Ứng dụng phần mềm mã nguồn mở trong giảng dạy các phương pháp thể hiện nội dung

I H C QU C GIA TP.HCM I H C BÁCH KHOA NGUY N TH THU N NG D NG PH N M M MÃ NGU N M TRONG GI NG D TH HI N N I DUNG B Chuyên ngành: B , vi n thám h Mã s : 604476 LU N V N TH C S TP H CHÍ MINH, tháng 11 a lý Cơng trình Cán b c hoàn thành t i: i h c Bách Khoa - TP.HCM ng d n khoa h c: TS Cán b ch m nh n xét 1: TS o Nguyên Cán b ch m nh n xét 2: TS H Lu n v n th c s n c b o v t i ng i h c Bách Khoa, HQG Tp.HCM ngày 22 tháng 01 n m 2014 Thành ph n h ng giá lu n v n th c s g m: PGS.TS Tr n Tr c TS H n o Nguyên TS Nguy n Xác nh n c a Ch t ch H ngành sau lu n v CH T CH H PGS.TS Tr n Tr ng giá lu n v n B môn qu n lý chuyên c s a ch a (n u có) NG c B MÔN TS Nguy n Ng c Lâu ii L IC hoàn thành t t lu n v n th c s s c g ng n l c c a b n thân, tơi cịn nh n c s giúp r t nhi u t Th y Cô, gia c h t, Tôi xin g i l i c t t i TS Lê Minh V nh, m t nhà giáo t n tâm, m t t ng d nghiên c u khoa h thành lu ng d tơi hồn y il ic i Các Th y Cơ tr c bi t th y cô B môn th c cho su t th i gian h ch nh b n bè a Tin H c i h c cao h c t ng nghi p b n bè h c l p cao h s kinh nghi m tài li Cu i cùng, tô ng i h c Bách Khoa n tình truy n t ki n ng C ,t u ki n, chia tơi q trình th c hi n lu c bày t lòng bi c t i nh ng viên t o i u ki n t t nh i thân tơi hồn thành lu n v n Nguy n Th Thu n iii TÓM T T ng d ng ph n m m mã ngu n m n ph bi ng chung c a th gi i Nh n th y nh ng m c a ph n m m mã ngu n m c ta sách nh y ng d ng phát tri n ph n m m mã ngu n m t i Vi t Nam Tuy nhiên, vi c s d ng ph n m m mã ngu n m gi ng d y nói chung GIS nói riêng hi c quan tâm c Trong b i c nh này, lu t v ph n m m mã ngu n m vi c gi ng d b v i mong mu n góp ph ngu n m , m d o nghiên c u kh d ng hi n n i dung y vi c khai thác s d ng mã p v i th c t ng c a B Giáo Lu p t ng h p tài li u tìm hi u v ph n m m GIS mã ngu n m nh m ch n b n ph n m c xem ph bi n có ch bày b t ti n hành kh o sát g m QGIS, MapWindow GIS, gvSIG uDig D a nh ng nghiên c u th c nghi m tham kh o ý ki n chuyên gia, lu ti n hành kh nghi m nghiên c u so sánh, lu o sát ch c ab kh n c a b n ph n m c n xu t l a ch n ph n m m phù h p nh t v i vi c gi ng d y hi n n i dung b s lý lu xu t K t qu dung b t k xây d ng gi hi n n i dung b c c a lu c a ph n m m k t qu kh ng d n th c hành hi n n i th b n ph n m m GIS mã ngu n m (g m QGIS, MapWindow GIS, gvSIG uDig) theo tiêu chí T k t qu kh o sát, lu xu t ph n m m i ng yêu c t gvSIG thi t k gi ng d n th c hành xây d ng l c ab ph n m m c th i h c) Các gi ng bám sát n i dung gi ng d y th c t nên có th y th nghi m, kh o sát ý ki ih có nh ng nh xu t phù h iv ABSTRACT Using Open source Software has become increasingly popular in recent years Realizing the advantages of open source software, VietNamese Government has issued policies to promote using them in Vietnam However, the use of open source GIS software in teaching GIS and Cartography has not be paid enough attention In this context, the aim of this thesis is to study the availability of using open source GIS in teaching thematic cartography In this thesis, we consider four popular open source GIS softwares: QGIS, MapWindow GIS, gvSIG and uDig Based on empirical researchs and expert consultations, several requirements are difined for evaluating softwares to ensure if it is adaptable to be used in teaching Thematic Cartography By means of comparison and empirical researchs, the functionalities in each software are tested, focusing on the given criteria; thus, we determine whether software is suitable for use in training Thematic Based on theory and the functionalities of gvSIG, practical guidelines about methods of visualization spatial thematic data are designed and established The results of the thesis are criteria (both general and specific) to evaluate functions of creating thematic map; and the evaluation of four opensource GIS softwares (QGIS, MapWindow GIS , uDig and gvSIG), from which gvSIG has found to be the most appropriate software in training Thematic Cartography The practical guidelines about methods of thematic mapping by gvSIG for undergraduate students should be used to get feedbacks, assessments and proposals for further improvement v vi L Tôi xin cam tài ng d ng ph n m m mã ngu n m gi ng d y pháp th hi n n i dung b TS Lê Minh V nh d n cơng trình nghiên c u c a riêng tơi T t c tài li u tham kh o ng u có ngu n g c xu t x rõ ràng Tôi xin cam oan nh ng n i dung lu n v n nh n cán b c ng cH ng Chuyên Ngành thông qua yêu c u c a ng d n N u sai tơi xin hồn tồn ch u trách nhi cH ng H c viên Nguy n Th Thu n vii M CL C : M U .1 1.1 LÝ DO CH N TÀI 1.2 T NG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN C U 1.2.1 c 1.2.2 c 1.3 M C TIÊU C A TÀI .6 1.4 Ý 1.5 GI I H N C A TÀI 1.6 N I DUNG VÀ PHÁP TH C HI N 1.7 K T C U LU N C A TÀI 10 T NG QUAN V 2.1 B N 2.1.1 CHUYÊN 12 Khái ni m 12 2.1.2 2.1.3 2.2 NGHIÊN C U .11 hi n n i dung b N i dung gi ng d y b 12 [14] 21 PH N M M MÃ NGU N M 23 2.2.1 Khái ni m 23 2.2.2 Gi y 24 2.2.3 m c a ph n m m mã ngu n m [3] .26 2.2.4 M t s s n ph m ph n m m mã ngu n m ph bi n: 28 2.2.5 Tình hình s d ng ph n m m mã ngu n m 29 TI U 32 KH O SÁT 33 3.1 TIÊU CHÍ GIÁ 34 3.1.1 ch n tiêu chí 34 3.1.2 Tiêu chí chung .35 3.1.3 Tiêu chí c th i v i vi c trình bày ph c ab .36 3.2 KH O SÁT CÁC PH N M M THEO CÁC TIÊU CHÍ CHUNG 39 3.2.1 QGIS (QUANTUM GIS) .39 3.2.2 MAPWINDOW GIS .43 3.2.3 gvSIG .46 3.2.4 uDig .49 3.2.5 K t qu kh o sát ph n m m theo tiêu chí chung 51 3.3 KH O SÁT CH C TRÌNH BÀY B N VÀ KH TÙY BI N C A CÁC PH N M M .55 3.3.1 QGIS (Quantum GIS) 55 3.3.2 MapWindow GIS 66 3.3.3 gvSIG .73 3.3.4 uDig .84 3.3.5 K t qu kh o sát ch : PHÁP TH THI T K c a ph n m m90 BÀI GI NG TH HI N N I DUNG B TRÊN PH N M M GVSIG 97 4.1 M C TIÊU YÊU C U .98 4.2 N I DUNG BÀI GI NG 101 4.2.1 ng d n th c hành pháp th hi n n i dung b .101 4.2.2 Biên t p b ng gi i 133 : K T LU N 134 TÀI LI U THAM KH O 137 TRÍCH NGANG 140 Lu cs CH NG M Lý ch U tài T ng quan tình hình nghiên c u c c M c tiêu c tài Gi i h n c tài N K t c u lu HVTH: Nguy n Th Thu n u Lu cs 126 Hình 4.26: H p tho i xây d ng ký hi u phân vùng Hình 4.27 nh tính Nh n xét chung c ký hi u vùng v i hình th gvSIG 1.12 khơng h tr t o thang màu m i V ng Tuy nhiên c gi i quy t phiên b n 2.0 v i r t nhi u b ký hi u vùng khác 4.2.1.11 ng (n n s ng) D li u: L p d li u g m ph lo i th (ví d d cm t ng phân b theo vùng (phân b ng c a t ng Tháp) ph n thu c tính có giá tr sâu t ng phèn) th hi n c p b c, m ng vùng (Tnhuong_region.shp) HVTH: Nguy n Th Thu n ng a Lu cs 127 Yêu c u: Xây d ng b ng vùng (các lo i th c th hi n b ng ký hi u vùng v i hình th c ký hi u khác th hi n m mc i d c) C th - Ki u ký hi u vùng: có nhi u b ký hi u vùng m ng v màu s c ki u nét tr i - Hình th c ký hi u vùng: có th tr th hi m nh cm a nét ng c th c hi n: c 0: Chu n b d li u M l p d li u: Tnhuong_region.shp c 1: Ch hi n Interval Hình 4.28: H p tho i xây d ng ký hi nh d li nh ng lý ng thu c tính th hi n tính ch ng c ng (do_doc) Ch - gvSIG h tr Quantile intervals HVTH: Nguy n Th Thu n nhóm: Natural intervals, Equal intervals, Lu cs 128 - S ng ch n 4-9, ph thu c vào s i giá tr ng.gvSIG cho ng c a nhóm c 3: Ch n hình th c ký hi u Xây d ng b ng cách ch n màu b thúc c ng gán màu s c cho nhóm v ng v i giá tr u màu k t m nh t ng c a nhóm gvSIG khơng h tr b m u ký hi u nét tr i Tuy nhiên có th t o ký hi u ki u vùng cho t ng v i hình th Simple fill, line fill, marker fill, gradient fill, picture fill Hình 4.29: Ph ng Nh n xét chung c ký hi u vùng v m nh t khác th hi n cm c xây d ng v i kh n cao b ng cách ch n màu b 4.2.1.12 u màu k t thúc b D li u: L p d li u g m ph ng Nai) ph n thu c tính g ng c a hi ng d ng vùng (các huy n c a t nh ng thu c tính d ng s th hi n t ng ng phân b m i vùng (các HVTH: Nguy n Th Thu n ng THCS) Lu cs 129 B ng 4.2: B ng thu c tính c a l p d li u DN_TRUONG_THCS.shp TEN_HUYEN SO_TRUONG CONG BANCONG DANLAP ch TP Biên Hòa H Tân Phú H Long Thành u H Th ng Nh t TX Long Khánh H C m M H Xuân L c nh Quán H Tr ng Bom 23 20 17 10 13 12 12 12 12 13 17 19 17 10 10 10 12 12 12 0 0 0 1 0 0 0 Yêu c u: Xây d ng b v i bi ho c ký hi ng vùng th hi n giá tr c a hi n - H tr nh ng d ng bi c c a bi i màu s - Có th - ng phân b m i vùng C th thơng d ng - Có th xác - Có th t t i tr ng tâm c a c c a bi t c a bi v i giá tr c ng ng h p c n phân nhóm d li u:h tr nhi ng th i có th i s nhóm giá tr ng c a m i nhóm c th c hi n: c 0: Chu n b d li u M l p d li u DN_TRUONG_THCS.shp c 1: Ch hi n gvSIG h tr t o bi 2D 3D v i ki u bi c vào lo i bi : Bar legend Pie c n t o, có th ch pháp sau: - pháp Bar legend: xây d ng bi - c t 2D ho c 3D Pie legend: xây d ng bi c2 nh d li HVTH: Nguy n Th Thu n tròn 2D ho c 3D lý Lu cs 130 ng thu c tính d ng s c n th hi n bi (CONG, BANCONG, DANLAP) c 3: Ch n hình th c ký hi u - Ch n hình th c bi : d ng bi 2D ho c 3D, màu s c thành ph n bi Hình 4.30: H p tho i xây d ng bi - Ch bi c bi u : Chi u r ng, chi u cao bi c t hay bán kính trịn Hình 4.31: HVTH: Nguy n Th Thu n c t 2D bi tròn 3D Lu cs 131 Nh n xét chung gvSIG bi c ký hi u bi c t bi trịn, có th v i d ng bi i màu s Tuy nhiên tùy bi c bi - Không th cao bi ng v i giá tr thu c tính c - thông d ng nh t c bi t: c t hay bán kính bi trịn n có nh ng bi n m ng cv t bi ,d di n tích vùng - Khơng h tr phân nhóm d li 4.2.1.13 c t o bi gi i D li u: L p d li u g m ph ng phân b theo vùng (các qu n, huy n c a thành ph H Chí Minh) ph n thu c tính có giá tr d ng s li i (m dân s ) th hi ng trung bình c a hi ng phân b vùng (quan_region.shp) Yêu c u: Xây d ng b i ng vùng (các qu n, huy c th hi n b ng ký hi u vùng v i hình th c ký hi u khác th hi n c p b c, m ng vùng (m a dân s ) C th - Ki u ký hi u vùng: có nhi u b ký hi u vùng m ng v màu s c ki u nét tr i - Hình th c ký hi u vùng: có th tr th hi m nh cm ng c th c hi n: c 0: Chu n b d li u M l p d li u: quan_region.shp c 1: Ch g pháp Interval HVTH: Nguy n Th Thu n hi n a nét Lu cs 132 nh d li lý ng thu c tính th hi trung bình c ng: giá tr i (MATDO) Ch nhóm: - gvSIG h tr Natural intervals, Equal intervals, Quantile intervals - S ng ch n - 9, ph thu c vào s i giá tr ng gvSIG cho ng c a nhóm c 3: Ch n hình th c ký hi u Xây d ng thang ng b ng cách ch n màu b c a thang Ti p theo, gvSIG t ng v i giá tr u màu k t thúc ng gán màu s c cho nhóm v m nh t ng c a nhóm Ngồi có th t o ký hi u ki u vùng cho t hi u vùng mà gvSIG h tr ng v i ki u ký Simple fill, line fill, marker fill, gradient fill, picture fill Hình 4.32: gi i Nh n xét chung c ký hi u vùng v cm xây d ng v i kh HVTH: Nguy n Th Thu n m nh t khác th hi n n n cao b ng cách ch n màu b c u màu k t thúc Lu cs 133 gvSIG không h tr b m u ký hi u nét tr i, nhiên có th t o ki u vùng cho t ng nhóm d li u v i hình th Simple fill, line fill, marker fill, gradient fill, picture fill 4.2.2 Biên t p b ng gi i Sau xây d ng l p n in gi y, ph , xu c bi t n vi c biên t p b ng gi i PP Proportional PP Bar legend PP Graduated Hình 4.33: Thành ph n b ng gi i c a gvSIG Tuy nhiên, ch ng b ng gi i c a gvSIG r t h n ch , c c xu t c i ti n: - Không h tr vi c xu t legend thành file mà ch cho phép chèn legend vào trang layout xu t thành file pdf ho nh d ng Postcript) - Không h tr ch nh s a n i dung legend - Không th hi n rõ quan h gi c ký hi u giá tr ng c a ng h pháp t o bi - V hình th c trình bày legend: ch có th c màu ch , c ch HVTH: Nguy n Th Thu n i font ch mà không thay Lu CH cs 134 NG K T LU N K t qu H n ch c a tài tài ng nghiên c u phát tri n HVTH: Nguy n Th Thu n Lu cs 135 K t qu tài: Lu c hi c nh ng n i dung sau: - Th c hi n kh o sát ph n m m GIS mã ngu n m (g m QGIS (Quantum GIS), MapWindow GIS, gvSIG uDig) theo tiêu chí chung (4 tiêu chí) l n tiêu chí c th (3 tiêu chí) Vi c kh hi n n i dung b c th c hi n m t b d li m b o tính nh t quán K t qu kh o sát cho phép ch n m t ph n m ng yêu c t gvSIG - Thi t k xây d ng d n th c hành v xây d ng n i dung hi n n i dung b pháp) v i d li u c th , th c hi n t gi ng cho th y ta có th dùng gvSIG n i dung b i c v i ph n m xây d ng h u h v i nhi u kh Nh ng h n ch (13 n (gvSIG) Bài pháp th hi n m h n ch c ghi nh n s nh xu t c i thi n ph n m m K t qu c a lu y ta có th s d ng PMMNM gi ng d y b n ng d n th c hành bám sát n i dung gi ng d y ph n th c s d ng th Vi c ng d ng PMMNM gi ng d y phù h p v Giáo d o v vi c khuy n khích s d ng PMMNM giáo d c phù h p v ng phát tri n c a th gi i Vi c ng d ng PMMNM vào gi ng d m ng c a B ih i c l a ch n khai thác ph n m m ph c v h c t p công tác chuyên môn sau HVTH: Nguy n Th Thu n Lu cs 136 Bên c nh nh ng k t qu - c, lu t s h n ch sau: c hi - Vi m c nh tính i ho c gi a PMMNM v ng xây d ng ph n m m c i ti có th góp ý cho c ng ng hoàn thi n ph n m ng cao nh t yêu c u h c t p gi ng d y - nm ng b tr ng s cho t ng tiêu chí - y HVTH: Nguy n Th Thu n nh giá tr Lu cs 137 TÀI LI U THAM KH O Sách báo: [1] Lê Minh V nh hành c p T TP.HCM, 2006 [2] Tr n T n L c, Nguy n Ti n Thu n B Qu c Gia TP HCM 2004 [3] u kh ng d ng GIS mã ngu n m a tin h c, Khu công ngh ph n m i h c qu c gia TP.H Chí Minh, 2010 [4] Tr n Qu xây d ng h th N i, 2010 [5] lý lu n xây d lu n án ti h ng d ng mã ngu n m i h c Nông lâm TPHCM, 2010 Nguy n Hi d y nghiên c 2011 ih c ng d ng ph n m m GIS mã ngu n m i h c Khoa h c t ng ph n m m mã ngu n m KHKT&CNQS, thu c B Qu c Phòng [7] n t ph c v qu n lý ng i h c Bách Khoa ng môi mô ph ng d ng mã ngu n m a lý gi ng ih cC [8] http://www.gothos.info [9] [10] nT nL a ch hi n n i dung b s d ng ph n m m làm b chuyên d i h c Khoa H c Xã H i h c Bách Khoa TP.HCM [11] ng môn h c B TP.HCM, 2011 [12] a lý Vi t Nam, NXB Giáo d c HVTH: Nguy n Th Thu n i h c Bách Khoa Lu cs 138 [13] ng môn h c B i h c Khoa H c Xã H [14] [15] t môn h c B ng TP.HCM, 2013 i h c Tài nguyên Môi nh v s d ng ph n m m t mã ngu n m s giáo d c, B Giáo d o, 2010 [16] [17] [18] n m m ngu n m http://www.bit.vn i ích ph n m m ngu n m [19] http://www.cenatic.es [20] n m m mã ngu n m CQNN Vi t Nam: Hi n tr ng ng d ng http://ictpress.vn, 2012 [21] y m nh ng d ng PM Ngu n M nâng cao tính ch ng ; làm ch công ngh , t c phát tri n Công nghi p CNTT Vi http://www.ictdanang.vn, 2013 [22] c tr ng ng d ng ph n m m ngu n m t i Vi B Khoa H c & Công Ngh , 2013 [23] MingGIS ed [24] GIS Software Map [25] Bùi H u M nh, http://my.opera.com/bhmanh73/blog [26] Nguy TP.HCM, 2012 [27] A Guide to facilitate Research, Development and ki - ih c , Refractions Research Inc, 2005 [28] Paul Ramsey The State of Open Source GIS, Director Refractions Research Inc, 2007 HVTH: Nguy n Th Thu n Lu cs Website: [29] http://www.FreeGIS.org [30] http://opensource.com [31] http://sourceforge.net [32] http://www.qgis.org [33] http://spatialgalaxy.net/2011/12/19/qgis-users-around-the-world [34] http://anitagraser.com/2011/12/27/mapping-qgis-users/ [35] http://www.youtube.com/watch?v=sQ8ytFJE_Wk [36] http://anitagraser.com/2010/11/14/qgis-release-timeline/?like=1.5 [37] http://www.MapWindow.org [38] http://www.gvSIG.org [39] http://blog.gvSIG.org [40] http://www3.clustrmaps.com/en/counter/maps.php?user=f6cb4f72 [41] http://www.hcmgisportal.vn [42] http://udig.refractions.net HVTH: Nguy n Th Thu n 139 Lu cs 140 Thông tin cá nhân H tên: NGUY N TH THU N Ngày tháng n m sinh: 07 tháng 02 n m 1986 N i sinh: Hà N i a ch liên l c Phú, Tp.HCM Email: ntthuan86@gmail.com i n tho i: 01679.700.757 o N m 2004 - 2009: sinh viê Tr c N a-B n ng i h c Bách khoa TPHCM, chuyên ngành n nay: h c viên cao h c chuyên ngành B n i h c Bách khoa TPHCM, , Vi n thám H thông tin a lý Quá trình cơng tác N n nay: cán b gi ng d y Thành ph H Chí Minh Lý l ch trích ngang ng ih c ng ... i dung n i dung ph N i dung n i dung , cịn n i dung ph y u t - a lý i dung bên c a hi n a ch 2.1.2 a v t lý tr hi n n i dung b th hi n n , b ng s hi n hi n n i dung b c chu di a hi n n i dung. .. i dung gi ng d y ph n Gi i pháp th hi n n i dung b N i dung d y gi i pháp th hi n n i dung b tr ng tâm c a môn h c Ph n g m n i dung: gi i thi u cho sinh viên khái ni m gi i pháp th hi n n i dung. .. hi n n i dung b , vi c kh o sát ch t p trung vào ian 1.6 N I DUNG VÀ PH NG PHÁP TH C HI N tài có n i dung c n th c hi n: Tìm hi u b hi n n i dung b n : b Tìm hi u ph n m m DesktopGIS mã ngu n