Luận văn thạc sĩ về dịch vụ web OGC và ứng dụng trong nghiên cứu địa lý

Chuyên đề dịch vụ web OGC và ứng dụng trong địa lý, tiếp cận liên ngành, kết quả nghiên cứu có giá trị ứng dụng cao trong chuyên ngành

• Tác giả: Hồ Trung Nguyên
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Văn Đức
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Nghiên Cứu Dịch Vụ Web OGC Và Ứng Dụng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ
• 1.1. Giới thiệu tổng quan về GIS
• 1.2. Các thành phần của Gis
• 1.3. Con ngƣời
• 1.4. Phƣơng pháp phân tích
• 1.5. Các chức năng của GIS
• 1.6. Xuất dữ liệu ( Output )
• 1.7. Các mô hình dữ liệu GIS
• 1.7.1. Mô hình dữ liệu Vector
• 1.7.1.1. Giới thiệu mô hình dữ liệu Vector
• 1.7.1.2. Cấu trúc trong dữ liệu Vector
• 1.7.2. Mô hình dữ liệu Raster
• 1.7.2.1. Giới thiệu mô hình dữ liệu Raster
• 2. NGHIÊN CỨU VỀ OGC VÀ CÔNG NGHỆ WEBGIS NGUỒN MỞ
• 2.1. Giới thiệu về OGC (Open Geospatial Consortium)
• 2.2. Lịch sử của tổ chức OGC
• 2.3. Dịch vụ OGC cho GIS
• 2.4. Khái niệm và nguyên lý hoạt động của kiến trúc hƣớng dịch vụ (SOA)
• 2.5. OGC Web service (OWS)
• 2.6. Web Map Service (WMS)
• 2.7. Web Feature Service (WFS)
• 2.8. Công nghệ mã nguồn mở dựng để xây dựng WebGIS
• 2.9. Các công cụ quản trị PostgreSQL
• 2.10. Phần mở rộng PostGIS
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG DỊCH VỤ WEBGIS ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH SỒ LIỆU THỐNG KÊ THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI TỈNH QUẢNG BÌNH
• 3.1. Hiện trạng và nhu cầu thông tin
• 3.2. Phân tích hệ thống và định hƣớng công nghệ
• 3.3. Mô hình hệ thống
• 3.4. Thiết kế kiến trúc hệ thống
• 3.5. Thiết kế chức năng
• 3.6. Sơ đồ chức năng chính
• 3.7. Mô tả chức năng
• 3.8. Thiết kế giao diện
• 3.8.1. Giao diện quản trị
• 3.8.2. Giao diện ngƣời dùng
• 3.9. Xây dựng hệ thống
• 3.10. Cài đặt và sử dụng PostgresSQL+PostGIS
• 3.11. Cài đặt hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL
• 3.12. Import shapefile vào PostgreSQL/PostGIS – Kết nối gvSIG với CSDL
• 3.13. Đƣa CSDL trong postgreSQL lên GeoServer và tạo kiểu hiển thị (style) cho các lớp dữ liệu
• 3.14. Cài đặt và thử nghiệm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về OGC và dịch vụ web OGC

Tổ chức OGC (Open Geospatial Consortium) đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các tiêu chuẩn mở cho dữ liệu không gian. Mục tiêu chính của OGC là tạo ra các chuẩn thực thi chung nhằm thúc đẩy khả năng tương tác giữa các hệ thống GIS. Các dịch vụ OGC như Web Map Service (WMS) và Web Feature Service (WFS) cho phép người dùng truy cập và chia sẻ dữ liệu không gian một cách hiệu quả. Theo OGC, "Các dịch vụ này cung cấp khả năng truy cập dữ liệu không gian từ xa, giúp người dùng dễ dàng tích hợp và sử dụng dữ liệu trong các ứng dụng của họ." Việc áp dụng các tiêu chuẩn OGC trong phát triển dịch vụ web đã mở ra nhiều cơ hội cho việc tích hợp dữ liệu không gian vào các ứng dụng khác nhau, từ quản lý tài nguyên đến quy hoạch đô thị.

1.1. Khái niệm về dịch vụ web OGC

Dịch vụ web OGC là một phần quan trọng trong hệ sinh thái GIS hiện đại. Chúng cho phép người dùng truy cập và sử dụng dữ liệu không gian thông qua các giao thức chuẩn. Các dịch vụ này không chỉ giúp giảm thiểu chi phí phát triển phần mềm mà còn tăng cường khả năng chia sẻ thông tin giữa các tổ chức. Theo nghiên cứu, "Việc sử dụng dịch vụ web OGC giúp tối ưu hóa quy trình làm việc và nâng cao hiệu quả trong việc quản lý dữ liệu không gian." Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh ngày càng nhiều tổ chức cần tích hợp dữ liệu không gian vào các quyết định chiến lược của họ.

II. Ứng dụng của dịch vụ web OGC trong địa lý

Dịch vụ web OGC đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau của địa lý. Từ quản lý tài nguyên thiên nhiên đến quy hoạch đô thị, các dịch vụ này cung cấp nền tảng cho việc phân tích và trực quan hóa dữ liệu không gian. Một trong những ứng dụng nổi bật là trong lĩnh vực quản lý môi trường, nơi mà dữ liệu không gian được sử dụng để theo dõi và phân tích các thay đổi trong môi trường. Theo một báo cáo, "Việc áp dụng dịch vụ web OGC trong quản lý môi trường đã giúp cải thiện khả năng ra quyết định và tăng cường sự tham gia của cộng đồng." Điều này cho thấy giá trị thực tiễn của dịch vụ web OGC trong việc hỗ trợ các quyết định liên quan đến môi trường.

2.1. Tích hợp dữ liệu không gian trong các ứng dụng GIS

Việc tích hợp dữ liệu không gian thông qua dịch vụ web OGC đã tạo ra những bước tiến lớn trong lĩnh vực GIS. Các ứng dụng GIS hiện nay có thể dễ dàng truy cập và sử dụng dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, nhờ vào các tiêu chuẩn mở mà OGC phát triển. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác của các phân tích không gian. Theo một nghiên cứu, "Sự tích hợp này đã cho phép các nhà nghiên cứu và quản lý có cái nhìn tổng quan hơn về các vấn đề phức tạp trong không gian." Nhờ đó, các quyết định được đưa ra dựa trên dữ liệu chính xác và kịp thời hơn.

III. Phát triển ứng dụng dịch vụ web OGC trong thống kê kinh tế xã hội

Ứng dụng dịch vụ web OGC trong thống kê kinh tế - xã hội đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc phân tích và trực quan hóa dữ liệu. Các dịch vụ này cho phép các nhà nghiên cứu và quản lý dễ dàng truy cập và sử dụng dữ liệu không gian để phân tích các xu hướng kinh tế và xã hội. Theo một báo cáo, "Việc sử dụng dịch vụ web OGC trong thống kê đã giúp cải thiện khả năng phân tích và dự đoán các xu hướng phát triển kinh tế - xã hội." Điều này cho thấy sự cần thiết của việc phát triển các ứng dụng dựa trên dịch vụ web OGC trong bối cảnh hiện nay.

3.1. Xây dựng hệ thống dịch vụ webGIS cho thống kê

Xây dựng hệ thống dịch vụ webGIS cho thống kê kinh tế - xã hội là một trong những ứng dụng quan trọng của dịch vụ web OGC. Hệ thống này cho phép người dùng truy cập và phân tích dữ liệu không gian một cách dễ dàng và hiệu quả. Theo nghiên cứu, "Hệ thống này không chỉ giúp cải thiện khả năng truy cập dữ liệu mà còn nâng cao khả năng phân tích và ra quyết định dựa trên dữ liệu không gian." Việc phát triển hệ thống này sẽ góp phần quan trọng trong việc nâng cao chất lượng thông tin và hỗ trợ các quyết định chiến lược trong lĩnh vực kinh tế - xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã trở thành công cụ quan trọng trong việc thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu không gian, đặc biệt trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ Internet và ứng dụng WebGIS. Theo ước tính, GIS được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như kinh tế - xã hội, tài nguyên môi trường, bản đồ địa chất và khoáng sản. Tuy nhiên, chi phí phần mềm GIS thương mại cao đã thúc đẩy xu hướng phát triển các giải pháp mã nguồn mở nhằm giảm thiểu chi phí và tăng tính linh hoạt. Tổ chức Open Geospatial Consortium (OGC) đã đóng vai trò then chốt trong việc xây dựng các chuẩn mở, giúp các hệ thống GIS có thể tương tác và chia sẻ dữ liệu hiệu quả hơn.

Luận văn tập trung nghiên cứu dịch vụ WebGIS dựa trên chuẩn mở OGC và ứng dụng trong phân tích số liệu thống kê kinh tế - xã hội của thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình. Mục tiêu chính là xây dựng một dịch vụ WebGIS ứng dụng công nghệ mã nguồn mở để cung cấp thông tin thống kê không gian và thuộc tính một cách nhanh chóng, chính xác, phục vụ nhu cầu của các cá nhân và tổ chức. Nghiên cứu thực hiện trong phạm vi thành phố Đồng Hới với dữ liệu thu thập từ niên giám thống kê và các trang web chính thức của địa phương, trong khoảng thời gian đến năm 2014.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao khả năng khai thác dữ liệu thống kê kinh tế - xã hội thông qua tích hợp dữ liệu không gian và phi không gian, góp phần hỗ trợ công tác quản lý, hoạch định chính sách và phát triển kinh tế - xã hội địa phương. Việc ứng dụng các chuẩn mở OGC và công nghệ mã nguồn mở cũng giúp giảm chi phí đầu tư và tăng tính mở rộng cho hệ thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Hệ thống thông tin địa lý (GIS): Là hệ thống máy tính dùng để thu thập, lưu trữ, truy cập, phân tích và trình bày dữ liệu liên quan đến vị trí trên bề mặt Trái Đất. GIS bao gồm các thành phần cơ bản: con người, phần cứng, phần mềm, dữ liệu và phương pháp phân tích. Dữ liệu GIS được chia thành dữ liệu không gian (spatial) và dữ liệu phi không gian (non-spatial).

• Mô hình dữ liệu GIS: Bao gồm mô hình vector và raster. Mô hình vector biểu diễn đối tượng không gian dưới dạng điểm, đường và vùng với độ chính xác cao, phù hợp cho các phân tích không gian phức tạp. Mô hình raster biểu diễn dữ liệu dưới dạng lưới ô vuông (pixel), thuận tiện cho xử lý dữ liệu ảnh và các đối tượng dạng vùng.

• Kiến trúc WebGIS: Được xây dựng theo mô hình ba tầng gồm tầng trình bày (client), tầng giao dịch (server ứng dụng) và tầng dữ liệu (cơ sở dữ liệu). WebGIS sử dụng các dịch vụ web để cung cấp chức năng thu thập, phân tích và hiển thị dữ liệu địa lý qua Internet.

• Chuẩn mở OGC và kiến trúc hướng dịch vụ (SOA): OGC phát triển các chuẩn mở như Web Map Service (WMS), Web Feature Service (WFS) để đảm bảo khả năng tương tác và chia sẻ dữ liệu GIS giữa các hệ thống khác nhau. SOA là kiến trúc phần mềm phân tách các chức năng thành các dịch vụ độc lập, có thể truy cập qua mạng, giúp tăng tính linh hoạt và tái sử dụng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp tài liệu, phân tích và thực nghiệm xây dựng hệ thống WebGIS ứng dụng thống kê kinh tế - xã hội. Cụ thể:

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu không gian gồm ranh giới hành chính các xã, phường thành phố Đồng Hới; dữ liệu thuộc tính thu thập từ niên giám thống kê và trang web chính thức của thành phố.

• Phương pháp phân tích: Phân tích yêu cầu hệ thống, thiết kế kiến trúc ba tầng WebGIS, áp dụng các chuẩn OGC (WMS, WFS) để xây dựng dịch vụ bản đồ và dịch vụ dữ liệu không gian. Sử dụng công nghệ mã nguồn mở PostgreSQL/PostGIS làm hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian, GeoServer làm máy chủ bản đồ, Mapbuilder và OpenLayers làm thư viện giao diện web.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu và thu thập tài liệu trong giai đoạn đầu, tiếp theo là xây dựng dữ liệu và hệ thống trong khoảng thời gian từ năm 2013 đến 2014, cuối cùng là cài đặt, thử nghiệm và đánh giá hệ thống.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu được lấy từ toàn bộ các xã, phường của thành phố Đồng Hới, đảm bảo tính đại diện cho phân tích thống kê kinh tế - xã hội địa phương.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xây dựng thành công dịch vụ WebGIS ứng dụng thống kê kinh tế - xã hội: Hệ thống được triển khai trên nền tảng mã nguồn mở với PostgreSQL/PostGIS làm cơ sở dữ liệu không gian, GeoServer làm máy chủ bản đồ và Mapbuilder kết hợp OpenLayers làm giao diện người dùng. Hệ thống hỗ trợ hiển thị bản đồ ranh giới hành chính và các lớp dữ liệu thống kê với khả năng phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển và truy vấn thông tin chi tiết.

2. Tích hợp dữ liệu không gian và phi không gian hiệu quả: Dữ liệu ranh giới hành chính được chuẩn hóa và kết nối với dữ liệu thống kê kinh tế - xã hội từ niên giám và trang web chính thức. Việc tích hợp này giúp người dùng có thể xem thông tin thống kê theo vị trí địa lý cụ thể, nâng cao khả năng phân tích và ra quyết định.

3. Ứng dụng chuẩn mở OGC giúp tăng tính tương tác và mở rộng: Hệ thống sử dụng các dịch vụ WMS và WFS theo chuẩn OGC, cho phép truy cập dữ liệu bản đồ và dữ liệu vector một cách linh hoạt. Điều này giúp hệ thống có thể kết nối và chia sẻ dữ liệu với các hệ thống GIS khác, đồng thời hỗ trợ mở rộng trong tương lai.

4. Hiệu quả về chi phí và khả năng mở rộng: Việc sử dụng công nghệ mã nguồn mở giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư phần mềm GIS. Hệ thống có thể mở rộng thêm các lớp dữ liệu mới và nâng cấp chức năng mà không phụ thuộc vào các phần mềm thương mại đắt đỏ.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc xây dựng dịch vụ WebGIS dựa trên chuẩn mở OGC và công nghệ mã nguồn mở là khả thi và hiệu quả trong việc cung cấp thông tin thống kê kinh tế - xã hội có tính không gian. So với các nghiên cứu trước đây tập trung vào GIS truyền thống hoặc phần mềm thương mại, hệ thống này có ưu điểm về chi phí, tính linh hoạt và khả năng tích hợp dữ liệu đa nguồn.

Nguyên nhân thành công đến từ việc áp dụng kiến trúc ba tầng trong WebGIS, tận dụng các chuẩn OGC để đảm bảo tính tương thích và khả năng mở rộng. Việc sử dụng PostgreSQL/PostGIS và GeoServer cũng giúp xử lý dữ liệu không gian hiệu quả, đồng thời Mapbuilder và OpenLayers cung cấp giao diện thân thiện, dễ sử dụng cho người dùng không chuyên về GIS.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ tương tác trên bản đồ, bảng thống kê chi tiết và các lớp bản đồ đa dạng, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận và khai thác thông tin. Hệ thống cũng hỗ trợ các thao tác như phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển và truy vấn thông tin chi tiết, nâng cao trải nghiệm người dùng.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng nhận thấy một số hạn chế như yêu cầu kỹ thuật cao trong việc cài đặt và quản trị hệ thống, cũng như cần cập nhật dữ liệu thường xuyên để đảm bảo tính chính xác và kịp thời. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào mở rộng phạm vi dữ liệu, nâng cao tính năng phân tích không gian và cải thiện giao diện người dùng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai đào tạo và nâng cao năng lực cho cán bộ quản lý dữ liệu: Tổ chức các khóa đào tạo về công nghệ WebGIS, chuẩn OGC và quản trị hệ thống mã nguồn mở nhằm nâng cao kỹ năng vận hành và bảo trì hệ thống. Thời gian thực hiện trong 6 tháng, chủ thể là các cơ quan quản lý địa phương và đơn vị phát triển phần mềm.

2. Cập nhật và mở rộng dữ liệu thống kê không gian: Định kỳ thu thập, cập nhật dữ liệu kinh tế - xã hội và dữ liệu không gian để đảm bảo tính chính xác và kịp thời. Thời gian cập nhật hàng quý, chủ thể là các cơ quan thống kê và phòng ban liên quan.

3. Phát triển thêm các chức năng phân tích nâng cao: Tích hợp các công cụ phân tích không gian như phân tích mật độ, phân tích vùng ảnh hưởng, mô hình dự báo nhằm hỗ trợ ra quyết định chính sách. Thời gian phát triển 12 tháng, chủ thể là nhóm nghiên cứu và phát triển phần mềm.

4. Tăng cường quảng bá và mở rộng ứng dụng WebGIS: Đẩy mạnh tuyên truyền, giới thiệu hệ thống đến các tổ chức, doanh nghiệp và người dân để tăng cường sử dụng và khai thác dữ liệu. Thời gian thực hiện liên tục, chủ thể là các cơ quan truyền thông và quản lý địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý nhà nước về kinh tế - xã hội và quy hoạch đô thị: Giúp nâng cao hiệu quả quản lý, hoạch định chính sách dựa trên dữ liệu không gian và thống kê chính xác.

2. Nhà nghiên cứu và giảng viên trong lĩnh vực công nghệ thông tin và GIS: Cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn về ứng dụng chuẩn mở OGC và công nghệ mã nguồn mở trong xây dựng hệ thống WebGIS.

3. Doanh nghiệp và tổ chức phát triển phần mềm GIS: Tham khảo mô hình kiến trúc, công nghệ và quy trình xây dựng dịch vụ WebGIS ứng dụng trong thực tế, từ đó phát triển sản phẩm phù hợp.

4. Người dùng cuối và cộng đồng địa phương: Hỗ trợ tiếp cận thông tin thống kê kinh tế - xã hội một cách trực quan, dễ hiểu qua bản đồ tương tác, phục vụ nhu cầu nghiên cứu, đầu tư và phát triển.

Câu hỏi thường gặp

1. WebGIS là gì và có vai trò như thế nào trong quản lý dữ liệu địa lý?
   WebGIS là hệ thống GIS được triển khai trên nền tảng web, cho phép truy cập, phân tích và hiển thị dữ liệu địa lý qua Internet. Nó giúp người dùng dễ dàng tiếp cận thông tin không gian mọi lúc, mọi nơi, hỗ trợ quản lý và ra quyết định hiệu quả.

2. Chuẩn mở OGC có ý nghĩa gì trong phát triển hệ thống GIS?
   Chuẩn mở OGC giúp các hệ thống GIS khác nhau có thể tương tác, chia sẻ dữ liệu và dịch vụ một cách thống nhất, giảm thiểu sự phụ thuộc vào phần mềm thương mại, tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống.

3. Tại sao nên sử dụng công nghệ mã nguồn mở trong xây dựng WebGIS?
   Công nghệ mã nguồn mở giúp giảm chi phí đầu tư, tăng khả năng tùy biến và mở rộng hệ thống, đồng thời thu hút cộng đồng phát triển hỗ trợ và cải tiến liên tục, phù hợp với các dự án có ngân sách hạn chế.

4. Phương pháp tích hợp dữ liệu không gian và phi không gian được thực hiện như thế nào?
   Dữ liệu không gian (như ranh giới hành chính) được liên kết với dữ liệu phi không gian (thống kê kinh tế - xã hội) thông qua các khóa chung như mã vùng, giúp truy vấn và hiển thị thông tin thống kê theo vị trí địa lý cụ thể.

5. Hệ thống WebGIS này có thể áp dụng cho các địa phương khác không?
   Có thể. Với kiến trúc chuẩn mở và công nghệ mã nguồn mở, hệ thống dễ dàng tùy chỉnh, mở rộng để áp dụng cho các địa phương khác với dữ liệu tương ứng, giúp nâng cao hiệu quả quản lý và phân tích dữ liệu không gian.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công dịch vụ WebGIS ứng dụng thống kê kinh tế - xã hội cho thành phố Đồng Hới dựa trên chuẩn mở OGC và công nghệ mã nguồn mở.
• Hệ thống tích hợp hiệu quả dữ liệu không gian và phi không gian, cung cấp các chức năng tương tác bản đồ và truy vấn thông tin chi tiết.
• Việc áp dụng kiến trúc ba tầng và chuẩn OGC giúp tăng tính tương tác, mở rộng và giảm chi phí đầu tư.
• Hệ thống phù hợp với nhu cầu của người dùng không chuyên về GIS, hỗ trợ quản lý và ra quyết định chính sách địa phương.
• Đề xuất các bước tiếp theo gồm đào tạo, cập nhật dữ liệu, phát triển chức năng phân tích nâng cao và mở rộng ứng dụng.

Các cơ quan quản lý và nhà phát triển phần mềm nên phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất để nâng cao hiệu quả sử dụng WebGIS trong quản lý kinh tế - xã hội. Độc giả quan tâm có thể tham khảo chi tiết luận văn để áp dụng hoặc phát triển các dự án tương tự.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HỒ TRUNG NGUYÊN NGHIÊN CỨU DỊCH VỤ WEB OGC (open geospatial consortium) VÀ ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI - 2014 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HỒ TRUNG NGUYÊN NGHIÊN CỨU DỊCH VỤ WEB OGC (open geospatial consortium) VÀ ỨNG DỤNG Ngành : Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Kỹ thuật phần mềm Mã số : 60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. ĐẶNG VĂN ĐỨC HÀ NỘI - 2014 z 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng nội dung và những kết quả của luận văn tốt nghiệp này là do tôi tự nghiên cứu dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Đặng Văn Đức. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều đƣợc trình bày là của cá nhân tôi hoặc đƣợc tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác. Tất cả các tài liệu tham khảo đều đƣợc trích dẫn rõ ràng ở phần cuối của luận văn.

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan của mình. Hà Nội, ngày. năm 2014 Học viên Hồ Trung Nguyên z 2 LỜI CẢM ƠN Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới sự giúp đỡ của giảng viên hƣớng dẫn PGS. Thầy đã tận tình giúp đỡ tôi về chuyên môn, nghiên cứu và định hƣớng phát triển trong suốt thời gian làm luận văn.

Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến tập thể các thầy cô giáo trong Khoa CNTT – ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc Gia Hà Nội vì đã truyền đạt những kiến thức bổ ích, hiện đại cùng các phƣơng pháp nghiên cứu khoa học để tôi có đƣợc cơ sở vững chắc và hoàn thành luận văn này. Cảm ơn bạn học viên cao học khóa K18 đã tạo điều kiện cho tôi trao đổi, chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm thực tế qua các môn học, các buổi thảo luận và làm việc cùng nhóm. Mọi ngƣời đã giúp tôi hiểu thêm những vấn đề mà tôi không có điều kiện tìm hiểu, chỉ cho tôi những thứ tôi chƣa làm đƣợc. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình tôi vì đã luôn ủng hộ tôi trên con đƣờng học tập và nghiên cứu với nhiều khó khăn, vất vả.

Tuy rằng, tôi đã cố gắng hết sức trong quá trình làm luận văn nhƣng không thể tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận đƣợc những góp ý của thầy cô và các bạn. Hà Nội, Tháng 4 – Năm 2014 z 3 TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Ngày nay, Hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographic Information System) đã phát triển rất mạnh. Cùng với sự bùng nổ về công nghệ ứng dụng Internet, các phát triển công nghệ GIS cho phép chia sẻ thông tin thông qua mạng toàn cầu bằng cách kết hợp GIS và Web hay còn gọi là WebGIS. Nó đƣợc ứng dụng vào rất nhiều ngành và lĩnh vực khác nhau nhƣ lĩnhvực về kinh tế - xã hội, tài nguyên môi trƣờng, bản đồ tìm đƣờng đi, bản đồ địa chất, khoáng sản… Vì thế, những ƣu điểm của công nghệ GIS đang đƣợc quan tâm và phát triển.

Tuy nhiên chi phí cho phần mềm về GIS là rất cao. Vì vậy, xu hƣớng phát triển phần mềm dựa trên công nghệ mã nguồn mở cũng đang đƣợc phát triển rất mạnh và nhanh chóng đƣợc sự hƣởng ứng và đóng góp của nhiều tổ chức trên thế giới. Tổ chức OGC (Open Geospatial Consortium) với mục tiêu xây dựng các chuẩn thực thi chung cho lĩnh vực dữ liệu không gian càng đƣa GIS gần đến với mọi ngƣời hơn. Và nhƣ chúng ta đã biết, WebGIS kết hợp với các chuẩn mở OGC là con đƣờng giới thiệu những sản phẩm về GIS và dữ liệu địa lý nhanh và hiệu quả đến cộng đồng mạng toàn thế giới.

Trong nội dung luận văn, mục đích chính là cung cấp một số khái niệm cơ bản nhất về hệ thống thông tin địa lý (GIS), WebGIS và một số công nghệ mã nguồn mở, trên cơ sở đó xây dựng dịch vụ Web ứng dụng trong thống kê kinh tế - xã hội của một thành phố. Phƣơng pháp nghiên cứu chính của luận văn là tìm hiểu về các phầm mềm mã nguồn mở, tìm đọc các tài liệu có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu, trên cơ sở đó xây dựng dịch vụ WebGIS ứng dụng thống kê kinh tế - xã hội thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình. Cài đặt và thử nghiệm dịch vụ WebGIS đã xây dựng. z 4 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

2 TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN. 4 BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. 8 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ. Giới thiệu tổng quan về GIS. Các thành phần của Gis. Con ngƣời.

Phƣơng pháp phân tích. Các chức năng của GIS. Xuất dữ liệu ( Output ). Các mô hình dữ liệu GIS.

Mô hình dữ liệu Vector .1 Giới thiệu mô hình dữ liệu Vector. Cấu trúc trong dữ liệu Vector. Mô hình dữ liệu Raster. Giới thiệu mô hình dữ liệu Raster.

Đặc điểm dữ liệu raster. Chuyển đổi cơ sở dữ liệu dạng vector và raster. So sánh ƣu và nhƣợc điểm của dữ liệu raster và vector. Tổng quan về WebGIS.

Kiến trúc WebGIS .Tầng trình bày (Presentation tier). Tầng giao dịch (Bussines tier). Tầng dữ liệu (Data tier). Chức năng WebGIS.

Ứng dụng của WebGIS. NGHIÊN CỨU VỀ OGC VÀ CÔNG NGHỆ WEBGIS NGUỒN MỞ.1 Giới thiệu về OGC (Open Geospatial Consortium). Lịch sử của tổ chức OGC .2 Dịch vụ OGC cho GIS. Khái niệm và nguyên lý hoạt động của kiến trúc hƣớng dịch vụ (SOA).

OGC Web service (OWS). Web Map Service (WMS). Web Feature Service (WFS). Công nghệ mã nguồn mở dựng để xây dựng WebGIS.

Các công cụ quản trị PostgreSQL. Phần mở rộng PostGIS .39 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG DỊCH VỤ WEBGIS ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH SỒ LIỆU THỐNG KÊ THÀNH PHỐ ĐỒNG HỚI TỈNH QUẢNG BÌNH.1 Hiện trạng và nhu cầu thông tin. Phân tích hệ thống và định hƣớng công nghệ. Mô hình hệ thống.

Thiết kế kiến trúc hệ thống. Thiết kế chức năng. Sơ đồ chức năng chính. Mô tả chức năng.

Thiết kế giao diện. Giao diện quản trị. Giao diện ngƣời dùng. Xây dựng hệ thống.

Cài đặt và sử dụng PostgresSQL+PostGIS. Cài đặt hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL. Import shapefile vào PostgreSQL/PostGIS – Kết nối gvSIG với CSDL. Đƣa CSDL trong postgreSQL lên GeoServer và tạo kiểu hiển thị (style) cho các lớp dữ liệu.

Cài đặt và thử nghiệm. 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 66 z 7 BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải Tiếng Việt GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý Một tổ chức xây dựng các chuẩn mở OGC Open Geospatial Consortium trên cơ sở vị trí và không gian địa lý Website Geographic Hệ thống thông tin địa lý trên nền tảng WebGIS Information System Web SOA Service Oriented Architecture Kiến trúc hƣớng dịch vụ MVC Model-View-Controller Kiến trúc phần mềm MVC HTML HyperText Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản XML eXtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng GML Geography Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu địa lý WMS Web Map Service Tạo và hiển thị các bản đồ Cung cấp dữ liệu thực đƣợc mã hóa WFS Web Feature Service trong GML CAT Catalog Interface Định nghĩa các giao diện chuẩn SLD Styled Layer Descriptor Một mã hóa cho đặc tả WMS CSDL Database System Cơ sở dữ liệu của hệ thống z 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. Các thành phần của GIS.

Biểu diễn bản đồ vector( Nguồn: Đặng Văn Đức, 2001). Dữ liệu topology vector. Biểu đồ dữ liệu raster (Nguồn: Đặng Văn Đức, 2001). Biểu diễn các đối tƣợng cơ sở trong raster.

Sự chuyển đổi giữa hai mô hình vector và raster. Chuyển đổi cấu trúc dữ liệu (Nguồn: Tor Bernhardsen, 1992). Mô hình WebGIS Nguồn http://gis.net/STIS/eng/main2-3. Mô hình 3 lớp trong kiến trúc WebGIS.

Mô hình cơ bản của SOA. Giao diện của Web Map Service. Mô hình MapBuilder. Giao diện GeoServer.

Quy trình hiển thị bản đồ trên GeoServer .2: Sơ đồ các chức năng chính .3: Sơ đồ web dành cho ngƣời quản trị .4: Sơ đồ web dành cho ngƣời dùng .5: Giao diện trang chủ .6: Giao diện bản đồ. Sơ đồ tổ chức trang Web. Cấu trúc template_postgis. Giao diện pgAdmin III của PostgreSQL.

Giao diện tạo mới Database. Cấu trúc tạo Database. Restore Database vào CSLD. Cấu trúc bảng trong CSDL.

Cấu trúc template_postgis. Tạo mới GIS database trên cơ sở template_postgis. Menu Plugins trong PostgreSQL. Cửa sổ Shape File to PostGIS Importer.

Dữ liệu bảng cây xanh trong pgAdmin III. Hộp thoại tạo Workspace. Hộp thoại tạo Store. Hộp thoại thông tin về kho dữ liệu.

Hộp thoại chon hệ tọa độ trong GeoServer. Code tạo kiểu hiển thị. Code tạo kiểu hiển thị hành chính phƣờng. Hộp thoại chọn kiểu hiển thị (style) cho lớp bản đồ (layer).

Lớp bản đồ hành chính phƣờng đƣợc chọn kiểu hiển thị .62 z 10 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. Cấu trúc Spaghetti. Bảng Topology vùng. Bảng Topology cung.

Bảng dữ liệu tọa độ cung. TỔNG QUAN VỀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1. Giới thiệu tổng quan về GIS 1. GIS là gì Hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographic Information System) ra đời từ những năm 1960 và phát triển mạnh mẽ trong khoảng 10 năm trở lại đây.

GIS là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tƣợng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các cơ sở dữ liệu thông thƣờng và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý là hình ảnh đƣợc cung cấp từ các bản đồ. GIS đƣợc hình thành từ nhiều ngành khoa học: Địa lý, bản đồ, tin học và toán học. Bắt đầu từ thập niên 80, GIS đã trở nên phổ biến trong các lĩnh vực thƣơng mại, khoa học và quản lý.

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 thông tin địa lý mô tả không gian. Tập hợp này đƣợc thiết kế để có thể thu thập, lƣu trữ, cập nhật, thao tác, phân tích, thể hiện tất cả các hình thức thông tin mang tính không gian. - GIS là một hệ thống máy tính đƣợc thiết kế để làm việc với các dữ liệu trong hệ toạ độ quy chiếu.