Nghiên cứu xây dựng hệ thông tin địa lý quân sự trên mạng diện rộng

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Lê Văn Điệp

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ QUÂN SỰ
TRÊN MẠNG DIỆN RỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - Năm 2013


BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Lê Văn Điệp

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ QUÂN SỰ
TRÊN MẠNG DIỆN RỘNG
Chuyên ngành: Công nghệ thông tin

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS TẠ TUẤN ANH

Hà Nội - Năm 2013


LỜI CAM ĐOAN

Luận văn Thạc sĩ “Nghiên cứu xây dựng hệ thông tin địa lý quân sự trên mạng
diện rộng”, chun ngành Cơng nghệ thơng tin là cơng trình của cá nhân tôi. Các
nội dung nghiên cứu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực rõ ràng. Các
tài liệu tham khảo, nội dung trích dẫn đã ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 03 tháng 03 năm 2013
Tác giả luận văn

Lê Văn Điệp


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình thực hiện luận văn tơi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ,
động viên của nhiều cá nhân và tập thể.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học Bách khoa Hà Nội,
đặc biệt là thầy cô giáo trong “Viện Công nghệ thông tin và truyền thông” đã truyền
đạt cho tôi nhiều kiến thức trong q trình học tập.
Tơi xin trân trọng cảm ơn “Viện Công nghệ thông tin – Viện KHCN-QS” đã
tạo điều kiện giúp đỡ tôi về mọi mặt trong q trình học tập và nghiên cứu.
Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo hướng dẫn khoa học: Tiến sĩ Tạ Tuấn Anh
– Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn để tơi hồn thành luận
văn này.
Xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 03 tháng 03 năm 2013
Tác giả luận văn
Lê Văn Điệp


MỤC LỤC
trang

Trang phụ bìa…………………………………………………………………
Nhiệm vụ luận văn……………………………………………………………
Mục lục………………………………………..………………………………
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt………………………………………
Danh mục các bảng……………………………………………………………
Danh mục các hình vẽ, đồ thị…………………………………………………
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................... 8
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. 9
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................... 10
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
Chương 1 ............................................................................................................ 3
TỔNG QUAN .................................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về công nghệ WebGis .......................................................... 3
1.1.1. Giới thiệu chung ............................................................................. 3
1.1.2. Kiến trúc hệ thông tin địa lý trên nền web ..................................... 4
1.1.3. Các bước xử lý ................................................................................ 7
1.1.4. Các hình thức triển khai.................................................................. 8
1.2. Giới thiệu chuẩn OGC ........................................................................ 12
1.2.1. Tổng quan OGC............................................................................ 12
1.2.2. Lợi ích khi sử dụng chuẩn OGC ................................................... 14
1.2.3. Đặc tả trừu tượng OGC ................................................................ 16
1.2.4. Các chuẩn OGC ............................................................................ 18
Chương 2 .......................................................................................................... 21
WEB MAP SERVICE ...................................................................................... 21
2.1. Giới thiệu............................................................................................. 21
2.2. Các thành phần cơ sở .......................................................................... 22
2.2.1. Đánh số và thỏa thuận phiên bản .................................................. 22
2.2.2. Những quy tắc chung trong HTTP request ................................... 23

2.2.3. Những quy tắc chung trong HTTP response ................................ 24
2.2.4. Những quy tắc về tham số trong câu request ............................... 24
2.2.5. Các tham số thông dụng trong câu request ................................... 25
2.2.6. Kết quả dịch vụ ............................................................................. 25
2.2.7. Ngoại lệ dịch vụ ............................................................................ 25
2.3. Các phương thức của WMS ................................................................ 25
2.3.1. Phương thức GetMap ................................................................... 25
2.3.2. Phương thức GetCapbilities ......................................................... 28
2.3.3. Phương thức GetFeatureInfo ........................................................ 29
Chương 3 .......................................................................................................... 32
WEB FEATURE SERVICE ............................................................................ 32
3.1. Giới thiệu............................................................................................. 32
3.2. Các thành phần cơ sở ......................................................................... 33
3.2.1. Mã hóa câu u cầu ...................................................................... 33
3.2.2. Khơng gian tên.............................................................................. 33
3.3. Các thành phần chung ......................................................................... 33
3.3.1. Định danh của Feature .................................................................. 33
3.3.2. Định danh duy nhất toàn cầu ........................................................ 34
3.3.3. Trạng thái của Feature .................................................................. 35
3.3.4. Tên của các thuộc tính .................................................................. 35
3.3.5. Tham chiếu đến thuộc tính ........................................................... 36
3.3.6. Thành phần <Native> ................................................................... 36
3.3.7. Filter.............................................................................................. 36
3.3.8. Thông báo về các Ngoại lệ ........................................................... 36
3.3.9. Các thuộc tính XML chung .......................................................... 37
3.4. Các phương thức của WFS ................................................................. 37
3.4.1. Phương thức GetCapbilities ......................................................... 37
3.4.2. Phương thức DescribeFeatureType .............................................. 38
3.4.3. Phương thức GetFeature ............................................................... 39
3.5. So sánh chuẩn WMS và WFS ............................................................. 42

Chương 4 .......................................................................................................... 43
XÂY DỰNG CÔNG CỤ TÁC NGHIỆP BẢN ĐỒ ĐA NGƯỜI DÙNG TRÊN
NỀN WEB ................................................................................................................. 43
4.1. Thiết kế chương trình .......................................................................... 43
4.1.1. Mơ tả chung .................................................................................. 43
4.1.2. Chức năng của hệ thống ............................................................... 43
4.1.3. Mơ hình ứng dụng ........................................................................ 45
4.1.4. Mơ hình quan hệ thực thể ............................................................. 46
4.1.5. Thiết kế cơ sở dữ liệu ................................................................... 48
4.2. Lập trình triển khai .............................................................................. 55
4.2.1. Lựa chọn giải pháp công nghệ thực hiện ...................................... 55
4.2.2. Mơ hình triển khai ........................................................................ 56
4.3. Kết quả thử nghiệm ............................................................................. 57
4.3.1. Cài đặt môi trường thử nghiệm .................................................... 57
4.3.2. Một số giao diện tiêu biểu ............................................................ 57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 65


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CSDL
DBMS
GIS

Cơ sở dữ liệu
Database Management System
Geographic Information System

GIF
IGIS
KML
LAN
Layer
OGC

Graphic Interchange Format
Internet (Intranet) Geographic Information System
Keyhole Markup Language
Local Area Network
Lớp bản đồ
Open Geospatial Consortium

PNG
JPEG
Raster

Portal Network Graphic
Joint Photographics Expert Group
Dữ liệu ảnh

SLD
SVG
SQL
UTM
URL
Vector
WFS

WMS

Styled Layer Descriptor
Scalable Vector Graphic
Structured Query Language
Universal Transverse Mercator
Uniform Resource Locator
Dữ liệu véc-tơ
Web Feature Services
Web Map Services


DANH MỤC CÁC BẢNG
trang
Bảng 2.1.Các ký tự quy ước trong câu HTTP GET URL ................................ 23
Bảng 2.1. Các tham số trong GetMap request.................................................. 27
Bảng 2.2. Các tham số trong GetCapabilities request URL ............................. 28
Bảng 2.3. Các tham số của request GetFeatureInfo ......................................... 30
Bảng 3.2. Bảng so sánh WMS và WFS............................................................ 42
Bảng 4.1. Bảng dữ liệu danh mục đơn vị ......................................................... 49
Bảng 4.2. Bảng dữ liệu người dùng ................................................................. 49
Bảng 4.3. Bảng nhật ký sử dụng ...................................................................... 50
Bảng 4.4. Bảng tham số hệ thống..................................................................... 50
Bảng 4.5. Bảng dữ liệu bản đồ mẫu ................................................................. 51
Bảng 4.6. Bảng dữ liệu dự án bản đồ ............................................................... 51
Bảng 4.7. Bảng phân quyền dữ liệu ................................................................. 52
Bảng 4.8. Bảng dữ liệu thư mục chứa .............................................................. 52
Bảng 4.9. Bảng danh sách bản đồ tác chiến ..................................................... 53
Bảng 4.10. Bảng danh sách các lớp tác nghiệp ................................................ 53
Bảng 4.11. Bảng dữ liệu spatial của các features ............................................. 54

Bảng 4.12. Bảng dữ liệu spatial của các đối tượng text ................................... 55


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
trang
Hình 1.1. Mơ hình 3 lớp trong kiến trúc WebGIS ............................................. 5
Hình 1.2. Các bước xử lý thông tin của WebGIS .............................................. 6
Hỉnh 1.3. Q trình xử lý thơng tin của WebGIS .............................................. 8
Hình 1.4. Kiến trúc hướng phục vụ .................................................................. 10
Hình 1.5. Kiến trúc hướng người dùng ............................................................ 11
Hình 1.6. Mơ hình webGIS theo chuẩn OpenGIS............................................ 13
Hình 1.7. Mối quan hệ giữa các nhóm đặc tả OGC ......................................... 18
Hình 1.8. Kiến trúc các dịch vụ web của OGC ................................................ 20
Hình 2.1: Kết quả trả về của phương thức GetMap – WMS............................ 26
Hình 4.1. Kiến trúc 3 lớp cho phần mềm ứng dụng ......................................... 46
Hình 4.2. Quan hệ thực thể dữ liệu projects và quyền ..................................... 47
Hình 4.3. Quan hệ thực thể dữ liệu bản đồ tác chiến ....................................... 47
Hình 4.4. Quan hệ thực thể dữ liệu người dùng ............................................... 48
Hình 4.10. Mơ hình triển khai ứng dụng .......................................................... 56
Hình 4.11. Giao diện đăng nhập vào hệ thống ................................................. 57
Hình 4.12. Giao diện chính .............................................................................. 58
Hình 4.13. Giao diện tạo dự án tác nghiệp mới ............................................... 59
Hình 4.14. Giao diện phân quyền dữ liệu ........................................................ 59
Hình 4.15. Giao diện tác nghiệp bản đồ ........................................................... 60
Hình 4.16. Giao diện quản lý người dùng ........................................................ 60
Hình 4.17. Tác nghiệp đồng thời trên cùng 1 bản đồ ....................................... 61


MỞ ĐẦU
Hiện nay, công nghệ GIS (Geographic Information System) đã và đang được

ứng dụng rộng rãi vào trong rất nhiều lĩnh vực như địa chính, giao thơng, thuỷ lợi,
mơi trường, quản lý, bưu chính viễn thơng, nhất là trong qn sự. Các hệ thống
thông tin GIS, các hệ thống ứng dụng công nghệ GIS và bản đồ số được phát triển
đem lại những hiệu quả kinh tế, chính trị, xã hội to lớn. Một trong các thế mạnh
hàng đầu của các hệ thông tin này là hỗ trợ quản lý, tra cứu, trình bày thơng tin rất
trực quan, khả năng mơ hình hóa cao.
Trong lĩnh vực qn sự, GIS đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Chúng được áp
dụng nhiều vào các bài toán như quản lý bản đồ mục tiêu, quản lý các đối tượng địa
chính trị, quản lý đất quốc phịng – các địa điểm đóng qn, hỗ trợ công tác cứu hộ
cứu nạn, quản lý và hỗ trợ tác nghiệp bản đồ tác chiến phục vụ công tác tham mưu
tác chiến, huấn luyện, diễn tập..…
Các hệ thống thông tin quân sự hiện nay chủ yếu được xây dựng trên máy đơn
lẽ hoặc mạng LAN quy mô nhỏ, dữ liệu không được cập nhật thường xuyên, phạm
vị khai thác nhỏ và phục vụ cho vài người dùng, không đáp ứng được nhu cầu nhiều
bài toán quân sự thực tế, do đó nhu cầu về xây dựng hệ thơng tin địa lý quân sự trên
nền web rất cần thiết. Hơn nữa, nhu cầu chia sẽ dữ liệu ngày càng lớn mà các dữ
liệu để xây dựng hệ thống GIS thường được sử dụng từ nhiều nguồn và có thể được
định dạng theo các chuẩn khác nhau. Dó đó, khi khai thác dữ liệu này, người sử
dụng dễ vấp phải những trở ngại lớn về vấn đề tính tương thích, cũng như việc mua
bán phần mềm, làm quen với việc sử dụng phần mềm. Nhiều ứng dụng được xây
dựng các ứng dụng trên nền tảng công nghệ khác nhau do đó cần phải có chuẩn để
làm cho các ứng dụng có thể giao tiếp được.
Để khắc phục những trở ngại này việc tiến hành xây dựng các hệ thống thông
tin quân sự trên nền WebGIS theo chuẩn mở OGC là một giải pháp tốt được sử
dụng rất nhiều nơi trên thế giới và trong nước.

1


Từ thực tế trên, mục đích chung của đề tài là xây dựng hệ thông tin địa lý quân

sự trên mạng diện rộng dựa trên các công nghệ mã nguồn mở. Mục tiêu cụ thể của
đề tài là:
- Hiểu và nắm được công nghệ GIS, bản đồ số;
- Hiểu và nắm rõ yêu cầu hệ thông tin địa lý quân sự;
- Hiểu và nắm rõ các công nghệ xây dựng bản đồ trên nền Web; chuẩn OGC;
- Giải quyết một số vấn đề thuật toán, kỹ thuật cơ bản;
- Xây dựng ứng dụng hệ thông tin địa lý quân sự trên nền Web.
- Cấu trúc của luận văn gồm: phần mở đầu; chương 1, 2, 3 và 4; phần kết luận
và kiến nghị; tài liệu tham khảo.
Nội dung chính của luận văn:
- Chương 1: Chủ yếu nghiên cứu tổng quan về hệ thống GIS, công nghệ
WebGis, và chuẩn OGC;
- Chương 2: Đi sâu nghiên cứu chuẩn Web Map Service;
- Chương 3: Đi sâu nghiên cứu chuẩn Web Feature Service;
- Chương 4: Xây dựng công cụ tác nghiệp bản đồ tác chiến đa người dùng;
- Kết luận và kiến nghị hướng mở của đề tài.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cơ Khoa Cơng nghệ thơng tin, Phịng Sau đại
học và các bạn học viên cùng lớp đã giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn này. Đặc
biệt, xin cảm ơn thầy giáo TS Tạ Tuấn Anh đã tận tình hướng dẫn tơi, đã có những
đóng góp vơ cùng q báu để tơi có thể hồn thành luận văn đạt các yêu cầu đặt ra.

2


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1.

Giới thiệu về công nghệ WebGis

1.1.1. Giới thiệu chung
GIS - Geographic Information System - là hệ thống thông tin địa lý được hình
thành từ ba khái niệm địa lý, thông tin và hệ thống. Khái niệm “địa lý” liên quan
đến các đặc trưng về khơng gian, vị trí. Các đặc trưng này ánh xạ trực tiếp đến các
đối tượng trong khơng gian, chúng có thể là đối tượng vật lý, văn hoá, kinh tế…
trong tự nhiên. Khái niệm “thông tin” đề cập đến phần dữ liệu được quản lý bởi
GIS, đó là các dữ liệu về thuộc tính và dữ liệu khơng gian của đối tượng. GIS có
tính “hệ thống” tức là hệ thống GIS được xây dựng từ các module, việc tạo lập các
module giúp thuận lợi trong việc quản lý và hợp nhất.
Hệ thống thông tin địa lý trên web (WebGIS) là hệ thống thông tin địa lý phân
tán trên một mạng các máy tính để tích hợp, trao đổi các thơng tin địa lý trên nền
web. Công nghệ WebGIS này tương tự kiến trúc Client-Server của web. Xử lý
thông tin không gian địa lý được xử lý ở cả phía Server và phía Client. Điều này
cho phép người dùng có thể khai thác thơng tin GIS qua trình duyệt web.
Một Client tiêu biểu là một trình duyệt web, một Server bao gồm một Web
Server cung cấp một chương trình ứng dụng GIS trên nền web. Client gửi yêu cầu
dữ liệu bản đồ đến Server ở xa qua môi trường web, Server xử lý thông tin yêu cầu
bằng cách chuyển yêu cầu thành mã nội bộ và gọi những chức năng về GIS thông
qua việc chuyển tiếp các yêu cầu đến phần mềm ứng dụng GIS. Phần mềm này trả
lại kết quả, sau đó kết quả này được định dạng lại và phản hồi lại cho phía Client.
Server trả về kết quả cho Client hiển thị, hoặc gửi dữ liệu hoặc các cơng cụ phân
tích để Client sử dụng.
Điều quan trọng ở đây chính là cơng nghệ WebGIS. Cơng nghệ này có khả
năng làm cho thơng tin địa lý trở nên hữu dụng và sẵn sàng tới lượng lớn người sử
dụng trên thế giới. Để WebGIS có thể chạy được trên tất cả các trình duyệt web thì

3


các ứng dụng GIS trên nền web phải được thiết kế theo các kỹ thuật của mạng

Internet.
GIS được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đời sống kinh tế xã hội, ta có
thể thấy một số ứng dụng cụ thể của GIS trong thực tế là:
- Ứng dụng trong quản lý hệ thống đường phố, như: tìm kiếm địa chỉ khi xác
định được vị trí cho địa chỉ phố hoặc tìm vị trí khi biết trước địa chỉ phố
(geocoding). Quản lý đường giao thông và sơ đồ, điều khiển đường đi, lập kế hoạch
lưu thơng xe cộ, phân tích vị trí, chọn khu vực xây dựng các tiện ích như bãi đỗ xe,
ga tàu, lập kế hoạch phát triển giao thông….
- Ứng dụng trong quản lý giám sát tài ngun, thiên nhiên, mơi trường như:
quản lý gió và thuỷ hệ, các nguồn nhân tạo, bình đồ lũ, vùng ngập úng, đất nông
nghiệp, tầng ngập nước, rừng, vùng tự nhiên, phân tích tác động mơi trường, xác
định ví trí chất thải độc hại, mơ hình hố nước ngầm và đường ô nhiễm, phân tích
quy hoạch khu dân cư….
- Ứng dụng trong quản lý quy hoạch như: phân vùng quy hoạch sử dụng đất,
các hiện trạng xu thế môi trường, quản lý chất lượng nước….
- Ứng dụng trong quản lý các thiết bị: xác định đường ống ngầm, cáp ngầm,
xác định tải trọng của lưới điện, duy trì quy hoạch các thiết bị, sử dụng đường
điện….
- Ứng dụng trong phân tích tổng điều tra dân số, lập bản đồ các dịch vụ y tế,
bưu điện….
- Và đặc biệt ứng dụng trong quân sự như quản lý bản đồ mục tiêu, quản lý
các đối tượng địa chính trị, quản lý đất quốc phịng – các địa điểm đóng qn, hỗ
trợ cơng tác cứu hộ cứu nạn, quản lý và hỗ trợ tác nghiệp bản đồ tác chiến phục vụ
công tác tham mưu tác chiến, huấn luyện, diễn tập….
1.1.2. Kiến trúc hệ thông tin địa lý trên nền web
Dịch vụ web thông tin địa lý hay còn được gọi là WebGIS được xây dựng để
cung cấp các dịch vụ về thông tin địa lý theo cơng nghệ web service. Chính vì thế
nên bất cứ WebGIS nào cũng phải thỏa mãn kiến trúc ba tầng thông dụng của một
4

ứng dụng web. Sau đó tùy thuộc vào từng loại công nghệ và các cách thức phát
triển, mở rộng khác nhau mà WebGIS sẽ trở thành n tầng khác nhau. Kiến chung 3
tầng của WebGIS được mơ tả hình dưới bao gồm tầng trình bày, tầng giao dịch và
tầng dữ liệu được trình bày trong hình

Hình 1.1. Mơ hình 3 lớp trong kiến trúc WebGIS

Tầng trình bày: Thơng thường chỉ là các trình duyệt Internet Explorer,
Mozilla Firefox ... để mở các trang web theo URL được định sẵn. Các ứng dụng
client có thể là một website, Applet, Flash,… được viết bằng các công nghệ theo
chuẩn của W3C. Các Client đôi khi cũng là một ứng dụng desktop tương tự như
phần mềm MapInfo, ArcMap,…
Tầng giao dịch: 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. Tùy theo yêu cầu của client mà
kết quả về khác nhau : có thể là một hình ảnh dạng bimap (jpeg, gif, png) hay dạng
vector được mã hóa như SVG, KML, GML,…Một khi dạng vector được trả về thì
việc trình bày hình ảnh bản đồ được đảm nhiệm bởi Client, thậm trí client có thể xử
lý một số bài tóan về khơng gian. Thơng thường các phản hồi và request đều theo
chuẩn HTTP POST hoặc GET.
Tầng dữ liệu: là nơi lưu trữ các dữ liệu địa lý bao gồm cả các dữ liệu không
gian và phi không gian. Các dữ liệu này được quản trị bởi các hệ quản trị cơ sở dữ
liệu như ORACLE, MS SQL SERVER, ESRI SDE, POSGRESQL,… hoặc là các
file dữ liệu dạng flat như shapefile, tab, XML,… Các dữ liệu này được thiết kế, cài

5

đặt và xây dựng theo từng quy trình, từng quy mơ bài tốn ... mà lựa chọn hệ quản
trị cơ sở dữ liệu phù hợp.
Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được dùng để quản lý và truy xuất 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 mơ hình server
được dùng cho ứng dụng hệ thống để tính tốn thơng tin không gian thông qua các
hàm cụ thể. Tất cả kết quả tính tốn 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.
Xem hình minh họa dưới đây. Lưu ý là tất cả các thành phần đều được kết nối
nhau thơng qua mạng Internet.

Hình 1.2. Các bước xử lý thông tin của WebGIS

6


1.1.3. Các bước xử lý
Client gửi yêu cầu của người sử dụng thông qua giao thức HTTP đến
webserver.
Web server nhận yêu cầu của người dùng gửi đến từ phía client, xử lý và
chuyển tiếp yêu cầu đến ứng dụng trên server có liên quan.
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 tốn xử lý. Nếu có yêu cầu dữ liệu
nó sẽ gửi yêu cầu dữ liệu đến data exchange server(server trao đổi dữ liệu)..
Data exchange server nhận yêu cầu dữ liệu và tìm kiếm vị trí của những dữ
liệu này sau đó gửi yêu cầu dữ liệu đến server chứa dữ liệu (data server ) tương ứng
cần tìm.

Data server dữ liệu tiến hành truy vấn lấy ra dữ liệu cần thiết và trả dữ liệu này
về cho data exchange server
Data exchange server nhận dữ liệu từ nhiều nguồn data server khác nhau nằm
rải rác trên mạng. Sắp xếp dữ liệu lại theo logic của yêu cầu dữ liệu,sau đó gửi trả
dữ liệu về cho application server.
Application server nhận dữ liệu trả về từ các data exchange server và đưa
chúng đến các hàm cần sử dụng, xử lý chúng tại đây và kết quả được trả về cho web
server.
Web server nhận về kết quả xử lý, thêm vào các ngữ cảnh web (HTML,
PHP..) để có thể hiển thị được trên trình duyệt và cuối cùng gửi trả kết quả về cho
trình duyệt dưới dạng các trang web.

7


Hỉnh 1.3. Q trình xử lý thơng tin của WebGIS

1.1.4. Các hình thức triển khai
Trong mơ hình hoạt động của WebGIS được chia ra 2 phần : các hoạt động ở
phía máy khách (client side) và các hoạt động xử lý ở phía máy chủ ( server side).
 Client side
Client side được dùng để hiển thị kết quả đến cho người dùng, nhận các điều
khiển trực tiếp từ người dùng và tương tác với web server thơng qua trình duyệt
web. Các trình duyệt web sử dụng chủ yếu HTML để định dạng trang web. Thêm
vào đó một vài plug-in, ActiveX và các mã Applet được nhúng vào trình duyệt để
tăng tính tương tác với người dùng.
 Server side
Gồm có: Web server, Application server, Data server và Clearinghouse..
Server side có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu khơng gian, xử lý tính toán và trả về kết quả
(dưới dạng hiển thị được) cho client side.

8


Web server: Web server được dùng để phục vụ cho các ứng dụng web, web
server sử dụng nghi thức HTTP để giao tiếp với trình duyệt web ở phía client. Tất
cả các yêu cầu từ phía client đối với ứng dụng web đều được web server nhận và
thông dịch và sau đó gọi các chức năng của ứng dụng thơng qua các giao tiếp mạng
như MAPI, Winsock, namped pipe…
Application server: Đây là phần chương trình gọi các hàm xử lý GIS, gửi yêu
cầu lấy dữ liệu đến clearinghouse
Data server: Data server là phần cơ bản của hầu hết các hệ thống thông tin với
nhiệm vụ quản lý và điều khiển truy cập dữ liệu. Ban đầu, đa số GIS sử dụng File
System để quản lý dữ liệu không gian và DBMS (Database Management System)
để quản lý dữ liệu thuộc tính. Ngày nay có nhiều sản phẩm và giải pháp phần mềm
thay thế để quản lý dữ liệu không gian và thuộc tính một cách chung nhất
Ví dụ:
SDE của ESRI (1998), SpatialWare của MapInfo (1998)…
Nhìn chung các cơ sở dữ liệu sử dụng đều là các cơ sở dữ liệu quan hệ, và
trong tương lai sẽ thay thế bằng cơ sở dữ liệu hướng đối tượng như Clearinghouse.
Clearinghouse được sử dụng để chứa dữ liệu về dữ liệu không gian được quản lý
bởi các data server. Clearinghouse đóng vai trị như một cuốn catalog,
clearinghouse tìm kiếm trong catalog này để tìm dữ liệu cần.
Có 2 chiến thuật lựa chọn, tương ứng với 2 kiểu triển khai, kiểu thứ nhất tập
trung công việc chủ yếu cho phía server, kiểu kia ngược lại tập trung cơng việc cho
phía client.
1.1.4.1.

Kiến trúc hướng server

Những chiến thuật này tập trung vào việc cung cấp dữ liệu GIS và phân tích
“theo yêu cầu” bởi một server đủ mạnh, server này sẽ truy cập dữ liệu và phần mềm
cần thiết để xử lý dữ liệu.
Chiến thuật server- side có thể so sánh với mơ hình sử dụng máy mainframe
để chạy GIS trong một mạng cục bộ. Trong đó, máy client cấu hình khơng địi hỏi

9


cao,chỉ cần chạy chương trình để gửi các yêu cầu và hiển thị được các trả lời từ
server.
Các bước xử lý:

Hình 1.4. Kiến trúc hướng phục vụ

Các thuận lợi và khó khăn của kiến trúc này
Thuận lợi
Với server có cấu hình mạnh được sử dụng, người dùng có thể truy xuất trên
tập dữ liệu lớn hơn và phức tạp lớn. Thay vì phải xử lý trên máy client, hầu hết
khơng được cấu hình mạnh và việc truyền dữ liệu lớn qua mạng Internet sẽ gây
nhiều khó khăn.
Cũng với server mạnh, việc phân tích, xử lý các chức năng GIS sẽ được tiến
hành nhanh và khơng địi hỏi q nhiều ở người dùng sự am hiểu.
Kiểm soát được các thao tác của người dùng (chủ yếu là đơn giản) trên dữ liệu
và luôn đảm bảo người dùng nhận kết quả đúng từ dữ liệu (do phía client khơng
phải xử lý nhiều).
Khó khăn
Với chiến thuật này thì dù yêu cầu là nhỏ (client hoàn toàn xử lý được) hay
lớn, tất cả đều gửi về phía server, và server xử lý xong lại gửi trả về cho client thông
qua đường truyền trên mạng.

Hiệu năng của hệ thống WebGIS sẽ bị ảnh hưởng bởi băng thông và đường
truyền mạng Internet giữa server và client. Nhất là khi mà kết quả trả về phải mang
chuyển những file lớn.
Hệ thống WebGIS sử dụng chiến thuật này không tận dụng được khả năng xử
lý trên máy client. Chủ yếu client chỉ xử lý gửi yêu cầu và hiển thị kết quả đáp ứng.

10


Nhìn chung, chiến thuật này áp dụng tốt nhất cho các ứng dụng WebGIS
thương mại hay cộng đồng với số lượng lớn người dùng mà không quan tâm đến
khả năng xử lý GIS trên các máy người dùng.
1.1.4.2.

Kiến trúc hướng client

Thay vì để server làm quá nhiều việc, một số chức năng xử lý GIS sẽ được
đưa về phía máy người dùng, và tại đây sẽ có một phần dữ liệu được xử lý.

Hình 1.5. Kiến trúc hướng người dùng

Có 2 dạng triển khai chiến thuật client side như sau:
-

GIS Applet được phân phối đến Client khi có yêu cầu
GIS Applet và Plug-in cố định ở Client

Các thuận lợi và khó khăn của chiến thuật này
Thuận lợi
Tận dụng sức mạnh xử lý trên máy người dùng

Người dùng được quyền điều khiển trong q trình phân tích dữ liệu
Khi server gửi dữ liệu cần thiết về, người dùng có thể làm việc với dữ liệu này
mà không phải gửi đi hay nhận về cái gì khác từ mạng.
Khó khăn
Các hồi đáp từ server có thể bao gồm lượng lớn dữ liệu cũng như các applet
(cho lần đầu tiên khi trình duyệt tại máy sử dụng chạy ứng dụng WebGIS) có thể
dẫn đến sự trì hỗn.
Dữ liệu GIS thường lớn và phức tạp dẫn đến sẽ khó xử lý nếu client khơng
được cấu hình mạnh.
Người dùng có thể chưa được huấn luyện đầy đủ để thực hiện các chức năng
phân tích dữ liệu một cách đúng đắn
Khơng dành cho người dùng bình thường.

11


1.1.4.3.

Kiến trúc kết hợp

Áp dụng thuần túy 2 chiến dịch trên đều có những hạn chế nhất định. Đối với
chiến thuật Server-side chất lượng đường truyền sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và thời
gian truyền giữa yêu cầu và hồi đáp. Trong khi đó với client-side lại phụ thuộc vào
cấu hình máy client. Một vài thao tác có thể chậm do địi hỏi bộ xử lý mạnh khơng
được đáp ứng.
Kết hợp 2 chiến thuật cho ta một giải pháp “lai”, tận dụng được ưu điểm của 2
chiến thuật trên. Những cơng việc địi hỏi dữ liệu lớn, tính tốn phức tạp giao cho
server xử lý. Những cơng việc địi hỏi người dùng có quyền điều khiển cao (thao tác
bản đồ, v.v..) được giao cho client. Như vậy địi hỏi thơng tin về cấu hình của server
và client cần được chia sẻ cho nhau.

Giải pháp này tỏ ra hiệu quả khi mà client thỉnh thoảng mới cần liên lạc với
server để lấy dữ liệu.

1.2.

Giới thiệu chuẩn OGC

1.2.1. Tổng quan OGC
Chuẩn OGC được phát triển bởi tổ chức OGC. Tổ chức OGC được thành lập
vào ngày 25 tháng 09 năm 1994 với 8 thành viên chủ chốt, nhằm mục đích xây
dựng các chuẩn mở cho hệ thông tin địa lý với tinh thần đồng tâm, tự nguyện, phi
lợi nhuận có tính tồn cầu. Ngày nay, OGC là một tổ chức quốc tế của 438 công ty
(số liệu ngày 23/03/2012), các tổ chức chính phủ và các trường đại học tham gia
vào quá trình tìm tiếng nói chung để phát triển các đặc tả giao tiếp chuẩn mở về nội
dung và dịch vụ không gian địa lý cho cộng đồng.
Số thành viên tham gia vào OGC ngày càng tăng với mọi thành phần: tư nhân,
nhà nước và các trung tâm nghiên cứu dưới nhiều hình thức khác nhau. Việc tham
gia vào OGC là cơ hội nắm bắt được các xu thế phát triển của công nghệ GIS đồng
thời là nơi để nhận được các tư vấn, hỗ trợ cần thiết để hoạch định các chính sách
phát triển GIS và các kinh nghiệm quý báu từ các dự án GIS trên toàn thế giới theo

12


chuẩn OpenGIS nhằm thực thi hiệu quả khả năng đồng vận hành, tích hợp dữ liệu
giữa các hệ thống khác nhau.
Chuẩn OGC là tập các chuẩn về nội dung và dịch vụ không gian địa lý giúp
các hệ thống thông tin địa lý có thể tương tác được với nhau. Các nhà phát triển
phần mềm thường sử dụng chuẩn này để xây dựng các giao tiếp mở và mã hóa mở
trong các sản phẩm và dịch vụ của mình. Bộ khung của chuẩn OGC gồm các nhóm

sau:
- Cách thức chung thể hiện Trái đất và các hiện tượng của nó dưới dạng số học
dựa trên cơ sở toán học và khái niệm.
- Mơ hình chung để thực hiện những truy nhập, quản lý, thao tác, trình bày, và
chia sẻ geodata giữa những cộng đồng thông tin .
- Bộ khung để sử dụng mơ hình dữ liệu mở và mơ hình dich vụ mở Open GIS
để giải quyết vấn đề khả năng không hoạt động kết hợp không chỉ về mặt kĩ thuật
mà cả về mặt tổ chức.

Hình 1.6. Mơ hình webGIS theo chuẩn OpenGIS

13


1.2.2. Lợi ích khi sử dụng chuẩn OGC
Chuẩn OGC thiết lập một nền tảng cơng nghệ chung do đó khi xây dựng phần
mềm theo chuẩn này thì có những tính chất sau:
-

Liên hợp: Chuẩn OGC cung cấp những giao diện chuẩn đối với dữ liệu địa lý

và những dịch vụ xử lý dữ liệu địa lý. Những giao diện này hỗ trợ trong những hệ
thống độc lập và hệ thống mạng: sự truy cập dữ liệu địa lý, những thao tác xử lý dữ
liệu địa lý khách/chủ phân tán, thao tác dữ liệu địa lý ngang hàng phân tán.
-

Hỗ trợ trao đổi thơng tin: Đặc tả OpenGIS tối ưu hóa việc chia sẻ dữ liệu bên

trong một cộng đồng những người dùng và những nhà sản xuất.
-

Phố biến : Đặc tả OpenGIS 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.
-

Đáng tin cậy : Xử lý dữ liệu địa lý phân tán yêu cầu ở một mức cao khả năng

điều khiển và sự toàn vẹn. Đặc tả OpenGIS cung cấp một khung công nghệ hỗ trợ
OpenGIS gắn nhãn những sơ đồ để đưa đến cho những người sử dụng phần mềm
trên nền OpenGIS những sự bảo đảm nhất định của tính hoạt động liên hợp.
-

Dễ sử dụng: Phần mềm trên nền đặc tả OpenGIS sẽ sử dụng những quy tắc

và những thủ tục chắc chắn và logic cho việc sử dụng dữ liệu địa lý và các dịch vụ
xử lý thơng tin. Các q trình xử lý phức tạp và không cần thiết sẽ được dấu nhằm
đảm bảo tính đơn giản và dễ dàng khi sử dụng.
-

Khả chuyển : Đặc tả OpenGIS là sự độc lập đối với môi trường phần mềm,

nền tảng phần cứng và mạng, do đó q trình phát triển đa dạng và linh động
-

Hợp tác : Đặc tả OpenGIS hỗ trợ tính tốn dùng chung và những tài nguyên

dữ liệu dùng chung. Công nghệ OpenGIS có thể dễ dàng được kết hợp với cơng
nghệ thông tin khác.

-

Biến đổi được : Phần mềm trên nền Đặc tả OpenGIS thường gồm có những

thành phần phần mềm xử lý dạng plugin có thể được cấu hình cho bất kì ứng dụng
14


xử lý thông tin địa lý nào hoặc môi trường tính tốn chuẩn, phù hợp với nhiều kích
thước cơ sở dữ liệu.
-

Dễ mở rộng : Đặc tả OpenGIS có thể đồng hóa những phần mềm xử lý thơng

tin địa lý và kiểu dữ liệu địa lý mới, và có thể điều tiết những công nghệ mới mà
Đặc tả OpenGIS phụ thuộc trên đó , như những nền tính tốn phân tán, khi chúng
trở thành sẵn có.
-

Tương thích : Đặc tả OpenGIS cung cấp những cơ sở nền tảng chung do đó

các phần mềm phát triển trên chuẩn này có thể giao tiếp được với nhau.
-

Có thể cài đặt : Mục đích quan trọng nhất là những cơng nghệ đó được chỉ rõ

trong Đặc tả OpenGIS phải có thể cài đặt được.
Từ những đặc điểm của chuẩn OGC ta có thể thấy lợi ích việc áp dụng chuẩn
OGC đối với các nhóm sử dụng là rất lớn:
-

Đối với người phát triển ứng dụng có thể dễ dàng và linh hoạt hơn để:
• Viết phần mềm để truy cập dữ liệu địa lý.
• Viết phần mềm để truy cập xử lý thơng tin địa lý.
• Sửa đổi những ứng dụng theo nhu cầu người dùng cụ thể, tích hợp phi
khơng gian và khơng gian.
• Chọn một mơi trường phát triển.
• Cung cấp những ứng dụng trên những nền tảng đa dạng.
• Sử dụng lại mã xử lý thông tin địa lý.

-

Đối với nhà quản lý thơng tin linh hoạt hơn đối với:
• Truy cập và / hoặc phân phối geodata
• Cung cấp những khả năng xử lý thông tin địa lý tới những khách hàng
• Tích hợp dữ liệu địa lý và sự xử lý vào một kiến trúc tính tốn liên hợp
• Chọn những nền thích hợp - kiểu máy tính cá nhân, kiểu máy chủ, và
kiểunền tính tốn phân tán ( CORBA, OLE / COM, DCE, ….)
• Phù hợp với người dùng với những công cụ xử lý thông tin địa lý đúng
(và được địng cỡ đúng)

15