Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MOBILE GIS VÀ GPS 1. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ MOBILE GIS 1. Khái niệm về mobile GIS Có rất nhiều lĩnh vực nhƣ đo đạc bản đồ, môi trƣờng, giao thông,. cần tới nhu cầu thu thập, sử dụng dữ liệu không gian tức thời ngay ngoài thực địa, và Mobile GIS ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu đó.
Giải pháp này có thể hợp nhất GIS, GPS và các công nghệ viễn thám cho truy cập dữ liệu không gian thông qua các thiết bị di động. Việc sử dụng thiết bị Mobile GIS rất tiện lợi, ngƣời đi thực địa có thể dễ dàng mang thiết bị Mobile GIS thu thập dữ liệu vị trí và dữ liệu thuộc tính của đối tƣợng. Với công nghệ wireless, GPRS, hay 3G, ngƣời sử dụng có thể cập nhật dữ liệu theo thời gian thực và trao đổi giữa máy chủ trung tâm quản lý dữ liệu bản đồ. Một thuận lợi khác của giải pháp Mobile GIS là phần cứng của hệ thống có thể tƣơng thích với các thiết bị GPS phục vụ mục đích đo đạc bản đồ và dẫn đƣờng.
Theo hãng ESRI, Mobile GIS là sự mở rộng của công nghệ GIS từ văn phòng tới thực địa. Mobile GIS cho phép ngƣời sử dụng có thể thu thập, lƣu trữ, cập nhật, phân tích và hiển thị thông tin địa lý ngay tại thực địa [20]. Để làm đƣợc điều này, Mobile GIS tích hợp các kỹ thuật: hệ thống định vị toàn cầu (GPS), hệ thống thông tin địa lý (GIS), và có thể cả thiết bị truyền thông cầm tay. Trong quá khứ, quá trình thu thập và biên tập dữ liệu ngoài thực địa rất tốn thời gian và gặp nhiều sai sót.
Dữ liệu thực địa đầu tiên đƣợc phác họa trên bản đồ giấy hoặc điền vào các phiếu điều tra thực địa. Khi trở lại văn phòng, các điều chỉnh ghi nhận ngoài thực địa này đƣợc giải đoán và nhập thủ công trở lại cơ sở dữ liệu số GIS. Hệ quả là dữ liệu GIS thƣờng không đƣợc hiện hành hoặc chính xác nhƣ yêu cầu. Phát triển một hệ thống Mobile GIS sẽ cho phép giải quyết đƣợc những vấn đề này vì: 1.
GIS đƣợc đƣa đến thực địa nhƣ là bản đồ số trên các thiết bị truyền thông cầm tay di động. Truy xuất tại thực địa đến nguồn dữ liệu địa lý của tổ chức và cho phép chỉnh sửa, cập nhật dữ liệu theo thời gian thực đến cơ sở dữ liệu. Mobile GIS có một tiềm năng lớn, đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực liên quan đến dữ liệu không gian. Ngày nay số lƣợng các ứng dụng của Mobile GIS đã tăng lên nhanh chóng nhờ các công ty cá nhân, các tổ chức chính phủ và các đơn 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vị đào tạo, nghiên cứu khoa học.
Các thành phần của hệ thống Mobile GIS [28]. Ứng dụng của mobile GIS Đối tƣợng sử dụng chính của Mobile GIS là những ngƣời đi điều tra thực địa trong các dự án sử dụng dữ liệu không gian nhƣ thành lập bản đồ, điều tra đất đai, nghiên cứu môi trƣờng,. và tất cả những ngƣời cần sử dụng dịch vụ định vị [28]. Ví dụ nhƣ một nhà khoa học trong vƣờn quốc gia có thể sử dụng GPS và thiết bị Mobile GIS để hiệu chỉnh, thêm hoặc xóa các vị trí có hệ thực vật đặc biệt, nhạy cảm.
Một ngƣời mua hàng có thể sử dụng điện thoại thông minh để tìm khu vực mua sắm và tìm quãng đƣờng ngắn nhất để đi tới đó. Nhân viên cảnh sát có thể sử dụng Pocket PC để báo cáo về các vụ va chạm với vị trí chính xác và thông báo này đƣợc gửi ngay lật tức tới trung tâm xử lý thông qua mạng không dây. Những ứng dụng Mobile GIS này sử dụng các công nghệ khác nhau cùng với phần mềm đi kèm và các thiết bị phần cứng. Có vài cách gọi khác nhau, chẳng hạn GIS cho thực địa (field-based GIS, sau đây gọi tắt là GIS thực địa theo Pundt và Brinkkotter - Runde) [25], dịch vụ định vị vị trí (location based services - LBS, sau đây gọi tắt là GIS định vị, theo Peng và Tsou) [28], bản đồ di động (wireless GIS mapping, theo Xue và nnk) [36] và bản đồ từ xa (telecartography, theo Gartner) [24].
Hiện tại, sự khác biệt của những khái niệm này phản ánh sự phức tạp của ứng dụng Mobile GIS và các quá trình có liên quan đến kết nối trong GIS. Thuật ngữ Mobile GIS đƣợc định nghĩa nhƣ là một sự hợp nhất giữa phần cứng và phần mềm nhằm đáp ứng nhu cầu truy xuất dữ liệu không gian và các dịch vụ bằng các thiết bị di động thông qua hệ thống mạng không dây. Mobile GIS bao gồm 2 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lĩnh vực ứng dụng chính [28]: 1. GIS chuyên ngành: tập trung vào việc thu thập dữ liệu GIS, kiểm tra và cập nhật (dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính).
Các dịch vụ dựa vào vị trí (location-based services - LBS): hƣớng vào các chức năng quản lý địa điểm nhƣ định vị, định hƣớng đƣờng đi, tìm kiếm một địa điểm xác định hoặc theo dõi phƣơng tiện giao thông. Sự khác biệt chính giữa 2 lĩnh vực trên là khả năng biên tập, chỉnh sửa dữ liệu. Hầu hết các ứng dụng GIS thực địa đều cần chỉnh sửa hoặc thay đổi cơ sở dữ liệu gốc hoặc thay đổi dữ liệu thuộc tính của đối tƣợng. Dịch vụ dựa vào vị trí ít thay đổi cơ sở dữ liệu GIS và sử dụng chúng nhƣ là bản đồ nền hoặc tham chiếu cho mục đích dẫn đƣờng và tìm kiếm.
Việc thành lập bản đồ nhờ kết nối không dây của các thiết bị di động là một phần của công nghệ Mobile GIS.1 giới thiệu khái quát các thành phần công nghệ chính sử dụng trong GIS thực địa và GIS định vị cùng với các ứng dụng chính của chúng. Nhìn chung, công nghệ GIS thực địa chú trọng đến các chức năng GIS thông minh, yêu cầu các thiết bị xử lý số liệu tƣơng đối mạnh và màn hình hiển thị lớn cùng khả năng tƣơng tác, ví dụ các thiết bị máy tính bỏ túi và máy tính bảng. Hầu nhƣ các gói phần mềm GIS thực địa chỉ dựa trên nền các thiết bị phần cứng và độc lập với các thiết bị đó. Ở khía cạnh khác, công nghệ LBS tập trung vào giá trị thƣơng mại đƣợc tạo ra từ các thông tin cung cấp dịch vụ vị trí.
Các ứng dụng Mobile GIS và các công nghệ chính [28] Lĩnh vực Công nghệ Ứng dụng Phần cứng: Pocket PC (hệ điều Ứng dụng trong quản lý môi hành Window CE, Window trƣờng và tài nguyên thiên nhiên. Mobile); PDA (Palm OS); Table Tìm kiếm dữ liệu địa lý PC (Windows XP) Dịch vụ cung cấp (điện, nƣớc, GIS thực Phần mềm: ArcPad, MapXtend, gas,. địa IntelliWhere, Onsite,. Hệ thống thành lập bản đồ và Nền tảng ứng dụng: Java, Visual quản lý đất đai.NET Các dịch vụ khẩn cấp và cảnh Kết nối: Wifi, GPRS, 3G báo rủi ro.
GPS: Sử dụng thiết bị có cáp tín 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hiệu hoặc qua bluetooth Phần cứng: Điện thoại thông minh Trợ giúp trực tiếp (tìm kiếm vị tích hợp 2,5G; 3G hoặc các máy trí). tính trên phƣơng tiện giao thông Dẫn đƣờng cho các phƣơng tiện Phần mềm: Các dịch vụ trực tuyến giao thông (hệ thống xác định vị (trên nền Web) tƣơng thích với các trí theo thời gian thực và có chức thiết bị di động. năng dẫn đƣờng). Nền tảng ứng dụng: Java, Visual Dịch vụ giao dịch trong kinh GIS định vị Basic.
qua vệ tinh. Dịch vụ bản đồ. GPS: Gắn kèm thiết bị di động Các dịch vụ khẩn cấp. hoặc phƣơng tiện giao thông.
Quản lý thị trƣờng bất động sản. Máy chủ Web: Máy chủ quản lý dữ Các dịch vụ xã hội. Kiến trúc của hệ thống Mobile GIS Mobile GIS là các ứng dụng trên máy chủ cho phép nhận, xử lý số liệu và gửi thông tin tới các khách hàng [28]. Dịch vụ này nhận truy vấn từ các khách hàng (thông qua các trang web, điện thoại, máy tính bỏ túi, máy tính.) cho các mục đích thu thập và xử lý dữ liệu (ví dụ đo đạc bản đồ, tìm kiếm địa chỉ, tải dữ liệu cho một khu vực).
Các lệnh xử lý, phân tích và đo vẽ bản đồ đƣợc thực hiện trên máy chủ, hoặc trong một số trƣờng hợp đƣợc thực hiện trên các máy khách, hoặc trên cả hai. Kết quả xử lý đƣợc hiển thị trên máy khách, có thể là dữ liệu bản đồ, danh sách các địa chỉ tìm kiếm hoặc file dữ liệu. Mobile GIS có một số đặc điểm quan trọng: - Luôn có khả năng linh động (bao gồm khả năng bảo mật và kết nối); - Có thể hỗ trợ các thiết bị nhẹ, nhỏ gọn; - Có thể hỗ trợ nhiều máy khách trong cùng một thời điểm. Dƣới đây là 2 kiến trúc cơ bản của một hệ thống Mobile GIS (Hassin 2003): 1.
Ứng dụng độc lập (stand-alone application): tất cả các thành phần của hệ thống Mobile GIS đƣợc thiết lập trên thiết bị di động (là máy tính cầm tay). Dữ liệu sẽ đƣợc thu thập và lƣu trữ trên máy này, phần mềm GIS đƣợc cài đặt sẽ có chức năng hiển thị dữ liệu và thực hiện các thao tác xử lý, phân tích dữ liệu cơ bản. Để thực hiện một số chức năng chuyên sâu, ngƣời ta có thể cài đặt một số phần mềm ứng 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dụng chạy trên nền phần mềm Mobile GIS. Đây là kiến trúc đơn giản nhất của Mobile GIS nhƣng có khó khăn lớn trong chia sẻ dữ liệu và phối hợp giữa nhiều ngƣời sử dụng hoạt động đồng thời trong hệ thống.
Ngoài ra, dung lƣợng dữ liệu bị hạn chế bởi bộ nhớ của thiết bị di động. Phần mềm GIS Dữ liệu Phần mềm ứng dụng Hình 1. Mobile GIS theo kiến trúc độc lập. Kiến trúc khách - chủ (client - server): khác với kiến trúc độc lập, trong kiểu kiến trúc này dữ liệu đƣợc lƣu trữ trên một máy chủ riêng biệt.
Dó đó, hệ thống sẽ có khả năng phục vụ cho nhiều ngƣời sử dụng đồng thời cập nhật, khai thác dữ liệu. Ngoài ra, sẽ không có hạn chế về dung lƣợng dữ liệu. Tuy nhiên, khi triển khai hệ thống theo kiến trúc này sẽ phải thiết lập hạ tầng mạng để kết nối thiết bị di động với máy chủ. Máy chủ (dữ liệu) Phần mềm GIS Phần mềm GIS Dữ liệu Dữ liệu Phần mềm Phần mềm Hình 1.
Mobile ứng dụng ứngGIS dụngtheo kiến trúc khách - chủ. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong kiến trúc khách - chủ, để chuyển tải dữ liệu giữa thiết bị cầm tay và máy chủ cần sử dụng kết nối không dây.