Nghiên cứu xây dựng web mapping hỗ trợ việc thể hiện và chia sẻ dữ liệu thống kê kinh tế xã hội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

NGUYỄN TRỌNG KHÁNH

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG WEB MAPPING
HỖ TRỢ VIỆC THỂ HIỆN VÀ CHIA SẺ DỮ LIỆU
THỐNG KÊ KINH TẾ XÃ HỘI

Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý
Mã số: 604476

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2011


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TPHCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. LÊ MINH VĨNH

Chữ ký:……………………….
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. TRẦN TRỌNG ĐỨC

Chữ ký:……………………….
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. VŨ XUÂN CƯỜNG

Chữ ký:……………………….
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ngày 08 tháng 09 năm 2011

Thành phần đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. TS. LÊ TRUNG CHƠN
2. TS. TRẦN TRỌNG ĐỨC
3. TS. VŨ XUÂN CƯỜNG
4. TS. NGUYỄN KIM LỢI
5. TS. LÊ MINH VĨNH
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TS. LÊ TRUNG CHƠN

TRƯỞNG KHOA KTXD


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN TRỌNG KHÁNH

MSHV:01008705

Ngày, tháng, năm sinh: 06/04/1986

Nơi sinh: Trà Vinh

Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám và GIS

Mã số: 60.44.76

1. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG WEB MAPPING HỖ TRỢ VIỆC
THỂ HIỆN VÀ CHIA SẺ DỮ LIỆU THỐNG KÊ KINH TẾ XÃ HỘI
2. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
- Nghiên cứu tổng quan về số liệu thống kê bao gồm vai trị của số liệu thống kê,
các thơng tin kinh tế - xã hội và quản lý của nhà nước đối với số liệu thống kê.
- Nghiên cứu các giải pháp thể hiện nội dung bản đồ chuyên đề thống kê nhằm
mục đích thể hiện trực quan dữ liệu thống kê kinh tế - xã hội trên môi trường internet.
- Nghiên cứu tổng quan về Web Mapping, kiến trúc của hệ thống Web Mapping.
Nghiên cứu chuẩn dịch vụ WMS (Web Map Service) của OGC. Nghiên cứu phần mềm
UMN MapServer hoạt động phía server nhằm thể hiện các lớp bản đồ (layer) lên trang
web. Trên cơ sở nghiên cứu UMN MapServer, học viên tìm hiểu các framework ứng dụng
web mapping hoạt động trên UMN MapServer, sau đó đi sâu nghiên cứu framework
MapFish Client – Server phục vụ cho việc xây dựng ứng dụng.
- Xây dựng dữ liệu mẫu, thiết kế giao diện và xây dựng thử nghiệm trang Web
Mapping nhằm xây dựng các bản đồ thống kê trực tiếp trên web bên cạnh đó cho phép
xem thơng tin các số liệu thống kê.
3. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 28/01/2010
4. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2011
5. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. LÊ MINH VĨNH
TP. HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2011
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. LÊ MINH VĨNH

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TS. NGUYỄN NGỌC LÂU

TRƯỞNG KHOA KTXD


LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Tôi xin cam đoan rằng nội dung luận văn của tơi hồn tồn trung thực và khơng sao chép
từ bất kì cuốn luận văn nào. Nếu có điều gì sai sót tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.


LỜI CẢM ƠN
Kết quả của những năm tháng trên giảng đường Đại học và những
năm tháng học cao học tại trường Đại học Bách Khoa TPHCM đã tích lũy
kiến thức giúp cho tơi có thể thực hiện luận văn này. Những gì đã học
được sẽ là hành trang theo tơi trong suốt chặng đường tiếp theo trong
công việc cũng như cuộc sống.
Để có thể hồn thành luận văn này trước tiên cho phép tôi được gửi
lời biết ơn chân thành nhất đến gia đình, đến ba mẹ, những người đã đồng
hành cùng tôi trong suốt những năm qua, đã tạo điều kiện tốt nhất để tơi
có thể n tâm học tập và nghiên cứu.
Xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến tồn thể thầy cơ ở Bộ môn
Địa Tin Học đã truyền đạt những kiến thức cho tôi trong những năm tháng
qua.
Xin chân thành cảm ơn TS. Lê Minh Vĩnh người đã trực tiếp
hướng dẫn tận tình cho tơi trong q trình thực hiện luận văn này.
Xin cám ơn nghiên cứu sinh Trương Xuân Quang, Xuefei Liu tại
trường Đại học Bách Khoa Milan – Ý đã nhiệt tình trả lời những thắc mắc
của tơi trong q trình thực hiện luận văn. Cám ơn ông Jeff McKenna –
giám đốc của Gateway Geomatics – tác giả chính của UMN MapServer,
cám ơn CamptoCamp – nhà sản xuất ra phần mềm MapFish và xin gửi lời

cảm ơn cộng đồng mạng – mã nguồn mở đã hỗ trợ tơi trong q trình thực
hiện luận văn này.
TP.HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2011
Nguyễn Trọng Khánh


TÓM TẮT
Ngày nay, số liệu thống đã trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi. Không chỉ
các cơ quan nhà nước, cơ quan lập kế hoạch, chính sách, nghiên cứu, mà các nhà đầu tư
sản xuất kinh doanh, đến cả người dân cũng có nhu cầu sử dụng các thông tin dựa trên số
liệu thống kê. Hiện nay, cơ sở dữ liệu thống kê ở nước ta rất đồ sộ và đã được tin học hóa
trong quản lý, tổ chức. Tuy nhiên, các số liệu này chỉ được trình bày, cơng bố qua dạng
bảng số liệu truyền thống và như thế chúng ta khơng có cái nhìn trực quan về mối quan hệ
khơng gian. Do đó, việc thể hiện số liệu thống kê lên bản đồ (bản đồ thống kê) nhằm gia
tăng giá trị của thông tin thống kê nhờ vào khía cạnh khơng gian và khả năng trực quan
hóa của bản đồ là vấn đề cần được quan tâm.
Đề tài nhắm đến việc nâng cao giá trị và hiệu quả sử dụng của dữ liệu thống kê
bằng việc thể hiện qua bản đồ và phổ biến rộng rãi dữ liệu này, cụ thể là nghiên cứu xây
dựng trang Web Mapping cho phép người sử dụng tương tác để có thể tự tạo ra các bản
đồ hiển thị các số liệu thống kê theo không gian một cách trực quan thông qua các
phương pháp thể hiện nội dung bản đồ thích hợp
Để thực hiện đề tài, cần phải nghiên cứu tìm hiểu giải pháp thể hiện nội dung bản
đồ, tập trung chủ yếu vào việc thể hiện trực quan dữ liệu thống kê theo đơn vị hành
chánh, bao gồm 2 phương pháp chính là đồ giải và biểu đố bản đồ. Bên cạnh đó, cũng cần
tìm hiểu về cơng nghệ Web Mapping để có phương tiện thể hiện và truyền bá hữu hiệu.
Web Mapping có khã năng xây dựng các bản đồ chuyên đề thống kê trực tiếp trên môi
trường internet. Ứng dụng Web Mapping được xây dựng là sự tích hợp của Web
Browsers (Internet Explorer, Mozilla Firefox, Google Chrome…), Apache Tomcat, UMN
Mapserver, MapFish Client, MapFish Server, Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
PostgreSQL/PostGIS.

Với ứng dụng này, người sử dụng có thể chọn chỉ tiêu thống kê quan tâm, sau đó
chọn phương pháp thể hiện và các thơng số đi kèm như: phương pháp chia nhóm, số
nhóm, màu sắc để tạo ra bản đồ kết quả ngay trên môi trường world wide web.


ABSTRACT
Nowadays, the statistic figures have become popular and widely used. Not only the state
agency, the agency plans, policies, research, investors and business production but also
the people need to use information based on statistics. Currently, the database statistics in
our country was very large and computerization of management and organization.
However, these data are presented, published through the traditional tabular data so we
have no visual look of spatial relationships. Therefore, the present statistics on the
thematic map to increase the value of statistical information through the spatial aspect and
the ability to visualize problem of the mapping is significant mind.
Study aims to enhance the value and efficiency of statistical data by making the
map and widely available data, specifically the study build Mapping Web site allows
users to interact to create maps showing the statistics in a visual space by the method of
present content appropriate map
To implement the study, research is needed to find out solutions to reflect the
content map, focusing primarily on the representation of visual data in statistical
administrative units, including two methods is the solution map charts and maps. Besides,
we should also learn about Web Mapping technologies to have the means to express and
disseminate effective. Web Mapping can build statistical thematic maps directly on the
internet environment. Web Mapping Applications is the integration of Web Browsers
(Internet Explorer, Mozilla Firefox, Google Chrome ...), Apache Tomcat, UMN
MapServer, MapFish Client, MapFish Server, Management System database PostgreSQL
/ PostGIS.
In this application, users can select statistical indicators of interest, then
select the method of expression and the associated parameters such as method of
grouping, groups, and colors to create the map results on the world wide web

environment.


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .............................................................................................. 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................................... 1
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .............................................................................................................. 2
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 3
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................................... 4
1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ............................................................................................................... 5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ........................................................... 6
2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG TRÊN THẾ GIỚI...................................... 6
2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG TRONG NƯỚC ...................................... 15
2.3 NHẬN XÉT......................................................................................................................... 16
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ SỐ LIỆU THỐNG KÊ ............................................................ 17
3.1 SỐ LIỆU THỐNG KÊ – VAI TRÒ CỦA SỐ LIỆU THỐNG KÊ ..................................... 17
3.1.1 Số liệu thống kê ............................................................................................................ 17
3.1.2 Mục đích của thống kê – vai trị của số liệu thống kê .................................................. 21
3.2 CÁC THÔNG TIN KINH TẾ - XÃ HỘI ............................................................................ 22
3.3 NỘI DUNG CỦA QUẢN LÝ NHÀ NƯỚC VỀ THÔNG TIN KINH TẾ XÃ HỘI .......... 23
CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP THỂ HIỆN NỘI DUNG BẢN ĐỒ CHUYÊN ĐỀ THỐNG KÊ........ 26
4.1 BẢN ĐỒ VÀ TRỰC QUAN HĨA DỮ LIỆU .................................................................... 26
4.1.1 Vai trị của bản đồ......................................................................................................... 26
4.1.2 Giải pháp thể hiện nội dung bản đồ chuyên đề............................................................. 26
4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THỂ HIỆN NỘI DUNG BẢN ĐỒ................................................ 27
4.2.1 Phương pháp thể hiện nội dung .................................................................................... 27
4.2.1.1 Giới thiệu chung .................................................................................................... 27
4.2.1.2 Phương pháp đồ giải ............................................................................................. 28
4.2.1.3 Phương pháp biểu đồ bản đồ................................................................................. 28
4.2.2. Xử lý dữ liệu................................................................................................................ 29

4.2.2.1 Chuẩn hóa dữ liệu ................................................................................................. 29
4.2.2.2 Phân nhóm dữ liệu................................................................................................. 30
4.2.3. Lựa chọn ký hiệu ......................................................................................................... 34
4.2.3.1 Lựa chọn thang màu .............................................................................................. 34
4.2.3.2 Lựa chọn kích thước ký hiệu.................................................................................. 35
CHƯƠNG 5: TỔNG QUAN VỀ WEB MAPPING ..................................................................... 36
5.1 TỔNG QUAN VỀ WEB MAPPING .................................................................................. 36
5.1.1 Các khái niệm ............................................................................................................... 36
5.1.2 Phân loại Web Mapping ............................................................................................... 37
5.2 KIẾN TRÚC WEB MAPPING ........................................................................................... 39
5.2.1 Kiến trúc web thông thường ......................................................................................... 39
5.2.2 Kiến trúc web mapping ................................................................................................ 40
5.3 OGC WEB SERVICE ......................................................................................................... 41
5.3.1 Web Map Service (WMS) ............................................................................................ 43
5.3.1.1 Định nghĩa ............................................................................................................. 43


5.3.1.2 Các giao tác (operations)...................................................................................... 43
5.3.1.3 WMS Server ........................................................................................................... 45
5.3.1.4 WMS Client............................................................................................................ 46
5.3.2 Web Feature Service (WFS)......................................................................................... 46
5.3.3 Web Coverage Service (WCS) ..................................................................................... 46
5.4 CƠNG NGHỆ PHÍA SERVER – UMN MAPSERVER..................................................... 47
5.4.1 Tổng quan về UMN Mapserver.................................................................................... 47
5.4.2 Quy trình xử lý của UMN Mapserver .......................................................................... 48
5.4.3 Các thành phần của ứng dụng Mapserver đơn giản ..................................................... 49
5.4.3.1 Mapfile................................................................................................................... 51
5.4.3.2 Initialization file .................................................................................................... 51
5.4.3.3 HTML template...................................................................................................... 52
5.4.4 Các framework giao diện người sử dụng hoạt động trên UMN Mapserver ................. 52

5.5 CƠNG NGHỆ PHÍA CLIENT – MAPFISH....................................................................... 57
5.5.1 Tổng quan MapFish...................................................................................................... 57
5.5.2 Kiến trúc của MapFish ................................................................................................. 58
CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG WEB MAPPING .............................................................................. 62
6.1 PHƯƠNG PHÁP ................................................................................................................. 62
6.1.1 Đề xuất giải pháp công nghệ ........................................................................................ 62
6.1.2 Các phần mềm xây dựng .............................................................................................. 64
6.1.2.1 Dữ liệu – hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL/PostGIS..................................... 64
6.1.2.2 QuantumGIS – UMN MapServer .......................................................................... 74
6.1.2.3 MapFish................................................................................................................. 79
6.2 TRANG WEB MAPPING THỬ NGHIỆM ........................................................................ 95
6.2.1 Giao diện trang web...................................................................................................... 95
6.2.2 Các chức năng trang web.............................................................................................. 96
6.2.2.1 Chức năng hiển thị các lớp bản đồ lên trang web................................................. 96
6.2.2.2 Chức năng hỗ trợ................................................................................................... 98
6.2.2.3 Chức năng thành lập bản đồ thống kê kinh tế - xã hội trực tiếp trên web ............ 99
6.2.2.4 Chức năng hiển thị số liệu thống kê .................................................................... 104
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 105
7.1 KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................................. 105
7.2 NHẬN ĐỊNH..................................................................................................................... 106
7.2.1 Ưu điểm ...................................................................................................................... 106
7.2.2 Nhược điểm – hướng mở đề tài .................................................................................. 106
7.3 KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 108
PHỤ LỤC 1 ................................................................................................................................. 111
PHỤ LỤC 2 ................................................................................................................................. 120
PHỤ LỤC 3 ................................................................................................................................. 124
PHỤ LỤC 4 ................................................................................................................................. 132
PHỤ LỤC 5 ................................................................................................................................. 135
PHỤ LỤC 6 ................................................................................................................................. 136

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu của đề tài ..................................................................3
Hình 2.1: Giao diện của trang bản đồ trên trang web của Văn phòng thống kê liên bang
của Thụy Sỹ (Swiss Federal Statistical Office)....................................................................6
Hình 2.2: Giao diện trang bản đồ của Statistics Bureau, Ministry of International Affairs
and Cummunication – Nhật Bản. .........................................................................................7
Hình 2.3: Giao diện của PGIS trong tìm đối tượng khơng gian (a), tìm kiếm thống tin dân
số của đối tượng không gian (b, c), và hiển thị số liệu lên bản đồ (d) .................................8
Hình 2.4: Màn hình truy vấn thơng tin thống kê dân số của Nigeria trên Arcview .............9
Hình 2.5: Màn hình các chức năng của Interent GIS for Malaysian Population Analysis 10
Hình 2.6: Giao diện trang bản đồ thống kê của Đan Mạch ................................................11
Hình 2.7: Giao diện của US Statistical Map in Flash với các chức năng lựa chọn dữ liệu,
phân nhóm, hình thức thể hiện ...........................................................................................11
Hình 2.8: Giao diện của 2002 Census of Agriculture ........................................................12
Hình 2.9: Các giao diện của Agro-Maps - Hiển thị bản đồ theo tiêu chí nội dung và thời
gian .....................................................................................................................................12
Hình 2.10: Màn hình hỗ trợ phân nhóm và lựa chọn màu nền cho bản đồ. .......................13
Hình 2.11: Các giao diện của Common GIS ......................................................................14
Hình 2.12: Tập bản đồ kinh tế - xã hội Việt Nam ..............................................................15
Hình 3.1: Quá trình nghiên cứu thống kê dữ liệu...............................................................17
Hình 3.2: Các hình thức thu thập số liệu thống kê .............................................................18
Hình 3.3: Minh họa thể hiện dữ liệu thống kê thông qua biểu đồ, đồ thị...........................20
Hình 3.4: Số liệu thống kê được cung cấp trên trang web của Cục Thống kê Tp. HCM ..24
Hình 3.5: Hình minh họa niên giám thống kê cả nước năm 2009 và nội dung của nó ......25
Hình 4.1: Minh họa giải pháp thể hiện nội dung bản đồ chuyên đề...................................27
Hình 4.2: Phương pháp đồ giải...........................................................................................28
Hình 4.3: Phương pháp biểu đồ bản đồ ..............................................................................29

Hình 4.4: Kết quả chia dữ liệu của bảng 6 theo phương pháp Equal Intervals với 5 nhóm
- kết quả được thực hiện trên phần mềm ArcGIS Destop 9.3 ............................................31
Hình 4.5: Kết quả chia dữ liệu của bảng 6 theo phương pháp quantile với 5 nhóm - kết
quả được thực hiện trên phần mềm ArcGIS Destop 9.3 ....................................................32
Hình 4.6: Kết quả chia dữ liệu của bảng 6 theo phương pháp natural break với 5 nhóm kết quả được thực hiện trên phần mềm Mapinfo 7.5..........................................................34
Hình 4.7: Thang nét biến thiên tăng dần độ thưa ...............................................................35
Hình 4.8: Thang màu biến thiên (đơn) ...............................................................................35
Hình 4.9: Thang màu phân cực ..........................................................................................35
Hình 5.1: Phân loại web mapping ......................................................................................37
Hình 5.2: Minh họa Static web mapping............................................................................38


Hình 5.3: Minh họa Dynamic web mapping ......................................................................38
Hình 5.4: Kiến trúc của hệ thống web 3 lớp (three – tier)..................................................39
Hình 5.5: Kiến trúc 3 tầng của web mapping.....................................................................40
Hình 5.6: Cấu trúc OGC Web Service ...............................................................................42
Hình 5.7: File kết quả được tạo ra khi thực thi yêu cầu với GetCapabilities .....................43
Hình 5.8: Kiến trúc của ứng dụng UMN Mapserver CGI..................................................49
Hình 5.9: Chi tiết nguyên lý hoạt động của Mapserver......................................................50
Hình 5.10: Cấu trúc của mapfile.........................................................................................51
Hình 5.11: Framework OpenLayer.....................................................................................53
Hình 5.12: Framework MapFish ........................................................................................53
Hình 5.13: Framework Fusion............................................................................................54
Hình 5.14: Framework GeoMoose .....................................................................................54
Hình 5.15: Framework pmapper.........................................................................................55
Hình 5.16: Framework kamap ............................................................................................55
Hình 5.17: Framework msCross.........................................................................................56
Hình 5.18: Cấu trúc của framework MapFish ....................................................................58
Hình 5.19: Cấu trúc của framework MapFish ....................................................................59
Hình 5.20: Các thành phần và cấu trúc của MapFish server..............................................60

Hình 5.21: Các thành phần và cấu trúc của MapFish client...............................................61
Hình 6.1: Kiến trúc ứng dụng Web Mapping đề xuất ........................................................62
Hình 6.2: Dữ liệu khơng gian đơn vị hành chánh TPHCM (polygon) hiển thị trên phần
mềm QuantumGIS..............................................................................................................65
Hình 6.3: Vị trí các quốc gia thuộc EPSG:32648...............................................................66
Hình 6.4: Vị trí các quốc gia thuộc EPSG:4326.................................................................67
Hình 6.5: Cơng cụ Export to new projection trong Quantum GIS.....................................68
Hình 6.6: Cơng cụ polygon centroid trong Quantum GIS .................................................68
Hình 6.7: Dữ liệu khơng gian tâm của đơn vị hành chánh (point) TPHCM hiển thị trên
phần mềm QuantumGIS .....................................................................................................69
Hình 6.8: Dữ liệu thuộc tính của đơn vị hành chánh TPHCM hiển thị trên phần mềm
QuantumGIS.......................................................................................................................70
Hình 6.9: Cơng cụ PostGIS Shapefile and DBF loader cho phép import shapefile vào cơ
sở dữ liệu ............................................................................................................................71
Hình 6.10: Import shapefile polygon vào cơ sở dữ liệu .....................................................72
Hình 6.11: Import shapefile point vào cơ sở dữ liệu..........................................................73
Hình 6.12: Minh họa kết quả import shapefile vào cơ sở dữ liệu ......................................73
Hình 6.13: Cơng cụ Add PostGIS Layer ............................................................................74
Hình 6.14: Kết nối với cơ sở dữ liệu ..................................................................................75
Hình 6.15: Chọn bảng dữ liệu để hiển thị ..........................................................................75
Hình 6.16: Kết quả hiển thị dữ liệu từ PostgreSQL/PostGIS trong Quantum GIS ............76
Hình 6.17: Label dữ liệu.....................................................................................................76
Hình 6.18: Xuất dữ liệu sang mapfile ................................................................................77
Hình 6.19: File mơ tả dịch vụ WMS tại Mapserver ...........................................................78


Hình 6.20: Hiển thị bản đồ tại client từ mapfile.................................................................79
Hình 6.21: Tiêu đề “bản đồ thống kê” được hiển thị trên tab của trình duyệt web ...........81
Hình 6.22: Kết quả hiển thị lớp bản đồ từ nguồn />trên giao diện web mapping ...............................................................................................83
Hình 6.23: Kết quả hiển thị lớp bản đồ ..............................................................................84

Hình 6.24: Kết quả hiển thị lớp hành chánh TP.HCM thơng qua kết nối với UMN
Mapserver ...........................................................................................................................85
Hình 6.25: Hai lớp bản đồ chuyên đề: choropleth và propotional symbol ........................86
Hình 6.26: Bảng dữ liệu cities và countries trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu ......................88
Hình 6.27: Kết quả test web service ...................................................................................90
Hình 6.28: Xây dựng bản đồ chuyên đề thống kê dạng tương tác (interactive) bằng
phương pháp Choropleth ....................................................................................................92
Hình 6.29: Xây dựng bản đồ chuyên đề thống kê dạng tương tác (interactive) bằng
phương pháp ProportionalSymbol......................................................................................94
Hình 6.30: Giao diện người dùng trang web mapping thể hiện bản đồ chuyên đề thống kê
kinh tế - xã hội TPHCM .....................................................................................................95
Hình 6.31: Chức năng lựa chọn các lớp bản đồ cần hiển thị..............................................96
Hình 6.32: Kết quả hiển thị lớp bản đồ OpenLayer WMS.................................................97
Hình 6.33: Kết quả hiển thị lớp bản đồ Satelite .................................................................97
Hình 6.34: Kết quả hiển thị lớp bản đồ HoChiMinh Admin Boundary.............................98
Hình 6.35: Chức năng hỗ trợ chọn vùng hiển thị bản đồ và hiển thị tọa độ ......................98
Hình 6.36: Chọn phương pháp thành lập bản đồ thống kê.................................................99
Hình 6.37: Các thơng số để thành lập bản đồ Choropleth................................................100
Hình 6.38: Chi tiết Các thơng số để thành lập bản đồ Choropleth...................................100
Hình 6.39: Chọn các thông số để thành lập bản đồ Choropleth.......................................101
Hình 6.40: Bản đồ Choropleth thể hiện mật độ dân số TPHCM năm 2004.....................101
Hình 6.41: Bản đồ Choropleth thể hiện mật độ dân số TPHCM năm 2004 (phóng to)...102
Hình 6.42: Các thông số để thành lập bản đồ Propotional Symbol .................................102
Hình 6.43: Bản đồ Propotional Symbol thể hiện dân số TPHCM năm 2004 ..................103
Hình 6.44: Bản đồ Propotional Symbol thể hiện dân số TPHCM năm 2004 (phóng to).103
Hình 6.45: Thể hiện giá trị thống kê của bản đồ Choropleth ...........................................104
Hình 6.46: Thể hiện giá trị thống kê của bản đồ Propotional Symbol .............................105


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Minh họa số liệu thống kê được thu thập dưới dạng dữ liệu số.........................17
Bảng 3.2: Minh họa bảng tổng kết kết quả điều tra số lượng sinh.....................................21
Bảng 3.3: Minh họa tỉ lệ sinh nam - nữ ..............................................................................22
Bảng 5.1: Các thông số của GETMAP request ..................................................................44
Bảng 5.2: So sánh đánh giá các framework .......................................................................56
Bảng 6.1: Bảng mơ tả các trường thuộc tính ......................................................................69


DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT
CSS: Cascading Style Sheets
CGI: Common Gateway Interface
DEM: Digital Elevation Model
EPSG: European Petroleum Survey Group
FAO: Food and Agriculture Organization
GCS: Geographic Coordinate System
GIS: Geographic Information System
GML: Geography Markup Language
GEOJSON: Geographic JavaScript Object Notation
HTML: HyperText Markup Language
JSON: JavaScript Object Notation
KML: Keyhole Markup Language
LIDAR: Light Detection And Ranging
MNDNR: Minnesota Department of Natural Resources
NASA: National Aeronautics and Space Administration
NCCR: National Centres of Competence in Research
OGC: Open Geospatial Consortium
OGF: Open GRASS Foundation
OSGEO: Open Source Geospatial Foundation
OS: Operating System

PHP: Hypertext Preprocessor
RIA: Rich Internet Application
REST: Representational State Transfer
SDI: Spatial Data Integrator
SRID: Spatial Reference System Identifier
UMN: University of Minnesota
URL: Uniform Resource Locator
WMS: Web Map Service
WFS: Web Feature Service
WCS: Web Coverage Service
XML: Extensible Markup Language


Chương 1: Giới thiệu đề tài

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:
Ngày nay, số liệu thống đã trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi. Không chỉ
các cơ quan nhà nước, cơ quan lập kế hoạch, chính sách, nghiên cứu, mà các nhà đầu tư
sản xuất kinh doanh, đến cả người dân cũng có nhu cầu sử dụng các thông tin dựa trên số
liệu thống kê. Đối với mỗi ngành nghề, lĩnh vực khác nhau thì số liệu và thông tin thống
kê được quan tâm cũng khác nhau [1]. Số liệu thống kê đáng tin cậy, được thu thập theo
các chuẩn mực quy định và thực tiễn tốt là vô cùng quan trọng trong việc theo dõi tình
hình phát triển của một cơ quan, tổ chức hay một quốc gia nào đó, nó là cơ sở cho việc
đánh giá tình trạng phát triển của cơ quan, tổ chức hay quốc gia đó và giúp định ra hoạt
động và chiến lược cần thiết phải thực hiện trong tương lai [2]. Bên cạnh đó, số liệu thống
kê cịn là cơ sở để các nhà đầu tư trong và ngồi nước xem xét trước khi ra quyết định có
nên đầu tư hay khơng? và nó cũng là cơ sở trong việc đánh giá tính hiệu quả của hoạt
động đầu tư đó. Những điều này khẳng định tầm quan trọng của dữ liệu thống kê đối
với các cơ quan, tổ chức, nhà đầu tư hay một quốc gia nào đó.

Số liệu thống kê nói chung có thể được trình bày, thể hiện ở nhiều hình thức khác
nhau như đoạn văn, các bảng (table) và các biểu đồ (chart). Các hình thức thể hiện truyền
thống này khá quen thuộc, dễ hiểu và đặc biệt, biểu đồ là hình thức thể hiện rất trực quan.
Đối với các số liệu thống kê nhà nước theo đơn vị hành chánh, ta cịn có thể có
hình thức thể hiện khác nữa là bản đồ vì các số liệu thống kê bản chất cũng là dữ liệu địa
lý - nó ln gắn kết với một địa phương – đơn vị hành chánh cụ thể như là phần không
gian của dữ liệu.
Số liệu thống kê thể hiện theo hình thức truyền thống khơng cho ta thấy mối quan
hệ giữa các con số thống kê với việc phân bố không gian của các vùng địa lý. Tuy nhiên,
với bản đồ thống kê, số liệu thống kê được thể hiện trên các bản đồ nhằm gia tăng giá
trị của thơng tin thống kê nhờ vào khía cạnh khơng gian và khả năng trực quan hóa
của bản đồ. Căn cứ vào bản đồ thống kê, người sử dụng có thể biết được mối tương quan
giữa dữ liệu thống kê với vị trí, nó cũng giúp người sử dụng nhận biết được các xu hướng

-1-


Chương 1: Giới thiệu đề tài

địa lý trong dữ liệu. Đây là những ưu điểm mà phương pháp thể hiện dạng bảng và biểu
đồ khơng thể có được.
Thể hiện dữ liệu thống kê lên bản đồ có nhiều lợi ích, tuy nhiên vấn đề đặt ra là
phương tiện để thực hiện nó như thế nào? Cho đến nay, với sự phát triển của công nghệ
thông tin và hệ thống thông tin địa lý GIS, việc thể hiện, cập nhật và quản lý dữ liệu thống
kê lên bản đồ sẽ được thực hiện dễ dàng dưới sự hỗ trợ của các phần mềm GIS thương
mại (Arcview, ArcGIS của ESRI...) hay các phần mềm GIS mã nguồn mở (Quantum GIS
– QGIS, GVSIG, ...), các phần mềm này là những ứng dụng chạy trên máy đơn và vấn đề
chia sẻ dữ liệu không thể thực hiện được một cách rộng rãi. Với sự ra đời của các hệ
thống các phần mềm cho phép đưa các bản đồ thống kê lên môi trường world wide web –
còn gọi là giải pháp Web Mapping, chúng ta có thể đưa các bản đồ thống kê lên trên môi

trường Internet để phục vụ cho việc thể hiện, quản lý và chia sẻ dữ liệu thống kê trong
cộng đồng. Với giải pháp Web Mapping, mức độ tương tác với dữ liệu - bản đồ cao
cùng khả năng công bố rộng rãi dữ liệu sẽ được hiện thực hóa. Do đó việc ứng dụng
cơng nghệ Web Mapping để đưa bản đồ thống kê kinh tế xã hội sao cho người sử dụng
có thể “tương tác” được trên dữ liệu thống kê nhằm phục vụ cho việc hiển thị, phân tích
và chia sẻ dữ liệu thống kê kinh tế xã hội là vấn đề đáng quan tâm. Đây cũng chính là
mục tiêu của đề tài mà học viên sẽ thực hiện.
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI:
Đề tài nhắm đến việc nâng cao giá trị và hiệu quả sử dụng của dữ liệu thống kê
bằng việc thể hiện qua bản đồ và phổ biến rộng rãi dữ liệu này.
Để đạt được mục đích này, đề tài có mục tiêu cụ thể là nghiên cứu xây dựng trang
Web Mapping cho phép người sử dụng tương tác để có thể tự tạo ra các bản đồ hiển thị
các số liệu thống kê theo không gian một cách trực quan thông qua các phương pháp thể
hiện nội dung bản đồ thích hợp.
Trang Web Mapping được xây dựng có chức năng chính hỗ trợ người dùng cuối có
thể tương tác lên trang web để thể hiện nội dung bản đồ chuyên đề thống kê kinh tế xã
hội. Bên cạnh đó, người dùng cuối có thể tương tác lên bản đồ để xem các thông tin thống
kê.

-2-


Chương 1: Giới thiệu đề tài

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:
Nội dung nghiên cứu có thể tóm tắc theo sơ đồ sau:

Tìm hiểu về số
liệu thống kê

Tìm hiểu về giải
pháp thể hiện nội
dung bản đồ
chun đề

Tìm hiểu về Web Mapping:
Cơng nghệ, phần mềm
Nghiên cứu các
nguyên tắc
thành lập bản
đồ thống kê

Thiết kế chức
năng trang web

Xây dựng Web Mapping
với dữ liệu mẫu

Hình 1.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu của đề tài
Nội dung nghiên cứu cụ thể có thể trình bày chi tiết như sau:
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết:
Nghiên cứu các công trình nghiên cứu có liên quan trong và ngồi
nước để có cái nhìn tồn diện - hệ thống về vấn đề nghiên cứu, từ đó

-3-


Chương 1: Giới thiệu đề tài

xác định được những vấn đề cần quan tâm cũng như ý tưởng để thực

hiện đề tài.
Nghiên cứu tổng quan về số liệu thống kê, tầm quan trọng và vai trò
của dữ liệu thống kê trong đời sống kinh tế xã hội.
Nghiên cứu giải pháp thể hiện nội dung bản đồ: tìm hiểu các phương
pháp thể hiện nội dung bản đồ chuyên, tập trung vào các phương
pháp thể hiện dữ liệu thống kê; trong đó, chú ý đến việc xử lý dữ liệu
để chọn giải pháp thể hiện hiệu quả.
Nghiên cứu giải pháp công nghệ - phần mềm hỗ trợ xây dựng Web
Mapping:
Nghiên cứu giải pháp công nghệ để xây dựng Web Mapping, bao gồm:
Công nghệ phía Client
Cơng nghệ phía Server
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
Các công nghệ hỗ trợ xây dựng Web Mapping khác
Thiết kế và xây dựng trang Web:
Trên cơ sở các nghiên cứu về yêu cầu nội dung và thao tác cần thực hiện để
xây dựng bản đồ thống kê từ dữ liệu ban đầu; dựa vào công nghệ đã lựa
chọn để thiết kế và xây dựng trang Web theo mục tiêu đặt ra.
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
Phương pháp thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu thứ cấp:
Thu thập, phân tích, tổng hợp các tài liệu có liên quan đến các cơng
trình nghiên cứu trong và ngồi nước
Thu thập dữ liệu thống kê phục vụ xây dựng ứng dụng
Thu thập tài liệu về số liệu thống kê, tìm hiểu quy trình quản lý nhà
nước về số liệu thống kê
Thu thập, tổng hợp các tài liệu về giải pháp thể hiện nội dung bản đồ
chuyên đề
Thu thập, phân tích, tổng hợp các tài liệu liên quan đến Web
Mapping.
Phương pháp phân tích so sánh để lựa chọn công nghệ:

Dựa trên các tài liệu thu thập liên quan đến Web Mapping, xem xét các
công nghệ (giải pháp phần mềm) hỗ trợ xây dựng Web Mapping. Sau đó
-4-


Chương 1: Giới thiệu đề tài

tiến hành phân tích so sánh, từ đó lựa chọn cơng nghệ nào sẽ phục vụ xây
dựng ứng dụng thuộc lĩnh vực của đề tài, bao gồm lựa chọn cơng nghệ phía
server, cơng nghệ phía client, hệ quản trị cơ sở dữ liệu, ngôn ngữ lập trình
web, lựa chọn chuẩn dịch vụ bản đồ OGC...
Phương pháp thể hiện nội dung bản đồ:
Lựa chọn sử dụng các phương pháp thể hiện dữ liệu bản đồ phù hợp để trình
bày dữ liệu thống kê lên trang web.
Phương pháp thử nghiệm xây dựng trang web (try and error):
Việc thiết kế xây dựng trang web mapping đòi hỏi sử dụng ngơn ngữ lập
trình, nên trong q trình xây dựng có phát sinh lỗi. Do đó,việc vận hành hệ
thống, viết các trang client luôn phải được chạy, thiết kế thử để chỉnh sửa
(debug) các lỗi phát sinh trong quá trình vận hành.
1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:
Đề tài không tập trung vào nội dung xây dựng cơ sở dữ liệu các chuyên đề
kinh tế xã hội, mà chỉ xây dựng dữ liệu mẫu (demo) để phục vụ cho việc
xây dựng Web Mapping.
Dữ liệu mẫu được chọn thể hiện là số liệu thống kê kinh tế xã hội cấp Quận
- Huyện ở Thành phố Hồ Chí Minh.
Sản phẩm được xây dựng và vận hành trên mạng cục bộ - localhost

-5-

Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG TRÊN THẾ GIỚI:
Số liệu thống kê được thể hiện trên các bản đồ nhằm gia tăng giá trị của thơng tin
thống kê nhờ vào khía cạnh khơng gian và khả năng trực quan hóa của bản đồ đã là vấn
đề vấn đề được đặt ra ở nhiều quốc gia trên thế giới. Hiện nay, ở rất nhiều các cơ quan có
chức năng thống kê trên thế giới, bên cạnh các công bố dữ liệu thống kê ở dạng bảng theo
kiểu truyền thống, việc công bố bổ sung các bản đồ thống kê đã và đang được quan tâm
đến. Các bản đồ thống kê này có thể tồn tại ở dạng một chương trình phần mềm đơn hoặc
tồn tại trên môi trường world wide web. Theo mức độ tương tác, ta có 2 mức độ:
Bản đồ tĩnh (Static map)
Có thể thấy bản đồ thống kê dạng này trên trang web thống kê của cục
thống kê liên bang Thụy Sỹ (hình 2.1) [3], Nhật Bản (hình 2.2) [4]. Những bản đồ như
vậy cho phép người sử dụng hình dung một cách cụ thể, rõ ràng đặc điểm phân bố không
gian của đối tượng theo chỉ tiêu thống kê, nhưng chỉ ở mức thụ động, không cho phép
người sử dụng điều chỉnh, chọn lựa theo giải pháp của mình.

Hình 2.1: Giao diện của trang bản đồ trên trang web của Văn phòng thống kê liên bang
của Thụy Sỹ (Swiss Federal Statistical Office), nguồn [3].
-6-


Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu

Hình 2.2: Giao diện trang bản đồ của Statistics Bureau, Ministry of International Affairs
and Cummunication – Nhật Bản, nguồn [4].
Bản đồ tương tác (Interactive map)
Ở mức đơn giản, người sử dụng có thể quản lý việc hiển thị, phóng to, thu
nhỏ các lớp bản đồ, truy vấn theo khơng gian và thuộc tính... Tuy nhiên, các bản đồ này

chỉ mới cho người sử dụng quyền “chỉ xem” đối với nội dung và phương pháp thể hiện
các lớp bản đồ chuyên đề. Họ chỉ được phép bật /tắt các lớp chuyên đề với phương pháp,
cách xử lý dữ liệu (phân nhóm/ phân loại) và hình thức thể hiện nội dung bản đồ (ký hiệu,
màu sắc...) đã được xác định trước trên bộ dữ liệu. Những sản phẩm thuộc nhóm này là
phần mềm Encarta, PGIS (hình 2.3) ở Trung Quốc... Encarta được xem như một bách
khoa tịan thư về thế giới, trong đó, ngồi các thơng tin mơ tả, hình ảnh, phim... có phần
các bản đồ thể hiện các chỉ tiêu khác nhau trên phạm vi toàn thế giới, chi tiết đến cấp
hành chánh tỉnh của mỗi quốc gia, kèm theo đó, người sử dụng có thể thực hiện một số
chức năng tìm kiếm thơng tin cơ bản. PGIS là công cụ được xây dựng dựa trên ứng dụng
GIS để hỗ trợ quản lý dân số [5] với 3 chức năng: tìm kiếm đối tượng khơng gian theo
điều kiện/ đặc điểm dân số, tìm kiếm thông tin dân số của đối tượng không gian, và hỗ trợ
phân tích khơng gian thơng qua việc hiển thị số liệu lên bản đồ.

-7-


Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu

(a)

(b)

(c)

(d)

Hình 2.3: Giao diện của PGIS trong tìm đối tượng khơng gian (a), tìm kiếm thống tin dân
số của đối tượng khơng gian (b, c), và hiển thị số liệu lên bản đồ (d), nguồn [5]
Như vậy, mặc dù có thể thực hiện một số thao tác như phóng to, thu nhỏ,
tìm kiếm theo điều kiện, theo chỉ tiêu hay theo vùng không gian... nhưng người đọc chỉ có

thể “nhìn” sự phân bố không gian của chỉ tiêu thống kê theo cách đã được định sẵn – điều
này có thể làm cản trở khả năng phân tích khơng gian với các nhu cầu khác nhau trong
thực tế.
Để có thể tương tác với bản đồ một cách đầy đủ, đa dạng hơn, nhóm nghiên
cứu ở Nigeria gồm giáo sư Olubodun Ayeni và TS. Oluwaseun S. Adewale [6] sử dụng
trực tiếp phần mềm ArcView để hiển thị, truy vấn và phân tích các dữ liệu thống kê dân
số, khai thác một cách hiệu quả các số liệu này trong việc hỗ trợ quản lý nhà nước (hình
2.4). Tuy nhiên, do chỉ sử dụng giải pháp máy đơn, đối tượng sử dụng, khai thác dữ liệu
và công cụ hỗ trợ là rất hạn chế.
-8-


Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu

Hình 2.4: Màn hình truy vấn thơng tin thống kê dân số của Nigeria trên Arcview, nguồn
[6]
Mức độ tương tác với dữ liệu, bản đồ cao cùng khả năng công bố rộng rãi
được hiện thực hóa với giải pháp Web Mapping. Sự phát triển của cơng nghệ thơng tin đã
cho phép có những giải pháp tịan diện hơn thơng qua việc xây dựng các trang web có tích
hợp GIS. Trên cơ sở đó, các cơ quan thống kê của nhiều nước như Malaysia [7], Đan
Mạch [8], Mỹ [9, 10], Anh [11], Tổ chức lương thực nông nghiệp thế giới (FAO) [12]...
đã xây dựng các trang web hỗ trợ việc khai thác dữ liệu thống kê một cách hiệu quả. Các
dữ liệu thống kê được cung cấp một cách trực quan thông qua bản đồ. Người sử dụng có
thể chọn chỉ tiêu thống kê, năm thống kê, để xem. Khơng chỉ có thể nhìn thấy quy luật
phân bố không gian của chỉ tiêu và biến động qua các năm, người sử dụng có thể chọn lại
các phép chia nhóm dữ liệu, phân bố màu như một cách hỗ trợ phân tích khơng gian,
nhằm làm rõ hơn quy luật phân bố, quy luật biến đổi theo không gian tùy theo nhu cầu,
mối quan tâm, cách nhìn đối tượng. Dưới đây là một số minh hoạt của các trang web của
các nước và tổ chức nêu trên:

-9-


Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu

Internet GIS for Malaysian Population Analysis cho phép chọn
bản đồ theo cấp hành chính, năm thể hiện, phép phân nhóm dữ liệu, truy vấn thơng tin
thuộc tính, tạo biểu đồ biểu đồ, phân tích thống kê (Hình 2.5)

(a) Chọn bản đồ theo cấp hành chánh

(b) Chọn năm hiển thị và phân nhóm

(d) Tạo biểu đồ

(c) Kết quả truy vấn

Hình 2.5: Màn hình các chức năng của Interent GIS for Malaysian Population Analysis,
nguồn [7].
Statistical maps of Denmark (Đan Mạch) trên mỗi nội dung, cho
phép người sử dụng internet được lựa chọn nội dung, năm thể hiện dữ liệu. Tuy nhiên,
trong chia nhóm dữ liệu, Statistics Denmark chỉ cho phép 2 phương pháp phân nhóm đơn
biến là chia khoảng đều nhau (equal interval) và quantile với số lượng nhóm và màu sắc
thể hiện được quy định sẳn (Hình 2.6).

- 10 -


Chương 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu

Hình 2.6: Giao diện trang bản đồ thống kê của Đan Mạch, nguồn [8].
US Statistical Map in Flash: dù còn khống chế số lượng nhóm
trong bản đồ, nhưng đã cho phép người sử dụng lựa chọn giới hạn trên và giới hạn dưới
của từng nhóm, và lựa chọn màu nền cho bản đồ (Hình 2.7).

Hình 2.7: Giao diện của US Statistical Map in Flash với các chức năng lựa chọn dữ liệu,
phân nhóm, hình thức thể hiện, nguồn [10].
2002 Census of Agriculture của National Agricultural Statistics
Service (US Department of Agriculture) lại cho phép người sử dụng chọn số nhóm và
màu của nhóm, nhưng lại không cho người sử dụng chọn giới hạn trên và giới hạn dưới
của nhóm (Hình 2.8).
- 11 -