Nghiên ứu xây dựng mô hình hệ thống gis trên internet phù hợp với nhiều thiết bị đầu cuối

Lược đồ UML của gói quản lý lớp bản đồ ...82 Trang 7 CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Ti ng Anh ếNghĩa 2D 2 Dimensions 2 chiều 3D 3 Dimensions 3 chiều ADT Abstract Data Type ANSI American Natio

T ỔNG QUAN VỀ GIS VÀ THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI (PC, PDA)

Tổ ng quan v các thiế ề t b đầu cu i 9 ị ố

Chương I T • ổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 9

I.2 T ổng quan về các thiết bị đầu cuối

Sự phát triển mạnh mẽ của máy tính PC đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các ứng dụng trên nền tảng này Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung nghiên cứu khả năng của các thiết bị đầu cuối, cụ thể là PDA.

Có thể kiểm chứng quá trình phát triển của các thiết bị và ứng dụng vô tuyến thông qua nhiều khía cạnh khác nhau của công nghệ:

 Truyề ả ữ ện t i d li u vô tuy n ế

 Các ngôn ngữ đặc t và các mô hình ng d ng ả ứ ụ

 H iệ đ ều hành và platforms

Các nhân tố xác định khả năng tiềm ẩn của không gian ảo đa chiều, cho phép tạo ra nhiều mô hình cạnh tranh khác nhau Tương lai phát triển thiết bị di động sẽ là sự tổng hợp của nhiều khả năng khác nhau.

Trước đây, phát triển của năng lực xử lý được mô tả dựa trên định lu t ậ

Theo định luật Moore, sau 18 tháng, số lượng transistor trên mỗi inch vuông trong các mạch tích hợp (có nghĩa là năng lực xử lý) sẽ tăng gấp đôi Điều này được coi là yếu tố quan trọng nhất trong việc đánh giá tiềm năng phát triển của thiết bị di động trong tương lai Thực tế, điều này có nghĩa là năng lực xử lý của một máy tính cá nhân thông thường cách đây 7 năm sẽ tương đương với một bộ xử lý hiện đại ngày nay.

Pentium tương đương với năng lực xử lý hiện tại có được trong các PDA

Năng lực này tăng gấp 4 lần vào năm 2005 và tăng 30 lần năm 2003 Năng

T ổng quan về các thiết bị đầu cuối

Chương I T • ổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 10 lực xử lý của các thiết bị di động nhỏ vào năm 2010 có thể bằng n ng l c c a ă ự ủ máy tính xách tay hiện nay Vì thế dễ dàng có th dự để oán các ki u ng d ng ể ứ ụ có thể có trong các thiết bị ầ c m tay này

Quá trình phát triển bộ vi xử lý gặp nhiều khó khăn trong việc đạt được năng lực xử lý mạnh mẽ, trong khi vẫn đảm bảo kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, tiêu thụ điện năng thấp và không vượt quá giới hạn tỏa nhiệt cho phép Các ví dụ tiêu biểu về bộ xử lý di động bao gồm Intel StrongARM và Transmeta Crusoe.

Phát triển về ă n ng lực xử lý sẽ ỗ h trợ việ ử dục s ng b n đồ trong các ng ả ứ dụng di động tiên tiến chạy trên các thiết bị siêu nhỏ

Dung lượng bộ nhớ của thiết bị điện tử tuân theo định luật Moore, cho thấy sự gia tăng đáng kể theo thời gian Ngay cả những chiếc điện thoại di động hiện tại, mặc dù không có dung lượng bộ nhớ tương đương với PDA Nokia, cũng sẽ đạt được dung lượng gigabyte trong vòng ba năm tới.

Các dạng bộ nhớ mới đã được phát triển để hỗ trợ việc sử dụng di động, đạt được thành công lớn về công nghệ và thương mại Nhạc số và ảnh số có kích thước lớn đã thúc đẩy quá trình phát triển của thiết bị nhớ di động Hiện nay, có nhiều thiết bị nhớ với nhiều loại và kích thước khác nhau, tuy nhiên giá thành lại cao hơn vài trăm lần so với bộ nhớ của máy PC.

Các loại thi t bế ị nhớ di ng thông dđộ ụng và dung lượng của chúng:

 PC Card (Micro drive) 5GB

Có một số hãng cung cấp thiế ị nhớ thông dụng: Kingston Technology t b và SanDisk Corporation

Hiện nay, giá thẻ nhớ khoảng 1€ cho 1MB, trong khi ổ đĩa cứng khoảng 0.1€ cho 1MB Đến năm 2010, với chi phí tương tự, người dùng có thể mua bộ nhớ với dung lượng lớn hơn 50 lần Sự phát triển của dung lượng bộ nhớ sẽ là nền tảng cho người dùng di động trong việc triển khai các ứng dụng yêu cầu lưu trữ dữ liệu lớn ngày càng phổ biến.

I.2.3 Phương pháp truyền tải dữ liệu vô tuyến

Các phương pháp truyền tải vô tuyến quan trọng nhất

 Dịch vụ bản tin ngắn SMS

 Dịch vụ truyền quảng bá ô (CBS)

 Dịch vụ cuộc gọi dữ liệu GSM

 Dữ liệu kênh chuyển mạch tốc độ cao (HSCSD)

 Dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS)

 Dịch vụ tốc độ dữ liệu tăng cường cho phát triển toàn cầu (EDGE)

 Hệ thống di động toàn cầu (UMTS)

 Dịch vụ quảng bá video số mặt đất (DVB-T), d ch vị ụ quảng bá dữ liệu tiếng nói số (DAB)

 Bluetooth Đ ệi n tho i ô truy n th ng ch yếạ ề ố ủ u h tr các cuộc gọi d liỗ ợ ữ ệu GSM và

SMS là dịch vụ truyền tải dữ liệu nhanh chóng và tiết kiệm nhất hiện nay, đặc biệt cho lượng dữ liệu lớn, nhờ vào các cuộc gọi dữ liệu tốc độ cao.

GPRS có thể hỗ ợ tr tốc độ 20-50 kbit/s tuy nhiên trong thực tế, số lượng thiết

Chương I T • ổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 12 bị hỗ trợ GPRS lại quá ít Ưu đ ểm của dịch vụ GPRS so với các phương pháp i truyền tải khác là chỗ dịở ch v này kh dụụ ả ng t i b t k th i i m nào mà ạ ấ ỳ ờ đ ể không có trễ kế ốt n i M t kh năộ ả ng h p d n là có th tri n khai m t d ch v ấ ẫ ể ể ộ ị ụ quảng bá ô nội bộ cho một nhóm s dụử ng GPRS Các mô hình giá c nh tranh ạ cho GPRS là chi phí thuê bao cố định hàng tháng và phí dựa trên lượng d ữ liệu trao đổi trong quá trình kết nối Bước tiếp theo trong lộ trình tiến hóa của

GSM sử dụng EDGE để truyền tải dữ liệu nhanh hơn, với cách thức điều chỉnh khác biệt Việc triển khai EDGE đòi hỏi phải đầu tư thêm vào các thiết bị hạ tầng mạng mới cũng như các thiết bị đầu cuối hiện đại.

Mạng thế hệ 3 s cung c p d ch v UMTS, d ch v này nhanh hơn hẳn ẽ ấ ị ụ ị ụ

GPRS có tốc độ tối đa khoảng 300 kbit/s và tốc độ tối đa là 2 Mbit/s UMTS chỉ có thể được đầu tư tại các thành phố lớn và những khu vực đông dân, trong khi các vùng khác có năng lực truyền tải dữ liệu thấp hơn Do quá trình phát triển vùng phủ chậm, cả UMTS và EDGE có thể sẽ được sản xuất kết hợp trong các thiết bị mới, như đã được công bố bởi nhiều nhà sản xuất thiết bị.

Mạng truyền và truyền thanh kỹ thuật số tạo ra các mạng truyền tải dữ liệu một chiều với tốc độ từ 1-20 Mbit/s Ngoài việc cung cấp dịch vụ quảng bá kỹ thuật số, các mạng này còn có thể được sử dụng để truyền tải các cơ sở dữ liệu lớn Nguyên tắc này cho phép nhiều dịch vụ truyền tải dữ liệu qua mạng truyền hình kỹ thuật số, kết nối với các mạng WLAN hoặc qua Bluetooth Các dịch vụ này được xem là dịch vụ thời gian thực.

Truyền hình kỹ thuật số không chỉ đơn thuần là kênh phát sóng chương trình mà còn cung cấp dữ liệu kỹ thuật số qua các dịch vụ như teletext Nội dung bản đồ địa phương có thể được truyền tải đến người dùng thông qua công nghệ DVB Người dùng có thể dễ dàng duyệt bản đồ trên nền tảng MHP nhờ vào giao diện thân thiện.

Chương I T • ổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 13 thu DV có chức năng bluetooth thì máy thu này có thể tả ữ ệi d li u b n ả đồ kỹ thuật số vào các thiết bị di động

Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tạ i Vi t Nam 18 ệ

I.3.1 Nhu cầu của khách hàng về một số ịch vụ trên GIS d

Sự quan trọng và giá trị của định v đối v i các d ch v trên mobile ang ị ớ ị ụ đ được nghiên cứu ngày càng nhi u Theo báo cáo c a Durlacher (Durlacher, ề ủ

Vào năm 2001, các ứng dụng di động đã trở thành một phần quan trọng trong việc sử dụng các đặc trưng cơ bản của kênh di động, bao gồm vị trí, tính cá nhân và tính tức thời.

Thuật ngữ vị trí trong bản đồ được định nghĩa là vùng được quan tâm, có thể xác định bằng tọa độ hoặc tên vị trí Tính cá nhân hóa cho phép sản phẩm được điều chỉnh theo chức năng cụ thể, như định hướng xe cộ, hoặc nội dung được tùy chỉnh theo nhu cầu người sử dụng Tính thời gian có nghĩa là nội dung dữ liệu là hiện thực và cập nhật MobileGIS có thể phục vụ nhiều nhiệm vụ khác nhau, và trong thực tế, một số bài toán chỉ có thể giải quyết được thông qua công nghệ GIS.

- T ự định vị bằng cách s dụử ng GPS ho c v trí cell ặ ị của mobile

- Theo dõi vị trí của xe cộ và của nhân viên từ cơ

Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam

- Có gì xung quanh tôi quan

- Tìm và xem thông tin thích hợp với vị trí hiện tại của bạn

- Một địa đ ểm nào i đó nằm ở đâu trên bản đồ

- Tôi có thể dễ dàng tìm kiếm địa đ ểi m bằng tên?

- Tìm kiếm vị trí hoặc đặc tính một cách trực quan, ví dụ danh lam thắng cảnh, POI hay bất động sản.

- Tìm kiếm bằng thuộc tính của dữ liệu, ví dụ theo địa chỉ ho c theo id c a vùng b t ng sản ặ ủ ấ độ

- Tôi có thể nhìn thông tin đồ họa về nơi tôi đang đứng?

- Tôi có thể nhìn những thông tin thích hợp một cách dễ dàng?

- Tôi có thể nhìn cách để đi từ đây đến ó? đ

- Đồng nghiệp và thiết bị của tôi có ở gần đây?

- Tôi có thể nhìn thấy nh ng thứ ữ khác xung quanh tôi và nhận thông tin về chúng?

- Xem đồ thị, bản đồ, biểu đồ trong vùng, ví dụ ả b n đồ vùng đất chi ti t, các kh i nhà… ế ố

- Truy nhập bất kỳ thông tin cập nh t nào từ ậ xa theo thời gian thực, ví dụ thông tin khách hàng, bán hàng và sự ư ỏ h h ng nhà…

- Xem tuyến đường đi, chi tiết tuyến đường đi và chi ti t i m đến ế đ ể

- Xem vị trí của các đồng nghiệp khác, xe cộ/cây cối…

- Xem các dữ liệu về vị trí khác, ví d ụ garage, nhà hàng…

- Tôi có thể tìm thấy dịch v ụ đó ở đâu?

- Tôi có thể nhận nh ng ữ thông tin có ích khác về vị trí của tôi?

- Cung cấp thông tin về vị trí theo th i gian th c ờ ự của các POI, ví dụ nhà hàng, khách sạn, các dịch v ụ ở địa phương…

- Đ ều kiệi n giao thông trên tuy n đường hay địa ế ở phương như thế nào?

- Cung cấp thông tin theo thời gian thực đến các nhân viên, ví dụ giao thông, thời tiết…

- Tôi có thể thay đổi sự - Dữ liệu mã hóa màu theo loại (sử ụ d ng b n đồ c ả ụ

Chương I T • ổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 20 xuất hiện của dữ liệu phụ thuộc vào loại dữ liệu?

- Tôi có thể xem/phân tích các dữ liệu khác nhau dựa vào vị trí của tôi? thể, ví dụ đ ã được xác minh hoặc chưa được xác minh)

- Phân tích các dữ liệu vùng khác nhau (một số vùng quan trọng) theo vị trí để xem vùng mẫu và xu hướng

- Tôi có thể thêm/ thay đổi dữ liệu đồ họa theo vị trí?

- Tôi có thể thêm/thay đổi thông tin liên quan đến các đặc tính?

- Tôi có thể dễ dàng g i các ử thây đổi của tôi trở lạ ơi c quan?

- Tôi có thể chia sẻ dữ ệ li u thời gian thực trong một lĩnh vực để trợ giúp cho việc ra quyết định

- Thêm/thay đổi các đặc tính bản đồ vật lý d a ự vào vị trí chính xác h n, ví d biên gi i vùng, ơ ụ ớ vùng cây mới, chi tiết về tai nạn…

- Thêm/thay đổi dữ liệu trong một lĩnh vực, ví dụ đ ềi u ki n, xác minh… ệ

- Cập nhật bản đồ thời gian thực làm dữ liệu xuất hiện tức thời trên đầu cuối

Chia sẻ dữ liệu với đồng nghiệp giúp hỗ trợ việc ra quyết định kịp thời, đặc biệt trong việc thảo luận về các thay đổi thiết kế và các hoạt động cấp bách Việc này không chỉ nâng cao hiệu quả làm việc mà còn đảm bảo mọi người đều nắm bắt thông tin quan trọng.

- Thứ tự các chuy n vi ng ế ế thăm tốt nhất của tôi là gì?

- Cách nhanh nhất/ngắn nhất để đi đế đích? n

- Tôi sẽ đi đâu tiếp theo?

- Kế hoạch định tuyến tối ưu cho đa phân phát hay các yêu cầu dịch vụ và cho xe cộ, nhân viên

- Trong mộ ĩt l nh v c tìm ki m và hi n th cho ự ế ể ị tuyến đường ngắn nh t “từ-qua-đến” ấ

- Cập nhật các tuyến đường mới dựa trên các thay đổi kế ho ch công vi c ạ ệ

Kế hoạch và đáp ứng

- Tôi có thể nhận công việc cả ngày ở nhà?

- Tôi có thể biết được các nhân viên hay phương tiện gần nh t ấ với vụ việc

- Nhận kế hoạch công việc từ xa, sắp xếp và thay đổi – tiết kiệm thời gian đến cơ quan

- Tìm những nhân viên/phương tiện gần nhất để xử lý công việc

- Tôi có thể thấy nh ng yêu cầu ữ mới của cơ quan khi chúng xuất hiện?

- Tôi có thể giữ liên l c v tình ạ ề trạng tiến triển của công việc

- Cho phép đáp ng nhanh chóng với ứ những yêu cầu thay đổi từ ơ c quan

- Cập nhật trạng thái công vi c theo th tự/ ệ ứ kế hoạch công việc/ yêu cầu từ cơ quan

I.3.2 Xu hướng phát triển của thị trường

Công nghệ MobileGIS có ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề và lĩnh vực công việc khác nhau Dưới đây là một số phương pháp sử dụng MobileGIS trong các lĩnh vực đa dạng.

Ngành Ví dụ các t chổ ức Sử ụ d ng GIS để:

- Tìm và định vị các dịch vụ gần nh t, ví d ấ ụ quán rượu, đ ểi m cắm trại…

- Xem dữ liệu bản đồ về môi trường/du lịch

- Tương tác với bản đồ thay vì chỉ nghe audio

- Hệ thống định hướng trong xe ôtô

- Theo dõi vị trí của cá nhân

- Dấu vết của phương tiện – báo cáo các tai nạn xảy ra, các phương tiện bị lấy cắp …

- Các ban của chính phủ

- Các tổ chức cố vấn

- Các tổ chức đ ều i chỉnh

- Các tổ chức bảo trợ

- Các công ty nửa nhà nước

- Rất nhiề ứu ng d ng trong các ngành này ụ

- Phục h i và tr giúp ồ ợ hỏng hóc

- Hệ thống đáp ứng khẩn – phát hiện phương tiện gần nhất và phái đến vùng cần thiết

- Tìm đến đích và hiển th tuy n đường ị ế

- Nhận truy nhập thời gian thực đến nh ng ữ vùng thiên tai/khẩn cấp để tr giúp việc đưa ợ ra quyết định

- Sơ lược vị trí: ví d i u ki n/v t ch t/môi ụ đ ề ệ ậ ấ trường nguy hiểm

- Xem quy hoạch các tòa nhà

- Truy nhập những d li u x y ra trong l ch s ữ ệ ả ị ử Chăm sóc sức khỏe

- Các tổ chức chăm sóc sức khỏe

- Cơ quan kiểm tra dịch bệnh quốc gia

- Tìm, định vị và định tuyến đến các trường hợp

- Truy nhập theo thời gian thực các thông tin sức khỏe cộng đồng và người bệnh

Xu hướng tương lai cho các dịch vụ bản đồ trên di động, đặc biệt là trên nền tảng dữ liệu đo đạc địa lý, có thể được dự đoán Chúng ta có thể dự đoán một số xu hướng nổi bật trong tương lai như: việc tăng cường tính chính xác và độ tin cậy của dữ liệu địa lý, sự phát triển của công nghệ thực tế ảo và thực tế tăng cường, cùng với việc tích hợp trí tuệ nhân tạo để cải thiện trải nghiệm người dùng.

 Các phân tích trên chứng t r ng các d ch v b n đồ trên di động và v ỏ ằ ị ụ ả ị trí là một xu thế tương lai

Khối lượng thị trường lớn đã khiến giá của các thiết bị di động trở nên đủ thấp, tạo điều kiện cho sự chấp nhận rộng rãi Việc tích hợp tính năng định vị sẽ trở thành một chức năng quan trọng trong các thiết bị di động Kết quả là, phần lớn khách hàng sẽ truy cập vào dịch vụ bản đồ thông qua thiết bị di động.

Mặc dù công nghệ di động đang phát triển nhanh chóng, dịch vụ di động vẫn còn chậm phát triển Công nghệ di động không chỉ ảnh hưởng đến phong cách sống của người sử dụng mà còn là một yếu tố quan trọng trong quá trình hiện đại hóa hoạt động vùng nông thôn.

Mặc dù công nghệ định vị và dịch vụ bản đồ trên di động hỗ trợ người dùng trong việc định hướng, nhưng chúng khó có thể tăng cường hoạt động của con người với thiên nhiên Do đó, việc sử dụng dịch vụ bản đồ di động chủ yếu tập trung vào các thị trường thích hợp.

Mức sống cao và xu hướng xã hội hóa cá nhân khiến nhiều người tập trung ở các khu vực "hotspot", gần những địa điểm thu hút sự quan tâm (POI) và các vùng an toàn.

Tăng cường hiệu quả, an toàn và tiết kiệm là những yếu tố quan trọng khiến người dùng chuyên nghiệp chú ý đến các dịch vụ ngân hàng trên di động.

 Công nghệ mớ ẽi s thúc đẩy người tiêu dùng s dụử ng thi t b tăng tính ế ị an toàn, cũng như khuyến khích chấp nhận các giải pháp mới này.

Kết luận

Nhu cầu sử dụng dịch vụ bản đồ trên thiết bị PC và PDA ngày càng phong phú và đa dạng Các công nghệ khác nhau được áp dụng để đáp ứng nhu cầu định vị của người dùng di động, tùy thuộc vào năng lực của thiết bị và tốc độ đường truyền.

Các nhà cung cấp dịch vụ GIS hiện tại hoạt động riêng lẻ, mỗi nhà cung cấp xây dựng cho mình một mô hình hệ thống và định dạng dữ liệu riêng Điều này tạo ra hạn chế lớn vì các nhà cung cấp không chia sẻ dữ liệu với nhau Trong những chương tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về các công nghệ thực thi để đưa ra giải pháp tối ưu cho hệ thống triển khai dịch vụ GIS.

Nghiên c ứ u các công ngh ệ GIS và xu h ướ ng phát tri ể n

- M ộ t s ố công ngh ệ GIS đ ang đượ c s ử d ụ ng trên Internet

- L ượ c đồ liên thông d ữ li ệ u không gian

- H ệ th ố ng v ớ i mô hình phân tán

Một số công nghệ GIS đang được sử dụng trên Internet

Chương II • Nghiên cứu các công nghệ GIS và xu hướng phát triển • Trang 25

II.1 M ột số công nghệ GIS đ ang được sử dụng trên Internet

Hình II-1 trình bày mô hình và công nghệ phù hợp với các loại client Công nghệ sử dụng, như HTML, GIF, VRML, SVG, hoặc Java Data, sẽ được lựa chọn dựa trên yêu cầu phần mềm và tốc độ đường truyền.

Hình II-1 Các công nghệ được sử ụ d ng cho GIS-WEB

Đối với các khách hàng sử dụng đường truyền internet tốc độ thấp như dial-up 56kbps, thường được gọi là zero client, dữ liệu chủ yếu là hình ảnh GIF và được truy cập qua HTML Hình ảnh GIF có kích thước nhỏ (vài chục kb) giúp tải nhanh, nhưng khả năng tương tác của client với dữ liệu lại rất hạn chế Mỗi thao tác của client đều phải gửi lên server, dẫn đến quá trình thực hiện trở nên chậm chạp.

Các client có đường truyền tốt hơn thì có thể sử dụng plug-in trong browser như SVG và VRML thông qua CGI (Hình II-3), trong đó:

Hình II-2 Client với đường truyền tốc độ thấp (zero client)

Hình II-3 Client với đường truyền tốc độ khá hơn (ultra-thin client)

Hình II-4 Client với đường truyền tốc độ khá tốt (thin client)

Hình II-5 Client với đường truyền tố c độ t t (thick client) ố

Lược đồ liên thông dữ liệu không gian

 SVG là tiêu chuẩn được W3C đưa ra hi n th dữ ệđể ể ị li u 2D SVG có khả năng tương tác rất cao và kích thước dữ liệu nhỏ

 VRML là tiêu chuẩn d li u cho 3D và c 2D trên môi trường WEB ữ ệ ả

Trong phương pháp này, dữ liệu được tải về client dưới dạng file SVG hoặc VRML, cho phép các plug-in thao tác trực tiếp trên dữ liệu Điều này mang lại khả năng thực hiện các thao tác tại client với tính thời gian thực rất cao.

Lựa chọn thứ ba là sử dụng đường truyền tốt (thin client) với Java applet để tải dữ liệu trực tiếp từ server Phương pháp này có khả năng cập nhật dữ liệu theo thời gian thực cao, tuy nhiên, để đảm bảo tốc độ thao tác, cần có đường truyền liên tục và tốc độ ổn định.

Cuối cùng, các client có tố độ đường truyền tốt (Hình II-5) (>=2Mbps) c thì có thể cài đặt những ng dụng riêng (Visualization Engine) để thao tác đồ ứ họa

Dưới đây chúng ta sẽ nghiên cứu xu hướng phát triển c a công ngh và ủ ệ chi tiết một số công nghệ được sử ụ d ng

II.2 Lược đồ liên thông dữ liệu không gian

II.2.1 Liên thông dữ liệu không gian

Liên thông thông tin địa lý là một tiêu chuẩn quan trọng được nhiều tổ chức phát triển, cho phép các hệ thống cung cấp thông tin động hoạt động hiệu quả qua nhiều ứng dụng khác nhau Hệ thống GIS truyền thống thường bị giới hạn cho máy tính để bàn và chỉ có các nhà khoa học hay chuyên gia được đào tạo mới có khả năng sử dụng Dữ liệu địa lý thường được lưu trữ dưới dạng tĩnh và truy cập qua phần mềm GIS, điều này có thể gây ra sự phức tạp trong việc sử dụng Với nhu cầu ngày càng tăng về dữ liệu địa lý từ các cơ quan chính phủ, dịch vụ công cộng và nông nghiệp, việc cải thiện khả năng liên thông thông tin địa lý trở nên cần thiết hơn bao giờ hết.

Chương II • Nghiên cứu các công nghệ GIS và xu hướng phát triển • Trang 29 vận tải đã dẫn đến sự cần thi t ph i có s liên thông v dữ ệế ả ự ề li u địa lý Open GIS Consortium là một tổ ch c cứ ủa chính phủ, cá nhân, các nhà cung cấp GIS và các đối tác trong lĩnh vực GIS được hình thành để đư a ra các yêu cầu, cách thực thi và các tiêu chu n cho GIS Các tổ chức bao gồm ISO, ESRI, W3C và ẩ FGDC

Cách tiếp cận ban đầu cung cấp thông tin liên thông cho các công cụ chuyển đổi dữ liệu như DLG, MOSS và GIRAS, giúp import/export dữ liệu giữa các định dạng khác nhau Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi dữ liệu thường tốn kém và có thể dẫn đến mất mát thông tin.

Bước tiếp theo là phát triển các định dạng chuyển đổi dữ liệu không gian chuẩn như SDTS, DXF và SAIF Tuy nhiên, sự phức tạp và nguy cơ mất thông tin liên quan đến các định dạng này đã hạn chế khả năng ứng dụng của chúng.

Cấu trúc dữ liệu file mảnh VPF và ESRI shape file được phát triển nhằm cung cấp sự liên thông thông tin địa lý, nhưng vẫn còn hạn chế do thiếu mô hình hóa topo liên quan đến định dạng dữ liệu của ESRI Đến đầu năm 1990, thông tin địa lý được lưu trữ trong hệ thống ESRI ArcInfo, và sự phát triển công nghệ cơ sở dữ liệu đã hỗ trợ lưu trữ thông tin địa lý hiệu quả hơn Các sản phẩm của nhà cung cấp như ESRI ArcSDE, Oracle Spatial 9i và Informix Spatial Database đã tạo điều kiện cho việc lưu trữ dữ liệu không gian Cơ sở dữ liệu không gian mở ra cơ hội mới cho việc lưu trữ và truy cập dữ liệu GIS Giao diện lập trình ứng dụng API, như ArcSDE Java và C, đã được phát triển để kết nối dữ liệu trực tiếp đến ứng dụng người sử dụng Tuy nhiên, vẫn chưa có sự liên thông giữa các hệ thống GIS do mỗi cơ sở dữ liệu không gian có cấu trúc lưu trữ thông tin khác nhau Sự nhất trí giữa các tổ chức như ISO, OGC và FGDC nhằm chia sẻ thông tin địa lý thông qua các tiêu chuẩn về dữ liệu không gian là cần thiết.

Chương II • Nghiên cứu các công nghệ GIS và xu hướng phát triển • Trang 30 hình thành nên chuẩn Simple Feature Specification Chuẩn này cung cấp các quy tắc để miêu tả và chia sẻ các đặc tính địa lý đơn gi n nh i m, ả ư đ ể đường thẳng, đa giác trong cơ sở dữ ệ li u không gian Hai chu n n i lên là Simple ẩ ổ Features Specification for SQL và OLE/COM

Chuẩn Simple Features for SQL cung cấp một nền tảng để truy cập và thao tác với dữ liệu không gian thông qua các chức năng truy vấn và cập nhật Chuẩn WKB, phần quan trọng của Simple Features Specification, quy định cách lưu trữ các hình học trong cơ sở dữ liệu Việc thực thi có thể thực hiện qua SQL92 hoặc bảng chuẩn hóa để truy cập hình học thông qua WKB SQL92 cùng với các loại hình học cung cấp chức năng truy cập và thao tác dữ liệu không gian Một số nhà cung cấp như Oracle, Informix và IBM DB2 đã thực hiện Simple Features for SQL, trong khi ODBC và OLEDB của Microsoft cung cấp giao diện truy cập dữ liệu đồng bộ Chuẩn này cũng được chấp nhận bởi các nhà cung cấp như ESRI, AutoDesk và Cadcorp Ngoài ra, Simple Feature cho CORBA được phát triển để cung cấp truy cập đến dữ liệu không gian địa lý một cách độc lập với nhà cung cấp, bao gồm hai module: Feature và Geometry, nhằm tạo, truy cập và truy vấn các đặc tính không gian.

Chương II • Nghiên cứu các công nghệ GIS và xu hướng phát triển • Trang 31 địa lý đơn giản Mô hình Geometry cung c p tậấ p các giao i n đ ệ để truy nhập hình học Chuẩn CORBA cho các đặc tính đơn giản được thiết kế để liên thông với SQL và OLE/COM

Sự phát triển của công nghệ Internet đã mở ra cơ hội mới cho việc cung cấp dịch vụ liên thông dữ liệu không gian OGC Web Map Service (WMS) là dịch vụ đầu tiên cho phép người dùng truy cập bản đồ qua web dưới các định dạng như GIF, JPEG, TIFF, PNG và SVG, với các hoạt động chính như GetCapabilities, GetMap và GetFeature Tương tự, Web Feature Service (WFS) cung cấp dịch vụ dữ liệu vector qua Internet và yêu cầu nhà cung cấp sử dụng GML để mô tả thông tin địa lý, hỗ trợ các hoạt động truy vấn liên quan đến không gian Ngoài ra, các chuẩn OGC khác như Web Coverage Service và Web Catalog Service cũng được phát triển để cung cấp dữ liệu raster và dịch vụ phân loại nguồn dữ liệu OGC Web Service đã nỗ lực cung cấp các dịch vụ xử lý địa lý phân bố qua nền tảng dịch vụ.

II.2.2 Sử dụng XML cho hoạt động liên thông thông tin

N GHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ GIS VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂ N

II.2.1 Liên thông dữ liệu không gian

Liên thông thông tin địa lý là khả năng kết nối các thành phần của hệ thống cung cấp thông tin động qua nhiều ứng dụng, được phát triển bởi nhiều tổ chức Hệ thống GIS truyền thống thường chỉ sử dụng trên máy tính để bàn và chủ yếu dành cho các nhà khoa học, chuyên gia được đào tạo Dữ liệu thông tin địa lý thường được lưu trữ dưới dạng nhất định và truy cập qua phần mềm GIS, dẫn đến việc chỉ phần mềm GIS cụ thể mới có thể sử dụng dữ liệu này Nhu cầu ngày càng tăng về dữ liệu địa lý từ các cơ quan chính phủ, dịch vụ công cộng và nông nghiệp đang thúc đẩy sự phát triển của các tiêu chuẩn liên thông thông tin địa lý.

Chương II • Nghiên cứu các công nghệ GIS và xu hướng phát triển • Trang 29 vận tải đã dẫn đến sự cần thi t ph i có s liên thông v dữ ệế ả ự ề li u địa lý Open GIS Consortium là một tổ ch c cứ ủa chính phủ, cá nhân, các nhà cung cấp GIS và các đối tác trong lĩnh vực GIS được hình thành để đư a ra các yêu cầu, cách thực thi và các tiêu chu n cho GIS Các tổ chức bao gồm ISO, ESRI, W3C và ẩ FGDC

Cách tiếp cận ban đầu cung cấp thông tin liên thông, dẫn đến các công cụ chuyển đổi dữ liệu như DLG, MOSS và GIRAS, cho phép import/export dữ liệu giữa các định dạng khác nhau Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi dữ liệu thường tốn kém và có thể gây ra mất mát thông tin.

Bước tiếp theo là phát triển định dạng chuyển đổi dữ liệu không gian chuẩn như SDTS, DXF và SAIF Tuy nhiên, sự phức tạp và khả năng mất thông tin tương ứng với các định dạng này đã hạn chế khả năng ứng dụng của chúng.

Cấu trúc dữ liệu file định dạng VPF và ESRI shape file được phát triển nhằm cung cấp sự liên thông thông tin địa lý Một hạn chế hiện tại là thiếu mô hình hóa topo liên quan đến định dạng dữ liệu của ESRI Đến đầu những năm 1990, thông tin địa lý được lưu trữ trong định dạng dữ liệu của ESRI ArcInfo Sự phát triển công nghệ hệ cơ sở dữ liệu đã hỗ trợ lưu trữ thông tin địa lý trong cơ sở dữ liệu Các sản phẩm của nhà cung cấp như ESRI ArcSDE, Oracle Spatial 9i và cơ sở dữ liệu không gian Informix Spatial Database đã giúp lưu trữ dữ liệu không gian hiệu quả Cơ sở dữ liệu không gian đã tạo ra cơ hội mới để lưu trữ và truy cập dữ liệu GIS Giao diện lập trình ứng dụng API là giải pháp cho sự liên thông dữ liệu GIS, với các API như ArcSDE Java và C được phát triển để cung cấp kết nối dữ liệu trực tiếp đến ứng dụng của người sử dụng Tuy nhiên, không có sự liên thông giữa các hệ thống GIS do mỗi hệ cơ sở dữ liệu không gian có cấu trúc lưu trữ thông tin khác nhau Sự nhất trí giữa các tổ chức như ISO, OGC và FGDC là cùng chia sẻ thông tin địa lý thông qua các tiêu chuẩn về dữ liệu không gian.

Chương II • Nghiên cứu các công nghệ GIS và xu hướng phát triển • Trang 30 hình thành nên chuẩn Simple Feature Specification Chuẩn này cung cấp các quy tắc để miêu tả và chia sẻ các đặc tính địa lý đơn gi n nh i m, ả ư đ ể đường thẳng, đa giác trong cơ sở dữ ệ li u không gian Hai chu n n i lên là Simple ẩ ổ Features Specification for SQL và OLE/COM

Chuẩn Simple Features for SQL cung cấp một framework để truy cập hình học và dữ liệu không gian, với WKB là phần chính quy định cách lưu trữ hình học trong cơ sở dữ liệu Chuẩn này được thực thi qua SQL92 với bảng Feature Table hoặc bằng cách sử dụng các loại số chuẩn để truy cập hình học thông qua WKB SQL92 cùng với các loại hình học cung cấp chức năng để truy cập, thao tác và truy vấn dữ liệu không gian Một số nhà cung cấp như Oracle, Informix và IBM DB2 thực thi Simple Features for SQL, trong khi ODBC và OLEDB của Microsoft cung cấp giao diện để truy cập dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau Chuẩn này cũng bao gồm giao diện COM cho truy cập hình học qua WKB và được chấp nhận bởi nhiều nhà cung cấp như ESRI, AutoDesk và Cadcorp Ngoài ra, Simple Feature cho CORBA được phát triển để cung cấp chức năng truy cập và thao tác các đặc tính hình học đơn giản, với hai module chính là Feature và Geometry, cho phép truy cập dữ liệu không gian địa lý một cách độc lập với nhà cung cấp và ngôn ngữ lập trình.

Chương II • Nghiên cứu các công nghệ GIS và xu hướng phát triển • Trang 31 địa lý đơn giản Mô hình Geometry cung c p tậấ p các giao i n đ ệ để truy nhập hình học Chuẩn CORBA cho các đặc tính đơn giản được thiết kế để liên thông với SQL và OLE/COM

Sự phát triển của công nghệ Internet đã mở ra cơ hội mới cho việc cung cấp dịch vụ liên thông dữ liệu không gian OGC Web Map Service (WMS) là dịch vụ đầu tiên cung cấp bản đồ tham chiếu địa lý qua Internet dưới các định dạng như GIF, JPEG, TIFF, PNG và SVG, với các giao thức request và response như GetCapabilities, GetMap và GetFeature Để thực thi chuẩn OGC WMS, nhà cung cấp dịch vụ cần hỗ trợ các hoạt động cơ bản như GetCapabilities và GetMap Tương tự, Web Feature Service (WFS) cung cấp dịch vụ dữ liệu vector qua Internet, yêu cầu sử dụng GML để mô tả thông tin địa lý và hỗ trợ các hoạt động như DescribeFeature và GetFeature WFS cho phép truy vấn dữ liệu liên quan đến không gian và không liên quan đến không gian Ngoài ra, các chuẩn OGC khác như Web Coverage Service và Web Catalog Service cũng được phát triển để cung cấp dữ liệu raster và dịch vụ phân loại nguồn dữ liệu, nhằm hỗ trợ xử lý địa lý phân bố qua nền tảng framework dịch vụ.

II.2.2 Sử dụng XML cho hoạt động liên thông thông tin

XML là một ngôn ngữ đánh dấu độc lập, được phát triển bởi W3C, nhằm mô hình và lưu trữ dữ liệu dưới dạng văn bản Nó cho phép lưu trữ thông tin theo định dạng dễ hiểu cho cả ứng dụng và con người Các API như DOM và SAX cung cấp phương pháp truy cập và thao tác dữ liệu XML thông qua cấu trúc node, cây và đồ thị Ngoài ra, ngôn ngữ truy vấn hỗ trợ việc khai thác dữ liệu hiệu quả hơn.

XQuery được phát triển để truy vấn tài liệu XML, với nhiều nhà cung cấp hệ cơ sở dữ liệu như Microsoft và Oracle hỗ trợ đầu ra dưới dạng XML XML tách biệt việc mô tả dữ liệu và việc hiển thị, cho phép tạo ra nhiều khung nhìn bằng cách sử dụng các biến đổi XSL Lược đồ XML cung cấp ngôn ngữ để lưu trữ thông tin trong cấu trúc XML, mô hình hóa các đặc tính của các loại dữ liệu đơn giản và phức tạp Các loại dữ liệu phức tạp được xây dựng từ các loại đơn giản, với nội dung và phạm vi giá trị được chỉ ra rõ ràng Lược đồ XML hỗ trợ các thuộc tính hướng đối tượng như tính kế thừa và đóng gói Để chia sẻ dữ liệu, lược đồ XML có thể được định nghĩa nhằm tạo ra mô hình trao đổi dữ liệu chung, cung cấp thông tin về cấu trúc dữ liệu cho người dùng Các tổ chức quan tâm đến việc chia sẻ thông tin không gian địa lý có thể định nghĩa một chuẩn để trao đổi dữ liệu, bao gồm các thuộc tính và đặc tính hình học cần được chia sẻ.

II.2.3 Mô tả đối tượng địa lý bằng GML (Geography Markup Language)

GML (Geography Markup Language) là ngôn ngữ mã hóa dạng XML, được thiết kế để mô hình hóa cấu trúc và nội dung của thông tin địa lý GML định nghĩa các thuộc tính địa lý như topo, hướng, độ cao và đơn vị, giúp thể hiện chính xác thông tin địa lý Là chuẩn trao đổi dữ liệu của OGC (OpenGIS Consortium), GML cho phép hoạt động liên thông thông tin địa lý giữa các ứng dụng GIS, tăng cường khả năng chia sẻ và tích hợp dữ liệu.

GML cung cấp các lược đồ cơ bản để mô hình hóa các đặc tính địa lý như đường xá, sông ngòi và nhà cửa, giúp quản lý và phân tích thông tin không gian một cách hiệu quả.

Chương II • Nghiên cứu các công nghệ GIS và xu hướng phát triển • Trang 33 sẽ hỗ ợ tr để mô hình các đặc tính ph c t p, t p các đặc tính và t ch c C ứ ạ ậ ổ ứ ơ chế GML có thể được mở rộng để mô hình các đặc tính đối tượng c th của ụ ể vùng miề Ởn mức độ cao h n, lược đồ ng d ng có th được phát tri n b ng ơ ứ ụ ể ể ằ cách mở rộng lược đồ cơ bản Các đối tượng ho c th c th ng dụng như ặ ự ể ứ đường giao nhau và các yêu cầu công vi c có th ệ ể được mô hình hóa Lược đồ ứng d ng mô t cấụ ả u trúc ho c cách l u tr dữ ệặ ư ữ li u trong su t ho t động trao ố ạ đổi dữ ệ li u Lược ứng dụng được các tổđồ ch c ho c các ng dụng quan tâm ứ ặ ứ đến việc chia s d li u sử ụẻ ữ ệ d ng

Các đặc tính địa lý được mã hóa trong GML xác định hình học của nh i m, ư đ ể đường cong và mặt phẳng GML cho phép ứng dụng truy cập đến mức độ đặc tính của các lớp dữ liệu, giúp truy vấn và lấy tập con các đặc tính mà không cần truy cập toàn bộ lớp Các giao dịch như chèn, cập nhật và xóa cũng có thể thực hiện trên dữ liệu GML Nhờ vào khả năng truy cập mức độ đặc tính, việc truy vấn tập con các đặc tính trong dữ liệu sẽ mang lại hiệu suất nhanh hơn cho các ứng dụng di động.

GML giúp cho việc tổ chức dữ liệu phân tán dễ dàng hơn

Hệ th ng với mô hình phân tán 42 ố

II.3 Hệ thống với mô hình phân tán

II.3.1 Tính trong suốt trong kiến trúc phân bố và quan đ ểi m kỹ thuật

Kỹ thuật tập trung vào cơ chế kiến trúc phân bố và tính trong suốt, hỗ trợ các dịch vụ như bảo mật và ổn định Tính trong suốt cho phép hệ thống ứng dụng hoạt động hiệu quả, cần thông tin về vị trí để gọi dịch vụ Tính trong suốt được xử lý thông qua tên các server ánh xạ từ tên logic sang địa chỉ server vật lý Cơ chế sử dụng ở lớp dưới có thể khác nhau giữa các giải pháp giao tiếp vật lý Sự trong suốt lặp lại cho thấy nhiều bản sao của dịch vụ có thể được cung cấp, đảm bảo độ tin cậy và tính sẵn có Ngữ nghĩa hỗ trợ bao gồm bản sao thuần túy, bản sao một phần và bản sao toàn bộ, cùng với các tính trong suốt quan trọng khác.

 Trong suố ề ỗt v l i: gi u i các l i và khôi ph c đối tượng ấ đ ỗ ụ

 Trong suốt federation: gi u i s ho t động liên thông qua nhi u nhà ấ đ ự ạ ề quản trị

 Trong suốt theo nhóm: gi u i s sử dụng nhóm ấ đ ự đổi tượng để cung cấp một giao diện

 Trong suố ề ề ịt v v v trí: gi u i s định v l i c a m t đối tượng ấ đ ự ị ạ ủ ộ

 Trong suố ềt v tài nguyên:gi u i s th động và s kích ho t l i ấ đ ự ụ ự ạ ạ

Hệ thống với mô hình phân tán

 Trong suốt v persistence: gi u i s ho t ề ấ đ ự ạ động hay m t ho t ấ ạ động thực sự của đối tượng t bộ lưừ u tr và c ch lưữ ơ ế u tr th c s , ữ ự ự định dạng sử dụng

 Trong suố ềt v giao d ch (Transaction) – gi u i s s p x p để nh n các ị ấ đ ự ắ ế ậ thuộc tính giao dịch

Trong môi trường phát triển ứng dụng, việc nhận dạng và giao tiếp giữa các nền tảng là rất quan trọng Để đạt được sự liên thông này, cần có sự hỗ trợ từ các nền tảng khác nhau thông qua một lớp trừu tượng cao hơn, giúp ánh xạ và thực thi các dịch vụ Một số tính năng trong suốt đã được phát triển cho công nghệ Application Server và các kiến trúc lớp dưới như Enterprise Java Beans, Microsoft Transaction Server (MS MTS) và các thành phần CORBA Khi thiết lập được các đặc tính này, một lớp trừu tượng sẽ được xác định để thực hiện tính trong suốt cho kiến trúc phân bố.

II.3.2 Các thành phần phân bố s dử ụng trong mô hình kiến trúc đa lớp Để sử ụ d ng linh ho t, các ki n trúc IT được c u trúc nh nh ng ki n trúc ạ ế ấ ư ữ ế phân bố đ a lớp Như một mô hình tham chiếu, kiến trúc logic 4 lớp được đưa ra để thảo luận cho sự thay đổi trong các kiến trúc vật lý khác Kiến trúc logic này là sự ắ s p xếp các dịnh vụ và giao diệ ương ứn t ng có trong h th ng (Hình ệ ố II-6) Kiến trúc vật lý là sự ắ s p x p cế ủa các thành phần và các giao diện tương ứng th c thi d ch v Các thành ph n này n m trên ph n c ng tính toán tài ự ị ụ ầ ằ ầ ứ nguyên hoặc các node

Mô hình OSE, được định nghĩa trong ISO 19101, cấu trúc các loại dịch vụ của hệ thống IT Mỗi lớp trong mô hình này có thể bao gồm các dịch vụ IT cơ bản cũng như các dịch vụ mở rộng GIS tương ứng với lớp đó.

Hình II-6 Kiến trúc đ ớ a l p logic

Lớp dịch vụ tương tác người sử dụng chịu trách nhiệm tương tác vật lý với người dùng thông qua hiển thị và phương tiện đầu vào Nhiệm vụ này có thể được phân chia thành hai phần chính: lớp hiển thị và lớp hội thoại.

Lớp dịch vụ xử lý tương tác người sử dụng là thành phần quan trọng trong dịch vụ xử lý, có nhiệm vụ thực hiện các chức năng theo yêu cầu của người dùng.

 Lớp dịch vụ xử lý chia sẻ là m t ph n c a d ch v xử lý có nhiệộ ầ ủ ị ụ m v ụ thực hiện những dịch vụ chung cho nhiều người sử dụng

 Lớp dịch vụ quản lý mô hình/thông tin (Model/Information) chịu trách nhiệm cho quản lý và lưu trữ dữ liệu vật lý

 Dịch vụ luồng thực hiện/nhiệm vụ (Workflow/Task) là tập các dịch vụ được xem như ị d ch v x lý đặc bi t ụ ử ệ

Các dịch vụ giao tiếp đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các lớp dịch vụ khác nhau, giúp tạo ra sự tương tác hiệu quả và liền mạch giữa các hệ thống.

 Dịch vụ quản lý hệ thống là trực giao với cơ chế đa lớp và có thể được giới thiệu trong nhiều lớp

Kiến trúc logic có khả năng ánh xạ sang nhiều kiến trúc vật lý khác nhau Tất cả các lớp trong kiến trúc này có thể được chuyển đổi thành một ứng dụng đơn hoặc sử dụng các cơ chế client-server vật lý khác Hình II-7 và Hình II-8 minh họa rõ ràng quá trình ánh xạ này đến nhiều kiến trúc vật lý.

Hình II-7 Từ kiến trúc logic 4 lớp đến kiến trúc vật lý 3 lớp hoặc 2 lớp

Trong Hình II-6, máy chủ dữ liệu bao gồm các giao diện logic của hệ thống lưu trữ dữ liệu và các nguồn dữ liệu bên ngoài khác Máy chủ dữ liệu cung cấp dịch vụ quản lý mô hình và thông tin, trong khi máy chủ ứng dụng bao gồm các thành phần có nhiệm vụ xử lý dịch vụ Máy chủ ứng dụng có thể tích hợp cả dịch vụ xử lý cho người sử dụng và dịch vụ xử lý chia sẻ.

Giao diện người dùng (User Interface client) cung cấp các dịch vụ tương tác, cho phép người dùng nhập và nhận thông tin từ nguồn bên ngoài, thường là máy tính của họ Client thường cung cấp các tùy chọn để người dùng điều hướng ứng dụng và thao tác với các trường dữ liệu Các thành phần hiển thị thực hiện các thao tác và kiểm tra dữ liệu đầu vào Kiến trúc vật lý hai lớp bao gồm client tương tác trực tiếp với Data server, trong khi các dịch vụ phía người dùng thường được thực hiện trong client Kiến trúc ba lớp giới thiệu một Application server trung gian thực hiện các dịch vụ xử lý chia sẻ, cho phép người dùng lựa chọn các thành phần thực hiện nhiệm vụ và tổ hợp chúng để tạo ra thông tin cần thiết cho ứng dụng.

Kiến trúc client giao diện với người sử dụng được minh họa trong Hình II-8, bao gồm các chức năng dịch vụ phía người dùng Client giao diện, thường là trình duyệt web, tạo cửa sổ hội thoại với người sử dụng và hiển thị nội dung Trình duyệt web hoạt động như client tương tác với web server thông qua giao thức HTTP, sử dụng nội dung được mô tả trong HTML và/hoặc XML Nền tảng độc lập với chuẩn trừu tượng có thể bao gồm các tiêu chuẩn cho giao diện người sử dụng.

Giao diện người dùng (UI) đóng vai trò quan trọng trong dịch vụ và quản lý dữ liệu/thông tin Điều này có nghĩa là một chuẩn tổng thể có thể được chia thành nhiều phần, với mỗi phần đảm nhiệm một chức năng khác nhau trong hệ thống tổng thể Các phần này có thể được ánh xạ vào các công nghệ khác nhau, tạo nên sự linh hoạt và hiệu quả trong việc triển khai hệ thống.

Hình II-8 Ánh xạ đến client thick và thin 4 l p logic ớ

Hình II-9 Ánh xạ ừ t các mô hình UML độc lập với platform

Nhận xét

Trong chương này, chúng ta đã khám phá nhiều công nghệ hiện đang được áp dụng trên các website Qua các phân tích, có thể nhận thấy xu hướng hợp tác giữa các nhà cung cấp dịch vụ nhằm thống nhất về mặt dữ liệu và dịch vụ, đồng thời hướng tới việc tối ưu hóa cho thiết bị di động.

Trong chương tiếp theo ây chúng ta s cùng nhau xây dđ ẽ ựng một mô hình hệ thống áp ng được yêu cầu này đ ứ

Xây d ự ng ki ế n trúc h ệ th ố ng ₫ể phát tri ể n GIS trên

- M ụ c tiêu, tiêu chí l ự a ch ọ n công ngh ệ

- Gi ả i pháp liên thông d li u GML/SVG ữ ệ

- L ự a ch ọ n mô hình c ủ a h ệ th ố ng

- Xây d ự ng ki n trúc h th ng ế ệ ố

Mục tiêu, tiêu chí lựa chọn công nghệ

Chương III • Xây dựng kiến trúc hệ th ống để phát triển GIS trên Internet • Trang 50

Mục tiêu, tiêu chí lựa chọn công nghệ

III.1.1 Đ ểi m lại các công nghệ GIS-WEB

Tùy thuộc vào yêu cầu của phần mềm và tốc độ đường truyền, công nghệ sử dụng có thể là HTML, GIF, VRML, SVG, Java Data hoặc Visualization Engine.

 HTML, GIF: file ảnh GIF kích thước nh d dàng download tuy nhiên ỏ ễ khả năng tương tác, thao tác d li u kém do m i thao tác l i ph i yêu ữ ệ ỗ ạ ả cầu về server

VRML và SVG sử dụng các plug-in trong trình duyệt, yêu cầu tải dữ liệu về để hiển thị Nhược điểm của chúng là khi file dữ liệu lớn, thời gian tải sẽ kéo dài và không đảm bảo tính thời gian thực cho dữ liệu.

 HTML, Java Data: dữ ệ li u tr c tuy n nh ng n u t c độ ự ế ư ế ố đường truy n ề chậm thì khó có thể thao tác

 Visualization Engine: khả năng thao tác d li u t t tuy nhiên yêu c u ữ ệ ố ầ đường truyề ốn t c độ cao, m b o đả ả

III.1.2 Sơ lược về ạ ầ h t ng m ng Internet tạạ i vi t Nam ệ

Tính đến cuối năm 2004, mạng Internet tại Việt Nam đã phát triển mạnh mẽ, với hầu hết các tỉnh và huyện đông dân cư đã có kết nối ADSL Trong tương lai, Việt Nam sẽ hoàn thiện mạng NGN cho toàn bộ các tỉnh thành, đảm bảo đáp ứng nhu cầu của GIS trên Internet Đồng thời, dịch vụ mạng không dây cũng đang phát triển nhanh chóng tại các thành phố lớn, nâng cao khả năng cung cấp dịch vụ truy cập Internet cho các thiết bị di động như máy tính xách tay và PDA Dịch vụ GPRS cho di động cũng ngày càng được mở rộng, tạo điều kiện thuận lợi cho người dùng truy cập Internet trên các thiết bị di động.

Giải pháp liên thông dữ liệu GML/SVG

Như vậy v hạ tầề ng m ng ã ạ đ đảm b o cho vi c phát tri n các d ch v ả ệ ể ị ụ GIS trên Internet có chất lượng cao

Qua khảo sát các công nghệ cũng nh hạ tầư ng m ng Internet t i Vi t ạ ạ ệ Nam, có thể rút ra một số nh n xét sau: ậ

 Hạ tầng Internet Vi t Nam trong 2005 và sau này s n sàng áp ng ệ ẵ đ ứ đường truyề ốn t t cho dịch v yêu c u t c độ cao và n định nh GIS-ụ ầ ố ổ ư WEB

 Với yêu cầu các dịch vụ định vị và tra cứu thông tin trên bản đồ theo yêu cầu của đề tài thì chỉ ầ c n công nghệ 2D

Cần lựa chọn công nghệ phù hợp với các tiêu chuẩn toàn cầu để chia sẻ thông tin, dữ liệu và dịch vụ, nhằm nâng cao chất lượng phục vụ khách hàng.

Để đáp ứng nhu cầu truy cập web trên máy tính và mở rộng khả năng cho các thiết bị tương lai như điện thoại di động và PDA, việc phát triển theo xu hướng hiện đại là rất cần thiết.

Giải pháp cho tương tác dữ liệu tùy thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ, có thể theo các phương án sau:

Phương án 1 đề xuất cho phép người dùng tải xuống miễn phí các phần mềm xem SVG (như Adobe Acrobat, Batik, v.v.) Khi người dùng truy cập, hệ thống sẽ truy vấn dữ liệu GML và tạo file SVG hoặc SVGZ, sau đó gửi về client một lần Tuy nhiên, phương pháp này không khả thi nếu người dùng yêu cầu dữ liệu bản đồ chi tiết trong một phạm vi địa lý cụ thể.

Chương III • Xây dựng kiến trúc hệ th ống để phát triển GIS trên Internet • Trang 52 lớn vì kích thước file dữ liệu quá lớn nên thời gian truyền lâu và không thể biên tập được dữ liệu bản đồ trên SVG Mặt khác SVG chuẩn chỉ cho phép lấy dữ liệu đồ họa không bao g m thu c tính nên ồ ộ khi cần thông tin thuộc tính lại phả ếp tục query i ti

Phương án 2 đề xuất truy vấn dữ liệu GML, bao gồm cả dữ liệu địa lý, để gửi về client và hiển thị từ nguồn dữ liệu này Tuy nhiên, phương án này gặp khó khăn do dữ liệu GML thường lớn và không tương thích với các định dạng SVG, dẫn đến việc các nhà cung cấp viewer không phát triển sản phẩm hỗ trợ hiển thị dạng này.

Phương án 3 đề xuất chỉ truy vấn dữ liệu GML địa lý trong vùng cần hiển thị, sử dụng thuật toán LOD (Level of Detail) để xác định độ chi tiết của bản đồ Sau đó, dữ liệu được nén và gửi đến client, chuyển đổi thành định dạng SVG để hiển thị Dữ liệu thuộc tính chỉ được truy vấn khi cần thiết nhờ vào thông tin nhận dạng của đối tượng đồ họa, giúp tận dụng tính năng ưu việt của SVG và giảm thời gian tải dữ liệu so với phương án 1 Tuy nhiên, phương án này yêu cầu đường truyền ổn định và tốc độ cao Nếu sử dụng JavaScript, không cần môi trường Java Runtime nhưng tốc độ xử lý tại client sẽ chậm Ngược lại, nếu dùng Java Applet, tốc độ sẽ nhanh hơn khoảng 5000 lần, nhưng máy client cần có Java Runtime, nếu không sẽ phải tải và cài đặt miễn phí khoảng 14MB.

Dựa trên các phân tích và hạ tầng mạng internet tại Việt Nam, phương án 3 được xác định là lựa chọn phù hợp nhất cho hệ thống, hỗ trợ hiệu quả cả hai cách sử dụng JavaScript và JavaApplet.

III.2.1 Tương tác với dữ liệu địa lý trong cơ sở dữ liệu

Để phân phối dữ liệu địa hình qua web, chúng ta có thể sử dụng một số GIS Engine trên server để tạo ra ảnh bản đồ dạng GIF và JPG, sau đó nhúng vào trang HTML và gửi tới trình duyệt người dùng Phương pháp này đơn giản và hiệu quả khi người dùng chỉ cần hiển thị ảnh bản đồ mà không yêu cầu tính năng tương tác cao Tuy nhiên, trong môi trường internet, cần có một tiêu chuẩn chung để chia sẻ dữ liệu đồng thời đảm bảo tính tương tác và tốc độ cho người sử dụng.

OGC đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng GML, một tiêu chuẩn quan trọng cho dữ liệu địa lý Chi tiết về các tính năng của GML có thể được tìm thấy tại www.opengis.org Chúng ta đã quyết định chọn GML để phục vụ cho hệ thống GIS của mình.

Sử dụng GML để phát triển quản lý dữ liệu địa hình cho phép phân tích và phối hợp thông tin địa hình với các đặc tính phân biệt rõ ràng Người dùng có

Cách tiếp cận dựa trên GML có một số ư u đ ểi m sau:

Chất lượng bản đồ được nâng cao nhờ thông tin mã hóa GML và các đối tượng địa lý đặc trưng, cho phép hiển thị một cách hiệu quả Nhờ đó, các bản đồ sinh ra từ GML trở nên nhanh chóng và dễ đọc hơn.

Kiểu dáng bản đồ GML chỉ định nội dung bản đồ mà không cung cấp thông tin về cách dữ liệu sẽ được hiển thị Điều này thực sự là một thuận lợi, vì các kiểu dáng khác nhau có thể được áp dụng cho dữ liệu địa lý, giúp nó hiển thị theo ý muốn của người dùng Với cùng một dữ liệu GML, chúng ta có thể tạo ra nhiều cách trình bày khác nhau.

Chương III • Xây dựng kiến trúc hệ th ống để phát triển GIS trên Internet • Trang 54 biểu diễn mầu sắc khác nhau Việc lựa chọn bản ki u dáng có thể ể được thực hi n t ệ ự động hay do ngươi dùng l a ch n ự ọ để có th tr về ể ả bản đồ theo ý của mình

Người dùng có thể dễ dàng thêm chú thích vào bản đồ dựa trên dữ liệu GML Dữ liệu GML sẽ được chuyển đổi sang định dạng SVG, cho phép người dùng sử dụng các công cụ để soạn thảo bản đồ, thêm dòng chú thích và các đặc điểm nổi bật nhằm tối ưu hóa bản đồ, cũng như vẽ thêm bất kỳ hình dạng nào theo ý muốn.

Khả năng truy vấn thông tin trên bản đồ là rất quan trọng, đặc biệt khi người dùng muốn tìm hiểu thêm về các đặc trưng của bản đồ như tên các con sông Đối với các định dạng bản đồ như GIF, JPG hay PNG, việc truy vấn thường gặp khó khăn, vì cơ chế tìm kiếm chỉ đơn giản là xác định vị trí và gửi yêu cầu đến server để lấy thông tin Tuy nhiên, vấn đề này không tồn tại với các bản đồ dựa trên dữ liệu GML, cho phép truy cập thông tin một cách hiệu quả hơn.

Quản lý nội dung bản đồ GML cho phép người dùng dễ dàng lọc và tải xuống các loại dữ liệu đặc trưng mà họ cần, giúp giảm thiểu thời gian trao đổi dữ liệu Nội dung bản đồ có thể được quản lý và hiển thị sau khi thông tin địa lý đã được gửi tới trình duyệt web của người dùng Người dùng cũng có khả năng ẩn hoặc hiển thị thông tin trên bản đồ mà không cần phải trao đổi với máy chủ.

GML hỗ trợ các thiết bị di động, cho phép gửi dữ liệu địa lý từ một hệ thống thông tin địa lý (GIS) này sang hệ thống khác Nó cũng có thể được chuyển đổi để tương thích với nhiều ứng dụng khác nhau.

Lựa chọn mô hình của hệ thống

Lựa chọn mô hình của hệ th ng 55 ố

Mô hình hệ thống được thiết kế bao gồm hai phần chính: client và server Mỗi phần có khả năng thực hiện các chức năng thông qua các module riêng biệt Trong mô hình này, cơ sở dữ liệu chính được lưu trữ trên server, và mỗi khi có yêu cầu từ client, dữ liệu phù hợp sẽ được chọn lọc và chuyển đổi để phục vụ nhu cầu sử dụng.

Chương III • Xây dựng kiến trúc hệ th ống để phát triển GIS trên Internet • Trang 56 thành SVG/XML và gửi đến client Client có một module để phân tích cú pháp của file XML nhận được và một module để hiển thị phần có thể ể hi n thị của các file XML (Hình III-1)

Trong mô hình này, tất cả các xử lý như phân tích không gian và hiển thị nội dung bản đồ đều được thực hiện trên server, và chỉ có phản hồi dưới dạng SVG/XML được gửi đến client Phân tích cú pháp XML tại client sẽ dịch nội dung file XML, cho phép module trung gian hiển thị các phần dữ liệu không gian và phi không gian tương ứng dưới dạng hình dạng hoặc văn bản.

Module trung gian thực hiện chuyển các tọa độ và các thuộc tính khác thành các hình khối được định ngh a trong các tag ĩ

Hình III-1 Modules Client/Server

Khi người dùng chọn một vùng từ danh sách, một bản tin sẽ được gửi đến server để biên dịch và chuẩn bị một ứng dụng thích hợp nhất cho yêu cầu Module này trên server có nhiệm vụ tương tác với file J2ME trên client.

Module J2ME ở phía client, sau lần liên lạc đầu tiên với server, tải một chương trình J2ME gọi MIDP đến thiết bị cầm tay hỗ trợ Java Chương trình này được trang bị một bộ phân tích cú pháp XML để xử lý các thư viện.

Chương III • Xây dựng kiến trúc hệ th ống để phát triển GIS trên Internet • Trang 57 parser XML để phân tích file XML và nhiệm vụ của nó là g i các b n tin đến ử ả server, đọc các đáp ứng dạng XML và hiển thị các nội dung

Trong mô hình này, cơ sở ữ ệ d li u chính được đặt trên server và khi nh n ậ được yêu cầu, m t ph n nh d li u được ch n và truy n đến client ộ ầ ỏ ữ ệ ọ ề

Mô hình tổng thể của hệ thống tuân theo mô hình của OGC (OpenGIS Web Services Framework), nhằm mô tả một kiến trúc chung cho các dịch vụ không gian địa lý dựa trên web Mô hình này chỉ ra phạm vi, mục đích và hoạt động của hệ thống cùng các thành phần chức năng chung cho các dịch vụ Đồng thời, nó cũng mở rộng cho một số loại dịch vụ cụ thể khác Kiến trúc này chỉ ra các yêu cầu thiết kế cần thiết để đảm bảo sự liên thông giữa các hệ thống Web Service khác nhau, sử dụng các tiêu chuẩn giao tiếp của OpenGIS Web Services.

OpenGIS Web Services Framework sẽ là nền tảng cho các hệ thống định vị và hệ thống xử lý dữ liệu địa lý thế hệ kế tiếp

III.3.2 Các dịch vụ mở WEB-GIS của OGC

The OpenGIS Web Services Framework offers a unified interface across various functional components of an enterprise, enabling seamless interoperability throughout the organization.

Các thành phần chính của mô hìnhOpenGIS Web Service 1.2 như sau:

Client Services encompass the client-side components that interact with users and the server-side elements, including Server-side Client Applications, Application Servers, and Data Servers These services are classified as Geospatial Human Interaction Services, as defined in the OGC Abstract Specification Topic 12.

Dịch vụ Đăng ký cung cấp một cơ sở hạ tầng chung để phân loại, đăng ký, mô tả, tìm kiếm, bảo trì và truy cập thông tin về tài nguyên mạng, bao gồm dữ liệu và dịch vụ Với OpenGIS Web Service 1.2, Dịch vụ Đăng ký cũng bao gồm Dịch vụ Đăng ký Web (WRS).

Processing-Workflow Services serve as a foundational component for application development, leveraging geographic data and metadata to enhance value-added services With the introduction of OpenGIS Web Service 1.2, these services now encompass both the Sensor Planning Service (SPS) and the Web Notification Service (WNS), facilitating improved data processing and workflow management.

Hình III-2: Các thành phần của OpenGIS Web Service Framework

Dịch vụ Portrayal – Dịch vụ Portrayal cung cấp khả năng chuyên biệt hỗ trợ trình diễn thông tin địa lý, bao gồm việc định nghĩa một hoặc nhiều đầu vào và quy trình biểu diễn đầu ra Các ứng dụng của dịch vụ này bao gồm biểu diễn bản đồ địa lý, phối cảnh địa hình, chú giải hình ảnh, và xem các thay đổi động theo tượng trưng hoặc theo thời gian Dịch vụ này được phát triển với OpenGIS, mang lại hiệu quả cao trong việc trực quan hóa dữ liệu địa lý.

Web Service 1.2, Portrayal Services bao gồm Web Map Service (WMS), Coverage Portrayal Service (CPS) và Style Management Service (SMS)

Data Services serve as essential building blocks for managing and utilizing specialized geographic data With the implementation of OpenGIS Web Service 1.2, these services encompass various components, including Web Object Service (WOS), Web Feature Service (WFS), Sensor Collection Service (SCS), Image Archive Service (IAS), and Web Coverage Service (WCS).

Hình III-3 Sơ đồ kiến trúc của OGC Web Services

Dịch vụ OGC Web Services (OWS) cung cấp ba dịch vụ chính để truy cập thông tin địa lý: Web Map Server (WMS), Web Coverage Server (WCS) và Web Feature Service (WFS) Bên cạnh đó, OWS còn hỗ trợ các dịch vụ bổ sung như GeoParser và GeoCoder, giúp trả về kết quả truy vấn không gian một cách hiệu quả.

Chương III • Xây dựng kiến trúc hệ th ống để phát triển GIS trên Internet • Trang 60 minh họa sơ đồ ến trúc mô tả ki cách một số dịch v của OGC Web Services ụ liên hệ ớ v i nhau và định nghĩa một số hoạt động của các dịch vụ này

Xây dựng kiến trúc hệ th ng 65 ố

The tiered architecture of the system consists of four layers: the data layer, service layer, portal layer, and client-side application layer Standard OGC interfaces utilized include WFS, WMS, and OpenLS Presentation Service Data encoding is based on GML, SVG, and XML.

Lớp Database là nơi lưu trữ toàn bộ cơ sở dữ liệu của hệ thống, bao gồm dữ liệu cho dịch vụ bản đồ nền, dịch vụ định tuyến tối ưu (Route) và dịch vụ Geocode.

Lớp dịch vụ Data Service bao gồm các application server cung cấp dịch vụ cho hệ thống, với dịch vụ bản đồ dựa trên chuẩn WFS của OGC Các dịch vụ Route và Geocode cũng được thực hiện theo tiêu chuẩn OpenLS của OGC Dữ liệu được trả về từ lớp này theo định dạng GML/XML.

Lớp Portal chịu trách nhiệm tiếp nhận và phân tích các yêu cầu từ client, đọc metadata của hệ thống và chuyển tiếp yêu cầu đến các dịch vụ tương ứng Nó cũng thu thập dữ liệu từ các dịch vụ này và xử lý để trả về cho client nhằm hiển thị hoặc xử lý thông tin.

Xây dựng kiến trúc hệ th ng ố

Chương III • Xây dựng kiến trúc hệ th ống để phát triển GIS trên Internet • Trang 66 của lớp Portal bao gồm phần thực thi dịch vụ OpenLS Presentation Service của OGC

Hình III-7 Sơ đồ kiến trúc hệ thống

Lớp ứng dụng phía Client chịu trách nhiệm xử lý các tương tác của người dùng, gửi yêu cầu đến Portal và nhận dữ liệu trả về từ Portal Dữ liệu này được hiển thị cho người dùng và được truyền tải theo định dạng SVG/XML.

III.4.1 Thực thi các giao diện của các dịch vụ

Giao diện GetCapabilities là một trong những giao diện đầu tiên được định nghĩa trong chuẩn WMS, WFS và WCS Thông qua giao diện này, máy chủ sẽ thông báo các dịch vụ mà nó cung cấp, giúp người dùng hiểu rõ hơn về khả năng của hệ thống.

Map (WFS) Route Geocode Data

Metadata Xử lý query Xử lý dữ liệu

Chương III • Xây dựng kiến trúc hệ th ống để phát triển GIS trên Internet • Trang 67 của truy vấn GetCapabilities bao gồm các tham số như phạm vi không gian của dataset, các lớp bản đồ có trên server và các style hiển thị của chúng, các hệ tọa độ được server hỗ trợ, các định dạng dữ liệu được hỗ trợ… Với dịch vụ WFS, GetCapabilities bao gồm các thông tin về mô tả cơ ch hỗ ợế tr , ngôn ngữ mã hóa các đặc tính (giả sử là c ch XML, GML), các lo i Feature ơ ế ạ Types, hệ tham chiếu không gian của chúng, phạm vi không gian và các địa chỉ URL mô tả metadata (metadata được biểu thị hoặc theo ISO TC211 hoặc theo định dạng FGDC) và một danh sách các hoạt động (chèn, cập nhật, xóa, truy vấn, khóa) được WFS hỗ ợ tr cho từng loại Feature Type Giao diện GetCapabilities là giống nhau đối v i t t cớ ấ ả các loạ ịch vụ Web của OGC i d

III.4.1.2 Web Feature Service (WFS)

WFS cung cấp dữ liệu không gian thực cho ứng dụng phía client, cho phép truy cập các đặc tính không gian (Feature) theo chuẩn OGC mà không cần phải hình thành bản đồ trước khi hiển thị như WMS Dữ liệu không gian được biểu diễn dưới dạng file mã hóa XML, và yêu cầu của tiêu chuẩn WFS là kết quả trả về phải được mã hóa theo chuẩn GML.

Dịch vụ WFS được chia thành hai loại chính: Basic và Transaction WFS Basic là một server chỉ đọc, cung cấp khả năng đầu ra dữ liệu thông qua các chức năng như GetCapabilities, DescribeFeatureType và GetFeature Trong khi đó, Transaction WFS cho phép người dùng cập nhật dữ liệu, bao gồm tạo mới, xóa và cập nhật các Feature hiện có Giao diện GetFeature hỗ trợ các truy vấn phức tạp trên server, cho phép giới hạn tập các Feature không gian theo không gian và ngữ nghĩa Để xây dựng câu truy vấn chính xác, ứng dụng phía client cần thông tin chi tiết về các Feature trong dịch vụ WFS, có thể nhận được thông qua giao diện DescribeFeatureType Kết quả yêu cầu này sẽ được cung cấp theo định dạng chuẩn.

Chương III • Xây dựng kiến trúc hệ th ống để phát triển GIS trên Internet • Trang 68 một tài liệu XML mô tả mô hình dữ liệu của lo i Feature tương ng (lo i ạ ứ ạ thuộc tính và loại dữ liệu của chúng, hình học và loại của chúng)

Yêu cầu dữ liệu không gian thực sự là một bản tin phù hợp với chuẩn giao diện mã hóa lọc (FE – Filter Encoding), dựa trên ngôn ngữ truy vấn chung CQL (Common Query Language) của OGC Chuẩn FE xác định chi tiết các tham số yêu cầu bằng tài liệu XML Sau khi phân tích và thông dịch truy vấn Filter, dịch vụ WFS có thể xây dựng truy vấn thích hợp cho hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bên trong.

Dữ liệu từ truy vấn WFS được trả về dưới dạng XML mã hóa GML, cho phép biểu thị thông tin không gian một cách hiệu quả Dữ liệu này có thể được xử lý bởi các nhà phát triển để bổ sung giá trị trên lớp dịch vụ, từ đó cung cấp sản phẩm dịch vụ mong muốn Việc sử dụng GML mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng tích hợp dữ liệu không gian mã hóa XML với các nguồn dữ liệu khác, giúp đơn giản hóa phân tích và xử lý dữ liệu không gian Ngoài ra, khung hiển thị và kiểu dáng của bản đồ có thể được tùy chỉnh để phù hợp với yêu cầu cụ thể.

So với chuẩn WMS, WFS cung cấp nhi u khề ả năng x lý linh ho t h n cho ử ạ ơ những giai đ ạo n sau của chuỗi dịch vụ

OGC đã phát triển một tiêu chuẩn tập trung vào nhu cầu của các ứng dụng di động về dữ liệu không gian, được gọi là Open Location Services (OpenLS).

OpenLS sẽ phát triển các chuỗi dịch vụ liên thông, bao gồm ba loại chính: dịch vụ ứng dụng vị trí, dịch vụ gateway và các dịch vụ được định nghĩa bởi OGC Những dịch vụ này sẽ tạo ra sự kết nối hiệu quả giữa các ứng dụng và nền tảng khác nhau, thúc đẩy sự phát triển của công nghệ vị trí.

Kết luận

Trong chương này, chúng ta đã phát triển một mô hình cụ thể để triển khai dịch vụ GIS cho các thiết bị PC và PDA Ảnh hiển thị trên client được định dạng vector SVG, cho phép hiển thị bản đồ phù hợp với mọi loại thiết bị đầu cuối, giúp người sử dụng dễ dàng tương tác với các đối tượng trên bản đồ Mô hình này dựa trên tiêu chuẩn của OpenGIS, do đó, tất cả các nhà cung cấp dịch vụ GIS khác sử dụng mô hình của OpenGIS đều có khả năng chia sẻ dữ liệu và dịch vụ với nhau Ở chương tiếp theo, trong phạm vi giải quyết vấn đề, chúng ta sẽ xây dựng một phần mềm cung cấp dịch vụ dựa vào GIS cho máy PC.

Xây d ự ng m ộ t ph ầ n m ề m GIS minh h ọ a

Sau khi đ ã nghiên c ứ u đư a ra m t framework ộ để xây d ự ng d ị ch v ụ GIS trên PDA ch ươ ng này s ẽ xây d ự ng m ộ t ph ầ n m ề m GIS minh h ọ a trên PC:

- Xây d ự ng ph n m m cho client ầ ề

X ÂY DỰNG MỘT PHẦN MỀM GIS MINH HỌ A

Mô hình hệ th ng 76 ố

IV.1.1 Mô hình tổng thể của hệ thống

Hình IV-1 Kiến trúc phân tầng hệ thống

T ầ ng D ị ch v ụ T ầ ng D li u ữ ệ T ầ ng Trung gian

Xây dựng ph n m ầ ềm tại server

Chương IV • Xây dựng một phần mềm GIS minh họa • Trang 77

Tầng Dữ liệu bao gồm việc lưu trữ dữ liệu metadata, dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính Những loại dữ liệu này có thể được phân tán theo vị trí địa lý và cũng có thể khác nhau về định dạng lưu trữ.

Tầng dịch vụ cung cấp các giải pháp đáp ứng nhu cầu về bảo mật, vị trí và dịch vụ tìm đường Dữ liệu trong tầng dịch vụ có thể được lưu trữ trong nhiều cơ sở dữ liệu khác nhau, giúp tối ưu hóa trải nghiệm người dùng.

Tầng Trung gian đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển giao yêu cầu của khách hàng đến các dịch vụ phù hợp Các yêu cầu từ khách hàng được phân tích kỹ lưỡng để xác định địa chỉ đích, cho phép đáp ứng từ nhiều nguồn khác nhau mà không cần biết chính xác vị trí của chúng Điều này giúp tối ưu hóa quy trình cung cấp dịch vụ và nâng cao trải nghiệm khách hàng.

OpenGis không thiết lập tiêu chuẩn bảo mật cho các dịch vụ Vì vậy, cần có các giải pháp trung gian để đảm bảo an toàn, cung cấp khả năng bảo mật cho các tầng phía sau, nhằm ngăn chặn truy cập trái phép từ phía khách hàng đối với những dữ liệu nhạy cảm.

Xây dựng phần mềm tại server

IV.2.1 Xây dựng các module GIS Server trong môi trường Web

GisServer được chia thành hai gói chính: Geoserver và GeoTools Geoserver là một máy chủ web được phát triển dựa trên thư viện GeoTools, trong khi GeoTools thực hiện tất cả các chức năng cần thiết cho một hệ thống GIS Dưới đây là lược đồ UML của gói Geoserver cùng với các gói cơ bản của GeoTools.

Khối lượng công việc ở phần này rất lớn, không thể trình bày hết trong một bài luận văn Tài liệu mô tả đầy đủ đã có sẵn trong mã nguồn của module, do đó chúng ta không cần phải đưa ra lược đồ UML để dễ theo dõi hơn.

Hình IV-2 Lược đồ UML của gói Geoserver ( m ộ t ph ầ n )

IV.2.1.1 Module qu ả n lý h ệ th ố ng t ọ a độ đị a lý

Hình IV-3 Lược đồ UML c a gói qu ủ ản lý hệ đị a lý ( m ộ t ph ầ n )

IV.2.1.2 Module qu ả n lý đố i t ượ ng Vector

Hình IV-4 Lược đồ UML của gói i tượng hình học không gian đố

IV.2.1.3 Module x ử lý d ữ li ệ u đị a lý và d ữ li ệ u thu ộ c tính

Hình IV-5 Lược đồ UML của gói i tượng địa lý ( m đố ộ t ph ầ n )

IV.2.1.4 Module qu ả n lý các l ớ p b ả n đồ

Hình IV-6 Lược đồ UML c a gói qu ủ ản lý lớp bản đồ

Module thực thi dịch vụ WFS được phát triển dựa trên nền tảng dự án mã nguồn mở (open source) Geoserver

Geoserver là một trong những dự án mã nguồn m th c thi WFS đầ đủở ự y nhất hiện nay Phiên bản cuối cùng của Geoserver hỗ trợ WFS phiên bản 1.1

Geoserver được xây dựng trên ngôn ngữ Java, mang lại nhiều lợi thế cho người dùng Nó hỗ trợ nhiều hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian khác nhau như Oracle, Postgis, MySQL, và nhiều hơn nữa Để đáp ứng yêu cầu của hệ thống, ngoài các phương thức theo tiêu chuẩn OpenGIS, Geoserver còn bổ sung thêm ba phương thức khác.

The GetExtendedProjectDescriptor function provides a detailed description of the current project's attributes, including the addresses of the WFS, DRS, GCS, and RTS servers, as well as the map layers associated with the project and the specific area of interest within the map.

 GetExtendedLayerDescriptor: GetExtendedLayerDescriptor mô tả các thuộc tính của một lớp bản đồ như ường dữ ệu đồ họa, trường tr li tiêu đề, cách phân chia nhóm đối tượng, …

GetStyledLayerDescriptor mô tả các thuộc tính tô vẽ của lớp bản đồ Hai phương thức GetExtendedLayerDescriptor và GetStyledLayerDescriptor kết hợp với nhau để quy định cách trình bày một lớp bản đồ.

Các dịch vụ nằm trong nhóm dịch vụ OpenLS chưa được Geoserver thực thi Trong khuôn khổ bài luận này, chúng ta sẽ thực thi hai dịch vụ chính là Geocoder Service và Route Service, dựa trên quan điểm xây dựng dịch chỉ.

Chương IV • Xây dựng một phần mềm GIS minh họa • Trang 84 vụ của Geoserver Ngoài ra chúng ta c ng s dụũ ử ng u th củư ế a h qu n tr cơ ệ ả ị sở dữ liệu Oracle để xây dựng các dịch vụ này

Module Geocoder service được viết trên Java, thực thi đầy đủ dịch v ụ Geocoder như OGC chỉ định trong phiên bản 1.0

Khả năng thực thi c a dịch vụ Geocoder Service ủ

Dịch vụ Geocoder sẽ trả về vị trí địa lý của một đ ạ chỉ cụ thể (tên đường i phố hoặc tên địa đ ểi m dịch vụ)

Khi server nhận yêu cầu geocode từ phía client, dịch vụ sẽ xác định thông tin về thành phố hoặc mã bưu điện phù hợp với vùng cần geocode Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thực hiện thí nghiệm cho thành phố Hà Nội.

Khi geocode địa chỉ đường phố, dịch vụ sẽ truy vấn bảng gc_road_vn để xác định tên đường Nếu tìm thấy, dịch vụ sử dụng thông tin road_id từ gc_road_vn để truy vấn bảng gc_road_segment_vn nhằm tìm đoạn đường có số nhà phù hợp với yêu cầu của khách hàng Nếu không tìm thấy đoạn đường nào có số nhà tương ứng, dịch vụ sẽ trả về vị trí mặc định trên đường phố đó.

Khi thông tin cần geocode là tên một địa điểm dịch vụ cụ thể (POI), dịch vụ sẽ thực hiện truy vấn đến bảng gc_poi_vn để tìm vị trí chính xác của POI đó.

Do tính phức tạp trong việc tổ chức và thu thập dữ liệu về đường phố, module này chưa hoàn toàn thực thi đầy đủ như OGC đã chỉ ra trong phiên bản 1.0 Tuy nhiên, nó đã đáp ứng một phần yêu cầu tìm đường đi.

Xây dựng ph n m ầ ềm cho client

Các khả ă n ng Route service có thể thực thi:

 Tìm đường đi ng n nh t gi a hai i m ắ ấ ữ đ ể

 Tìm đường đi nhanh nh t gi a hai i m ấ ữ đ ể

 Phân biệt đường hai chi u và m t chi u ề ộ ề

 Các đ ểi m b t đầu và k t thúc được cung c p dưới d ng địa ch ho c v ắ ế ấ ạ ỉ ặ ị trí địa lý

Thuật toán tìm đường của server:

Khi máy chủ nhận yêu cầu tìm đường từ điểm bắt đầu đến điểm kết thúc dưới dạng địa chỉ hoặc tên địa điểm quan tâm (POI), dịch vụ tìm đường sẽ sử dụng Geocoder để xác định vị trí của điểm bắt đầu và điểm kết thúc, bao gồm việc xác định edge_id và vị trí tương đối trên đoạn đường Hệ thống sẽ tìm ra ID của node bắt đầu và ID của node kết thúc Cuối cùng, bằng cách áp dụng thuật toán tìm đường ngắn nhất, hệ thống sẽ xác định tuyến đường ngắn nhất từ node bắt đầu đến node kết thúc.

Tiếp nhận các yêu cầu của webmap client, phân tích và chuyển cho các service server để xử lý Chuyển dữ liệu kết quả trả ề v cho client.

Xây dựng phần mềm cho client

IV.3.1 SVG Viewer Được sử dụng để hi n th dữ ệể ị li u SVG và th c thi các module x lý d ự ử ữ liệu viết bằng java hoặc javascript

Hiện nay có hai phần mềm SVG viewer được sử dụng phổ biến là Adobe SVG Viewer (freeware) và Batik SVG Browser (opensource)

Adobe SVG Viewer là sản phẩm freeware dưới dạng plugin chạy tích hợp trên web browser Adobe SVG Viewer chỉ cho phép chạy các kịch bản

Xây dựng ph n m ầ ềm cho client

Chương IV • Xây dựng một phần mềm GIS minh họa • Trang 86 viết bằng javascript Nhược đ ểi m của javascript là tính bảo mật không cao và tốc độ chậm

Hình IV-7 Kiến trúc Webmap Client và SVG Viewer

Batik SVG Browser là một dự án mã nguồn mở hoạt động độc lập với trình duyệt web, được phát triển bằng ngôn ngữ Java Dự án này cho phép thực thi các kịch bản viết bằng JavaScript và các mô-đun được lập trình bằng Java.

Webmap client là module được chạy tích hợp với SVG viewer, thực thi các chức năng sau:

 Xây dựng giao di n và tương tác v i người s d ng ệ ớ ử ụ

 Kết nối với các dịch vụ: đưa ra các yêu cầu lên các server dựa trên các yêu cầu của người dùng, lấy dữ liệu v và phân tích d li u ề ữ ệ

Chuyển đổi dữ liệu đồ họa và thông tin từ GML, XLS sang SVG giúp hiển thị trên bảng điều khiển, đồng thời chuyển đổi sang dữ liệu văn bản thông thường để cung cấp thông tin cho người dùng.

 Thực hi n các ch c n ng phía client c a các d ch v WFS, GCS, ệ ứ ă ủ ị ụ DRS và RTS

 Thực thi các ch c n ng c n thi t c a m t ph n m m GIS ứ ă ầ ế ủ ộ ầ ề

Webmap client được phát triển với hai phiên bản: một phiên bản sử dụng Java applet để hiển thị dữ liệu và phiên bản còn lại được viết bằng JavaScript dành cho Adobe SVG Viewer Phiên bản Java được ưu tiên hơn do có tốc độ thực thi vượt trội so với JavaScript.

Module này được thiết kế cho khách hàng muốn sử dụng Java applet Phần lõi của module bao gồm các module cơ bản của Batik SVG Browser, cùng với một số module bổ sung như module thực thi thủ tục postURL() nhằm đáp ứng nhu cầu của chương trình.

Nhận xét

Trong chương này, chúng ta đã hoàn thiện phần mềm GIS với hai dịch vụ chính: dịch vụ định vị (geocoding) và dịch vụ tìm đường ngắn nhất (routing) Dựa trên framework đã được cung cấp, chúng ta có khả năng phát triển thêm nhiều dịch vụ mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ liên quan đến định vị vị trí.

Mạng viễn thông tại Việt Nam đang được cải tiến để nâng cao khả năng cung cấp dịch vụ cho khách hàng, đặc biệt là các dịch vụ giá trị gia tăng (VAS) Hệ thống hạ tầng viễn thông của Việt Nam hoàn toàn đủ khả năng cung cấp các dịch vụ định vị qua Internet cho người dùng.

Luận văn đạt được những kết quả sau:

Lựa chọn mô hình và kiến trúc hệ thống theo khuyến nghị của OpenGIS là cần thiết để đảm bảo khả năng cung cấp, kết nối dịch vụ và trao đổi dữ liệu GIS với các nhà cung cấp khác Điều này đang trở thành xu hướng hội nhập trong lĩnh vực GIS trên internet.

Hiển thị đồ họa sử dụng SVG là một tiêu chuẩn được W3C đề xuất, mang lại nhiều tính năng ưu việt và được hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ GIS hỗ trợ Đồng thời, nó cũng đang được các nhà cung cấp thiết bị PDA và di động tích cực hỗ trợ trong phần mềm của thiết bị.

 Xây dựng được h th ng GIS có tính m cao có th áp d ng không nh ng ệ ố ở ể ụ ữ cho máy tính mà cả các thiết bị khác như PDA, Smartphone,…

Trên nền t ng hả ệ thống GIS đã xây dựng, có thể tiếp tục phát triển theo các hướng sau:

Mở rộng khả năng tra cứu cho các dịch vụ khác bao gồm tìm kiếm thông tin và vị trí của khách sạn, nhà hàng, bến xe, tuyến xe buýt, cũng như hướng dẫn đường đi cho nhiều loại phương tiện khác nhau trong thành phố.

 Phát triển thêm các d ch v mớị ụ i cho máy desktop nh : Sàn giao d ch thông ư ị tin nhà đất trên bản đồ, Giao thông, Quản lý địa chính, tài nguyên …

Phát triển các dịch vụ mới cho thiết bị di động như tra cứu thông tin, hướng dẫn tìm đường, xác định vị trí cho PDA và điện thoại di động Bên cạnh đó, cần chú trọng đến các dịch vụ cho du lịch và giao thông.

• Phụ ụ l c A: Minh h a m t s k t qu ph n m m Trang 89 ọ ộ ố ế ả ầ ề •

PHỤ LỤC A: MINH HỌA MỘT SỐ Ế K T QUẢ PH N MỀM Ầ

Sau đây là một số hình ảnh về kết quả của phần mềm:

Phụ l ụ c A: Minh h a mộ ố ết quả phần mềm ọ t s k

Dịch vụ geocoding (Trang vàng)

Dịch vụ định tuyến (routing)

Tiêu đề	Nghiên Cứu Xây Dựng Mô Hình Hệ Thống GIS Trên Internet Phù Hợp Với Nhiều Thiết Bị Đầu Cuối
Tác giả	Phan Thị Thu Hà
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Vũ Sơn
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Điện Tử - Viễn Thông
Thể loại	Luận Văn
Năm xuất bản	2005
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	103
Dung lượng	4,9 MB