Xây dựng bản đồ trực tuyến hỗ trợ tìm kiếm thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN XUÂN ĐẠT

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN
HỖ TRỢ TÌM KIẾM THƠNG TIN NHÀ TRỌ
CHO HỌC SINH, SINH VIÊN
TẠI TỈNH QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN

Đà Nẵng - Năm 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN XUÂN ĐẠT

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN
HỖ TRỢ TÌM KIẾM THƠNG TIN NHÀ TRỌ
CHO HỌC SINH, SINH VIÊN
TẠI TỈNH QUẢNG NGÃI
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 61.49.01.04
LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. Võ Trung Hùng

Đà Nẵng - Năm 2017

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tơi,
khơng sao chép của ai. Tôi tự nghiên cứu, đọc, dịch tài liệu, tổng hợp và thực hiện.
Nội dung lý thuyết trong trong luận văn tơi có sử dụng một số tài liệu tham khảo
như đã trình bày trong phần tài liệu tham khảo. Các số liệu, chương trình phần
mềm và những kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được cơng bố
trong bất kỳ một cơng trình nào khác.
Người cam đoan

Nguyễn Xuân Đạt


ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... I
MỤC LỤC ................................................................................................................. II
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... V
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................VI
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................... VII
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 3
5. Ý nghĩa đề tài ......................................................................................................... 3

6. Bố cục đề tài ........................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN .......................................................... 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ GIS ........................................................................................ 4
1.1.1. Khái niệm .................................................................................................4
1.1.2. Lịch sử hình thành GIS ............................................................................5
1.1.3. Mơ hình cơng nghệ ...................................................................................6
1.1.4. Thành phần của GIS .................................................................................7
1.1.5. Dữ liệu địa lý trong GIS ...........................................................................8
1.1.6. Chức năng của GIS ...................................................................................9
1.1.7. Một số ứng dụng của GIS .......................................................................10
1.1.8. Số hóa bản đồ .........................................................................................11
1.2. GIỚI THIỆU VỀ WEBGIS ................................................................................ 14
1.2.1. Khái niệm WebGIS ................................................................................14
1.2.2. Kiến trúc WebGIS ..................................................................................15
1.2.3. Cấu trúc triển khai ..................................................................................17


iii

1.2.4. Chiến lược phát triển ..............................................................................18
1.3. CÁC CÔNG CỤ HỖ TRỢ ................................................................................. 21
1.3.1. GeoServer ...............................................................................................21
1.3.2. OpenLayers.............................................................................................22
1.3.3. Apache Tomcat .......................................................................................22
1.3.4. PostgreSQL/PostGIS: .............................................................................22
1.4. KẾT CHƯƠNG 1 ............................................................................................... 23
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG .......................................... 24
2.1. MƠ TẢ BÀI TỐN ........................................................................................... 24
2.1.1. Mục đích của đề tài ................................................................................24
2.1.2. Chức năng của ứng dụng ........................................................................25

2.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ...................................................................................... 25
2.2.1. Mô hình logic của hệ thống ....................................................................25
2.2.2. Kiến trúc hệ thống ..................................................................................27
2.2.3. Đề xuất cơng nghệ ..................................................................................28
2.3. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG .............................................................. 28
2.3.1. Yêu cầu chức năng .................................................................................28
2.3.2. Mô tả sơ đồ Use-case .............................................................................29
2.3.3. Danh sách các Actor ...............................................................................32
2.3.4. Danh sách các Use-case .........................................................................32
2.3.5. Đặc tả Use-case ......................................................................................33
2.3.6. Biểu đồ hoạt động (Activity Diagram) ...................................................35
2.4. KẾT CHƯƠNG 2 ............................................................................................... 38
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VÀ THỰC NGHIỆM .............. 39
3.1. XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ........................................................................ 39
3.1.1. Lược đồ CSDL quan hệ ..........................................................................39
3.1.2. Mô tả dữ liệu ..........................................................................................39
3.1.3. Phương pháp thực hiện ...........................................................................41


iv

3.2. XÂY DỰNG TẦNG GIAO DIỆN ..................................................................... 41
3.2.1. Quản trị hệ thống ....................................................................................41
3.2.2. Giao diện người dùng .............................................................................42
3.2.3. Giao diện thêm điểm nhà trọ ..................................................................42
3.3. THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG ................................................. 43
3.3.1. Kết quả giao diện các chức năng hệ thống .............................................43
3.3.2. Đánh giá kết quả thử nghiệm .................................................................50
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................. 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)


v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Thuật ngữ

CSDL

Cở sở dữ liệu

CGIS

Hệ thống thông tin địa lý quốc gia Canada

DBMS

Database Management System

GIS

Geographic Information System

HTML

HyperText Markup Language

HTTP

HyperText Transfer Protocol

ODBC

Open Database Connectivity

OGC

Open Geospatial Consortium

PHP

Personal Home Page

RDBMS

Relational Database Management System

SLD

Styled Layer Description

TOPP

The Open Planning Project

URL

Uniform Resource Locator

WCS

Web Coverage Service

WFS

Web Feature Service

WMS

Web Map Service

WWW

World Wide Web

XML

Extensible Markup Language


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Danh mục

Tên bảng

bảng

Trang

3.1.

Bảng dữ liệu nền

40

3.2.

Bảng dữ liệu trạm nhà trọ (NT)

40

3.3.

Bảng dữ liệu về quản trị hệ thống

40

3.4.

Kết quả thử nghiệm

50

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

1.1.

Mơ hình cơng nghệ GIS

6

1.2.

Mô phỏng các thành phần cơ bản trong GIS

7

1.3.

Các bước xử lý trong ứng dụng WebGIS

16

1.4.

Các dạng yêu cầu từ phía Client

17

1.5.

Cấu hình chiến lược thuần chủ (server – side)

18

1.6.

Cấu hình chiến lược thuần khách (Client – side)

19

1.7.

Client – side và Server – side

20

1.8.

Quy trình hiển thị bản đồ trên GeoServer

21

2.1.

Sơ đồ khái qt mục tiêu bài tốn

24

2.2.

Mơ hình hóa các chức năng

25

2.3.

Mơ hình lơgic của hệ thống

26

2.4.

Mơ hình kiến trúc hệ thống

27

3.1.

Mơ hình CSDL

39

3.2.

Sơ đồ quản trị

41

3.3.

Giao diện quản trị người dùng

41

3.4.

Nhật ký người sử dụng

42

3.5.

Giao diện trang chủ

42

3.6.

Thêm điểm điểm nhà trọ

42

3.7.

Cài đặt các lớp dữ liệu lên Geoserver

43

3.8.

Dữ liệu bản đồ nền

44

3.9.

Xem thơng tin hành chính trực tiếp trên Geoserver

44

3.10.

Thơng tin hành chính TP Quảng Ngãi

45

3.11.

Giao diện người dùng

45

3.12.

Xem thông tin nhà trọ

46


viii

Số hiệu

Tên hình

hình
3.13.

Chức năng tìm kiếm và xem thơng tin trong danh
sách

Trang

47

3.14.

Chức năng thống kê nhà trọ

47

3.15.

Giao diện đăng nhập hệ thống

48

3.16.

Giao diện sau khi đăng nhập hệ thống

48

3.17.

Thêm mới một điểm nhà trọ trên bản đồ nền

49

3.18.

Xem hoặc cập nhật thông tin chi tiết của một trạm
NT

49


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Quảng Ngãi là một trong những tỉnh vùng duyên hải miền Trung, được Chính
phủ quyết định chọn là địa phương thuộc vùng kinh tế trọng điểm miền Trung để
đầu tư xây dựng. Là quê hương luôn chịu ảnh hưởng nặng nề của thiên tai nên

người dân thường xuyên gặp nhiều khốn khó; là quê hương của mảnh đất anh hùng,
nơi đây cũng chịu nhiều mất mát, hy sinh qua hai cuộc chiến tranh chống xâm lược.
Đến nay, hệ thống giáo dục trong tỉnh đã cơ bản đều khắp với 197 trường
mầm non, mẫu giáo, 238 trường tiểu học, 165 trường trung học cơ sở (06 huyện
miền núi đều có trường Trung học cơ sở dân tộc nội trú), 38 trường trung học phổ
thông (trong đó có 36 trường trung học phổ thơng, 02 trường chuyên biệt: Trường
chuyên Lê Khiết và trường Trung học Phổ thông dân tộc nội trú tỉnh). Trên địa bàn
tỉnh Quảng Ngãi cịn có 3 trường đại học, 6 trường cao đẳng, nhiều trường trung
cấp chuyên nghiệp, trung cấp nghề đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho địa
phương…
Từ nhiều năm qua, xét trên phạm vi cả nước nói chung, nhà trọ cho học sinh,
sinh viên luôn là vấn đề nan giải. Riêng ở tỉnh Quảng Ngãi, nơi trường học phân bố
rộng lớn khơng đều thì việc tìm nhà trọ của học sinh, sinh viên cịn gặp nhiều khó
khăn hơn. Nhiều giải pháp cho vấn đề trên được đặt ra. Tuy mỗi giải pháp đều có ưu
và nhược điểm riêng nhưng chưa có một giải pháp nào thể hiện ưu thế rõ ràng. Học
sinh, sinh viên vẫn còn phải mất nhiều thời gian, cơng sức để tìm cho mình nơi ở
khi đi học tại đây.
Hiện nay, chưa có nghiên cứu xây dựng bản đồ trực tuyến hỗ trợ tìm kiếm
thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi.
Với sự phát triển công nghệ, hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographical
Information System) ra đời, là một hệ thống được sử dụng thu thập, xử lý, phân tích
và truy xuất dữ liệu thơng tin địa lý để hỗ trợ ra quyết định cho các công tác qui
hoạch, quản lý, dự báo cho các ngành nghề khác nhau. Sự xuất hiện của hệ thống


2
thông tin địa lý (GIS) và những ứng dụng thiết thực của nó là điều kiện để thử
nghiệm một phương pháp mới hỗ trợ giải quyết vấn đề này. Bằng việc tích hợp các
thơng tin khơng gian và thơng tin thuộc tính, GIS cho phép việc hiển thị cũng như
truy vấn thông tin một cách dễ dàng. Việc thiết kế trang web để tải các ứng dụng từ

dự án GIS lên Internet giúp người sử dụng dễ dàng tiếp cận với các thông tin hơn.
Hỗ trợ một phương pháp mới cho học sinh, sinh viên tìm nhà trọ - mục tiêu mà tôi
nghiên cứu hướng đến khi thực hiện đề tài này:
- Xây dựng hệ thống dữ liệu phục vụ tìm kiếm thơng tin nhà trọ cho học sinh,
sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi.
- Giúp học sinh, sinh viên truy xuất dữ liệu như tìm kiếm, thống kê về thơng
tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi.
- Hệ thống cung cấp các thông tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh
Quảng Ngãi trên internet nhằm phục vụ tất cả các đối tượng quan tâm trong và
ngoài nước.
Từ yêu cầu cấp thiết trên, với sự hướng dẫn của thầy PGS.TS. Võ Trung Hùng.
Tôi chọn hướng nghiên cứu và thực hiện đề tài: “Xây dựng bản đồ trực tuyến hỗ trợ
tìm kiếm thơng tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên tại tỉnh Quảng Ngãi”
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng để xây dựng
bản đồ trực tuyến hỗ trợ tìm kiếm thơng tin nhà trọ cho học sinh, sinh viên trên địa
bàn tỉnh Quảng Ngãi.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm: Các công cụ hỗ trợ xây dựng hệ
thống GIS; Dữ liệu thông tin về nhà trọ; Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Ngãi; Một
số bài báo và đề tài của các khóa trước.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu dữ liệu thông tin nhà trọ trong
phạm vi tỉnh Quảng Ngãi.


3
4. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi sử dụng một số phương pháp như sau:
Phương pháp tài liệu: Tiến hành thu thập tài liệu, tiếp cận nghiên cứu, tìm hiểu về
cơ sở dữ liệu địa lý, hệ thống thông tin địa lý, phần mềm phát triển các ứng dụng

GIS (GeoServer); Phương pháp bản đồ: Số hóa bản đồ bằng phần mềm Mapinfo; sử
dụng bản đồ số hành chính Việt Nam.
5. Ý nghĩa đề tài
Đề tài góp phần xây dựng một website để tiện cho việc tra cứu, tìm kiếm
thơng tin nhà trọ tại tỉnh Quảng Ngãi, qua đó giúp học sinh, sinh viên dễ dàng tìm ra
những nhà trọ phù hợp với điều kiện của mình.
6. Bố cục đề tài
Báo cáo của luâ ̣n văn đươ ̣c tở chức thành 3 chương chính:
Chương 1. Nghiên cứu tổng quan
Trong chương này, luận văn tập trung trình bày các nội dung: Khái niệm về
GIS; các thành phần của GIS và đặc điểm của nó; giới thiệu một số phần mềm
thông dụng hiện nay cho xây dựng ứng dụng của GIS. Khái niệm WebGIS và phân
loại WebGIS.
Chương 2. Phân tích và thiết kế hệ thống
Đây là một chương quan trọng trong đề tài. Trong chương này luận văn giới
thiệu mục đích cũng như chức năng của ứng dụng và phần quan trọng là phân tích
và thiết kế hệ thống như: thiết kế các mơ hình xử lý tổng quát, các quy trình xử lý
trên server, client... và trình bày việc chọn lựa giải pháp để định hướng công nghệ.
Chương 3. Xây dựng chương trình và thực nghiệm
Trong chương này, luận văn chọn lựa phương pháp để số hóa bản đồ và xác
định quy trình để số hóa bản đồ giấy thành bản đồ số bằng cách sử dụng MapInfo.
Sau đó, thiết kế giao diện cho trang Web, sử dụng công nghệ Geoserver để phát
triển và cài đặt ứng dụng.


4
CHƯƠNG 1
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Trong chương này, luận văn tập trung trình bày các nội dung: Khái niệm về
GIS, các thành phần của GIS và đặc điểm của nó; Giới thiệu một số phần mềm,

công cụ hỗ trợ và một số ứng dụng của GIS đã triển khai trong thực tế; Khái niệm
về WebGIS, kiến trúc và các chiến lược phát triển của nó.
1.1. TỔNG QUAN VỀ GIS
1.1.1. Khái niệm
Thơng tin địa lý được thể hiện chủ yếu dưới dạng bản đồ đã ra đời từ xa xưa.
Các bản đồ trước hết được phác thảo để mơ tả vị trí, cảnh quan, địa hình…Bản đồ
chủ yếu gồm những điểm và đường. Tuy nhiên bản đồ dạng này thích hợp cho quân
đội và các cuộc thám hiểm hơn là được sử dụng như một công cụ khai thác tiềm
năng của địa lý.
Bản đồ vẫn tiếp tục được in trên giấy ngay cả khi máy tính đã ra đời một thời
gian dài trước đó. Bản đồ in trên giấy bộc lộ những hạn chế như: Thời gian xây
dựng, đo đạc, tạo lập rất lâu và tốn kém. Lượng thông tin mang trên bản đồ giấy là
hạn chế vì nếu mang hết các thơng tin lên bản đồ sẽ gây khó đọc. Bên cạnh đó bản
đồ giấy khơng thể cập nhật theo thời gian được …
Ý tưởng mơ hình hóa khơng gian lưu trữ vào máy tính, tạo nên bản đồ máy
tính. Đó là bản đồ đơn giản có thể mã hóa, lưu trữ trong máy tính, sửa chữa khi cần
thiết, có thể hiển thị trên màn hình và in ra giấy. Tuy nhiên các nhà nghiên cứu nhận
thấy nhiều vấn đề địa lý cần phải thu thập một lượng lớn thông tin không phải là
bản đồ. Lúc này khái niệm Hệ thống thông tin địa lý ra đời thay thế cho thuật ngữ
bản đồ máy tính.
GIS được hình thành từ các ngành khoa học: Địa lý, Bản đồ, Tin học và Toán
học. Chỉ đến những năm 80 thì GIS mới có thể phát huy hết khả năng của mình do
sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ phần cứng và phần mềm GIS. Từ thập niên
80, GIS đã trở nên phổ biến trong các lĩnh vực thương mại, khoa học và quản lý.


5
Chúng ta có thể gặp nhiều cách định nghĩa về GIS, ví dụ:
- GIS là một tập hợp của các phần cứng, phần mềm máy tính cùng với các
thơng tin địa lý mô tả không gian. Tập hợp này được thiết kế để có thể thu thập, lưu

trữ, cập nhật, thao tác, phân tích, thể hiện tất cả các hình thức thơng tin mang tính
khơng gian [3].
- GIS là một hệ thống máy tính có khả năng lưu trữ và sử dụng dữ liệu mơ tả
các vị trí trên bề mặt trái đất.
- Một hệ thống được gọi là GIS nếu nó có các cơng cụ hỗ trợ cho việc thao tác
với dữ liệu không gian.
- Cơ sở dữ liệu GIS là sự tổng hợp có cấu trúc các dữ liệu số hóa khơng gian
và phi khơng gian về các đối tượng bản đồ, mối liên hệ giữa các đối tượng khơng
gian và các tính chất của một vùng của đối tượng [3][6].
Tóm lại, hệ thống thơng 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.
Công nghệ GIS tổng hợp các chức năng chung về quản lý dữ liệu như hỏi đáp và
phân tích thống kê với sự thể hiện trực quan và phân tích các vật thể hiện tượng
không gian trong bản đồ. Sự khác biệt giữa GIS và các hệ thống thơng tin thơng
thường là tính ứng dụng của nó rất rộng trong việc giải thích hiện tượng, dự báo và
quy hoạch chiến lược.
1.1.2. Lịch sử hình thành GIS
Theo nhiều tài liệu cho thấy, lịch sử hình thành GIS không được cụ thể lắm
bởi lẽ những khái niệm tương tự GIS đã tồn tại ngay từ khi xuất hiện con người, từ
khi con người có nhu cầu đi lại, sinh hoạt, buôn bán,... Mặc dù vậy, sự đóng góp rất
lớn và rất tích cực của Giáo sư Roger Tomlinson vào năm 1963 đã khiến thế giới
phải công nhận ơng chính là cha đẻ của GIS.
Giáo sư Roger Tomlinson là người xây dựng hệ thống thông tin địa lý đầu tiên
trên thế giới. Đó là Hệ thống thơng tin địa lý quốc gia Canada (CGIS). Ngồi ra,
ơng cịn được biết đến như là người đầu tiên đưa ra thuật ngữ GIS.


6
Nói đến GIS, chúng ta cũng có thể nghĩ đến việc lưu trữ và truy vấn dữ liệu,
đặc biệt là dữ liệu không gian đồ sộ. Những lý thuyết và thực tế về cơ sở dữ liệu và

hệ thống thông tin ra đời vào cuối những năm 60, đầu những năm 70 là một đóng
góp khác cho sự ra đời của GIS.
Vào những năm 1950, các lực lượng quân sự bắt đầu sử dụng viễn thám môi
trường (Environmental Remote Sensing) trong các công tác đặc biệt. Sự “chuyển
nhượng” công nghệ viễn thám từ quân sự sang dân sự vào những năm 1960 là một
động lực khác thúc đẩy GIS.
GIS sẽ khơng là GIS nếu nó khơng thực hiện các bài tốn phân tích khơng
gian (Spacial Analysis). Một lớp bài bài tốn phân tích khơng gian kinh điển đó là
chồng lớp (Overlay). Những lý luận ứng dụng đại số bản đồ (Map Algebra) vào
những năm 60 trong các ứng dụng quy hoạch giúp bổ sung thêm một “bệ phóng”
nữa cho “tên lửa” GIS.
Tất cả những ý tưởng trên dường như được hội tụ vào cùng một thời điểm.
Rober Tomlinson là một trong những người nhạy bén đón nhận những tinh hoa đó
và chuyển thành một GIS.
GIS ngày nay khơng chỉ dừng lại ở mức cơng nghệ mà nó đã tiến lên nhiều
nấc đến khoa học (Geographic Information Science – GISci) và dịch vụ
(Geographic Information Services).
1.1.3. Mơ hình cơng nghệ
Cách khái qt có thể hiểu cơng nghệ GIS như là một q trình sau [3]:

Dữ
liệu
vào

Quản lý
dữ liệu

Xử lý
dữ
liệu

Phân tích
và mơ hình

Hình 1.1. Mơ hình cơng nghệ GIS

Dữ
liệu ra


7

- Dữ liệu vào: Dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi giữa
các cách biểu diễn dữ liệu, máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, hình chụp.
- Quản lý dữ liệu: Sau khi dữ liệu được thu thập và tổng hợp, GIS cần cung
cấp các thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo: Bảo mật số liệu, tích
hợp số liệu, lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì. GIS lưu thông tin thế giới thực
thành các tầng dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt trong cùng một hệ trục toạ độ và
chúng có khả năng liên kết với nhau.
- Xử lý dữ liệu: Các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thơng tin.
Nó giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp cơng việc gì. Kết quả của xử lý
dữ liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ.
- Phân tích và mơ hình: Số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của
GIS. Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và
định lượng thơng tin đã thu thập.
- Dữ liệu ra: Một trong các phương diện công nghệ GIS là sự thay đổi của các
phương pháp khác nhau trong đó thơng tin có thể hiển thị khi nó được xử lý bằng
GIS. Các phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể cung cấp bằng các bản
đồ và ảnh 3 chiều.
1.1.4. Thành phần của GIS

Năm thành phần quan trọng cấu thành nên GIS [9]:

Hình 1.2. Mơ phỏng các thành phần cơ bản trong GIS


8
- Phần cứng: Phần cứng hệ thống thông tin địa lý có thể là một máy tính hoặc
một hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi.
- Phần mềm: 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… Thông thường
dựa trên mục tiêu xây dựng cơ sở dữ liệu người ta lựa chọn các giải pháp cho phần
cứng và phần mềm hệ thống thông tin địa lý.
- Cơ sở dữ liệu: Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ
liệu. 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.
- Con người: Như ta đã biết, đối với một tổ chức không phải chỉ đơn giản mua
một hệ thống phần cứng và một vài phần mềm nào đó là đủ, nó địi hỏi phải có đội
ngũ cán bộ kỹ thuật, đó là các chuyên viên tin học, các nhà lập trình và các chuyên
gia về các lĩnh vực khác nhau, họ những người trực tiếp thiết kế, xây dựng và vận
hành hệ thống thông tin địa lý.
- Phương thức tổ chức: 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 mơ 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…
1.1.5. Dữ liệu địa lý trong GIS
Trong các hệ thống thông tin địa lý, mỗi thực thể trong thế giới thực được biểu

diễn trong máy tính số bằng những mơ hình dữ liệu khác nhau để mơ tả thuộc tính,
vị trí, thời gian và sự quan hệ giữa chúng với nhau. Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ
bản trong GIS đó là dữ liệu khơng 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 và có quan hệ chặt chẽ với nhau. Trong


9
đó, mơ hình Raster hoặc mơ hình Vector được sử dụng để biểu diễn vị trí mơ hình
phân cấp, mơ hình mạng hoặc mơ 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: Các đối tượng không gian trong GIS được nhóm theo ba
loại đối tượng như điểm, đường và vùng. Ba đối tượng khơng gian trên dù ở mơ
hình cấu trúc dữ liệu GIS nào đều có một điểm chung là vị trí của chúng đều được
ghi nhận bằng giá trị toạ độ trong một hệ toạ độ nào đó tham chiếu với hệ toạ độ
dùng cho Trái đất.
- Dữ liệu thuộc tính: Dữ liệu thuộc tính là các thơng 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. Dữ liệu thuộc
tính có thể là định tính - mơ tả chất lượng (qualitative) hay là định lượng (quantative).
Các thông tin thuộc tính thường được lưu trữ dưới dạng các tập tin dữ liệu của các hệ
quản trị dữ liệu như DBASE, ACCES, ORACLE. Thông thường các phần mềm GIS
như ARCGIS, MAPINFO, ARCINFO, ARCVIEW,... thường có thêm phần chức
năng quản trị cơ sở dữ liệu thuộc tính dưới dạng các tệp *.DAT, *.DBF.
1.1.6. Chức năng của GIS
GIS có một số chức năng như quản lý, lưu trữ, tìm kiếm, thể hiện, trao đổi và xử
lý dữ liệu không gian cũng như các dữ liệu thuộc tính. Dưới đây là 4 chức năng chính:
- 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 cơng
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 cơng/ qt ảnh hàng khơng, 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: Sau khi dữ liệu được thu thập và tích hợp, GIS cung cấp
chức năng lưu trữ và duy trì dữ liệu. Hệ thống quản lý dữ liệu hiệu quả phải đảm
bảo các điều kiện về an toàn dữ liệu, tồn vẹn dữ liệu, lưu trữ và trích xuất dữ liệu,
thao tác dữ liệu.


10
- Phân tích khơng gian: Đây là chức năng quan trọng nhất của GIS làm cho nó
khác với các hệ thống khác. Phân tích khơng 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 thơng 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.
1.1.7. Một số ứng dụng của GIS
Công nghệ GIS ngày càng được sử dụng rộng rãi. GIS có khả năng sử dụng dữ
liệu khơng gian và dữ liệu thuộc tính (phi khơng gian) từ các nguồn khác nhau khi
thực hiện phân tích khơng gian để trả lời các câu hỏi của người sử dụng. Một số ứng
dụng cụ thể của GIS thường thấy trong thực tế đó là [5]:
- Quản lý hệ thống đường phố, bao gồm các chức năng: Tìm kiếm địa chỉ khi
xác định được vị trí cho địa chỉ phố hoặc tìm vị trí khi biết trước địa chỉ phố. 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.
- Quản lý giám sát tài nguyên, thiên nhiên, môi trường bao gồm các chức
năng: Quản lý gió và thuỷ hệ, các nguồn nhân tạo, vùng ngập úng, đất nông nghiệp,

tầng ngập nước, rừng, vùng tự nhiên, phân tích tác động mơi trường… Xác định vị
trí chất thải độc hại. Mơ hình hóa nước ngầm và đường ơ nhiễm. Phân tích phân bố
dân cư, quy hoạch tuyến tính.
- Quản lý quy hoạch: Phân vùng quy hoạch sử dụng đất, các hiện trạng xu thế
môi trường, quản lý chất lượng nước.
- 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.
- Phân tích tổng điều tra dân số, lập bản đồ các dịch vụ y tế, bưu điện và nhiều
ứng dụng khác.


11
1.1.8. Số hóa bản đồ
- Khái niệm: Q trình chuyển các thông tin từ bản đồ, bản vẽ hoặc văn bản (số
liệu ghi các tọa độ) về dạng số để có thể lưu trữ, quản lý trên một tệp trong máy tính.
- u cầu về số hóa: Các tiêu chuẩn trình bày bản đồ rất chặt chẽ, do đó u
cầu về chất lượng bản đồ số rất cao như yêu cầu khơng bị mất thơng tin; u cầu các
thuộc tính như màu sắc, giá trị,...; trình bày đúng các tiêu chuẩn bản đồ (font chữ,
các thư viện, các kí hiệu,...).
- Cơng cụ số hóa bản đồ: Tơi sử dụng phần mềm MapInfo 10.5 để số hóa
bản đồ.
MapInfo Professional là mơi trường cho phép thực hiện tạo, hiệu chỉnh dữ liệu
bản đồ. MapInfo Professional cung cấp những công cụ cho phép tạo và hiệu chỉnh
lớp cũng như những đối tượng trên bản đồ một cách dễ dàng và nhanh chóng.
a. Các tập tin của MapInfo
Việc tạo ra các lớp cũng như các đối tượng bản đồ sẽ được MapInfo tự tổ chức
và lưu thành những tập tin có phần mở rộng như sau:
<tên tệp>.tab: Tệp này mô tả cấu trúc của bảng MapInfo. Nó là một tệp văn
bản nhỏ để mơ tả định dạng của tệp chứa dữ liệu.
<tên tệp>.dat (.mdb, .aid hoặc .dbf): Đây là những tệp chứa dữ liệu.

<tên tệp>.map: Tệp này mô tả đối tượng đồ họa
<tên tệp>.id: Tệp tham khảo ngang mà liên kết dữ liệu đối với các đối tượng.
<tên tệp>.ind: Đây là tệp chỉ mục. Tệp chỉ mục cho phép tìm kiếm các đối
tượng trên bản đồ sử dụng đối tượng Find.
b. Sơ bộ về bản đồ trong MapInfo
Một bản đồ trong MapInfo gồm 2 phần: phần bản đồ (hay đồ họa) và phần dữ
liệu (hay thơng tin hoặc thuộc tính).
Đồ họa
Phần đồ họa của MapInfo là những đối tượng được biểu hiện trên màn hình
máy tính. Phần đồ họa được hiển thị trong cửa sổ bản đồ (Map Window). MapInfo
sử dụng các khái niệm toán học để biểu diễn chi tiết bản đồ.


12
Có ba kiểu khái niệm tốn học chính được sử dụng để xây dựng bản đồ trên
MapInfo:
- Điểm: Là một đối tượng tốn học khơng có kích thước, khơng có chiều dài,
chỉ có tọa độ (trong một hệ tọa độ nào đó). Điểm dùng để minh họa cho một thành
phố, một trạm xăng, một trường học... Điểm được tượng trưng bằng một chấm.
Trong MapInfo, tùy theo nội dung của điểm đó (minh họa cho cái gì) mà ta có thể
chọn kiểu biểu tượng để minh họa cho một điểm. Vì vậy, điểm trong MapInfo được
gọi là biểu tượng (symbol).
- Đường: Là một đối tượng hình học khơng có chiều rộng nhưng có chiều dài.
Đường trong MapInfo bao gồm các thành phần nhỏ được gọi là đoạn (segment).
Giữa hai đoạn liền nhau là nốt (node). Các điểm nối này cho phép ta chỉnh sửa các
đường. Đường được dùng để minh họa cho một con sông, một đường giao thông...
- Vùng: Là đối tượng có diện tích. Vùng cũng bao gồm các thành phần nhỏ là
đoạn và các điểm nốt nhưng nốt đầu tiên và nốt cuối cùng trùng nhau nên tạo ra một
đường khép kín và phần phía trong đường ranh giới có diện tích. Vùng có chu vi là
đường giới hạn ranh giới của vùng đó. Vùng thực chất là một hình đa giác. Vùng

được sử dụng để minh họa cho một quận, một tỉnh, một quốc gia...
Người làm bản đồ số cần phải biết cách vi tính hóa (hay số hóa) những thơng
tin địa lý từ bản đồ giấy vào bản đồ số sao cho hợp lý. Ví dụ như sơng suối được số
hóa bằng kiểu đường, nhưng trong một bản đồ có những con sơng lớn, thấy được
hình dạng hai bờ sơng thì lại phải số hóa nó thành kiểu vùng.
Phần đồ họa trong MapInfo được quản lý theo lớp (layer), nghĩa là các thông
tin địa lý được tổ chức theo từng nhóm, ví dụ như trên bản đồ một thành phố, ta có
lớp đường xá, lớp quận huyện, lớp địa danh, lớp sông suối... Nhờ khả năng này mà
ta có thể hiển thị thơng tin theo ý muốn. Khi muốn sử dụng những thơng tin nào đó,
ta có thể mở những lớp thơng tin đó ra. Cửa sổ bản đồ có thể chứa một hay nhiều
lớp bản đồ đang được mở. Nếu các lớp bản đồ thuộc cùng một vị trí địa lý thì có thể
hiển thị chồng lên nhau. Ta có thể hình dung mỗi lớp bản đồ như là một tờ giấy
kính (transparency) có hình vẽ và bản đồ giống như nhiều tờ giấy kính chồng lên


13
nhau để tạo ra một cái nhìn cuối cùng. Các lớp bản đồ được sắp xếp theo thứ tự trên
dưới, có nghĩa là lớp ở dưới bị lớp ở trên che khuất những phần chung vị trí. Ngồi
ra, phía trên cùng các lớp bản đồ đang mở ln có một lớp mặc định được gọi là lớp
Cosmetic (Cosmetic Layer). Lớp này giống như một lớp nháp, ta có thể đánh dấu
chỉnh sửa vào lớp này và thêm bớt các đối tượng đồ họa vào nó nhưng khơng ảnh
hưởng đến các lớp bản đồ khác ở dưới. Những đối tượng được vẽ thêm vào lớp bản
đồ này có thể được lưu vào những lớp bản đồ đang mở hoặc lưu thành một lớp bản
đồ riêng. Lớp Cosmetic còn được sử dụng trong việc trình bày bản đồ khi in ấn, ví
dụ như thêm các chi tiết để trình bày bản đồ. Các đối tượng trong lớp này khơng có
phần dữ liệu.
Dữ liệu
Ngồi phần đồ họa, bản đồ số trong MapInfo cịn có dữ liệu được hiển thị
trong một cửa sổ gọi là Browser Window (cửa sổ dữ liệu). Dữ liệu trong MapInfo
hiển thị trên một bảng và chúng được cấu trúc theo kiểu dữ liệu tương tự các kiểu

dữ liệu khác như Excel, Access,... MapInfo cũng có thể mở các dạng dữ liệu khác
như Excel, Access,...
Mỗi cửa sổ dữ liệu có thể hiển thị thông tin của một lớp bản đồ hay một phần
của một lớp bản đồ. Cửa sổ này bao gồm các ô (tương tự bảng Excel, Access). Các
ô xếp theo chiều dọc được gọi là trường (Field) hay cột (Column). Mỗi cột hiển thị
một loại thông tin của đối tượng trên bản đồ, ví dụ đối với bản đồ các tỉnh của Việt
Nam chẳng hạn, ta có thể có các cột tên tỉnh, diện tích, chu vi tỉnh, dân số.... Mỗi
cột có một định dạng khác nhau tùy theo nội dung chứa cột đó. Ta có thể thêm hay
bớt những trường cũng như thay đổi định dạng các trường. Các hàng trong cửa sổ
dữ liệu được gọi là bản ghi (record). Mỗi một bản ghi liên kết với một đối tượng đồ
họa trên cửa sổ bản đồ, hay nói cách khác mỗi đối tượng đồ họa trên cửa sổ bản đồ
có thơng tin nằm trên một hàng trong cửa sổ dữ liệu. Đối tượng đồ họa và dữ liệu là
hai thành phần thống nhất của một bản đồ số trong MapInfo.
Nếu quan niệm bản đồ số như các lớp đối tượng thì cửa sổ dữ liệu là thơng tin
của đối tượng trên bản đồ. Nếu ta quan niệm bản đồ số như là một cở sở dữ liệu thì


14
các đối tượng đồ họa trên một lớp bản đồ là một “cột”, được gọi là “cột đối tượng”
(Object column hay obj column), vì cột khơng hiển thị được trong cửa sổ dữ liệu
nên được hiển thị riêng trong cửa sổ bản đồ. MapInfo quan niệm bản đồ số như một
cơ sở dữ liệu với các đối tượng trong cửa sổ bản đồ được gọi là một “cột” nên một
bản đồ cũng được gọi là một bảng (table). MapInfo sử dụng thuật ngữ này để chỉ cả
phần dữ liệu lẫn đồ họa (“cột” đối tượng) trong một bản đồ số. Một bảng của
MapInfo có thể khơng có cột đối tượng. Lúc đó chúng hồn tồn giống như một cơ
sở dữ liệu bình thường, kiểu dữ liệu của Excel hay Access. Cửa sổ dữ liệu có thể là
dữ liệu nguyên thủy của MapInfo (native) hay dữ liệu của các định dạng khác (như
Excel, Access...) đã được đăng ký vào MapInfo.
1.2. GIỚI THIỆU VỀ WEBGIS
1.2.1. Khái niệm WebGIS

GIS có nhiều định nghĩa nên WebGIS cũng có nhiều định nghĩa. Nói chung,
các định nghĩa của WebGIS dựa trên những định nghĩa đa dạng của GIS và có thêm
các thành phần của Web. Sau đây là một số định nghĩa về WebGIS:
- WebGIS là một hệ thống phức tạp cung cấp truy cập trên mạng với những
chức năng như là bắt giữ hình ảnh, lưu trữ, hợp nhất dữ liệu, thao tác dữ liệu, phân
tích và hiển thị dữ liệu khơng gian.
- WebGIS là hệ thống thông tin địa lý được phân bố thông qua hệ thống mạng
máy tính phục vụ cho việc hợp nhất, phân tán, giao tiếp với các thông tin địa lý
được hiển thị trên World Wide Web. Trong cách thực hiện nhiệm vụ phân tích GIS,
dịch vụ này gần giống như kiến trúc Client – Server của Web. Xử lý thông tin địa lý
được chia thành các nhiệm vụ ở phía Server và phía Client. Điều này cho phép
người dùng có thể truy xuất, thao tác và nhận kết quả từ việc khai thác dữ liệu GIS
từ trình duyệt web của họ mà không phải trả tiền cho phần mềm GIS.
Một Client tiêu biểu là trình duyệt web và server – side bao gồm một
Webserver có cung cấp một chương trình phần mềm WebGIS. Client thường yêu
cầu một ảnh bản đồ hay vừa xử lý thông tin địa lý qua Web đến server ở xa. Server
chuyển đổi yêu cầu thành mã nội bộ và gọi những chức năng về GIS bằng cách


15
chuyển tiếp yêu cầu tới phần mềm WebGIS. Phần mềm này trả về kết quả, sau đó
kết quả này được định dạng lại cho việc trình bày bởi trình duyệt hay những hàm từ
các plugin hoặc Java applet. Server sau đó trả về kết quả cho Client hiển thị hoặc
gửi dữ liệu và các cơng cụ phân tích đến Client để dùng ở phía Client. Phần lớn sự
chú ý gần đây là tập trung vào việc phát triển các chức năng GIS trên Internet.
WebGIS có tiềm năng lớn trong việc làm cho thông tin địa lý trở nên hữu dụng và
sẵn sàng đưa tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới. Thách thức lớn của
WebGIS là việc tạo ra một hệ thống phần mềm không phụ thuộc vào Platform và
chạy trên chuẩn giao thức mạng TCP/IP, có nghĩa là khả năng WebGIS được chạy
trên bất kỳ trình duyệt web của bất kỳ máy tính nào nối mạng internet. Đối với vấn

đề này, các phần mềm GIS phải được thiết kết lại để trở thành ứng dụng WebGIS
theo các kỹ thuật mạng internet.
1.2.2. Kiến trúc WebGIS
Kiến trúc xuất bản web của hệ thống dữ liệu không gian cũng gần giống như
kiến trúc dành cho một hệ thông tin web cơ bản khác, ngoại trừ có ứng dụng GIS sử
dụng các kỹ thuật khác. Có nhiều dạng của việc xuất bản web cho thông tin không
gian, phần phức tạp nhất sẽ được trình bày ở đây để có cái nhìn tổng quát hơn về
kiến trúc của chúng.
Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được dùng để quản lý và truy xuất dữ liệu không
gian, được đặt trên data server. Nơi lưu trữ (clearing house) được dùng để lưu trữ và
duy trì những siêu dữ liệu (metadata) về dữ liệu khơng 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 tốn thơng tin khơng gian thơng
qua các hàm cụ thể. Tất cả các 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.