Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng hệ thống tra cứu các địa danh du lịch tỉnh quảng bình

1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HOÀNG ĐẠI THỌ

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG
HỆ THỐNG TRA CỨU CÁC ĐỊA DANH DU LỊCH
TỈNH QUẢNG BÌNH
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 8480101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS V

Đà Nẵng - Năm 2018

TRUNG H NG


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn
trực tiếp của PGS.TS. Võ Trung Hùng.
Trong quá trình làm luận văn, tôi có tham khảo các tài liệu liên quan và đã
ghi rõ nguồn tài liệu tham khảo đó.
Những sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi
xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Học viên

Hoàng Đại Thọ


MỤC LỤC

TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................... 1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu..................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................. 2
5. Bố cục của Luận văn ......................................................................... 3
CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ................................................................. 4
1.1. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ....................................................................... 4
1.1.1. Định nghĩa ............................................................................................ 4
1.1.2. Sơ lược lịch sử phát triển ..................................................................... 5
1.1.3. Các thành phần của GIS ....................................................................... 6
1.1.4. Dữ liệu của GIS .................................................................................... 7
1.1.5. Chức năng của GIS .............................................................................. 8
1.2. WebGIS ........................................................................................................... 9
1.2.1. Khái niệm ............................................................................................. 9

1.2.2. Kiến trúc ............................................................................................... 9
1.2.3. Các bước xử lý thông tin của WebGIS .............................................. 10
1.2.4. Chức năng của WebGIS ..................................................................... 12
1.2.5. Phân loại WebGIS .............................................................................. 12
1.2.6. Tiềm năng của WebGIS ..................................................................... 15
1.3. Một số nghiên cứu về ứng dụng WebGIS ..................................................... 15
1.3.1. Một số nghiên cứu ngoài nước........................................................... 15
1.3.2. Một số nghiên cứu trong nước ........................................................... 15
1.4. Google Maps API........................................................................................... 17
1.4.1. Tổng quan .......................................................................................... 17
1.4.2. Google Map Javascript API ............................................................... 18


1.4.3. Phân nhóm Google Maps API ........................................................... 19
1.4.4. Sử dụng Google Maps API ................................................................ 19
1.4.5. Một số ứng dụng có thể xây dựng của Google Maps API ................. 23
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ............................................ 24
2.1. Giới thiệu ....................................................................................................... 24
2.1.1. Mục đích của hệ thống ....................................................................... 24
2.1.2. Chức năng của hệ thống ..................................................................... 24
2.2. Phân tích ........................................................................................................ 24
2.2.1. Nhu cầu thông tin của người đi du lịch .............................................. 24
2.2.2. Khảo sát thực tế cung cấp thông tin du lịch ....................................... 25
2.2.3. Phân loại thông tin ............................................................................. 28
2.3. Thiết kế hệ thống ........................................................................................... 28
2.3.1. Khái quát chức năng của module Website ......................................... 28
2.3.2. Mô hình xử lý tổng quát ..................................................................... 28
2.4. Các đối tượng chính của Website .................................................................. 31
2.4.1. Người quản trị (Admin) ..................................................................... 31
2.4.2. Khách viếng thăm (Người dùng) ....................................................... 31

2.5. Mô hình thiết kế Website ............................................................................... 32
2.5.1. Mô hình Use Case .............................................................................. 32
2.5.2. Mô tả tác nhân .................................................................................... 35
2.5.3. Mô tả Use Case .................................................................................. 35
2.5.4. Lập bảng Use Case và Tác nhân ........................................................ 36
2.5.5. Đặc tả chức năng của hệ thống .......................................................... 37
2.5.6. Mô hình ngữ cảnh .............................................................................. 42
2.5.7. Mô hình luồng dữ liệu ........................................................................ 43
2.6. Thiết kế cơ sở dữ liệu .................................................................................... 43
2.6.1. Các bảng trong cơ sở dữ liệu ............................................................. 43
2.6.2. Liên kết giữa các bảng trong cơ sở dữ liệu ........................................ 45
2.7. Định hướng công nghệ xây dựng ứng dụng .................................................. 46
CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG ................................................................... 48
3.1. Nguồn dữ liệu ................................................................................................ 48
3.2. Kết quả xây dựng chương trình Demo .......................................................... 48
3.2.1. Giao diện trang chủ ............................................................................ 48
3.2.2. Trang thông tin về địa danh du lịch ................................................... 50
3.2.3. Hiển thị địa danh du lịch theo nhóm .................................................. 52
3.2.4. Hiển thị địa danh theo huyện/thị xã/thành phố (gọi chung là huyện) 54


3.2.5. Tìm theo tên địa danh du lịch ............................................................ 55
3.2.6. Tìm Nhà hàng - Khách sạn ................................................................ 56
3.2.7. Tìm đường đi giữa các điểm .............................................................. 56
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 59
ẾT Đ NH GIAO Đ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG HỆ THỐNG
TRA CỨU CÁC ĐỊA DANH DU LỊCH TỈNH QUẢNG BÌNH
Học viên: Hoàng Đại Thọ
Mã số: 8480101

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Khóa: K34 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Chúng ta thấy rằng công nghệ GIS, đặc biệt là WebGIS sử dụng các nền tảng dịch
vụ được cung cấp bởi Google Maps API đã góp phần tích cực trong việc ứng dụng các thành
tựu khoa học công nghệ hiện đại để tin học hóa các lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong luận
văn này, chúng tôi tìm hiểu các công nghệ về GIS, WebGIS, Google Maps API, phân tích
thiết kế hệ thống, định hướng công nghệ và lựa chọn giải pháp phù hợp để xây dựng một hệ
thống tra cứu về du lịch chạy trên môi trường mạng, cho phép người dùng có thể tra cứu được
các thông tin cơ bản về các địa danh du lịch ở tỉnh Quảng Bình, xem thông tin địa danh du
lịch dưới dạng bản đồ, tìm đường đi giữa hai địa danh du lịch cụ thể, xem thông tin nhà hàngkhách sạn quanh một địa danh du lịch. Các chức năng của ứng dụng tương đối đáp ứng với
các mục tiêu đã đề ra. Kết quả đạt được của luận văn sẽ hỗ trợ rất tốt cho du khách khi đến
tham quan du lịch tại tỉnh Quảng Bình.

Từ khóa: Công nghệ GIS; WebGIS; Google Maps API; tra cứu; địa danh du lịch.
USING GIS TECHNOLOGY TO BUILD THE SYSTEM
OF SEARCH TOURIST DESTINATIONS QUANG BINH PROVINCE
Summary: We see that GIS technology, especially WebGIS, which uses service platforms
provided by Google Maps API, has contributed positively to the application of modern
science and technology achievements to computerize the fields. area of social life. In this
essay, we explore GIS, WebGIS, Google Maps API, system design, technology orientation,
and choice of solutions to build a robust search system. The calendar runs in the network

environment, allowing users to search basic information about tourist destinations in Quang
Binh province, view tourist information in the form of maps, find the way between the two
places. the specific tourist, see the restaurant-hotel information around a tourist destination.
The functions of the application are relatively responsive to the objectives set. The results of
the thesis will be very good for tourists when visiting Quang Binh province.
Key words: GIS technology; WebGIS; Google Maps API; Search; Tourist destinations.


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CSDL

Cơ sở dữ liệu

SQL

Structured Query Language

GIS

Geographic Information System

WebGIS

Web Geographic Information System

URL

Uniform Resource Location

HTML

HyperText Markup Language

CGI

Common Gateway Interface

GPS

Global Positioning Systems

LAN

Local Area Network

OGC

Operations Research Center

WFS

Web Feature Service

API

Application Programming Interface


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Mô tả tác nhân ...............................................................................................35
Bảng 2.2. Mô tả Use Case .............................................................................................35
Bảng 2.3. Use Case và Tác nhân ...................................................................................36
Bảng 2.4. Mô tả Use Case UC01 ...................................................................................37
Bảng 2.5. Mô tả Use Case UC02 ...................................................................................38
Bảng 2.6. Mô tả Use Case UC03 ...................................................................................38
Bảng 2.7. Mô tả Use Case UC04 ...................................................................................38
Bảng 2.8. Mô tả Use Case UC05 ...................................................................................39
Bảng 2.9. Mô tả Use Case UC06 ...................................................................................39
Bảng 2.10. Mô tả Use Case UC07 .................................................................................39
Bảng 2.11. Mô tả Use Case UC08 .................................................................................40
Bảng 2.12. Mô tả Use Case UC09 .................................................................................40
Bảng 2.13. Mô tả Use Case UC10 .................................................................................40
Bảng 2.14. Mô tả Use Case UC11 .................................................................................41
Bảng 2.15. Mô tả Use Case UC12 .................................................................................41
Bảng 2.16. Mô tả Use Case UC13 .................................................................................41
Bảng 2.17. Mô tả Use Case UC14 .................................................................................42
Bảng 2.18. Mô tả Use Case UC15 .................................................................................42
Bảng 2.19. uantri (Thông tin Người quản trị) ............................................................43
Bảng 2.20. Huyenthi (Thông tin Huyện/thị xã/thành phố)............................................44
Bảng 2.21. Nhomthongtin (Thông tin nhóm Địa danh du lịch) ....................................44
Bảng 2.22. Thongtindulich (Thông tin Địa danh du lịch) .............................................44
Bảng 2.23. Nhomnhahangks (Thông tin Nhóm nhà hàng/khách sạn) ..........................44
Bảng 2.24. Nhahangkhachsan (Thông tin Nhà hàng/khách sạn) ..................................45
Bảng 2.25. Nhahangkhachsantaidiem (Thông tin Nhà hàng/khách sạn theo địa danh
du lịch) ...................................................................................................................45


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Hệ thống thông tin địa lý .................................................................................4
Hình 1.2. Các thành phần của GIS ..................................................................................6
Hình 1.3. Chức năng của GIS ..........................................................................................8
Hình 1.4. Sơ đồ kiến trúc 3 tầng của WebGIS ..............................................................10
Hình 1.5. Kiến trúc WebGIS .........................................................................................11
Hình 1.6. Tạo một API key ...........................................................................................20
Hình 2.1. Bản đồ du lịch tỉnh Quảng Bình ....................................................................26
Hình 2.2. Khảo sát cung cấp thông tin du lịch ở Quảng Bình trên Internet ..................27
Hình 2.3. Mô hình xử lý tổng quát của ứng dụng .........................................................29
Hình 2.4. Quy trình xử lý phía Client ............................................................................30
Hình 2.5. Quy trình xử lý phía Server ...........................................................................31
Hình 2.6. Biểu đồ Use Case mức tổng quát ..................................................................32
Hình 2.7. Biểu đồ Use Case phân rã chức năng uản lý địa danh du lịch....................33
Hình 2.8. Biểu đồ Use Case phân rã chức năng uản lý nhà hàng/khách sạn ..............34
Hình 2.9. Mô hình ngữ cảnh ..........................................................................................42
Hình 2.10. Mô hình luồng dữ liệu mức 1 ......................................................................43
Hình 2.11. Mô hình luồng dữ liệu mức 2 ......................................................................43
Hình 2.12. Liên kết các bảng trong cơ sở dữ liệu..........................................................46
Hình 3.1. Giao diện trang chủ .......................................................................................48
Hình 3.2. Giao diện trang hiển thị các địa danh ............................................................49
Hình 3.3. Giao diện chọn một địa danh trên bản đồ ......................................................50
Hình 3.4. Giao diện trang hiển thị thông tin về địa danh du lịch ..................................51
Hình 3.5. Giao diện trang hiển thị Khách sạn – Nhà hàng gần địa danh ......................51
Hình 3.6. Giao diện trang hiển thị thông tin về Khách sạn gần địa danh......................52
Hình 3.7. Hiển thị địa danh du lịch theo nhóm "Du lịch tâm linh" ...............................53
Hình 3.8. Hiển thị địa danh du lịch theo nhóm "Danh lam thắng cảnh" .......................53
Hình 3.9. Hiển thị danh sách địa danh ở huyện Lệ Thủy ..............................................54
Hình 3.10. Hiển thị danh sách địa danh nhóm "Du lịch tâm linh" ở huyện Lệ Thủy ...55
Hình 3.11. Kết quả tìm kiếm địa danh "ĐỘNG PHONG NHA" ..................................55

Hình 3.12. Kết quả tìm kiếm Khách sạn Sài Gòn Quảng Bình .....................................56
Hình 3.13. Kết quả tìm đường đi từ Vũng chùa-Đảo Yến đến Bãi Đá Nhảy................57
Hình 3.14. Kết quả tìm đường đi từ Bãi Đá Nhảy đến Khách sạn Sài Gòn Quảng Bình
.......................................................................................................................................57


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong mấy thập kỷ qua, ngành du lịch của nước ta phát triển rất mạnh mẽ, đa
dạng và nhanh chóng trở thành một lĩnh vực hoạt động kinh tế hàng đầu của đất nước.
Các thông tin về du lịch cơ bản là những thông tin địa lý, tức là những thông tin
bao gồm vị trí của đối tượng và đặc điểm của đối tượng ấy. Mặt khác, tài nguyên du
lịch luôn luôn thay đổi theo thời gian. Do đó, việc quản lý cũng như quảng bá thông
tin du lịch gặp nhiều khó khăn. Chính vì thế, khi có Hệ thống thông tin địa lý
(Geographic Information System - GIS), chúng ta đã có thể có giải pháp để giải quyết
vấn đề này.
GIS có khả năng đánh giá hiện trạng của quá trình, các thực thể của tự nhiên,
kinh tế - xã hội thông qua chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp
các thông tin được gắn với nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở tọa độ của các
dữ liệu đầu vào. Trong du lịch, GIS là trợ thủ đắc lực hỗ trợ việc quản lý, quảng bá du
lịch, đặc biệt là các ứng dụng của WebGIS [10].
Quảng Bình có tài nguyên du lịch tự nhiên phong phú, đa dạng, được bầu chọn là
một trong những điểm đến hấp dẫn. Dải đất Quảng Bình như một bức tranh tuyệt đẹp,
có rừng, có biển với nhiều cảnh quan thiên nhiên đẹp, thắng cảnh nổi tiếng: Vườn
quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng, Suối nước Moọc, Biển Nhật Lệ, Bãi biển Đá Nhảy,
Vũng Chùa - Đảo ến, Suối khoáng nóng Bang, Núi Thần Đinh…

Tuy nhiên, thông tin về du lịch của tỉnh chưa được quảng bá, hỗ trợ với nhiều
hình thức cho du khách. Chính vì vậy du khách khi đến du lịch tỉnh Quảng Bình gặp
rất nhiều khó khăn trong việc tra cứu, lựa chọn, tìm hiểu thông tin về các địa danh du
lịch của tỉnh, đặc biệt là vị trí địa lý, thông tin chỉ đường, thông tin lưu trú.
ua đó cho thấy sự cần thiết cần phải số hóa thông tin du lịch, xây dựng cơ sở dữ
liệu, xây dựng ứng dụng hỗ trợ giúp du khách tra cứu thông tin các địa danh du lịch
của tỉnh Quảng Bình. Chính vì vậy tôi đã chọn đề tài "Ứng dụng công nghệ GIS xây
dựng hệ thống tra cứu các địa danh du lịch tỉnh Quảng Bình".
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
a. Mục tiêu
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu các công nghệ mới để xây dựng một ứng dụng


2

có thể tra cứu thông tin về các địa danh du lịch ở tỉnh Quảng Bình trên môi trường
mạng.
b. Nhiệm vụ
Để đạt được mục tiêu trên, nhiệm vụ của chúng tôi là nghiên cứu đề xuất giải
pháp và

y dựng chương trình thực nghiệm minh họa để giải quyết việc tra cứu các

địa danh du lịch trên môi trường mạng được nhanh chóng, thuận lợi nhất:
- Nghiên cứu tổng quan về GIS
- Nghiên cứu về WebGIS.
- Nghiên cứu về Google Maps API.
- Tìm hiểu công cụ lập trình Web, cơ sở dữ liệu.
- Thử nghiệm chương trình trên môi trường mạng.
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Công nghệ GIS, WebGIS, Google Maps API
- Ứng dụng WebGIS để xây dựng website tra cứu các địa danh du lịch ở tỉnh
Quảng Bình
- Các kỹ thuật liên quan đến ngôn ngữ thiết kế Website, tải bản đồ nền từ Google
Maps API.
- Một số bài báo và luận văn tốt nghiệp khóa trước.
4 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu, chúng tôi đã sử dụng hai phương pháp chính là nghiên
cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm.
a.

cứu lý thuyết

- Các tài liệu về cơ sở lý thuyết: Hệ thống thông tin địa lý GIS, WebGIS, Google
Maps API.
- Các tài liệu về lập trình Web, cơ sở dữ liệu.
- Các tài liệu liên quan đến một số nghiên cứu.
b.

cứu

ực

ệm

- Xây dựng cơ sở dữ liệu, xây dựng trang WebGIS.
- Kiểm tra, thử nghiệm, nhận ét và đánh giá kết quả.


3

5. Bố cục của Luận văn
Luận văn ngoài phần Mở đầu và phần Kết luận, được tổ chức thành 3 chương
chính:
CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Trong chương này, chúng tôi tập trung trình bày các nội dung: Tổng quan hệ thống
thông tin địa lý GIS, WebGIS, Google Maps API, giới thiệu một vài ứng dụng của
WebGIS đã nghiên cứu, triển khai ở trong và ngoài nước.
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Đ y là một chương quan trọng trong đề tài. Trong chương này tôi giới thiệu mục
đích cũng như chức năng của hệ thống và phần quan trọng là phân tích và thiết kế hệ
thống như: Thiết kế các mô hình xử lý, mô tả tác nhân... Cuối cùng là lựa chọn định
hướng công nghệ để xây dựng và phát triển hệ thống.
CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG
Trên cơ sở phân tích và thiết kế hệ thống ở Chương 2, tôi thu thập số liệu về các
địa danh du lịch. Sau đó, viết code xây dựng trang WebGIS sử dụng ngôn ngữ lập
trình C#, cơ sở dữ liệu SQL Server và sử dụng Google Maps API làm bản đồ nền, mô
tả kết quả thực nghiệm của ứng dụng.


4

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Trong chương này, chúng tôi tập trung trình bày các nội dung: Tổng quan hệ
thống thông tin địa lý GIS, WebGIS, Google Maps API, giới thiệu một vài ứng dụng
của WebGIS đã nghiên cứu, triển khai ở trong và ngoài nước.
1.1. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
1.1.1. Đị

ĩa

Một hệ thống thông tin địa lý là một công cụ cho việc tạo ra và sử dụng thông tin
không gian. Đến nay có nhiều cách tiếp cận và có nhiều định nghĩa, quan niệm hay
cách nhìn nhận và cách hiểu biết khác nhau về GIS, Ở đ y, in giới thiệu một số định
nghĩa về GIS như sau:
GIS được định nghĩa là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào,
các thao tác ph n tích, cơ sỡ dữ liệu đầu ra liên quan về mặc địa lý không gian, nhằm
trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin
không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục
đích của con người đặt ra, chẳng hạn như hỗ trợ việc ra quyết định cho quy hoạch và
quản lý sử dụng đất, tài nguyên thiên nhiên, môi trường, giao thông…[5].
Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm
máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ,
cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất [1].

Hình 1.1. Hệ thống thông tin địa lý [6]


5

Cơ sở dữ liệu GIS là sự tổng hợp có cấu trúc các dữ liệu số hóa không gian và
phi không gian về các đối tượng bản đồ, mối liên hệ giữa các đối tượng không gian và
các tính chất của một vùng của đối tượng [7].
Tóm lại, hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống phần mềm máy tính được sử
dụng trong việc vẽ bản đồ, phân tích các vật thể, hiện tượng tồn tại trên trái đất. Mọi
đối tượng có mặt trên trái đất đều có thể biễu diễn trong hệ thống thông tin địa lý.
Công nghệ GIS tổng hợp các chức năng chung về quản lý dữ liệu như hỏi đáp và ph n
tích thống kê với sự thể hiện trực quan và phân tích các vật thể hiện tượng không gian
trong bản đồ. Tính ứng dụng của nó rất rộng trong việc giải thích hiện tượng, dự báo
và quy hoạch chiến lược.

1.1.2. Sơ lược lịch sử phát triển
Hệ thống thông tin địa lý là một nhánh của công nghệ thông tin được hình thành
từ những năm 1960 và được phát triển rộng rãi từ thập niên 1980 trở lại đ y. Có thể
nói hệ thống thông tin địa lý được hình thành dựa trên nền tảng hệ thống địa lý trước
đó trong lịch sử. Cuối thập niên 50, đầu thập niên 60 khái niệm GIS ra đời nhưng tới
những năm 80 thì GIS mới thực sự phát huy hết khả năng của mình do sự phát triển
mạnh mẽ của công nghệ phần cứng và từ đ y GIS trở nên phổ biến trong các lĩnh vực
thương mại, khoa học và quản lý. Từ năm 1990 trở lại đ y, công nghệ GIS đã có
những bước phát triển nhảy vọt, trở thành một công cụ hữu hiệu trong quản lý và hỗ
trợ ra quyết định.
Ngày nay, GIS là một ngành công nghiệp đem lại doanh thu hàng tỷ đô la với sự
tham gia của hàng trăm triệu người trên toàn thế giới. GIS được giảng dạy, đào tạo
trong các trường phổ thông, trường đại học, học viện và ứng dụng rộng rãi trên nhiều
lĩnh vực tại nhiều quốc gia. Các chuyên gia của mọi lĩnh vực hoạt động đều nhận thức
được những ưu điểm, lợi ích của sự kết hợp công việc của họ và công nghệ GIS.


6

1.1.3. Các thành phần của GIS

Hình 1.2. Các thành phần của GIS [12]
GIS được kết hợp bởi 5 thành phần chính: Con người, phần cứng, phần mềm, dữ
liệu và phương pháp tiếp cận:
- Con người (People) : Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người
tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế. Người sử
dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc
những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc.
- Phần cứng (Hardware): Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có
khả năng thực hiện các chức năng như: Nhập thông tin (input), xuất thông tin (output)

và xử lý thông tin của phần mềm. Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy khách
(client), máy quét (scanner), máy in (printer),…được liên kết với nhau trong một mạng
LAN hay Internet.
- Phần mềm (Software): Phần mềm hệ thống thông tin địa lý bao gồm hệ điều
hành hệ thống, phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu, phần mềm hiển thị đồ hoạ…Dựa vào


7

mục đích và quy mô cơ sở dữ liệu cần quản lý mà ta lựa chọn phần mềm thích hợp.
- Dữ liệu (Data): Có thể xem là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS.
Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp
hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không
gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu để
tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu.
- Phương pháp tiếp cận (Approaches): Trên cơ sở các định hướng, chủ trương
ứng dụng của các nhà quản lý, các chuyên gia chuyên ngành sẽ quyết định xem GIS sẽ
được xây dựng theo mô hình ứng dụng nào, lộ trình và phương thức thực hiện như thế
nào, hệ thống được xây dựng sẽ đảm đương được các chức năng trợ giúp quyết định
gì, từ đó có những thiết kế về nội dung, cấu trúc các hợp phần của hệ thống cũng như
đầu tư tài chính…
Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải được đặt trong khung tổ chức phù
hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ và phân tích số
liệu, đồng thời có khả năng phát triển đước hệ thống GIS theo nhu cầu. Trong quá
trình hoạt động, mục đích chỉ có thể đạt được và tính hiệu quả của kỹ thuật GIS chỉ
được minh chứng khi công cụ này có thể hổ trợ những người sử dụng thông tin giúp
họ thực hiện được những mục tiêu công việc.
1.1.4. Dữ liệu của GIS
Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản trong GIS đó là dữ liệu không gian và dữ liệu
thuộc tính. Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian

(bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu (CSDL) và có
quan hệ chặt chẽ với nhau. Trong đó, mô hình Raster hoặc mô hình Vector được sử
dụng để biểu diễn vị trí; mô hình phân cấp, mô hình mạng hoặc mô hình quan hệ được
sử dụng để biểu diễn thuộc tính của các đối tượng, các hoạt động, các sự kiện trong thế
giới thực.
- Dữ liệu không gian: Là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồm
tạo độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định một hình ảnh cụ thể trên bản đồ.
- Dữ liệu thuộc tính (Dữ liệu phi không gian): Dữ liệu thuộc tính là các thông tin đi
kèm với các dữ liệu không gian, chỉ ra các tính chất đặc trưng cho mỗi đối tượng điểm,
đường và vùng trên bản đồ. Dữ liệu thuộc tính dùng để mô tả đặc điểm của đối tượng.


8

1.1.5. Chức ă

của GIS

GIS có 4 chức năng chính sau:

Hình 1.3. Chức năng của GIS

- Thu thập dữ liệu: Dữ liệu được sử dụng trong GIS đến từ nhiều nguồn
khác nhau, có nhiều dạng và được lưu trữ theo nhiều cách khác nhau. GIS cung
cấp công cụ để tích hợp dữ liệu thành một định dạng chung để so sánh và phân
tích. Nguồn dữ liệu chính bao gồm số hóa thủ công/ quét ảnh hàng không, bản
đồ giấy và dữ liệu số có sẵn. Ảnh vệ tinh và Hệ thống Định vị toàn cầu (GPS)
cũng là nguồn dữ liệu đầu vào.
- Quản lý dữ liệu: Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ
đề, theo không gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được

lưu trữ ở các thư mục một cách hệ thống. Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể
hiện qua các nội dung sau :
+ Lưu trữ dữ liệu trong CSDL;
+ Khôi phục dữ liệu từ CSDL;
+ Tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp;


9

+ Thực hiện các chức năng lưu trữ và khôi phục trong các thiết bị lưu trữ.
- Phân tích không gian: Đây là chức năng quan trọng nhất của GIS làm cho nó
khác với các hệ thống khác. Phân tích không gian cung cấp các chức năng như nội suy
không gian, tạo vùng đệm, chồng lớp.
- Hiển thị kết quả: Một trong những khía cạnh nổi bật của GIS là có nhiều cách
hiển thị thông tin khác nhau. Phương pháp truyền thống bằng bảng biểu và đồ thị được
bổ sung với bản đồ và ảnh ba chiều. Hiển thị trực quan là một trong những khả năng
đáng chú ý nhất của GIS, cho phép người sử dụng tương tác hữu hiệu với dữ liệu.
1.2. WebGIS
1.2.1. Khái niệm
Đến nay người ta đưa ra một số khái niệm về WebGIS, cụ thể:
WebGIS là một hệ thống phức tạp cung cấp truy cập trên mạng với những chức
năng như là sao chép hình ảnh, lưu trữ, hợp nhất dữ liệu, điều khiển và thao tác với dữ
liệu, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian [7].
WebGIS là hệ thống thông tin địa lý được ph n bố thông qua hệ thống mạng máy
tính phục vụ cho việc thống nhất, phổ biến, giao tiếp với các thông tin địa lý được hiển
thị trên World Wide Web [7].
WebGIS cung cấp nền tảng dựa trên web để phân phối dữ liệu không gian, chia
sẻ dữ liệu giữa người dùng GIS và cũng là nền tảng để quản lý dữ liệu không gian một
cách nhanh chóng và hiệu quả. Nó đã mở rộng chức năng, khả năng ứng dụng của GIS
trên Web [11].

Theo định nghĩa do tổ chức bản đồ thế giới (Cartophy) đưa ra thì WebGIS được
em như là một hệ thống thông tin địa lý được phân bố qua môi trường mạng máy tính
để tích hợp, phân phối và truyền tải thông tin địa lý trực tiếp trên Internet.
1.2.2. Kiến trúc
WebGIS hoạt động theo mô hình Client - Server giống như hoạt động của một
Website thông thường, vì thế hệ thống WebGIS cũng có kiến trúc ba tầng điển hình
của một ứng dụng Web thông dụng. Kiến trúc 3 tầng gồm có ba thành phần cơ bản đại
diện cho ba tầng: Client, Application Server và Data Server


10

Hình 1.4. Sơ đồ kiến trúc 3 tầng của WebGIS [5]
- Client: Thường là một trình duyệt Web browser như Internet E plorer, FireFox,
Chrome, …để mở các trang web theo URL (Uniform Resource Location – địa chỉ định
vị tài nguyên thống nhất) định sẵn. Các client đôi khi cũng là một ứng dụng desktop
tương tự như phần mềm MapInfo, ArcGIS,…
- Application Server: Thường được tích hợp trong một webserver nào đó, ví dụ
như Tomcat, Apache, Internet Information Server. Đó là một ứng dụng phía server
nhiệm vụ chính của nó thường là tiếp nhận các yêu cầu từ client , lấy dữ liệu từ cơ sở
dữ liệu theo yêu cầu client, trình bày dữ liệu theo cấu hình định sẵn hoặc theo yêu cầu
của client và trả kết quả về theo yêu cầu.
- Data Server: Là nơi lưu trữ các dữ liệu bao gồm cả dữ liệu không gian và phi
không gian. Các dữ liệu này được tổ chức lưu trữ bởi các hệ quản trị cơ sở dữ liệu như
PostgreS L/PostGIS, Microsoft S L Server 2008, MyS L, Oracle,…hoặc là các file
dữ liệu dạng flat như shapefile, tab, XML,… Các dữ liệu này được thiết kế, cài đặt và
xây dựng theo từng quy trình, từng quy mô bài toán... mà lựa chọn hệ quản trị cơ sở dữ
liệu phù hợp.
1.2.3. Các bước xử lý thông tin của WebGIS
Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được dùng để quản lý và truy uất dữ liệu không

gian, được đặt trên Data Server. Nhà kho hay nơi lưu trữ được dùng để lưu trữ và duy
trì những siêu dữ liệu về dữ liệu không gian tại những data server khác nhau. Dựa trên
những thành phần quản lý dữ liệu, ứng dụng server và mô hình server được dùng cho
ứng dụng hệ thống để tính toán thông tin không gian thông qua các hàm cụ thể. Tất cả


11

kết quả tính toán của ứng dụng server sẽ được gửi đến web server để thêm vào các gói
HTML, gửi cho phía client và hiển thị nơi trình duyệt web.

Hình 1.5. Kiến trúc WebGIS [6]
- Client gửi yêu cầu của người sử dụng thông qua giao thức HTTP đến Web
Server (a).
- Web Server nhận yêu cầu của người dùng từ client, xử lý và chuyển tiếp yêu
cầu đến ứng dụng trên Server có liên quan (b).
- Application server (chính là các ứng dụng GIS) nhận các yêu cầu cụ thể đối với
ứng dụng và gọi các hàm có liên quan để tính toán ử lý. Nếu có yêu cầu dữ liệu nó sẽ
gửi yêu cầu dữ liệu đến data e change server (server trao đổi dữ liệu) (c)
- Data Exchange Center nhận yêu cầu dữ liệu, tìm kiếm vị trí dữ liệu, sau đó gửi
yêu cầu dữ liệu đến Data Server chứa dữ liệu cần tìm (d).
- Data Server tiến hành truy vấn dữ liệu cần thiết và trả dữ liệu này về cho Data


12

Exchange Center (e).
- Data Exchange Center nhận nhiều nguồn dữ liệu từ Data Server, sắp xếp logic
dữ liệu theo yêu cầu và trả dữ liệu về cho Application Server (f).
- Application Server nhận dữ liệu trả về từ các Data Exchange Center và đưa

chúng đến các hàm cần sử dụng, xử lý, trả kết quả về Web Server (g).
- Web Server nhận kết quả xử lý, thêm vào các code HTML, PHP,… để có thể
hiển thị lên trình duyệt, gửi trả kết quả về cho trình duyệt dưới dạng các trang web (h).
1.2.4. Chức ă

của WebGIS

Một trang WebGIS thông thường gồm có 2 chức năng chính là :
- Chức năng hiển thị : Hiển thị toàn bộ tất cả các lớp bản đồ, hiển thị các lớp bản
đồ theo tùy chọn, thay đổi tỉ lệ hiển thị bản đồ (phóng to, thu nhỏ), di chuyển khu vực
hiển thị, hiển thị thông tin về đối tượng cụ thể...
- Chức năng ph n tích và thiết kế: Thực hiện việc tìm kiếm các dữ liệu phù hợp
với yêu cầu (qua các truy vấn), chỉnh sửa đối tượng sẵn có thông tin về màu sắc thông
qua một chuẩn bản đồ và tạo bản đồ chuyên đề.
1.2.5. Phân loại WebGIS
1.2.5.1. Theo kiến trúc
Internet theo triết lý dựa trên kiến trúc khách/chủ (Client/Server). Sự kết hợp
giữa Client/Server sẽ cho ra các trang WebGIS có các chức năng khác nhau.
- Th

n S v : Cho phép người dùng gửi yêu cầu lấy dữ liệu và phân tích trên

máy chủ. Máy chủ sẽ thực hiện các yêu cầu và gửi trả dữ liệu hoặc kết quả cho người
dùng. Người dùng đưa các nhu cầu về thông tin và ph n tích lên Máy chủ thông qua
web và máy chủ sẽ ử lý thông tin rồi trả lại thông tin cho người dùng.
- Th

n C i nt: Cho phép người dùng thực hiện vài thao tác phân tích trên dữ

liệu tại chính máy người dùng. Các chương trình con có chức năng ử lý GIS (GIS

applet) sẽ được ph n phối đến máy tính của người dùng theo 2 cách: ph n phối khi có
yêu cầu và ph n phối cài đặt cố định ở máy khách.
- Kết hợp S v

và C i nt: Các tác vụ này đòi hỏi sử dụng CSDL hoặc phân

tích phức tạp sẽ được gán trên máy chủ, các tác vụ nhỏ sẽ được gán ở máy khách.
Trong trường hợp này, cả máy chủ và máy khách cùng chia sẽ thông tin với nhau về
sức mạnh và khả năng của chúng. Phương án này có thể tối ưu hóa được khả năng ử


13

lý và đáp ứng các nhu cầu đặc biệt của người dùng. Thông thường các công việc đòi
hỏi phải có dữ liệu lớn và tính toán phức tạp thì giao cho server ử lý, các công việc
đòi hỏi người dùng có quyền điều khiển cao thì giao cho Client.
1.2.5.2. Theo kỹ thuật
- Th

n HTML: Thuật ngữ “thuần HTML” dùng để chỉ những trang WebGIS

được tạo ra bằng cách sử dụng các khả năng của HTML (HyperTe t Markup
Language – ngôn ngữ siêu văn bản), không dùng các phần mở rộng từ phía máy chủ
(Server side e tensions) hoặc các Scripts. Các phần tử của nó chỉ sử dụng các liên kết
đơn giản (simple link) và các hình ảnh. Các chức năng của nó được thực hiện thông
qua cấu trúc liên kết HTML chỉ cho phép dùng các hình ảnh dạng raster, vì vậy chỉ có
những bản đồ raster mới được ph n phối trên nó. Ưu điểm của kỹ thuật này là: thứ
nhất chỉ cần dùng các Server thấp để ử lý, vì Server ở đ y làm việc như là một
WebServer dùng ph n phối các trang HTML và các hình ảnh. Thứ hai, không cần
phần mềm GIS nào chạy trong lúc thực thi các yêu cầu của người dùng. Thứ ba, phía

máy khách chỉ cần dùng trình duyệt Web chuẩn. Nhược điểm: chỉ dùng cho các nhiệm
vụ có cấu trúc đơn giản.
- HTML với các chương t ình thực thi t ên S v : Trái ngược với giải pháp
“thuần HTML”, đ y là giải pháp tạo ra một trang HTML WebGIS do một chương
trình đang chạy trên Server, chương trình này có khả năng đáp ứng đầy đủ các yêu
cầu. Máy khách gửi một yêu cầu đến WebServer, chương trình trên máy chủ sẽ nhận
được yêu cầu này và tạo ra kết quả riêng, kết quả này có thể là một bản đồ (raster)
hoặc là một trang HTML. Các tham số có thể được gửi kèm đến chương trình, các
tham số này được lấy từ các thành phần của trang HTML như Text Box, Combo Box,
Radio button,.. Khi chuyển đến máy chủ, toạ độ của điểm click trên bản đồ cũng được
chuyển kèm theo. Vì vậy các chương trình trên máy chủ sẽ ử lý các hành động tương
ứng với tọa độ điểm click. Người dùng có thể phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển hoặc
thực hiện các hành động tại các điểm click trên bản đồ chính ác. Kết nối giữa
WebServer và các chương trình trả lời có thể thực hiện thông qua CGI (Common
Gateway Interface) hoặc bất cứ giao diện nào được cung cấp mà giao tiếp được với
WebServer.


14

- Các giải pháp dựa t ên JAVA: Java là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng,
đa luồng, đa mục đích và thích hợp để tạo ra các ứng dụng cho Internet và các mạng
ph n tán phức hợp khác. Những chương trình được tạo ra từ Java không quan t m đến
hệ máy mà bạn đang dùng. Mỗi kiểu máy tính và các hệ điều hành có phiên bản cụ thể
gọi là máy ảo Java (Java Virtual Machine). Máy ảo Java giúp chuyển đổi từ trình Java
sang dạng mà các loại máy tính và hệ điều hành cụ thể đều hiểu được.

uá trình

chuyển đổi này hoàn toàn tự động và uyên suốt đối với người dùng. Như vậy các ứng

dụng được viết từ ngôn ngữ Java sẽ vận hành được trên bất cứ các loại máy nào trang
bị Java Virtual Machine. Chương trình Java sẽ được tải về trình duyệt của máy khách
khi cần thiết. Chương trình Java (applets) sẽ khởi động và có thể yêu cầu dữ liệu cần
thiết từ máy chủ. Nói chung giải pháp dựa trên Java rất uyển chuyển bởi nó tránh được
những giới hạn của HTML thuần.
1.2.5.3. Theo dịch vụ
Có 5 loại dịch vụ WebGIS sau:
- Map Server: Lưu trữ dữ liệu và cung cấp các bản đồ thông qua WWW, kèm
theo một số chức năng như Zoom, Pan và một số tham số như hiển thị lớp, lựa chọn
màu sắc. Ở đ y máy chủ ử lý toàn bộ, máy khách chỉ hiển thị các bản đồ do máy chủ
cung cấp (ảnh raster).
- Geodata Server: Chỉ lưu trữ dữ liệu địa lý và cung cấp dữ liệu cho máy khách
khi có yêu cầu thông qua Internet. Máy khách tải dữ liệu về và dùng các chương trình
GIS trên máy khách để ử lý dữ liệu. Ưu điểm của dịch vụ này là dữ liệu có sẵn mà
không cần phải số hoá.
- Online GIS: Nó có khả năng thực hiện các chức năng ph n tích thực (real
analysis functions) trên các tiến trình của dữ liệu đưa vào.
- Online Retrieval System: Ph n phối các bản đồ chuyên đề và một số hàm
ph n tích. Khi sử dụng các hàm này, kết quả sẽ trả về cho máy khách, dữ liệu trả về ở
đ y là dữ liệu đã được ph n tích.
- GIS Function Server: Giống như Online GIS nhưng chỉ khác là GIS Function
Server không chứa dữ liệu, GIS Function Server trả về các chương trình ph n tích nhỏ
để máy khách có thể ử lý. GIS Function Server cung cấp các chức năng GIS giải


15

quyết trên dữ liệu do người dùng

pload lên hoặc cung cấp các hàm ph n tích cho

máy khách download về.
1.2.6. Tiềm ă

của WebGIS

WebGIS là u hướng phổ biến thông tin mạnh mẽ trên internet không chỉ dưới
gốc độ thông tin thuộc tính thuần túy mà nó còn kết hợp được thông tin không gian
hữu ích cho người sử dụng. Khả năng ứng dụng của WebGIS bao gồm :
- Có khả năng ph n phối thông tin địa lý rộng rãi trên toàn cầu.
- Người dùng Intenet có thể truy cập đến các ứng dụng GIS mà không phải mua
phần mềm cho máy trạm.
- Đối với phần lớn người dùng không có kinh nghiệm về GIS thì việc sử dụng
Web - GIS sẽ đơn giản hơn việc sử dụng các ứng dụng GIS loại khác.
1.3. Một số nghiên cứu về ứng dụng WebGIS
1.3.1. Một số nghiên cứu

oà

ước

- Vào năm 2007, O. Fajuyigbe, V.F. Balogun và O.M. Obembe đã

y dựng

website trên nền WebGIS hỗ trợ cho du lịch ở Oyo State, Nigeria. Trang web cung cấp
các thông tin về địa diểm du lịch, khách sạn và các dịch vụ du lịch khác, cơ quan du
lịch, khách du lịch và người d n tại đó sẽ có quyền truy cập thông tin toàn diện vì thế
đã phục vụ tốt cho ngành du lịch và là một nguồn động lực để thúc đẩy hiệu quả hoạt
động của ngành du lịch Nigeria [4].

- Òscar Vidal Calbet đã thực hiện một dự án về WebGIS phục vụ cho du lịch tại
Azores (Bồ Đào Nha) năm 2011,

y dựng được các công cụ phóng to, thu nhỏ, hiển

thị bản đồ, đo khoảng cách trên bản đồ,.. hỗ trợ tốt cho công tác quản lý của các nhà
quản lý du lịch và việc tìm kiếm thông tin, lựa chọn địa điểm du lịch của du khách [4].
- Puyam S. Singh, Dibyajyoti Chutia và Singuluri Sudhakar sử dụng
PostgresS L, PostGIS, PHP, Apache và MapServer phát triển một WebGIS mã nguồn
mở hỗ trợ việc ra quyết định, chia sẽ thông tin về tài nguyên thiên nhiên ở Ấn Độ năm
2012 [4].
1.3.2. Một số nghiên cứu ro

ước

- Năm 2015, Tiến sĩ Ngô Anh Tú (Trường Đại học uy Nhơn) cùng các cộng sự
đã nghiên cứu và ây dựng WebGIS phục vụ quảng bá và phát triển du lịch tỉnh Phú
Yên. Kết quả đã

y dựng được ứng dụng là công cụ quản lý du lịch, quảng bá hiệu