Nghiên cứu ứng dụng gis vào việc phân tuyến các trường thpt tại huyện đại lộc quảng nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐOÀN HÀ HẠ QUYÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS VÀO VIỆC PHÂN TUYẾN CÁC TRƢỜNG THPT TẠI HUYỆN ĐẠI LỘC - QUẢNG NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN Đà Nẵng - Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐOÀN HÀ HẠ QUYÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS VÀO VIỆC PHÂN TUYẾN CÁC TRƢỜNG THPT TẠI HUYỆN ĐẠI LỘC - QUẢNG NAM Chuyên ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN Mã số: 60.48.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS V T ung H ng Đà Nẵng - Năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung luận văn thực hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Võ Trung Hùng Mọi tham khảo dùng luận văn trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Tác giả luận văn Đoàn Hà Hạ Quyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu .3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu .3 Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục luận văn .4 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ 1.1.1 Khái niệm .5 1.1.2 Các thành phần GIS 1.1.3 Chức GIS 1.1.4 Dữ liệu GIS .8 1.1.5 Một số ứng dụng 1.2 WEBGIS 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Kiến trúc WebGIS bƣớc xử lý .9 1.2.3 Phân loại WebGIS 11 1.2.4 Kiến trúc triển khai 14 1.2.5 Các chuẩn trao đổi liệu hệ thống WebGIS 15 1.3 CÁC CÔNG CỤ HỖ TRỢ 16 1.3.1 GeoServer 16 1.3.2 OpenLayers 17 1.3.3 Apache Tomcat .17 1.3.4 PostgreSQL/PostGIS .18 1.3.5 MapInfo Professional 19 1.4 KẾT CHƢƠNG 19 CHƢƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 20 2.1 GIỚI THIỆU .20 2.1.1 Mục đích đề tài .20 2.1.2 Chức ứng dụng .20 2.2 PHÂN TÍCH 21 2.2.1 Phân tích chức 21 2.2.2 Phân loại thông tin 22 2.3 KHẢO SÁT VIỆC ỨNG DỤNG GIS TRONG GIÁO DỤC 22 2.3.1 Quản lý giáo dục 22 2.3.2 Cơ sở liệu địa lý - công cụ định 26 2.4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 28 2.4.1 Khái quát chức module Website 28 2.4.2 Mô hình xử lý tổng quát 28 2.4.3 Quy trình xử lý phía client 30 2.4.4 Quy trình xử lý phía server 30 2.4.5 Chức ứng dụng client server 31 2.5 CÁC ĐỐI TƢỢNG CHÍNH CỦA WEBSITE 31 2.5.1 Quản trị 31 2.5.2 Khách viếng thăm 32 2.6 MƠ HÌNH THIẾT KẾ WEBSITE 33 2.6.1 Mơ hình Use Case 33 2.6.2 Mô hình ngữ cảnh 34 2.6.3 Mơ hình luồng liệu 35 2.7 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP .35 2.7.1 Định hƣớng công nghệ 35 2.7.2 Mơ hình ứng dụng 37 2.8 KẾT CHƢƠNG 37 CHƢƠNG PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG 38 3.1 XÂY DỰNG BẢN ĐỒ .38 3.1.1 Số hóa đồ .38 3.1.2 Các cách số hóa .40 3.1.3 Quy trình số hóa đồ 41 3.1.4 Xây dựng đồ 43 3.2 XÂY DỰNG ỨNG DỤNG TRỰC TUYẾN 45 3.2.1.Đƣa đồ vào Server PostgreSQL 45 3.2.2 Chuyển liệu lên GeoServer PostgreSQL 50 3.3 DEMO CHƢƠNG TRÌNH .54 3.4 ĐÁNH GIÁ VIỆC TRIỂN KHAI .57 3.5 KẾT CHƢƠNG 57 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tiếng Việt CNH – HĐH Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa CSDL Cơ sở liệu THPT Trung học phổ thông UBND Ủy ban nhân dân Tiếng Anh DBMS Database Management System GIS Geographic Information System HTTP HyperText Transfer Protocol HTML HyperText Markup Language ODBC Open Database Connectivity PHP Personal Home Page SLD Styled Layer Description TOPP The Open Planning Project WWW World Wide Web WMS Web Map Service WCS Web Coverage Service WFS Web Feature Service XML Extensible Markup Language DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1 Đặc tả Use Case đối tƣợng ngƣời dùng 33 2.2 Đặc tả Use Case đối tƣợng Admin 34 3.1 Bảng liệu trƣờng học 45 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1 Hệ thống tin địa lý 1.2 Các thành phần hệ thống thông tin địa lý 1.3 Các nhóm chức GIS 1.4 Kiến trúc WebGIS 10 1.5 Quy trình hiển thị đồ GeoServer 17 1.6 Giao diện làm việc MapInfo 19 2.1 Mơ hình hóa chức 21 2.2 Sơ đồ cấu quản lý giáo dục quốc dân Việt Nam 24 2.3 Mơ hình xử lí tổng qt ứng dụng 29 2.4 Quy trình xử lý phía client 30 2.5 Quy trình xử lý phía server 30 2.6 Mơ hình Use Case 33 2.7 Mơ hình ứng dụng 34 2.8 Mơ hình luồng liệu mức 35 2.9 Mơ hình luồng liệu mức 35 2.10 Cấu trúc hệ thống WebGIS cơng nghệ GeoServer 36 3.1 Quy trình số hóa đồ 41 3.2 Chọn Register cho đồ 42 3.3 Chọn hệ tọa độ chuẩn cho đồ 42 3.4 Bản đồ sau số hóa 43 3.5 Lớp giao thông 44 3.6 Lớp sông, suối 44 3.7 Lớp hành xã 44 3.8 Tab "Properties" New Database 46 3.9 Cơ sở liệu huyện Đại Lộc 47 3.10 Cửa sổ MapInfo Professional 47 3.11 Hộp thoại đƣa shapefile lên Databases 48 3.12 Hộp thoại Import Options 49 3.13 Cơ sở liệu Databases dailoc 50 3.14 Hộp thoại tạo Workspaces 51 3.15 Hộp thoại tạo lớp liệu 52 3.16 Hộp thoại chọn hệ tọa độ GeoServer 52 3.17 Code tạo kiểu hiển thị (style) 53 3.18 Code tạo kiểu hiển thị hành huyện 53 3.19 Lớp (layer) hành huyện đƣợc chọn kiểu hiển thị 54 (style) 3.20 Trang giới thiệu 54 3.21 Lựa chọn trƣờng cần xem giới thiệu 55 3.22 Cách lựa chọn đồ 55 3.23 Giao diện trang xem đồ 56 3.24 Giao diện kết tìm kiếm 56 46 sẵn cổng cho phép Ở đây, ta điền localhost để tiện lợi cho việc thực B3 "Password": ta điền mật để phục vụ cho việc bảo mật Hoặc khơng muốn điền mật khẩu, ta bỏ tick 'Store password" B4 "Colour": ta chọn màu để làm bật tên sở liệu (đây phần khơng bắt buộc, khơng chọn màu PostgreSQL để mặc định màu trắng) B5 Sau hoàn thành bƣớc trên, click vào "OK" để kết thúc trình tạo Server Sau có Server, ta click đúp vào Server đó, để tạo Database Ta click vào Database chọn New Database Bảng "New Database " xuất với tab "Properties" Ở tab này, ta cần điền tên vào ô "Name" click "OK" hồn thành việc tạo sở liệu Hình 3.8 Tab "Properties" New Database Trong hộp thoại có: - Name: tên sở liệu muốn tạo dailoc - Owner: chọn postges - Nhấp chuột phải chọn OK, khởi tạo thành cơng Database có tên dailoc 47 Hình 3.9 Cơ sở liệu huyện Đại Lộc (Nguồn: Phần mềm PostgreSQL) Đƣa đồ đƣợc định dạng file.shp lên Database dailoc: Để tạo file.shp từ file.tab MapInfo, trƣớc tiên khởi động MapInfo Hình 3.10 Cửa sổ MapInfo Professional Trên tùy chọn, ta kích chọn Tools → Universal Translator → Universal Translator Tại hộp thoại Universal Translator, kênh Source → mục Format lựa chọn MapInfo TAB → chọn ví trí lƣu file.tab mục File(s), kên Destination → mục Format lựa chọn ESRI Shape → chọn vị trí lƣu file.SHP mục Directory, sau OK, MapInfo thực chuyển file từ file.tab sang file.shp 48 Trên công cụ PostgreSQL chọn biểu tƣợng Shapefile and DBF Loader 2.1 xuất hộp thoại Hình 3.11 Hộp thoại đưa shapefile lên Databases (Nguồn: Phần mềm PostgreSQL) Trong đó: - Shapefie: chọn shapefile cần đƣa lên Databases dailoc - Destination Table: đặt tên cho shapefile - SRID: mã số hệ tọa độ tƣơng ứng với shapefile Nhấp chuột trái vào Options xuất hộp thoại: PostGIS 49 Hình 3.12 Hộp thoại Import Options (Nguồn: Phần mềm PostgreSQL) Trong đó: - DBF file character encoding: mặc định UTF-8 - Chọn dấu tick vào hai ô: Create spatial index automatically after load Load data using COPY rather then INSERT Nhấp chuột chọn OK → Import, tạo thành công sở liệu Database 50 Hình 3.13 Cơ sở liệu Databases dailoc (Nguồn: Phần mềm PostgreSQL) 3.2.2 Chuyển liệu lên GeoServer PostgreSQL Đƣa CSDL PostgreSQL lên GeoServer tạo kiểu hiển thị (style) cho lớp liệu Tạo không gian lƣu trữ liệu lấy từ Databases dailoc PostgreSQL: mục Data giao diện GeoServer chọn Workspaces chọn Add new workspaces xuất hộp thoại: 51 Hình 3.14 Hộp thoại tạo Workspaces (Nguồn: GeoServer - http://localhost:8080/geoserver) Nhập tên Workspaces vào mục Name Webgis chọn Submit Tạo kho (Store) lấy liệu từ PostgreSQL phải nằm Workspaces Webgis: thƣ mục Data giao diện GeoServer chọn Stores chọn Add new store xuất hộp thoại, chọn PostGIS PostGIS Database xuất hộp thoại thông tin kho liệu Chọn Workspaces Webgis (tên workspaces GeoServer) schema dailoc (tên Databases postgreSQL) Tạo lớp liệu (layers) từ kho liệu (store) dailoc: thƣ mục Data giao diện GeoServer chọn Layers chọn Add a new resource: chọn Webgis:dailoc (tên Workspaces Store) xuất hộp thoại: 52 Hình 3.15 Hộp thoại tạo lớp liệu (Nguồn: GeoServer - http://localhost:8080/geoserver) Chọn Publish xuất hiện: Hình 3.16 Hộp thoại chọn hệ tọa độ GeoServer (Nguồn: GeoServer - http://localhost:8080/geoserver) Chọn Find tìm hệ tọa độ trùng với hệ tọa độ shapefile trùng với số SRID postgreSQL 3405 tƣơng ứng với hệ tọa độ VN-2000/UTM 53 zone 48N Nhấp chuột trái vào Computer from data Computer from native bounds để xác định khung giới hạn khu vực đồ cần nghiên cứu Chọn Save để lƣu lại lớp liệu (layers) - Tạo kiểu hiển thị (style) cho lớp liệu (layers) thƣ viện mã nguồn mở (http://docs.geoserver.org/stable/en/user/styling/index.html) Trong thƣ viện có nhiều kiểu hiển thị (style) tƣơng ứng với kiểu liệu: điểm (point), đƣờng (line), vùng (polygon) Mỗi kiểu hiển thị (style) có đoạn code tƣơng ứng (file định dạng sld) Shapefile hành huyện có kiểu liệu vùng (polygon) ta có code tạo kiểu hiển thị (style) nhƣ sau: Hình 3.17 Code tạo kiểu hiển thị (style) (Nguồn: GeoServer - http://localhost:8080/geoserver) Tạo style (hchuyen) GeoServer, copy code qua style hchuyen Hình 3.18 Code tạo kiểu hiển thị hành huyện (Nguồn: GeoServer - http://localhost:8080/geoserver) 54 Vào layer Preview để kiểm tra lớp liệu (layer) có kiểu hiển thị (style) Hình 3.19 Lớp (layer) hành huyện chọn kiểu hiển thị (style) (Nguồn: GeoServer - http://localhost:8080/geoserver) 3.3 DEMO CHƢƠNG TRÌNH Giao diện đăng nhập form có chức kết nối chƣơng trình quản lý hệ quản trị sở liệu PostgreSQL Giao diện trang giới thiệu hệ thống xem hình 3.20: Hình 3.20 Trang giới thiệu 55 Giao diện chọn giới thiệu trƣờng THPT địa bàn xem hình 3.21: Hình 3.21 Lựa chọn trường cần xem giới thiệu Giao diện cách thức vào trang đồ phân tuyến xem hình 3.22: Hình 3.22 Cách lựa chọn đồ 56 Giao diện trang xem đồ xem hình 3.23: Hình 3.23 Giao diện trang xem đồ Giao diện kết thực tìm kiếm, lựa chọn xã, ví dụ xã Đại Minh, ứng dụng thể vị trí xã cho biết em xã theo học trƣờng trung học phổ thơng thích hợp, xem hình 3.24: Hình 3.24 Giao diện kết tìm kiếm 57 3.4 ĐÁNH GIÁ VIỆC TRIỂN KHAI Xây dựng trang WebGIS hiển thị thông tin việc phân tuyến trƣờng THPT địa bàn phục vụ ngƣời dùng thuận lợi việc tìm kiếm Giúp ngƣời quản lý dễ dàng lƣu trữ, quản lý, giảm chi phí, hiệu cao 3.5 KẾT CHƢƠNG Dựa nghiên cứu, tìm hiểu chƣơng 2, chƣơng tơi tiến hành số hóa đồ xây dựng, phát triển chức trang web hỗ trợ phân tuyến huyện Đại Lộc - Quảng Nam 58 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Công nghệ thông tin vào sống ngƣời, chi phối tác động ngày sâu rộng tới tất lĩnh vực đời sống Đó mạnh thách thức ngành cơng nghệ thơng tin nói chung ngƣời thực mong muốn đƣợc đóng góp cơng sức cho xã hội từ việc kết hợp phát triển công nghệ thông tin với lĩnh vực chuyên ngành khác Sau thời gian tìm hiểu cơng nghệ, mơ hình tiến hành thiết kế ứng dụng, xây dựng đƣợc ứng dụng Website quản lý giáo dụng, cho phép ngƣời dùng tra cứu theo học trƣờng trung học phổ thơng địa bàn phù hợp với mục tiêu đề Sự kết hợp GIS WEB thực tạo lĩnh vực nghiên cứu mẻ, nhiều tiềm năng, mảnh đất màu mỡ để đào sâu, tìm tịi Và đặc biệt khả ứng dụng vơ rộng rãi WebGIS bạn thấy WebGIS xuất nhiều lĩnh vực khác nhau, từ du lịch, y tế, vui chơi giải trí, quản lý trƣờng đại học, quản lý doanh nghiệp, quản lý biến động khí hậu, hay việc cảnh báo nguy xảy đến vấn nạn toàn cầu Trải qua q trình nghiên cứu, với mong muốn ứng dụng cơng nghệ WebGIS việc quản lý mạng lƣới trƣờng học đạt đƣợc số kết là: - Thiết kế sở liệu, thiết kế hệ thông Website, thiết kế giao diện trang Web - Xây dựng công cụ hỗ trợ tƣơng tác đồ nhƣ phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển đồ theo hƣớng, bật tắt lớp đồ - Xây dựng cơng cụ giúp ngƣời dùng tìm kiếm phạm vi học sinh có khả theo học trƣờng 59 Kết thu đƣợc từ đề tài giúp đỡ hỗ trợ cho việc quản lý thông tin mạng lƣới trƣờng học cách dễ dàng, số chức giúp ngƣời dùng tƣơng tác trực tiếp với đồ, hỗ trợ tra cứu số thông tin trƣờng học Mặc dù cố gắng nhiên số nguyên nhân khách quan chủ quan đề tài khơng tránh khỏi thiếu xót nhƣ: xây dụng đƣợc số chức Chƣa hỗ trợ việc cập nhật liệu không gian trực tiếp Web Mong muốn đề tài tiếp tục nghiên cứu bổ sung hoàn thiện chức đặc biệt chức cập nhật liệu không gian trực tiếp Web, để chƣơng trình hỗ trợ việc quản lý mạng lƣới trƣờng học cách đầy đủ hơn, áp dụng rộng rãi nhiều tỉnh thành nƣớc TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Lê Tuấn Anh, Lê Minh Tuân (1997), Giáo trình Tin Học địa chất hướng dẫn sử dụng MapInfo, Cục địa chất khống sản Việt Nam, Viện Thơng tin Tƣ liệu địa chất, Hà Nội [2] Đặng Văn Đức (2001), Hệ thống thông tin địa lý, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Trần Viết Khanh, Lê Minh Hải, Phân tích khơng gian phân vùng tuyển sinh trường THPT tỉnh Thái Nguyên sở tiếp cận hệ thông tin địa lí (GIS), tạp chí Khoa học cơng nghệ 78(02), tr.67 - 71 [4] Trần Nam Phong, Đỗ Thành Long, Trần Thái Bình (2014), Phát triển ứng dụng GIS WebGIS sử dụng phần mềm mã nguồn mở, Kỷ yếu hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc [5] Trần Thị Băng Tâm (2006), Giáo trình hệ thống thông tin địa lý, Trƣờng Đại học Nông Nghiệp 1, Hà Nội [6] Nguyễn Cao Tùng cộng (2014), Tài liệu tập huấn sử dụng QGIS bản, Tổng cục Lâm Nghiệp, Đào tạo giảng viên, Formis 2014 Tiếng Anh: [7] Erik Hazzard (2011), OpenLayers 2.10 – Beginner ‘s Guide, Packt Publishing Ltd, UK, 351 pages [8] The PostgreSQL Global Development Group (1996 – 2013), PostgreSQL 9.0.13 Documentation, University of California, US.AQ ... nay, việc phân tuyến tuyển sinh huyện Đại Lộc UBND huyện quy định theo thơng tƣ Bộ Giáo dục Đào tạo, khẳng định việc "Nghiên cứu ứng dụng GIS vào việc phân tuyến t ƣờng THPT huyện Đại Lộc - Quảng. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐOÀN HÀ HẠ QUYÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS VÀO VIỆC PHÂN TUYẾN CÁC TRƢỜNG THPT TẠI HUYỆN ĐẠI LỘC - QUẢNG NAM Chuyên ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN... nghệ WebGIS ứng dụng WebGIS vào xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ việc phân tuyến cho trƣờng THPT địa bàn huyện Đại Lộc - tỉnh Quảng Nam Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu đề tài