tìm hiểu ng nghệ webgis và ứng dụng

Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 2 1.1Hệ thống thông tin địa lý 3 1.1.1Các khái niệm cơ bản về GIS 3 1.1.1.1.Khái niệm GIS 3 1.1.1.2. Các thành phần của GIS 5 1.1.2Các nhiệm vụ của GIS 7 1.1.2.1 Nhập dữ liệu 7 1.1.2.2 Thao tác dữ liệu 8 1.1.2.4. Hỏi đáp và phân tích 9 1.1.3Cấu trúc dữ liệu Raster và Vecto 10 1.1.3.1Cấu trúc dữ liệu Raster 11 1.1.3.2Cấu trúc dữ liệu Vecto 11 1.1.3.3Ưu nhược điểm của cấu trúc Raster và Vecto 12 1.1.4Các công nghệ liên quan 12 1.2WebGIS và ứng dụng 14 1.2.1. Khái niệm 14 1.2.2 Ứng dụng của WebGIS 14 1.3Ngôn ngữ lập trình Java 14 1.3.1 Các đặc điểm và các thành phần cơ bản của Java 16 1.3.1.1. Các đặc điểm của ngôn ngữ lập trình Java 16 1.3.1.2. Các thành phần cơ bản của Java 16 1.3.1.3. Cấu trúc điều khiển 16 1.3.2 Xây dựng chương trình Java 17 1.3.2.1 Phương thức, lớp và chương trình Java 17 1.3.2.2. Đối tượng Exception, gói, interface và thread 20 1.3.2.3 Lớp String 21 1.3.3 Giao diện đồ hoạ của Java 22 1.3.4. Đối tượng đồ hoạ (Graphics) 24 1.3.5 Java Applet 25 Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 1 Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, GIS là một công nghệ “đắt giá”, có hàng trăm nghìn người trên thế giới đang làm việc với nó. Các nhà chuyên môn của hầu hết các lãnh vực đang dần nhận thấy lợi ích trong phương pháp suy nghĩ và làm việc theo phương diện địa lý. GIS không phải chỉ dùng để tạo ra những bản đồ tĩnh, mà nó còn cho phép tạo ra các bản đồ đẹp nhiều màu sắc và hơn thế nữa là khả năng tạo bản đồ động. Khả năng tạo lập bản đồ động giúp người dùng có thể lựa chọn và loại bỏ bất cứ các thành phần nào trên bản đồ nhằm phân tích một cách nhanh chóng các nhân tố khác biệt ảnh hưởng đến mô hình và ngoài ra giúp việc đưa ra các quyết định đối với những vấn đề phức tạp. Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 2 Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng Chương 1: Lý thuyết cơ sở 1.1 Hệ thống thông tin địa lý Từ vài thập niên trở lại đây, công nghệ GIS (Geographical Information Systems) đã có những bước phát triển và ứng dụng không chỉ trong lĩnh vực Địa lý, mà trong nhiều lĩnh vực khác của khoa học và của cuộc sống hàng ngày như: đô thị hoá, thương mại, phát triển cơ sở hạ tầng, bản đồ điện tử, hoạt động quân sự 1.1.1 Các khái niệm cơ bản về GIS 1.1.1.1. Khái niệm GIS Hệ Thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác. GIS cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp thông tin, khái quát các viễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp, và phát triển các giải pháp hiệu quả mà trước đây không thực hiện được. GIS là một công cụ được các cá nhân, tổ chức, trường học, chính phủ và các doanh nghiệp sử dụng nhằm hướng tới các phương thức mới giải quyết vấn đề. Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 3 Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ. Trước công nghệ GIS, chỉ có một số ít người có những kỹ năng cần thiết để sử dụng thông tin địa lý giúp ích cho việc giải quyết vấn đề và đưa ra các quyết định. GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch định chính sách. Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc. Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống quản lý, phân tích và hiển thị tri thức địa lý, tri thức này được thể hiện qua các tập thông tin:  Các bản đồ: giao diện trực tuyến với dữ liệu địa lý để tra cứu, trình bày kết quả và sử dụng như là một nền thao tác với thế giới thực  Các tập thông tin địa lý: thông tin địa lý dạng file và dạng cơ sở dữ liệu gồm các yếu tố, mạng lưới, topology, địa hình, thuộc tính  Các mô hình xử lý: tập hợp các quy trình xử lý để phân tích tự động  Các mô hình dữ liệu: GIS cung cấp công cụ mạnh hơn là một cơ sở dữ liệu thông thường bao gồm quy tắc và sự toàn vẹn giống như các hệ thông tin khác. Lược đồ, quy tắc và sự toàn vẹn của dữ liệu địa lý đóng vai trò quan trọng  Metadata: hay tài liệu miêu tả dữ liệu, cho phép người sử dụng tổ chức, tìm hiểu và truy nhập được tới tri thức địa lý Ngày nay, GIS là một ngành công nghiệp hàng tỷ đô la với sự tham gia của hàng trăm nghìn người trên toàn thế giới. GIS được dạy trong các trường phổ Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 4 Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng thông, trường đại học trên toàn thế giới. Các chuyên gia của mọi lĩnh vực đều nhận thức được những ưu điểm của sự kết hợp công việc của họ và GIS. 1.1.1.2. Các thành phần của GIS GIS được kết hợp bởi năm thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp. Phần cứng Phần cứng là hệ thống máy tính trên đó một hệ GIS hoạt động. Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng. Phần mềm Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS là:  Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 5 Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng  Hệ quản trị cơ sở dữ liệu(DBMS)  Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý  Giao diện đồ hoạ người-máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng Dữ liệu Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu. Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu. Dữ liệu không gian có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau như: số liệu tính toán thống kê, báo cáo, các quan trắc thực địa, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, bản đồ giấy (dạng analog). Kỹ thuật hiện đại về viễn thám và GIS có khả năng cung cấp thông tin không gian bao gồm các thuộc tính địa lý, khuôn dạng dữ liệu, tỷ lệ bản đồ và các số liệu đo đạc. Con người Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế. Vì GIS la một hệ thống tổng hợp của nhiểu công việc kỹ thuật, do đó đòi hỏi người điều hành phải được đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiểu lĩnh vực. Hơn nữa sự phát triển không ngừng của các kỹ thuật phần cứng và phần mềm đòi hỏi người điều hành phải luôn được đào tạo. Những yêu cầu cơ bản về người điều hành bao gồm các vấn đề sau: có kiến thức cơ bản về địa lý, bản đồ, máy tính và công nghệ tin. Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 6 Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng Người sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc. Phương pháp Đó là tập hợp các quy định, quy phạm, tiêu chuẩn, định hướng, chủ trương ứng dụng của nhà quản lý, các kiến thức chuyên ngành và các kiến thức về công nghệ thông tin. Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức. 1.1.2 Các nhiệm vụ của GIS Mục đích chung của các Hệ Thông tin địa lý là thực hiện sáu nhiệm vụ sau:  Nhập dữ liệu  Thao tác dữ liệu  Quản lý dữ liệu  Hỏi đáp và phân tích  Hiển thị 1.1.2.1 Nhập dữ liệu Trước khi dữ liệu địa lý có thể được dùng cho GIS, dữ liệu này phải được chuyển sang dạng số thích hợp. Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy sang các file dữ liệu dạng số được gọi là quá trình số hoá. Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 7 Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng Công nghệ GIS hiện đại có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này với công nghệ quét ảnh cho các đối tượng lớn; những đối tượng nhỏ hơn đòi hỏi một số quá trình số hoá thủ công (dùng bàn số hoá). Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các định dạng tương thích GIS. Những dữ liệu này có thể thu được từ các nhà cung cấp dữ liệu và được nhập trực tiếp vào GIS. 1.1.2.2 Thao tác dữ liệu Có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng và thao tác theo một số cách để có thể tương thích với một hệ thống nhất định. Ví dụ, các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (hệ thống đường phố được chi tiết hoá trong file về giao thông, kém chi tiết hơn trong file điều tra dân số và có mã bưu điện trong mức vùng). Trước khi các thông tin này được kết hợp với nhau, chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết). Ðây có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích. Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết. 1.1.2.3 Quản lý dữ liệu Ðối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu các thông tin địa lý dưới dạng các file đơn giản. Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng người dùng cũng nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) để giúp cho việc lưu giữ, tổ chức và quản lý thông tin. Một DBMS chỉ đơn giản là một phần mền quản lý cơ sở dữ liệu. Có nhiều cấu trúc DBMS khác nhau, nhưng trong GIS cấu trúc quan hệ tỏ ra hữu hiệu nhất. Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng. Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 8 Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng Các trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng này với nhau. Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS. 1.1.2.4. Hỏi đáp và phân tích Một khi đã có một hệ GIS lưu giữ các thông tin địa lý, có thể bắt đầu hỏi các câu hỏi đơn giản như:  Ai là chủ mảnh đất ở góc phố?  Hai vị trí cách nhau bao xa?  Vùng đất dành cho hoạt động công nghiệp ở đâu?  Và các câu hỏi phân tích như:  Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các toà nhà mới nằm ở đâu?  Kiểu đất ưu thế cho rừng sồi là gì?  Nếu xây dựng một đường quốc lộ mới ở đây, giao thông sẽ chịu ảnh hưởng như thế nào? GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản "chỉ và nhấn" và các công cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích. Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụ quan trọng đặc biệt: Phân tích liền kề Tổng số khách hàng trong bán kính 10 km khu hàng? Những lô đất trong khoảng 60 m từ mặt đường? Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 9 Tìm hiểu công nghệ WebGIS và ứng dụng Ðể trả lời những câu hỏi này, GIS sử dụng phương pháp vùng đệm để xác định mối quan hệ liền kề giữa các đối tượng. Phân tích xếp chồng Xếp chồng là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau. Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý. Sự xếp chồng này, hay liên kết không gian, có thể là sự kết hợp dữ liệu về đất, độ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế. 1.1.2.5 Hiển thị Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông tin địa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học của ngành bản đồ. Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (đa phương tiện). 1.1.3 Cấu trúc dữ liệu Raster và Vecto Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 10 [...]... đ ng, thẻ th ng minh, thiết bị điện tử cầm tay, robo và nh ng ngữ lập trình (programming language) Java (c ng nghệ) là một c ng nghệ xây d ng các ng d ng phần mềm Nó được coi là c ng nghệ mang tính cách m ng và khả thi nhất trong việc tạo ra các ng d ng có khả n ng chạy th ng nhất trên nhiều nền t ng mà chỉ cần biên dịch một lần Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 15 Tìm hiểu c ng nghệ. .. lại Chư ng 2 : Tìm hiểu về c ng nghệ WebGIS và ng d ng Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 28 Tìm hiểu c ng nghệ WebGIS và ng d ng TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Hệ th ng th ng tin địa lý_PGS.TS Nguyễn Ng c Thạch_PGD trung tâm nghiên cứu ng d ng Viễn thám và Hệ th ng tin Địa Lý 2 www.nea.gov.vn 3 www.mathgis.com 4 www.javavietnam.org 5 Giáo trình Lý thuyết và Bài tập Java _ Trần Tiến D ng (Nhà... độc lập, sử d ng m ng theo tiêu chuẩn TCP/IP có thể kết nối đến Internet và trình duyệt Web 1.2.2 ng d ng của WebGIS Khả n ng phân phối th ng tin r ng rãi trên toàn cầu Ng ời d ng Internet có thể truy cập đến các ng d ng GIS mà kh ng phải mua phần mềm Đối với phần lớn ng ời d ng kh ng có kinh nghiệm về GIS thì việc sử d ng WebGIS sẽ đơn giản hơn việc sử d ng các ng d ng GIS loại khác WebGIS cho phép... nh ng sự kiện này phụ thuộc vào ng d ng Abstract Windowing Toolkit (AWT) xử lý một vài sự kiện Môi trư ng mà các ng d ng này được thi hành ví dụ như trình duyệt c ng có thể xử lý các sự kiện khác Ng ời lập trình c ng cần phải xử lý nh ng sự kiện nhất định và cần phải viết hàm xử lý các sự kiện đó Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 23 Tìm hiểu c ng nghệ WebGIS và ng d ng Menu Ng n ng ... phát triển các ng d ng trên desktop và định nghĩa các phần thuộc nhân của Java  J2EE: Gồm các đặc tả, c ng cụ, API mở r ng J2SE để phát triển các ng d ng qui mô xí nghiệp, chủ yếu để chạy trên máy chủ (server) Bộ phận hay được nhắc đến nhất của c ng nghệ này là c ng nghệ Servlet/JSP: sử d ng Java để làm các ng d ng web  J2ME: Gồm các đặc tả, c ng cụ, API mở r ng để phát triển các ng d ng Java chạy... Các c ng nghệ liên quan Desktop mapping Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 12 Tìm hiểu c ng nghệ WebGIS và ng d ng Là desktop mapping system sử d ng bản đồ để tổ chức dữ liệu và tư ng tác ng ời d ng Tr ng tâm của hệ th ng này là thành lập bản đồ: bản đồ là cơ sở dữ liệu Phần lớn các hệ th ng Desktop Mapping đều hạn chế hơn so với GIS về khả n ng quản lý dữ liệu, phân tích kh ng gian và. .. giới thiệu vào năm 1995 Sau khi ra đời kh ng lâu, ng n ng Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 14 Tìm hiểu c ng nghệ WebGIS và ng d ng lập trình này đã được sử d ng r ng rãi và phổ biến đối với các lập trình viên chuyên nghiệp c ng như các nhà phát triển phần mềm Java là một nền t ng phát triển các ng d ng phần mềm, đánh dấu sự trư ng thành của mô hình lập trình hư ng đối tư ng, nó được... có các c ng cụ phân tích và mô ph ng như GIS Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 13 Tìm hiểu c ng nghệ WebGIS và ng d ng 1.2 WebGIS và ng d ng 1.2.1 Khái niệm WebGIS là một hệ th ng th ng tin địa lý được phân bổ qua môi trư ng m ng máy tính để tích hợp, phân phối và truyển tải th ng tin địa lý trực diện trên WWW (World Wide Web) th ng qua Internet Yêu cầu của WebGIS là phải có phần mềm... phư ng thức khai báo ch ng hay phư ng thức ghi đè Phư ng thức tạo d ng c ng có thể được khai báo ch ng Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 18 Tìm hiểu c ng nghệ WebGIS và ng d ng Các phư ng thức khai báo ch ng khác nhau về tham số sẽ được tạo các đối tư ng khác nhau trong lớp gọi nó Một số phư ng thức chuẩn trong Java Đó là các phư ng thức chuẩn trong lớp Math, DateFormat (định d ng ngày... chức n ng GIS chạy trên cơ sở m ng như thư ng mại, chính phủ, giáo dục Nhiều ng d ng loại này chạy trên m ng cục bộ như một phư ng tiện phân phối và sử d ng dữ liệu địa lý kh ng gian (geospatial data) Hiện nay trên thế giới có rất nhiều c ng nghệ WebGIS như c ng nghệ MapServer, GeoServer, ESRI, Mapinfo … 1.3 Ng n ng lập trình Java Ng n ng lập trình Java ra đời và được các nhà nghiên cứu của c ng ty . (programming language) Java (c ng nghệ) là một c ng nghệ xây d ng các ng d ng phần mềm. Nó được coi là c ng nghệ mang tính cách m ng và khả thi nhất trong việc tạo ra các ng d ng có khả n ng chạy. Dân_K46 13 Tìm hiểu c ng nghệ WebGIS và ng d ng 1.2 WebGIS và ng d ng 1.2.1. Khái niệm WebGIS là một hệ th ng th ng tin địa lý được phân bổ qua môi trư ng m ng máy tính để tích hợp, phân phối và truyển. máy tính và c ng nghệ tin. Nguyễn Thị Thu Hoài_Đại học Kinh Tế Quốc Dân_K46 6 Tìm hiểu c ng nghệ WebGIS và ng d ng Người sử d ng GIS có thể là nh ng chuyên gia kỹ thuật, ng ời thiết kế và duy