn thông tin khác, tôi chưa thấy có định nghĩa nào về mô hình
GIS khách chủ. Nhưng về bản chất thì mô hình GIS khách chủ có khái niệm giống
như mô hình khách chủ có bổ sung thêm các tính chất của một hệ thống thông tin
địa lý. Trên thế giới mới chỉ có nhà cung cấp sản phẩm GIS trọn gói ESRI là có đưa
ra đầy đủ mô hình GIS khách chủ. Tuy nhiên khái niệm rõ ràng thì lại không được
đề cập đến. Từ các lý do trên tôi đã nghiên cứu và phát triển thư viện hỗ trợ xây
dựng các ứng dụng GIS theo mô hình khách chủ dựa trên mã nguồn mở.
1.2.

Các phần mềm nguồn mở theo mô hình GIS khách/chủ

1.2.1. Các phần mềm GIS dành cho máy để bàn (Desktop GIS)
Các dự án desktop GIS mã nguồn mở khá phong phú, sau đây là một số dự án:

23


- GRASS GIS (Geographic Resources Analysis Support System) là một hệ

thống thông tin địa lý miễn phí, mã nguồn mở có khả năng xử raster, vector topo,
xử lý hình ảnh, và dữ liệu đồ họa.
- SAGA GIS (System for Automated Geoscientific Analyses) là một hệ
thống thông tin địa lý miễn phí và mã nguồn mở sử dụng để chỉnh sửa dữ liệu
không gian. Ban đầu nó được phát triển bởi một nhóm nhỏ tại Khoa Địa vật lý, đại
học Göttingen, Đức, và hiện đang được duy trì và mở rộng bởi một cộng đồng phát
triển quốc tế.
- Quantum GIS (thường gọi là QGIS) là một ứng dụng GIS is miễn phí, mã
nguồn mở cung cấp các khả năng xem, sửa và phân tích dữ liệu.
- MapWindow GIS là một ứng dụng lập bản đồ GIS mã nguồn mở và một
tập các thành phần lập bản đồ có thể lập trình được. MapWindow GIS được phân
phối như là một ứng dụng mã nguồn mở theo giấy phép phân phối công cộng
Mozilla. MapWindow GIS có thể được lập trình lại để thực hiện nhiều nhiệm vụ
chuyên môn khác nhau. Ngoài ra còn có plug-in sẵn để mở rộng khả năng tương
thích và chức năng.
- ILWIS (Integrated Land and Water Information System) là phần mềm
GIS/Viễn thám dành cho cả xử lý vector và raster. Các tính năng ILWIS gồm có số
hóa, chỉnh sửa, phân tích và hiển thị dữ liệu và sinh các bản đồ có chất lượng.
- uDig (User-friendly Desktop Internet GIS) là một nền tảng ứng dụng mã
nguồn mở, được xây dựng với công nghệ Eclipse Rich Client. uDig cung cấp một
giải pháp hoàn toàn Java để truy cập dữ liệu desktop GIS, chỉnh sửa và xem.
- gvSIG là một hệ thống thông tin địa lý (GIS), đó là một ứng dụng máy tính
để bàn được thiết kế để chụp, lưu trữ, xử lý, phân tích và triển khai bất kỳ loại thông
tin địa lý tham chiếu để giải quyết các vấn đề phức tạp trong quản lý và quy hoạch.
gvSIG nổi tiếng với việc có một giao diện người dùng thân thiện, có thể truy cập
vào các định dạng phổ biến nhất, cả vector và raster. Nó cung cấp một loạt các công
cụ để làm việc với thông tin địa lý như (các công cụ truy vấn, tạo bố trí, xử lý dữ
liệu, mạng,…).

24