Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HOÀNG THỊ VÂN TRỰC QUAN HÓA SỰ KIỆN LỊCH SỬ TRÊN NỀN BẢN ĐỒ SỐ LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HOÀNG THỊ VÂN TRỰC QUAN HÓA SỰ KIỆN LỊCH SỬ TRÊN NỀN BẢN ĐỒ SỐ Ngành: Công nghệ Thông tin Chuyên ngành: Hệ thống Thông tin Mã số: 60.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NGỌC HÓA Hà Nội – 2015 Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc thực trƣờng Đại học Công Nghệ - Đại Học Quốc gia Hà Nội dƣới hƣớng dẫn TS Nguyễn Ngọc Hóa Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy định hƣớng, giúp đỡ, quan tâm tạo điều kiện thuận lợi suốt trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến thầy cô Bộ môn Hệ thống thông tin nhƣ Khoa công nghệ thông tin mang lại cho kiến thức vô quý giá bổ ích trình học tập trƣờng Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè quan tâm động viên giúp có thêm nghị lực để hoàn thành đƣợc luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn tới bạn học K19, K20 giúp đỡ suốt năm học tập vừa qua Do thời gian kiến thức có hạn nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận đƣợc góp ý quý báu thầy cô bạn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2015 Học viên Hoàng Thị Vân Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đạt đƣợc luận văn sản phẩm riêng cá nhân dƣới hƣớng dẫn TS Nguyễn Ngọc Hóa không chép Những điều đƣợc trình bày toàn nội dung luận văn, cá nhân đƣợc tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng đƣợc trích dẫn hợp pháp Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2015 Người cam đoan Hoàng Thị Vân Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU 10 CHƢƠNG I CƠ SỞ DỮ LIỆU KHÔNG GIAN, THỜI GIAN Error! Bookmark not defined 1.1 Cơ sở liệu không gian GIS Error! Bookmark not defined 1.1.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined 1.1.2 Các đặc trƣng CSDL không gian Error! Bookmark not defined 1.1.3 Mô hình liệu không gian Error! Bookmark not defined 1.1.4 Hệ thống thông tin địa lý – GIS Error! Bookmark not defined 1.2 Cơ sở liệu thời gian Error! Bookmark not defined 1.2.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined 1.2.2 Mô hình liệu thời gian Error! Bookmark not defined 1.2.3 Truy vấn liệu thời gian Error! Bookmark not defined 1.2.4 CSDL thời gian hệ quản trị CSDL quan hệ Error! Bookmark not defined 1.3 Đánh giá số hệ quản trị CSDL không gian, thời gian Error! Bookmark not defined 1.3.1 PostGreSQL PostGIS Error! Bookmark not defined 1.3.2 SQL Server phần mở rộng liệu không gian Error! Bookmark not defined 1.4 Tổng kết chƣơng Error! Bookmark not defined CHƢƠNG II MÔ HÌNH TRỰC QUAN HÓA SỰ KIỆN LỊCH SỬ Error! Bookmark not defined 2.1 Bài toán thực tiễn Error! Bookmark not defined 2.2 Các phƣơng pháp trực quan hóa liệu Error! Bookmark not defined 2.2.1 Khái niệm Error! Bookmark not defined 2.2.2 Kiến trúc mô hình trực quan hóa liệu Error! Bookmark not defined Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số 2.2.3 Trực quan hóa liệu theo địa lý thời gian Error! Bookmark not defined 2.2.4 Miền ứng dụng Error! Bookmark not defined 2.3 Mô hình trực quan hóa kiện lịch sử đồ Error! Bookmark not defined 2.3.1 Mô hình hóa kiện lịch sử Error! Bookmark not defined 2.3.2 Giải pháp đồ trực tuyến Error! Bookmark not defined 2.3.3 Tích hợp ứng dụng Web Error! Bookmark not defined 2.4 Trực quan hóa kiện với công cụ TimeMapper Error! Bookmark not defined 2.4.1 Giới thiệu Error! Bookmark not defined 2.4.2 Các thành phần TimeMapper Error! Bookmark not defined 2.4.3 Nhƣợc điểm công cụ TimeMapper Error! Bookmark not defined 2.5 Tổng kết chƣơng Error! Bookmark not defined CHƢƠNG III XÂY DỰNG ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM Error! Bookmark not defined 3.1 Yêu cầu toán Error! Bookmark not defined 3.2 Phân tích, thiết kế hệ thống Error! Bookmark not defined 3.2.1 Mô hình kiến trúc hệ thống Error! Bookmark not defined 3.2.2 Các chức hệ thống Error! Bookmark not defined 3.2.3 Thiết kế CSDL Error! Bookmark not defined 3.3 Phát triển ứng dụng Error! Bookmark not defined 3.3.1 Môi trƣờng phát triển Error! Bookmark not defined 3.3.2 Dịch vụ đồ sử dụng MapServer Error! Bookmark not defined 3.3.3 Tích hợp thƣ viện hỗ trợ trực quan hóa kiện Error! Bookmark not defined 3.3.4 3.4 Thu thập chuẩn bị liệu kiện lịch sử Error! Bookmark not defined Kết thử nghiệm đánh giá Error! Bookmark not defined 3.4.1 Kết thử nghiệm Error! Bookmark not defined 3.4.2 So sánh với ứng dụng sử dụng TimeMapper Error! Bookmark not defined 3.4.3 Đánh giá Error! Bookmark not defined Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số 3.5 Tổng kết chƣơng Error! Bookmark not defined CHƢƠNG IV KẾT LUẬN CHUNG Error! Bookmark not defined 4.1 Các đóng góp luận văn Error! Bookmark not defined 4.2 Một số hƣớng phát triển Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Từ viết đầy đủ Từ viết tắt CSDL Cơ sở liệu THPT Trung học phổ thông API Application Programming Interface CGI Common Gateway Interface SVG Scalable Vector Graphics CSS Cascading Style Sheet HTML HyperText Markup Language GIS Geographic Information System DBMS DataBase Management System JS JavaScript MVC Model View Control DOM Document Object Model TSQL Time Structured Query Language WKT Well Known Texy Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số WKB Well Known Binary DPA Data Presentation Architecture GIS Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1-1 Minh họa CSDL không gian Hình 1-2 Mô hình đối tƣợng Point Hình 1-3 Mô hình đối tƣợng Line Hình 1-4 Mô hình đối tƣợng Polygon Hình 1-5 Các thành phần hệ thống GIS Hình 1-6 Một ví dụ mô hình TimeER Hình 1-7 Vị trí PostGIS PostGreSQL Hình 1-8 Mô hình thiết kế đối tƣợng không gian Hình 1-9 Phổ điểm môn thi THPT quốc gia năm 2015 Hình 2-1 Mô hình trực quan hóa liệu Hình 2-2 Một ví dụ đồ Choropleth Hình 2-3 Ví dụ đồ dạng Cartogram Hình 2-4 Ví dụ đồ dạng Proportional Symbol Hình 2-5 Một ví dụ trực quan hóa liệu theo thời gian Hình 2-6 Mô tả trận đánh Đồi Him Lam Hình 2-7 Giao diện kiện lịch sử đƣợc trực quan hóa Hình 2-8 Minh họa timeline đƣợc tạo từ TimelineJS Hình 2-9 Mô hình Recline JS Hình 2-10 Một ví dụ tƣơng tác đồ Leaflet Hình 3-1 Mô hình kiến trúc hệ thống Hình 3-2 Biểu đồ ca sử dụng Hình 3-3 Sơ đồ hoạt động MapServer Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số Hình 3-4 Quy trình xử lý Mapserver Hình 3-5 Các kiện đƣợc lƣu trữ sở liệu Hình 3-6 Trực quan hóa kiện chiến dịch Điên Biên Phủ Hình 3-7 Trực quan hóa kiện Hồ Chí Minh đọc tuyên ngôn độc lập Hình 3-8 Chức phóng to đồ Hình 3-9 Chức thu nhỏ đồ Hình 3-10 Các lớp địa lý đồ Hình 3-11 Ảnh vệ tinh Hình 3-12 Hình ảnh timeline sử dụng chức thu nhỏ Hình 3-13 Timeline sử dụng chức phóng to Hình 3-14 Thời gian diễn kiện chiến dịch Điên Biên Phủ Hình 3-15 Giao diện ứng dụng quản lý kiện lịch sử Hình 3-16 Giao diện hiển thị theo danh mục kiện Hình 3-17 Sự kiện đƣợc hiển thị đồ Hình 3-18 Hiển thị vị trí tọa độ địa điểm đƣợc chọn Hình 3-19 Chức lọc theo tên kiện Hình 3-20 Chức xếp sựu kiện theo tên kiện Hình 3-21 Chức đếm số kiện diễn khu vực Hình 3-22 So sánh đồ thị ứng dụng TimeMapper DANH MỤC BẢNG Bảng 3-1 Bảng sở liệu kiện Lịch Sử Bảng 3-2 Bảng tổng kết đánh giá ứng dụng thực nghiệm Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 10 Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số MỞ ĐẦU Hiện nay, tình trạng dạy học Lịch Sử trƣờng học Việt Nam chƣa thực đƣợc xã hội đánh giá tốt Có nhiều báo nói lên thực trạng môn Lịch Sử Điển hình thống kê kết thi THPT quốc gia tháng 07/2015 vừa qua Bộ Giáo Dục Đào Tạo điểm thi môn Lịch Sử thí sinh tập trung chủ yếu mức điểm từ đến 6, có nhiều thí sinh đƣợc – điểm bị điểm 0[26] Đây kết đƣợc xem thấp so với môn khối thi đại học nhƣ Địa Lí hay Ngữ Văn Điều mẻ tình trạng diễn từ năm 2005 có đến 58.5% số thi môn Lịch Sử dƣới điểm, năm 2006 điểm trung bình thi 1.96 điểm – thấp số môn thi đại học, năm 2007 điểm dƣới trung bình chiếm 95.74%[27] Với số liệu thông kê nhƣ trên, thấy rõ thật chất lƣợng môn Lịch Sử trƣờng phổ thông thấp Câu hỏi đặt là: “Tại chất lƣợng môn Lịch Sử lại thấp đến nhƣ vậy?” Lỗi học sinh, giáo viên, chƣơng trình hay sách giáo khoa,…Hiện chƣa có câu trả lời lý giải toàn diện lí nhƣng nhìn chung, dƣ luận xã hội cho học sinh chán học môn Lịch Sử số lí nhƣ sau: môn học giá trị sử dụng, thời lƣợng dạy lớp ít, không đƣợc xã hội coi trọng mức,…Trong có lí môn học có phƣơng pháp dạy lạc hậu, trực quan liên tƣởng, không khơi dậy đƣợc thích thú hay kích thích tƣ cho học sinh Từ nhiều lí trên, học sinh thấy nhàm chán, không muốn học làm cho chất lƣợng môn Lịch Sử ngày xuống Timemapper công cụ mã nguồn mở đƣợc nghiên cứu nhóm chuyên gia chuyên phát triển mã nguồn mở - Open Knowledge Foundation Labs Đây công cụ hữu ích cho phép hiển thị kiện lịch sử cách trực quan khoa học Việc thị kiện đƣợc Timemapper mô hình hóa dòng thời gian đồ, ngƣời sử dụng tƣơng tác với đối tƣợng Điều đặc biệt công cụ hoàn toàn miễn phí ngƣời sử dụng lấy mã nguồn chỉnh sửa theo ý Tuy nhiên, sử dụng Timemapper có vài nhƣợc điểm nhƣ: khả quản lý liệu chƣa tốt, đồ hỗ trợ nguồn dịch vụ từ MapQuest, vị trí kiện đƣợc mô hình hóa theo điểm tọa độ, sử dụng Node.js làm máy chủ nên khả tùy biến chƣa cao PostGreSQL hệ quản trị sở liệu mã nguồn mở phát triển mạnh Hệ quản trị CSDL có nhiều tính bật nhƣ: độ tin cậy cao, chạy nhiều hệ điều hành, khả mở rộng hàm, kiểu liệu, toán tử,…Hơn nữa, hệ quản trị CSDL có phần mở rộng PostGIS hỗ trợ tốt cho viêc lƣu trữ đối tƣợng địa Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 11 Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] TS Trần Vân Anh, ThS Nguyễn Thị Yên Giang (2011), Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý, Trƣờng Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội [2] Phạm Đức Dƣơng (2015), Mô hình hóa trực quan liệu trạng thái giao thông web, Luận văn cao học, Trƣờng ĐHCN-ĐHQGHN [3] Nguyễn Văn Tuấn (2011), Ứng dụng GIS quản lí quy hoạch xây dựng, Luận văn cao học, Trƣờng ĐHCN-ĐHQGHN Tiếng Anh [4] Andy Kirk (2012), Data Visualization: a successful design process, Packt Publishing [5] Ben Fry (2008), Visualizing Data, O’Reilly [6] Ramez Elmasri, Shamkant B Navathe, Fundamentals of Database Systems,_7th Edition, 2015 [7] Raghu Ramakrishnan, Johannes Gehrke (2007), Database Management Systems, Mcgraw Hill Publisher [8] Nick Qi Zhu (2013), Data Visualization with D3.js Cookbook, Packt Publishing Ltd [9] Frits H Post, Gregory M Nielson and Georges-Pierre Bonneau (2002) Data Visualization: The State of the Art Internet [10] http://mapserver.org/ [11] http://timemapper.okfnlabs.org/ [12] http://timeline.knightlab.com/ [13] http://okfnlabs.org/recline/ [14] http://en.wikipedia.org/wiki/D3.js Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 12 Trực quan hóa kiện lịch sử đồ số [15] http://en.wikipedia.org/wiki/Information_visualization [16] http://en.wikipedia.org/wiki/Data_vizisualization [17] http://en.wikipedia.org/wiki/Visualization [18] https://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb964711.aspx [19] http://backbonejs.org/ [20] http://leafletjs.com [21] http://d3js.org [22] https://viblo.asia/le.van.ban/posts/3ZabG9y5GzY6 [23] http://getbootstrap.com/2.3.2/ [24] http://lichsuvietnam.vn [25] http://thuvienlichsu.com [26] http://vietnamnet.vn/vn/giao-duc/252162/bat-ngo-voi-pho-diem-thpt-quoc-gia2015.html [27] http://hocthenao.vn/2013/05/18/vi-sao-chat-luong-day-va-hoc-mon-lich-su-thapdang-huu-tuan/ [28] http://tuoitre.vn/tin/giao-duc/20150704/hang-loat-diem-thi-dong-cua-vi-khongco-thi-sinh-thi-su/771819.html Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 13 [...].. .Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số MỞ ĐẦU Hiện nay, tình trạng dạy và học Lịch Sử tại các trƣờng học của Việt Nam chƣa thực sự đƣợc xã hội đánh giá tốt Có rất nhiều những bài báo nói lên thực trạng này của môn Lịch Sử Điển hình nhất là thống kê kết quả thi THPT quốc gia tháng 07/2015 vừa qua của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo thì điểm thi môn Lịch Sử của các thí sinh chỉ... trữ các đối tƣợng địa Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 11 Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] TS Trần Vân Anh, ThS Nguyễn Thị Yên Giang (2011), Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý, Trƣờng Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội [2] Phạm Đức Dƣơng (2015), Mô hình hóa trực quan dữ liệu trạng thái giao thông trên nền web, Luận văn cao học, Trƣờng ĐHCN-ĐHQGHN [3] Nguyễn... cụ rất hữu ích cho phép hiển thị các sự kiện lịch sử một cách trực quan và khoa học Việc hiện thị một sự kiện đƣợc Timemapper mô hình hóa trên một dòng thời gian và bản đồ, ngƣời sử dụng có thể tƣơng tác với các đối tƣợng này Điều đặc biệt ở công cụ này là nó hoàn toàn miễn phí và ngƣời sử dụng có thể lấy mã nguồn về và chỉnh sửa theo ý của mình Tuy nhiên, khi sử dụng Timemapper thì có một vài nhƣợc... môn Lịch Sử vì một số lí do nhƣ sau: môn học này không có giá trị sử dụng, thời lƣợng dạy trên lớp ít, không đƣợc xã hội coi trọng đúng mức,…Trong đó có một lí do là môn học này có phƣơng pháp dạy lạc hậu, không có sự trực quan liên tƣởng, không khơi dậy đƣợc sự thích thú hay kích thích tƣ duy cho học sinh Từ nhiều lí do trên, học sinh thấy nhàm chán, không muốn học làm cho chất lƣợng môn Lịch Sử ngày... [11] http://timemapper.okfnlabs.org/ [12] http://timeline.knightlab.com/ [13] http://okfnlabs.org/recline/ [14] http://en.wikipedia.org/wiki/D3.js Hoàng Thị Vân – K19 HTTT Trang 12 Trực quan hóa sự kiện lịch sử trên nền bản đồ số [15] http://en.wikipedia.org/wiki/Information_visualization [16] http://en.wikipedia.org/wiki/Data_vizisualization [17] http://en.wikipedia.org/wiki/Visualization [18] https://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb964711.aspx... 2005 khi có đến 58.5% số bài thi môn Lịch Sử dƣới 1 điểm, năm 2006 điểm trung bình các bài thi là 1.96 điểm – thấp nhất trong số các môn thi đại học, năm 2007 điểm dƣới trung bình chiếm 95.74%[27] Với những số liệu thông kê nhƣ ở trên, chúng ta có thể thấy rõ một sự thật là chất lƣợng môn Lịch Sử ở trƣờng phổ thông hiện nay rất thấp Câu hỏi đặt ra là: “Tại sao chất lƣợng môn Lịch Sử lại thấp đến nhƣ... nhƣ: khả năng quản lý dữ liệu chƣa tốt, bản đồ chỉ hỗ trợ nguồn dịch vụ từ MapQuest, vị trí của các sự kiện chỉ đƣợc mô hình hóa theo một điểm tọa độ, sử dụng Node.js làm máy chủ nên khả năng tùy biến chƣa cao PostGreSQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở phát triển rất mạnh Hệ quản trị CSDL này có rất nhiều tính năng nổi bật nhƣ: độ tin cậy cao, chạy trên nhiều hệ điều hành, khả năng mở rộng