3.3.1. Thiết kế kiến trúc hệ thống
WebGIS thống kê lƣợng sinh viên nhắm đến ngƣời sử dụng là những ngƣời truy cập web bình thƣờng, không đòi hỏi phải có kiến thức nhiều về lĩnh vực GIS. Vì thế, hệ thống đƣợc xây dựng dựa trên kiến trúc Client - Server.
Hệ thống thiết kế với 3 tầng khác nhau nhƣ sau:
- Tầng trình bày: đƣợc xây dựng bằng Javascirpt, HTML và DHTML, thực hiện nhiệm vụ xử lý các thao tác, lƣu trữ thông tin ứng với từng ngƣời sử dụng, đảm nhận vai trò trung gian, truyền nhận dữ liệu, giữa ngƣời sử dụng với web server.
- Tầng ứng dụng: chia làm 2 thành phần: Mapbuilder và GeoServer. Cả 2 đều đƣợc phát triển dựa trên công nghệ Java trong đó:
+ Mapbuilder: đảm nhận trách nhiệm phát sinh giao diện và các đoạn script để tƣơng tác với client, đóng vai trò trung gian giữa client và GeoServer, nó sẽ gửi yêu cầu của client tới GeoServer và nhận dữ liệu trả về để gửi ngƣợc cho client.
+ GeoServer: xử lý các thao tác về phát sinh bản đồ, phóng to, thu nhỏ,dịch chuyển, tra cứu thông tin trên bản đồ. Nó là thành phần trung gian giữa Mapbuilder và tầng cơ sở dữ liệu, tiếp nhận yêu cầu từ Mapbuilder rồi gọi xuống tầng cơ sở dữ liệu để rút trích thông tin sau đó tiến hành xử lý rồi trả kết quả về cho Mapbuilder.
- Tầng cơ sở dữ liệu: đóng vai trò trung gian giữa tầng ứng dụng với cơ sở dữ liệu.
3.3.1.1. Các biểu đồ ca sử dụng của hệ thống
3.3.1.1.1. Xác định các tác nhân và các ca sử dụng
Các tác nhân chính bao gồm: Ngƣời quản lý và Ngƣời sử dụng
* Ngƣời quản lý: là ngƣời đƣợc cấp quyền đăng nhập vào hệ thống và làm nhiệm vụ quản lý và cập nhật dữ liệu.
61
Các ca sử dụng chính bao gồm: - Đăng nhập hệ thống
- Quản lý và cập nhật dữ liệu
* Ngƣời dùng: là ngƣời truy cập vào hệ thống nhằm khai thác các thông tin trên bản đồ. Các ca sử dụng chính bao gồm: - Hiển thị bản đồ - Tìm kiếm 3.3.1.1.2. Biểu đồ ca sử dụng tổng quát 3.3.1.1.3. Phân rã một số biểu đồ ca sử dụng * Biểu đồ ca sử dụng Hiển thị bản đồ
62
3.3.1.1.4. Đặc tả chi tiết một số ca sử dụng chính
- Ca sử dụng Đăng nhập hệ thống
Đăng nhập: Chức năng này dùng để đăng nhập vào hệ thống. Chỉ có ngƣời quản lý đƣợc cấp quyền mới đƣợc cho đăng nhập và xử lý dữ liệu. Để đăng nhập, ngƣời đăng nhập cần phải nhập tên đăng nhập và mật khẩu.
- Ca sử dụng Quản lý và cập nhật dữ liệu
Quản lý và cập nhật dữ liệu: Sau khi đăng nhập, ngƣời quản lý sẽ sử dụng chức năng này để cập nhật dữ liệu của website. Chức năng này cho phép xem danh sách các đối tƣợng trong một lớp, cho phép thêm, xóa, sửa và cập nhật các đối tƣợng.
- Ca sử dụng Hiển thị bản đồ
Ca sử dụng hiển thị bản đồ là ca sử dụng cơ bản của hệ thống. Mọi thông tin thu thập và các chức năng khác đều nhằm mục đích cho việc hiển thị thông tin lên bản đồ. Vì thế các thông tin càng chính xác bao nhiêu thì càng có ảnh hƣởng đến kết quả của việc ra quyết định bấy nhiêu.
Ca sử dụng hiển thị bản đồ mở rộng thành các ca sử dụng cụ thể nhƣ:
+ Phóng to: Phóng to bản đồ theo phạm vi hình chữ nhật do ngƣời dùng vẽ trên bản đồ
+ Thu nhỏ: Thu nhỏ bản đồ theo phạm vi hình chữ nhật do ngƣời dùng vẽ trên bản đồ
+ Dịch chuyển bản đồ: Do bản đồ chỉ hiển thị đƣợc một vùng nào đó trên màn hình nên chức năng dịch chuyển bản đồ là cần thiết đối với một hệ thống GIS. Chỉ bằng thao tác kéo và rê chuột ngƣời sử dụng có thể chuyển bản đồ đến vị trí mình
63
mong muốn để hiển thị lên màn hình. Có thể dịch chuyển bản đồ theo các hƣớng (đông, tây, nam, bắc, đông bắc, tây bắc, đông nam, tây nam)
+ Xem thông tin: Xem thông tin chi tiết của một đối tƣợng do ngƣời dùng chọn trên bản đồ. Để xem thông tin, ngƣời dùng cần phải chọn lớp và chọn đối tƣợng cần xem.
- Ca sử dụng Tìm kiếm
Tìm kiếm theo tiêu chí nhập vào: Cho phép ngƣời dùng chọn lớp và nhập các tiêu chí cần tìm để tìm các đối tƣợng. Kết quả tìm sẽ trả về danh sách đƣợc mô tả sơ lƣợc. Đồng thời cho phép ngƣời dùng chọn xem chi tiết từng đối tƣợng trong danh sách kết quả.
3.3.1.2. Các biểu đồ tƣơng tác
64
3.3.1.2.2. Biểu đồ tuần tự ca sử dụng tìm đƣờng
3.3.2. Mô hình hệ thống
Hệ thống GIS có chức năng quản lý và theo dõi toàn bộ hoạt động của hệ thống, dựa trên kiến trúc client/server. Nó bao gồm một GIS Server và các trạm làm việc kết nối với GIS Server qua Internet/Intranet.
65
Các trạm làm việc là các máy tính cá nhân của ngƣời quản lý, sử dụng trình duyệt web (Web Browser) để tƣơng tác với GIS Server qua giao diện web. Trạm làm việc có các chức năng: duyệt bản đồ, hiển thị thông tin một cách trực quan theo thời gian thực, tìm kiếm theo các tiêu chí của ngƣời sử dụng,..
GIS Server có nhiệm vụ xử lý các yêu cầu từ trạm làm việc và trả về các thông tin bản đồ tƣơng ứng thông qua các dịch vụ trên server. Dữ liệu bản đồ đƣợc gửi về trạm làm việc dƣới nhiều định dạng nhƣng chủ yếu là dạng ảnh, các dữ liệu về thuộc tính của các đối tƣợng địa lý đƣợc gửi về chủ yếu dƣới định dạng GML.
Các thông tin gửi về sau khi đƣợc xử lý và hiển thị lên bản đồ là cơ sở trợ giúp cho ngƣời điều hành trong việc ra các quyết định điều hành hoạt động của hệ thống.
3.4. Lập trình hệ thống GIS trên nền mã nguồn mở GeoServer
3.4.1. Đƣa dữ liệu trong Shapefile lên GeoServer và tạo kiểu hiển thị (style) cho các lớp dữ liệu. cho các lớp dữ liệu.
Tạo không gian lƣu trữ dữ liệu lấy từ Shapefile: Trong mục Data trên giao diện của GeoServer chọn Workspaces chọn Add new workspaces xuất hiện hộp thoại:
Hình 3.5: Hộp thoại tạo Workspace
Nhập tên Workspaces vào mục Name và chọn Submit.
Tạo kho (Store) lấy dữ liệu: trong mục Data trên giao diện của GeoServer chọn Stores chọn Add new store xuất hiện hộp thoại:
66
Hình 3.6: Hộp thoại tạo Store
Chọn Shapefile-ESRI xuất hiện hộp thoại:
Hình 3.7: Hộp thoại thông tin về kho dữ liệu
Chọn Workspaces là topp (tên của Workspaces trong GeoServer), Data source name nhập tên dữ liệu nguồn, Shapefile location chọn vị trí shapefile.
Tạo các lớp dữ liệu (layers) từ kho dữ liệu (store) quannoithanh: Trong mục Data trên giao diện của GeoServer chọn Layers chọn Add a new resource chọn topp:quannoithanh (tên của Workspaces và Store) xuất hiện hộp thoại:
67
Hình 3.8: Hộp thoại tạo layer
Chọn Publish xuất hiện:
Hình 3.9: Hộp thoại chọn hệ tọa độ trong GeoServer
Chọn Find tìm hệ tọa độ trùng với hệ tọa độ của shapefile và trùng với số SRID trong postgreSQL là 4326 tƣơng ứng với hệ tọa độ WGS 1984. Nhấp chuột trái vào Compute from data và Compute from native bounds để xác định khung giới hạn khu vực bản đồ cần nghiên cứu. Chọn Save để lƣu lại lớp dữ liệu (layers).
Tạo kiểu hiển thị (style) cho các lớp dữ liệu (layers) bằng thƣ viện mã nguồn mở (URL: www.docs.geoserver.org/stable/en/user/styling/index.html).
Trong thƣ viện có nhiều kiểu hiển thị (style) tƣơng ứng với các kiểu dữ liệu: điểm (point), đƣờng (line), vùng (polygon). Mỗi kiểu hiển thị (style) có một đoạn code tƣơng ứng (file định dạng .sld).
Shapefile quận nội thành có kiểu dữ liệu vùng (polygon) ta có code tạo kiểu hiển thị (style) nhƣ sau:
68
Hình 3.10: Code tạo kiểu hiển thị
Tạo style mới (đƣờng phố) trong GeoServer, copy code qua style đƣờng phố.
69
Đƣa style quận nội thành vào layer quận nội thành
Hình 3.12: Hộp thoại chọn kiểu hiển thị (style) cho lớp bản đồ (layer)
Vào Layer Preview để kiểm tra lớp dữ liệu (layer) đã có kiểu hiển thị (style).
Hình 3.13: Lớp bản đồ quận nội thành được chọn kiểu hiển thị
Sau đó ta sử dụng thƣ viện Openlayers để gắn bản đồ lên web.
70
Chƣơng trình đƣợc cài đặt trên máy có cấu hình Intel® Pentium CPU P600Core( @ 2.00GHz, RAM 2GB.
Máy đƣợc cài đặt Mapbuilder, GeoServer, PostgreSQL và Apache Tomcat. Kết quả thử nghiệm nhƣ sau:
STT Tính năng Đánh giá
1 Hiển thị trang web bản đồ Hiển thị chậm trong lần đầu tiên, các lần sau tƣơng đối nhanh 2 Các thao tác phóng to, thu nhỏ, xem
toàn phần
Thực hiện nhanh 3 Các thao tác dịch chuyển theo các
hƣớng
Thực hiện nhanh. Tuy nhiên, màn hình hơi bị giựt khi hiển thị. 4 Tìm kiếm thông tin thuộc tính Thực hiện nhanh
5 Xem đối tƣợng trên bản đồ Thực hiện tốt. Tuy nhiên, cần phóng to đến vị trí đối tƣợng khi ngƣời dùng kích chọn.
71
KẾT LUẬN 1. Các kết quả đạt đƣợc
Đề tài đã thực hiện đƣợc các nội dung sau:
- Tìm hiểu đƣợc mô hình hệ thống thông tin địa lý, các thành phần của hệ thống thông tin địa lý và một số lĩnh vực ứng dụng rất thành công hệ thống thông tin địa lý mang lại nhiều giá trị cho con ngƣời.
- Tìm hiểu đƣợc đặc điểm của hệ thống thông tin địa lý trên Web, các kiến trúc triển khai một hệ thống thông tin địa lý trên web và ƣu nhƣợc điểm của nó với từng bài toán áp dụng.
- Tìm hiểu đƣợc hai hình thức mô tả dữ liệu bản đồ là Vector và Raster. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của hai cách thức, cách chuyển đổi giữa hai hình thức này.
- Trình bày đƣợc mô hình tích hợp giữa GIS và Web và các chuẩn mở OGC hỗ trợ phát triển ứng dụng GIS.
- Xây dựng đƣợc ứng dụng thử nghiệm với OGC cho bài toán hiển thị phân bổ sinh viên của một trƣờng học trên bản đồ.
2. Hƣớng phát triển của đề tài
Do thời gian và lƣợng kiến thức của bản thân còn hạn chế nên đề tài chƣa đi sâu tìm hiểu hết các vấn đề đƣa ra. Nếu đƣợc phát triển tiếp tôi sẽ tìm hiểu thêm về các hệ thống thông tin địa lý trên nền Web và các công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu năng hệ thống cung cấp tiện ích hơn nữa cho ngƣời sử dụng. Và đặc biệt là xây dựng đƣợc hệ thống thông tin địa lý có ý nghĩa thiết thực.
72
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Đặng Văn Đức. Hệ thống thông tin địa lý, NXB khoa học và kỹ Thuật, 2001 [2] Lê Huỳnh, Lê Ngọc Nam. 2001. Bản đồ học chuyên đề. NXB Giáo dục. Hà Nội
Tiếng Anh
[3] Arliss Whiteside, Jim Greenwood. Open Geospatial Consortium Inc,2010 [4] Pune Chapter, GeoServer Tutorial, Open Source Geospatial tools workshop, 2008
[5] Scott Davis. GIS for Web Developers: Adding Where to Your Web Applications, 2007
[6] William Lalonde. Styled Layer Descriptor Implementation Specification.. Open Geospatial Consortium, 2009
[7] http://docs.geoserver.org/latest/en/user/data/app-schema/tutorial.html
[8] http://nsidc.org/data/atlas/ogc_services.html
[9] http://www.opengeospatial.org/ [10] http://www.vi.wikipedia.org