Phân tích không gian trong một hệ thống WEBGIS

Trong phần lớn các ứng dụng WebGIS, tương tác chú trọng chủ yếu vào việc biên tập hoặc tra xét thông tin liên quan đến các phần tử trên bản đồ. Vẫn còn một khía cạnh khác chưa được chú trọng khai thác đó là việc cho phép người sử dụng thực hiện các phân tích không gian. Thực hiện phân tích không gian có thể được thực hiện phía server, sử dụng WPS (Web Processing Service), hoặc thực hiện phía Client sử dụng JSTS (JavaScript Topology Suite)

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ K4-2016 Phân tích khơng gian hệ thống WEBGIS  Trần Trọng Đức Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-TPHCM (Bản thảo nhận ngày 04 tháng 07 năm 2016, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 22 tháng 08 năm 2016) TÓM TẮT Trong phần lớn ứng dụng WebGIS, WPS Geoserver, sử dụng thư viện tương tác trọng chủ yếu vào việc biên tập JSTS để thực phân tích khơng gian tra xét thơng tin liên quan đến phần tử Một hệ thống WebGIS - dựa sản phẩm đồ Vẫn khía cạnh khác chưa mã nguồn mở Geoserver, OpenLayers - trọng khai thác việc cho phép xây dựng sử dụng để thực người sử dụng thực phân tích khơng minh họa hoạt động phân tích khơng gian gian Thực phân tích khơng gian tìm kiếm đối tượng khơng gian mối thực phía server, sử dụng WPS (Web quan hệ với đối tượng không gian khác Kết Processing Service), thực phía Client thực nghiệm cho thấy việc sử dụng WPS sử dụng JSTS (JavaScript Topology Suite) Như JSTS để thực phân tích khơng gian qua đóng góp thêm vào lĩnh vực này, internet hồn tồn thực báo trình bày cách thức sử dụng dịch vụ Từ khóa: GIS, WebGIS, WPS, JSTS, Phân tích khơng gian ĐẶT VẤN ĐỀ Việc dễ dàng truy cập vào internet mở hội cho việc chia sẻ thông tin đối tượng địa lý (thửa đất, đường, tuyến cấp nước, thoát nước,…) phân bố bề mặt địa lý rộng Do vậy, có nhiều phần mềm liên quan đến phục vụ đồ dịch vụ đồ Web công ty tổ chức giới đầu tư phát triển Chính điều nhiều quan đơn vị nước bắt đầu tiếp cận với công nghệ thể đồ Web Tuy nhiên, đơn vị, tổ chức Việt Nam khai thác phần mềm WebGIS khía cạnh hiển thị thông tin dạng đồ thực số truy vấn thơng tin đơn giản Một khía cạnh quan trọng khác phân tích khơng gian chưa có nhiều ứng dụng, tính chất phức tạp việc phân tích liệu khơng gian qua mạng internet Thực phân tích khơng gian thực phía client hay phía server Việc chọn phương pháp thực lệ thuộc vào độ phức tạp phép phân tích khơng gian, khả xử lý máy tính client server, định dạng đồ thể dạng WMS WFS Trong trường hợp liệu đồ thể chủ yếu dạng WMS, phân tích khơng gian nên tiến hành Map Server Cho đến thời gian gần đây, việc xử lý liệu không gian Map Server trở nên dễ dàng với hỗ trợ Web Processing Service (WPS), chuẩn xử lý liệu không gian phát triển tổ chức Trang 75 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 19, No K4-2016 Open Geospatial Consortium (OGC) OGC WPS định nghĩa chế, dựa vào ứng dụng máy Client gửi yêu cầu xử lý không gian đến máy Server [7] Trên giới có nhiều nghiên cứu xử lý liệu không gian sử dụng dịch vụ WPS [6, 9] Bên cạnh có nghiên cứu mở rộng khả dịch vụ geoprocessing tái sử dụng công cụ xử lý có từ phần mềm GRASS, SEXTANTE kết nối dịch vụ xử lý riêng lẻ thành chuỗi dịch vụ để thực xử lý phức tạp [2, 10] Hiện nay, số dự án mã nguồn mở phát triển thành cơng, có cung cấp dịch vụ WPS phía server, ví dụ Deegree WPS [4], GeoServer WPS [5], 520 North WPS [11] Trong trường hợp liệu đồ thể chủ yếu dạng WFS, phân tích khơng gian nên tiến hành Client Thực phân tích khơng gian client thực với hỗ trợ JavaScript Topology Suit (JSTS) [3] JSTS thư viện JavaScript hàm khơng gian xử lý hình học phù hợp với mô tả “Simple Feature Specification for SQL” công bố tổ chức Open Geospatial Consortium JSTS viết lại phần dựa vào thư viện tiếng JTS Java Trong nghiên cứu này, tác giả minh họa cách thức sử dụng hai Geoserver WPS, JSTS tốn tìm kiếm đối tượng mối quan hệ không gian với đối tượng khác hệ thống WebGIS WPS 1.0.0 công bố ngày 08/06/2007 mở khả cung cấp, trao đổi thực công việc xử lý không gian thông qua internet Đặc tả WPS định nghĩa hoạt động bắt buộc thực WPS server, cụ thể GetCapabilities, DescribeProcess Execute Khi sử dụng WPS, người sử dụng đưa yêu cầu GetCapabilities để cung cấp thông tin hoạt động xử lý (process) có Để có thơng tin chi tiết u cầu liệu nhập liệu xuất WPS process cụ thể, người sử dụng đưa yêu cầu DescribeProcess tới WPS server Việc thực WPS process xử lý không gian cụ thể tiến hành yêu cầu Execute gửi đến WPS với tất thông số cần thiết tên phép xử lý WPS liệu cần xử lý Như trình bày trên, thực phân tích khơng gian tiến hành phía client phía server Trong nghiên cứu WPS Server sử dụng module mở rộng WPS Geoserver Module cung cấp cho người dùng số hoạt động xử lý không gian từ thư viện JTS Topology Suite tạo vùng đệm, tính giao hình thể, đơn giản hóa hình thể,… Để hỗ trợ cho việc thực hoạt động WPS từ ứng dụng web, thư viện web API cung cấp đến cho người sử dụng Ví dụ, để làm việc với WPS OpenLayers, OpenLayers cung cấp OpenLayers.WPSClient Khi đối tượng khởi tạo để thực hoạt động xử lý không gian, người sử dụng cung cấp URL WPS server cung cấp thông số cần thiết mô tả DescribeProcess đến WPS server Hoạt động phân tích khơng gian tiến hành server, kết trả trở cho client Thông tin chi tiết cách thức thực mô tả phần ứng dụng 2.1 Thực phân tích khơng gian server 2.2 Thực phân tích khơng gian Client Vào ngày 13/07/2005, OGC công bố đặc tả dịch vụ Web Processing Service (WPS) hoàn chỉnh - phiên 0.4.0 phiên Thực phân tích khơng gian phía client muốn nói tất hoạt động xử lý khơng gian xảy máy tính client Các CÁCH THỨC TIẾN HÀNH PHÂN TÍCH KHƠNG GIAN TRÊN WEBGIS Trang 76 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ K4-2016 ứng dụng phía client thực chủ yếu dùng JavaScript Đương nhiên, phải có mã HTML CSS Để tiến hành hoạt động phân tích khơng gian đó, đòi hỏi i) phải có liệu hình thể đối tượng ii) hàm thực hoạt động phân tích khơng gian Trong hệ thống WebGIS, hình thể đối tượng truy xuất từ lớp liệu WFS Dữ liệu WFS nạp máy tính client lớp liệu hiển thị trang web Còn hàm thực hoạt động phân tích không gian lấy từ thư viện JSTS, hàm JSTS nạp máy tính người sử dụng nhờ vào địa khai báo nơi tập tin JavaScript JSTS lưu trữ JSTS hỗ trợ hàm phân tích khơng gian tạo vùng đệm (buffer), lấy tâm (centroid), xác định hợp, giao, khác biệt hình thể,… THỰC NGHIỆM PHÂN TÍCH KHÔNG GIAN Để đánh giá khả việc thực phân tích liệu khơng gian thơng qua internet trình bày trên, hệ thống WebGIS xây dựng thử nghiệm sử dụng phân tích quan hệ khơng gian đối tượng thoát nước quản lý tuyến cống, hầm ga nằm dọc theo tuyến cống khu vực thuộc thành phố Hồ Chí Minh Hệ thống WebGIS thiết kế hoạt động theo mơ hình client-server giống hoạt động website thông thường Hệ thống có kiến trúc tầng (hình 1): Tầng trình bày (Presentation Tier: Client), tầng giao dịch (Bussiness Logic Tier: Application Server), tầng liệu (Data Management Tier: Data Server ) [1] Tầng trình bày gồm trình duyệt web Internet Explorer, FireFox, …dùng để mở trang Web theo địa URL định sẵn Các trang Web viết công nghệ chuẩn W3C (World Wide Web Consortium) nhằm tăng tính linh động cho web tăng tính tương tác với người duyệt web Các trang Web có liên quan đến đồ viết sử dụng OpenLayers OpenLayers thư viện JavaScript túy sử dụng để hiển thị đồ theo chuẩn định dạng WMS/WFS hầu hết trình duyệt web hành, khơng lệ thuộc vào phía server Tầng giao dịch bao gồm Web Server kết hợp với ứng dụng đồ bên phía server gọi Map Server Trong nghiên cứu GeoSever sử dụng Map Server Tầng liệu nơi lưu trữ liệu hệ thống bao gồm liệu không gian liệu thuộc tính liên quan Dữ liệu thử nghiệm bao gồm liệu liệu chuyên đề hệ thống thơng tin nước tổ chức thành lớp liệu lưu hệ quản trị sở liệu SQL Server 2008 theo mơ hình Geodatabase Dữ liệu trích từ liệu địa hình tỉ lệ 1/2000 cung cấp Sở Khoa học cơng nghệ thành phố Hồ Chí Minh, bao gồm số lớp liệu như: kênh rạch, giao thơng, tim đường ranh giới hành Dữ liệu chun ngành nước cung cấp cơng ty nước thị thành phố Hồ Chí Minh, bao gồm: tuyến cống, hầm ga, trạm bơm, cửa xả Hệ thống WebGIS xây dựng có đầy đủ chức cần thiết hệ thống GIS tương tác với đồ, truy vấn tìm kiếm thơng tin (theo nhiều tiêu chí), biên tập liệu khơng gian ngồi có nhóm chức phân tích khơng gian Trong phạm vi mục đích báo này, mơ tả chức phân tích khơng gian thực hiện, chức “Select by Location” Giao diện trang WebGIS hệ thống thể hình 2, nhóm chức phân tích khơng gian “Select by location” đánh dấu với ký hiệu bàn tay Trang 77 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 19, No K4-2016 Tầng giao dịch Tầng trình bày Tầng liệu Hình Kiến trúc chung hệ thống WebGIS Hình Giao diện hệ thống WebGIS Chức giúp thực hoạt động tìm kiếm đối tượng dựa quan hệ không gian với nhóm đối tượng khác Giao diện chức giống hình Với thơng số nhập giống hình 3, thực thi cho phép chọn hố ga nước mưa nằm khoảng cách 10m, so với đối tượng tuyến cống chọn, ví dụ tuyến cống chọn tuyến cống đường Hải Thượng Lãn Ông Trang 78 Hình Giao diện chức “Select By Location” TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ K4-2016 3.1 Thực phân tích khơng gian Server Cách thức thực thi trường hợp thực phân tích khơng gian Server bao gồm hai bước Bước nhằm tạo vùng lân cận 10 m xung quanh tuyến cống chọn Để làm điều cần khởi tạo biến wpsClient, giao thức giúp tương tác với Web Processing Services (WPS) OpenLayers.WPSClient sử dụng để tạo đối tượng OpenLayers.WPSProcess từ WPS Server var wpsClient = new OpenLayers.WPSClient({servers: {local: 'http://localhost:8080/geoserver/wps' }}); Tiếp theo gọi thực thi hoạt động WPS wpsClient.execute, hoạt động xử lý yêu cầu thực thi (process) 'JTS:buffer' Hoạt động xử lý giúp tạo vùng đệm xung quanh tuyến thoát nước chọn wpsClient.execute({ server: 'local', process: 'JTS:buffer', inputs: { geom: selectedFeature, distance: bufferdistance}, success: function(outputs) { theBuffer = outputs.result[0]}}); Trong nhóm câu lệnh trên, khoảng cách buffer, gọi bufferdistance, người sử dụng cung cấp ví dụ 10m Tuyến cống chọn, selectedFeature, nhận cách khai báo var selectedFeature = tuyencong.selectedFeatures[0] Kết tạo vùng đệm lưu vào biến theBuffer = outputs.result[0] Bước kế tiếp, nhằm tìm kiếm đối tượng hố ga giao với vùng đệm 10m vừa tạo xung quanh tuyến cống chọn Trong trường hợp lớp hố ga lớp liệu có định dạng WFS, bước xử lý thực phía Client với nhóm câu lệnh sau: var fts = Hoga.features; for(var i=0;i