2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Đức Phương


3
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Đức Phương CÁC GIẢI PHÁP BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN
VÀ ỨNG DỤNG
phát triển vì nhiều lợi ích mà nó mang lạ
i. Vì thế, việc nghiên cứu ứng dụng trên cơ sở
mã nguồn mở sẽ mang lại khả năng chia sẻ thông tin địa lý rộng rãi cho các ngành.
Nội dung chính của đề tài là nghiên cứu nền tảng công nghệ GIS, từ đó đưa ra
các giải pháp về bản đồ trực tuyến, khả năng xây dựng ứng dụng bản đồ trên cơ sở mã
nguồn mở và từ đó xây dựng website bản đồ tr
ực tuyến về các địa điểm du lịch trên
thành phố Hà Nội.
Khóa luận được chia thành các phần chính sau:
Mở đầu: Đặt vấn đề và đưa ra mục tiêu nghiên cứu.
Chương 1: Giới thiệu về bản đồ, nghiên cứu về công nghệ GIS và ứng dụng
công nghệ GIS trên nền web.
Chương 2: Tìm hiểu một số giải pháp về bản đồ trực tuyến, đi xâu nghiên
cứu giả
i pháp sử dụng phần mền mã nguồn mở MapServer.
Chương 3: Xây dựng ứng dụng bản đồ trực tuyến phục vụ nhu cầu du lịch
thành phố Hà Nội.
Kết luận: Kết quả đạt được và định hướng phát triển trong tương lai. 6
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 8
DANH MỤC BẢNG 10
MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ 11
MỞ ĐẦU 12
1. Đặt vấn đề 12
2. Nội dung và mục tiêu nghiên cứu 13
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ GIS TRÊN NỀN WEB 14
1.1 Giới thiệu về bản đồ 14
1.2 Các phương pháp biểu diễ
n bản đồ 14
1.2.1 Phân loại bản đồ 14
1.2.2 Các thành phần của bản đồ 15
1.2.3 Độ chính xác của bản đồ 16
1.2.4 Các chú giải trên bản đồ 16
1.2.5 Phương pháp thể hiện thông tin trên bản đồ 18
1.2.6 Sự khái quát hóa và sự phóng đại 19
1.3 Công nghệ GIS trên nền Web 19
1.4 Sơ đồ hoạt động của ứng dụng GIS trên nền Web 20
1.5 Dữ
liệu về GIS 21
1.5.1 Các khái niệm cơ bản 21
1.5.2 Các dạng dữ liệu của GIS 24
1.5.3 Mô hình thông tin không gian 24
1.5.4 Mô hình thông tin phi không gian 30

1. Kết quả đạt được 72
2. Hướng phát triển đề tài 72
PHỤ LỤC 73

Phụ lục 1: Một số giao diện người dùng người dùng 73
Phụ lục 2: Giao diện quản trị 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1: Bản đồ dạng đường nét 14
Hình 2: Bản đồ dạng ảnh 15
Hình 3: Sơ đồ hoạt động của WebGIS 20
Hình 4: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm (Point). 25
Hình 5: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường 26
Hình 6: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng (Polygon) 26
Hình 7: Một số khái ni
ệm trong cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ. 27
Hình 8: Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng Raster 29
Hình 9: Sự chuyển đổi dữ liệu giữa raster và vector 30
Hình 10: Sơ đồ hoạt động của Mapserver 36
Hình 11: Quy trình xử lý của Mapserver 38
Hình 12: Mô hình đối tượng trong Mapfile 39
Hình 13: Chồng xếp các Layer 39
Hình 14: Danh sách font sử dụng 40
Hình 15: Thứ t
ự được vẽ các Layer 43
Hình 16: Mô hình 3 tầng trong thiết kế kiến trúc 53

10

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các phương pháp thể hiện bản đồ 18
Bảng 2: Bảng lớp dữ liệu không gian 59
Bảng 3: Chi tiết bảng Quản trị 59
Bảng 4: Chi tiết bảng bảo tàng 60
Bảng 5: Chi tiết bảng Công ty lữ hành 60
Bảng 6: Chi tiết bảng Danh lam 61

GDAL

Geospatial Data Abstraction Library
Là thư viện biên dịch định
dạng dữ liệu địa lý[15]
GIS

Geography Information System Hệ thống thông tin địa lý.
Sử dụng công nghệ này là
một công nghệ dựa trên
máy tính để xây dựng bản
đồ, phân tích và xử lý các
đối tượng tồn tại và các sự
kiện xảy ra trên trái đất.
GML

Geography Markup Language
Ngôn ngữ đặc tả về dữ liệu
địa lý.
OGC

Open Geospatial Consortium Là tổ chức tập hợp các nhà
phát triển nghiên cứu đưa
ra các chuẩn cho hệ địa lý
SDE Spatial Database Enginee Cơ sở dữ liệu không gian
tập trung


trên nền web.
Du lịch là một trong những dịch vụ mang lại thú vui, sự thư giãn cho con người,
là nơi mà con người khám phá ra vẻ đẹp thiên nhiên, vẻ đẹp về văn hóa, những phong
tục tập quán, vẻ
đẹp về truyền thống văn hóa ở những vùng đất khác nhau, nhất là
trong thời đại công nghiệp như hiện nay. Để có một chuyến du lịch thuận lợi, thoải
mái thì những thông tin liên quan đến địa điểm du lịch, các thông tin về dịch vụ do các
công ty du lịch cung cấp là điều mà bất cứ người đi du lịch nào cũng cần phải biết
trước. Hiện nay, với cuộc sống b
ận rộn, người đi du lịch có thể có các thông tin bằng
việc truy cập các trang web thông qua mạng internet.
Trong những năm gần đây, GIS đã được ứng dụng rất nhiều trong các ngành
khoa học có liên quan đến dữ liệu không gian. Với khả năng quản lý, chia sẻ các ứng
dụng thông tin địa lý qua mạng internet/intranet. Bằng việc kết hợp GIS và web để tạo
thành WebGIS, người đi du lịch sẽ truy cập được các thông tin du lịch kết hợp v
ới các
bản đồ động để có được cái nhìn trực quan về các địa điểm mà mình sẽ đến thông qua
13
trình duyệt web mà không cần phải học sử dụng các phần mềm GIS. Bên cạnh đó, nếu
kết hợp xây dựng WebGIS trên phần mềm mã nguồn mở thì sẽ có được các lợi ích mà
phần mềm mã nguồn mở mang lại như chi phí đầu tư về phần mềm giảm, tận dụng
được các thành quả ý tưởng chung của cộng đồng, tính chất an toàn cao.
2. Nội dung và mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu về công nghệ GIS, ứng dụng công nghệ GIS trên nền Web, đưa ra
các giải pháp về bản đồ trực tuyến, từ đó xây dựng website bản đồ trực tuyến về các
địa điểm du lịch trên thành phố Hà Nội dựa trên nền sản phẩm mã nguồn mở
MapServer.

vẽ. Bản đồ chứa các thông tin về vị trí và các tính chất của vật thể, hiện tượng mà nó
trình bày.
Thế giới thực rất rộng lớn và phức tạp để chúng ta có thể bao quát được. Nếu
một phầ
n không gian được chọn với một tỉ lệ nhỏ hơn thực tế thì chúng ta có thể thấy
được cấu trúc và dạng của phần không gian đó dễ hơn nhiều và từ đó có thể thấy thấu
đáo được khu vực nghiên cứu và đưa ra quyết định đúng đắn.
Thông thường bản đồ là một mô hình theo tỉ lệ, nghĩa là tỉ lệ của khoảng cách
trên tỉ lệ với kho
ảng cách trên thực tế sẽ bằng nhau với mọi vị trí trên bản đồ, trong
một khu vực rộng lớn được chiếu trên bản đồ với một tỉ lệ nhỏ thì tỉ lệ này cũng có
một sai số nhỏ.
Về thực chất bản đồ là một hệ thống về không gian. Chúng ta có thể xem bản
đồ và tìm thấy các thông tin trên bản đồ.
1.2 Các phương pháp biểu diễn bản đồ
1.2.1 Phân loại bản đồ
Bản đồ có 2 dạng chính
Dạng đường nét

Hình 1: Bản đồ dạng đường nét
15
Dạng ảnh

Hình 2: Bản đồ dạng ảnh
Bản đồ đường nét dùng các kí hiệu, nét vẽ để thể hiện thông tin một cách tóm
lược về khu vực thể hiện, chủ yếu được vẽ bằng thủ công với sự trợ giúp của máy tính.
Bản đồ ảnh thường là những hình chụp ngoài thực địa từ trên cao, người ta

¾ Tỉ lệ của bản đồ.
¾ Công cụ và độ ổn định của vật liệu được sử dụng trong việc vẽ bả
n đồ.
• Chính xác về chủ đề: Độ chính xác về chủ đề liên quan đến thông tin chủ đề
được thể hiện, độ chính xác này ảnh hưởng bởi:
¾ Thu thập thông tin thuộc tính: chất lượng của dữ liệu thống kê và
phương pháp thống kê.
¾ Việc chuyển đổi dữ liệu: Một phần của vùng đôi khi được thể hiện cho
toàn vùng
• Chính xác về cách thể hiện:
Sự xuất hiện của các biểu tượng trên bản đồ rất
quan trọng, nếu dùng sai biểu tượng thì có thể đánh lạc hướng của người sử dụng
hay làm mờ ranh giới giữa các vùng.
1.2.4 Các chú giải trên bản đồ
Ngôn ngữ bản đồ cũng là một loại ngôn ngữ, nó có các chức năng chính sau:
- Dạng có cấu trúc gợi nhớ đối tượng.
- Kí hiệu chứa một nội dung về số lượng, chất lượng, cấu trúc của đối tượng
cần thể hiện trên bản đồ.
-
Kí hiệu trên bản đồ phản ánh vai trò của đối tượng trong không gian và vị trí
tương quan của nó với yếu tố khác.

Hệ thống kí hiệu quy ước bản đồ:
Trên bản đồ ta sử dụng các dạng đồ họa, mầu sắc, các loại chữ và con số. Các
kí hiệu trên bản đồ thường được thể hiện dưới dạng:
- Kí hiệu điểm (Point).
- Kí hiệu tuyến (Polyline).

18
1.2.5 Phương pháp thể hiện thông tin trên bản đồ
Bảng 1: Các phương pháp thể hiện bản đồ
Phương
pháp
Đối tượng
dùng
Cách thể hiện
Thông tin
thể hiện
Cartogram Dạng vùng Đặt biểu đồ thể hiện
mối liên quan của các
đặc trưng của hiện
tượng vào trong biên
của hiện tượng đó.
Số lượng, cấu trúc
Nền chất
lượng
Dạng vùng Dùng mầu sắc, mẫu tô
hay đánh số.
Thể hiện các hiện
tượng phân bố liên
tục trên mặt đất, hay
các hiện tượng.
Đường đẳng
trị
Dạng điểm Nối các điểm có cùng

vẽ, chữ số) đặt vào vị
trí đối tượng
Đặc điểm phân bố,
số lượng, chất
lượng, cấu trúc 19
1.2.6 Sự khái quát hóa và sự phóng đại
Vì bản đồ là sự thu nhỏ của thế giới thực, nên ta không thể trình bày một cách
chính xác, do đó người ta thường dùng những kỹ thuật sau đây để thể hiện bản đồ:
- Khái quát hóa là sự lựa chọn và đơn giản hóa sự thể hiện của thực thể trên
bản đồ theo một tỉ lệ và mục đích thích hợp nhằm giúp cho bản đồ dễ đọc.
- S
ự phóng đại là kỹ thuật nhằm phóng kích thước vật cần thể hiện to hơn tỉ lệ
thực của nó nhằm giúp cho bản đồ dễ đọc hay nhằm nhấn mạnh vật thể đó.
Sự khái quát hóa yêu cầu những chú ý đến các yếu tố sau:
• Sự lựa chọn: Mục tiêu của bản đồ là yếu tố chính để lựa chọn thực thể
nên vẽ trên b
ản đồ, sự lựa chọn thường liên quan đến tỉ lệ bản đồ.
• Sự đơn giản hóa: Các thực thể phải được thể hiện trên bản đồ nhưng quá
nhỏ hay quá phức tạp mà không trình bày được chi tiết nếu không bỏ bớt
hay đơn giản hóa. Tỉ lệ là yếu tố tham gia chính.
• Lược bỏ: Để duy trì tính dễ đọc và sạch sẽ của bả
n đồ, một vài thực thể
sẽ không được thể hiện, ngay cả nó rõ ràng. Tỉ lệ vẫn là yếu tố ảnh
hưởng chính nhưng yếu tố địa hình và tự nhiên cũng quan trọng.

thông tin địa lý trở nên hữu dụng và sẵn sàng tới số lượng lớn người sử dụng trên thế
giới. Thách thứ
c lớn của công nghệ này là để tạo ra một hệ thống phần mềm không
phục thuộc vào nền tảng (platform) và chạy trên chuẩn giao thức mạng TCP/IP có
nghĩa là khả năng chúng chạy trên bất kì trình duyệt web của bất kì máy tính nào nối
mạng internet. Đối với vấn đề này, các phần mềm GIS phải được thiết kế lại để trở
thành ứng dụng GIS trên nền web theo các kỹ thuật mạng internet.
1.4 Sơ đồ hoạt động của ứng dụng GIS trên nền Web

Hình 3: Sơ đồ hoạt động của WebGIS
Khi có yêu cầu phát sinh, máy khách(Client) gửi yêu cầu đến máy chủ web
(WebServer). Nếu yêu cầu có liên quan đến bản đồ, WebServer chuyển yêu cầu đó đến
cho một công cụ xử lý, ví dụ như MapServer(Một công cụ xử lý sẽ được trình bày ở
chương 2). Tại MapServer, yêu cầu sẽ được phân loại và tùy thuộc vào loại yêu cầu
mà MapServer gọi đến chương trình thực thi để thực hiện. Chương trình thự
c thi trên
MapServer truy cập vào cơ sở dữ liệu để lấy dữ liệu. Trong quá trình truy cập, chương
trình thực thi tham chiếu đến tệp tin cấu hình bản đồ (config_mapfile). Dữ liệu lấy về
sẽ được chuyển về WebServer, WebServer tham chiếu đến tệp tin mẫu (html template)
để tạo ra kết quả. Kết quả sẽ được gửi về Client để hiển thị. Chu trình cứ thế tiếp tục.
21
1.5 Dữ liệu về GIS
1.5.1 Các khái niệm cơ bản
 Map scale (Tỉ lệ bản đồ)
1. Tỉ lệ hay quan hệ giữa khoảng cách hoặc vùng trên bản đồ tương ứng với
khoảng cách hay vùng ở trên mặt đất, thông thường tuân theo một tỷ lệ. Tỷ lệ bản đồ
1/100.000 hoặc 1:100.000 nghĩa là một lượng đơn vị đo lường trên bản đồ tương ứng
22
 Spatial Reference (Quy chiếu không gian)
Hệ thống tọa độ sử dụng để lưu trữ tập dữ liệu không gian (Dataset). Với mỗi
Feature Class và feature dataset nằm trong cơ sở dữ liệu geodatabase. Spatial
Reference cũng bao gồm cả giới hạn không gian.
 Feature Class (Lớp đặc trưng)
Là tập hợp các đặc trưng địa lý có cùng kiểu hình học (như điểm, đường thẳng,
đa giác), các thuôc tính giống nhau, và cùng hệ quy chiếu không gian (Spatial
Reference). Feature Class
có thể đứng một mình độc lập trong cơ sở dữ liệu
geodatabase hoặc cũng có thể nằm trong shapefiles hoặc feature dataset khác. Feature
Class cho phép các tính năng đồng nhất được nhóm lại trong một đơn vị riêng với mục
đích lưu trữ. Ví dụ: đường cao tốc, đường chính, đường phụ có thể nhóm lại thành
Feature Class kiểu “Đường-Line” với tên “roads”. Trong geodatabase, Feature Class
lưu trữ các nhãn chú thích (Diễn giải) và các chiều (Dimensions).

Layer(Lớp)
Là một thể hiện trực quan của dữ liệu địa lý trong bấy kỳ môi trường bản đồ số
nào. Nó là một phần hoặc là địa tầng của địa lý trong khu vực riêng. Nó được biểu
diễn dưới dạng các biểu tượng trên bản đồ giấy. Trên bản đồ, đường, công viên quốc
gia, đường biên giới và sông là các ví dụ điển hình khác nhau về Layer.
 Feature(Đặc tính)
1. Mộ
t thể hiện biểu diễn đối tượng thế giới thực trên một bản đồ. Feature có
thể được thể hiện trong GIS như dữ liệu vector (điểm, đường, hoặc đa giác) hoặc như
các phần tử trong định dạng dữ liệu raster. Để được hiểu thị trong GIS, Feature đòi hỏi
phải có thông tin về hình học (Geometry) và vị trí (Location).
2. Là nhóm các yếu tố không gian cùng thể hiện các thực th

biệt nó với những đối tượng khác trên bản đồ. Ví dụ: biểu tượng đường thẳng, điểm,
hình biểu tượng, đa giác, dòng văn bản, dòng chú thích. Một vài đặc tả để định nghĩa
biểu tượng gồm: màu sắc, kích cỡ, góc, khuôn hình.
 Geometry (Hình học)
Các kí tự xuất hiện hoặc nhìn th
ấy của đối tượng địa lý được biểu diễn trên bản
đồ. GIS sử dụng sự thay đổi của ba hình cơ bản để biểu diễn đối tượng vật lý: điểm,
đường thẳng và đa giác.
 Spatial data (Dữ liệu không gian)
Thông tin về vị trí và hình dáng của các đối tượng địa lý và mối quan hệ giữa
chúng, luôn được lưu trữ như tọa độ và đặc tính hình học (topology) của chùng.
 Attribute data (Dữ liệu thuộc tính)
1. Thông tin về các đối tượng địa lý trong GIS luôn luôn được lưu trữ trong
một bảng và được liên kết với đối tượng bằng một đặc tính duy nhất. Ví dụ: thuộc tính
của dòng sông có thể bao gồm tên, chiều dài và độ sâu trung bình.
2. Trong các tập dữ liệu raster, thông tin được kết hợp với mỗi giá trị duy nhất
của các phần tử raster.
24
3. Thông tin bản đồ chỉ ra rằngđối tượng được hiển thị như thế nào trên bản
đồ, và nhãn của nó như thế nào. Thuộc tính bản đồ của dòng sông có thể bao gồm độ
dày của đường thẳng, chiều dài của đường thẳng, màu và font.
 Database
Shapefile : Dữ liệu vector lưu trữ các định dạng về vị trí, hình thể, thuộc tính
của đối tượng địa lý. Mộ
t shapefile được lưu trữ trong một tập các file có quan hệ với
nhau và chứa một feature class
1.5.2 Các dạng dữ liệu của GIS

25
a. Hệ thống Vector
Kiểu đối tượng điểm: Điểm được xác định bởi cặp giá trị x, y. Các đối
tượngđơn, thông tin về địa lý chỉ gồm cơ sở vị trí sẽ được phản ánh là đối tượng
điểm. Các đối tượng kiểu điểm có đặc điểm:

• Là toạ độ đơn (x,y)
• Không cần thể hiện chiều dài và diện tích

Hình 4: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm (Point).
Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, đối tượng thể hiện dưới dạng vùng. Tuy nhiên trên
bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể thể hiện dưới dạng một điểm. Vì vậy, các đối
tượng điểm và vùng có thể được dùng phản ánh lẫn nhau.
Kiểu đố
i tượng đường: Đường được xác định như một tập hợp dãy của các
điểm. Mô tả các đối tượng địa lý dạng tuyến, có các đặc điểm sau:
• Là một dãy các cặp toạ độ.
• Một đường bắt đầu và kết thúc bởi node.
• Các đường nối với nhau và cắt nhau tại node.
• Hình dạng của đường được định nghĩa bởi các điểm vertices.
• Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ.
26

Hình 5: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường
Kiểu đối tượng vùng: Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng. Các
đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi một đường được gọi là đối tượng
vùng(polygons), có các đặc điểm sau: