1.4. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MOBILE GIS KẾT HỢP GPS TRONG ĐO VẼ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ
1.4.1. Ứng dụng trên thế giới
1.4.1.1. Hệ thống Google Maps
Google Maps ban đầu là dịch vụ bản đồ trực tuyến của Google [12]. Bắt đầu hoạt động từ 2005, Google Maps tập hợp hình ảnh từ nhiều nguồn cung ứng ảnh vệ tinh, tạo thành một bản đồ hoàn chỉnh chi tiết đến mức các trục đƣờng giao thơng của thế giới. Ngồi ra, Google Maps cịn cung cấp chức năng tìm đƣờng cho ngƣời dùng. Google Maps cho phép ngƣời dùng thêm, chỉnh sửa thơng tin thuộc tính và hình học trên bản đồ, đính kèm ảnh chụp mơ tả. Ngƣời sử dụng trở thành ngƣời cung cấp, đóng
góp thơng tin (đa phần là chính xác, và đƣợc Google kiểm tra, nếu khơng chính xác sẽ đƣợc gỡ bỏ) góp phần làm cho Google Maps ngày càng phát triển.
Năm 2006, Google giới thiệu Google Maps for Mobile đƣợc viết trên nền Java. Khi chạy trên các thiết bị hỗ trợ GPS, Google Maps có khả năng xác định vị trí của ngƣời dùng trên bản đồ và cung cấp hầu hết các chức năng có trên Web nhƣ chuyển đổi giữa bản đồ và hình ảnh vệ tinh, tìm đƣờng, tìm địa điểm.
Hình 1.6. Kết quả tìm đường trên Google Maps for Mobile.
Năm 2007, Google tích hợp My Location™ vào Google Maps for Mobile. My Location cho phép xác định vị trí của ngƣời dùng mà khơng cần thiết bị phải có GPS. Bằng cơ sở dữ liệu vị trí các trạm thu, phát của mình, cộng với cƣờng độ tín hiệu nhận đƣợc từ trạm, ứng dụng có thể suy ra khoảng cách của ngƣời dùng tới trạm và xác định vị trí của ngƣời dùng.
Năm 2008, Google bắt đầu phát triển các phiên bản Google Maps cho các hệ điều hành di động khác nhau nhằm mục đích cải thiện tốc độ so với phiên bản Java. Tới nay, ngoài phiên bản Java, Google Maps đã có các phiên bản cho các hệ điều hành khác nhau nhƣ Android, iPhone, Windows Mobile, Symbian/UIQ, BlackBerry OS, Palm OS.
Ngồi ứng dụng cho Mobile, Google cịn cung cấp một phần ứng dụng trên GIS và LBS để ngƣời dùng có thể tự phát triển thêm các chức năng mới. Google cho phép ngƣời dùng sử dụng hầu hết các yếu tố tạo thành cơ sở dữ liệu của mình nhƣ hình ảnh, bản đồ, dữ liệu đƣờng phố và tọa độ vị trí. Dựa trên giao diện lập trình ứng dụng Google Maps API đã có khá nhiều ứng dụng đƣợc phát triển thêm. Một số là biên tập chỉnh sửa dữ liệu của Google với các nguồn khác để so sánh, một số là các ứng dụng mở rộng chức năng nhƣ Wikimapia - cho phép ngƣời dùng đánh dấu các địa danh quanh mình.
Có thể nói Google Maps là ứng dụng địa lý có quy mơ lớn nhất hiện nay. Tuy nhiên Google Maps có một số hạn chế: dữ liệu đƣờng phố chỉ có ở một số quốc gia xác định nên chức năng tìm đƣờng và một số chức năng liên quan chỉ hoạt động ở các quốc gia này; Việt Nam hiện chỉ có tên đƣờng chứ chƣa có thơng tin đƣờng (chất liệu trải mặt, độ rộng, v.v.) trên Google Maps nên chức năng tìm đƣờng bị hạn chế. Một số khu vực đô thị ở Việt Nam ảnh vệ tinh tƣơng đối rõ nên có thể phục vụ cho các ứng dụng khảo sát thực địa. Trong giai đoạn khảo sát của dự án “Xây dựng quy trình vận hành liên hồ chứa trên sông Ba” Google Maps rất hữu ích cho việc xác định các mặt cắt ngang đo sâu và tìm đƣờng xuống bờ sơng.
Gần đây, ngồi Google Maps, Google còn triển khai Google Latitude - dịch vụ cho phép ngƣời dùng chia sẻ vị trí và theo dõi vị trí của bạn bè mọi lúc mọi nơi. Google Latitude định danh ngƣời dùng bằng Google Account nên ngoài khả năng định vị ngƣời dùng khi sử dụng thiết bị di động nhƣ Google Maps, Google Account cịn có thể định vị ngƣời dùng khi sử dụng PC bằng GeoIP (vị trí địa lý địa chỉ Internet).
Thiết bị của ngƣời dùng chọn đƣợc theo dõi liên tục cập nhật vị trí của mình với server của Google. Vì vị trí của ngƣời dùng là vấn đề riêng tƣ nên Google cho phép ngƣời dùng kiểm sốt cụ thể ai có thể biết mình ở đâu và vào lúc nào.
Tƣơng tự Google Latitude, các dịch vụ LBS nhƣ FindMe, Sniff, The GRID, MaxMind,... cho thiết bị di động đang thu đƣợc rất nhiều ngƣời sử dụng, các dịch vụ này giúp ngƣời dùng thông qua mạng xã hội nhƣ Facebook, Twitter để liên kết bạn bè trong việc mua sắm, vui chơi, giải trí, chia sẻ thơng tin, tìm kiếm bạn bè.
1.4.1.1. Ứng dụng Mobile GIS để quản lý đất giáo dục ở Đài Loan
Phần mềm SuperPad đƣợc lựa chọn bởi cơ quan giáo dục đào tạo ở Đài Loan để thu thập và đo đạc đất đai cho ngành giáo dục [31]. Những thửa đất đƣợc quản lý bằng cơng nghệ GIS. Bộ Giáo dục Đài Loan có 5643 bất động sản bao gồm các tòa nhà hoặc kho lƣu trữ. Tổng giá trị tài sản ƣớc tính 60 tỷ USD. Những thửa đất này trƣớc kia chƣa đƣợc quản lý tốt trong một thời gian dài. Từ đó, ngƣời ta đặt kế hoạch sử dụng công nghệ Mobile GIS để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu địa chính và quản lý cơ sở dữ liệu có hiệu quả. Với cơng nghệ này dữ liệu thửa đất không chỉ đƣợc thu thập, đo đạc và quản lý tốt mà còn tăng doanh thu cho ngành.
Ứng dụng cơng nghệ Mobile GIS, ngƣời khảo sát có thể truy cập cơ sở dữ liệu địa chính dễ dàng thông qua các thiết bị cầm tay. GIS và cơng nghệ GPS tích hợp giúp ngƣời dùng tạo mới, biên tập và truy vấn cơ sở dữ liệu trong khi khảo sát và còn cho phép tải kết quả đo đạc lên cơ sở dữ liệu thơng qua q trình đồng bộ hóa.
Hệ thống dựa trên Mobile GIS cho phép quản lý khoảng 887535 m2 đất cho ngành giáo dục ở Đài Loan, hệ thống này đảm bảo tính hiệu quả và độ chính xác của cơ sở dữ liệu địa chính, làm tăng khả năng sử dụng của đất và giúp đỡ sự phát triển của ngành giáo dục.
1.4.1.2. Ứng dụng Mobile GIS trong thu thập dữ liệu địa chính ở Ghana
Ở Ghana, đo đạc địa chính đƣợc thực hiện bởi cơ quan khảo sát của Chính phủ, tổ chức bản đồ quốc gia, trong khi thơng tin thuộc tính của các thửa đất trên bản đồ đƣợc thu thập bởi văn phòng đăng ký đất đai, nơi cấp giấy chứng nhận quyền sở hữu
thửa đất. Hai khối dữ liệu này đƣợc gộp vào cơ sở dữ liệu trung ƣơng và lƣu trữ [19]. Cùng với sự phát triển của WebGIS, sự xuất hiện của Mobile GIS mang lại khả năng thu thập dữ liệu và lƣu giữ dữ liệu thuộc tính. Một khía cạnh của hệ thơng tin địa lý là những lợi ích từ việc cung cấp thơng tin địa chính, đặc biệt ở những khu vực mới xuất hiện, có giá trị. Dự án đã thiết kế hệ thống Mobile GIS phù hợp với việc xây dựng và cập nhật cơ sở dữ liệu địa chính với các bƣớc nhƣ sau [19]:
- Phân tích khả năng có thể cho biên tập, cập nhật và trao đổi dữ liệu địa chính trực tuyến trên mơi trƣờng Mobile GIS và lựa chọn giải pháp thích hợp nhất cho từng nhiệm vụ.
- Phát triển các công nghệ hiện đại cho việc biên tập, cập nhật, trao đổi dữ liệu thông qua Mobile GIS.
- Thiết kế và cung cấp các giao thức dựa trên các ý tƣởng mới và sau đó thử nghiệm hiệu quả và khả năng.
Ý tƣởng của quá trình thử nghiệm là xây dựng một website, khi truy cập mọi ngƣời có thể tải về phần khách hàng và thử nghiệm các dịch vụ công. Để dịch vụ trở nên hữu ích hơn, dự án sẽ phát triển hệ thống mã nguồn mở cho cả phần máy chủ và máy khách, đồng thời tạo hệ thống theo chuẩn OGC (Open Geospatial Consortium). Hiện tại các lớp cơ sở dữ liệu đã sử dụng phần mềm mã nguồn mở (PostGIS). Mặc dù dữ liệu trên máy chủ vẫn chạy trên các phần mềm của các hãng Microsoft và ESRI (ArcPad, IIS và ASP), nhƣng thời gian tới hệ thống sẽ đƣợc viết trên JavaScript và nhƣ vậy có thể dễ dàng triển khai trên các nền tảng khác nhau [19].
1.4.1.3. Hệ thống Mobile GIS trong y học tại Foothills Hospital, Calgary, Canada
Hệ thống giám sát để theo dõi y tế và cấp cứu bằng cách sử dụng RFID (Radio Frequency Identification Tags - Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến) và Wifi là một dự án nghiên cứu của phịng thí nghiệm SPARCS, Đại học Calgary, Canada với mục tiêu là hỗ trợ theo dõi của cả nhân viên máy tính và nhân viên y tế [27].
Mỗi nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe để ra quyết định chính xác cần thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, lƣợng thông tin này gấp 50 lần lƣợng thơng tin có sẵn. Vấn đề đặt ra là phải có phƣơng pháp thu thập, tìm kiếm thơng tin đến đúng ngƣời và vào đúng thời điểm. Sự tích hợp cơng nghệ GIS, GPS, cảm biến từ xa, mạng không dây, máy ảnh thông minh và Internet đã giúp đạt đƣợc mục tiêu này
Dịch vụ chăm sóc sức khỏe hàng ngày đã sử dụng 3 công nghệ:
- Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến (Radio Frequency Identification Tags - RFID), bao gồm thiết bị phần cứng có khả năng theo dõi các thiết bị và con ngƣời.
- Hệ thống định vị thời gian thực (Real-time Location Systems - RTLS) cho phép hiển thị ngay lập tức và đáp ứng nhanh chóng các cuộc gọi khẩn cấp.
- Hệ thống mạng Wifi (Wireless Fidelity Networks).
Y tế hiện đại có thể đáp ứng nhiều trƣờng hợp khẩn cấp và nâng cao chất lƣợng chăm sóc sức khỏe bệnh nhân bằng cách sử dụng công nghệ không dây và GIS. Điều này sẽ giúp cải thiện chất lƣợng cuộc sống cho ngƣời dân trong tƣơng lai gần.
1.4.1.4. Tích hợp Mobile GIS và kết nối khơng dây với máy chủ dữ liệu bản đồ phục vụ quản lý môi trường
Rất nhiều vấn đề về môi trƣờng và giám sát môi trƣờng sống cần việc đo đạc bản đồ thời gian thực và thơng tin định vị chính xác [28]. Những nhiệm vụ này nếu sử dụng công nghệ đo đạc bản đồ và GIS truyền thống sẽ tốn nhiều thời gian và khó thực hiện, vì gặp phải hạn chế của máy tính để bàn và cơng nghệ kết nối có dây. Một giải pháp phù hợp là chọn lựa hệ thống Mobile GIS, hệ thống này có thể tích hợp GIS, GPS và viễn thám cho khả năng thu thập dữ liệu không gian thông qua các thiết bị di động.
Hình 1.9. Các thành phần của dự án Mobile GIS phục vụ quản lý môi trường [28].
Dự án đã ứng dụng một thiết kế di động, máy chủ kết nối khơng dây trên nền web tích hợp với Pocket PC và máy thu GPS, hỗ trợ GIS thời gian thực và khả năng phân tích viễn thám ngay tại thực địa. Viễn thám di động, thu thập dữ liệu GIS và các
phƣơng pháp phân tích cung cấp giải pháp thân thiện, dễ tƣơng tác cho phép các nhân viên kiểm lâm và quản lý tài nguyên truy cập và phân tích sự thay đổi lớp phủ thực vật ngoài thực địa.
1.4.2. Ứng dụng ở Việt Nam
Ứng dụng phổ biến nhất của Mobile GIS ở Việt Nam là các hệ thống tìm kiếm vị trí, địa chỉ trên cơ sở dữ liệu bản đồ, tuy nhiên đa phần là dữ liệu bản đồ có sẵn trong máy, chƣa đƣợc cập nhật, chỉnh sửa trên server. Các trang tìm kiếm dữ liệu khơng gian chƣa nhiều, và cịn ít chức năng (ví dụ nhƣ trang web basao.com.vn).
1.4.2.1. Hệ thống dẫn đường bằng vệ tinh
Hệ thống dẫn đƣờng bằng vệ tinh là dịch vụ của công ty Vietmap. Để thực hiện chức năng dẫn đƣờng, hệ thống này đƣợc tích hợp bản đồ số của địa phƣơng dẫn đƣờng cho ngƣời sử dụng. Hiện tại, hệ thống dữ liệu bản đồ số của Vietmap đã có đủ cho 63 tỉnh thành của cả nƣớc.
Sau khi thiết bị có nguồn dữ liệu của những địa phƣơng đã đƣợc cài đặt, chỉ cần xác định điểm đến, phần mềm của thiết bị sẽ xác định lộ trình ngay từ vị trí của thiết bị. Phần mềm giúp ngƣời sử dụng dễ dàng tìm ra địa chỉ gần nhất của các điểm cần đến: cơ quan hành chính, trụ sở cơng an, bệnh viện, trƣờng học, chợ, siêu thị, hệ thống ATM, nhà hàng - khách sạn, trạm xăng, chỗ đậu xe, trung tâm thƣơng mại,...
Ngoài những địa chỉ cố định có trong phần mềm, ngƣời sử dụng có thể bổ sung thêm những địa chỉ mới mà chính ngƣời sử dụng đó cần tới thƣờng xuyên để làm nguồn dữ liệu riêng cho cá nhân.
Hệ thống cịn có chức năng mơ phỏng lộ trình đƣờng đi trƣớc khi khởi hành để ngƣời sử dụng lựa chọn theo thơng tin tuyến đƣờng: có thƣờng xuyên tắc đƣờng hay khơng, có cấm đƣờng tạm thời, thi cơng đƣờng,...
1.4.2.2. Ứng dụng GPS và GIS phục vụ công tác quản lý xe buýt trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh
Module di động trang bị trên xe gồm nhiều thành phần: các thiết bị, cảm biến thu thập dữ liệu, các thiết bị hiển thị cung cấp thông tin hay cảnh báo, thiết bị báo tin khẩn cấp và bộ tập trung dữ liệu (data logger) giao tiếp với trung tâm điều hành. Các thiết bị định vị và cảm biến sẽ tự động thu thập thông tin và lƣu trữ ở bộ nhớ, bộ điều khiển tập trung dữ liệu sẽ truy xuất bộ nhớ khi nhận các yêu cầu từ trung tâm điều hành để gửi dữ liệu thu thập về trung tâm hoặc hiển thị thông tin cho hành khách
hoặc gửi cảnh báo đến tài xế xe buýt,...
Hình 1.10. Mơ hình hoạt động của hệ thống quản lý xe buýt bằng GPS và GIS ở TP. Hồ Chí Minh [14].
Chương 2. MỘT SỐ HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU KHÔNG GIAN BẰNG MOBILE GIS - GPS
2.1. HỆ THỐNG MOBILE GIS SỬ DỤNG GPS ĐỊNH VỊ ĐỘC LẬP (MGIS-AP) Theo quy phạm đo vẽ thành lập bản đồ địa chính [4] thì sai số trung bình vị trí Theo quy phạm đo vẽ thành lập bản đồ địa chính [4] thì sai số trung bình vị trí các điểm trên ranh giới thửa đất biểu thị trên bản đồ địa chính số tại khu vực đơ thị so với vị trí của điểm khống chế đo vẽ (hoặc điểm khống chế ảnh ngoại nghiệp) gần nhất không đƣợc vƣợt quá 5cm đối với tỷ lệ 1:200, 7cm đối với tỷ lệ 1:500, 15cm đối với tỷ lệ 1:1000, 30cm đối với tỷ lệ 1:2000, 150cm đối với tỷ lệ 1:5000, và 300cm đối với tỷ lệ 1:10000. Đối với khu vực đất ở nông thôn, các sai số trên đƣợc phép tăng thêm 1.5 lần, đối với khu vực đất nông nghiệp đƣợc phép tăng 2 lần.
Hiện tại các thiết bị GPS định vị độc lập cho độ chính xác từ 3-15m, nhƣ vậy đối với đo đạc địa chính thì phƣơng pháp định vị độc lập hoặc Mobile GIS có thể sử dụng đƣợc ở tỷ lệ 1:10.000, và trong một số trƣờng hợp cả tỷ lệ 1:5000. Các tỷ lệ đo vẽ khác địi hỏi độ chính xác cao hơn cần dùng các thiết bị thu và cơng nghệ GPS chính xác hơn.
Trong thực tế, khi đo vẽ bản đồ địa chính đất lâm nghiệp tỷ lệ 1:10.000 ngƣời ta có thể sử dụng máy GPS cầm tay với các chức năng GIS đơn giản để đo đạc các khu vực mới xuất hiện, khơng giải đốn đƣợc qua ảnh vệ tinh. Trƣớc khi đi thực địa dùng phần mềm (ví dụ nhƣ phần mềm Planning của hãng Trimble) để tìm thời điểm có nhiều vệ tinh, đồng thời cũng căn cứ vào bản đồ ảnh để xác định sơ đồ đo vẽ. Số liệu đo sau khi đƣợc trút vào máy tính sẽ đƣợc đƣa lên bản đồ số trên phần mềm Microstation hoặc AutoCAD. Trong trƣờng hợp có dữ liệu bản đồ nền (basemap) của khu vực đo vẽ thì sẽ trợ giúp cho việc xác định chính xác hơn vị trí cần đo vẽ. Quy trình thực hiện gồm các bƣớc sau:
Bước 1: Công tác chuẩn bị, xem lịch vệ tinh để bố trí thời gian đo, xác định khu
vực đo vẽ trên bản đồ ảnh hàng khơng. Cài đặt bản đồ nền (nếu có) vào máy GPS.
Bước 2: Đo các đỉnh thửa, điền các thông tin cần thiết nhƣ ghi chú điểm (các