Xây dựng hệ thống thông tin địa lý về hạ tầng giao thông bộ thành phố Cần Thơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG BỘ MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN & TOÁN ỨNG DỤNG  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ VỀ HẠ TẦNG GIAO THÔNG BỘ THÀNH PHỐ CẦN THƠ Giảng viên hướng dẫn : ThS Phan Tấn Tài Sinh viên thực MSSV Lớp Cần Thơ, tháng năm 2012 : Hồng Đức Nhã 1081411 : Hệ thống thơng tin K34 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG BỘ MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN & TOÁN ỨNG DỤNG  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ VỀ HẠ TẦNG GIAO THÔNG BỘ THÀNH PHỐ CẦN THƠ Giảng viên hướng dẫn : ThS Phan Tấn Tài Sinh viên thực MSSV Lớp : Hoàng Đức Nhã 1081411 : Hệ thống thông tin K34 Hội đồng phản biện: TS Phạm Thị Xuân Lộc ThS Phan Tấn Tài TS Phạm Nguyên Khang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI CẢM ƠN - Trong suốt thời gian học tập trường Đại học Cần Thơ em thầy cô bảo tận tình Được giúp đỡ nhiều từ anh chị khóa trước bạn lớp Không kiến thức chuyên môn, chun ngành, cịn chia sẽ, kinh nghiệm, kỹ sống Tất điều thực hành trang quý báu, làm tảng để em đương đầu với thử thách, khó khăn bước vào mơi trường đầy cạnh tranh xã hội Em xin cám ơn thầy cơ, người tận tình truyền đạt cho em tri thức, kinh nghiệm quý báu Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô cố vấn học tập: Thầy Trần Cao Đệ, Thầy Nguyễn Thành Q, Cơ Lê Thanh Vân, Cơ Lê Thị Phương Dung Tuy thời gian làm cố vấn học tập quý thầy cô dài lắm, suốt thời gian thầy ln nhiệt tình giúp đỡ em bạn giải đáp thắc mắc hỗ trợ giải khó khăn gặp phải q trình học tập trường Điều giúp em bạn yên tâm học tập Em xin chân thành cám ơn thầy Phan Tấn Tài, người tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến bảo em suốt trình thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn tới anh Nguyễn Văn Kiệt – Trung tâm Công nghệ Phần mềm Đại học Cần Thơ, anh Trịnh Công Phú – Sinh viên khóa 33 trường Đại học Cần Thơ hỗ trợ em vấn đề kỹ thuật liên quan đến WebGIS nguồn mở, giúp em hồn thành demo đề tài Cuối xin gửi lời cảm ơn tới mẹ, người nuôi nấng dạy dỗ nên người, động viên gặp khó khăn Con xin cảm ơn cha, người thương yêu lo lắng cho đến giây phút cuối đời Cám ơn em gái giúp đỡ động viên anh suốt thời gian qua Mặc dù cố gắng khơng thể tránh khỏi sai sót trình thực Rất mong nhận ý kiến đóng góp q báu q thầy cơ, anh chị bạn để luận văn ngày hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện, Hoàng Đức Nhã MỤC LỤC Danh sách hình v Danh sách bảng ix Danh sách thuật ngữ x Abstract xi Tóm tắt xii Chương 1: Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Lịch sử vấn đề 1.3 Mục tiêu 1.4 Phạm vi 1.5 Phương pháp thực 1.5.1 Tìm hiểu lý thuyết 1.5.2 Phân tích u cầu thiết kế mơ hình 1.5.3 Cài đặt chương trình 1.6 Kế hoạch thực Chương 2: 2.1 Cơ sở lý thuyết Hệ thống thông tin địa lý – GIS 2.1.1 Khái niệm hệ thống thông tin địa lý 2.1.2 Quan hệ GIS ngành khoa học khác 10 2.1.3 Ứng dụng GIS 12 2.2 Chuẩn OpenGIS 16 2.2.1 Tổng quan OGC 16 2.2.2 Các dịch vụ hỗ trợ OpenGIS 17 2.3 Giới thiệu WebGIS 19 2.3.1 Xây dựng WebGIS Server 19 2.3.2 Xây dựng WebGIS Client 20 2.3.3 Định hướng lựa chọn công nghệ 22 2.4 Hệ quản trị sở liệu PostgreSQL PostGIS 26 2.5 Tìm đường ngắn với pgRouting 27 2.6 Giới thiệu máy chủ GeoServer 30 2.7 Giới thiệu OpenLayers 31 iii Chương 3: 3.1 Nội dung Kết thực 33 Đặc tả yêu cầu hệ thống 33 3.1.1 Yêu cầu xây dựng hệ thống 33 3.1.2 Yêu cầu chức 33 3.1.3 Yêu cầu liệu 34 3.1.4 Yêu cầu lớp liệu 37 3.2 Phân tích hệ thống 38 3.2.1 Mơ hình Use Case 38 3.2.2 Sơ đồ lớp 41 3.3 Thiết kế chương trình 42 3.3.1 Sơ đồ chức 42 3.3.2 Lưu đồ giải thuật 43 3.4 Giới thiệu chương trình 46 3.4.1 Giao diện 46 3.4.2 Trang quản trị 50 Chương 4: Kết luận Hướng phát triển 63 4.1 Kết đạt 63 4.1.1 Kết ứng dụng 63 4.1.2 Kiến thức đạt 63 4.2 Hạn chế khó khăn 64 4.2.1 Hạn chế 64 4.2.2 Khó khăn 64 4.3 Hướng phát triển 64 Tài liệu tham khảo 65 Phụ lục 67 iv DANH SÁCH HÌNH HÌNH 2-1: HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÝ TRONG HỆ THỐNG THƠNG TIN NĨI CHUNG HÌNH 2-2: MƠ HÌNH WEBGIS SERVER 20 HÌNH 2-3: MƠ HÌNH WEBGIS CLIENT 21 HÌNH 2-4: MƠ HÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA WEBGIS SERVER VÀ WEBGIS CLIENT 21 HÌNH 2-5: PHÂN TÍCH DỮ LIỆU PHÍA WEB CLIENT 22 HÌNH 2-6: CƠ CHẾ HIỂN THỊ VÀ CHỒNG LỚP DỮ LIỆU 22 HÌNH 2-7: CÁC SẢN PHẨM CỦA ESRI VÀ MƠ HÌNH TRIỂN KHAI CỦA ESRI 24 HÌNH 2-8: KIẾN TRÚC CỦA CÁC PHẦN MỀM NGUỒN MỞ 25 HÌNH 2-9: ĐƯỜNG GIAO THƠNG ĐƯỢC CẮT TẠI GIAO ĐIỂM 28 HÌNH 2-10: XÁC ĐỊNH BOUNDING BOX 29 HÌNH 2-11: CHỌN CẠNH VÀ NÚT MẠNG GẦN NHẤT 29 HÌNH 2-12: KIẾN TRÚC CỦA GEOSERVER 31 HÌNH 2-13: OPENLAYERS CĨ THỂ GIAO TIẾP THƠNG QUA NHIỀU GIAO THỨC 32 HÌNH 3-1: QUẢN TRỊ HỆ THỐNG [2] 39 HÌNH 3-2: QUẢN LÝ VÀ KHAI THÁC [2] 39 HÌNH 3-3: LẬP BÁO CÁO THỐNG KÊ [2] 40 HÌNH 3-4: SƠ ĐỒ LỚP 41 HÌNH 3-5: SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG 42 HÌNH 3-6: ĐĂNG NHẬP 43 HÌNH 3-7: HÀM SEARCHINMAP 44 HÌNH 3-8: HÀM GETRESULT 45 HÌNH 3-9: HÀM PARSEWKT 46 HÌNH 3-10: TRANG CHỦ 47 HÌNH 3-11: TÌM KIẾM ĐỐI TƯỢNG TRÊN BẢN ĐỒ 47 HÌNH 3-12: ĐO ĐẠC TRÊN BẢN ĐỒ 48 HÌNH 3-13: XEM THƠNG TIN ĐỐI TƯỢNG 48 HÌNH 3-14: TÌM ĐƯỜNG ĐI 49 HÌNH 3-15: IN BẢN ĐỒ 50 HÌNH 3-16: GIAO DIỆN QUẢN TRỊ 51 HÌNH 3-17: DANH SÁCH NGƯỜI DÙNG 51 HÌNH 3-18: QUẢN LÝ PHÂN QUYỀN NGƯỜI DÙNG 52 HÌNH 3-19: DANH SÁCH NHĨM NGƯỜI DÙNG 53 HÌNH 3-20: QUẢN LÝ PHÂN QUYỀN NHÓM NGƯỜI DÙNG 53 HÌNH 3-21: DANH SÁCH QUYỀN 54 HÌNH 3-22: DANH SÁCH CẤP ĐƯỜNG 55 HÌNH 3-23: DANH SÁCH LOẠI ĐƯỜNG 55 HÌNH 3-24: DANH SÁCH ĐƯỜNG 56 HÌNH 3-25: DANH SÁCH CƠ QUAN QUẢN LÝ 56 HÌNH 3-26: DỮ LIỆU THUỘC TÍNH 57 HÌNH 3-27: LỊCH SỬ XÂY DỰNG ĐƯỜNG BỘ 57 HÌNH 3-28: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG ĐƯỜNG BỘ VỚI CÁC TÙY CHỌN 58 HÌNH 3-29: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG ĐƯỜNG BỘ DẠNG IN 58 HÌNH 3-30: BÁO CÁO XÂY MỚI, DUY TU SỬA CHỮA VÀ NÂNG CẤP THEO TỪNG Q 59 HÌNH 3-31: XÂY MỚI, DUY TU SỬA CHỮA NÂNG CẤP DẠNG IN 59 HÌNH 3-32: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG CẦU ĐƯỜNG BỘ THEO TUYẾN ĐƯỜNG 60 HÌNH 3-33: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG CẦU ĐƯỜNG BỘ DẠNG IN 60 HÌNH 3-34: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE THEO TUYẾN ĐƯỜNG 61 HÌNH 3-35: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE DẠNG IN 61 Danh sách hình | v HÌNH 3-36: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE BUÝT 62 HÌNH 3-37: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE BUÝT DẠNG IN 62 HÌNH 4-1: CÁC PHẦN MỀM CẦN THIẾT 67 HÌNH 4-2: CHỌN NƠI CÀI ĐẶT POSTGRESQL 67 HÌNH 4-3: NHẬP MẬT KHẨU CHO TÀI KHOẢN POSTGRES 68 HÌNH 4-4: NHẬP VÀO TÀI KHOẢN POSTGRESQL 69 HÌNH 4-5: SAO CHÉP THƯ VIỆN LIÊN KẾT ĐỘNG CHO PGROUTING 70 HÌNH 4-6: SAO CHÉP CÁC FILE SQL ĐỊNH NGHĨA CÁC HÀM CHO PGROUTING 70 HÌNH 4-7: THỰC THI SQL TẠO HÀM CHO PGROUTING 71 HÌNH 4-8: KẾT NỐI CSDL POSTGRESQL 72 HÌNH 4-9: NHẬP MẬT KHẨU 72 HÌNH 4-10: TẠO MỚI CSDL 73 HÌNH 4-11: CƠ SỞ DỮ LIỆU GTH_CANTHO 73 HÌNH 4-12: KHÔI PHỤC CSDL 74 HÌNH 4-13: CHỌN TẬP TIN BACKUP CẦN KHÔI PHỤC 74 HÌNH 4-14: CHỌN CỔNG 8088 CHO GEOSERVER 75 HÌNH 4-15: CÁC TÙY CHỌN CÀI ĐẶT GEOSERVER 75 HÌNH 4-16: KHỞI ĐỘNG GEOSERVER 76 HÌNH 4-17: TRUY CẬP GIAO DIỆN WEB CỦA GEOSERVER 76 HÌNH 4-18: ĐĂNG NHẬP GEOSERVER 76 HÌNH 4-19: CÁC CHỨC NĂNG CẦN QUAN TÂM 77 HÌNH 4-20: THÊM MỚI STYLE 77 HÌNH 4-21: MỞ TẬP TIN SLD 78 HÌNH 4-22: UPLOAD FILE SLD 79 HÌNH 4-23: THÊM MỚI WORKSPACE 80 HÌNH 4-24: WORKSPACE LUANVAN 80 HÌNH 4-25: THÊM MỚI STORE 80 HÌNH 4-26: LOẠI STORE POSTGIS 81 HÌNH 4-27: GTH_CANTHO STORE 83 HÌNH 4-28: THÊM LAYER 83 HÌNH 4-29: THÊM LAYER TỪ STORE GTH_CANTHO 83 HÌNH 4-30: DANH SÁCH LAYER CỦA STORE GTH_CANTHO 84 HÌNH 4-31: PUBLISH LAYER BEN_XE_BUYT_POINT 84 HÌNH 4-32: THÊM LAYER THẺ DATA 86 HÌNH 4-33: THÊM LAYER THẺ PUBLISHING 86 HÌNH 4-34: THÊM MỚI LAYER GROUP 87 HÌNH 4-35: LAYER GROUP CANTHO_BASE_MAP 87 HÌNH 4-36: CHỌN LAYER THÊM VÀO CANTHO_BASE_MAP 88 HÌNH 4-37: THỨ TỰ CÁC LAYER TRONG GROUP CANTHO_BASE_MAP 88 HÌNH 4-38: TÍNH KHUNG BAO CHO CANTHO_BASE_MAP 88 HÌNH 4-39: LƯU CANTHO_BASE_MAP 89 HÌNH 4-40: BẬT PHP EXTENSIONS ĐỂ CÓ THỂ KẾT NỐI VỚI POSTGRESQL 89 HÌNH 4-41: UNIVERSAL TRANSLATOR 90 HÌNH 4-42: CHUYỂN AUTOCAD SANG MAPINFO TAB 90 HÌNH 4-43: CHUYỂN MAPINFO TAB SANG SHAPEFILE 91 HÌNH 4-44: POSTGIS SHAPEFILE AND DBF LOADER 91 HÌNH 4-45: IMPORT SHAPEFILE VÀO POSTGIS 92 HÌNH 4-46: SỰ PHÂN BỐ CỦA GIAO DIỆN WEBGIS 93 HÌNH 4-47: ẨN/HIỆN THANH MENU 93 HÌNH 4-48: IN BẢN ĐỒ 93 HÌNH 4-49: TẠM ẨN THANH MENU 94 HÌNH 4-50: TÌM KIẾM TRÊN BẢN ĐỒ 95 HÌNH 4-51: XEM THÔNG TIN CÁC ĐỐI TƯỢNG TRÊN BẢN ĐỒ 95 HÌNH 4-52: ĐO BẢN ĐỒ 96 HÌNH 4-53: CƠNG CỤ TÌM ĐƯỜNG ĐI NGẮN NHẤT 96 HÌNH 4-54: KẾT QUẢ TÌM ĐƯỜNG ĐI NGẮN NHẤT 97 HÌNH 4-55: BẬT/TẮT CÁC LỚP BẢN ĐỒ 98 HÌNH 4-56: CỬA SỔ XUẤT BẢN ĐỒ 99 HÌNH 4-57: CỬA SỔ ĐĂNG NHẬP 99 HÌNH 4-58: TRANG ĐĂNG NHẬP 100 HÌNH 4-59: TRANG QUẢN TRỊ 100 HÌNH 4-60: CẬP NHẬT, PHÂN QUYỀN NGƯỜI DÙNG 101 HÌNH 4-61: CẬP NHẬT CẤP ĐƯỜNG 101 HÌNH 4-62: CẬP NHẬT LOẠI ĐƯỜNG 102 HÌNH 4-63: CẬP NHẬT ĐƯỜNG BỘ 102 HÌNH 4-64: CẬP NHẬT ĐƯỜNG BỘ CHI TIẾT 103 HÌNH 4-65: CẬP NHẬT CƠ QUAN QUẢN LÝ 103 HÌNH 4-66: CẬP NHẬT LỊCH SỬ XÂY DỰNG 104 HÌNH 4-67: CẬP NHẬT DỮ LIỆU THUỘC TÍNH 104 HÌNH 4-68: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG ĐƯỜNG BỘ 105 HÌNH 4-69: KẾT QUẢ BÁO CÁO HIỆN TRẠNG ĐƯỜNG BỘ 105 HÌNH 4-70: THỐNG KÊ XÂY MỚI, DUY TU SỬA CHỮA 106 HÌNH 4-71: KẾT QUẢ THỐNG KÊ 106 HÌNH 4-72: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG CẦU ĐƯỜNG BỘ 107 HÌNH 4-73: KẾT QUẢ BÁO CÁO HIỆN TRẠNG CẦU 107 HÌNH 4-74: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE 108 HÌNH 4-75: KẾT QUẢ BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE 108 HÌNH 4-76: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE BUÝT 109 HÌNH 4-77: KẾT QUẢ BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE BUÝT 109 HÌNH 4-78: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG ĐƯỜNG BỘ THEO CƠ QUAN QUẢN LÝ 115 HÌNH 4-79: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG ĐƯỜNG THEO LOẠI ĐƯỜNG 116 HÌNH 4-80: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG CẦU ĐƯỜNG BỘ 117 HÌNH 4-81: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE 118 HÌNH 4-82: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE THEO TUYẾN ĐƯỜNG 118 HÌNH 4-83: BÁO CÁO HIỆN TRẠNG BẾN XE BUÝT 119 HÌNH 4-84: BIỂU DIỄN BẰNG ĐIỂM, ĐƯỜNG, ĐA GIÁC 121 HÌNH 4-85: BIỂU DIỄN BẰNG ẢNH RASTERS 121 HÌNH 4-86: BIỂU DIỄN CÁC MẶT 122 HÌNH 4-87: CÁC BIỂU TƯỢNG ĐIỂM 126 HÌNH 4-88: CÁC BIỂU TƯỢNG ĐƯỜNG 126 HÌNH 4-89: CÁC MẪU TÔ MÀU 126 HÌNH 4-90: ĐỐI TƯỢNG KHƠNG GIAN DẠNG ĐIỂM, ĐƯỜNG, VÙNG 127 HÌNH 4-91: HỆ TỌA ĐỘ PHẲNG X, Y 128 HÌNH 4-92: BIỂU DIỄN ĐỐI TƯỢNG VỚI ĐỊNH DANH 129 HÌNH 4-93: MỘT ĐƯỜNG CÓ THỂ TỔ CHỨC TRONG CẤU TRÚC VECTOR (A) VÀ RASTER (B) .130 HÌNH 4-94: ĐỐI TƯỢNG ĐƯỜNG DẠNG RASTER 131 HÌNH 4-95: MƠ PHỎNG CÁCH THỂ HIỆN CÁC KHOANH VI THEO CẤU TRÚC RASTER .132 HÌNH 4-96: TIẾP GIÁP KHƠNG GIAN GIỮA CÁC ĐỐI TƯỢNG 135 HÌNH 4-97: TIẾP NỐI KHƠNG GIAN GIỮA CÁC ĐỐI TƯỢNG 136 HÌNH 4-98: LỒNG GHÉP KHÔNG GIAN GIỮA CÁC ĐỐI TƯỢNG 136 HÌNH 4-99: TƯƠNG QUAN KHÔNG GIAN GIỮA CÁC ĐỐI TƯỢNG 137 HÌNH 4-100: DANH SÁCH CUNG - NÚT 137 HÌNH 4-101: DẠNG CUNG - NÚT GIỮA CÁC ĐỐI TƯỢNG 138 HÌNH 4-102: DANH SÁCH VÙNG CUNG 138 HÌNH 4-103: DANH SÁCH TRÁI PHẢI 139 HÌNH 4-104: MÃ HĨA THEO KHỐI 141 HÌNH 4-105: MÃ HÓA KIỂU CHIA BỐN 141 HÌNH 4-106: HỆ QUẢN TRỊ CSDL PHÂN CẤP 142 HÌNH 4-107: HỆ QUẢN TRỊ CSDL MẠNG 143 HÌNH 4-108: HỆ QUẢN TRỊ CSDL QUAN HỆ 143 HÌNH 4-109: HỆ QUẢN TRỊ CSDL DẠNG BẢNG 144 Hình 4-94: Đối tượng đường dạng raster Một đường cấu trúc Raster loạt pixel nối với polygon đám (cluster) pixel có giá trị Sau ưu điểm cấu trúc raster [4]:  Đơn giản dễ tham khảo  Việc chồng xếp lớp đồ thực cách thuận tiện đưa đến kết  Đối với mơ hình khơng gian, đơn vị địa lý xác định cấu trúc raster, bao gồm hình dạng kích thước Như kết mối quan hệ pixel ổn định dễ dàng vẽ  Dễ thiết lập bề mặt liên tục phương pháp nội suy  Đa số tư liệu không gian thường ghi dạng Raster ảnh vệ tinh, ảnh máy bay chụp quét Thông thường tư liệu Raster nhập trực tiếp mà khơng cần thay đổi Những nhược điểm cấu trúc liệu raster [4]:  Tư liệu thường bị tình trạng tải, làm tốn nhiều phần nhớ máy tính Trong nhiều trường hợp, yếu tố đồ không thiết phải gắn thuộc tính (code hóa) thành lưới đặc trưng Trong cấu trúc liệu Raster, vùng rộng lớn có đặc điểm giống tồn cách ngẫu nhiên với giá trị tập hợp nhiều ô lưới Trong khi thể độ dốc vùng có độ dốc tương đối giống nhau, cấu trúc raster thể khác kích thước pixel tạo nên đường gồ ghề  Mối quan hệ hình học yếu tố khơng gian khó vẽ khó thiết lập được, ví dụ với hai đồ xác định hàng, cột mối liên hệ hình học đặc điểm hai đồ khó xác định Phụ lục | 131  Các đồ Raster thường thô vẻ đẹp so với đồ vẽ đường nét cấu trúc Vector Trong đồ Raster, yếu tố đường, sông, suối… ranh giới thường biểu pixel nên có dạng cưa  Việc chuyển đổi thuộc tính khơng gian cấu trúc raster dễ bị nhiễu Ví dụ đường quay góc quay lại góc bị biến đổi so với hình dạng ban đầu  Đối với phân tích khơng gian, hạn chế cấu trúc raster độ xác thường thấp so với mong muốn (ví dụ tính độ dài đoạn thẳng sai số thường lớn so với đo trực tiếp) Đây điều khó tránh khỏi kích thước tính liên quan đến kích thước pixel vị trí đoạn thẳng hay điểm xác định tuỳ thuộc kích thước pixel Đó điểm cần lưu ý thể đồ dạng raster Hình 4-95: Mơ cách thể khoanh vi theo cấu trúc Raster Đặc điểm: Khác với mô hình vector, mơ hình liệu raster có đặc điểm sau:  Không gian chia thành ô  Vị trí đối tượng địa lý xác định vị trí dịng cột ô mà chúng chiếm đóng  Độ phân giải không gian định kích thước  Ơ hay pixel đơn vị sở mơ hình raster Mơ hình liệu raster giống ảnh đồ Nếu ta nhìn vào ảnh qua kính phóng đại, ta thấy tạo loạt chấm điểm có màu hay độ xám khác Mơ hình liệu raster Nó lưới đặn chấm điểm (gọi pixel) điền giá trị Dùng mơ hình liệu raster, trái đất xem bề mặt liên tục Có ba cách để giải đốn chấm điểm ảnh Cách thứ phân loại chấm điểm thuộc - nhóm pixel phân loại tương tự trở thành đối tượng, đường phố Cách thứ hai việc đo giá trị màu hay độ Phụ lục | 132 xám Cách thứ ba xác định pixel tương đối so với điểm quy chiếu, mực nước biển trung bình (đối với cao độ) Ba điểm giải giống hệt sử dụng cho mơ hình liệu raster GIS Giá trị biểu diễn phân loại, kiểu thực vật Nó số đo, vệ tinh đo lượng ánh sáng phản xạ trái đất Cuối diễn giải độ cao Trong mơ hình liệu raster, vị trí biểu diễn ô Ma trận ô, tổ chức thành dòng cột, gọi lưới (GRID) Các giá trị ô số biểu diễn liệu danh định lớp sử dụng đất, số đo cường độ ánh sáng hay số đo tương đối Giống mơ hình liệu vector, mơ hình liệu raster biểu diễn đối tượng điểm, đường vùng Một điểm biểu diễn giá trị ô độc nhất; đường loạt ô kết nối mơ tả chiều dài; vùng nhóm kết nối mơ tả hình dạng Độ xác đồ phụ thuộc vào tỷ lệ đồ Trong mơ hình liệu raster, độ phân giải, độ xác phụ thuộc vào vùng giới thực biểu diễn ô lưới Vùng biểu diễn rộng, độ phân giải liệu thấp Vùng phủ nhỏ, độ phân giải lớn đối tượng biểu diễn xác Nói cách khác, lưới nhỏ độ phân giải cao điều dẫn đến cần nhiều không gian lưu trữ việc xử lý chậm Do mơ hình liệu raster lưới đều, quan hệ không gian không rõ Do không yêu cầu phải lưu trữ cách rõ ràng quan hệ không gian mơ hình liệu vector Để ý lưới, có tám láng giềng trừ mép ngồi; bốn ngồi góc bốn bên Các ô nhận biết vị trí chúng lưới Dữ liệu raster địa chiếu cách định rõ hệ tọa độ mà lưới đăng ký vào, vị trí giới thực điểm quy chiếu kích thước theo khoảng cách giới thực Điển hình, góc trái hay góc trái dùng làm điểm quy chiếu Vị trí điểm quy chiếu với kích thước Ơ dùng để xác định vị trí địa lý Ơ liệu raster Dùng hệ tọa độ, liệu raster tổ chức logic thành đối tượng để phân tích địa lý Trong biểu diễn bề mặt mơ hình raster, giá trị bề mặt (ví dụ cao độ) ghi lại cho Giá trị biển diễn điểm tâm Tập hợp điểm tâm gọi lattice Nó hỗ trợ tính tốn bề mặt xác độ dốc, hướng dốc, nội suy đường bình độ [5] Cấu trúc sở liệu Cấu trúc liệu đề cập đến cách thức tổ chức file liệu sở liệu Khái niệm sở liệu trọng tâm GIS khác chủ yếu GIS với Phụ lục | 133 hệ thống tạo đồ máy tính khác Tất GIS đương thời kết hợp chặt chẽ với hệ quản trị sở liệu Một sở liệu GIS hoàn chỉnh bao gồm:  Cơ sở liệu không gian  Cơ sở liệu phi không gian Các sở liệu bao gồm file máy tính chứa liệu vị trí liệu mơ tả đối tượng đồ Mặt mạnh hệ GIS phụ thuộc vào khả liên kết hai kiểu liệu trì mối quan hệ khơng gian đối tuợng đồ Khả tích hợp liệu cho phép tìm kiếm phân tích liệu cách có hiệu quả, ta truy nhập liệu bảng thơng qua đồ, tạo đồ thông qua sở liệu bảng Để truy cập hiển thị liệu, máy tính phải lưu trữ liệu dạng bảng liệu đồ họa theo khuôn dạng có tổ chức tìm kiếm a Cơ sở liệu không gian Cơ sở liệu không gian bao gồm file liệu không gian dạng vector raster Từ hai mơ hình lại có cấu trúc khác Điều có nghĩa sau nhập ta liệu thô (các cặp tọa độ, pixel) Các liệu thơ cần cấu trúc lại để tạo thành file liệu sở liệu không gian trước dùng Các thao tác cấu trúc tốn thời gian nguồn tiềm tàng sai số chất lượng liệu Mơ hình liệu vector Sau nhập liệu không gian, kỹ thuật khác ta file tọa độ với tổ chức khơng gìan khác ngồi tổ chức tức theo trình tự file tạo Các liệu khơng gian phải cấu trúc để biểu diễn quản lý đối tượng địa lý Đối với liệu Vector có hai loại cấu trúc dùng phổ biến là:  Spaghetti  Topology Cấu trúc liệu spaghetti (cấu trúc mơ tả phương trình) Đây dạng cấu trúc sơ đẳng liệu vector đối tượng địa lý mô tả thực thể hình học độc lập biểu diễn tọa độ phương trình tham số (đường thẳng, đường tròn, đường cong, v.v.) Cấu trúc hữu hiệu cơng việc thiết kế trình bày đồ họa song lại hạn chế việc nghiên cứu quan hệ đối tượng địa lý đối tượng độc lập với đối tượng láng giềng Phụ lục | 134 Dữ liệu spaghetti thường tạo từ việc số hóa thủ cơng đồ ranh giới chung đa giác bị lặp lại phải số hóa hai lần dẫn đến dư thừa liệu, tốn nhớ vắt qua khơng cắt Như liệu spaghetti tập hợp điểm đường khơng có kết nối Việc lưu trữ tìm kiếm liệu tuần tự, thời gian Cấu trúc liệu topology Topology gì? Topology ngành tốn học nghiên cứu tính chất hình học khơng đổi biến đổi định giãn, uốn Trong GIS, topology dùng để ghi lại xử lý mối quan hệ không gian đối tượng địa lý Một số từ vựng liên quan đến topology nút, cung vùng nút điểm đầu cuối cung điểm giao hai hay nhiều cung; cung tập hợp điểm kết nối với cung có điểm đầu điểm kết thúc; đa giác vùng khép kín cung Các mối quan hệ khơng gian đối tượng địa lý đề cập đến GIS mối quan hệ: Tiếp giáp Hình 4-96: Tiếp giáp khơng gian đối tượng Tiếp nối Phụ lục | 135 Hình 4-97: Tiếp nối khơng gian đối tượng Chứa đựng Hình 4-98: Lồng ghép không gian đối tượng Trong đồ số, mối quan hệ không gian đối tượng mô tả cách sử dụng Topology Topology giúp xác lập rõ ràng mối quan hệ không gian đối tượng độc lập với tọa độ chúng Phụ lục | 136 Hình 4-99: Tương quan không gian đối tượng Việc tạo lưu trữ quan hệ không gian đối tượng địa lý có số ưu điểm liệu đựơc lưu trữ đầy đủ sử dụng topology; liệu dư thừa loại bỏ cung đối tượng tuyến, phần ranh giới đối tượng vùng hay hai Vì vậy, ta xử lý liệu nhanh chóng tập liệu lớn Khi tồn quan hệ hình học, cịn thực thao tác phân tích tổ hợp vùng kế cận có đặc tính tương tự, chồng ghép đối tượng địa lý Có ba kiểu topology chủ yếu là: topology cung-nút, vùng-cung trái-phải, cụ thể là:  Các cung kết nối với nút (Cung - Nút) dùng để nhận biết mối liên kết đường  Các cung kết nối xung quanh để định nghĩa vùng (Vùng - Cung) dùng để xác định vùng  Các cung có hướng kề cận trái, phải (Trái-Phải) dùng để nhận biết vùng kế cận Topology Cung – Nút Hình 4-100: Danh sách cung - nút Phụ lục | 137 Hình 4-101: Dạng Cung - Nút đối tượng Như biết, điểm (cặp x, y) nằm dọc theo cung xác định hình dạng cung Các điểm cuối cung gọi nút Mỗi cung có hai nút: Nút - Và Nút - đến Các cung nối nút Bằng cách tất cung gặp nút ta biết cung nối với Trong ví dụ minh họa trên, cung (1), (2), (3) nối với nút Bây máy tính biết dọc theo cung rẽ sang cung chúng có chung nút (nút số 2), rẽ trực tiếp từ cung sang cung hai cung khơng có chung nút Topology Vùng – Cung Hình 4-102: Danh sách vùng cung Phụ lục | 138 Các vùng biểu diễn dãy tọa độ x, y liên kết bao quanh miền đồng nhất, số hệ thống thông tin địa lý lưu trữ theo khn dạng Tuy nhiên, lưu trữ tọa độ cung xác định vùng có ích tập tọa độ x, y Danh sách cung bao quanh vùng lưu trữ sử dụng để cấu trúc thành vùng cần thiết Trong ví dụ minh họa trên, cung 5, bao quanh vùng (2) cung xuất nhiều vùng (như cung xuất danh sách vùng (2) vùng (3)) cung lưu trữ lần Điều làm giảm đáng kể khối lượng liệu bảo đảm rằng, biên vùng kế cận không bị đè lên Topology Trái - Phải Hình 4-103: Danh sách trái phải Vì tất cung có hướng (một nút Đi nút đến) nên hệ thống thông tin địa lý lưu giữ danh sách vùng kề trái kề phải cung Vì vùng có chung cung nằm kề Trong ví dụ trên, vùng (3) nằm bên trái cung 4, vùng (2) nằm bên phải Do ta biết vùng (3) vùng (2) nằm kề Bên cạnh ưu điểm nêu trên, mơ hình liệu topology cịn có số nhược điểm thời gian tính tốn để nhận biết tất nút dài, dễ phát sinh lỗi liên quan Phụ lục | 139 đến việc khép kín đa giác tạo nút mạng phức tạp đưa liệu vào, cập nhật liệu, nút phải tính tốn cập nhật bảng topology vector GIS thường có sẵn chương trình để xây dựng cập nhật topology Mơ hình liệu raster Với mơ hình file liệu tạo thường lớn có lặp lại thông tin giống hệt Để khắc phục nhược điểm cần phải dùng kỹ thuật nén file qua giảm lượng liệu tức giảm yêu cầu không gian đĩa để lưu trữ liệu Hiện có bốn kỹ thuật nén file liệu raster là:     Mã hóa theo dịng (run length coding) Mã hóa theo khối (block coding) Mã hóa theo xích (chain coding) Mã hóa theo cách chia bốn (quadtree indexing) Mã hóa theo dịng Mã hóa theo dịng kỹ thuật nén liệu theo chiều file liệu raster liền có giá trị dịng nhóm lại Kỹ thuật có hiệu gặp diện đồng lớn loại Để minh họa ta xem ví dụ sau Giả sử ảnh chứa dịng với giá trị sau: 44444555556666662222233333 Kết mã hóa theo dịng dịng là: 54 55 66 52 53 Như có bốn, năm, sáu, hai ba Mã hóa theo khối Đây kiểu nén hai chiều, mở rộng mã hóa theo dịng tức mã hóa theo dịng cột Ví dụ: 17 vng đơn vị + x ô đơn vị + 1x 16 ô đơn vị (có 17 lẻ, ghép từ ô lẻ ô ghép từ 16 ô lẻ liền nhau) Phụ lục | 140 Hình 4-104: Mã hóa theo khối Mã hóa theo xích Trong kỹ thuật này, vùng mã hóa theo pixel mà giới hạn Ranh giới vùng xác định gốc theo trình tự vector đơn vị theo hướng chính: Đơng = 0, Bắc = 1, Tây = 2, Nam = Ví dụ: ta có dịng 10, cột đường biên vùng mã hóa theo chiều kim đồng hồ sau: 0, 1, 02| 3,02,1|0, 3, 0| 1, 03, 32|2, 33, 02|1, 05,32|22, 3, 23|1, 22,1|22, 1, 22| 1, 22, 13|- số mũ số pixel hướng Hướng Đơng có ô, hướng Bắc có ô, hướng Đông có ô Mã hóa theo kiểu chia bốn Theo kỹ thuật này, không gian chia nhỏ thành bốn phần tư bắt gặp vùng không đồng Việc chia nhỏ tiếp tục điểm nút cuối tức cịn vng ngun sinh có giá trị chuyên đề đồng Với kỹ thuật tiết kiệm nhớ cách dùng ô lớn (độ phân giải thấp hơn) để biểu diễn vùng đồng ô nhỏ (độ phân giải cao) cho vùng cần chi tiết hóa Hình 4-105: Mã hóa kiểu chia bốn b Cơ sở liệu phi không gian Cơ sở liệu phi không gian bao gồm file liệu mô tả đối tượng địa lý Cũng liệu khơng gian, liệu thuộc tính phải cấu trúc cho dễ quản lý khai thác Các thuộc tính mơ tả lưu trữ máy tính hồn tồn tương tự lưu trữ giá trị tọa độ Các thuộc tính lưu trữ tập hợp số ký tự Ví dụ, thuộc tính đường phố bao gồm loại đường (cao tốc, quốc lộ, chiều ), chất liệu (bê tông, nhựa đường, sỏi ), chiều rộng, số làn, Phụ lục | 141 tên v.v Các thông tin mô tả cho đoạn đường (cung) lưu trữ máy tính thành chuỗi giá trị khuôn dạng xác định trước, giống như: Bê tông nhựa 20 QL1A Giá trị tương đương cho đường quốc lộ có mã hiệu 2, lát bê tông nhựa, rộng 20 m, có tên QL1A Trong GIS sở liệu thuộc tính thường bao gồm số lớn file Các file liệu thường tổ chức theo bốn kiểu cấu trúc sau:     Phân cấp (Hierarchical) Dạng bảng Mạng (network) Quan hệ (realtional) Trong kiểu quan hệ dùng phổ biến coi hiệu Tuy nhiên, xu dùng hệ quản trị sở liệu hướng vào đối tượng bắt đầu hệ thơng tin nói chung GIS nói riêng để khắc phục nhược điểm ba kiểu cấu trúc Hệ quản trị sở liệu phân cấp (HDBMS) Trong hệ liệu phân loại theo đẳng cấp thiết lập rõ ràng Cấu trúc đơn giản, phù hợp cho số kiểu quản lý, đặc biệt biết trước câu hỏi (ví dụ tham khảo lịch bay, tài khoản ngân hàng) Song bị hạn chế liệu khơng đồng Hiện mơ hình cịn sử dụng máy tính lớn máy mini Hình 4-106: Hệ quản trị CSDL phân cấp Hệ quản trị sở liệu mạng (NDBMS) Mơ hình mạng cung cấp móc xích (links) mục (entries) sở liệu Cấu trúc hiệu quản lý thông tin địa lý tuyến tính đặc biệt cho thiết lập, topo mạng Tuy nhiên làm tăng tính phức tạp qua số trỏ (pointer) đưa Phụ lục | 142 vào Cũng mơ hình phân cấp, mơ hình cịn sử dụng máy tính lớn máy mini Hình 4-107: Hệ quản trị CSDL mạng Hệ quản trị sở liệu quan hệ (RDBMS) Mơ hình IBM đưa vào tháng năm 1970 đến năm 1981 IBM đưa sản phẩm sở liệu quan hệ mang tính thương mại với tên gọi SQL/DS Hiện đa số hệ quản trị sở liệu thiết kế dựa mơ hình quan hệ Trong hệ liệu xếp theo bảng chiều chứa ghi mối liên hệ chúng ưu điểm hệ linh hoạt trả lời loại câu hỏi đặt toán tử logic hay phép tốn + - * / Ví dụ, ARC/INFO lưu trữ thông tin mô tả đối tượng tệp file liệu dạng bảng, ghi lưu trữ tất thông tin loại đối tượng (điểm, đường, ) cột (Item) lưu trữ dạng thơng tin (Thơng tin thuộc tính) cho tất đối tượng CSDL Các file liệu gọi Bảng thuộc tính đối tượng Hình 4-108: Hệ quản trị CSDL quan hệ Phụ lục | 143 Hệ quản trị sở liệu hướng đối tượng (OODBMS) Đây hệ quản trị sở liệu hệ thứ ba phát triển xung quanh hệ quản trị sở liệu quan hệ Trong mơ hình liệu xếp theo lớp phụ lớp Chúng đối tượng nhóm thành loại với kết nối khác Tất đối tượng lớp có chung tính chất phương pháp Tính chất thuộc tính, văn bản, biểu diễn đồ thị, âm thanh, hình ảnh v.v cịn phương pháp hành động áp dụng vào đối tượng Dạng bảng Hình 4-109: Hệ quản trị CSDL dạng bảng c Kết nối đối tượng thuộc tính Mặt mạnh GIS khả liên kết liệu đồ họa (không gian) liệu dạng bảng (mơ tả) Có ba đặc điểm đáng ghi nhớ phép kết nối là: Mối quan hệ một-một đối tượng đồ ghi bảng thuộc tính đối tượng Mối liên kết đối tượng ghi trì thơng qua khóa chung gán cho đối tượng Đối với vùng khóa gán điểm nhãn vùng Phụ lục | 144 Khóa lưu trữ vật lý vào hai nơi: file chứa cặp tọa độ x, y ghi tương ứng bảng liệu thuộc tính đối tượng Chú ý hai ghi tọa độ thuộc tính có phần tử chung: số hiệu đối tượng Số hiệu dùng để kết nối thuộc tính với tọa độ đối tượng, trì liên kết một-một ghi tọa độ ghi thuộc tính Khi phép kết nối thiết lập, ta hỏi đáp (query) đồ để hiển thị thơng tin thuộc tính, tạo đồ dựa thơng tin thuộc tính lưu trữ bảng thuộc tính đối tượng Phụ lục | 145 ... thông thành phố Đề tài ? ?Xây dựng hệ thống thông tin địa lý (GIS) hạ tầng giao thông Thành phố Cần Thơ? ?? thực nhằm xây dựng hệ thống thông tin địa lý góp phần phục Phạm vi vụ cơng tác quản lý hệ thống. .. quản lý nhân sự…) hệ thống thơng tin không gian ? ?Hệ thống thông tin địa lý? ?? bao gồm nhiều hệ thống thông tin khác: Hệ thống thông tin đất đai (Hệ thống thơng tin địa chính, hệ thống thông tin. .. thống thơng tin địa lý hệ thống thơng tin nói chung Hình 2-1 cho ta biết ? ?hệ thống thông tin địa lý? ?? nằm khoảng ? ?hệ thống thơng tin? ?? nói chung ? ?Hệ thống thơng tin? ?? bao gồm hệ thống thơng tin phi