Các công nghệ thành lập bản đồ

10. Cấu trúc của luận án

2.2.1.Các công nghệ thành lập bản đồ

2.2.1.1. Công nghệ GIS

Là công nghệ cho phép xây dựng và quản lý CSDL cả về mặt không gian và thuộc tính, bản chất của đối tượng. Hiện nay, có rất nhiều phần mềm GIS phục vụ thành lập bản đồ và CSDL địa lý, trong đó có hai phần mềm được sử dụng rộng rãi nhất là phần mềm Mapinfo và ArcGIS của Mỹ.

56

Theo khảo sát thì ở Việt Nam, trong nghiên cứu và sản xuất có khoảng 53% người dùng sử dụng Mapinfo, 42% sử dụng ArcGIS và 5% còn lại sử dụng các phần mềm như WINGIS, ILWIS, IDRISI, Geoconcept…[31], [32], [33], [57], [85].

Phần mềm Mapinfo có nhiều ưu điểm là gọn nhẹ, thiết kế bản đồ dễ dàng nên được nhiều người chọn, nhưng có nhược điểm là quản lý topology chưa được chặt chẽ, khả năng phân tích không gian còn hạn chế, nên chủ yếu được sử dụng để xây dựng những cơ sở dữ liệu vừa và nhỏ.

Phần mềm ArcGIS đã khắc phục được những nhược điểm này. Hệ thống phần mềm ArcGIS Desktop cho phép biên tập, trình bày bản đồ, phân tích, quản lý thông tin và chia sẻ dữ liệu đang được coi là phần mềm hệ thống thông tin địa lý mạnh để xây dựng các CSDL cho các ứng dụng mang quy mô lớn.

Cả hai phần mềm này còn có các bộ phần mềm đi kèm tương thích để đưa các bản đồ sang dạng thích hợp với web và đưa lên mạng như đã phân tích vì thế các Web Atlas cũng được thành lập chủ yếu theo các công nghệ này.

2.2.1.2. Công nghệ CAD, graphic

Là công nghệ cho phép thành lập các bản đồ số dạng vector, đây là các bản đồ được thành lập từ các họ phần mềm hỗ trợ thiết kế CAD (Computer Aided Design). Đại diện các phần mềm này ở Việt Nam hay dùng là Microstation của hãng Bentley, Autocad,... Sản phẩm chủ yếu là các bản đồ địa chính, các bản đồ địa hình. Đặc điểm các bản đồ này các đối tượng không gian được biểu thị dạng đồ hoạ cơ bản: điểm, đường, vùng và các ghi chú dạng text thông qua mô tả thuộc tính đồ hoạ. Tuy nhiên, các thuộc tính mô tả này khá đơn giản không mang tính trình bày nhiều ví dụ: lực nét và kiểu đường của con đường được gán thuộc tính (weight = 0, 1, 2, 3,… Linestyle = 0, 1, 2, 3,…). Không biểu thị các đường, vùng tô màu có dạng gradien và các hiệu ứng đồ hoạ,... Không tạo lập các cơ sở dữ liệu thuộc tính. Các dữ liệu không gian xây dựng và lưu trữ trên cơ sở của lý thuyết toán đồ thị. Các bản đồ này hầu hết khi dùng đều phải in ra giấy hoặc là cơ sở xây dựng các bản đồ khác trong phần mềm khác như các phần mềm GIS, Graphic.

57

Công nghệ tin học và lập trình Web được thực hiện với rất nhiều các ngôn ngữ khác nhau như CGI (Common Gateway Interface), ISAPI Extension, ASP, ASP .Net, JSP, Servlet Java, Java Bean, PHP,… Tuy nhiên, với lập trình Web Atlas thì ngoài việc sử dụng các ngôn ngữ lập trình Web cần phải sử dụng các thư viện bản đồ, các thư viện này được gọi ra trong quá trình viết code lập trình cho Web Atlas. Công tác lập trình cho Web Atlas được thực hiện từ quá trình xây dựng giao diện các trang bản đồ, liên kết các trang bản đồ với menu bản đồ cũng như xây dựng các công cụ thao tác với bản đồ như: Phóng to, thu nhỏ, di chuyển bản đồ, các công cụ đo đạc và tìm kiếm thông tin,… Việc lựa chọn ngôn ngữ lập trình và thư viện bản đồ tùy thuộc vào mục đích, yêu cầu của Web Atlas cũng như nhu cầu kinh phí cho thực hiện các dự án,… Đối với các dự án xây dựng Web Atlas thì việc lựa chọn ngôn ngữ lập trình được thực hiện ngay từ khâu thiết kế đề cương.

2.2.3. Công nghệ mạng toàn cầu -Web

2.2.3.1. Các công nghệ và phương thức quản trị Web Atlas

Web Atlas là một dạng Atlas điện tử được đưa lên mạng Internet cho mọi người dùng chung. Người dùng có thể truy cập vào các địa chỉ của Web Atlas là có thể khai thác các thông tin của Web Atlas.

Đối với Atlas điện tử phát hành trên CDRom thì sau khi cài đặt vào máy tính, toàn bộ CSDL của Atlas được cài vào máy tính của người dùng, có thể xem Atlas theo giao diện đã được thiết kế trước và khai thác cơ sở dữ liệu từ thư mục lưu trữ dữ liệu[44]. Đối với Web Atlas thì phương thức tổ chức và kiến trúc phức tạp hơn, vì thế để hiểu rõ về Web Atlas trước tiên cần hiểu rõ một số khái niệm cơ bản về hệ thống mạng Internet cũng như kiến trúc của bản đồ và Web Atlas.

a. Mạng Internet

Mạng Internet là mạng toàn cầu hình thành vào cuối thập niên 60 của thế kỷ trước từ hệ thống mạng nội bộ của Bộ quốc phòng Mỹ. Đến nay được mở rộng và phát triển thành một liên mạng, các mạng liên kết với nhau thông qua địa chỉ mạng (IP). Người dùng không thấy các mối liên kết vật lý, nhưng bất kỳ hai máy tính nào trên mạng Internet đều được nối với nhau. Mạng Internet không thuộc quyền quản

58

lý của bất kỳ quốc gia nào. Mỗi mạng thành phần sẽ có các cơ quan phụ trách nhưng không có một tổ chức nào chịu trách nhiệm toàn bộ Internet.

b. Dịch vụ web.

Trên Internet có rất nhiều dịch vụ trong đó có web- dịch vụ thông tin toàn cầu. Theo định nghĩa của W3C ( World Wide Web Consortium), dịch vụ web là một hệ thống phần mềm được thiết kế để hỗ trợ khả năng tương tác giữa các ứng dụng trên các máy tính khác nhau thông qua mạng Internet. Đây là một dịch vụ mạnh nhất trên Internet được xây dựng trên kỹ thuật Hypertext (siêu văn bản). Hypertext là kỹ thuật trình bày thông tin trên một trang, có các đầu mối liên kết để mở ra các trang thông tin mới dưới dạng một số từ khóa văn bản. Trên cùng một trang thông tin có thể thể hiện nhiều kiểu dữ liệu khác nhau như: bài viết, hình ảnh, âm thanh, hình ảnh động mô phỏng, video,...

Khai thác thông tin bằng web trên nền Internet được thực hiện theo phương thức khách - chủ (Client - Server). Các nguồn thông tin hay CSDL được đặt tại máy chủ (Web Server). Khi một máy tính kết nối với Internet, người dùng (Client) tại máy tính đó sử dụng các trình duyệt Web (Web Browser) đưa địa chỉ truy cập để đến được các trang web khác nhau, từ đó có thể xem thông tin trên máy chủ. Tại máy chủ sử dụng phần mềm Web server để đáp ứng yêu cầu từ phía người dùng.

2.2.3.2. Phương thức và kiến trúc quản lý Web Atlas

Tương tự kiến trúc của các ứng dụng trên mạng Internet và môi trường web, kiến trúc của Web Atlas dựa trên mô hình Client - Server và gồm ba tầng: Tầng CSDL (Database tier), tầng trung gian (Middle tier) và tầng người dùng (Client tier)

Trong đó 2 tầng 1 và 2 là mô hình Server. Tầng CSDL là tầng của những người tạo lập và cung cấp bản đồ - Map server, hay còn gọi là máy chủ lưu trữ CSDL bản đồ bao gồm các bản đồ của Atlas đã được biên tập từ CSDL gốc. Các bản đồ này là sự tổ chức sắp xếp các lớp thông tin địa lý được thể hiện bằng hệ thống các ký hiệu tại máy chủ, nơi được cài đặt các phần mềm quản lý các bản đồ.

Tầng thứ 2 liên quan đến công nghệ web - Web Server là tầng của những người quản trị mạng và phát triển công nghệ truyền bá thông tin địa lý thông qua môi trường Internet.

59

Tầng thứ 3 là tầng người dùng tại các máy tính cá nhân (Client) người dùng sử dụng Atlas thông qua các trình duyệt web.

Phương thức khai thác và sử dụng Web Atlas dựa trên 2 kiến trúc phát triển cho bản đồ mạng là: kiến trúc hướng máy khách và kiến trúc hướng máy chủ.

Với kiến trúc hướng máy khách người dùng đưa ra yêu cầu và thông qua các trình duyệt web gửi đến máy chủ bản đồ khi đó máy chủ sẽ gửi trả lời lại các yêu cầu từ phía máy khách và bản đồ sẽ được hiển thị trên các trình duyệt tại máy khách với sự hỗ trợ của các thành phần có trên máy khách như Java applet, Active X hoặc các Plug - in. Có một số Web Atlas yêu cầu người dùng phải cài đặt thêm các phần mềm vào máy tính trước mới có thể đọc được bản đồ.

Với kiến trúc hướng máy chủ (Map Server ) người dùng đưa ra yêu cầu và thông qua các trình duyệt web gửi đến máy chủ, tại đó hệ thống các bản đồ đã được biên tập sẵn và tổ chức thành CSDL các trang bản đồ. Máy chủ nhận yêu cầu và xử lý thông tin, tiếp đó sẽ gửi trả lời (bản đồ) đến máy khách thông qua giao thức truyền tin HTTP (HyperText Tranfer Protocol) như một hình ảnh đồ họa được nhúng trong các trang HTML [86]. Như vậy mọi dữ liệu được giữ trên máy chủ bản đồ, máy khách chỉ là công cụ hiển thị nên việc phát triển và cập nhật Web Atlas đơn giản hơn và các bản đồ được chuẩn hóa theo khuôn dạng dữ liệu của Internet. Ngày nay đa số các bản đồ mạng và Web Atlas được phát triển theo kiến trúc này. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

2.2.3.3. Các công nghệ phát hành Web Atlas

Sau khi xây dựng xong hệ thống Web Atlas cần phải cấu hình lại hệ thống và đưa lên mạng Internet để phục vụ đa người dùng. Muốn đưa Atlas lên mạng phải thông qua các dịch vụ internet. Lúc này người sử dụng không còn đọc bản đồ thông qua các phần mềm quản lý bản đồ nữa mà chỉ cần thông qua các trình duyệt web. Vì thế tại các máy chủ (Map server) dữ liệu bản đồ phải được cấu hình theo các định dạng dữ liệu trên web để có thể trình bày theo ngôn ngữ HTML hoặc XML. Bản đồ có thể ở nhiều định dạng khác nhau, ở các môi trường khác nhau nhưng khi chuyển lên mạng Internet thì đều phải về một định dạng mà HTML hiểu được. Điều này phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà lập trình đã thiết kế và viết lập trình theo các môi trường phát triển đã định trước đó.

60

Như vậy theo phương thức kiến trúc và quản lý Web Atlas các bản đồ của Atlas phải được biến đổi chuẩn hóa theo khuôn dạng dữ liệu mạng, cần có các công nghệ để thực hiện công việc này. Đây chính là nhóm công nghệ phát hành Atlas lên mạng được thiết lập tại các máy chủ bản đồ[44].

Hiện nay có nhiều công nghệ hỗ trợ nhằm đưa các dữ liệu địa lý lên mạng Internet nhưng đều tập chung vào hai hướng phát triển công nghệ đó là: công nghệ theo hướng có bản quyền và công nghệ theo hướng mã nguồn mở.

Với hướng phát triển công nghệ có bản quyền thương mại, người dùng phải chi phí một khoản kinh phí không nhỏ cho việc mua bản quyền phần mềm, nhưng đầu tư cho lập trình không lớn và quy trình biên tập Atlas và phát hành lên mạng có tính chuyên nghiệp cao.

Nếu lựa chọn hướng phát triển công nghệ theo mã nguồn mở thì không cần chi phí cho bản quyền phần mềm mà các chức năng cơ bản như hiển thị, phân tích, truy vấn dữ liệu địa lý đều được đáp ứng. Tuy nhiên cần có trình độ lập trình cao hơn và công tác biên tập Atlas lại nhiều và phức tạp hơn.

2.2.4. Các công nghệ hỗ trợ khác 2.2.4.1. Các công nghệ bảo mật dữ liệu 2.2.4.1. Các công nghệ bảo mật dữ liệu

Cũng như các bản đồ điện tử, Atlas điện tử thì Web Atlas sau khi biên tập, xây dựng và liên kết xong các ứng dụng thì cần được chuyển đổi các định dạng phù hợp để bảo mật dữ liệu. Đối với các phần mềm thương mại đều có cơ chế bảo mật bằng phép mã hóa dữ liệu để bảo vệ dữ liệu gốc. Các phần mềm chuyên dụng khác nhau cũng có các modul chuyển đổi thực hiện bảo mật thích hợp cho từng loại khuôn dạng bản đồ riêng.

2.2.4.2. Công nghệđóng gói và phát hành sản phẩm

Đối với Atlas trên CDRom thì có thể sử dụng các chương trình xây dựng file setup.exe và autorun để đóng gói trước khi ghi đĩa. Người dùng có thể sử dụng Atlas trực tiếp trên đĩa CDRom hoặc cài đặt vào máy tính để sử dụng.

Đối với Web Atlas thì phải tiến hành hoàn thiện tổng thể như một website hoàn chỉnh. Sau đó đăng ký tên miền, chuyển dữ liệu vào Mapserver, cấu hình cho hệ thống Web Atlas để quản lý, khai thác và đưa lên mạng Internet.

61

2.2.5. Một số phần mềm thiết kế Web Atlas 2.2.5.1. Phần mềm thương mại 2.2.5.1. Phần mềm thương mại

Số lượng phần mềm thương mại hỗ trợ cho công tác thành lập Atlas điện tử nói chung và Web Atlas nói riêng tương đối phong phú. Mỗi phần mềm đều có một thế mạnh riêng và đi kèm một công nghệ riêng biệt. Các phần mềm được sử dụng nhiều và phổ biến gồm:

Các phần mềm của hãng ESRI gồm có Internet Map Servers và Map Objects. Mapinfo có phần mềm MapXtreme.

Hãng Intergraph có chương trình GeoMedia Web Map dựa trên mã nguồn mở. Có thể kết hợp các dữ liệu GIS khác nhau trong một Atlas.

Hãng Autodesk Autocad có sản phẩm MapGuide,...

Phần mềm của hãng ESRI

ESRI có hai phần mềm là MapObject và ArcIMS cho phép người dùng phát triển các ứng dụng Web Atlas.

ArcIMS cho phép xây dựng và phân phối các dịch vụ và dữ liệu GIS thông qua Web. Đồng thời ArcIMS cung cấp môi trường làm việc mềm dẻo phù hợp với các khả năng truy cập khác nhau trên mạng Intranet hay mạng Internet. Nó cho phép thiết kế và biên tập Web Atlas và phát triển các trang web liên kết với bản đồ rất thuận tiện.

Công nghệ sử dụng ArcIMS, phiên bản standard cung cấp các dịch vụ lưu trữ và quản lý dữ liệu trong một hệ quản trị dữ liệu và làm cho dữ liệu có thể sử dụng được trong nhiều ứng dụng khác nhau, cho phép quản lý CSDL lớn, phức tạp ở quy mô lớn với tốc độ truy cập và tìm kiếm nhanh. ArcSDE là một hệ quản trị mở và mềm dẻo.

Hiện nay các sản phẩm ArcSDE và ArcIMS đã ngừng sản xuất, thay thế cho hai sản phẩm này là sản phẩm tổng thể và toàn diện hơn với ArcGIS Server[87]. Phần mềm này hỗ trợ các dịch vụ mạng gồm bản đồ, ảnh, xác định vị trí, xử lý địa lý,... Trợ giúp thành lập bản đồ với các công cụ để tạo các ứng dụng bản đồ mạng trên cơ sở các trình duyệt web. Có các chức năng ứng dụng web với các công cụ như: di chuyển, phóng to, thu nhỏ, xem thông tin đối tượng, đo khoảng cách, truy vấn, phân tích,...

62

Sản phẩm bản đồ mạng và Web Atlas làm theo công nghệ này sẽ có nhiều ưu thế đối với một cơ sở dữ liệu lớn như cơ sở dữ liệu Web Atlas quốc gia.

Phần mềm MapXtreme

MapXtreme là sản phẩm chính của hãng MapInfo. Nó cho phép tạo các ứng dụng bản đồ tuỳ biến và ứng dụng bản đồ để triển khai ở hai môi trường web và desktop với Microsoft Windows.

MapXtreme là một sản phẩm đồng bộ với Mapinfo, là môi trường phát triển và

tạo ra các ứng dụng bản đồ để đưa lên mạng. Với chương trình này, người sử dụng có thể hiển thị, phân tích dữ liệu nhằm khám phá những mối quan hệ và xu hướng của thị trường mà nếu dùng các phương pháp như bảng tính và báo cáo sẽ không thể thấy được. MapXtreme hỗ trợ chuẩn IT bao gồm khả năng tích hợp Microsoft.NET, ADO.NET và SQL-3, hỗ trợ chuẩn không gian địa lý bao gồm OpenLS và giao thức Open GIS, truy cập đến vùng dữ liệu trong nội bộ cơ quan bằng cách sử dụng giao thức chuẩn bao gồm ADO.NET, ODB, Oracle Spatial, Microsoft SQL Server và nhiều dạng CSDL không gian và phi không gian khác nhau [65]. Ưu điểm của MapXtreme là quy trình thực hiện khá đơn giản, giá thành hạ. Rất thích hợp với các CSDL vừa và nhỏ còn đối với CSDL lớn khả năng quản lý của công nghệ này bị hạn chế hơn so với công nghệ của ESRI.

2.2.5.2. Phần mềm mã nguồn mở (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Phần mềm mã nguồn mở - OSS (Open – Source Software) là một khái niệm chung được sử dụng cho tất cả các phần mềm mà mã nguồn của nó được công bố rộng rãi và công khai, người sử dụng có thể phát triển phần mềm đó trên cơ sở mã