MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Việc lưu trữ thông tin trên bản đồ giấy gây khó khăn trong việc tìm kiếm, chỉnh sửa và cập nhật thuộc tính của đối tượng. Điều này đặt ra vấn đề làm thế nào để đưa bản đồ và thông tin thuộc tính lên web để lưu trữ và hiển thị thông tin một cách dễ dàng. Công nghệ web và hệ thống thông tin địa lý (GIS) ngày càng phát triển, đòi hỏi việc xem bản đồ trên Internet được chú trọng.
Sự kết hợp giữa công nghệ web, hệ thống thông tin địa lý (GIS) tạo thành WebGIS đáp ứng được yêu cầu trên. WebGIS trong thời gian gần đây phát triển mạnh mẽ và là xu hướng phổ biến, không chỉ hiển thị được dạng thông tin thuần túy mà nó còn hiển thị thông tin không gian hữu ích cho người sử dụng. Thành phố Hồ Chí Minh là trung tâm kinh tế, văn hóa, xã hội của cả nước. Thành phố có 24 quận huyện trực thuộc với dân số hơn 7 triệu người (thống kê ngày 01/04/2009) gây khó khăn trong việc tìm kiếm và tra cứu thông tin hành chính.
Đề tài: “Ứng dụng Công nghệ mã nguồn mở xây dựng WebGIS thông tin hành chính Thành phố Hồ Chí Minh” được thực hiện để hỗ trợ người dùng có thể tìm kiếm và truy vấn một số thông tin hành chính cần thiết trên web. Mục tiêu đề tài Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu hành chính Thành phố Hồ Chí Minh, giúp người quản lý quản lý tốt dữ liệu thông tin hành chính được thể hiện trực quan trên web. Sử dụng các công cụ, phần mềm mã nguồn mở để không phát sinh nhiều chi phí mà vẫn đảm bảo hiệu quả. Xây dựng WebGIS thông tin hành chính Thành phố Hồ Chí Minh có 3 lớp dữ liệu: ranh giới quận, ranh giới phường và ủy ban nhân dân phục vụ công tác tra cứu và tìm kiếm thông tin hành chính.
Cụ thể thông tin hành chính gồm: tên đơn vị hành chính, mã đơn vị hành chính, số đơn vị hành chính (số lượng xã/phường của quận/huyện), diện tích và dân số. Giới hạn và phạm vi đề tài Về không gian: nghiên cứu trong phạm vi Thành phố Hồ Chí Minh. Về thời gian: đề tài thực hiện trong 4 tháng (từ ngày 25/01/2013 đến ngày 25/05/2013) tại Phòng kỹ thuật – Trung tâm ứng dụng hệ thống thông tin địa lý – Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh. Về nội dung: đề tài xây dựng trang WebGIS hiển thị thông tin của các lớp dữ liệu, công cụ tương tác bản đồ cơ bản, truy vấn và cập nhật dữ liệu thuộc tính.
Về công nghệ: ứng dụng công nghệ mã nguồn mở GeoServer, thư viện OpenLayers, JavaScript và HQTCSDL PostgreSQL. 2 Chương 2 TỔNG QUAN 2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh là thành phố đông dân nhất, đồng thời cũng là trung tâm kinh tế, văn hóa, giáo dục quan trọng của Việt Nam. Hiện nay, Thành phố Hồ Chí Minh và Thủ đô Hà Nội là đô thị loại đặc biệt của Việt Nam.
Vị trí địa lý khu vực Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong khoảng: Từ 10°10' đến 10°38' vĩ Bắc và từ 106°22' đến 106°54' kinh Đông. Có diện tích hơn 2000 km2, phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương, Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp tỉnh Long An và Tiền Giang. Nằm ở miền Nam Việt Nam, với vị trí tâm điểm của khu vực Đông Nam Á, Thành phố Hồ Chí Minh là một đầu mối giao thông quan trọng về cả đường bộ, đường thủy và đường không, nối liền các tỉnh trong vùng và còn là một cửa ngõ quốc tế. Nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ, Thành phố Hồ Chí Minh ngày nay bao gồm 19 quận và 5 huyện, tổng diện tích 2.
Theo kết quả điều tra dân số chính thức vào thời điểm 0 giờ ngày 1 tháng 4 năm 2009 thì dân số thành phố là 7.864 người (chiếm 8,34% dân số Việt Nam), mật độ trung bình 3.419 người/km2. Đến năm 2011 dân số thành phố tăng lên 7. Tuy nhiên nếu tính những người cư trú không đăng ký thì dân số thực tế của thành phố vượt trên 10 triệu người. Giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, Thành phố Hồ Chí Minh chiếm 21,3% tổng sản phẩm (GDP) và 29,38% tổng thu ngân sách của cả nước.
Nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi, Thành phố Hồ Chí Minh trở thành một đầu mối giao thông quan trọng của Việt Nam và Đông Nam Á, bao gồm cả đường bộ, đường sắt, đường thủy và đường không. Vào năm 2007, thành phố đón khoảng 3 triệu khách du lịch quốc tế, tức 70% lượng khách vào Việt Nam. Các lĩnh vực giáo dục, truyền thông, thể thao, giải trí, Thành phố Hồ Chí Minh đều giữ vai trò quan trọng bậc nhất.1: Ranh giới hành chính Thành phố Hồ Chí Minh (Nguồn: Trang tin điện tử TP.vn) Tuy vậy, Thành phố Hồ Chí Minh đang phải đối diện với những vấn đề của một đô thị lớn. Trong nội ô thành phố, đường sá trở nên quá tải, thường xuyên ùn tắc.
Hệ thống giao thông công cộng kém hiệu quả. Môi trường thành phố cũng đang bị ô nhiễm do phương tiện giao thông, các công trường xây dựng và công nghiệp sản xuất. Đặc biệt việc quản lý thông tin hành chính ngày càng khó khăn khi dân số tăng nhanh, đề tài “Ứng dụng công nghệ mã nguồn mở xây dựng WebGIS thông tin hành chính Thành phố Hồ Chí Minh” hỗ trợ cán bộ quản lý cập nhật, truy vấn một số thông tin hành chính cơ bản, để giảm chi phí và công nghệ hóa việc quản lý thông tin hành chính bằng cách thủ công. Người dùng thông qua trang web biết được thông tin cụ thể của mỗi đơn vị hành chính trực thuộc Thành phố Hồ Chí Minh.
Tổng quan về kiến trúc WebGIS Kiến trúc web của hệ thống thông tin dữ liệu không gian cũng gần giống như kiến trúc dành cho một hệ thống thông tin web cơ bản khác, ngoại trừ có sử dụng kỹ thuật GIS. Có nhiều dạng công nghệ cho việc thành lập web cho thông tin không gian như: MapServer, GeoServer, ArcGIS Server,… 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 (Clearing House) được dùng để lưu trữ và duy trì siêu dữ liệu Metadata về những dữ liệu không 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 toán thông tin không gian qua các hàm cụ thể.
Tất cả kết quả tính toán của ứng dụng Server sẽ được gởi đến Web Server để thêm vào các gói HTML, gởi cho phía client và hiển thị nơi trình duyệt web. a) Cilent gửi yêu cầu của người sử dụng thông qua giao thức HTTP đến Web Server. b) Web Server nhận yêu cầu của người dùng từ cilent, xử lý và chuyển tiếp yêu cầu đến ứng dụng trên Server có liên quan. c) Application Server (chính là các ứng dụng GIS) nhận các yêu cầu cụ thể đối với các ứng dụng và gọi các hàm có liên quan để tính toán xử lý.
Nếu có yêu cầu dữ liệu nó sẽ gửi yêu cầu dữ liệu đến Data Exchange Center (trung tâm trao đổi dữ liệu). d) Data Exchange Center nhận yêu cầu dữ liệu, tìm kiếm vị trí dữ liệu, sau đó gửi yêu cầu dữ liệu đến Data Server chứa dữ liệu cần tìm. e) Data Server tiến hành truy vấn dữ liệu cần thiết và trả dữ liệu này về cho Data Exchange Center. f) Data Exchange Center nhận nhiều nguồn dữ liệu từ Data Server, sắp xếp logic dữ liệu theo yêu cầu và trả dữ liệu về cho Application Server.
g) Application Server nhận dữ liệu trả về từ các Data Exchange Center và đưa chúng đến các hàm cần sử dụng, xử lý, trả kết quả về Web Server. 5 h) Web Server nhận kết quả xử lý, thêm vào các code HTML, PHP,… để có thể hiển thị lên trình duyệt, gửi trả kết quả về cho trình duyệt dưới dạng các trang web.2: Kiến trúc hệ thống WebGIS (Nguồn: Climate GIS – www.com) Kiến trúc 3-tier gồm 3 thành phần cơ bản, đại diện cho 3 tầng: 1) Database (Data tier): là nơi lưu trữ các dữ liệu địa lý bao gồm 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, PostgreSQL,… hoặc là các dạng file dữ liệu như: Shapefile, Tab, XML,… Các dữ liệu này được thiết kế cài đặt và xây dựng theo 6 từng quy trình cụ thể. Tùy theo quy mô và yêu cầu của hệ thống mà tổ chức lựa chọn công nghệ quản trị cơ sở dữ liệu cho phù hợp.
2) Application Server (Bussiness tier): thường được tích hợp trong một Webserver nào đó, ví dụ như các Web Server nổi tiếng Apache Tomcat, Internet Information Server. Đó là một ứng dụng phía Server nhiệm vụ chính của nó là tiếp nhận các yêu cầu từ client, lấy dữ liệu từ phía 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. 3) Client (Presentation tier): thông thường đơn thuần là một Browser như Internet Explorer, FireFox, Google Chome,… để mở các trang web theo URL định sẵn. Các ứng dụng client có thể là 1 Website, Applet, Flash,… được viết bằng các công nghệ chuẩn mà W3C đã chứng thực.
Các client đôi khi cũng là một ứng dụng Desktop tương tự như phần mềm MapInfo, ArcMap,… 2. Giới thiệu công nghệ mã nguồn mở GeoServer và thư viện mã nguồn mở OpenLayers 2. Công nghệ mã nguồn mở GeoServer WebGIS là xu hướng phổ biến thông tin mạnh mẽ trên Internet không chỉ dưới góc độ thông tin thuộc tính thuần túy mà nó kết hợp được với thông tin không gian hữu ích cho người sử dụng. Tiếp cận công nghệ WebGIS phù hợp là yếu tố quan trọng để xây dựng một WebGIS hoàn chỉnh và có khả năng đáp ứng phát triển trong tương lai.
Đề tài này ứng dụng công nghệ mã nguồn mở GeoServer để xây dựng WebGIS. GeoServer là một máy chủ mã nguồn mở với mục đích kết nối những thông tin địa lý có sẵn tới các WebGIS (trang web địa lý) sử dụng chuẩn mở.