KẾT hợp CHUẨN OPENGIS và hệ QUẢN TRỊ cơsở dữ LIỆU để GIẢI QUYẾT một số bài TOÁNTỐI ưu TRÊN MẠNG GIAO THÔNG THÀNH PHỐ

KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 1 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM







TRẮC NGỌC ĐĂNG - 0012029
BÙI THẾ TÀI - 0012086







Đề tài:

KẾT HỢP CHUẨN OPENGIS VÀ HỆ QUẢN TRỊ CƠ
SỞ DỮ LIỆU ĐỂ GIẢI QUYẾT MỘT SỐ BÀI TOÁN
TỐI ƯU TRÊN MẠNG GIAO THÔNG THÀNH PHỐ.









LUẬN VĂN CỬ NHÂN TIN HỌC









NIÊN KHOÁ 2000 - 2004




KHOA CNTT – ĐH KHTN

- 2 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM







TRẮC NGỌC ĐĂNG - 0012029
BÙI THẾ TÀI - 0012086






Đề tài:


KẾT HỢP CHUẨN OPENGIS VÀ HỆ QUẢN TRỊ CƠ
SỞ DỮ LIỆU ĐỂ GIẢI QUYẾT MỘT SỐ BÀI TOÁN
TỐI ƯU TRÊN MẠNG GIAO THÔNG THÀNH PHỐ.

LUẬN VĂN CỬ NHÂN TIN HỌC



GVHD : Th.Sĩ NGUYỄN MINH NAM








NIÊN KHOÁ 2000 - 2004





KHOA CNTT – ĐH KHTN

- 3 -










Lời cảm ơn
Chúng em xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô khoa Công Nghệ
Thông Tin trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM đã tận tình giúp đỡ
và truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian
học tập tại trường.
Đặt biệt, chúng em xin dành sự biết ơn trân trọng nhất gởi đến thầy Th.Sĩ
NGUYỄN MINH NAM, là người đã trực tiếp hướng dẫn và độ
ng viên chúng
em trong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Cuối cùng, chúng tôi xin cám ơn tất cả các bạn học đã giúp chúng tôi giải
quyết những vướng mắc nho nhỏ trong quá trình làm việc.
Xin cảm ơn tất cả.
-Trắc Ngọc Đăng – Bùi Thế Tài

KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 4 -
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................1
LỜI MỞ ĐẦU...........................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIS
1.1. Hệ thống thông tin địa lý là gì?..........................................................................4
1.2. Mô hình dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý...................................................5
1.3. Các nguồn dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý ...............................................6
1.4. Hiện trạng ứng dụng công nghệ GIS tại Việt Nam............................................7
1.5. Kết chương.........................................................................................................7
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU OPENGIS
2.1. Các khái niệm.....................................................................................................9
2.2. Tổng quan về OpenGIS .....................................................................................9
2.3. OpenGIS Abstract Specification .....................................................................15
2.4. Feature Geometry.............................................................................................31
CHƯƠNG 3: GIẢI THUẬT LIN-KERNIGHAN CHO BÀI TOÁN TÌM CHU
TRÌNH TỐI ƯU (TSP)
3.1. Giới thiệu chung...............................................................................................73

3.2. Bài toán TSP ....................................................................................................74
3.3. Thuật giải Lin-Kernighan nguyên thuỷ (1971)................................................77
3.4. Thuật giải Lin-Kernighan cải tiến (2002)........................................................87
3.5. Các thủ thuật cải tiến thuật giải L-K trong quá trình cài đặt .........................108
3.6. Các cấu trúc dữ liệu quan trọng của thuật giải Lin-Kernighan......................110
3.7. Kết chương.....................................................................................................112
THUYẾT MINH CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM.........................................113
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN............................................................1
19

PHỤ LỤC..............................................................................................................121
A. BÀI TOÁN TÌM ĐƯỜNG ĐI NGẮN NHẤT GIỮA 2 ĐIỂM .......................122
B. BÀI TOÁN XỬ LÝ ĐIỀU PHỐI CẤP THỜI (EMERGENCY).....................123




KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 5 -
C. GI
ỚI THIỆU VỀ NÚT ẢO. .......................................................................................124
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................127

KHOA CNTT – ĐH KHTN

- 6 -
Lời mở đầu
Trong cuộc sống hiện nay, khi xã hội phát triển, con người luôn bị đòi
hỏi cao về thời gian. Do đó, yếu tố thời gian được xem là yếu tố quyết định
trong mọi sinh hoạt hằng ngày. Điều này đã cho chúng ta thấy thời gian đã
quý nay lại càng quý hơn.
Thực tế đã cho chúng ta thấy, có những việc đòi hỏi rất nghiêm khắc
về thời gian, mà nếu không
đáp ứng được có thể sẽ có một hậu quả nghiêm
trọng, ảnh hưởng đến tính mạng con người cho đến tiêu hao về của cải vật
chất. Ví dụ như: các hoạt động phòng cháy chữa cháy, cảnh sát phản ứng
nhanh 113, đề xuất một lộ trình thích hợp cho một lần phân phối sản phẩm
từ công ty mẹ đến các đại lý, lập lịch cho một thiết bị vận hành...Như
ng làm
sao để ta biết phải điều phối các hoạt động đó thế nào thì hợp lý nhất; làm
sao ta có được một lộ trình tối ưu với rất nhiều điểm phải đến trong một
khoảng thời gian tương đối ngắn mà ta không phải đợi dài cổ tính, toán suy
nghĩ cho mệt óc. Đây rõ ràng là các vấn đề nan giải.
Hiện nay, với sự phát triển vũ bão của khoa học công nghệ, đặ
c biệt là
ngành Công Nghệ Thông Tin, thì người ta phần nào được hệ thống máy tính
trợ giúp giải quyết những vấn đề trên. Với hệ thống GIS (hệ thống thông tin
địa lý), cùng GPS (hệ thống định vị toàn cầu) thì các vấn đề điều phối xử lý
cấp thời dường như có thể thực hiện một cách tốt đẹp.
Xuất phát từ những yêu cầu trên, nhằm hạn chế mọi chi phí không
đáng có,
những khoảng thời gian quý báu sẽ không phải mất đi nhiều, chúng em đã
thử nghiệm và áp dụng các chuẩn của OpenGIS (xu thế của ngày nay khi các

ứng dụng về GIS hướng đến tính mở nhiều hơn) cùng các thuật giải, các
phương pháp nhằm giải quyết tối ưu các bài toán trên mạng giao thông, cũng
như là khả năng điều phối nhanh các lực lượng phòng cháy chữa cháy, cảnh
sát 113, xe Taxi, v.v…




KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 7 -








CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ GIS

KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 8 -
1.1 Hệ thống thông tin điạ lý (GIS – Geographic Information
System) là gì ?
Hệ thống thông tin điạ lý (Geographical Information System – GIS) là sự
kết hợp giữa công nghệ bản đồ số hoá với công nghệ quản trị cơ sở dữ liệu cho
phép việc truy xuất, xử lý thống kê một khối lượng lớn thông tin khổng lồ, đa
dạng nhanh chóng và rất trực quan ….. Công nghệ GIS với khả năng phân tích
không gian một cách chính xác, nhanh chóng đã được ứng dụng trong rất nhiều
ngành khác nhau phục vụ cho việc quản lý vĩ mô.
Hệ
thống thông tin điạ lý đóng vai trò như một kỹ thuật tổ hợp. Hệ thống
thông tin điạ lý đã tiến hoá bởi sự liên kết một số các kỹ thuật tổ hợp rời rạc vào
thành một tổng thể hơn là sự cộng các thành phần của chúng lại.

Hình 1.1 : Hệ thống thông tin điạ lý với sự tích hợp các ngành khoa học khác
nhau.
Bản đồ
CAD
Ảnh
Nội suy
Viễn thám
GIS
Phân tích không




KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 9 -
1.2 Mô hình dữ liệu của hệ thống thông tin điạ lý :
1.2.1 Dữ liệu điạ lý:
Do sự tích hợp liên ngành nên hệ thống thông tin điạ lý làm việc với nhiều
nguồn thông tin khác nhau như: bản đồ, ảnh hàng không, ảnh viễn thám... Hệ
thống thông tin là một hệ thống thu thập, lưu trữ và điều hành các thông tin dưới
dạng giấy, ảnh, số về các hiện tượng tự nhiên trong thế giới thực. Trong cơ sở dữ

liệu được cấu thành từ thông tin, các thông tin thường không sử dụ
ng được trực
tiếp mà phải thông qua một hệ thống các công cụ truy xuất, tái tạo lại đối tượng
thế giới thực mà người dùng quan tâm. Một đối tượng được lưu trữ trong cơ sở dữ
liệu dưới dạng các thực thể hình học, người dùng sẽ dùng phải tái tạo lại đối tượng
ấy thông qua các dữ liệu hình học này.
Như vậy dữ liệu là rất
đa dạng, chúng có mang tính không gian, thời gian,
được gọi là dữ liệu địa lý.
Định nghĩa: Dữ liệu địa lý là các dữ liệu số mô tả các đối tượng trong thế
giới thực.
Dữ liệu điạ lý được tổ chức thành hai nhóm thông tin chính, đó là:
1/ Nhóm thông tin về phân bố không gian.
2/ Nhóm thông tin về thuộc tính của đối tượng.
1.2.2 Mô hình bản đồ chồng xếp:

Một trong những phương pháp chung nhất của tổ chức dữ liệu điạ lý là tổ
chức theo bản đồ và các lớp thông tin. Mỗi lớp thông tin là một biểu diễn của dữ
liệu theo một mục tiêu nhất định, do vậy nó thường là một hoặc một vài dạng của
thông tin. Ví dụ để nghiên cứu nguồn tài nguyên thiên nhiên, điạ chất, các điều
kiện vật lý lớp dướ
i đất, sử dụng đất, kênh rạnh……Người ta tách chúng thành các
lớp.




KHOA CNTT – ĐH KHTN

- 10 -
Đối với bài toán quy hoạch thành phố, các thông tin có thể là dữ liệu về
đường phố, công trình công cộng, giao thông, phân vùng….Các thông tin này
được lấy từ bản đồ, ảnh hàng không, ảnh vũ trụ và được chồng xếp lên nhau để
được bản đồ tổng quát. Cách tổ chức theo lớp này là hợp lý nếu chúng ta đang làm
việc với các đối tượng trải bề rộng. Tuy nhiên phương pháp này có thể không cần
thiết nữa nếu chúng khác theo độ cao hay theo thời gian.



Hình1.2: Mô hình dữ liệu vật lý.

Mỗi lớp thông tin lại có mô hình cấu trúc chi tiết hơn. Về nguyên lý lớp
thông tin là tập hợp các dữ liệu điạ lý về một khiá cạnh nào đó của đối tượng điạ
lý thực tế. Do đó nó sẽ mang cấu trúc chung cho loại dữ liệu đó.
Không giống như các dạng dữ liệu thông dụng khác, dữ liệu điạ lý phức tạp
hơn, nó bao gồm các thông tin về điạ lý, các quan hệ topo và các thuộc tính phi
không gian. Mọi dữ liệu điạ lý có thể được mô hình với ba thành phần khác nhau
theo quan niệm topology – điểm, đường, vùng.Bất kì một đối tượng tự nhiên nào
đều có thể được biểu diễn bằng một trong bao đối tượng này kèm theo chúng là
những thông tin đặc thù riêng.
Mô hình dữ liệu điạ lý bao gồm bốn thành phần sau:
1. Thành phần khoá.
2. Định vị
.

KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 11 -
3. Thành phần phi không gian.
4. Thành phần không gian.
Khoá :
là mã số duy nhất cho thực thể để phân biệt thực thể này với thực thể
khác.
Định vị:
Chỉ ra vị trí của thực thể.
Thành phần phi không gian:
Là những thuộc tính riêng cho từng thực thể như
tỷ lệ, khoảng, định danh ….
Thành phần không gian :
Các đối tượng tư nhiên bên ngoài được chuyển vào
máy tính để quản lý theo hai cách sau :
1. Raster.
2. Vectơ.
Mô hình vectơ
: tường được biểu diễn duới dạng điểm, đường và vùng . Vị
trí không gian của một thực thể được xác định bởi một hệ toạ độ thống nhất toàn
cầu. Một thực thể được xác định bởi cặp toạ độ (X,Y) và các thuộc tính khác như :
kiểu điểm, màu, hình dạng .

Hình1.3: minh hoạ về các thực thể được thể hiện trên bản đồ

Mô hình Raster
: Dữ liệu Raster được phân biệt bằng đơn vị pixel, đó là
hình ảnh đơn vị nhỏ nhất phản ánh đối tượng trong không gian.
Cấu trúc dữ liệu ratser 2-D được xem như là một ma trận các ô lưới đặc trưng cho
một ô vuông bề mặt đất. Độ phân giải của dữ liệu raster phụ thuộc vào kích thước
của những ô lưới này.





KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 12 -

Hình 1.4 :minh hoạ dữ liệu raster, ta có một ma trận với các giá trị khác nhau.
Trong đó nước có giá trị 1, rừng là 2 và đất nông nghiệp là 3
1.3 Thu thập các nguồn dữ liệu của GIS:
Có nhiều kỹ thuật để thu thập thông tin cho các nguồn dữ liệu. Nó thường
được thu thập từ việc đo đạc trực tiếp trên những vùng địa trắc khác nhau. Tuy
nhiên, một số lớn dữ liệu liệu có thể được chuyển đổi từ bản đồ giấy sang hình
thức lưu trữ của bản đồ điện tử. Có hai phương pháp thường được sử dụng đó là :
Phương pháp quét (scanning):
Đây là kỹ thuật thông dụng mà lại ít tốn kém, có thể được thực hiện trên

các máy tính cá nhân hay của công ty. Máy quét sẽ lưu trữ lại các hình ảnh của
bản đồ giấy dưới hình thức số và hiển thị chúng trở lại màn hình. Việc quét hình
ảnh từ bản đồ giấy tương đối đơn giản và nhanh chóng, tuy nhiên phương pháp
này lại không thể cung cấp thuộc tính của các đối tượng tự nhiên như đi
ạ chỉ của
một toà nhà hay ngày thành lập cuả một sân vận động nào đó. Dữ liệu có được từ
những phương pháp này thường dưới dạng raster cho kích thước rất lớn.
Phương pháp số hoá:

Kỹ thuật này đòi hỏi phải cung cấp các thiết bị chuyên ngành. Bản đồ
nguồn sẽ được trãi bề mặt ngang, một con trỏ sẽ xác định tọa độ các điểm tạo nên
hình dạng bản đồ, sau quá trình số hoá, thuộc tính của các đối tượng mới được
thêm vào. Phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian và nguồn dữ liệu có được từ
kỹ thuật này dưới hình thứ
c Vectơ.
Phương pháp vectơ hoá :





KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 13 -
Một vài hệ thống máy tính chuyên nghiệp có thể chuyển đổi dữ liệu Raster
sang dạng dữ liệu Vectơ. Phương pháp này cho tốc độ nhanh do tính tự động

nhưng lại kém chính xác hơn so với việc số hoá thủ công.
Các kỹ thuật trên đều dựa vào nguồn dữ liệu bản đồ giấy có sẵn. Trên thực tế,
người ta còn dựa vào các ngành lĩnh vực khác như : viễn thám, GPS, phân tích ảnh
… để thu thập nguồ
n dữ liệu cho GIS.
1.4 Hiện trạng ứng dụng công nghệ GIS tại Việt Nam :
Hiện nay công nghệ thông tin phát triển rất mạnh mẽ, nhiều công nghệ tiên
tiến trước đây chỉ có ở các nước phát triển thì hiện nay đã có mặt ở Việt Nam. Đối
với sản phẩm công nghệ thông tin chuyên nghiệp như hệ thống thông tin điạ lý,
tuy là các nhà cung cấp luôn cố gắng đưa ra các sản phẩm dễ dùng, tiện lợi nhưng
thực tế vẫn có khoảng cách giữa các nhà chuyên môn và các sản phẩm công ngh
ệ
nói trên.. Ở Việt Nam hệ thống thông tin điạ lý ứng dụng chủ yếu cho các lĩnh vực
số hoá. Sau giai đoạn số hoá người ta cần đến hệ thống thông tin điạ lý ở các chức
năng phân tích khác để giải quyết cho những bài toán ứng dụng.
Nhiều công ty nước ngoài đã xâm nhập vào thị trường Việt Nam trong lĩnh
vực này. Tuy nhiên, giá các sản phẩm phần mềm của họ r
ất cao tạo một khoảng
cách ngày càng xa cho việc ứng dụng GIS vào cuộc sống hằng ngày.
1.5. Kết luận:
Công nghệ GIS với những lợi thế của nó đã mang lại phương pháp quản lý
hiệu quả hơn, mọi sự vật, đối tượng, từ những thông tin không gian đến những
thông tin phi không gian tất cả đều được quản lý một cách thống nhất trên cùng hệ
thống. Mọi truy xuất đều thể hiện trực quan hơn trên bản đồ số thay cho những
dòng văn bản đơn thuần. Chính vì thế
GIS ngày một trở nên quen thuộc hơn cho
người dùng, nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh việc từ đơn giản đến phức tạp và
chi phí đòi hỏi đầu tư ngày một thấp hơn. Có thề nói rằng GIS ngày một tự khả
định tầm quan trọng, được các nước phát triển xem như một mũi nhọn trong lĩnh
công nghệ thông tin và được đưa vào chương trình giảng dạy.

KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 14 -













CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU OPENGIS

KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 15 -
2.1. CÁC KHÁI NIỆM:
Dữ liệu địa lý “geodata” : Thông tin xác định vị trí địa lý và những nét tiêu
biểu của các đặc tính tự nhiên hoặc nhân tạo và những ranh giới của Trái đất.
Geodata đại diện những khái niệm trừu tượng của những thực thể thế giới thực,
như những con đường, toà nhà, xe cộ, hồ nước, những khu rừng và các quốc gia;
là dữ liệu miêu tả các hiện tượng một cách trực tiếp hay gián tiếp k
ết hợp với vị trí
(cùng thời gian và hướng) liên quan đến bề mặt Trái đất , đã dươc thu thập dưới
dạng số (kĩ thuật số) trên 30 năm nay.
Xử lý thông tin địa lý “geoprocessing” : là bất kì việc tính toán dạng kĩ

thuật số nào sử dụng geodata, lập mô hình, phiên dịch và sử dụng thông tin Trái
Đất gồm hệ thống thông tin địa lý (GI), hệ thống thông tin đất đai (LIS), việc xử lý
ảnh và tạo ảnh Trái đấ
t, việc chứa geodata trong tất cả các loại cơ sở dữ liệu,
những phương thức khảo sát dạng kĩ thuật số, sự định hướng, khí tượng học, địa
chấn học,v v..
“Interoperable geoprocessing” chỉ khả năng của một hệ thống kĩ thuật số để
:
- Tùy thích trao đổi tất cả các loại thông tin không gian về Trái đất
,về các đối tượng và hiện tượng
ở trên ,bên trên và dưới bề mặt Trái đất .
- Chạy các phần mềm có khả năng thao tác các thông tin như vậy
qua mạng một cách hợp tác.
2.2. TỔNG QUAN VỀ OPENGIS :
2.2.1. Làm quen với OpenGIS Specification :
2.2.1.1. Khái niệm:

Đặc tả OpenGIS (OpenGIS Specification) , một đặc tả toàn diện của một bộ
khung phần mềm cho các truy cập phân tán đến geodata và những tài nguyên
geoprocessing . Đặc tả này cung cấp cho các nhà phát triển phần mềm trên thế giới
một khuôn mẫu giao diện chung cặn kẽ để viết các phần mềm hoạt động chung với




KHOA CNTT – ĐH KHTN

- 16 -
các phầm mềm dạng OpenGIS khác.Bộ khung OpenGIS (OpenGIS framework)
gồm :
- Một cách thức chung dạng số thể hiện Trái đất và các hiện tượng
của nó trên cơ sở toán học và khái niệm.
- Một mô hình chung để thực hiện những truy nhập, quản lý, thao
tác, trình bày, và chia sẻ geodata giữa những cộng đồng thông tin .
- Một bộ khung để sử dụng mô hình Open Geodata và mô hình dich
vụ Open GIS để giải quyết vấn đề khả năng không hoạt đông k
ết hợp không chỉ về
mặt kĩ thuật mà cả về mặt tổ chức.
Các nhà phát triển xây dựng những hệ thống có giao diện thích ứng
OpenGIS Specification sẽ tạo ra những phần mềm trung (middleware), phần mềm
bộ phận (componentware) và những ứng dụng có thể kiểm soát một phạm vi rộng
các kiểu geodata và các hàm geoprocessing. Người sử dụng các hệ thống này có
thể chia sẻ một không gian dữ liệu tiề
m năng rộng lớn qua mạng, dù dữ liệu được
sản sinh vào các thời điểm khác nhau bởi các nhóm không liên quan sử dụng các
hệ thống sản xuất khác nhau cho những mục đích khác nhau và thật sự có thể đang
hiện hữu dưới sự điều khiển chính của hệ thống được sử dụng cho việc sản xuất
của họ. Geodata kế thừa (Legacy geodata) được tổ chức trong các h
ệ thống có giao
diện thích ứng OpenGIS Specification sẽ có thể được truy xuất bởi các phần mềm
có giao diện thích ứng OpenGIS Specification khác .
OpenGIS Specification cung cấp một bộ khung cho những người phát triển
phần mềm để tạo ra phần mềm cho phép những người dùng của họ truy nhập và
xử lý dữ liệu địa lý từ những nguồn đa dạng qua một giao diện tính toán chung bên
trong một nền tảng công nghệ thông tin mở.

2.2.1.2.
Ưu điểm:
Người phát triển ứng dụng có thể dễ dàng và linh hoạt hơn để:
• Viết phần mềm để truy cập geodata.
• Viết phần mềm để truy cập những tài nguyên geoprocessing .




KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 17 -
• Sửa đổi những ứng dụng theo nhu cầu người dùng cụ thể, tích hợp phi
không gian và không gian.
• Chọn một môi trường phát triển.
• Cung cấp những ứng dụng trên những nền tảng đa dạng.
• Sử dụng lại mã geoprocessing
Nhà quản lý thông tin linh hoạt hơn đối với:
• Truy cập và / hoặc phân phối geodata
• Cung cấp những khả năng geoprocessing tới những khách hàng
•
Tích hợp Dữ liệu địa lý và sự xử lý vào một kiến trúc tính toán liên hợp
• Chọn những nền thích hợp - kiểu máy tính cá nhân, kiểu máy chủ, và kiểu
nền tính toán phân tán ( CORBA, OLE / COM, DCE, ….)
• Phù hợp với người dùng với những công cụ geoprocessing đúng (và được
địng cỡ đúng)

Những người dùng cuối là những người hưởng lợi tối ưu, nhận được:
• Sự truy nhập thời gian thự
c tới một hệ thống vũ trụ thông tin địa lý lớn rộng
hơn so với hệ thống vũ trụ thông tin địa lý có thể truy cập ngày nay.
• Nhiều ứng dụng hơn ( với những middleware và tài liệu hỗn hợp) khai thác
thông tin địa lý.
• Những khả năng làm việc với những kiểu geodata và định dạng khác nhau
bên trong một môi trường ứng dụng đơn và dòng công việc ( workflow )
liên tục , mà không quan tâm đến chi ti
ết của những kiểu và những định
dạng này.
2.2.2. OpenGIS Specification định nghĩa :

2.2.2.1. Mô hình Geodata Mở ( Open Geodata Model ) : Một tập
hợp chung và phổ biến những kiểu thông tin địa lý cơ bản có thể được sử
dụng để lập mô hình geodata thì cần những miển ứng dụng cụ thể hơn, sử
dụng những phương pháp lập trình truyền thông hay / và trên cơ sở đối
tượng.




KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 18 -
2.2.2.2. Những dịch vụ OpenGIS ( OpenGIS Services ): tập hợp

những dịch vụ được cần để :
- Truy nhập và xử lý những kiểu định nghĩa đồ họa địa lý trong Mô
hình Geodata Mở.
- Cung cấp những khả năng để chia sẻ geodata bên trong những cộng
đồng người dùng mà sử dụng một tập hợp chung những định nghĩa đặc tính
địa lý và biên dịch giữa những cộng đồng khác nhau những ngườ
i sử dụng
những tập hợp định nghĩa đặc tính địa lý khác nhau.
2.2.2.3. Một mô hình những cộng đồng thông tin (Information
Communities Model ) : Dùng Mô hình Geodata Mở và những dịch vụ
OpenGIS trong một sơ đồ để thiết lập :
- Một cách thức cho một cộng đồng những nhà sản xuất geodata và
những người dùng đã chia sẻ một tập hợp chung những định nghĩa đặc tính địa lý
nhằm bảo trì thực s
ự có hiệu quảnh định nghĩa này và để lập danh mục, chia sẻ
những tập dữ liệu thích ứng những định nghĩa đó.
- Mét cách chính xác tối ưu và hiệu quả cho những cộng đồng khác
nhau những người dùng và những nhà sản xuất geodata để chia sẻ geodata mặc
những tập hợp định nghĩa đặc tính địa lý khác nhau của họ. Cho ví dụ, những kĩ s-
ư, những nhà địa chấ
t, nhà nông học có thể tìm kiếm để chia sẻ dữ liệu đất dù họ
mô tả đặc điểm các kiểu đất khác nhau theo những mục tiêu nghề nghiệp khác
nhau. Những mô hình cộng đồng thông tin định nghĩa một sơ đồ nhằm tự động
biên dịch giữa những từ điển đặc tính địa lý khác nhau.
2.2.3. Đặc điểm :

OpenGIS Specification thiết lập một nền tảng công nghệ chung trên
đó ngành công nghiệp phần mềm có thể xây dựng những thành phần phần mềm và
ứng dụng geoprocessing có tính :
Interoperable (Hoạt động liên hợp)- OpenGIS Specification cung cấp

những giao diện chuẩn đối với geodata và những dịch vụ geoprocessing. Những
giao diện này hỗ trợ trong những hệ thống độc lập và các mạng) : sự truy cập




KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 19 -
geodata, những thao tác geoprocessing khách/chủ phân tán, thao tác geoprocessing
ngang hàng phân tán.
Supportive of Information Communities (Sự khuyến khích của những
cộng đồng thông tin ) - OpenGIS Specification tối ưu hóa việc chia sẻ dữ liệu bên
trong một cộng đồng những người dùng và những nhà sản xuất chia sẻ một từ điển
đặc tính địa lý chung và giữa những tập hợp những người dùng và những nhà sản
xuất mà những từ điển đặc tính địa lý của họ không trùng.
Ubiquitous (Thường gặp) - OpenGIS Specification cung cấp những
phương tiện cho tất cả các ứng dụng công nghệ thông tin để sẵn sàng khai thác
những dịch vụ OpenGIS qua những giao diện và những giao thức chuẩn.
Reliable (đáng tin cậy) - Geoprocessing phân tán yêu cầu ở một mức cao
khả năng điều khiển và sự toàn vẹn. OpenGIS Specification cung cấp một khung
công nghệ hỗ trợ OpenGIS gắn nhãn những sơ đồ để đưa
đến cho những người
mua phần mềm trên nền OpenGIS những sự bảo đảm nhất định của tính hoạt động
liên hợp (interoperability).
Easy to use (Dễ sử dụng ) – Phần mềm trên nền OpenGIS Specification sẽ

sử dụng những quy tắc và những thủ tục chắc chắn và logic cho việc sử dụng
geodata và các dịch vụ geoprocessing. Geodata không cần thiết và sự phức tạp
geoprocessing được dấu bởi người phát triể
n ứng dụng.
Portable (Khả chuyển) - OpenGIS Specification là sự độc lập của môi
trường phần mềm, nền tảng phần cứng và mạng.
Cooperative (Hợp tác) - OpenGIS Specification hỗ trợ tính toán dùng
chung và những tài nguyên dữ liệu dùng chung. Công nghệ OpenGIS có thể dễ
dàng được kết hợp với công nghệ thông tin khác.
Scalable (Biến đổi được) – Phần mềm trên nền OpenGIS Specification th-
ường gồm có những thành phần phần mềm geoprocessing "cắm vµ chạy" mà có
th
ể được cấu hình cho bất kì ứng dụng geoprocessing nào hoặc môi trường tính
toán chuẩn, bất chấp kích thước cơ sở dữ liệu.




KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 20 -
Extensible (Dể mở rộng) - OpenGIS Specification có thể đồng hóa những
phần mềm geoprocessing và kiểu geodata mới, và có thể điều tiết những công
nghệ mới mà OpenGIS Specification phụ thuộc trên đó , như những nền tính toán
phân tán, khi chúng trở thành sẵn có.
Compatible (Tương thích) - OpenGIS Specification giữ gìn sự đầu tư của

những người dùng trong dữ liệu và phần mềm thừa kế bởi việc cung cấp những
phương tiện để
hoà nhập liền khối, trong một kiểu cách trong suốt đối với người
dùng, phần mềm geoprocessing và geodata hiện có cùng công nghệ thông tin liên
quan với những ứng dụng geoprocessing thích ứng OpenGIS . Đồng thời,
OpenGIS Specification tương thích và không gối lên nhau với việc hỗ trợ công
nghệ thông tin, những hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu và hệ tính toán phân tán đặc
biệt.
Implementable (Có thể cài đặt) - Mục đích quan trọng nhất là những công
nghệ
đó được chỉ rõ trong OpenGIS Specification phải có thể cài đặt được.
2.2.4. Phân loại :

OpenGIS Specification sẽ được phát triển và phát hành thành nhiều
phần trong vài năm. Nó bao gồm đặc tả trừu tượng ( Abstract Specification ) và
một chuỗi những đặc tả cài đặt ( Implementation Specification ) để thực hiện
trên những hệ tính toán phân tán ( distributed computing platforms (DCPs)) đang
cạnh tranh hiện thời gồm có Common Object Request Broker (CORBA của Object
Management Group(OMG), Object Linking and Embedding/Common Object
Model (OLE/COM) của Microsoft; Distributed Computing Environment (DCE)
của Open Software Foundation (OSF); Java của SunSoft và những nhóm khác.
OpenGIS Abstract Specification : Bộ phận của OpenGIS
Specification được tạo ra bởi Ủy ban kỹ thuậ
t OGC để cung cấp sự mô tả ở mức
cao tính năng hoạt động được cung cấp bên trong OpenGIS Implementation
Specification. Mục đích của Abstract Specification là tạo ra và lập tài liệu một mô
hình khái niệm đủ để cho phép tạo ra Implementation Specification.

KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 21 -
OpenGIS Implementation Specification : Những Implementation
Specification là những đặc tả nền tảng công nghệ rõ ràng cho sự cài đặt những
giao diện lập trình ứng dụng phần mềm chuẩn công nghiệp. Đó là những đặc tả
phần mềm chi tiết để cài đặt các bộ phận của OpenGIS Abstract Specification trên
những hệ tính toán phân tán đặc biệt như OLE / COM và CORBA. Ủy ban Kỹ
thuật OGC phát hành Những yêu cầu cho những đề nghị ( RFPs), và đáp lại những
đi
ều đó, những thành viên hợp thành đội để trình bày OpenGIS Implementation
Specification cho Ủy ban kỹ thuật và Ủy ban quản lý OGC xem lại. Ngoài việc
cho phép Tính vận hành với nhau (Interoperability) với mỗi DCP, những nhóm
này cố gắng cung cấp tính năng Interoperability cực đại giữa các DCPs.
2.3. OPENGIS ABSTRACT SPECIFICATION :
Gồm hai mô hình bắt nguồn từ phương pháp phân tích và thiết kế đối tượng
Syntropy [1] :
- Mô hình đầu tiên đơn giản hơn được gọi là Mô hình bản chất (Essential
Model) và mục đích của nó là thiết lập sự kết nối khái niệm của việc thiết kế hệ
thống hoặc phần mềm tới thế giới thực. Essential Model là sự mô tả thế giới thực
hoạt động ra sao. Nó giải thích những thu
ật ngữ thế giới thực : các đối tượng, giao
diện, hành vi, giới hạn,..Các lược đồ, phân tích trường hợp sử dụng (use-case
analysis), các mô hình từ ngữ hay đồ họa có cấu trúc được sử dụng để giúp cho
việc hiểu rõ những thông điệp.

- Mô hình thứ hai, cốt lõi của Abstract Specification, là Mô hình trừu
tượng (Abstract Model ) định nghĩa hệ thống phần mềm cuối cùng theo một lối cài
đặt trung lập. Abstract Model là sự mô tả ph
ần mềm cần phải làm việc ra sao. Mô
hình trừu tượng đại diện một thỏa hiệp giữa các mô hình của những môi trường cài
đặt dự định nhắm tới. Các mô hình từ ngữ hay đồ họa có cấu trúc cũng được
khuyến khích sử dụng cho việc giải thích các sơ đồ khái niệm. Nó xác định các
lớp, lớp con được quan tâm, định danh và mô tả mối quan hệ giữa chúng, và mô tả
trừu tượng các giao diệ
n được cài đặt trong phần mềm.





KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 22 -

2.3.1. The OpenGIS Essential Model :
OpenGIS Abstract Specification định nghĩa một “Essential Model” (Mô
hình bản chất) nhằm thấu hiểu sự trình bày, khám phá, truy cập, và xử lý thông tin
địa lý ở nhiều cấp độ.
Tính hoàn hảo của Mô hình bản chất của OpenGIS Abstract Specification
là chìa khóa để phát triển những OpenGIS Implementation Specification mạnh mẽ.
Mô hình bản chất áp dụng sự nghiêm ngặt có tính phân tích đối với tình trạng cơ

bản bằng việc geoprocessing, mô tả chín cấp độ trừu tượng hóa :
 Real World (Thế giới th
ực). Đây là thế giới thực sự với tất cả sự phức
tạp và hỗn loạn của nó.
 Conceptual World (Thế giới khái niệm). Là thế giới các thứ chúng ta
biết và đặt tên.
 Geospatial World (Thế giới không gian địa lý). ỳa thế giới của những
bản đồ và GIS (Hệ thống thông tin địa lý), trong đó chúng ta lựa chọn
các thứ cụ thể trong thế giới khái niệm để
biểu diễn theo một cách có
tính chất tượng trưng và trừu tượng trong những bản đồ và geodata.
 Dimensional World (Thế giới có kích thước). Đây là thế giới
Geospatial sau khi nó đã được đo đạc để có sự chính xác về vị trí và
hình học.
 Project World (Thế giới đề án). Là một mảnh được chọn của thế giới
geospatial hữu hướng – cho ví dụ, những lớp thuộc chủ đề nhất
định bên
trong một GIS – mà được lập cấu trúc ngữ nghĩa và nói cách khác cho
một mục đích, nghề nghiệp, qui định, hoặc miền công nghiệp đặc thù.
 OpenGIS Points (Điểm OpenGIS). Làm sao những điểm được định
nghĩa, tổng quát và cho một Project World đặc biệt, theo một cách mà
tất cả các hệ thống phần mềm có thể liên quan đến.




KHOA CNTT – ĐH KHTN

- 23 -
 OpenGIS Geometry (Hình học OpenGIS). Làm sao hình học được xây
dựng dựa vào OpenGIS Points, theo một cách mà tất cả các hệ thống
phần mềm có thể liên quan đến.
 OpenGIS Feature (Tính năng OpenGIS). Làm sao những tính năng
OpenGIS được xây dựng từ hình học, từ các thuộc tính, và một hệ thống
tham chiếu không gian, theo một cách mà cho mượn chính nó để sử
dụng bên trong những giao diện mở cho geoprocessing, và theo một
cách mà hỗ trợ – qua một tập hợp những dịch vụ OpenGIS – mộ
t số
hàm tới hạn như những danh mục geodata.
 OpenGIS Feature Collections (Những tập hợp tính năng OpenGIS).
Làm sao những tính năng OpenGIS được quản lý trong những tập hợp
tính năng OpenGIS.


Hình 2.1: 9 lớp khái niệm
Trong 9 cấp độ trên , cấp độ Project world là quan trọng nhất cho mục đích
của OpenGIS Abstract Specification. Mô tả của Project World là đặc biệt quan
trọng vì nó giới thiệu khái niệm của Geospatial Information Community mà sự




KHOA CNTT – ĐH KHTN

- 24 -
chia sẻ những thông tin không gian địa lý diễn ra trong đó ỏ một mức tự nhiên,
không khó khăn gì vế mặt ngữ nghĩa .
2.3.1.1. Các khái niệm :
 Open Geodata Model : Mỗi hệ thống geoprocessing đều có một mô
hình geodata phục vụ như là một chỉ dẫn cho việc thể hiện những
đặc điểm và hiện tượng của Trái Đất dưới dạng kĩ thuật số. Open
Geodata Model là một mô hình geodata vũ trụ cho phép nhữ
ng giao
diện interoperability được xác định, ám chỉ những phần của
Essential Model tập trung vào dữ liệu : hình học, những hệ thống
tham chiếu không gian, những sự biến đổi, những hình dạng, những
cấu trúc hình học vị trí, địa thế học topology, những cấu trúc nổi
tiếng từ đó những hình học đặc tính được xây dựng, những quy mô
bao phủ, những hàm phạm vi giản đồ, những hàm phát sinh bao phủ,
…. OpenGIS Specification chuẩn hóa cách mà các hệ thống đó
truyền thông những loại thông tin này.

 Features and Feature Collections ( Tính năng và Tập hợp tính năng
): Là cấp độ cuối cùng của Essential Model.
9 Một Feature Collection là đơn vị cơ bản, nguyên tử của quan hệ
geospatial trong một môi trường hệ thống máy tính nối mạng, là
đơn vị thương mại trong một giao dịch chia sẻ thông tin
geospatial, khoản mục geospatial nhỏ nhất mà được trao đổi qua
sự quản lý của quan hệ geospatial, là đối tượng nguyên thuỷ của
thao tác và sự khai thác bên trong một môi trường xử lý phần
mềm geospatial. Một Feature Collections có thể chứa một
Feature đơn lẻ hay nhiều Feature .

9 Feature (đặc tính,tính năng) là đơn vị cơ bản của thông tin
geospatial số, có thể được định nghĩa đệ quy, như vậy có thể là
sự biến đổi đáng kể trong hạt các đặc tính. Ví dụ : phụ
thuộc vào




KHOA CNTT – ĐH KHTN





- 25 -
ứng dụng hoặc sự quan tâm của người thu thập thông tin, bất kỳ
khoản mục nào liệt kê dưới đây có thể là một đặc tính :
9 Một đoạn của một con đường giữa những giao lộ liên tiếp.
9 Một đại lộ được đánh số gồm nhiều đoạn đường.
9 Một hình ảnh vệ tinh tham chiếu địa lý (georeferenced).
9 Một
điểm đơn từ một hình ảnh vệ tinh georeferenced.
9 Một nhiệt độ trên một bản đồ khí tượng.
9 Features hình thành từ 3 yếu tố cơ bản sau : Geometry (Hình
học), Sementic Properties (Các thuộc tính ngữ nghĩa), Metadata
(Dữ liệu biến đổi)
 Spatial Reference Systems (Những hệ thống tham chiếu không gian)
: Spatial Reference- geopositioning - hay sự cố định vị trí của một
đối tượng vào không gian và thời gian là một khía cạnh trung tâm
c

ủa việc lập mô hình dữ liệu địa lý. Những thực thể và hiện tượng
không đầy đủ ý nghĩa trong một ngữ cảnh geoprocessing trừ phi
chúng được biểu diễn dướí dạng một mô hình cố định chúng vào
thời gian và đặt chúng trong mối liên hệ với bề mặt của Trái đất.
Những hệ thống tham chiếu không gian định nghĩa làm sao những
tọa độ được thể hiện bên trong dạng hình h
ọc của một đặc tính.
 Features and Coverages (Những đặc tính và phạm vi che phủ):
Những yếu tố địa lý chia thành hai phạm trù rộng, là những thực thể
và hiện tượng :
- Những thực thể là những đối tượng rời có thể nhện ra được,
có những ranh giới được xác định tương đối rõ hoặc phạm vi không gian. Ví dụ :
những tòa nhà, dòng sông, ...
- Hiện tượng thay đổi qua không gian và không có phạm vi
cụ thể
. Ví dụ : nhiệt độ, thành phần đất …. Một giá trị hoặc sự mô tả của một hiện
tượng chỉ có ý nghĩa tại một điểm cụ thể trong không gian ( và có thể cả thời gian
). Ví dụ : Hiện tượng được gọi là nhiẹt độ chỉ có giá trị cụ thể tại vị trí xác định.