a) Use case 09.01: Lập biểu đồ phân tích giá trị AOT min, max
Tóm tắt:
o Use case này cho phép người sử dụng sau khi thống kê dữ liệu AOT của vùng chọn (đa giác, quốc gia hoặc tỉnh thành Việt Nam), lập nên 2 loại biểu đồ dạng cột và biểu đồ dạng đường thể hiện giá trị AOT (min, max, avegrade) theo thời gian.
Input:
o Mảng dữ liệu AOT đã được thống kê của các ảnh được chọn.
Output:
o Biểu đồ dạng cột (barchart) và biểu đồ dạng đường (linechart) thể hiện giá trị AOT thay đổi theo từng ảnh.
Giải thuật:
o Sử dụng công nghệ Google Chart API để import 2 loại biểu đồ sử dụng là barchart và linechart. Sau đó tạo bảng Google Visualization DataTable với các dòng là: tên ảnh, giá trị max AOT, giá trị min AOT, giá trị avegrade AOT. Cuối cùng là đưa bảng dữ liệu và 1 số cấu hình về kích cỡ, mầu sắc, thông tin để hiển thị lên Google Chart. Tính năng xem dữ liệu AOT tại từng ngày được hỗ trỡ mặc định.
b) Use case 09.02: Lập biểu đồ phân tích số lượng AOT
Tóm tắt:
o Use case này cho phép người sử dụng sau khi thống kê dữ liệu AOT của vùng chọn (đa giác, quốc gia hoặc tỉnh thành Việt Nam), lập nên 2 loại biểu đồ dạng cột (cột thẳng đứng và cột nằm ngang). Mục đích là thể hiện về các thông số thống kê giá trị AOT (tổng số điểm, tổng số điểm (có giá trị, không có giá trị), tổng giá trị AOT).
Input:
o Mảng dữ liệu AOT đã được thống kê của các ảnh được chọn .
Output:
o Biểu đồ dạng cột thẳng đứng (columchart) và biểu đồ dạng cột nằm ngang (barchart) thể hiện tổng số giá trị AOT thay đổi theo từng ảnh.
Giải thuật:
o Import 2 loại biểu đồ columnchart và barchart từ Google Chart API. Sau đó lập bảng Data Table với các dòng: tên ảnh, tổng số điểm AOT, tổng số điểm có giá trị, tổng số điểm không có giá trị, tổng số giá trị AOT. Cấu hình 2 loại biểu đồ với các thông số phù hợp và dữ liệu từ Data Table để hiển thị trên Google Chart.
c) Use case 09.03: Lập biểu đồ phân tích dữ liêu AOT theo các khoảng giá trị
Tóm tắt:
o Use case này cho phép người sử dụng sau khi thống kê dữ liệu AOT của vùng chọn (đa giác, quốc gia hoặc tỉnh thành Việt Nam), lập nên 2 loại biểu đồ dạng cột và biểu đồ hình tròn. Mục đích là thể hiện về các thông số thống kê giá trị AOT theo các khoảng giá trị (AOT chia thành 10 khoảng giá trị từ 0 → 5).
Input:
o Mảng dữ liệu AOT đã được thống kê của các ảnh được chọn.
Output:
o Biểu đồ dạng cột thẳng đứng (columchart) và các biểu đồ hình tròn (pipechart) thể hiện các khoảng giá trị AOT thay đổi theo từng ảnh.
Giải thuật:
o Import 2 loại biểu đồ columnchart và piechart từ Google Chart API, sau đó tạo ra bảng Data Table với các cột là: tên ảnh, AOT: 0.0 → 0.5,...AOT: 4.5 → 5.0 và đưa vào Google Chart API. Tuy nhiên, khác với các biểu đồ thông thường thì biểu đồ dạng hình tròn chỉ có thể thể hiện 1 đối tượng ảnh viễn thám thống kê. Vì vậy, phải tạo ra n biểu đồ piechart ứng với n ảnh để có thể hiển thị lần lượt được khoảng giá trị AOT của tất cả các ảnh (dùng DHTML add thêm các biểu đồ pie – dạng thẻ div theo tổng số ảnh cần thống kê).
d) Use case 09.04: Lập biểu đồ phân tích dữ liệu AOT trên đoạn Polyline
Tóm tắt:
o Use case này cho phép người sử dụng thống kê và lập biểu đồ giá trị AOT giữa 1 Polyline vẽ trên Google Map và các ảnh được chọn. Mục đích là lập được biểu đồ thể hiện sự thay đổi về giá trị AOT theo từng kilomet (thống kê theo vùng không làm được điều này).
Input: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o Bản đồ nền hiện tại đã được vẽ 1 Polyline (có thể nằm ngoài, cắt, hoặc nằm trong các ảnh được chọn).
Output:
o Mảng tập dữ liệu thống kê giá trị AOT của các điểm trên đoạn thẳng cắt nhau với từng ảnh.
o 2 loại biểu đồ dạng cột (thể hiện khoảng giá trị AOT) và biểu đồ dạng đường (thể hiện sự tăng giảm giá trị AOT theo kilomet).
Giải thuật:
o Bởi vì mỗi ảnh có các tọa độ khác nhau nên đoạn thẳng này cũng có mối quan hệ với từng ảnh khác nhau (có thể nằm ngoài, cắt hoặc nằm trong ảnh). Để có thể thống kê thì áp dụng thuật tóan MidPoint để lấy ra các điểm cắt ảnh. Tuy nhiên để giới hạn không gian tìm kiếm thì cần chia ra 3 trường hợp:
2 điểm của đoạn thẳng nằm ngoài ảnh: không có điểm chung với ảnh, kiểm tra dựa trên sự liên hệ về tọa độ với khung chữ nhật bao quanh ảnh. Giá trị thống kê là 0 trên mọi điểm thuộc đoạn thẳng này.
2 điểm của đoạn thẳng nằm trong ảnh: không có điểm nào nằm ngoài ảnh nên không có giá trị thừa, áp dụng thuật toán MidPoint để thống kê giá trị AOT thông thường.
1 hoặc 2 điểm của đoạn thẳng nằm ngoài ảnh: rõ ràng sẽ là dư thừa nếu duyệt các điểm nằm ngoài ảnh. Vì vậy, sử dụng PostGIS để truy vấn ra các điểm giao nhau giữa đoạn thẳng với ảnh. Như vậy, thay vì thống kê cả 1 đoạn thẳng dài thì ta chỉ thống kê 1 đoạn thẳng ngắn mà đầu mút của nó nằm trên cạnh (hoặc nằm trong) ảnh cần thống kê. Sau đó áp dụng thuật toán MidPoint để thống kê đoạn thẳng mới này.
o Kết quả là tập dữ liệu về giá trị AOT của đoạn thẳng cắt với từng ảnh. Ở đây, sử dụng 2 loại biểu đồ columnchart của Google Map API và dygraph (1 loại biểu đồ được mở rộng từ Google Map thể hiện được tính năng Time Series) và đưa các dữ liệu AOT ở trên để lập biểu đồ. Riêng với biểu đồ dygraph thể hiện giá trị AOT theo từng kilomet (quy đổi về cách tính 1 pixel = 1 kilomet ) giữa các ảnh nên cần có 1 thuật toán để thống nhất dữ liệu AOT tại vị trí pixel của ảnh này có mà ảnh kia không có (do đoạn thẳng cắt mỗi ảnh tại vị trí khác nhau). Ví dụ: ảnh A có các điểm là: 1, 3, 5, 20, 30, 50, ảnh B có các điểm: 20, 30, 40, ảnh C có các điểm: 40, 50, 70.
Thuật toán này lưu các điểm có giá trị AOT của từng ảnh (do đoạn thẳng cắt ảnh) vào mảng các danh sách liên kết. Duyệt từng phần tử của danh sách liên kết của từng ảnh và tìm xem trong các danh sách liên kết khác có phần tử đó không, nếu có thì tạo ra 1 dòng thể hiện tại vị trí kilomet này có những ảnh nào có chứa điểm này (mỗi dòng sẽ ứng với một tập điểm ảnh cùng vị trí kilomet trên biểu đồ dygraph). Sau đó xóa từng phần tử này trong danh sách liên kết, lặp lại cho đến khi hết điểm là có 1 danh sách các dòng không bị trùng lặp về kilomet.
Nếu không thống nhất dữ liệu AOT theo từng dòng thế này thì biểu đồ dygraph không vẽ được vì có các điểm ở kilomet giống nhau nhưng lại nằm ở vị trí khác nhau của đoạn thẳng cắt từng ảnh (biểu đồ thiếu và rời rạc điểm).
3.6. Thiết kế một số giao diện của hệ thống
3.6.1. Giao diện chính của hệ thống
Hình 3.3. Giao diện chính của hệ thống WebGIS
3.6.2. Giao diện phần công cụ sử tương tác với Google Map
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
3.7. Cấu hình cài đặt, triển khai hệ thống
3.7.1. Mô hình triển khai hệ thống
Hệ thống được hoàn thiện với đầy đủ các tính năng và có thể sẵn sàng triển khai áp dụng thực tế với nhiều người sử dụng theo mô hình Web Client – Server trên nền tảng Internet. Tuy nhiên, với việc cần cài đặt thêm nhiều thành phần, cấu hình Linux, thực thi các lệnh Linux Shell nên nếu muốn triển khai được thì phải đầu tư thuê 1 dịch vụ VPS (Virtual Private Server) với chi phí khá cao.
Với các hệ thống Web mô hình MVC thông thường chạy trên Apache và MySQL Server thì có thể triển khai trên 1 free host và free domain để thử nghiệm. Vì vậy, với mục đích thử nghiệm nên hệ thống được cài đặt và chạy thử theo mô hình Client – Server trên cùng 1 máy tính, Web Server dạng localhost để người sử dụng đánh giá các tính năng.
Hình 3.7. Mô hình Client – Server triển khai hệ thống trên localhost
3.7.2. Phần mềm
Cài đặt trên Server:
o Operating System Linux Mint 14 Cinnamon 32 bit
o Apache Web Server version 2 đi kèm PHP version 5
o PostgreSQL Database version 9 cùng với PostGIS extension version 2 và bộ công cụ quản trị cơ sở dữ liệu PgAdmin III
o Thư viện GDAL version 1.9 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o Python Script version 2.7
o Các thư viện của Google Map, Google Chart, Google Fusion Table API, JQuery, JQuery UI,…
Cài đặt trên Client:
3.7.3. Phần cứng
Hệ thống Web Client – Server dạng localhost chạy trên chung cấu hình phần cứng laptop Acer Aspire 4738Z, cấu hình như 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 này mô tả chi tiết các yêu cầu và các tính năng hệ thống WebGIS cần cung cấp với người sử dụng. Các chức năng được đặc tả các thành phần, đầu vào, đầu ra để người nghiên cứu, phát triển hệ thống sau này có thể hiểu luồng thưc hiện, tổng quan chức năng của hệ thống. Tuy nhiên, việc sử dụng 1 hệ thống WebGIS khác với nhiều hệ thống Web hay phần mềm thông thường, vì vậy để có thể hiểu và sử dụng đúng cần có thời gian và kiến thức được đào tạo. Sau khi người sử dụng đã hiểu về tính năng và khả năng sử dụng của hệ thống thì người sử dụng sẽ tiến hành chạy thử nghiệm và đánh giá hệ thống thực tế. Mục đích là đưa ra các đánh giá khách quan dựa trên kinh nghiệm thực tế của người sử dụng và quá trình được đào tạo để đưa ra báo cáo nhận xét khả năng áp dụng thực tế, triển khai rộng rãi của hệ thống WebGIS nguồn mở. Người sử dụng sẽ thực hiện khảo sát dựa trên các tác vụ yêu cầu để đánh giá chất lượng hệ thống, từ đó người phát triển có thể nhận được các phản hồi để nâng cấp, thay đổi các tính năng của hệ thống sao cho phù hợp hơn với nhu cầu của người dùng.
Chương 4. KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG WEBGIS QUA THỰC TẾ
4.1. Mục đích và cách thực hiện đánh giá chất lượng hệ thống
Để đánh giá được chất lượng hệ thống và khả năng triển khai thực tế rộng rãi với nhiều đối tượng sử dụng, thì hệ thống cần phải qua đánh giá, kiểm tra chức năng một cách nghiêm túc. Như vậy, nếu sau quá trình trên, nhận được nhiều kết quả tốt thì có thể hiểu được hệ thống WebGIS nguồn mở này có thể áp dụng được trong thực tế, còn nếu nhận được nhiều phản hồi chất lượng kém thì cần phải xem xét lại các chức năng mà hệ thống đã phát triển có phù hợp và thỏa mãn nhu cầu của người sử dụng.
Thực hiện một cuộc khảo sát khả năng học được, hiểu được, sử dụng được của người dùng có ít hoặc chưa có kinh nghiệm với hệ thống WebGIS (hệ thống thông tin địa lý trên nền tảng Web) thực tế. Người phát triển sẽ lập ra một bảng các câu hỏi là các tác vụ và yêu cầu những người tham gia khảo sát lần lượt thực thi từng tác vụ và ghi nhận kết quả, thời gian họ thực thi vào phiếu trắc nghiệm khảo sát (tổng thời gian: 40 – 60 phút mỗi người). Ngoài ra, những người tham gia khảo sát còn được cung cấp một tài liệu bổ sung các kiến thức về viễn thám, GIS, tổng quan tính năng của hệ thống để tra cứu khi khảo sát. Từ đó, thu thập kết quả khảo sát trên một số lượng người tham gia đủ lớn (8 – 10 người), dựa trên các đáp án trả lời và thời gian thực hiện có thể đưa ra một số kết luận về tính khả dụng (Usability) 19 của hệ thống khi triển khai thực tế:
Tính hiểu được (Understandability): người dùng mất ít thời gian, công sức khi đọc tài liệu hướng dẫn để hiểu các khái niệm trong sản phẩm và ứng dụng sản phẩm.
Tính học được (Learnability): đơn giản hóa các tính năng và thiết kế giao diện thân thiện (hỗ trợ người dùng theo dõi, tương tác dễ dàng). Người sử dụng từ khi hiểu được kiến thức cơ bản có thể mất ít thời gian, công sức để học thực hiện các tác vụ.
Dễ điều khiển, thao tác (Operability): phần mềm dễ điều khiển, dễ thao tác, tiết kiệm thời gian, công sức của người dùng. Kết quả đầu ra của sản phẩm đạt đúng yêu cầu của người dùng, có các thông báo lỗi, thông báo phản hồi thao tác sử dụng.
Bảng tổng hợp kết quả cuối cùng sẽ cho thấy được việc phát triển hệ thống sẽ có ý nghĩa thực tế nếu việc thực hiện tác vụ là chính xác và quá trình người sử dụng tìm hiểu, học tập cách sử dụng hệ thống một cách đơn giản, dễ dàng.
4.2. Báo cáo kết quả khảo sát đánh giá chất lượng hệ thống
4.2.1. Bảng danh sách các tính năng dùng để đánh giá, thử nghiệm
Người tham gia khảo sát sẽ được thực thi 5 tác vụ chính20 của hệ thống tuần tự theo quy trình nghiệp vụ của người sử dụng hệ thống WebGIS khai thác dữ liệu viễn thám thực tế. Mỗi tác vụ có mức độ khó, dễ khác nhau, đòi hỏi người sử dụng cần hiểu bản chất và thực hiện thao tác chính xác, sau đó ghi nhận kết quả thực hiện vào phiếu trắc nghiệm khảo sát. Tiêu chí % thực hiện đúng và thời gian thực hiện là quan trọng nhất.
Bảng 4.1. Danh sách các tính năng yêu cầu người sử dụng khảo sát, đánh giá
STT Tên tác vụ Mô tả yêu cầu
1 Tìm kiếm ảnh viễn thám AOT Người dùng tìm kiếm tệp ảnh trong CSDL thỏa mãn tham số không gian, thời gian và loại ảnh. Hiển thị kết quả tìm kiếm được. 2 Kiểm tra quan hệ không gian Người dùng overlay ảnh và vùng chọn tìm
kiếm lên bản đồ nền, kiểm tra quan hệ không gian của từng ảnh có thỏa mãn. 3 Lấy giá trị AOT trên điểm ảnh Người dùng overlay ảnh, lưới ảnh, tìm đến
điểm ảnh có tọa độ yêu cầu và lấy giá trị. Cần tương tác với bản đồ nền một cách chính xác thì mới lấy được đúng giá trị. 4 Quản lý ảnh để thống kê Người dùng chọn tệp ảnh muốn thống kê,
sau đó xóa bỏ ngẫu nhiên một số ảnh không mong muốn. Cuối cùng, thống kê số điểm ảnh AOT nằm trong vùng chọn của các ảnh còn lại này. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5 Lập biểu đồ phân tích Người dùng dựa trên kêt quả thống kê về các điểm ảnh nằm trong vùng chọn tìm kiếm. Từ đó, chọn loại biểu đồ muốn thể hiện giá trị và nhận xét kết quả tính toán thống kê được.
4.2.2. Danh sách người tham gia đánh giá thử nghiệm hệ thống
Các đối tượng được chọn tham gia đánh giá thử nghiệm hệ thống WebGIS viễn thám khí tượng nguồn mở là những người chuyên về lĩnh vực công nghệ thông tin, có trình độ học vấn từ Đại học trở lên, khả năng sử dụng máy tính thành thạo. Mỗi người sẽ lần lượt sử dụng hệ thống từ 40 – 60 phút, thực hiện các tác vụ yêu cầu khảo sát.
Bảng 4.2. Danh sách các đối tượng tham gia khảo sát đánh giá hệ thống
STT Họ và tên Trình độ học vấn
Địa điểm: Đại học Công Nghệ - Thời gian: Ngày 20/09/2013 (10:00 – 18:00)
1 Nguyễn Hồng Thái Sinh viên – Ngành Hệ thống thông tin 2 Ngô Văn Kiên Học viên – Ngành Hệ thống thông tin 3 Nguyễn Phú Hiệu Sinh viên – Ngành Khoa học máy tính 4 Nguyễn Thạc Dư Sinh viên – Ngành Khoa học máy tính
5 Vũ Thái Linh Học viên cao học – Ngành Hệ thống thông tin
6 Bùi Hữu Lộc Sinh viên – Ngành Khoa học máy tính
7 Lê Trí Viễn Học viên cao học – Ngành Công nghệ phần mềm
8 Nguyễn Xuân Thu Sinh viên – Ngành Hệ thống thông tin