(Luận văn thạc sĩ) xây dựng hệ thống web trực quan hóa, hỗ trợ quản lý và phân tích ảnh viễn thám dựa trên nền tảng mã nguồn mở

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM HỮU BẰNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG WEB TRỰC QUAN HĨA, HỖ TRỢ QUẢN LÝ VÀ PHÂN TÍCH ẢNH VIỄN THÁM DỰA TRÊN NỀN TẢNG MÃ NGUỒN MỞ LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI - 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM HỮU BẰNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG WEB TRỰC QUAN HĨA, HỖ TRỢ QUẢN LÝ VÀ PHÂN TÍCH ẢNH VIỄN THÁM DỰA TRÊN NỀN TẢNG MÃ NGUỒN MỞ Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm Mã số: 60.48.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ NHẬT THANH TS BÙI QUANG HƯNG HÀ NỘI - 2013 MỤC LỤC MỤC LỤC BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ ẢNH VIỄN THÁM, GIS, WEBGIS VÀ SOL KHÍ QUYỂN 13 1.1.Khái niệm chung ảnh viễn thám 13 1.1.1.Lịch sử đời 13 1.1.2.Định nghĩa 14 1.1.3.Nguyên lý viễn thám 14 1.1.4.Đặc trưng ảnh viễn thám 15 1.1.5.Các loại ảnh viễn thám phổ biến 17 1.1.6.Xử lý, giải đoán ảnh viễn thám 20 1.2.Khái niệm chung GIS 22 1.2.1.Lịch sử đời 22 1.2.2.Định nghĩa 22 1.2.3.Các thành phần GIS 23 1.2.4.Bản đồ địa lý GIS 24 1.2.5.Cấu trúc sở liệu GIS 28 1.2.6.Một số tính GIS .30 1.3.Tổng quan WebGIS 33 1.3.1.Định nghĩa 33 1.3.2.Kiến trúc chung WebGIS 34 1.3.3.Các mơ hình triển khai WebGIS 35 1.3.4.Các thành phần hệ thống WebGIS 37 1.4.Khái niệm chung sol khí 40 1.4.1.Định nghĩa 40 1.4.2.Nguồn gốc hình thành sol khí 40 1.4.3.Ảnh hưởng sol khí tới khí hậu trái đất 41 1.4.4.Độ sâu sol khí (AOT) liên hệ với nhiễm khơng khí 41 1.4.5.Giới thiệu số hệ thống giới cung cấp thông tin ảnh viễn thám để nghiên cứu 42 1.4.6.Xây dựng định hướng, mục tiêu toán nghiên cứu AOT 46 1.5.Kết luận 47 Chương 2.CÁC KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG XÂY DỰNG HỆ THỐNG WEBGIS 48 2.1.Công nghệ đồ số trực tuyến Google Map 48 2.1.1.Một số tính Google Map API 48 2.1.2.Một số biểu đồ Google Chart API 50 2.1.3.Truy vấn liệu từ Google Fusion Table 51 2.2.Xử lý ảnh viễn thám khí tượng MODIS 52 2.2.1.Thông tin chung ảnh AOT MODIS 52 2.2.2.Download ảnh AOT MOD04 Level 53 2.2.3.Tách band AOT ảnh MOD04 L2 định dạng HDF sang GeoTiff .54 2.2.4.Chuyển định dạng GeoTiff thành định dạng khác .57 2.3.Truy vấn sở liệu không gian PostGIS 59 2.3.1.Tổ chức lưu trữ liệu không gian PostGIS .59 2.3.2.Lưu đường dẫn thư mục ảnh viễn thám theo ngày vào PostGIS .60 2.3.3.Một số câu lệnh, hàm truy vấn không gian PostGIS 61 2.3.4.Chèn liệu dạng vector shapefile vào PostGIS .62 2.4.Thuật toán lấy liệu AOT từ vùng chọn Google Map 63 2.4.1.Chuyển liệu từ dạng (latitude, longtitude) sang dạng (x, y) 64 2.4.2.Thuật toán đọc giá trị AOT từ điểm thuộc đa giác vùng chọn 66 2.4.3.Thuật toán đọc giá trị AOT từ điểm thuộc đoạn thẳng chọn 69 2.5.Kết luận 72 Chương 3.XÂY DỰNG HỆ THỐNG WEBGIS 73 3.1.Mơ tả tốn 73 3.2.Các công nghệ, kỹ thuật sử dụng để xây dựng hệ thống 74 3.3.Kiến trúc hệ thống 76 3.4.Thiết kế sở liệu 77 3.5.Phân tích chức hệ thống 79 3.5.1.Xác định Actor Use Case 79 3.5.2.Xây dựng biểu đồ Use Case toàn hệ thống 80 3.5.3.Đặc tả danh sách Use Case 81 3.5.3.1 Use case 01: Tạo ảnh GeoTiff từ HDF 81 3.5.3.2 Use case 02: Tạo ảnh output từ ảnh GeoTiff 82 3.5.3.3 Use case 03: Cập nhật ảnh GeoTiff vào database 82 3.5.3.4 Use case 04: Tương tác đồ 83 3.5.3.5 Use case 05: Tìm kiếm ảnh viễn thám 89 3.5.3.6 Use case 06: Xem download ảnh viễn thám .90 3.5.3.7 Use case 07: Trực quan hóa ảnh viễn thám 91 3.5.3.8 Use case 08: Thống kê gía trị AOT .96 3.5.3.9 Use case 09: Lập biểu đồ liệu AOT: 100 3.6.Thiết kế số giao diện hệ thống 103 3.6.1.Giao diện hệ thống 103 3.6.2.Giao diện phần công cụ sử tương tác với Google Map 103 3.6.3.Giao diện phần tìm kiếm, trực quan ảnh 104 3.6.4.Giao diện phần lâp biểu đồ giá trị AOT 104 3.7.Cấu hình cài đặt, triển khai hệ thống 105 3.7.1.Mơ hình triển khai hệ thống 105 3.7.2.Phần mềm .105 3.7.3.Phần cứng .106 3.8.Kết luận 106 Chương KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG WEBGIS QUA THƯC TẾ 107 4.1.Mục đích cách thực đánh giá chất lượng hệ thống 107 4.2.Báo cáo kết khảo sát đánh giá chất lượng hệ thống 108 4.2.1.Bảng danh sách tính dùng để đánh giá, thử nghiệm .108 4.2.2.Danh sách người tham gia đánh giá thử nghiệm hệ thống .109 4.2.3.Kết đánh giá khảo sát chất lượng hệ thống .109 4.3.Kết luận 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 PHỤ LỤC BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải Tiếng Việt Aerosol Of Thickness Độ khí Geospatial Data Abstraction Thư viện lập trình liệu khơng gian Library địa lý, viễn thám nguồn mở Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý Website Geographic Hệ thống thông tin địa lý tảng Information System Web WWW MVC Model-View-Controller Kiến trúc phần mềm MVC HTML HyperText Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn XML eXtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng KML Keyhole Markup Language dạng XML sử dụng để lưu trữ liệu không gian AOT GDAL GIS WebGIS Ngôn ngữ đánh dấu văn cho WKT MODIS MEEO NASA CSDL Well-Known Text đối tượng hình học cấu trúc vector đồ Moderate Resolution Imaging Cảm biến chụp ảnh trái đất từ hai vệ Spectroradiomete tinh Terra & Aqua NASA Meteorological Envinronmental Earth Observation Trung tâm nghiên cứu mơi trường khí tượng Ý cung cấp ảnh MODIS km National Aeronautics and Space Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ cung Administration cấp ảnh MODIS 10 km Database System Cơ sở liệu hệ thống DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ngun lý hoạt động ảnh viễn thám .15 Hình 1.2 Ảnh viễn thám đa phổ đối tượng khác 17 Hình 1.3 Ảnh viễn thám khí tượng MODIS nghiên cứu bão 19 Hình 1.4 Thơng tin metadata ảnh vệ tinh MOD04 L2 20 Hình 1.5 Phân lớp ảnh viễn thám theo số thực vật 21 Hình 1.6 Xây dựng hệ thống GIS với tính 24 Hình 1.7 Biểu diễn bề mặt trái đất lên đồ phẳng (Keith Clarke, 1995) 24 Hình 1.8 Biểu diễn tọa độ địa lý điểm bề mặt trái đất .26 Hình 1.9 Lưới chiếu đồ Google Map theo kinh độ vĩ độ 26 Hình 1.10 So sánh khác biệt hình dạng hệ quy chiếu 27 Hình 1.11 Chia nhỏ đồ thành mảnh Google Map 27 Hình 1.12 Các kiểu liệu vector biểu diễn đối tượng tự nhiên GIS .29 Hình 1.13 Chuyển đổi kiểu đối tượng từ vector sang raster .29 Hình 1.14 Mơ hình chồng xếp lớp liệu vector raster 31 Hình 1.15 Một số mối liên hệ đối tượng vector không gian .32 Hình 1.16 Phân lớp ảnh viễn thám Landsat theo đối tượng riêng biệt 33 Hình 1.17 Kiến trúc hoạt động WebGIS qua mạng Internet 35 Hình 1.18 Mơ hình triển khai WebGIS tảng Client – Server 36 Hình 1.19 Ứng dụng tra cứu tình trạng lũ lụt tảng Google mashup .37 Hình 1.20 Mối liên hệ liệu AOT ô nhiễm PM Houston năm 2000 .42 Hình 1.21 Một số loại ảnh AOT cung cấp hệ thống Giovanni 43 Hình 1.22 Kết ảnh viễn thám MOD04 L2 từ LadsWeb NASA để download .44 Hình 1.23 Biểu đồ thể tăng giảm AOT tháng năm 2013 44 Hình 1.24 Bản đồ thể phân bổ giá trị AOT theo thời gian tồn giới 45 Hình 1.25 Lấy giá trị AOT điểm dùng Quantum GIS 46 Hình 2.1 Ví dụ thống kê liệu AOT theo ảnh viễn thám Google Chart 51 Hình 2.2 Truy vấn liệu vector từ Fusion Table hiển thị Google Map 51 Hình 2.3 Sự tương quan ảnh AOT MODIS kilomet 10 kilomet 52 Hình 2.4 Download ảnh MODIS Level từ webiste NASA 53 Hình 2.5 Download ảnh HDF theo tham số tìm kiếm từ NASA 54 Hình 2.6 Đọc danh sách sub dataset từ file HDF lấy tên dataset quan tâm .55 Hình 2.7 Đọc điểm mốc tọa độ mặt đất GCP từ file HDF .55 Hình 2.8 Mã nguồn Python tạo ảnh GeoTiff từ ảnh MOD04 L2 HDF 56 Hình 2.9 So sánh ảnh GeoTiff chưa lọc phủ mầu đen ảnh PNG lọc overlay 57 Hình 2.10 Ảnh AOT mầu ảnh AOT heatmap tạo từ ảnh GeoTiff .58 Hình 2.11 Tách liệu metadata từ GeoTiff để hỗ trợ overlay lên Google Map 59 Hình 2.12 Mối liên hệ ảnh viễn thám vùng chọn Google Map 62 Hình 2.13 Bản đồ shapefile Level thể vùng biên giới địa lý quốc gia 63 Hình 2.14 Ảnh viễn thám dạng tọa độ (x, y) tọa độ (latitude, longtitude) 64 Hình 2.15 Đọc liệu AOT Google Map theo cơng thức quy đổi điểm ảnh .66 Hình 2.16 Thuật toán Ray Casting xác đỉnh điểm thuộc đa giác 67 Hình 2.17 Các trường hợp xét điểm nằm hay đa giác .67 Hình 2.18 Biểu diễn đoạn thẳng AB đồ họa máy tính 69 Hình 2.19 Thuật tốn MidPoint tìm điểm gần với đường thẳng 70 Hình 3.1 Kiến trúc xây dựmg hệ thống WebGIS nguồn mở 76 Hình 3.2 Sơ đồ Use Case tổng quan hệ thống WebGIS nguồn mở 81 Hình 3.3 Giao diện hệ thống WebGIS .103 Hình 3.4 Giao diện cơng cụ tương tác đồ Google Map 103 Hình 3.5 Giao diện phần tìm kiếm, trực quan ảnh .104 Hình 3.6 Lập biểu đồ giá trị AOT đoạn thẳng Polyline theo kilomet 104 Hình 3.7 Mơ hình Client – Server triển khai hệ thống localhost 105 Hình 4.1 Biểu đồ kết khảo sát thể % trả lời tác vụ 110 Hình 4.2 Biểu đồ thể thời gian thực khảo sát tác vụ 110 Hình 4.3 Biểu đồ thể nhận xét phản hồi tính hệ thống 111 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tóm tắt phát triển viễn thám theo kiện 13 Bảng 1.2 Thông số kênh ảnh vệ tinh Landsat TM 18 Bảng 1.3 Thông số kênh vệ tinh SPOT 18 Bảng 1.4 Thông số kênh phổ ảnh MODIS 20 Bảng 1.5 So sánh ưu nhược điểm kiểu đối tượng liệu vector raster 30 Bảng 1.6 Chi tiết số mối quan hệ đối tượng không gian .31 Bảng 2.1 Một số tính Google Map API sử dụng hệ thống 48 Bảng 3.1 Các công nghệ, kỹ thuật dùng để xây dựng hệ thống WebGIS nguồn mở 74 Bảng 3.2 Danh sách bảng sở liệu PostGIS 78 Bảng 4.1 Danh sách tính yêu cầu người sử dụng khảo sát, đánh giá 108 Bảng 4.2 Danh sách đối tượng tham gia khảo sát đánh giá hệ thống 109 104 3.6.3 Giao diện phần tìm kiếm, trực quan ảnh Hình 3.5 Giao diện phần tìm kiếm, trực quan ảnh 3.6.4 Giao diện phần lâp biểu đồ giá trị AOT Hình 3.6 Lập biểu đồ giá trị AOT đoạn thẳng Polyline theo kilomet 105 3.7 Cấu hình cài đặt, triển khai hệ thống 3.7.1 Mơ hình triển khai hệ thống  Hệ thống hồn thiện với đầy đủ tính sẵn sàng triển khai áp dụng thực tế với nhiều người sử dụng theo mơ hình Web Client – Server tảng Internet Tuy nhiên, với việc cần cài đặt thêm nhiều thành phần, cấu hình Linux, thực thi lệnh Linux Shell nên muốn triển khai phải đầu tư thuê dịch vụ VPS (Virtual Private Server) với chi phí cao  Với hệ thống Web mơ hình MVC thơng thường chạy Apache MySQL Server triển khai free host free domain để thử nghiệm Vì vậy, với mục đích thử nghiệm nên hệ thống cài đặt chạy thử theo mô hình Client – Server máy tính, Web Server dạng localhost để người sử dụng đánh giá tính Hình 3.7 Mơ hình Client – Server triển khai hệ thống localhost 3.7.2 Phần mềm  Cài đặt Server: o Operating System Linux Mint 14 Cinnamon 32 bit o Apache Web Server version kèm PHP version o PostgreSQL Database version với PostGIS extension version công cụ quản trị sở liệu PgAdmin III o Thư viện GDAL version 1.9 o Python Script version 2.7 o Các thư viện Google Map, Google Chart, Google Fusion Table API, JQuery, JQuery UI,…  Cài đặt Client: o Web Browser Firefox version 23, Google Chrome version 27 106 3.7.3 Phần cứng  Hệ thống Web Client – Server dạng localhost chạy chung cấu hình phần cứng laptop Acer Aspire 4738Z, cấu sau: o Chip CPU Intel Pentiu P6200 2.13Ghz o Ram 2GB DDR3 o Ổ cứng dung lượng 320 GB o Wifi chuẩn 802.11 b/g/n o Màn hình LCD 14” độ phân giải 1366x768 3.8 Kết luận Chương mô tả chi tiết yêu cầu tính hệ thống WebGIS cần cung cấp với người sử dụng Các chức đặc tả thành phần, đầu vào, đầu để người nghiên cứu, phát triển hệ thống sau hiểu luồng thưc hiện, tổng quan chức hệ thống Tuy nhiên, việc sử dụng hệ thống WebGIS khác với nhiều hệ thống Web hay phần mềm thông thường, để hiểu sử dụng cần có thời gian kiến thức đào tạo Sau người sử dụng hiểu tính khả sử dụng hệ thống người sử dụng tiến hành chạy thử nghiệm đánh giá hệ thống thực tế Mục đích đưa đánh giá khách quan dựa kinh nghiệm thực tế người sử dụng trình đào tạo để đưa báo cáo nhận xét khả áp dụng thực tế, triển khai rộng rãi hệ thống WebGIS nguồn mở Người sử dụng thực khảo sát dựa tác vụ yêu cầu để đánh giá chất lượng hệ thống, từ người phát triển nhận phản hồi để nâng cấp, thay đổi tính hệ thống cho phù hợp với nhu cầu người dùng 107 Chương KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG WEBGIS QUA THỰC TẾ 4.1 Mục đích cách thực đánh giá chất lượng hệ thống Để đánh giá chất lượng hệ thống khả triển khai thực tế rộng rãi với nhiều đối tượng sử dụng, hệ thống cần phải qua đánh giá, kiểm tra chức cách nghiêm túc Như vậy, sau trình trên, nhận nhiều kết tốt hiểu hệ thống WebGIS nguồn mở áp dụng thực tế, nhận nhiều phản hồi chất lượng cần phải xem xét lại chức mà hệ thống phát triển có phù hợp thỏa mãn nhu cầu người sử dụng Thực khảo sát khả học được, hiểu được, sử dụng người dùng có chưa có kinh nghiệm với hệ thống WebGIS (hệ thống thông tin địa lý tảng Web) thực tế Người phát triển lập bảng câu hỏi tác vụ yêu cầu người tham gia khảo sát thực thi tác vụ ghi nhận kết quả, thời gian họ thực thi vào phiếu trắc nghiệm khảo sát (tổng thời gian: 40 – 60 phút người) Ngoài ra, người tham gia khảo sát cung cấp tài liệu bổ sung kiến thức viễn thám, GIS, tổng quan tính hệ thống để tra cứu khảo sát Từ đó, thu thập kết khảo sát số lượng người tham gia đủ lớn (8 – 10 người), dựa đáp án trả lời thời gian thực đưa số kết luận tính khả dụng (Usability) 19 hệ thống triển khai thực tế:  Tính hiểu (Understandability): người dùng thời gian, cơng sức đọc tài liệu hướng dẫn để hiểu khái niệm sản phẩm ứng dụng sản phẩm  Tính học (Learnability): đơn giản hóa tính thiết kế giao diện thân thiện (hỗ trợ người dùng theo dõi, tương tác dễ dàng) Người sử dụng từ hiểu kiến thức thời gian, công sức để học thực tác vụ  Dễ điều khiển, thao tác (Operability): phần mềm dễ điều khiển, dễ thao tác, tiết kiệm thời gian, công sức người dùng Kết đầu sản phẩm đạt yêu cầu người dùng, có thơng báo lỗi, thơng báo phản hồi thao tác sử dụng Bảng tổng hợp kết cuối cho thấy việc phát triển hệ thống có ý nghĩa thực tế việc thực tác vụ xác q trình người sử dụng tìm hiểu, học tập cách sử dụng hệ thống cách đơn giản, dễ dàng 19 Tham khảo chuẩn đánh giá chất lượng phần mềm ISO 9126 108 4.2 Báo cáo kết khảo sát đánh giá chất lượng hệ thống 4.2.1 Bảng danh sách tính dùng để đánh giá, thử nghiệm Người tham gia khảo sát thực thi tác vụ chính20 hệ thống theo quy trình nghiệp vụ người sử dụng hệ thống WebGIS khai thác liệu viễn thám thực tế Mỗi tác vụ có mức độ khó, dễ khác nhau, đòi hỏi người sử dụng cần hiểu chất thực thao tác xác, sau ghi nhận kết thực vào phiếu trắc nghiệm khảo sát Tiêu chí % thực thời gian thực quan trọng Bảng 4.1 Danh sách tính yêu cầu người sử dụng khảo sát, đánh giá STT Tên tác vụ Mô tả yêu cầu Tìm kiếm ảnh viễn thám AOT Người dùng tìm kiếm tệp ảnh CSDL thỏa mãn tham số không gian, thời gian loại ảnh Hiển thị kết tìm kiếm Kiểm tra quan hệ khơng gian Người dùng overlay ảnh vùng chọn tìm kiếm lên đồ nền, kiểm tra quan hệ không gian ảnh có thỏa mãn 20 Lấy giá trị AOT điểm ảnh Người dùng overlay ảnh, lưới ảnh, tìm đến điểm ảnh có tọa độ u cầu lấy giá trị Cần tương tác với đồ cách xác lấy giá trị Quản lý ảnh để thống kê Người dùng chọn tệp ảnh muốn thống kê, sau xóa bỏ ngẫu nhiên số ảnh không mong muốn Cuối cùng, thống kê số điểm ảnh AOT nằm vùng chọn ảnh lại Lập biểu đồ phân tích Người dùng dựa kêt thống kê điểm ảnh nằm vùng chọn tìm kiếm Từ đó, chọn loại biểu đồ muốn thể giá trị nhận xét kết tính tốn thống kê Tham khảo bảng khảo sát đầy đủ Phụ lục 109 4.2.2 Danh sách người tham gia đánh giá thử nghiệm hệ thống Các đối tượng chọn tham gia đánh giá thử nghiệm hệ thống WebGIS viễn thám khí tượng nguồn mở người chuyên lĩnh vực cơng nghệ thơng tin, có trình độ học vấn từ Đại học trở lên, khả sử dụng máy tính thành thạo Mỗi người sử dụng hệ thống từ 40 – 60 phút, thực tác vụ yêu cầu khảo sát Bảng 4.2 Danh sách đối tượng tham gia khảo sát đánh giá hệ thống STT Họ tên Trình độ học vấn Địa điểm: Đại học Công Nghệ - Thời gian: Ngày 20/09/2013 (10:00 – 18:00) Nguyễn Hồng Thái Sinh viên – Ngành Hệ thống thông tin Ngô Văn Kiên Học viên – Ngành Hệ thống thông tin Nguyễn Phú Hiệu Sinh viên – Ngành Khoa học máy tính Nguyễn Thạc Dư Sinh viên – Ngành Khoa học máy tính Vũ Thái Linh Học viên cao học – Ngành Hệ thống thông tin Bùi Hữu Lộc Sinh viên – Ngành Khoa học máy tính Lê Trí Viễn Học viên cao học – Ngành Cơng nghệ phần mềm Nguyễn Xuân Thu Sinh viên – Ngành Hệ thống thông tin 4.2.3 Kết đánh giá khảo sát chất lượng hệ thống Những người tham gia khảo sát thực tác vụ, ghi nhận kết vào phiếu trắc nghiệm, tổng thời gian thực tác vụ phản hồi nhận xét chất lượng tác vụ Dựa đáp án người phát triển lập trước khảo sát, chấm điểm đáp án ghi nhận phản hồi chất lượng hệ thống, kết thể biểu đồ sau (mỗi tác vụ lớn có số tác vụ con):  Biểu đồ thể % đáp án thực tác vụ: người khảo sát thực tác vụ trả lời kết quả, dựa đáp án, tổng hợp lại kết thể số % thực tác vụ Số % cao thể người dùng hiểu yêu cầu thực tác vụ xác Hình 4.1 cho thấy người dùng trả lời 100% tác vụ số tác vụ số Tác vụ số mức độ xác giảm xuống 80% tác vụ số 110 4, giảm xuống 90% Kết luận: tác vụ số số có nội dung thực phức tạp, gây hiểu lầm, khó thực dẫn đến người dùng trả lời sai Hình 4.1 Biểu đồ kết khảo sát thể % trả lời tác vụ  Biểu đồ thể thời gian thực tác vụ: người khảo sát thực tác vụ ghi nhận tổng thời gian thực tác vụ Ở đây, biểu đồ thể giá trị tổng thời gian thực ngắn nhất, dài trung bình Dựa biểu đồ biết tác vụ đơn giản, dễ hiểu thực nhanh tác vụ phức tạp, khó hiểu dẫn đến tổng thời gian thực dài (đơn vị đo số Phút:Giây thực hiện) Hình 4.2 cho thấy tổng thời gian thực min, max trung bình tác vụ số 3, lớn nhất, điều khẳng định thêm tác vụ khó, phức tạp cần với người dùng Hình 4.2 Biểu đồ thể thời gian thực khảo sát tác vụ 111  Biểu đồ thể nhận xét phản hồi chất lượng tác vụ: người khảo sát thực tác vụ dựa yêu cầu thực hiện, tài liệu hướng dẫn, đưa quan điểm khách quan để đánh giá tính hệ thống Thông qua mức giá trị (tốt, khá, trung bình kém), người sử dụng cho điểm tính Biểu đồ tổng hợp lại đánh giá tính cho biết mức độ hài lòng, độ tin cậy khả dễ học, dễ hiểu người sử dụng thực tác vụ Số % đánh giá tốt cao thể tính làm hài lịng người dùng, cịn % đánh giá thấp thể tính khơng dùng Hình 4.3 thể rõ mức độ chấp nhận người dùng với tác vụ Trong tác vụ số tác vụ số có % tốt thấp % trung bình cao nhất, điều thể tác vụ chưa dễ sử dụng, cịn khó hiểu Tổng quan, số % tốt tác vụ < 70%, tức tác vụ hệ thống mức chấp nhận được, chưa thật tiện ích Hình 4.3 Biểu đồ thể nhận xét phản hồi tính hệ thống 4.3 Kết luận Nội dung chương với mục đích quan trọng cung cấp cho người dùng hệ thống kiến thức bản, khái niệm ảnh viễn thám, khí tượng hệ thống thơng tin địa lý Từ đó, cho phép người dùng tham gia khảo sát để đánh giá chất lượng hệ thống Người dùng có hội áp dụng kiến thức lý thuyết vấn đề thực tế nhận nhiều giá trị việc nghiên cứu viễn thám khả tích hợp ảnh viễn thám hệ thống thơng tin địa lý GIS Ngồi ra, kết thu thập xây dựng biểu đồ nguồn liệu quan trọng để giúp người phát triển hệ thống hiểu điểu đạt điểm chưa đạt được, cần phải thay đổi, nâng cấp tính hệ thống Điều đảm bảo hệ thống triển khai rộng rãi mục đích nghiên cứu, giáo dục đạt kết tốt với người sử dụng 112 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG Với tìm hiểu nghiên cứu lĩnh vực ảnh viễn thám, hệ thống thông tin địa lý GIS công nghệ Web Tôi học tập thêm nhiều kỹ năng, kiến thức xử lý ảnh viễn thám, thiết kế giao diện người máy logic hợp lý, sở liệu không gian, việc phát triển phần mềm tảng Web mã nguồn mở Hệ thống WebGIS trực quan hóa, hỗ trợ quản lý phân tích ảnh viễn thám khí tượng cơng cụ hữu ích tiện dụng cho nhiều đối tượng bắt đầu nghiên cứu ảnh viễn thám GIS Dù trình nghiên cứu, xây dựng hệ thống WebGIS tơi cố gắng trau dồi, bổ sung thêm nhiều kiến thức lĩnh vực mới, kết có phần hạn chế cần bổ sung thêm có hướng tương lai Vì vậy, tơi đưa kết luận định hướng luận văn sau: Các kết đạt được:  Tìm hiểu cơng nghệ ảnh viễn thám, loại ảnh viễn thám khả áp dụng ảnh viễn thám  Nắm cách xây dựng đồ số, cách thức tạo nên đồ số, hệ quy chiếu từ trái đất lên đồ  Cách thức hoạt động, cấu trúc, tính hệ thống GIS Các công nghệ để xây dựng hệ thống WebGIS nguồn mở miễn phí  Dữ liệu sol-khí AOT ứng dụng nghiên cứu sol-khí vấn đề nghiên cứu tương quan với nhiễm khơng khí  Tìm hiểu sử liệu khơng gian Postgre SQL – PostGIS, có khả truy vấn thông tin địa lý  Sử dụng thư viện GDAL tích hợp Python script để trích xuất, khai phá, chuyển đổi,… liệu ảnh viễn thám  Nâng cao khả phát triển phần mềm tảng Web mã nguồn mở PHP, Javascript, Jquery, Ajax…  Nghiên cứu công nghệ phần mềm tạo đồ trực tuyến Google Map API tiện ích khác Google sở liệu lập biểu đồ  Triển khai hệ thống WebGIS miễn phí trực quan cho người sử dụng tương tác với đồ số, truy vấn liệu, phân tích, thống kê liệu cách dễ dàng, thuận tiện  Thực khảo sát đánh giá chất lượng hệ thống, ghi nhận yêu cầu, phản hồi từ người dùng, từ có kết luận khách quan chức hệ thống 113 Định hướng phát triển:  Vai trò ảnh viễn thám ứng dụng nghiên cứu đời sống thực tế đem lại nhiều giá trị Vì vậy, tơi cố gắng tạo thêm nhiều tính hữu ích, cao cấp cho cơng cụ này, để giúp người dùng sử dụng hiệu đỡ tốn phải mua phần mềm thương mại  Tìm hiểu sâu lĩnh vực ảnh viễn thám, giải đoán ảnh viễn thám, phân lớp thơng tin, xây dựng mơ hình để tìm mối liên hệ ảnh viễn thám thông tin theo đối tượng quan tâm  Nghiên cứu thuật toán xử lý ảnh viễn thám, nội suy ảnh, nhận dạng đối tượng ảnh Phát triển ứng dụng tích hợp thuật tốn viễn thám để giải toán thực tế  Nắm vững cách thức tổ chức xây dựng hệ thống GIS dựa kiến thức địa lý, khoa học trái đất, nơng nghiệp, lâm nghiệp, tài ngun thiên nhiên…để hình thành ý tưởng tốt cho sản phẩm phần mềm giải toán dựa GIS sau  Tìm hiểu thêm cơng nghệ xây dựng hệ thống đồ số, hệ thống thông tin địa lý GIS tảng mã nguồn mở phổ biến giới Map Server, Geo Server Nhận thức ưu, nhược điểm công nghệ khả áp dụng bên cạnh Google Map API  Tham gia vào nhóm nghiên cứu, để có khả học tập, trao đổi kiến thức, kinh nghiệm nâng cao trình độ thân Cố gắng kết hợp nghiên cứu thực tế, tạo nhiều sản phẩm tốt, chi phí thấp, góp phần nhỏ cho phát triển ngành công nghệ ảnh viễn thám, hệ thống thơng tin địa lý nói riêng, cơng nghệ phần mềm nói chung 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Dương Văn Khảm, Một số kiến thức viễn thám gis khí tượng thủy văn tài ngun mơi trường, Viện Khí tượng Thủy văn [2] Phạm Hữu Đức (2008), Giáo trình Cơ sở liệu & Hệ thống thông tin địa lý GIS, Đại học Kiến Trúc Hà Nội [3] Nguyễn Khắc Thời, Giáo trình viễn thám khoa Tài nguyên Môi trường, Đại học Nông nghiệp Hà Nội [4] Phạm Xuân Thành (2011), “Ảnh hưởng mưa đầu mùa tới độ dầy quang học sol khí Bạc Liêu”, tạp chí Khoa học trái đất, Tập 33, Số 1, Trang 10-17 [5] Lê Hùng (2009), Bài giảng trắc địa đại cương, Cao đẳng Giao thơng vận tải [6] Nguyễn Ngọc Bích Phương, Tổng quan sol khí mơ hình Regcm Luận văn Thạc sĩ Đại học Khoa học Tự Nhiên Tiếng Anh [7] Gabriel Svennerberg (2010), Beginning Google Maps API 3, Apress, New York [8] Martin C.Brown (2006), Hacking Google Maps and Google Earth, Wiley, Indiana [9] Michael Purvis, Jeffrey Sambells and Cameron Turner, Beginning Google Maps Appications with PHP and Ajax, Apress, New York Internet [10] Google Map: developers.google.com/maps/documentation/javascript/reference [11] Google Chart: developers.google.com/chart/ [12] Google Fusion Table: developers.google.com/fusiontables/ [14] GDAL Library: gdal.org/ [15] PostGIS Manual: postgis.net/docs/manual-1.4/ [16] CodeIgniter Framework: ellislab.com/codeigniter/user-guide/ [16] Nguồn ảnh MODIS 1km: meeo.it [17] Nguồn ảnh MODIS 10 km: ladsweb.nascom.nasa.gov/ PHỤ LỤC PHIẾU KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG PHẦN MỀM Hệ thống WebGIS trực quan hóa, quản lý khí tượng viễn thám nguồn mở Người thực hiện: Phạm Hữu Bằng - Học viên cao học K18 - Cơng nghệ phần mềm THƠNG TIN CÁ NHÂN NGƯỜI TRẢ LỜI PHIẾU KHẢO SÁT Đơn vị đào tạo Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội Dự án tham gia Giám sát trường FIMO - Field Monitoring Họ tên Hình thức đào tạo Sinh viên Học viên cao học NỘI DUNG KHẢO SÁT Đối tượng: chưa có kiến thức ảnh viễn thám khí tượng hệ thống thơng tin địa lý GIS Sử dụng thành thạo kỹ máy tính có tư tốt  Số người thực hiện: người  Số tác vụ thực hiện: tác vụ  Số thời gian tối đa khảo sát: 40 - 60 phút Cách khảo sát: thông qua seminar giới thiệu chung hệ thống, tính hệ thống cung cấp, giúp người khảo sát hiểu tổng quan Sau đó, cung cấp tài liệu hướng dẫn mơ tả cách thực số chức bản, người sử dụng tự đọc tiến hành khảo sát cách thực chức theo yêu cầu chọn đáp án phù hợp (có tính thời gian tác vụ người dùng thực hiện) Kết quả: dựa mức độ xác người sử dụng chọn đáp án với đáp án cho trước, với nhận xét, đánh giá khác giao diện, công cụ, Người phát triển biết hệ thống sử dụng, xác cao hay cịn có lỗi, nhập nhằng gây khó hiểu triển khai diện rộng Ghi chú: a) Người sử dụng thực khảo sát mà khơng có can thiệp người hướng dẫn người sử dụng cần trả lời khảo sát nghiêm túc b) Mỗi người sử dụng thực tác vụ cần bấm đồng hồ ghi lại số thời gian thực vào phiếu khảo sát c) Người sử dụng sử dụng tài liệu mô tả chức hệ thống để định hướng cách thực tác vụ trả lời kết khảo sát Tác vụ truy vấn ảnh viễn thám dựa tiêu chí đầu vào  Hướng dẫn khảo sát: người sử dụng cần chọn vùng chọn đồ Google Map (ở quốc gia Việt Nam), nhập thông tin ngày tháng (01/08/2010 – 10/08/2010), chọn loại ảnh viễn thám (MODIS AOT 1km AOT 10km)  Kết khảo sát: tổng số ảnh viễn thám theo loại ảnh mà người dùng truy vấn là: o Terra/MODIS AOT 1km: .6 .7   .9 o Terra/MODIS AOT 10km: .6 .7   .9  Tổng thời gian thực hiện: ….………  Mức độ dễ sử dụng: .Tốt .Khá  Bình thường .Kém Tác vụ kiểm tra mối quan hệ khơng gian ảnh tìm kiếm vùng chọn quốc gia Việt Nam  Hướng dẫn khảo sát: người sử dụng overlay ảnh MODIS km 10 km vừa tìm kiếm lên đồ Google Map Kiểm tra mối quan hệ khơng gian, có cắt ảnh vùng chọn không  Kết khảo sát: số ảnh MODIS không cắt vùng chọn là: o Terra/MODIS 1km: .0 .2   .5 o Terra/MODIS 10km: .0 .2   .5  Tổng thời gian thực hiện: ….………  Mức độ dễ sử dụng: .Tốt .Khá  Bình thường .Kém Tác vụ lấy giá trị AOT điểm ảnh MODIS AOT a) Lấy giá trị AOT từ ảnh MODIS 1km mầu  Hướng dẫn khảo sát: người khảo sát thực việc overlay ảnh mầu MODIS km ngày 02/10/2010 lên đồ Google Map Sau đó, overlay lưới ảnh lên để di chuyển chuột có tọa độ (x, y) ảnh hiển thị Cuối cùng, lấy giá trị AOT điểm ảnh  Kết khảo sát: ảnh MODIS AOT 1km vị trí tọa độ (x = 221, y = 1353) nằm tỉnh Tuyên Quang có giá trị AOT là:  Khơng có giá trị  0.025000000372529  0.393999993801117  0.839999973773956 b) Lấy giá trị AOT từ ảnh MODIS 10km mầu  Hướng dẫn khảo sát: người khảo sát thực việc overlay ảnh mầu MODIS 10 km ngày 02/10/2010 lên đồ Google Map Sau đó, overlay lưới ảnh lên để di chuyển chuột có tọa độ (x, y) ảnh hiển thị Cuối cùng, lấy giá trị AOT điểm ảnh  Kết khảo sát: ảnh MODIS AOT 10km vị trí tọa độ (x = 56, y = 10) nằm phía Bắc Trung Quốc có giá trị AOT là:  Khơng có giá trị  0.74700003862381  1.8600001335144  0.464000016450882  Tổng thời gian thực hiện: ….………  Mức độ dễ sử dụng: .Tốt .Khá  Bình thường .Kém Tác vụ quản lý ảnh viễn thám để phân tích, thống kê  Hướng dẫn khảo sát: người sử dụng check chọn ảnh MODIS 1km từ 01/08/2010 – 10/08/2010 Sau vào phần quản lý ảnh để thống kê loại bỏ bớt ảnh khác ngày (01, 02 05/08/2010) cách ngẫu nhiên Cuối cùng, chọn xác nhận thống kê ảnh  Kết khảo sát: số ảnh MODIS người sử dụng muốn chọn để thống kê lập biểu đồ phân tích liệu là:  Có đủ ảnh (01, 02 05/08/2010)   Có ảnh (01, 02 05/08/2010), lại ảnh khác   Có ảnh (01, 02 05/08/2010), cịn lại ảnh khác   Khơng có ảnh muốn thống kê  Tổng thời gian thực hiện: ….………  Mức độ dễ sử dụng: .Tốt .Khá  Bình thường .Kém Tác vụ thống kê lập biểu đồ phân tích từ ảnh chọn a) Biểu đồ thống kê giá trị AOT MODIS 1km min, max  Hướng dẫn khảo sát: quan sát biểu đồ trả lời khảo sát  Kết khảo sát: liệu AOT max ngày 01/08/2010 AOT Avegrade (avg) ngày 05/08/2010 là:  max = 2.185, avg = 3.553   max = 1.415, avg = 1.06   max = 0.61, avg = 1.06   max = 2.185, avg = 1.06 b) Biểu đồ thống kê tổng số giá trị AOT MODIS 1km  Hướng dẫn khảo sát: quan sát biểu đồ trả lời khảo sát  Kết khảo sát: liệu AOT Total Point ngày 01/08/2010 Total Point Value ngày 05/08/2010 là:  Total Point = 134934, Total Point Value = 5076.47  Total Point = 155585, Total Point Value = 6548.15  Total Point = 134934, Total Point Value = 6548.15  Total Point = 129965, Total Point Value = 6548.15 c) Biểu đồ thống kê theo khoảng giá trị AOT MODIS 1km  Hướng dẫn khảo sát: quan sát biểu đồ trả lời khảo sát  Kết khảo sát: liệu AOT khoảng (0.0 → 0.5) ngày 01/08/2010 khoảng (1.5 → 2.0) ngày 05/08/2010 là:  0.0 → 0.5 = 4569, 1.5 → 2.0 = 55  0.0 → 0.5 = 864, 1.5 → 2.0 = 662  0.0 → 0.5 = 228, 1.5 → 2.0 = 864  0.0 → 0.5 = 4569, 1.5 → 2.0 = 864  Tổng thời gian thực hiện: ….………  Mức độ dễ sử dụng: .Tốt .Khá  Bình thường .Kém Xin chân thành cảm ơn Quý thành viên tham gia khảo sát cung cấp thông tin! ... NGHỆ PHẠM HỮU BẰNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG WEB TRỰC QUAN HĨA, HỖ TRỢ QUẢN LÝ VÀ PHÂN TÍCH ẢNH VIỄN THÁM DỰA TRÊN NỀN TẢNG MÃ NGUỒN MỞ Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm Mã. .. nghiên cứu viễn thám GIS Tôi đề xuất xây dựng hệ thống sử dụng tảng mã nguồn mở để giải toán “kết hợp cơng nghệ ảnh viễn thám GIS, giúp ích xử lý phân tích liệu từ ảnh viễn thám? ?? Hệ thống giúp... ? ?xây dựng hệ thống web trực quan hóa, hỗ trợ quản lý phân tích ảnh viễn thám khí tượng dựa tảng mã nguồn mở? ?? Đây vấn đề lớn khó khăn, tơi bước đầu tìm hiểu làm chủ kiến thức, cơng nghệ lĩnh vực