BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐỖ TRƯỜNG LINH

ỨNG DỤNG GEOSERVER XÂY DỰNG BẢN ĐỒ

HỆ SINH THÁI NHẠY CẢM KHU BẢO TỒN

CÙ LAO CHÀM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐÀ NẴNG - 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐỖ TRƯỜNG LINH

ỨNG DỤNG GEOSERVER XÂY DỰNG BẢN ĐỒ

HỆ SINH THÁI NHẠY CẢM KHU BẢO TỒN

CÙ LAO CHÀM

Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính

Mã số: 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN VĂN HIỆU

ĐÀ NẴNG - 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được

ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Đỗ Trường Linh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU..........................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài...................................................................................1

2. Mục tiêu và nhiệm vụ............................................................................3

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.........................................................3

4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................5

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài...............................................5

6. Bố cục của luận văn...............................................................................5

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN................................................7

1.1.KBTB CÙ LAO CHÀM..............................................................................7

1.1.1.Cù Lao Chàm...................................................................................7

1.1.2.Đối tượng tài nguyên đặc trưng rừng...............................................8

1.1.3.Đối tượng tài nguyên đặc trưng biển..............................................12

1.2.HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS )...............................................16

1.2.1.Khái niệm chung............................................................................16

1.2.2.Nền tảng của hệ thống thông tin địa lý GIS...................................18

1.2.3.Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý GIS......................................22

1.2.4.Quan hệ giữa GIS và các ngành khoa học khác.............................23

1.2.5.Ứng dụng của GIS..........................................................................25

1.3.CHUẨN OPENGIS...................................................................................31

1.3.1.Tổng quan về OGC........................................................................31

1.3.2.Các dịch vụ hỗ trợ bởi OpenGIS....................................................33

1.4.GIỚI THIỆU WEBGIS.............................................................................35

1.4.1.Xây dựng WebGIS Server..............................................................36

1.4.2.Xây dựngWebGIS Client...............................................................37

1.4.3.Định hướng lựa chọn công nghệ....................................................40

1.5.HỆ QUẢN TRỊ CSDL POSTGRESQL VÀ POSTGIS............................45

1.6.GIỚI THIỆU CÔNG CỤ QUANTUM GIS..............................................48

1.7.GEOSERVER...........................................................................................49

1.8.GIỚI THIỆU OPENLAYERS...................................................................51

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG.........................53

2.1. ĐẶC TẢ YÊU CẦU HỆ THỐNG...........................................................53

2.1.1. Đặc tả hệ thống..............................................................................53

2.1.2.Yêu cầu hệ thống............................................................................53

2.1.3.Yêu cầu dữ liệu...............................................................................54

2.1.4.Yêu cầu các lớp dữ liệu..................................................................55

2.2. PHÂN TÍCH.............................................................................................57

2.2.1.Mô hình Use Case..........................................................................57

2.2.2.Mô tả ca sử dụng............................................................................58

2.2.3.Mô hình lớp dữ liệu........................................................................62

2.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG...........................................................................64

2.3.1. Mô hình thiết kế ca sử dụng..........................................................64

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG WEBSITE........................................................68

3.1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH.............................................................68

3.1.1. Giao diện chính cho người dùng...................................................68

3.1.2. Trang cho cán bộ quản lý..............................................................78

KẾT QUẢ VÀ HƯƠNG PHÁT TRIÊN......................................................79

4.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC...........................................................................79

4.1.1.Kết quả ứng dụng...........................................................................79

4.1.2.Kiến thức đạt được.........................................................................80

4.2.HẠN CHẾ VÀ KHÓ KHĂN....................................................................80

4.2.1.Hạn chế...........................................................................................80

4.2.2.Khó khăn........................................................................................81

4.3.HƯỚNG PHÁT TRIỂN............................................................................81

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................82

PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

IPPC Ủy ban Liên Chính Phủ về Biến đổi khí hậu

WB Ngân hàng Thế giới

UNDP Chương trình Môi Trường của Liên hiệp quốc

KBTB Khu bảo tồn biển

TOPP The Open Planning Project

PCDA Hợp phần kiểm soát ô nhiễm khu vực đông dân nghèo5

2D Two-DimensionalIPPC Ủy ban Liên Chính Phủ về Biến

đổi khí hậu

CSDL Cơ sở dữ liệu

DBMS Database Management System

GeoServer Máy chủ nguồn mở WebGIS, được viết bằng Java

GIS Geographi2Dc Information System

GML Geography Markup Language

GPS Global Positioning System - Hệ thống định vị toàn cầu

HTTT Hệ thống thông tin

KML Keyhole Markup Language

MapInfo Phần mềm GIS thương mại chạy trên desktop

MIS Management Information System

OGC Open GIS Consortium

OpenGIS Open Geodata Interoperability Specification

OpenLayers Thư viện Javascript dùng cho WebGIS client

OSGeo Open Source Geospatial Foundation

Polygon Đa giác

Point Điểm

PostGIS Plugin bổ sung khả năng không gian cho PostgreSQL

PostgreSQL Một hệ quản trị CSDL

RIA Rich Internet Application

SLD Styled Layer Descriptor

SOAP Simple Object Access Protocol

Spatial data Dữ liệu không gian

SVG Scalable Vector Graphics

Topo Là một ngành toán học nghiên cứu các đặc tính còn được

bảo toàn qua các sự biến dạng, sự xoắn, và sự kéo dãn

nhưng ngoại trừ việc xé rách và việc dán dính

Vector Cấu trúc dữ liệu biểu diễn điểm, đường, vùng

WCS Web Coverage Service

WebCGM Web Computer Graphics Metafile

WebGIS Hệ thống GIS vận hành qua Internet

WFS Web Feature Service

WMS Web Map Service

XML eXtensible Markup Language

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

bảngTên bảng Trang

2.1 Yêu cầu hệ thống 53

2.2 Yêu cầu các lớp dữ liệu 55

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

hìnhTên hình Trang

1 KBTB Cù Lao Chàm 3

2 WebGIS với các giải pháp mã nguồn mở 4

1.1 Hệ thống thông tin địa lý trong hệ thống thông tin nói chung 7

1.2 Mô hình WebGIS Server 37

1.3 Mô hình WebGIS Client 38

1.4 Mô hình tương tác giữa WebGIS Server và WebGIS Client 38

1.5 Phân tích dữ liệu phía Web Client 39

1.6 Cơ chế hiển thị và chồng lớp dữ liệu 39

1.7 Các sản phẩm của ESRI và mô hình triển khai của ESRI 42

1.8 Kiến trúc của các phần mềm nguồn mở 44

1.9 Giao diện của QuantumGIS 49

1.10 Kiến trúc của GeoServer 50

1.11 OpenLayers có thể giao tiếp thông qua nhiều giao thức 52

2.1 Mô hình Use Case của ứng dụng 56

2.2 Mô hình dữ liệu của ứng dụng-1 57

2.3 Mô hình dữ liệu của ứng dụng-2 58

2.4 Mô hình sơ đồ chức năng của ứng dụng 59

2.5 Hiển thị bản đồ 59

2.6 Gửi yêu cầu đến Geoserver 60

2.7 Thao tác trên bản đồ 60

2.8 Tìm kiếm trên bản đô 60

2.9 In bản đô 61

2.10 Thống kê hiện trạng 61

2.11 Cập nhật dữ liệu thuộc tính 61

3.1 Giao diện chính của chương trình 62

3.2 Cửa sổ thông tin Cù lao Chàm 63

3.3 Cửa sổ lựa chọn thông tin hiển thị trên bản đồ 64

3.4 Hiển thị lớp thực vật 64

3.5 Hiển thị lớp tài nguyên đặc trưng 65

3.6 Hiển thị lớp dân cư 65

3.7 Hiển thị thông tin chi tiết của đối tượng trên bản đồ 66

3.8 Cửa sổ tìm kiếm thông tin 67

3.9 Thanh công cụ tìm kiếm 67

3.10 Cửa sổ thống kê 68

3.11 Chức năng đo khoảng cách trên bản đồ 69

3.12 Chức năng in bản đồ 69

3.13 Bản đồ kiểu vệ tinh 70

3.14 Bản đồ kiểu địa hình 70

3.15 Bản đồ kiểu Open Street Map 71

3.16 Bản đồ kiểu ban đêm 71

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang là thách thức lớn với hầu hết mọi quốc gia

trên toàn thế giới. Cho đến hôm nay nhiệt độ toàn cầu tăng lên một cách nhanh

chóng dẫn đến hang loạt những biến đổi nghiêm trọng và không thể đảo ngược

của môi trường tự nhiên là điều không thể phủ nhận. Vì vậy vấn đề đặt ra bây

giờ không những là đi tìm hiểu nguyên nhân của quá trình đó mà còn là việc tìm

các giải pháp để thích ứng với nó. Nếu không có những biện pháp giảm thiểu và

thích nghi với sự biến đổi khí hậu, có thể sẽ dẫn đến những tác động nghiêm

trọng đến an ninh con người, môi trường và kinh tế xã hội trên phạm vi toàn cầu

trong một tương lai không xa.[1]

Đối với Việt Nam, vấn đề biến đổi khí hậu càng trở nên cấp bách hơn nữa

khi hầu hết các báo cáo chính thức xuất bản từ năm 2007 đến nay của Ủy ban

Liên Chính Phủ về Biến đổi khí hậu (IPPC), Ngân hàng Thế giới (WB), Chương

trình Môi Trường của Liên hiệp quốc (UNDP) đều cảnh báo Việt Năm nằm

trong nhóm các quốc gia chịu tác động cao do hiện tượng biến đổi khí hậu và

nước biển dâng. Theo kết quả phân tích, thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi

trường, trong khoảng 50 năm qua biến đổi khí hậu ở Việt Nam đã có những biểu

hiện rõ rệt.

Cũng theo kịch bản biến đổi khí hậu thì Khu bảo tồn biển Cù Lao Chàm

(KBTB), thuộc thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam được dự báo chịu tác động

mạnh mẽ của sự biến đổi khí hậu gây ra. KBTB Cù Lao Chàm từ lâu được xem

như là khu bảo tồn tập trung có tính chất lâu dài các hệ sinh thái, cảnh quan, đa

dạng sinh học, bảo tồn tính toàn vẹn các hệ sinh thái, các quá trình tự nhiên các

vùng hoang dã, với tác động mức độ đảo lộn tối thiểu do con người gây ra, đồng

thời phát huy các giá trị bảo tồn đó trong phát triển kinh tế xã hội địa phương sẽ

bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

2

Để góp giảm thiểu các tác động trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay,

thích ứng với biến đổi khí hậu ở KBTB Cù Lao Chàm đồng thời ứng dụng công

nghệ thông tin để quản lý các hệ sinh thái quan trọng gồm rừng, rạn san hô, thảm

cỏ biển, động vật…Đề tài: “Lập bản đồ hệ sinh thái KBTB Cù Lao Chàm” được

hình thành. Nói đến bản đồ thì việc ứng dụng công nghệ GIS (GIS - Geographic

Information System) và đặc biệt trong quản lý môi trường là một xu hướng phổ

biến trên thế giới hiện nay. Thông tin có vai trò quan trọng đối với công tác quản

lý môi trường. Việc có được thông tin kịp thời, khai thác hiệu quả thông tin sẽ

giúp các cán bộ quản lý nắm bắt được mọi tình hình để từ đó đưa ra được những

quyết định kịp thời. Để đáp ứng được việc đó thì cần xây dựng một hệ thống

thông tin tin tổng thể, tích hợp tất cả những thông tin liên quan đến môi trường

như: hiện trạng môi trường, các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường, các số liệu

quan trắc môi trường, các thông tin kinh tế - xã hội ….xử lý thông tin kịp thời,

phục vụ quá trình tra cứu và khai thác thông tin của các các bộ quản lý môi

trường. WebGIS (webmaps) ngoài việc hiển thị thông tin mạnh mẽ không chỉ

dưới góc độ thông tin thuộc tính thuần túy mà đó còn kết hợp được với thông tin

không gian hữu ích cho người sử dụng. Nó là một trong những hướng đi cho

việc giám sát và quản thông tin về tài nguyên và môi trường. Một trong những

công nghệ xây dựng WebGIS mã nguồn mở phổ biến hiện nay trên thế giới và ở

Việt Nam là GeoServer. GeoServer là một máy chủ mã nguồn mở với mục đích

kết nối những thông tin địa lý có sẵn tới các Geoweb (trang Web địa lý) sử dụng

chuẩn mở. Được bắt đầu bởi một tổ chức phi lợi nhuận có tên The Open

Planning Project (TOPP), nhằm mục đích hỗ trợ việc xử lý thông tin không gian

địa lý với chất lượng cao, đơn giản trong sử dụng.

Từ những lý do trên em đã chọn đề tài “ỨNG DỤNG GEOSERVER

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HỆ SINH THÁI NHẠY CẢM KHU BẢO TỒN CÙ

LAO CHÀM” với mục tiêu tìm hiểu, thử nghiệm và ứng dụng GeoServer xây

3

dựng bản đồ hệ sinh thái nhạy cảm để phục vụ cán bộ môi trường quản lý thông

tin đồng thời nâng cao ý thức người dân Cù Lao Chàm trong việc bảo tồn những

hệ sinh thái đặc hữu nơi đây.

2. Mục tiêu và nhiệm vụ

Tìm hiểu WebGIS với giải pháp mã nguồn mở GeoServer trên nền

Google map xây dựng bản đồ hệ sinh thái nhạy cảm (rừng, rạn san hô, thảm cỏ

biển, bờ đá,…) KBTB Cù Lao Chàm, ứng dụng cho quản lý,quy hoạch và sử

dụng hợp lý tài nguyên trong tương lai.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu

Khu bảo tồn biển Cù Lao Chàm bao gồm 8 đảo, nằm về phía đông cách

phố cổ Hội An khoảng 18km. Tổng diện tích của KBTB Cù Lao Chàm là 235

km2 ( kể cả phần diện tích các đảo và diện tích mặt nước biển ) Sự hiện diện của

các hệ sinh thái quan trọng gồm rạn san hô, thảm cổ biển, bờ đá và rừng làm cho

KBTB Cù Lao Chàm có tính đa dạng sinh học cao. Đề tài sẽ quan tâm đến 2 đối

tượng chính là tài nguyên rừng (thực vật, sinh vật rừng) và tài nguyên biển Cù

Lao Chàm (thảm cỏ biển, thảm rong biển, rạn san hô, động vật không xương

sống kích thước lớn, …)

Hình 1: KBTB Cù Lao Chàm

4

WebGIS với giải pháp mã nguồn mở GeoServer trên nền Google map xây

dựng bản đồ hệ sinh thái nhạy cảm đặc trưng Khu bảo tồn biển Cù lao Chàm.

Hình 2: WebGIS với các giải pháp mã nguồn mở

Phạm vi nghiên cứu

Thu thập dữ liệu về hệ sinh thái nhạy cảm (rừng, rạn san hô, thảm cỏ biển,

…). Xây dựng cơ sở dữ liệu sử dụng công cụ Quantum GIS kết hợp hệ quản trị

dữ liệu không gian PostgreSQL + PostGIS.

Xây dựng WebGIS server sử dụng GeoServer kết hợp với các công cụ hỗ

trợ Google map phía client. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian sử dụng

PostgreSQL + PostGIS. WebGIS server tương tác với cơ sở dữ liệu không gian

lấy về dữ liệu không gian của Cù Lao Chàm… sau đó cung cấp các dịch vụ bản

đồ. WebGIS client cho phép hiển thị bản đồ và thao tác trên bản đồ thông qua

các dịch vụ mà WebGIS server cung cấp. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian

quản lý dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính của các đối tượng như rừng,

thảm cỏ biển,…

Xây dựng tập các công cụ hỗ trợ quản lý và khai thác bản đồ:

5

Hiển thị bản đồ

Tương tác bản đồ

Xem thông tin các đối tượng trên bản đồ

Tìm kiếm trên bản đồ

In bản đồ

4. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết

Tìm hiểu hệ sinh thái Khu bảo tồn biển Cù lao Chàm.

Tìm hiểu GIS, WebGIS, GeoServer, Google map, PostgreSQL và

PostGIS.

Nguyên cứu thực nghiệm

Thu thập dữ liệu hệ sinh thái nhạy cảm: đặc điểm, khu vực phân bố, số

lượng …tài nguyên đặc trưng biển và tài nguyên đặc trưng rừng của Khu bảo tồn

biển Cù lao Chàm.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu và ứng dụng có thể được đưa lên mạng Internet để

cho cán bộ môi trường và người dân thấy được thực trạng của hệ sinh thái nhạy

cảm từ đó có kế hoạch quản lý và khai thác nhằm bảo tồn và phát triển khu Khu

bảo tồn biển Cù lao Chàm

6. Bố cục của luận văn

Luận văn được trình bày bao gồm các phần chính như sau:

Mục lục

Danh mục các từ viết tắt

Danh mục các bảng biểu

Danh mục các hình vẽ

Mở đầu

6

Chương 1 - Nghiên cứu tổng quan:

Tìm hiểu về Cù Lao Chàm.

Tìm hiểu GIS với những công cụ để xây dựng ứng dụng GIS

Chương 2 - Phân tích và thiết kế hệ thống:

Phân tích và thiết kế hệ thống

Chương 3 – Xây dựng ứng dụng:

Xây dựng ứng dụng WebGIS

Kết luận và hướng phát triển.

7

CHƯƠNG 1

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

1.1. KBTB CÙ LAO CHÀM

1.1.1. Cù Lao Chàm

Cù Lao Chàm là xã đảo Tân Hiệp, thuộc thị xã Hội An, tỉnh Quảng

Nam, cách thị xã Hội An 18km về phía Biển Đông. Cù Lao Chàm bao gồm 8

đảo diện tích gần 15km2 và hiện có hơn 3000 dân thuộc 600 hộ, phần lớn làm

nghề đánh cá và buôn bán nhỏ, tập trung ở khu vực Bãi Làng thuộc đảo Hòn

La. Đây cũng là một trong 4 khu bảo tồn biển được công nhận từ năm 2004

do Chính phủ Đan Mạch tài trợ và mới đây là Khu dự trữ sinh quyển thế giới

do UNESCO công nhận. Chuyên gia Hans Dilev của Đại học Aarhus (Đan

Mạch) đã khẳng định: "Đây là một trong số rất ít đảo của Việt Nam còn giữ

được thảm thực vật có độ che phủ tương đối lớn, là nơi cư trú của nhiều loại

động vật quý hiếm trên bờ, dưới biển".

Khu bảo tồn biển Cù lao Chàm được công nhận năm 2004 bao gồm các

đảo và vùng nước xung quanh, với tổng diện tích 6.719ha, trong đó có khoảng

165ha rạn san hô và 500ha thảm có biển. Về sinh vật, tại đây đã được xác

định có 947 loài sinh vật sống trên vùng nước quanh các đảo, quanh các vỉa

san hô cứng và mềm phát triển dày đặc. Hệ thực vật Cù Lao Chàm gồm 342

loài có ích, trên 60% trong đó có thể được sử dụng vào các mục đích khác

nhau.

Rừng Cù Lao Chàm có 12 loài thú, 13 loài chim, hàng trăm loài bò sát,

ếch nhái. Khỉ đuôi dài và chim yến là các loài quý hiếm đã được ghi trong

Sách Đỏ động vật Việt Nam. Hòn Lao, nơi có nhiều vách đã thẳng đứng là

nơi cư trú và làm tổ của loài yến sào nổi tiếng, là đặc sản xuất khẩu có giá trị

của Hội An.[1]

8

Cù Lao Chàm còn chứa đựng nhiều giá trị lịch sử nhân văn như các di

chỉ khảo cổ, di tích lịch sử, văn hóa còn được lưu giữ từ các nền văn hoá Sa

Huỳnh, Việt đã được công nhận di tích quốc gia. Đây còn là một tiền cảng

của thị Hội An, một đầu mối giao thương và giao lưu văn hóa khá sớm của

Đàng Trong với các nước trên thế giới, trong đó có những giá trị thuộc các

"con đường gốm sứ", "con đường tơ lụa" nổi tiếng.

Tuy nhiên, sự đa dạng sinh học và sự bền vững môi trường và cả những

giá trị lịch sử văn hóa tại đây đang bị thách thức bởi không chỉ việc sử dụng

hóa chất, chất nổ trong khai thác hải sản, mà còn từ nguy cơ bùng phát của

các làn sóng du lịch được tính bằng con số hàng triệu du khách đến Hội An

mỗi năm; thậm chí còn bị ảnh hưởng không ít của hàng loạt các khu du lịch

bãi biển đang xây dựng ở phía đất liền. Tiến sĩ Donal J.Macintosh, Cố vấn

trưởng dự án Khu bảo tồn biển Cù Lao Chàm, từng cảnh báo cần phải kiểm

soát chặt chẽ các hoạt động du lịch ở Cù Lao Chàm, và đảm bảo một chiến

lược cho việc phát triển du lịch từng giai đoạn trên đảo và quần đảo, cần phải

được xây dựng và thảo luận trước khi bất cứ một công trình xây dựng hay một

hoạt động phát triển quan trọng nào được duyệt... Sự phát triển du lịch ồ ạt,

vội vã hiện nay trên đảo sẽ tác động lớn đến môi trường sinh thái. Các chuyên

gia tư vấn dự án "Hợp phần kiểm soát ô nhiễm khu vực đông dân nghèo"

PCDA khuyến cáo công việc bảo vệ môi trường trên xã đảo Cù Lao Chàm

không chỉ là trách nhiệm của chính quyền địa phương hay tổ chức nào mà cần

có chung tay góp sức của mọi người dân.[10]

1.1.2. Đối tượng tài nguyên đặc trưng rừng

a. Thực vật rừng

Rừng Cù Lao Chàm thuộc kiểu rừng mưa ẩm nhiệt đới, được đặc trưng

bởi rừng lá rộng thường xanh hôn giao phức tạp nhiều tần tán. Có thể coi đây

9

là những đặc trưng đáp ứng vai trờ cực kỳ quan trọng trong việc tạo ra sinh

cảnh có đa dạng loài động vật sinh sống.

Thực vật rừng có 499 loài thuộc 352 chi, 115 họ của 5 ngành thực vật

bậc cao có mạch. Dưới đây là một số đại diện cho khu hệ thực vật phong phú,

đa dạng của rừng Cù Lao Chàm.[1]

Gõ mật: Tên khoa học là Sindora cochinchinensis H.Bail, thuộc họ

Caesa Ipniaceae. Cây gỗ lớn, thường xanh, thân cột cao 30-35m, đường kính

08-1m. Tán xòe hình ô, cành lá rườm rà. Lá kép lông chim chẵn từ 6-8 lá.[1]

Lim xanh: Tên khoa học là Erythrophloeum fordii Oliver, thuộc họ

Vang. Cây gỗ lớn, thường xanh cao 20-25m, đường kính 70-90cm. Tán lá

dày, xòe rộng, thân tròn, gốc có bạnh nhỏ. Lá kép lông chim 2 lần. Lim xanh

là cây gỗ lớn, phân bố trong vành đai nhiệt đới thấp, từ 200-800m.[1]

Dầu lông: Tên khoa học là Dipterocaprpus tybereulatus Roxb thuộc họ

Dipterocarpaceae. Cây gỗ lớn, lá đơn, mọc cách, có lá kèm sớm rụng.[1]

Chò nâu: Tên khoa học là Dipterocarpus tonkinensis, cây gỗ lớn, họ

Dầu. Thân thẳng, tròn cao 35-40m, đường kính 1m, phân cành ngan.[1]

Huỳnh: Tên khoa học là Tarrietia javanica Blume, phân bố ở độ cao

200-400m.[1]

Bời lời đỏ: Bời lời ở KBTB Cù Lao Chàm có 2 loại là Bời lời đỏ và

Bời lời nhớt, nhưng số lượng Bời lời đỏ chiếm ưu thế nhiều hơn. Bời lời nhớt

có tên khoa học là Litsea glutinosa. Bời lời đỏ có tên khoa học là Machilus

odoratissima Ness, cả hai đều thuộc họ Long não. Bời lời đỏ là cây gỗ loại

trung bình, thường xanh, cao 25-35m, đường kính 40-60cm . Thân tròn thẳng,

tán hình trứng hẹp. Vỏ thân màu xám trắng đến nâu, có mùi thơm. Lá đơn,

mọc cách, phiến là dày có mùi thơm nhẹ.[1]

Sến mật: Tên khoa học là Madhuca pasquieri H.J.Lam, thuộc họ

Saporcceae. Là cây gỗ lớn, thân thẳng, cao 35-40m, đường kính lên đến 1,2m.

10

Tán dày, lá đơn, mọc cách, hình trứng ngược dài, nhiều gân song song. Vỏ

thân mày nâu nứt hình ô vuông. Toàn thân có nhựa mủ trắng, phân bố ở độ

cao 200-1000m.[1]

- Mây nép: Tên khoa học là Calamus tetradactylus Hance, thuộc họ Cau

dừa. Cây leo mọc thành bụi, với nhiều thân kí sinh, có thân ngầm giống “củ

gừng” nhưng rất cứng và đen nhu sừng. Thân ký sinh chỉ to bằng ngón tay,

nhưng có thể dài 20-30m. Toàn bộ thân được bao bọc trong các bẹ lá màu

xanh, có gai. Lá dài khoảng 1m, bẹ lá hình ống, ôm lấy thân; lá nhỏ hình mũi

mác, dài 15cm. có 3-5 gân hình cung. Mây nép phân bố ở độ cao 100-800m,

chủ yếu tập trung ở độ cao 100-500m.[1]

Ngũ gia bì gai: Tên khoa học là Acanthopanax trifoliatus Merr, thuộc

họ Ngũ gia bì. Cây bụi cao 2-7m, có nhiều gai. Lá kép chân vịt, 3-5 lá chét, lá

chét lớn hình trừng thô, dài 4-8m. Ngũ gia bì thường phân bố ở độ cao 200-

1500m , ven suối, vách đá, ẩm, ven đường mòn.[1]

Sâm nam: Tên khoa học là Boerhavia chinensis, thuộc họ Hoa phấn.

Cây thảo mảnh, dễ gãi, có cành dài 1m và hơn. Lá mọc đối, trái xoan, lá hình

tim ở gốc.[1]

b. Động vật rừng

Khỉ đuôi dài: Tên khoa học là Macaca fascicularis, còn có tên là khỉ ăn

cua, khỉ nước. Khỉ đuôi dài nặng đến 8kg, thân dài 580mm. Lông dày, ngắn và

mịn với hai màu cơ bản: nâu phớt xám và nâu phớt đỏ. Đuôi tròn, to khỏe, dài

bằng hoặc hơn thân, lông đuôi trắng. Ngủ trong hang, sống đàn từ 5-40 con, leo

trèo giỏi, kiếm ăn ban ngày, leo trèo hái quả và thò tay vào trong hang bắt cua

tôm vên các khen đá. Thức ăn chính là quả cây rừng, cá, ốc hến, sò, giáp xác.[1]

Bìm bịp: Tên khoa học là Centropus sinensis. Chim trung bình lớn, cánh

dài 180-220mm. Đầu, cổ, ngực, bụng, đuôi đen ánh kim loại, trên vai có vằn đen

nhỏ, mờ. Mắt đỏ, mỏ và chân đen, ngón cái có vuốt rất dài. Bìm bịp sống ven

11

rừng, trong các lùm cây bụi. Kiếm ăn trên các bãi cỏ ven suối.Thức ăn chính là

rắn, chim, gà con và cá.[1]

Diều hâu: Tên khoa học là Milvus korschum. Đầu có màu hung, lưng nâu

thẩm, lông bao cánh và lông cánh sơ cấp đen. Đuôi nâu với vằn nâu thẩm, xẻ

đôi. Mỏ đen, da gốc mỏ vàng, chân vàng nhặt. Là loài chim trú đông và kiếm ăn

ngày, thường bay lượn trên cao để kiếm mồi. Thức ăn chín là chuột, chim, gà

con và cá.[1]

Gà rừng: Tên khoa học là Gallus gallus. Con đực có lông đầu, cổ đỏ da

cam, lưng và cánh đỏ thẩm; ngực, bụng và đuôi đen. Con mái nhỏ hơn màu nâu

xỉn. Mắt gà rừng màu nâu hay vàng cam. Mỏ nâu sừng hoặc xám chỉ, mào thịt

đỏ, chân xám nhạt. Sống trong các bụi cây cao dưới 5m. Thức ăn chính là các

loại quả mềm, các loại động vật nhỏ như mối, kiến, giun đất, các loại côn trùng.

[1]

Tắc kè: Tên khoa học là Gekko gekko. Tắc kè có hình dạng giống thạch

sùng, thân dài khoảng 150mm, đuôi 120 mm, đàu dẹp 3 cạnh, màu xám nhạt

hoặc xám vàng, lưng màu xám có nhiều hoa vàng sáng, nhiều nốt sần lớn, bụng

trắng xám. Chân năm ngón, ngón có giác bám, con đực có lỗ hậu môn đen hơn

con cái. Chúng sống trong các hang đá, hốc cây mỗi hốc có 2-3 con, mùa đông

8-10 con. Thức ăn chín là những loài côn trùng như bướm, muỗi, dán đất, cào

cào.[1]

Trăn: Trăn ở rừng KBTB Cù Lao Chàm là loại Trăn mốc, có tên khoa

học là Python molurus. Trăn mốc thường dài 4,5-5m, nặng đến 30kg, mặt lưng

xám nhạt, bụng trắng đục, vẩy thân 64 hàng, vẩy hình vuông, xếp hình ngói lợp.

Trăn sống ven rừng, mùa lạnh thường ở hang đất, mùa nóng thường vắt mình

trên cây. Thức ăn các loại động vật có xương sống như ếch, nhái, trứng, chim,

chuột.[1]

12

Bên cạnh những loài động vật kể trên, còn có những loài đặc hữu, tạo nên

tính đa dạng đặc thù của rừng Cù Lao Chàm là chim Yến, Cua đá mà sự có mặt

của chúng có giá trị cả về mặt sinh thái và giá trị kinh tế.[1]

Chim Yến (Yến sào): Tên khoa học là Collocalia francica sinh sống trong

các hang đá ờ bờ đông của Hòn Lao và một số hòn khác như Hòn Tai, Hòn Khô,

Hòn Lá và Hòn Ông. Quần thể chim Yến khoảng 100000 con. Thức ăn là các

loại con trùng nhỏ bay lượn. Làm tổ bằng chín nước bọt của mình và đã từ lâu là

1 loại thực phẩm quý hiếm có giá trị dinh dưỡng cao đối với con người. Chim

Yến làm tổ trên các vách núi trong những hang núi hướng ra biển mà người dân

gọi là hang Yến. Ở KBTB Cù Lao Chàm Yến sào được khai thác 1 năm 2 lần.

Vào tháng 4, tổ Yến được lấy đi trước khi chim chuẩn bị đẻ trứng sẽ cho sản

lượng và sản lượng cao hơn khoảng 600kg/mùa vào tháng 9 sau khi chim non

vừa rời tổ có sản lượng và chất lượng thấp nhất khoảng 400kg/mùa. Trung bình

mỗ năm nguồn tài nguyên này mang về cho Hội an khoảng 3.000.000USD.[1]

[11]

Cua đá: Tuy là động vật biển nhưng lại sống trên rừng trong các hang đá,

khi trưởng thành mang trứng đến mùa sinh sản theo suối tìm về các bờ đá đẻ con

xuống biển, rồi từ đó cua non bò ngược lại lên rừng. Mùa sinh sản từ tháng 5-8

trong năm. Mùa khai thác cua đá từ 2-8 sản lượng ít nhất từ 10-30

con/đêm/người và nhiều nhất từ 40-100 con/đêm/người, khai thác tập trung nhất

vào tháng 4-8, trung bình 50con/đêm/người. Cua lớn có kích thước 17cm, nhỏ

nhất là 2cm, trung bình 9-10cm tính theo chiều dai mai cua.[1].

1.1.3. Đối tượng tài nguyên đặc trưng biển

a. Thảm cỏ biển, thảm rong biển, rạn san hô, cá rạn san hô và động

vật không xương sống kích thước lớn

Thảm cỏ biển: Kết quả báo cáo tháng 6/2008 cho thấy thảm cỏ biển phân

bố trong KBTB Cù Lao Chàm chủ yếu ưu thế bởi 3 loài cỏ biển Halophila

13

decipiens, Halophila ovalis và Halodule pinifolia. Số liệu độ phủ, mật độ và sinh

lượng: Halophila decipiens có mật độ dao động từ 4000 - 5.500 cây/m2 , mật

độ trung bình tại Bãi Bắc là 4.715 cây/m2 , còn tại Bãi Ông là 4.289 cây/m2 .

Sinh lượng trung bình tại Bãi Bắc là 16,7 g khô/m2 , còn tại Bãi Ông là 13,3 g

khô/m2. Mật độ trung bình loài này tại Bãi Bìm là 3.015 cây/m2 với sinh lượng

trung bình là 9,7 g khô/m2. Tại khu vực Bãi Chồng và Bãi Nần mật độ và sinh

lượng thấp nhất, mật độ trung bình là 3.015 thân/m2 với sinh lượng là 5,1 g

khô/m2 tại Bãi Chồng, còn tại Bãi Nần, mật  độ trung bình là mật độ trung bình

là 1.978 cây/m2 với sinh lượng là 4,0 g khô/m2. Riêng tại Bãi Hương, thảm cỏ

biển đã suy giảm rất mạnh, cỏ biển không tạo thành thảm như những khu vực

khác mà chỉ rãi rác dưới dạng các đốm nhỏ. Tại Bãi Bắc và Bãi Bìm, Halodule

pinifoliatạo thành thảm đơn loài với mật độ trung bình dao động 1.824 -

4.181cây/m2, sinh lượng 13,562 - 28,184g khô/m2.  Đối với loài  Halophila

ovalis, giá trị mật độ và sinh lượng cao nhất tại Bãi Nần, tương ứng 944 cây/m2

và 8,224 g khô/m2. Mật độ trung bình tại Bãi Ông là 720 cây/m2 với sinh lượng

trung bình là 6,544 g khô/m2.[9]

Thảm rong biển: Tên khoa học của các loài phổ biến được xác định:

Lyngbia majuscula, Boodlea composita, Caulerpa ravemosa var peltata, C.

verticillata f  charoides,  Neomeris  annulata,  Chnoospora implexa, Dictyota

dichotoma, Lobophora variegata, Padina australis,  Actinotrichia fragilis,

Amphiroa fragilissima, Asparagopsis taxiformis, Halymenia dilatata. Tổng cộng

76 loài rong biển thuộc 4 ngành rong. Phân bố trong vùng biển của KBTB Cù

Lao Chàm nhưng tại Vũng Đá Bao (Nam Hòn Lá) thảm rong biển có sinh lượng

và mật độ cao nhất. Độ phủ trung bình có sự khác nhau giữa các địa điểm, trung

bình dao  động 30 – 90%. Mật  độ và sinh lượng trung bình dao động tương ứng

30 – 60% và 0,2 - 0,4 kg khô/m2. Xét theo từng khu vực thì Vũng Đá Bao (nam

Hòn Lá) có sinh lượng và mật độ cao nhất, chiều dài rong mơ> 1 m, mật độ khá

14

dày bao phủ nền đáy trong các vũng. Trữ lượng rong mơ ước tính cho toàn khu

vực đạt khoảng 6 - 10 tấn khô. Theo thông tin của ngư dân có kinh nghiệm trong

vùng thì các thảm rong biển ở KBTB Cù Lao Chàm có xu hướng ngày càng ít

đi so với trước đây.[1][9]

Rạn san hô: khoảng 165 ha rạn san hô với tổng cộng 277 loài san hô cứng

tạo rạn thuộc 40 giống của 17 họ, họ có số lượng loài nhiếu nhất là Acroporidae

(78 loài), tiếp theo là họ Faviidae (65 loài), Poritidae (31 loài), Dendrophylliidae

(21 loài), Agariciidae (15 loài) và Fungiidae (12 loài), 15 loài thuộc 11 giống của

6 họ san hô mềm, 3 loài thuỷ tức san hô, 1 loài san hô xanh và 2 loài san hô gai.

Phân bố khá rộng trong vùng nước nông ven bờ, tập trung tại khu vực phía Bắc

Hòn Khô, Hòn Lá, Hòn Tai và Vũng Cây Chanh - Tây Bắc Hòn Mồ là những

nơi giàu có nhất về thành phần giống loài san hô. Các loài san hô này sinh

trưởng rất chậm, trung bình tăng từ 5-15mm theo bán kính mỗi năm. Độ phủ

thành phần nền: tình trạng các rạn san hô trong KBTB Cù Lao Chàm không còn

duy trì trong tình trạng tốt, độ phủ san hô sống trung bình chỉ đạt 30,56% và chủ

yếu là san hô mềm (17,29%) và san hô cứng (6,52%). Số lượng rạn san hô trong

tình trạng tốt và rất tốt (độ phủ san hô sống đạt bậc 4 & 5: 51 – 75%) có 42,4 ha

(chiếm 13,54%), ở mức trung bình (bậc 3: 31 – 50%) có 110,2 ha (chiếm

35,42%),  ở mức xấu (bậc 2: 11 – 30%) có 93,9 ha (chiếm 30,20%) và rất xấu

(bậc 1: < 10%) là 64,7 ha (chiếm 20,84%). Nhìn chung, san hô mềm chiếm ưu

thế với 14,57% số tow đạt bậc 3 (31 – 50%) và bậc 4 (51 – 75%). Độ phủ là

23,75%, trong đó san hô cứng chiếm 11,75% và san hô mềm là 12,0%. Thành

phần đá tảng và san hô chết lâu năm chiếm tỉ lệ khá cao (dao động từ 31,56 -

57,81%), tiếp theo là rong lớn. Độ phủ của thành phần san hô mới chết (RKC),

hải miên (SP) và bùn (SI) chiếm một tỉ lệ khá thấp, trung bình dao động từ 0,0 –

2,51%. Khu vực Bãi Hương độ phủ trung bình của san hô vụn khá cao (22,5%).

[1][9]

15

Cá rạn san hô: Tổng cộng 270 loài cá rạn thuộc 105 giống và 40 họ cá,

các họ cá có số lượng loài cao là họ cá Thia Pomacentridae và họ cá Bàng

chài Labridae (46 loài). Tiếp theo là họ cá Bướm Chaetodontidae (25 loài), họ

cá Mó Scaridae (15 loài), họ cá  Đuôi  gai  Acanthuridae  (13  loài),  họ cá

Mú  Serranidae  (11  loài)  và  họ cá  Dìa Siganidae (10 loài). Phân bố trong

vùng biển của KBTB Cù Lao Chàm tuy nhiên tại Vũng Đá Đen có mật độ tập

trung cá rạn san hô cao nhất (157,5 con/100m2) và thấp nhất là Bãi Hương

(41,5 con/100m2). Phần lớn cá rạn trong KBTB Cù Lao Chàm thuộc nhóm

kích  thước nhỏ 1  –  10cm (75,6 con/100m2;  chiếm tỉ lệ 77,06% tổng số),

nhóm kích thước 11  –  20cm (18,8 con/100m2;  chiếm  19,31%) và nhóm

kích thước > 20cm có mật độ rất thấp (3,0 con/100m2; chiếm 3,63%).[1][9]

Động vật không xương sống kích thước lớn: Tổng  cộng  97  loài

thuộc  61  giống  và  39  họ thuộc  hai  lớp  chân  bụng Gastropoda và hai

mảnh Bivalvia thuộc ngành thân mềm Mollusca. Các họ có số lượng loài

phong phú gồm họ Muricidae (13 loài), Phyllidiidae (11 loài), Conidae (8

loài) và Cypraeidae (5 loài). Tổng cộng 11 loài thuộc 8 giống và 7 họ Da gai

kích thước lớn có giá trị sinh thái và thực  phẩm, các loài  phổ biến gồm

Linckia laevigata, Echinothrix calamaris và Diadema  setosum. Họ hải sâm

Holothuriidae có 3 loài (Holothuria atra, Holothuria  edulis  và Holothuria

leucospilota), trong đó hải sâm Bụng đỏ Holothuria edulis và hải sâm Cát

Holothuria leucospilota xuất hiện khá phổ biến và với mật độ cao hơn so với

các loài khác. Tổng cộng 4 loài tôm Hùm: Panulirus longipes, P. ornatus, P.

stimpsony và P. versicolor và một loài cua Charybdis feriata được tìm thấy

trên các rạn san hô. Phân bố trong vùng biển của KBTB Cù Lao Chàm tuy

nhiên mật độ động vật không xương sống (ĐVKXS) kích thước lớn tập trung

cao nhất ở Bãi Đâu Tai và thấp nhất là Bãi Hương.[1]

16

1.2. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)

1.2.1. Khái niệm chung

Hệ thống thông tin địa lý có thuật ngữ tiếng Anh là Geographical

Information System. Nó được hình thành từ 3 khái niệm: địa lý

(Geographical), thông tin (Information) và hệ thống (System).

Khái niệm “địa lý” (Geographical) được sử dụng vì GIS trước hết liên

quan đến các đặc trưng “địa lý” hay “không gian”. Các đặc trưng này được

ánh xạ hay liên quan đến các đối tượng không gian. Chúng có thể là các đối

tượng vật lý, văn hóa hay kinh tế trong tự nhiên. Các đặc trưng trên bản đồ là

biểu diễn ảnh của các đối tượng không gian trong thế giới thực. Biểu tượng,

màu và kiểu đường được sử dụng để thể hiện các đặc trưng không gian khác

nhau trên bản đồ 2D

Khái niệm “thông tin” (Information) được sử dụng vì nó liên quan đến

khối dữ liệu khổng lồ do GIS quản lý. Các đối tượng thế giới thực đều có tập

riêng các dữ liệu chữ số thuộc tính hay đặc tính (còn gọi là dữ liệu phi hình

học, dữ liệu thống kê) và các thông tin vị trí cần cho lưu trữ, quản lý các đặc

trưng không gian.

Khái niệm “hệ thống” (System) đề cập đến cách tiếp cận hệ thống của

GIS. Môi trường hệ thống GIS được chia nhỏ thành các module, để dễ hiểu,

dễ quản lý, nhưng chúng được tích hợp thành hệ thống thống nhất, toàn vẹn.

Công nghệ thông tin đã trở thành quan trọng, cần thiết cho tiệm cận này và

hầu hết các hệ thống thông tin đều được xây dựng trên cơ sở máy tính [2].

17

Hình 1.1: Hệ thống thông tin địa lý trong hệ thống thông tin nói chung

Hình 1.1 cho ta biết “hệ thống thông tin địa lý” nằm ở khoảng nào trong

“hệ thống thông tin” nói chung. “Hệ thống thông tin” bao gồm hệ thống thông

tin phi hình học (kế toán, quản lý nhân sự…) và hệ thống thông tin không gian.

“Hệ thống thông tin địa lý” bao gồm nhiều hệ thống thông tin khác: Hệ thống

thông tin đất đai (Hệ thống thông tin địa chính, hệ thống thông tin quản lý đất sử

dụng: rừng, lúa…), hệ thống thông tin địa lý quản lý kinh tế, xã hội, dân số…

“Thông tin địa lý” bao gồm dữ liệu về bề mặt trái đất và các diễn giải dữ

liệu, để chúng trở nên dễ hiểu. Thông tin địa lý được thu thậy qua bản đồ, qua đo

đạc trực tiếp, đo đạc bằng máy bay, viễn thám, hoặc được thu thập thông qua

điều tra, phân tích hay mô phỏng. Thông tin địa lý bao gồm hai loại dữ liệu: dữ

liệu không gian và dữ liệu thuộc tính (phi không gian); trả lời các câu hỏi “có cái

gì?”; “ở đâu?” [2].

18

1.2.2. Nền tảng của hệ thống thông tin địa lý GIS

Khái niệm cơ bản cần nắm vững trước khi đưa ra các định nghĩa, cần

xem xét các yếu tố cấu thành, cơ sở dữ liệu liên quan, phạm vi ứng dụng của

hệ thống thông tin địa lý.

Tiếp theo đó, sẽ nghiên cứu những khái niệm cơ bản của mô hình hóa

dữ liệu địa lý, nghiên cứu một số phương pháp để mô hình hóa các bề mặt

liên tục, các đối tượng riêng rẽ và các hình ảnh. Đôi khi không phải là chỉ có

một cách lựa chọn hợp lý cho mô hình dữ liệu [2].

Các bộ phận của hệ thống thông tin địa lý [2]

Hệ thống thông tin địa lý GIS bao gồm năm thành phần:

Những con người được đào tạo (People).

Dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính (Data).

Phương pháp phân tích (Analysis).

Phần mềm (Software).

Phần cứng (Hardware).

Tất cả được kết hợp, tổ chức, tự động hóa, điều hành, cung cấp thông

tin thông qua sự diễn tả địa lý.

Con người xây dựng và sử dụng GIS:

Khi ta thiết lập một kiểu dữ liệu, xây dựng một phần mềm tin học, hay

biên soạn một tài liệu, điều quan trọng là cần làm rỏ công việc mình đang tiến

hành phục vụ đối tượng nào.

Có thể thấy những vai trò căn bản của con người trong GIS như sau:

Sử dụng bản đồ - đó là người tiêu dùng, đầu cuối của GIS. Họ tìm trong

bản đồ được tạo ra cho nhu cầu chung hay nhu cầu riêng của họ. Tất cả các

thành viên đó là người sử dụng bản đồ. Người sử dụng hệ thống là những

người sử dụng GIS để giải quyết các vấn đề không gian. Nhiệm vụ chủ yếu

19

của họ là số hóa bản đồ, kiểm tra lỗi, soạn thảo, phân tích dữ liệu thô và đưa

ra các giải pháp cuối cùng để truy vấn dữ liệu địa lý.

Xây dựng bản đồ - Sử dụng một số lớp bản đồ từ một vài nguồn khác

nhau và thêm vào đó những dữ liệu cần thiết, tạo ra những bản đồ theo ý

người sử dụng.

Phát hành bản đồ - in bản đồ . Những người này tạo ra những bản đồ có

chất lượng cao.

Thao tác viên hệ thống có trách nhiệm vận hành hệ thống hàng ngày, để

người sử dụng hệ thống làm việc hiệu quả: sửa chữa khi chương trình bị tắc

nghẽn, trợ giúp nhân viên thực hiện các phân tích có độ phức tạp cao, huấn

luyện người dùng, quản trị hệ thống, quản trị CSDL, an toàn, toàn vẹn CSDL

để tránh hư hỏng mất mát dữ liệu.

Chuyên viên phân tích hệ thống GIS là nhóm người chuyên nghiên cứu

thiết kế hệ thống có trách nhiệm xác định mục tiêu của hệ thống GIS trong cơ

quan, hiệu chỉnh hệ thống trong cơ quan. Thông thường, chuyên gia phân tích

hệ thống là nhân viên của các hãng lớn chuyên về cài đặt GIS.

Nhà cung cấp GIS có trách nhiệm cung cấp phần mềm, cập nhật phần

mềm, phương pháp nâng cấp cho hệ thống, huấn luyện người dùng GIS thông

qua các hợp đồng với quản trị hệ thống.

Phân tích và giải quyết các vấn đề địa lý – như các vấn đề sự phát tán

các chất hóa học, tìm kiếm đường đi ngắn nhất, xác định địa điểm.

Xây dựng và nhập dữ liệu địa lý – từ một vài dạng biên tập khác nhau,

chuyễn đổi, và truy cập. Nhà cung cấp dữ liệu có thể là tổ chức Nhà nước hay

tư nhân. Thông thường các cơ quan Nhà nước cung cấp dữ liệu được xây

dựng cho chính nhu cầu của họ, những dữ liệu này có thể được sử dụng trong

các cơ quan, tổ chức khác hoặc được bán với giá rẻ hay cho không tới các dự

20

án GIS phi lợi nhuận. Các công ty tư nhân thì thường cung cấp dữ liệu sửa đổi

từ dữ liệu các cơ quan Nhà nước cho phù hợp với ứng dụng cụ thể.

Quản trị dữ liệu – điều hành cơ sở dữ liệu của GIS và đảm bảo cho GIS

hoạt động suôn sẽ.

Thiết kế cơ sở dữ liệu – Xây dựng các kiểu dữ liệu logic và xây dựng

cơ sở dữ liệu.

Phát triển – xây dựng GIS theo ý người sử dụng phục vụ một số yêu

cầu riêng và yêu cầu của ngành nghề. Người phát triển ứng dụng là những lập

trình viên được đào tạo để xây dựng các giao diện người dùng, làm giảm khó

khăn khi thực hiện các thao tác cụ thể trên các hệ thống GIS chuyên nghiệp.

Phần lớn, lập trình GIS bằng ngôn ngữ macro do nhà cung cấp GIS xây dựng

để người phát triển ứng dụng có khả năng ghép nối với các ngôn ngữ máy

tính truyền thống.

Nguồn dữ liệu cho GIS:

Một hệ thống thông tin địa lý GIS bất kỳ nào cũng bào gồm thành phần

dữ liệu không gian. Dữ liệu không gian này có thể từ những ảnh chụp từ máy

bay, ảnh vệ tinh, đường đồng mức, bản đồ số về môi trường hay địa bạ về

quyền sử dụng đất.

GIS còn có thể ở những nơi khác nữa, như được các công ty, họ giữ cơ

sở dữ liệu về khách hàng của mình đi kèm với dữ liệu địa lý. Hay GIS tính

toán vị trí của bất kỳ địa điểm nào trên trái đất từ địa chỉ bưa điện.

Thủ tục và phân tích: Các chuyên gia điều hành GIS bằng các hàm,

thủ tục và các quyết định. Đó là tập hợp kinh nghiệm của con người và là

phần không thể thiếu được của GIS.

Một vài ví dụ về chức năng phân tích là:

Khoa học được ứng dụng có liên quan tới không gian như thủy văn, khí

tượng hay dịch tể học.

21

Chất lượng các thủ tục đảm bảo dữ liệu là chính xác, nhất quán và đúng

đắn.

Thuật toán giải quyết vấn tin trên tuyến, mạng hay mặt.

Những kiến thức áp dụng đễ vẽ bản đồ tạo ra những bản đồ thể hiện

hoàn hảo.

Phần cứng máy tính: Máy tính với đủ loại từ loại cầm tay đến những

máy chủ mạng. Có thể cài đặt phần mềm của GIS cho gần như hầu hết các

loại máy tính.

Với sự cải thiện của mạng máy tính băng thông rộng, một máy chủ đã

có thể phục vụ cho GIS trong phạm vi doanh nghiệp.

Internet kết nối các máy tính thành mạng toàn cầu, là một cách cơ bản

để truy cập dữ liệu.

Một hướng khác, đó là sự tăng nhanh việc sử dụng hệ thống định vị

toàn cầu GPS (Global Positioning System) để xác định vị trí theo thời gian

thực.

Phần mềm GIS: Một hệ thống GIS bao gồm nhiều modules phần mềm

trong đó hệ quản trị CSDL địa lý là quan trọng nhất, nó thể hiện khả năng lưu

trữ, quản lý dữ liệu. Các module khác là công cụ thu thập dữ liệu, chuyển đổi

dữ liệu, phân tích dữ liệu, làm báo cáo, truyền tin, giao diện người dùng.

Một vài chức năng của phần mềm GIS:

Khả năng lưu trữ các dạng thức hình học trực tiếp dưới dạng cơ sở dữ

liệu cột.

Khung làm việc để định nghĩa lớp bản đồ và các phương thức thể hiện

bản đồ. Những phương pháp vẽ này dựa trên giá trị thuộc tính của đối tượng.

Cơ sở hạ tầng để hỗ trợ việc tạo ra các bản đồ từ đơn giản đến phức tạp,

làm cho công việc lập bản đồ trở nên đơn giản hơn.

22

Tạo lập và lưu trữ các mối quan hệ hình học topo giữa các đối tượng

liên kết mạng và cấu trúc hình học polygon.

Chỉ mục không gian hai chiều (2D) để thể hiện nhanh chóng các đối

tượng địa lý.

Một tập hợp các toán tử để xác định mối quan hể địa lý như gần, kề

liền, chồng và so sánh không gian.

Nhiều công cụ hỗ trợ vấn tin.

Hệ thống Work-Flow cho phép chỉnh sửa, biên tập các dữ liệu địa lý có

được từ nhiều nguồn và ở các phiên bản khác nhau.

Với những phân tích trên ta có thể đi tới định nghĩa hệ thống thông tin

địa lý.

1.2.3. Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý GIS

Hệ thống máy tính ngay từ đầu đã nhanh chóng được sử dụng hữu hiệu

vào các công việc liên quan tới địa lý và phân tích địa lý. Cùng với sự ứng

dụng máy tính ngày càng tăng, khái niệm mới GIS phát triển từ những năm

1960.

Nhiều định nghĩa GIS đã ra đời, có thể dẫn ra đây một số định nghĩa [2]:

Burrough, 1986: GIS là những công cụ mạnh để tập hợp, lưu trữ, truy

cập, khôi phục, biểu diễn dữ liệu không gian từ thế giới thực, đáp ứng những

yêu cầu đặc biệt.

Lord Chorley, 1987: GIS là hệ thống thu nạp, lưu trữ, kiểm tra, tích

hợp, vận dụng, phân tích và biểu diễn dữ liệu tham chiếu tới mặt đất. Những

dữ liệu này thông thường là cơ sở dữ liệu tham chiếu không gian dựa trên

những phần mềm ứng dụng.

Michael Zeiler: Hệ thống thông tin địa lý GIS là sự kết hợp giữa con

người thành thạo công việc, dữ liệu mô tả không gian, phương pháp phân tích,

23

phần mềm và phần cứng máy tính – tất cả được tổ chức quản lý và cung cấp

thông tin thông qua sự trình diễn địa lý.

François Charbonneau, Ph. D: GIS là một tổng thể hài hòa của một công

cụ phần cứng và ngôn ngữ sử dụng để điều khiển và quản lý từ dữ liệu cho đến

phép chiếu không gian và của các dữ liệu mô tả có liên quan.

David Cowen, NCGIA, Mỹ: GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và các

thủ tục được thiết kế để thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiển

thị các dữ liệu qui chiếu không gian, để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế

hoạch phức tạp.

Mặc dù có sự khác nhau về mặt tiếp cận, nhưng nhìn các định nghĩa về

GIS đều có các đặc điểm giống nhau như sau: bao hàm khái niệm dữ liệu

không gian (spatial data), phân biệt giữa hệ thống thông tin quản lý

(Management Information System – MIS) và GIS. Về khía cạnh của bản đồ

học thì GIS là kết hợp của lập bản đồ trợ giúp máy tính và công nghệ cơ sở dữ

liệu. So với bản đồ thì GIS có lợi thế là lưu trữ dữ liệu và biểu diễn chúng là

hai công việc tách biệt nhau. Vì vậy, có nhiều cách quan sát từ các góc độ

khác nhau trên cùng tập dữ liệu.

1.2.4. Quan hệ giữa GIS và các ngành khoa học khác

GIS là ngành khoa học được xây dựng trên các tri thức của nhiều ngành

khoa học khác nhau. Đó là các ngành [2]:

Ngành địa lý: Có truyền thống lâu đời về phân tích không gian và nó

cung cấp các kỹ thuật phân tích không gian khi nghiên cứu; liên quan mật

thiết đến việc hiểu thế giới và vị trí của con người trong thế giới.

Ngành bản đồ (cartography): Có truyền thống lâu đời trong việc thiết

kế bản đồ, do vậy nó là khuôn mẫu quan trọng nhất của đầu ra GIS. Ngày

nay, bản đồ cũng là nguồn dữ liệu đầu vào chính của GIS.

24

Công nghệ viễn thám (remote sensing): Cho phép thu thập và xử lý dữ

liệu mọi ví trí trên Trái đất với giá rẻ. Các dữ liệu đầu ra của hệ thống ảnh vệ

tinh có thể được trộn với các lớp dữ liệu của GIS. Các ảnh vệ tinh là nguồn dữ

liệu địa lý quan trọng cho hệ thống GIS.

Ảnh máy bay: Với kỹ thuật đo chính xác, hiện nay ảnh máy bay là

nguồn dữ liệu chính về độ cao bề mặt Trái đất được sử dụng làm đầu vào của

GIS.

Bản đồ địa hình: Cung cấp dữ liệu có chất lượng cao về vị trí của ranh

giới đất đai, nhà cửa…

Khoa đo đạc: Là nguồn cung cấp các vị trí cần quản lý có độ chính xác

cao cho GIS.

Công nghệ thông tin: Thiết kế trợ giúp bằng máy tính (Computer-

Aided Design – CAD) cung cấp kỹ thuật nhập, hiển thị, biểu diễn dữ liệu. Đồ

họa máy tính (Computer Graphic) cung cấp công cụ để quản lý, hiển thị các

đối tượng đồ họa. Quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) đóng góp phương pháp biểu

diễn dữ liệu dưới dạng số và các thủ tục để thiết kết hệ thống, lưu trữ, truy

cập, cập nhật khối dữ liệu lớn. Trí tuệ nhân tạo sử dụng máy tính lựa chọn

dựa trên cơ sở các dữ liệu có sẳn bằng phương pháp mô phỏng trí tuệ con

người. Máy tính hoạt động như một chuyên gia trong việc thiết kế bản đồ,

phát sinh các đặc trưng bản đồ.

Toán học: Hình học, lý thuyết đồ thị.. được sử dụng trong thiết kế hệ

thống GIS và phân tích dữ liệu không gian.

Ngành thống kê: Được sử dụng để phân tích dữ liệu GIS, đặc biệt trong

việc hiểu các lỗi hoặc tính không chắc chắn trong dữ liệu GIS.

Quy hoạch đô thị: Lĩnh vực luôn liên quan tới bản đồ như bản đồ sử

dụng đất, bản đồ chuyên đề, bản đồ hạ tầng và các loại bản đồ khác. Với hai

loại bản đồ hiện trạng và quy hoạch tương lai, sử dụng GIS trong quy hoạch

25

làm cho công việc tiến hành sẽ nhanh hơn, và dễ dàng trong phân tích lịch sữ

hình thành và phát triển của đô thị và định hướng phát triển trong tương lai.

Quy hoạch vùng: Quy hoạch vùng cũng như quy hoạch tổng thể liên

quan tới một phạm vi lãnh thổ rộng lớn. Bản đồ đóng một vai trò quan trọng

và nó giúp cho người quy hoạch phân tích đưa ra phương án. Sử dụng GIS sẽ

vô cùng có ích, trong phân tích và thiết kế thể hiện đồ án, vì một trong những

khái niệm của GIS là tổ chức các lớp bản đồ. Các lớp bản đồ đó có thể là diện

tích phát triển, điều kiện hiện trạng, chất lượng sống tại địa phương, chiều

hướng tăng trưởng dân số, sự sự dụng nguồn nhân lực và tài nguyên… Còn

một vấn đề nửa là sự phong phú về cơ sở dữ liệu, sự phong phú về thông tin,

với độ chính xác trong quy hoạch cần tới.

Quy hoạch môi trường: Với sinh thái học, điều kiện tự nhiên, quan hệ

giữa con người và môi trường tự nhiên, công nghiệp nhà máy bao quanh tác

động tới điều kiện tự nhiên vượt khỏi tầm kiểm soát của con người, sự sử

dụng quá mức nguồn tài nguyên, ô nhiễm bầu khí quyển, ô nhiễm nguồn

nước, ô nhiễm đại dương và nhiều vấn đề khác nữa. Việc sử dụng GIS sẽ rất

có ích khi phân tích, quản lý, vận dụng, quy hoạch và ngăn chặn sự hủy hoại

môi trường.

Quản lý tài nguyên: Trong lĩnh vực quản lý tài nguyên, những dữ liệu

không gian có các chiều vật lý và vị trí trên mặt đất kết hợp với các yếu tố

cảnh quan được biểu thị như những đối tượng trên bản đồ. Quan hệ địa lý

giữa những đối tượng hình học và bản đồ và sự diễn tả nó là chìa khóa sử

dụng công nghệ GIS.

1.2.5. Ứng dụng của GIS

Hệ thống thông tin địa lý GIS đang được ứng dụng rộng rãi và đem lại

hiệu quả rõ rệt vào nhiều lĩnh vực. Để hiểu rõ hơn về GIS, sẽ có ích khi xem

xét một số ứng dụng của GIS [4]:

26

Nông nghiệp: Với hình ảnh thu được từ về tinh, việc sử dụng đất kết

hợp với hình ảnh mô tả El Nino đã đem lại hiệu quả trong nông nghiệp của

Brazil.

GPS – Hệ thống định vị toàn cầu đang được áp dụng theo thời gian

thực. Thiết bị nho, nhẹ, kèm theo phần mềm GPS được đem áp dụng cho việc

rải hóa chất phục vụ nông nghiệp.

Châu thổ San Joaquin – California, GIS được dùng để mô hình hóa

nguồn ô nhiễm Bản dồ cung cấp hình ảnh vùng đất bị nhiễm mặn, đượ tạo ra

nhờ công nghệ GIS.

Địa lý thương mại: Một công ty đã dùng GIS để đánh giá thời gian đi

lại của nhân viên tới nơi làm việc để xác định vị trí cơ quan mới thuận tiện

cho công việc.

Một công ty nhỏ ở Quebec đang bị sức ép cạnh tranh, đã dùng GIS để

xác định địa chỉ các cụm khách hàng của mình, sau đó gửi thư tới họ, xúc tiến

mối quan hệ, nên đã giữ được khách hàng.

Một công ty ở San Francisco đã dùng GIS để xác định các vị trí đặt cửa

hàng với mục tiêu có nhiều khách hàng, có hiệu quả kinh tế, thuận lợi về giao

thông.

Quân sự tình báo: Lực lượng không quân Hoa Kỳ đã sử dụng GIS để

quản lý, cập nhật và xem xét hàng triệu bảng ghi thời tiết, khí hậu.

Lực lượng vũ trang Thụy Điển đã sử dụng rộng rãi GIS để tạo ra những

mô phỏng cho huấn luyện quân sự cũng như dân sự.

Quân đội Canada đã tùy biến phần mềm GIS cho phù hợp với hệ thống

chỉ huy của đất nước.

Sinh thái và bảo tồn: Colombia xây dựng cơ sở dữ liệu, để ưu tiên dành

đất cho vườn Quốc gia.

27

Kenya GIS đã phát hiện ra các động vật ở hoang mạc phân tán trong

mùa ẩm ướt và tập trung vào khu vực trũng vào mùa khô. Sự hiểu biết về

vùng di cư đã giúp cho việc quản lý nguồn nước, dẫn nước cho đời sống

hoang dã và các vật nuôi.

GIS được áp dụng ở đảo Santa Catalina – California để đánh giá chi phí

sinh thái và lợi ích của các con đường. Đánh giá hai mặt của vấn đề xây dựng

đường: có điều kiện lui tới quản lý hệ sinh thái, nhưng đồng thời làm chia cắt

cảnh quan.

Cấp điện và khí đốt: Beirut phân tích dòng năng lượng để giảm bớt tổn

thất và tăng mức điện áp. GIS mô hình hóa các phương thức cấp điện khác

nhau tìm ra phương án tối ưu.

New Mexico đã sử dụng GIS để quản lý xây dựng, vận hành và bảo

dưỡng 2.500 dặm chuyển tải năng lượng điện. Mục đích quan trọng hàng đầu

là ngăn chặn những việc làm hủy hoại môi trường.

Hãng năng lượng Đan Mạch đã xây dựng cơ sở dữ liệu về sử dụng

năng lượng của từng công trình trên lãnh thổ. Thông tin đó được dùng cho

quy hoạch năng lượng và thiết kế hệ thống phân phối năng lượng.

Cứu hộ và an toàn công cộng: Năm 1997, phi thuyền Cassini được

phóng lên thăm dò sao Thổ, GIS được sử dụng để đánh giá các nguy cơ tai

nạn có thể xảy ra trên tàu do polutolium gây ra.

Cơ quan Khảo sát động đất quốc gia của Italia xây dựng hệ thống thông

tin thống nhất. Hệ thống này tạo ra các bản báo cáo theo thời gian thực và các

bản đồ hoạt động địa chấn.

Quản lý môi trường: Hàn Quốc, phân vùng các vườn quốc gia khi phân

tích vị trí xây dựng các vườn quốc gia đã sử dụng đặc tính tiêu chuẩn về độ

cao, độ dốc, điều kiện trạng thái tự nhiên của các vùng, đã phát hiện ra rằng

một số công viên đã được đặt ở nơi không thích hợp.

28

Một đập chắn nước rộng lớn được xây dựng ở Thổ Nhĩ Kỳ, GIS đã

được sử dụng để đánh giá đầy đủ những ãnh hưởng của nó tới tưới tiêu, thủy

điện, sức khỏe, khai thác mỏ, giáo dục, du lịch, viễn thông.

Bavaria, mô hình cân bằng sinh thái kết hợp với phần mềm GIS cung

cấp công cụ cho quản lý môi trường. Những thông tin đó được quảng bá trên

mạng internet.

Hệ thống Chính quyền liên bang: Chính quyền thung lũng Tennessee

đã xây dựng hệ thông tin đất đai để hỗ trợ quản lý đất đai, tự nhiên, tài

nguyên trồng trọt, quy hoạch sử dụng và kết hợp với luật và chính sách.

Cơ quan Quản lý khí quyễn và đại dương quốc gia Hoa Kỳ đã xây dựng

công cụ để tập hợp Metadata như tọa độ biên giới, phép chiếu bản đồ và

thông tin thuộc tính.

Lâm nghiệp: Việc xây dựng và sử dụng những con đường ở thung lũng

trong rừng có thể làm tăng thêm đáng kể những chất lắng đọng. Một công ty

khai thác rừng đã xây dựng đường hầm kiểu trầm tích để thiết lập kế hoạch

duy tu.

Cơ quan Dịch vụ nghề các và động vật hoang dã Hoa Kỳ đã thiết lập

một hướng dẫn cho việc quản lý rừng nơi có chim gõ kiến mào đỏ - một loài

đang có nguy cơ tuyệt chủng. GIS đã được sử dụng để tính toán diện tích

vùng sinh tồn của chúng.

Chăm sóc y tế: Chính quyền California biên tập địa chỉ người điều trị

ngoại trú ở nông thôn và dân tộc ít người để chăm sóc sức khỏe. GIS được sử

dụng để biểu thị những yếu tố địa lý, kinh tế, xã hội, nhân khẩu và sử dụng

những dữ liệu đó để chăm sóc y tế.

Những nhà nghiên cứu ở trường Đại học tổng hợp sử dụng GIS để phân

tích những bệnh đặc biệt, hiếm thấy đã tính toán được sự ảnh hưởng của các

yếu tố môi trường tới căn bệnh.

29

Cororado, tỷ lệ phần trăm trẻ sơ sinh nhẹ cân vượt quá tỷ lệ của toàn

quốc. GIS đã được dùng để kiểm tra các yếu tố như tuổi, chủng tộc, giáo dục,

sự phát triển và đưa vào chương trình sức khỏe cộng đồng.

Giáo dục: Một tổ chức giáo dục đã sử dụng GIS để trợ giúp sinh viên

phát hiện những vấn đề thuộc về địa lý, nuôi dưỡng ước muốn nghiên cứu,

phân tích và thẩm định những nghiên cứu của mình.

Trường đại học đã đưa GIS vào chương trình giảng dạy, nhằm giúp

sinh viên một “ý thức không gian” bằng cách trình bày cho họ hiểu hành động

của các nhân họ phải hòa đồng với khung cảnh chung của thế giới.

Địa chất và khai thác mỏ: GIS được sử dụng ở Tây Virginia để điều

khiển mỏ acid, quản lý việc thoát nước mưa.

Công ty Dịch vụ mỏ đã sử dụng GIS để tạo cơ sở dữ liệu phục vụ tìm

địa điểm chôn lấp chất thải phóng xạ, chương trình thăm dò mỏ, quản lý sử

dụng nước ngầm.

Hải dương, bờ biển, tài nguyên biển: Cơ quan Hải dương Hoa Kỳ đã sử

dụng dữ liệu ảnh viễn thám nhiệt độ biển, tính toán sự thay đổi các điểm mũi

đất và nguy cơ xói bờ biển.

Bất động sản: Một tổ chức xây dựng nhà ở cho các gia đình thu nhập

thấp đã sử dung GIS phân tích yêu cầu quy hoạch mặt bằng, đã bảo tồn được

đa số các cây cối hiện có.

Một công ty kinh doanh bất động sản sử dụng GIS để lựa chọn khu đất

xây dựng đáp ứng nhu cầu đa dạng của người sử dụng. Các yếu tố được cân

nhắc là sự tiếp cận, điểm nhìn, vùng cư trú và quá trình được cấp phép.

Viễn thám và chụp ảnh bằng máy bay: Công ty chụp ảnh kỹ thuật số đã

sử dụng ảnh chụp bằng máy bay tham chiếu địa hình, tạo ra dữ liệu không

gian thời gian thực. Những hình ảnh này được gửi về trạm mặt đất hợp nhất,

tái định dạng và chiếc xuất tự động ra các đối tượng địa lý.

30

Nhà nước, chính quyền địa phương: Ở Quatar, người ta đưa camera

vào trong đường ống của mạng lưới thoát nước để thu được những dữ liệu

ảnh về tình trạng của đường ống. Những hình ảnh này được kết hợp với các

dữ liệu địa lý khác, cho thông tin vận hành và bảo dưỡng hệ thống.

Ở Denver, sân bay quốc gia nằm ở vùng nông thôn. GIS được áp dụng

để xây dựng viễn cảnh phát triển trong thời gian 5 năm, 10 năm, 15 năm tới.

Ukraine, những thay đổi về chính trị kéo theo các làn sóng chuyển đổi

sử dụng đất. Sự thiếu những ghi chép chính xác đã cản trở công việc tạo ra

các bản đồ trắc địa, vì vậy một hệ thống đăng ký đất mới đã được phát triển,

dựa trên ảnh vệ tinh có độ phân giải cao và đổi mới các phần mềm ứng dụng.

Viễn thông: Colombia mạng lưới cáp quang được chụp và biểu diễn

từng bộ phận của mạng lưới trên dữ liệu GIS.

Indonesia, GIS được dùng để quản lý hệ thống radio và điện thoại,

bằng phương pháp nghiên cứu vị trí trạm, nhân khẩu trong vùng, phạm vi cư

trú của người sử dụng và sự bảo dưỡng thiết bị.

Ngành viễn thông sử dụng dữ liệu sử dụng đất, phủ sóng, dự đoán sự

suy giảm tín hiệu để phát triển mạng vô tuyến viễn thông.

Giao thông vận tải: Hàn Quốc, GIS được dùng để điều khiển giao

thông nhằm làm giảm bớt lưu lượng ở nút cổ chai các đường cao tốc.

Cung cấp nước và bảo vệ nguồn nước: Dân số tăng và sự mở rộng sản

xuất nông nghiệp ở Ai Cập đặt ra một yêu cầu quản lý nguồn nước. Chính

phủ đã xây dựng một hệ thống nhằm quản lý sông Nil, các sông ngòi, kênh

mương, đường ống, trạm bơm.

Florida, máy điện toán được áp dụng tính toán làm giảm sự ngập úng

và đảm bảo vệ sinh môi trường. Khi trận mưa lớn tới, hình ảnh vệ tinh sẽ

được dùng để đánh giá lượng mưa, trợ giúp cho việc vận hành các trạm bơm

thoát nước.

31

Canada, những ô nhiễm do giao thông thủy được mô phỏng những ảnh

hưởng của các nguồn gây o nhiễm đa dạng dưới những điều kiện khác nhau.

Tóm tắt những ứng dụng của GIS:

Những ứng dụng kể trên cho thấy những ứng dụng rất đa dạng của GIS.

Nó luôn luôn làm cho ta ngạc nhiên về phạm vi ứng dụng rộng rãi của công

nghệ GIS. Đặc trưng chung của những ứng dụng kể trên là [4]:

Thông thường, GIS hòa nhập với các ứng dụng khác để trình diễn

những phân tích địa lý và khoa học. Điều quan trọng là dữ liệu được cấu trúc

và lưu giữ theo cách sao cho có thể cung cấp được cho người truy cập.

Dữ liệu mở rộng được xây dựng theo cách dễ dàng hòa nhập dữ liệu địa

lý với các dữ liệu khác, như dữ liệu thời gian thực, hình ảnh, cơ sở dữ liệu

hợp thành.

Ngoài khả năng in ấn bản đồ trình diễn những thông tin địa lý truyền

thống, còn có bản đồ trên mạng internet sống động, mạnh mẽ, trợ giúp việc ra

quyết định. Sự phối hợp nhiều dữ liệu phức tạp, trợ giúp cho sự phân tích và

vấn tin.

Sự lựa chọn cấu trúc dữ liệu cần thiết là điều mong muốn của người sử

dụng. Những ứng dụng nêu trên minh họa rõ nhiều áp dụng việc mô hình hóa

trái đất như bề mặt liên tục, lưới raster, hay một tập hợp của các đối tượng

riêng lẻ theo cấu trúc vector.

1.3. CHUẨN OPENGIS

1.3.1. Tổng quan về OGC

OGC được thành lập vào ngày 25 tháng 09 năm 1994 với 8 thành viên

chủ chốt. Những thành viên đó bao gồm: Camber Corporation, University of

Arkansas-CAST, Center for Environment Design Research at California

University, Intergraph Corporation, PCI Remote Sensing, QUBA, USACERL

và USDA Soil Conservation Service. Intergraph là thành viên nguyên tắc

32

thương mại đầu tiên của OGC, sau này Intergraph đóng góp rất nhiều nỗ lực

để phát triển các đặc tả của OGC. Hiện nay Intergraph là thành viên chiến

lược của OGC.

OGC là một tổ chức xây dựng các chuẩn với tính chất đồng tâm, tự

nguyện, có tính toàn cầu và phi lợi nhuận. OGC dẫn dắt việc phát triển các

chuẩn cho các dịch vụ trên cơ sở vị trí và không gian địa lý. OGC hoạt động

với chính quyền, các nhà nông nghiệp GIS và các viện nghiên cứu để tạo ra

các giao tiếp ứng dụng mở cho các hệ thống thông tin địa lý và các công nghệ

chính yếu khác có liên quan.

Ngày nay, OGC là một tổ chức quốc tế của 438 công ty (số liệu ngày

23/03/2012), các tổ chức chính phủ và các trường đại học tham gia vào quá

trình tìm tiếng nói chung để phát triển các đặc tả giao tiếp cho cộng đồng.

Chúng ta thường gọi đó là các đặc tả OPENGIS (OpenGIS Specifications).

Các đặc tả OpenGIS hỗ trợ các giải pháp đồng vận hành, tích hợp làm cho dữ

liệu địa lý luôn sẵn sàng phục vụ cho Web, các dịch vụ trên nền tảng định vị,

các dịch vụ không dây và phù hợp với các xu hướng chính của công nghệ

thông tin. Các đặc tả sẽ tăng cường sức manh cho các nhà phát triển công

nghệ nhằm biến các dịch vụ và thông tin không gian phức tạp trở nên dễ dàng

truy cập và hữu ích bới hầu hết các loại ứng dụng.

Số thành viên tham gia vào OGC ngày càng tăng với mọi thành phần:

tư nhân, nhà nước và các trung tâm nghiên cứu dưới nhiều hình thức khác

nhau. Việc tham gia vào OGC là cơ hội nắm bắt được các xu thế phát triển

của công nghệ GIS đồng thời là nơi để nhận được các tư vấn, hỗ trợ cần thiết

để hoạch định các chính sách phát triển GIS và các kinh nghiệm quý báu từ

các dự án GIS trên toàn thế giới theo chuẩn OpenGIS nhằm thực thi hiệu quả

khả năng đồng vận hành, tích hợp dữ liệu giữa các hệ thống khác nhau.

33

1.3.2. Các dịch vụ hỗ trợ bởi OpenGIS

OpenGIS đã đưa ra ba chuẩn dịch vụ truy cập thông tin địa lý mang

tính chuẩn hóa cao là: WMS (Web Map Service), WFS (Web Feature

Service), WCS (Web Coverage Service) đáp ứng nhu cầu trao đổi, chia sẻ

thông tin giữa các hệ thống với nhau.

Ngoài đặc tả cho các dịch vụ, OpenGIS còn đặc tả một số chuẩn phục

vụ cho quá trình truy vấn, truyền tải, định dạng thông tin: GML, KML, Filter

Encoding, Simple Features, GeoAPI, CityGML,…

a. Web Map Service (WMS)

WMS là một dịch vụ giúp tạo ra các bản đồ dựa trên các dữ liệu địa lý.

Bản đồ ở đây được hiểu như một cách thể hiện trực quan của dữ liệu địa lý,

còn bản thân bản đồ không được xem là dữ liệu. Các bản đồ này được hiển thị

dưới định dạng ảnh như PNG, GIF, JPEG hoặc các định dạng thành phần đồ

họa vector như SVG (Scalable Vector Graphics), WebCGM (Web Computer

Graphics Metafile). Một WMS sẽ hỗ trợ ba thao tác, trong đó có hai thao tác

đầu là bắt buộc cho mọi WMS [2].

GetCapabilities: cung cấp các thông tin metadata ở mức dịch vụ, đó là

đặc tả cho các thông tin của dịch vụ WMS và các tham số cần thiết cho các

yêu cầu.

GetMap: cung cấp ảnh bản đồ khi nhận được các tham số về chiều và

thông tin không gian địa lý hợp lệ.

GetFeatureInfo: truy vấn thông tin của các feature trên bản đồ.

b. Web Feature Service (WFS)

WFS cho phép một client nhận và cập nhật dữ liệu không gian được mã

hóa trong GML từ nhiều WFS khác nhau. WFS hỗ trợ các thao tác INSERT,

UPDATE, DELETE, LOCK, QUERY và DISCOVERY trên các feature địa

lý và phi địa lý sử dụng giao thức HTTP.

34

Đối tượng địa lý là một tập các thuộc tính, mà mỗi thuộc tính là một bộ

ba giá trị sau {tên, kiểu, giá trị}. Tên và kiểu của thuộc tính đối tượng được

quy định bởi kiểu đối tượng đó. Các đối tượng địa lý phải có ít nhất một thuộc

tính có giá trị mô tả thông tin địa lý. Nó có thể có các thuộc tính không nhằm

mô tả thông tin địa lý.

Tiến trình yêu cầu và xử lý yêu cầu [4]:

Ứng dụng client yêu cầu tài liệu mô tả khả năng của dịch vụ WFS. Đó

là tài liệu mô tả các thao tác mà WFS hỗ trợ đồng thời liệt kê danh sách các

FeatureType mà dịch vụ này hỗ trợ.

Ứng dụng client có thể gởi yêu cầu lấy thông tin mô tả chi tiết của một

hay nhiều FeatureType đến WFS.

Dựa trên thông tin mô tả chi tiết của các FeatureType này, ứng dụng

client sẽ tạo ra một yêu cầu.

Yêu cầu này được gởi đến server.

WFS thực thi yêu cầu đó.

Sau khi đáp ứng xong yêu cầu, WFS sẽ gởi về trạng thái kết quả của

việc đáp ứng (thành công một thao tác, hay thất bại).

WFS hỗ trợ các thao tác sau [4]:

GetCapabilities: WFS bắt buộc phải mô tả khả năng của nó qua thao tác

này. Nó chỉ ra các FeatureType mà nó hỗ trợ và các thao tác mà nó hỗ trợ trên

mỗi FeatureType.

DescribeFeatureType: Khi có yêu cầu, WFS phải có khả năng mô tả

cấu trúc của bất kỳ FeatureType nào mà nó hỗ trợ.

GetFeature: WFS phải có khả năng đáp ứng các yêu cầu lấy các thể

hiện của feature. Client có thể chỉ rõ các thuộc tính cần lấy và các ràng buộc

trên các feature đó.

35

GetGmlObject: WFS có thể đáp ứng các yêu cầu lấy các thể hiện của

feature bằng việc sử dụng Xlinks đã được đề cập trong XML IDs của nó.

Client phải chỉ định có hay không việc nhúng phần tử Xlinks vào trong dữ

liệu trả về.

Transaction: WFS có thể phục vụ một yêu cầu về giao dịch. Một giao

dịch được định nghĩa là những thao tác làm thay đổi features bao gồm: thêm,

sửa và xóa trên features.

LockFeature: WFS có thể xử lý việc khóa một hoặc nhiều thể hiện của

FeatureType trong suốt quá trình giao dịch.

Dựa trên những thao tác đã được đề cập có thể phân WFS thành 3 loại

như sau:

Basic WFS: Hỗ trợ GetCapabilities, DescribeFeatureType và

GetFeature. Nó được xem như một WFS chỉ đọc.

XLink WFS: Hỗ trợ Basic WFS và GetGmlObject.

Transaction WFS: Hỗ trợ Xlink WFS và Transaction, LockFeature.

c. Web Coverage Service (WCS)

WCS cung cấp dữ liệu dưới dạng Coverage. Coverage là loại dữ liệu

biểu diễn các hiện tượng thay đổi theo không gian. WCS cung cấp các

phương thức để client truy cập và lấy dữ liệu về [4]:

GetCapabilities: Trả về một tài liệu XML (extensible Markup

Language mô tả chức năng của WCS.

DescripeCoverage: Trả về một tài liệu XML mô tả các Coverage mà

WCS Server có thể cung cấp.

GetCoverage: Trả về một Coverage thỏa mãn các điều kiện mà client

cung cấp

1.4. GIƠI THIỆU WEBGIS

Phần mềm GIS đã cho phép người dùng quan sát dữ liệu không gian

36

với định dạng riêng biệt của nó. Kết quả là, việc biểu diển dữ liệu không gian

trở nên dễ dàng và ngày càng dễ hiểu. Đáng tiếc là, không phải ai cũng có thể

truy cập vào hệ thống GIS hoặc là sẽ mất một khoảng thời gian cần thiết để sử

dụng nó một cách hiệu quả. WebGIS trở thành một giải pháp rẻ tiền và đơn

giản để biểu diển dữ liệu không gian địa lý và các công cụ xử lý. Nhiều tổ

chức cũng quan tâm đến việc phân phối bản đồ và các công cụ xử lý đến

người sử dụng mà không có bất cứ hạn chế nào về thời gian và vị trí. Công

nghệ WebGIS cho phép phát hành, tiếp cận, truy vấn thông tin không gian

trong một môi trường mở như Internet đã cho phép phát huy các tiềm năng

chưa được đánh thức của các hệ thống thông tin địa lý, không gian và đưa ứng

dụng lên một tầm cao mới.. Việc ứng dụng các chuẩn mở cũng ngày càng

được quan tâm bởi tính đồng nhất và toàn cầu hóa trong giao tiếp và chia sẻ

dữ liệu GIS giữa các hệ thống với nhau. Việc kết hợp WebGIS với chuẩn mở

OpenGIS hứa hẹn đem lại nguồn sinh khí mới cho các ứng dụng WebGIS

trong bối cảnh toàn cầu hóa hiện nay [4].

1.4.1. Xây dựng WebGIS Server

WebGIS Server trong đề xuất này, được xây dựng dựa trên ba dịch vụ

chính của chuẩn OpenGIS: WMS, WFS, WCS các dịch vụ này cung cấp

thông tin về dữ liệu địa lý và phi địa lý thông qua chuẩn dữ liệu GML như

Hình 1.2. Ngoài ra khi xây dựng WebGIS Server cần tuân thủ một số chuẩn

về truy vấn dữ liệu như:

WebGIS Server có khả năng kết nối đến các nguồn dữ liệu khác nhau

như: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu bao gồm: Microsoft SQL Server 2008, Oracle,

MySQL, PostgreSQL với Plugin hỗ trợ lưu trữ dữ liệu không gian PostGIS,

…; tập tin chứa dữ liệu không gian và hệ thống cung cấp dữ liệu thuộc tính

khác thông qua giao thức SOAP [2].

37

Hình 1.2: Mô hình WebGIS Server

Diễn giải mô hình [4]:

WFS: Cho phép một client nhận và cập nhật dữ liệu không gian được

mã hóa trong GML từ nhiều WFS khác nhau. Nguồn dữ liệu do WFS cung

cấp được lấy từ 2 nguồn là Spatial data và Web Services.

WMS: Là một dịch vụ giúp tạo ra các bản đồ dựa trên các dữ liệu địa

lý. Nguồn dữ liệu do WMS cung cấp được lấy từ WFS và Spatial data.

WCS: Có tính năng tương đương với WFS nhưng nó làm việc với dữ

liệu Raster. Nguồn dữ liệu do WCS cung cấp được lấy từ WMS và Spatial

data (Raster).

Web Services: Cung cấp dữ liệu phi địa lý từ nhiều lĩnh vực khác nhau

nhằm thể hiện các thông tin về hiện trạng, mật độ, mức độ lên bản đồ.

Spatial data: Trong ngữ cảnh của mô hình đề xuất, spatial data cho

phép lưu trữ dữ liệu không gian. Các dữ liệu này có thể được lưu trữ trong

một tập tin hoặc một hệ cơ sở dữ liệu có hỗ trợ lưu trữ dữ liệu không gian.

1.4.2. Xây dựngWebGIS Client

Vai trò của WebGIS client là tiếp nhận yêu cầu từ phía người dùng,

chuyển yêu cầu của người dùng lên WebGIS Server, tiếp nhận và phân tích kết

quả từ WebGIS Server trả về và hiển thị kết quả.

Database System

MS SQL Server 2008, PostgreSQL, MySQL,….

WEBGIS SERVERWEBGIS SERVER

WMSWMS WFSWFS WCSWCS

GWCGWC

SOAP

Hệ thống khácHệ thống khác

38

Một yêu cầu mang tính sống còn khi lựa chọn và xây dựng hệ thống

WebGIS Client là khả năng tuân thủ các chuẩn giao tiếp đã được qui định mà

trong đề xuất giải pháp này là chuẩn OpenGIS.

Hình 1.3 trình bày mô hình tương tác giữa WebGIS Client với WebGIS

Server và các WebGIS Server như Google, Yahoo Map,…Trong mô hình trên

cũng trình bày khả năng gởi, nhận, phân tích và hiển thị bản đồ với sự hỗ trợ của

bộ Plugin là SVG [4].

Hình 1.3: Mô hình WebGIS ClientDiễn giả mô hình:Requester: Có nhiệm vụ nhận và gởi yêu cầu từ Client lên và Server trả

ngược lại.Parser: Phân tích và hiển thị bản đồ theo chuẩn SLD.

Map ServerMap Server

WebGIS Client

SVG PLUGIN

RequesterRequester

SLDSLD

ParserParser

Google, yahoo map,…Google, yahoo map,…

39

Hình 1.4: Mô hình tương tác giữa WebGIS Server và WebGIS Client

Khi nhận dữ liệu từ WFS, Web Client tiến hành phân tích tập GML

thành 2 tập dữ liệu: dữ liệu địa lý và phi địa lý. Các dữ liệu địa lý sẽ được

đóng gói theo chuẩn SVG. Sau khi đóng gói, Web Client chuyển dữ liệu này

cho SVG để hiển thị các thông tin địa lý. Đối với dữ liệu phi địa lý, tùy thuộc

vào từng nhu cầu cụ thể sẽ được xử lý và hiển thị thông qua đặc tả SLD

(Styled Layer Descriptor).

Đối với các dữ liệu từ WMS, Web Client sẽ hiển thị thông tin hình ảnh

từ WMS trả về. Đối với dữ liệu phi địa lý, tùy thuộc vào từng nhu cầu cụ thể

sẽ được xử lý và hiển thị thông qua đặc tả SLD (Styled Layer Descriptor) [2].

XML

GMLWebGIS Server WebGIS Client

Geometry

Data SVG

Parser

GMLWeb Client

40

Hình 1.5: Phân tích dữ liệu phía Web Client

Hình 1.6: Cơ chế hiển thị và chồng lớp dữ liệu

Do tính chất của dữ liệu trả về từ WebGIS Server là vector nên việc

hiển thị, tô màu chủ yếu thực hiện phía Client. Kỹ thuật tô màu cho các đối

tượng trên bản đồ phía client có thể thực hiện theo nhiều cách thức khác nhau,

tuy nhiên việc tuân theo một chuẩn tô màu hoặc thể hiện các đối tượng địa lý

cũng mang ý nghĩa quan trọng trong quá trình giao tiếp cũng như khả năng sử

dụng lại. OpenGIS đưa ra đặc tả SLD (Styled Layer Descriptor) mô tả qui tắc

cũng như cách thức chung cho việc thể hiện và tô màu cho các đối tượng địa

lý.

Đối với trường hợp dữ liệu trả về là dạng ảnh đối với trường hợp sử

dụng dịch vụ WMS thì WebGIS Client chỉ việc hiển thị các ảnh trả về từ

Server.

Việc chồng lớp bản đồ được thực hiện khá đơn giản, các lớp bản đồ

được chia ra thành các đối tượng riêng biệt và được ghép nối với nhau thông

qua thẻ <div> [4].

1.4.3. Định hướng lựa chọn công nghệ

Viewer

Layer 3GML

Layer 2GML

Layer 1GML

SLD

SLD

SLD

41

Hiện nay có rất nhiều giải pháp đáp ứng được nhu cầu và thiết kế như

trên, nhưng nhìn chung có thể phân thành 2 loại đó là giải pháp nguồn đóng

và giải pháp nguồn mở.

Giải pháp nguồn đóng: Hiện nay đối với các sản phẩm nguồn đóng

nổi trội nhất đầu tiên phải kể đến các sản phẩm: ArcGIS Server của ESRI,

MapXtreme của MapInfo, ProjectWise của Bentley Systems ,GeoMedia Web

Map của Intergraph,…

Nhìn chung các sản phẩm thương mại hiện nay trên thị trường đáp ứng

tốt các nhu cầu đặt ra, một số tính năng của phần mềm thương mại [4]:

Quản lý dữ liệu: Cung cấp dịch vụ dữ liệu địa lý cho việc kết xuất

thông tin, tái tạo và đồng bộ hóa cũng như cung cấp các công cụ làm việc để

quản lý dữ liệu không gian quy mô lớn trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ

RDBMS như IBM DB2, IBM Informix, Oracle, Microsoft Access, Microsoft

SQL Server, and PostgreSQL.

Các dịch vụ WebGIS: Hỗ trợ dịch vụ Web bao gồm: bản đồ, ảnh, cộng

cụ định vị, xử lý địa lý, KML, WMS, WCS, WFS và WFS-T. REST và truy

cập SOAP cùng với các chức năng biên tập.

Phân tích không gian: Hỗ trợ các công cụ phân tích và xử lý địa lý dựa

trên máy chủ gồm có phân tích mạng lưới, phân tích ba chiều, phân tích

không gian, phân tích vector cũng như các mô hình, câu lệnh và các công cụ

phân tích.

Xuất bản tới người xem

Hỗ trợ một loạt các loại cho máy khách như ArcGIS Desktop, ArcGIS

Explorer, ArcGIS for AutoCAD, và các ứng dụng truy cập Web.

Quản lý ảnh

42

Hỗ trợ một hệ thống quản lý ảnh toàn diện để cung cấp một số lượng

ảnh lớn có thể được sử dụng trên máy trạm, ứng dụng di động, web hoặc máy

khách

Ứng dụng lập bản đồ mạng cung cấp một ứng dụng bản đồ tương thích

và độc lập với các công cụ để định hướng bản đồ, xem thông tin đối tượng, đo

đạc, tìm kiếm địa chỉ hoặc truy vấn và tìm kiếm thuộc tính.

Công cụ phát triển ứng dụng: Bao gồm APIs and Application

Development Framework for .NET, Java, JavaScript, Flex, Microsoft

Silverlight/WPF, và Enterprise JavaBeans ADF components (Chỉ với phiên

bản Advanced).

Biên tập dữ liệu không gian qua Web: Hỗ trợ các nhiệm vụ biên tập

không gian cho các ứng dụng như thêm, chỉnh sửa và xóa một đối tượng bản

đồ như điểm, đường, vùng.

Phân tích không gian cấp cao: Các phân tích ứng dụng của 3D Analyst,

Geostatistical Analyst, Network Analyst, and Spatial Analyst không phải

đóng phí .

Ứng dụng Mobile GIS: Cung cấp một ứng dụng di động độc lập và

tương thích cho phép truy vấn nhanh chóng và cập nhật dữ liệu trên máy chủ

từ xa.

43

Hình 1.7: Các sản phẩm của ESRI và mô hình triển khai của ESRI

Giải pháp nguồn mở: Hiện nay giải pháp nguồn mở cũng khá phong

phú và đa dạng đáp ứng ngày càng cao nhu cầu của người dùng. Các sản

phẩm phần mềm chủ yếu là Web Server, Web Client, Ứng dụng chạy trên

máy đơn.

Phần mềm Web Server: Nguồn mở phổ biến hiện nay được thế giới và

một số Sở-Ngành của Việt Nam sử dụng như: GeoServer, Map Server,

Mapfish, deegree, Mapbender,…các phần mềm này hầu hết đều áp dụng

chuẩn OpenGIS, tùy vào mức độ phổ biến và mục đích mà mức độ áp dụng

của mỗi phần mềm khác nhau [4].

GeoServer: Là phần mềm nguồn mở được viết bằng ngôn ngữ Java, hỗ

trợ tốt hai dịch vụ WMS và WFS. Là một dự án mang tính cộng đồng,

Geoserver được phát triển, kiểm thử và hỗ trợ bởi nhiều nhóm đối tượng và tổ

chức khác nhau trên toàn thế giới. GeoServer xây dựng các dịch vụ dựa trên

chuẩn OpenGIS. Hiện nay, ở Việt Nam có một số tổ chức cá nhân đã tìm hiểu

44

và triển khai phần mềm này trong đó có Cục Công nghệ thông tin thuộc Bộ

Tài nguyên và Môi Trường.

MapServer: Là dự án của OSGeo, và được duy trì bởi các nhà phát

triển từ khắp nơi trên thế giới. Ban đầu được phát triển bởi trường Đại học

Minnesota (UMN) ForNet dự án trong hợp tác với NASA, và Bộ Tài nguyên

Minnesota (MNDNR). Sau đó nó được tổ chức bởi các dự án TerraSIP,

NASA tài trợ dự án giữa UMN và một tập đoàn lợi ích quản lý đất đai.

Mapserver hỗ trợ hầu hết các chuẩn của OGC: WMS (client/server), non-

transactional WFS (client/server), WMC, WCS, Filter Encoding, SLD, GML,

SOS, OM.

Deegree: Là gói phần mềm nguồn mở được viết bằng ngôn ngữ Java,

tuân thủ các chuẩn OpenGIS. Deegree là một dự án của OSGeo (Open Source

Geospatial Foundation) nhằm cung cấp các phần mềm hỗ trợ quản lý và phân

tích dữ liệu không gian.

Mapfish: Là một framework cho phép xây dựng các ứng dụng web. Nó

chú trọng vào năng suất và chất lượng của sản phẩm. Mapfish được phát triển

dựa trên Python web framework. Nó hỗ trợ tốt công nghệ RIA tuân thủ chuẩn

OpenGIS. Mapfish tuân thủ chuẩn OpenGIS vào việc xây dựng các dịch vụ

bao gồm WMS, WFS.

45

Hình 1.8: Kiến trúc của các phần mềm nguồn mở

Phần mềm Web Client gồm có: Openlayers, GeoExt, kvwmap,…đại

diện và nổi bật nhất là OpenLayers, OpenLayers được cộng đồng đóng góp và

đánh giá rất cao bởi tính ổn định cũng như khả năng kết nối và hiển thị thông

tin từ các dịch vụ WMS, WFS, WCS. Ngoài ra, Openlayers còn hỗ trợ hiển

thị dữ liệu không gian trên thiết bị di động [4].

Phần mềm Desktop: Các phần mềm nguồn mở chạy trên máy trạm là

phương tiện để người sử dụng khai thác, xử lý và hiển thị thông tin. So với

các phần mềm chạy trên máy chủ thì các phần mềm chạy trên máy trạm đa

dạng hơn rất nhiều cả về số lượng lẫn chức năng. Phần dưới đây sẽ khái quát

về các phần mềm phổ biến nhất hiện nay [4].

GRASS: Phần mềm GIS mã nguồn mở được biết đến sớm nhất, từ

những năm 1980. Với thiên hướng là phần mềm GIS chuyên xử lý dữ liệu

WMS/WFS

Client

Services

Database

JDBC

HTTP/SOAP

46

raster, GRASS có chức năng biên tập dữ liệu vectơ rất hạn chế nên khó có thể

sử dụng được trong hệ thống thông tin đất đai.

Quantum GIS (QGIS): Được phát triển trong sự hợp tác chặt chẽ với

GRASS. Các chức năng biên tập dữ liệu vectơ tuy tốt hơn GRASS nhưng vẫn

còn thua kém nhiều phần mềm GIS mã nguồn mở khác nên không phải là lựa

chọn tốt cho hệ thống thông tin đất đai.

uDIG: Được phát triển bởi Refractions Research (nhà sản xuất

PostGIS), vì thế uDIG có một lợi thế lớn là hỗ trợ rất tốt cơ sở dữ liệu

PostgreSQL/PostGIS.Tuy nhiên, những phiên bản đầu tiên của uDIG các

chức năng biên tập dữ liệu vector rất hạn chế. Với các phiên bản sau này,

nhược điểm này dần dần đang được khắc phục.

Ilwis: Ban đầu là phần mềm thương mại phát triển bởi ITC (Hà Lan),

gần đây đã trở thành phần mềm mã nguồn mở. Với bản chất là một phần mềm

thương mại nên Ilwis có khá nhiều chức năng mạnh.

1.5. HỆ QUẢN TRỊ CSDL POSTGRESQL VÀ POSTGIS

Cơ sở dữ liệu không gian

Là một hệ thống CSDL quan hệ:

Cung cấp các kiểu dữ liệu không gian trong mô hình dữ liệu và các

ngôn ngữ truy vấn

Hỗ trợ các kiểu dữ liệu không gian trong việc thực thi chính nó, cung cấp

các kiểu đánh chỉ mục để thực thi truy vấn nhanh nhất từ bảng dữ liệu lớn.

Giải thích:

Các kiểu dữ liệu không gian như Point, Line, Polygon. CSDL không

gian cung cấp cung cấp mô hình trừu tượng cơ bản cho cấu trúc của thực thể

hình học trong không gian cũng như mối quan hệ giữa chúng như quan hệ

giao nhau (intersects(a, b)), thuộc tính như diện tích, chu vi của mô hình

47

(area(a) hay perimeter(a)), hoặc tìm điểm giao giữa 2 mô hình

(intersection(a.b)).

Việc đánh chỉ mục cho dữ liệu là vô cùng quan trọng, nó giúp ích cho

việc tối ưu hóa truy vấn dữ liệu, giảm thời gian truy vấn, giảm bộ nhớ lưu

trữ… [3]

Đặc trưng của CSDL không gian

Cơ sở dữ liệu không gian sử đụng đánh chỉ mục không gian để tăng tốc

hoạt động của cơ sở dữ liệu

Ngoài các truy vấn SQL điển hình như câu lệnh SELECT, CSDL

không gian có thể thực thi đa dạng các thao tác không gian. Và nó được hỗ

trợ bởi OGC:

Đo lường không gian: Nó có khả năng tìm khoảng cách giữa các điểm,

các vùng…

Hàm không gian: Ví dụ như, sửa đổi các hàm hiện thời để tạo ra những

hình mới: Hàm tìm điểm hay vùng giao nhau…

Xác nhận không gian: Nó cho phép thực hiện những truy vấn

True/False.

Hàm tạo: Tạo ra các hình mới, như chỉ ra các điểm nút có thể tạo nên

đường, hay nếu đỉnh đầu và đỉnh cuối trùng nhau, chúng có thể tạo nên một

đa giác.

Hàm theo dõi: Các câu truy vấn trả về thông tin cụ thể như: Vị trí

tâm của một đường tròn hay điểm đầu, điểm cuối của một đường [3]

PostgreSQL và PostGIS

PostgreSQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ và đối tượng dựa

trên POSTGRES, bản 4.2, được khoa điện toán của đại học California tại

Berkeley phát triển. POSTGRES mở đường cho nhiều khái niệm quan trọng

mà các hệ quản trị dữ liệu thương mại rất lâu sau mới có.

48

PostgreSQL là một chương trình mã nguồn mở xây dựng trên mã

nguồn ban đầu của đại học Berkeley. Nó theo chuẩn SQL99 và có nhiều đặc

điểm hiện đại:

Câu truy vấn phức hợp (complex query)

Khóa ngoại (foreign key)

Thủ tục sự kiện (trigger)

Các khung nhìn (view)

Tính toàn vẹn của các giao dịch (integrity transactions)

Việc kiểm tra truy cập đồng thời đa phiên bản (multiversion

concurrency control)

Hơn nữa, PostgreSQL có thể dùng trong nhiều trường hợp khác, chẳng

hạn như tạo ra các khả năng mới như:

Kiểu dữ liệu

Hàm

Toán tử

Hàm tập hợp

Phương pháp liệt kê

Ngôn ngữ theo thủ tục

PostgreSQL được phổ biến bằng giấy phép BSD cổ điển. Nó không

quy định những hạn chế trong việc sử dụng mã nguồn của phần mềm. Bởi vậy

PostgreSQL có thể được dùng, sửa đổi và phổ biến bởi bất kỳ ai cho bất kỳ

mục đích nào.

PostgreSQL cũng là hệ quản trị cơ sở dữ liệu hỗ trợ mạnh trong việc

lưu trữ dữ liệu không gian. PostgreSQL kết hợp với module PostGIS cho

phép người dùng lưu trữ các lớp dữ liệu không gian. Khi sử dụng

PostgreSQL, PostGIS kết hợp với các phần mềm GIS hỗ trợ hiển thị, truy

vấn, thống kê hoặc xử lý dữ liệu không gian.

49

PostGIS là một phần mềm mã nguồn (được phát hành với giấy phép

GNU General Public License) mở bổ sung cho hệ quản trị cơ sở dữ liệu đối

tượng quan hệ PostgreSQL khả năng hổ trợ các đối tượng địa lý. PostGIS

tuân theo đặc tả Simple Features dành cho SQL của tổ chức OGC (Open

Geospatial Consortium).

Một số đặc điểm của PostGIS:

Hỗ trợ các kiểu dữ liệu hình học như: điểm (point), đường (linestring),

đa giác (polygon), tập điểm (multipoint), tập đường (multilinestring), tập các

đa giác (multipolygon) và tập các đối tượng hình học (geometrycollection).

Các vị từ không gian cho phép xác định các tương tác hình học sử dụng

ma trận Egenhofer 3x3 (được cung cấp bởi thư viện phần mềm GEOS).

Các phép tính không gian để xác định các phép đo không gian địa lý

như diện tích (area), khoảng cách (distance), chiều dài (length) và chu vi

(perimeter).

Các phép tính không gian để xác định các phép toán tập hợp như hợp

(union), trừ (difference), trừ đối xứng (symmetric difference), vùng đệm

(buffers) (cung cấp bởi GEOS).

R-tree-over-GiST (Generalised Search Tree) chỉ mục không gian cho

truy vấn không gian với tốc độ cao.

Hỗ trợ lựa chọn chỉ mục, một phương án truy vấn dữ liệu hiệu suất cao

dành cho truy vấn hỗn hợp giửa spatial/non-spatial.

Đối với dữ liệu raster, đang phát triển PostGIS WKT Raster (hiện tại đã

tích hợp vào PostGIS 2.0 và đổi tên thành PostGIS Raster).

1.6. GIƠI THIỆU CÔNG CỤ QUANTUM GIS

Quantum GIS, hay còn gọi là QGIS là phần mềm tự do về hệ thống

thông tin địa lý. Tính năng chính của QGIS là thao tác trên các lớp bản đồ có

dạng véc-tơ.

50

Các chức năng chính

Mở và trình bày nhiều loại dữ liệu GIS vector và raster

Các phân tích vector và raster (thường là cần đến các phần mở rộng)

Trình bày bản đồ

Nhiều chức năng khác có thể thực hiện thông qua các phần mở rộng

(plugins)

Hình 1.9 Giao diện của QuantumGIS

1.7. GEOSERVER

GeoServer của tổ chức OSGeo, hiện tại sản phẩm này đã được tổ chức

OGC cấp giấy chứng nhận về áp dụng chuẩn OpenGIS đối với các phiên bản

của dịch vụ WMS 1.1.1, WFS 1.0, WCS 1.0. GeoServer được phát triển trên

nền công nghệ JAVA sử dụng bộ thư viện Geotools, có khả năng kết nối với

hầu hết các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến như: Microsoft SQL Server

2008, MySQL, PostgreSQL+PostGIS, …

51

Hình 1.10: Kiến trúc của GeoServer

Geoserver cho phép người dùng hiển thị thông tin không gian của mình

về thế giới. Cung cấp chuẩn dịch vụ bản đồ (Web Map Service - WMS),

GeoServer có thể tạo bản đồ và xuất ra nhiều định dạng. OpenLayers, một thư

viện bản đồ hoàn toàn miễn phí, được tích hợp cùng GeoServer giúp cho công

việc tạo bản đồ trở nên đơn giản hơn bao giờ hết.

GeoServer hỗ trợ rất nhiều style bản đồ. Tương thích với chuẩn Web

Feature Service (WFS), GeoServer cho phép chia sẻ và chỉnh sửa dữ liệu

đang được dùng để hiển thị bản đồ.

GeoServer cho phép xuất dữ liệu linh hoạt dựa vào việc hỗ trợ các chuẩn

KML, GML, Shapefile, GeoRSS, Portable Document Format, GeoJSON, JPEG,

GIF, SVG, PNG ...

52

GeoServer có thể đọc được nhiều định dạng dữ liệu, bao gồm: PostGIS,

Oracle Spatial, ArcSDE, DB2, MySQL, Shapefiles, GeoTIFF, GTOPO30 và

nhiều loại khác. Bên cạnh đó, GeoServer còn có thể chỉnh sửa dữ liệu nhờ

những thành phần xử lý của chuẩn Web Feature Server.

Geosever được phép sử dụng miễn phí và là phần mềm mã nguồn mở:

điều này làm giảm đáng kể rào cản về vấn đề tài chính khi sử dụng các phần

mềm GIS. Hơn thế nữa vì là mã nguồn mở nên việc sửa lỗi và cải tiến tính

năng là rất nhanh so với các phần mềm GIS truyền thống.

Mang tính chất cộng đồng: GeoServer có một cộng đồng lớn và năng

động bao gồm những người sử dụng và phát triển từ khắc nơi trên thế giới.

1.8. GIƠI THIỆU OPENLAYERS

OpenLayers là một bộ thư viện Javascript cho phép hiển thị bản đồ tại

các ứng dụng web được sử dụng khá phổ biến ngày nay.

Một số đặc điểm nổi bật của bộ thư viện là:

Là bộ thư viện mã nguồn mở, miễn phí được phát triển bởi cộng đồng

phần mềm mã nguồn mở.

Tuân theo các chuẩn quốc tế phổ biến như OGC...

Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ (WMS, WFS, WCS...) và mapserver như

ArcGIS, Geoserver, Mapserver.

Đọc dịch vụ từ các Bản đồ như Google Map, OpenStreetMap, Bing,

Yahoo! Maps...

Hỗ trợ các thao tác trên bản đồ.

Và còn nhiều tiện ích khác.

53

Hình 1.11: OpenLayers có thể giao tiếp thông qua nhiều giao thức

54

CHƯƠNG 2 

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.1. ĐẶC TẢ YÊU CẦU HỆ THỐNG

2.1.1. Đặc tả hệ thống

Xây dựng ứng dụng bản đồ hệ sinh thái Khu bảo tồn Cù lao Chàm phụ vụ

cán bộ quản lý và cộng đồng

a. Phục vụ cán bộ quản lý

Quản lý và chia sẻ thông tin:

Quản lý thông tin về mạng hệ sinh thái nhạy cảm KBTB Cù Lao Chàm.

Chia sẻ thông tin về hệ sinh thái KBTB Cù Lao Chàm với cộng đồng.

Cập nhật dữ liệu (chủ yếu là dữ liệu thuộc tính).

Lập báo cáo & thống kê hiện trạng giao hệ sinh thái KBTB Cù Lao Chàm.

In bản đồ, báo cáo và biểu mẫu cần thiết phục vụ nghiệp vụ chuyên môn.

Tìm kiếm thông tin theo yêu cầu.

b. Phục vụ cộng đồng

Xem thông tin về tài nguyên

Thao tác tùy chọn hiển thị các loài trên bản đồ

Tìm kiếm các thông tin cơ bản

2.1.2. Yêu cầu hệ thống

Bảng 2.1: Yêu cầu hệ thống

ST

T

Tên chức năng Mục đích sử dụng

1 Quản lý việc chia sẻ thông tin Quản lý việc chia sẻ thông tin

2 Cập nhật thông tin đường

bộ(Thêm, Sửa, Tìm kiếm)

Cập nhật thông tin đường

bộ(Thêm, Sửa, Tìm kiếm)

3 Phân tích, tổng hợp, thống kê và Phân tích, tổng hợp, thống kê và

55

báo cáo báo cáo

4 Tìm kiếm thông tin theo yêu cầu Tìm kiếm thông tin theo yêu cầu

5 Hiển thị bản đồ Hiển thị bản đồ

6 Tương tác bản đồ Tương tác bản đồ

7 Tìm kiếm thông tin Tìm kiếm thông tin

8 In bản đồ In bản đồ

2.1.3. Yêu cầu dữ liệu

a. Dữ liệu không gian

Các dữ liệu không gian mô tả các lớp rừng, thực vật động vật, đối tượng

tài nguyên đặc trưng của KBTB Cù Lao Chàm.

Các dữ liệu không gian mô tả vị trí của các đối tượng. Các đối tượng đó là:

Thực vật ( điểm)

Động vật (điểm)

Tài nguyên đặc trưng (khu vực)

Nguồn dữ liệu được lấy từ các báo cáo của Ban quản lý dự án Khu bảo

tồn biển Cù Lao Chàm Quảng Nam [6]

b. Dữ liệu thuộc tính

Thông tin về các đối tượng hệ sinh thái phần lớn được thể hiện qua các

thuộc tính phục vụ cho việc tra hiển thị trên bản đồ.

Thông tin về thực vật

Mỗi cây cần những thông tin như :

Tên cây

Tên khoa hoc

Chiều cao

Hình ảnh

Thông tin chi tiêt

56

Thông tin phục vụ quản lý

Cho phép hiển thị trên bản đồ

Thông tin về động vật

Mỗi loài động vật cần những thông tin như :

Tên loài

Tên khoa học

Trọng lượng

Thức ăn

Hình ảnh

Thông tin chi tiết

Thông tin phục vụ quản lý

Cho phép hiển thị trên bản đồ

Thông tin về tài nguyên đặc trưng

Mỗi tài nguyên đặc trưng cần những thông tin như :

Tên nhóm

Tên loài

Mật độ

Hình ảnh

Thông tin chi tiết

2.1.4. Yêu cầu các lớp dữ liệu

Bảng 2.2: Yêu cầu các lớp dữ liệu

STT

Tên lớp Kiểu Hệ qui chiếu

Dữ liệu nền

1 Bản đồ Cù Lao Chàm. Google map WGS-84

Dữ liệu chuyên ngành

1 Lớp thực vật Point WGS-84

57

2 Lớp động vật Point WGS-84

3 Lớp rừng Polygon WGS-84

4 Lớp dân cư Polygon WGS-84

5 Lớp tài nguyên đặc trưng Polygon WGS-84

58

2.2. PHÂN TÍCH

2.1.5. Mô hình Use Case

Hình 2.1: Mô hình Use Case của ứng dụng

Người dùng bên ngoài có quyền: Tra cứu thông tin, Hiển thị bản đồ,

Tương tác bản đồ, Tìm kiếm thông tin, In bản đồ dạng cơ bản. Tất cả thông

tin hiển thị trên bản đồ thuộc dạng cơ bản đã được người quản trị duyệt và

cho phép hiển thị ở mức độ người dùng cộng đồng.

Cán bộ quản lý sau khi đăng nhập hệ thống ngoài những quyền giống

như người dùng bên ngoài còn có thêm những quyền: Thêm/ Chỉnh sửa thông

tin, Xuất/ In bản đồ dạng nâng cao.

59

2.1.6. Mô tả ca sử dụng

a. Ca sử dụng “Đăng nhập hệ thống”

Tên: Đăng nhập hệ thống.

Tác nhân: Người quản trị/ Cán bộ quản lý.

Mục đích: Kiểm tra người đăng nhập vào hệ thống.

Mô tả khái quát: Người quản trị đăng nhập vào hệ thống để hệ thống nhận dạng và kết nối cho phép người quản trị thực hiện nhiệm vụ.

Diễn biến sự kiện:

Hành động tác nhân Hệ thống phản hồi Dữ liệu liên quan

1. Người quản trị đăng nhập vào hệ thống

1. Hệ thống nhận dạng và kết nối

Ngoại lệ: Nếu đăng nhập không thành công thì hệ thống yêu cầu đăng nhập lại.

b. Ca sử dụng “Thêm/ Chỉnh sửa thông tin”

Tên: Thêm/ Chỉnh sửa thông tin.

Tác nhân: Người quản trị/ Cán bộ quản lý.

Mục đích: Thêm/ Chỉnh sửa thông tin .

Mô tả khái quát: Người quản trị vào hệ thống , Yêu cầu hệ thống đưa ra một danh sách thông tin, thêm/chỉnh sửa thông tin để hiển thị trên danh sách đó.

Diễn biến sự kiện:

Hành động tác nhân Hệ thống phản hồi Dữ liệu liên quan

1. Người quản trị yêu cầu danh sách thông tin

2. Hệ thống hiển thị danh sách

Danh sách thực vật, động vật, tài nguyên đặc trưng

3. Người quản trị 4. Hệ thống hiển thị Thông tin từng loài

60

chọn 1 loại thực vật/ động vật/ tài nguyên đặc trưng

thông tin của loài/tài nguyên đó

5. Người quản trị sửa đổi thông tin đo

6. Hệ thống ghi nhận Thông tin từng loài

c. Ca sử dụng “Xuất thông tin/ In bản đồ nâng cao”

Tên: Xuất thông tin/ In bản đồ nâng cao.

Tác nhân: Người quản trị/ Cán bộ quản lý.

Mục đích: Xuất thông tin/ In bản đồ ở mức nâng cao.

Mô tả khái quát: Người quản trị vào hệ thống , Yêu cầu hệ thống đưa ra một danh sách thông tin/ In ra hình ảnh bản đồ với những dữ liệu mà người quản trị mới có quyển thấy được.

Diễn biến sự kiện:

Hành động tác nhân Hệ thống phản hồi Dữ liệu liên quan

1. Người quản trị yêu cầu danh sách thông tin

2. Hệ thống hiển thị danh sách

Danh sách thực vật, động vật, tài nguyên đặc trưng

3. Người quản trị yêu cầu xuất thông tin/ In bản đồ

4. Hệ thống xuất ra danh sách thông tin/ In ra bản đồ

d. Ca sử dụng “Tra cứu thông tin”

Tên: Tra cứu thông tin.

Tác nhân: Người quản trị/ Người dùng.

Mục đích: Tra cứu thông tin.

61

Mô tả khái quát: Người quản trị/ Người dùng vào hệ thống, tra cứu thông tin.

Diễn biến sự kiện:

Hành động tác nhân Hệ thống phản hồi Dữ liệu liên quan

1. Người quản trị/ Người dùng yêu cầu hệ thống đưa ra danh sách thông tin theo từng loại

2. Hệ thống hiển thị danh sách thông tin theo từng loại

Danh sách thực vật, động vật, tài nguyên đặc trưng

e. Ca sử dụng “Hiển thị bản đồ”

Tên: Hiển thị bản đồ.

Tác nhân: Người quản trị/ Người dùng.

Mục đích: Hiển thị thông tin mà Người quản trị/ Người dùng quan tâm trên bản đồ.

Mô tả khái quát: Người quản trị/ Người dùng vào hệ thống chọn những loài muốn hiện thị trên bản đồ.

Diễn biến sự kiện:

Hành động tác nhân Hệ thống phản hồi Dữ liệu liên quan

1.Người quản trị/ Người dùng chọn những loài mình quan tâm và xem vịt trí của loài đó trên bản đồ.

2. Hệ thống hiển thị những loài mà người dùng chọn trên bản đồ.

Danh sách thực vật, động vật, tài nguyên đặc trưng.

f. Ca sử dụng “Tìm kiếm thông tin”

62

Tên: Tìm kiếm thông tin.

Tác nhân: Người quản trị/ Người dùng.

Mục đích: Tìm kiếm thông tin của 1 loài nào đó trong hệ thống.

Mô tả khái quát: Người quản trị/ Người dùng vào hệ thống, tìm kiếm thông tin của loài mình quan tâm và xem vị trí nó trên bản đồ

Diễn biến sự kiện:

Hành động tác nhân Hệ thống phản hồi Dữ liệu liên quan

1. Người quản trị/ Người dùng nhập vào thông tin cần tìm kiếm

2. Hệ thống hiển thị danh sách những loài có thông tin đó

Danh sách thực vật, động vật, tài nguyên đặc trưng

3. Người sử dụng chọn loài trong danh sách

4. Hệ thống hiển thị loài đó trên bản đồ với những thông tin.

g. Ca sử dụng “In bản đồ cơ bản”

Tên: In bản đồ cơ bản.

Tác nhân: Người quản trị/ Người dùng.

Mục đích: In bản đồ ở dạng cơ bản.

Mô tả khái quát: Người quản trị/ Người dùng vào hệ thống, In bản đồ ra dạng ảnh.

Diễn biến sự kiện:

Hành động tác nhân Hệ thống phản hồi Dữ liệu liên quan

1.Người quản trị/ Người dùng yêu cầu in ra bản đồ dạng ảnh

2. Hệ thống in ra bản đồ dạng ảnh

Danh sách thực vật, động vật, tài nguyên đặc trưng

63

2.1.7. Mô hình lớp dữ liệu

a. Dữ liệu cho lớp động vật và thực vật

Hình 2.2: Mô hình dữ liệu của ứng dụng-1

Bảng cham_poi chứa dữ liệu không gian cho lớp thực vật và động vật.

Ta tách bản này ra riêng 1 bảng để thuận tiện cho việc thao tác với QGIS.

Bảng cham_pla chứa thông tin về loài thực vật: tên cây, tên khoa học,

họ, chiều cao, hình ảnh, thông tin chi tiết cho từng loại cây, và trường có cho

phép hiển thị trên bản đồ hay không.

64

Bảng cham_an chứa thông tin về loài động vật: tên, tên khoa học, trọng lượng, thức ăn, thông tin chi tiết và có được hiển thị hay không.

b. Mô hình dữ liệu cho lớp tài nguyên đặc trưng

Hình 2.3: Mô hình dữ liệu của ứng dụng-2

Bảng cham_zon chứa dữ liệu không gian của vùng tài nguyên đặc trưng. Ta cũng tách bảng riêng bảng này để dễ dàng tương tác với QGIS

Bảng cham_spec chứa dữ liệu thông tin cho vùng tài nguyên đặc trưng: nhóm các loài, tên, mật độ, hình ảnh và thông tin chi tiết cho vùng tài nguyên đó.

2.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.3.1. Mô hình thiết kế ca sử dụng

a. Hiển thị bản đồ

65

Hình 2.5: Hiển thị bản đồ

Hình 2.6: Gửi yêu cầu đến Geoserver b. Thao tác trên bản đồ

66

Hình 2.7: Thao tác trên bản đồ+ Gửi yêu cầu đến Geoserverc. Tìm kiếm

Hình 2.8: Tìm kiếm trên bản đô

+ Gửi yêu cầu đến Geoserverd. In bản đô

67

Hình 2.9: In bản đôe. Thống kê hiện trạng

Hình 2.10: Thống kê hiện trạngf. Cập nhật dữ liệu thuộc tính

68

Hình 2.11: Cập nhật dữ liệu thuộc tính

69

CHƯƠNG 3

XÂY DỰNG WEBSITE

3.1. GIƠI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH

3.1.1. Giao diện chính cho người dùng

a. Giao diện chính

Đây là giao diện chính của hệ thống với bản đồ Google map là nền với

thanh tiêu đề nằm phía trên và thanh công cụ nằm bên trái gồm những chức năng

thông tin về Cù lao Chàm, lựa chọn hiển thị trên bản đồ, tìm kiếm, thống kê.

Góc bên phải phía trên có công cụ đo đạc, In bản đồ và chức năng chọn những

nguồn và kiểu của bản đồ.

Hình 3.1: Giao diện chính của chương trình

b. Cửa sổ thông tin

70

Hình 3.2: Cửa sổ thông tin Cù lao Chàm

Đây là cửa sổ giới thiệu thông tin về Cù lao Chàm với đường dẫn tới trang

http://vi.wikipedia.org/wiki/Cù_lao_Chàm

c. Cửa sổ chức năng lựa chọn hiển thị trên bản đồ

Đây là cửa sổ cho phép người dùng tương tác với bản đồ, người dùng có

thể lựa chọn những thông tin hiển thị trên bản đồ.

Mặc định sẽ hiển thị tất cả các lớp trên bản đồ. Người dùng có thể chọn

những lớp thực vật, động vật hay tài nguyên đặc trưng mình quan tâm để hiển thị

trên bản đồ. Chức năng này cũng ảnh hưởng đến chức năng hiện thông tin khi

click lên 1 khu vực trên bản đồ và chức năng in bản đồ.

71

Hình 3.3: Cửa sổ lựa chọn thông tin hiển thị trên bản đồHiển thị lớp thực vật

Hình 3.4: Hiển thị lớp thực vậtPhần hiển thị động vật đang được phát triển….

72

Hiển thị lớp tài nguyên đặc trưng

Hình 3.5: Hiển thị lớp tài nguyên đặc trưngHiển thị lớp dân cư

Hình 3.6: Hiển thị lớp dân cưd. Cửa số hiển thị thông tin chi tiết của đổi tượng trên bản đồ

Cửa sổ này xuất hiện khi người dùng nhấn chuột lên biểu tượng đang hiển

thị trên bản đồ.

73

Hình 3.7: Hiển thị thông tin chi tiết của đối tượng trên bản đồ

Khi người dùng chọn thêm thông tin trên cửa sổ thì một cửa sổ mới sẽ

hiện ra với thông tin chi tiết hơn về đối tượng ( chức năn này đang được phát

triển)

c. Tìm kiếm thông tin

Người dùng nhập thông tin và chọn danh mục tìm kiếm, kết quả chương

trình tự động chuyển tới khu vực có đối tượng và mở cửa sổ như (hình 3.7)

74

Hình 3.8: Cửa sổ tìm kiếm thông tin

Hình 3.9: Thanh công cụ tìm kiếm

75

Người dùng có thể nhập vào thông tin tìm kiếm theo từng danh mục

hay tất cả, tương tự ta có thanh tìm kiếm góc dưới bên phải bản đồ. Kết quả

trả về sẽ mở ra 1 cửa sổ trên bản đồ tại vị trí của đối tượng mà người dùng tìm

kiếm.

e. Chức năng thống kê

Khi chọn chức năng thống kê theo thì cửa sổ thông tin theo cách danh

mục sẽ hiện lên và người dùng có thể xem theo từng danh mục ở góc trái.

Ngoài ra còn có thể tìm kiếm ở phần “Lọc” của cửa sổ. Đồng thời ở phần

đường dẫn tron cột “STT” ta có thể đi đến cửa sổ thông tin trên bản đồ như

Hình 3.7

Hình 3.10: Cửa sổ thống kê

f. Chức năng đo khoảng cách trên bản đồ

Khi chọn chức năng thước đo thì trên bản đồ sẽ hiện ra 2 hình màu đỏ

ta di chuyển 2 hình này đến điểm đầu và điểm cuối cần đo, khoảng cách sẽ

được hiển thị bên dưới.

76

Hình 3.11: Chức năng đo khoảng cách trên bản đồ

g. Chức năng in bản đồ

Khi người dùng nhần vào biểu tượng “In bản đồ” ở góc phải màn hình

thì bản gồ sẽ được in ra file ảnh với những lựa chọn người dùng muốn hiển

thị. Nghĩa là file ảnh chứa trạng thái hiện có của bản đồ

Hình 3.12: Chức năng in bản đồ

77

h. Chức năng thay đổi theo chức năng của lớp bản đồ gốc

Chức năng này cho phép người dùng thay đổi style ở lớp bản đồ gốc,

với nhiều lựa chọn để thay đổi lớp nền cho google maps.

Hình 3.13: Bản đồ kiểu vệ tinh

Hình 3.14: Bản đồ kiểu địa hình

78

Hình 3.15: Bản đồ kiểu Open Street Map

Hình 3.16: Bản đồ kiểu ban đêm

79

3.1.2. Trang cho cán bộ quản lý

Giao diện sẽ tương tự như trang người dùng nhưng có thêm những

chức năng sau:

Đăng nhập

Thêm điểm trên bản đồ

Thống kê chuyên ngành

Tùy chọn hiển thị thông tin chuyên ngành lên bản đồ

Thêm và chỉnh sửa thông tin thuộc tính của các lớp bản đồ

Phần này vẫn còn được tiếp tục phát triển

80

KẾT QUẢ VÀ HƯƠNG PHÁT TRIÊN

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Kết quả ứng dụng

Sau khoảng 6 tháng thực hiện đề tài, với hơn một nửa thời gian dành

cho việc đọc các tài liệu, nghiên cứu lý thuyết đến nay đã xây dựng được một

hệ thống WebGIS bản đồ hệ sinh thái nhạy cảm KBTB Cù Lao Chàm với các

chức năng như sau:

Đầy đủ các tính năng hiển thị và thao tác bản đồ như:

Chồng lớp bản đồ

Phóng to, thu nhỏ bản đồ

Di chuyển trên bản đồ…

Tìm kiếm các đối tượng trên bản đồ dựa vào tên của đối tượng

Hiển thị thông tin của đối tượng khi click vào đối tượng trên bản đồ

Đo khoảng cách các đối tượng trên bản đồ

Xuất bản đồ: In bản đồ

Thống kê báo cáo:

Hiện trạng hệ sinh thái

Cập nhật dữ liệu thuộc tính

Giao diện của hệ thống tương đối thân thiện và dễ sử dụng. Giao diện

được thiết kế theo phong cách thiết kế web hiện đại, dùng hoàn toàn CSS để

trang trí, trình bày giao diện. Do đó khả năng tùy biến giao diện là rất linh

hoạt.

Phân tích và tổng hợp dữ liệu từ những báo cáo và nghiên cứu về khu

bảo tồn Cù lao Chàm và đưa vào cơ sở dữ liệu thành công.

Sử dụng ứng dụng QuantumGIS để chỉnh sửa dữ liệu GIS cho phù hợp

với sự thay đổi giữa bản đồ giấy và thực tế

81

Kiến thức đạt được

Tìm hiểu về hệ sinh thái của KBTB Cù Lao Chàm với những tài

nguyên đặc trưng.

Sử dụng được những ưu thế của những ứng dụng mã nguồn trong việc

xây dựng ứng dụng bản đồ.

Hiểu được cách thức hoạt động của GeoServer và thế mạnh của việc

kết hợp giữa GeoServer và Google Maps

Tìm hiểu một số kiến thức và khái niệm mới về hệ thống thông tin địa

lý – GIS, chuẩn OpenWeb, WebGIS, các giải pháp xây dựng WebGIS bằng

phần mềm mã nguồn mở…

Biết được cách số hóa bản đồ bằng phần mềm QGIS, cách tạp lớp bản

đồ trên nền Google Map bằng GeoServer.

Cách chuyển bản đồ đã số hóa từ QGIS sang hệ quản trị CSDL không

gian PostgreSQL + PostGIS, truy vấn dữ liệu không gian.

HẠN CHẾ VÀ KHÓ KHĂN

Hạn chế

Nguồn dữ liệu cung cấp từ phía KBTB Cù Lao Chàm còn thiếu và chưa

được cập nhật mới, nhiều dữ liệu và thống kê đã cũ.

Do còn thiếu dữ liệu nên các lớp bản đồ còn thiếu, một số lớp hiện

chưa có dữ liệu nên không đưa vào bản đồ.

Tính năng tìm kiếm thông tin chưa có được nhiều tùy chọn, hiện mới

cho tìm kiếm theo tên đối tượng.

Do quá trình số hóa bản đồ, chuyển dữ liệu sang PostgreSQL, gắn kết

với GeoServer được thực hiện qua nhiều công đoạn, mà mỗi công đoạn được

thực hiện trên một phần mềm khác nhau, nên hiện chưa tìm được giải pháp để

thêm lớp bản đồ chuyên đề trực tiếp từ hệ thống WebGIS.

82

Demo hiện chỉ hoạt động trên localhost, chưa tìm được giải pháp để

đưa lên hoạt động trên Internet.

Khó khăn

Do đây là lần đầu tìm hiểu và thực hiện một đề tài về GIS cho một khu

vực cụ thể nên thời gian nghiên cứu tài liệu, tìm giải pháp thực hiện mất thời

gian tương đối dài. Thời gian còn lại để thực hiện demo tương đối ngắn nên

các chức năng còn nhiều hạn chế.

Nguồn dữ liệu về KBTB Cù Lao Chàm có những tài liệu khá nhạy cảm

nên bên quản lý không thể cung cấp hoàn toàn, bên cạnh đó Cù lao Chàm

phần lớn là khu vực quân sự nên việc thu thập số liệu tương đối khó khăn.

HƯƠNG PHÁT TRIÊN

Hoàn thiện thêm các chức năng đã có của hệ thống WebGIS, đồng thời

bổ sung thêm một số chức năng còn thiếu như: Lựa chọn theo năm để thấy sự

thay đổi của hệ sinh thái, đồng thời cho phép xuất thống kê theo từng năm

nhằm giúp cho cán bộ quản lý thấy được sự thay đổi của hệ sinh thái nhằm

tìm ra biện pháp bảo tồn hoặc khai thác hợp lý.

Bổ sung thêm dữ liệu, các lớp bản đồ còn thiếu.

Thêm hình ảnh và thông tin cụ thể cho từng loài phù hợp với khu vực

và vị trí trên bản đồ.

Mở rộng từ những loại đặc trưng ra những loại khác ở Cù lao Chàm.

Đưa vào thêm những lớp dân cư nhà ở, khu vực bảo vệ khu vực khai

thác để phục vụ người dân.

Tăng sự sinh động cho dữ liệu bằng cách cho người dùng thêm thông

tin và hình ảnh cho ứng dụng.

Cho phép người dùng vẽ hoặc thêm những lớp bản đồ của mình.

Ứng dụng cho nhiều khu bảo tồn khác.

83

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] BQL KBTB Cù Lao Chàm, (2001), Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí

hậu đến các loài sinh vật đặc trưng của đảo Cù Lao Chàm và đề xuất

các biện pháp bảo tồn các loài sinh vật đặc hữu, cải thiện sinh kế cộng

đồng 2011, Quảng Nam.

[2] Phạm Hữu Đức, (2005), Hệ cơ sở dữ liệu & Hệ thống thông tin địa lý GIS,

Đại học kiến trúc Hà Nội.

[3] Nghiêm Thị Hương, (2010), Nghiên cứu truy vấn không gian trong hệ

quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL, Luận văn thạc sĩ Công nghệ thông

tin, Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN.

[4] Hoàng Đức Nhã, (2012), Xây dựng hệ thống thông tin địa lý về hạ tầng

giao thông bộ thành phố cần thơ , Luận văn tốt nghiệp, ĐH Cần Thơ.

[5] Nguyễn Ngọc Thạch, (2003), Giáo trình Hệ thống thông tin địa lý, ĐH

Khoa học tự nhiên – ĐH quốc gia Hà Nội.

[6] [Trực tuyến] Ban quản lý dự án khu bảo tồn biển Cù Lao Chàm Quảng

Nam. Available: http://culaochammpa.com.vn/. [Đã truy cập 8 2013].

[7] [Trực tuyến]Geographic information system (GIS). Available:

http://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_information_system

[8] [Trực tuyến] OPENGEO. Available: http://opengeo.org/technology/postgis/

[9] Viện hải dương học, (2008), Đa dạng sinh học và chất lượng môi trườn

KBTB Cù Lao Chàm 2004-2008, Viện hải dương học, Nha Trang.

Tiếng Anh

[10] Angus McEwin, Economics Consultant, in cooperation with Cu Lao

Cham MPA Project Team, Livelihoods Analysic of Cu Lao Cham

4/2006

[11] Helle Hegelund Knudsen, Sub-Project: Terrestrial Natural Resources in

84

Cu Lao Cham Islands 7/2005, Support to the Marine Protected Area

Network in Viet Nam Quang Nam Province.

[12] K. J. Dueker, "Land Resource Information Systems: A Review of Fifteen

Years Experience," Geo-Processing, vol. 1, pp. 105-128, 1979.

[13] Kenneth E. Foote and Anthony P. Kirvan, Department of Geography

“WebGIS”, University of Texas at Austin, USA (1997)

[14] Stefano Iacovella, Brian Youngblood, “GeoServer Beginner’s Guide”

PHỤ LỤC

CÀI ĐẶT VÀ CẤU HÌNH CHƯƠNG TRÌNH

Đây là tất cả các phần mềm cần thiết cho việc cài đặt chương trình:

Hình - Các phần mềm cần thiết

Cài đặt PostgreSQL

Thực thi file postgresql-9.2.2-1-windows.exe để tiến hành cài đặt

PostgreSQL.

Chọn Next ở màn hình đầu tiên.

Chọn nơi cài đặt chương trình sau đó nhấn Next

Hình - Màn hình cài đặt postgreSQL

Chọn nơi lưu trữ dữ liệu cho PostgreSQL rồi nhấn Next.

Hình - Chọn nơi lưu trữ postgreSQL

Nhập Password cho tài khoản postgres là postgres rồi nhấn Next.

Hình - Đặt mật khẩu cho postgreSQL

Để mặc định và nhấn Next ở các bước tiếp theo cho đến khi kết thúc quá

trình cài đặt

Cài đặt PostGIS

Sau khi cài đặt xong PostgreSQL 9.2 ta vào thư mục ở thanh Start Menu

của Window và chạy ứng dụng Application Stack Builder. Chọn PostgreSQL

9.2 on port 5432 và nhấn Next

Hình - Cài đặt PostGIS cho postgreSQL

Chọn cài đặt PostGIS 2.0 for PostgreSQL 9.2 rồi nhấn Next mặc định cho

đến khi kết thúc quá trình cài đặt.

Hình - Chọn PostGIS 2.0 cho postgreSQL 9.2

Tạo CSDL trong PosgreSQL

Khởi động chương trình pgAdmin III theo đường dẫn Start/All

Programs/PostgreSQL 9.2.

Nháy chuột phải vào PostgreSQL 9.2 (locallhost:5432) chọn Connect

để thiết lập kết nối tới PostgreSQL.

Hình - Kết nối CSDL PostgreSQL

Nhập mật khẩu là postgres và nhấn OK để tiến hành kết nối sử dụng tài

khoản postgres.

Hình - Nhập mật khẩu

Tạo mới một cơ sở dữ liệu bằng cách nháy chuột phải vào Databases ở

phía bên trái rồi chọn New Database…

Hình - Tạo mới CSDL

Đặt tên cơ sở dữ liệu mới là cham-map.

Hình - Cơ sở dữ liệu cham-map

Nháy chuột phải vào cơ sở dữ liệu cham-map vừa tạo chọn Restore…

Hình - Khôi phục CSDL

Cửa sổ khôi phục cơ sở dữ liệu hiện ra chọn đến tập tin .backup trong thư

mục CSDL sau đó nhấn OK để tiến hành khôi phục cơ sở dữ liệu.

Hình - Chọn tập tin Backup cần khôi phục

Cài đặt QGIS

Thực thi file QGIS-OSGeo4W-1.8.0-2-Setup.exe để tiến hành cài đặt

QGIS-1.8.

Chọn Next ở màn hình đầu tiên.

Chọn nơi cài đặt chương trình sau đó nhấn Next

Hình - Chọn nơi cài đặt QGIS

Chọn nơi cài đặt QGIS rồi nhấn Next mặc định cho đến khi kết thúc quá

trình cài đặt.

Kết nối QGIS với PostgreSQL

Khởi động chương trình Quantum GIS Desktop (1.8.0) trên màn hình

Desktop. Chọn Database - > DB Manager -> DB Manager . Trong cửa sổ mới

mở ta thấy QGIS liệt kê những Schema có dữ liệu GIS trong DB ta vừa tạo ở

trên. Nhập đúng user và password QGIS sẽ mở những table GIS.

Hình - Kết nối QGIS với postgreSQL

Vào Plugins - > Manage Plugins ở phần Filter ta nhập “OpenLayers

Plugin” . Nhấn OK để hoàn tất cài đặt.

Hình - Cài đặt Google Map layer cho QGIS

Tạo dữ liệu GIS trên nền Google Map và lưu vào CSDL

Chọn Add Google Street Layer

Hình - Thêm Google Map layer trong QGIS

Tiếp theo Layer -> Add Vector Layer

Hình - Thêm Vector Layer trong QGIS

Chọn Source type: Database, Type: PostgreSQL, Connections chọn bảng

dữ liệu mình muốn thao tác

Hình - Chọn CSDL cho layer trong QGIS

Hình - Chọn bảng cho layer trong QGIS

Hình - Các layer trong CSDL được hiển thị trên QGIS

Tiếp theo chọn chuột phải lên Layer muốn thao tác ở bên trái màn hình,

chọn Toggle Editting sau đó chọn Add Feature thuộc tính dữ liệu geometry

(point, polygon) của bảng đang thao tác sẽ được thêm vào trên bản đồ. Sau khi

thêm một cửa sổ chứa các thuộc tính khác sẽ bật lên để ta thay đổi hoặc thêm

mới .

Hình - Cửa sổ các dữ liệu thuộc tính của Layer

Sau khi hoàn thành thao tác chọn Toggle Editting một thông báo hiện lên

để xác nhận ta có muốn lưu những dữ liệu đã thao tác vào CSDL không, nếu xác

nhận dữ liệu sẽ được lưu vào CSDL.

Cài đặt GeoServer

Nếu máy chưa cài Java thì chạy file jdk-6u19-windows-i586.exe rồi chọn

Install để cài JRE trước khi cài đặt GeoServer.

Giải nén gói tomcat-6.0.x.rar để chạy tomcat server.

Giải nén gói geoserver.rar vào thư mục …\tomcat-6.0.x\webapps ở trên.

Lưu ý chọn cổng 8088 cho dịch vụ bản đồ để tránh xung đột cổng với một

số chương trình khác. Đã được config trong file config của tomcat server

Hình - Giải nén GeoServer chạy trên tomcat

Cấu hình dịch vụ bản đồ

Thực thi file startup.bat trong thư mục …\tomcat-6.0.x\bin để khởi động

GeoServer.

Hình - Khởi động GeoServer

Để vào giao diện quản lý bằng web của GeoServer ta gõ vào thanh địa chỉ

của trình duyệt web địa chỉ http://localhost:8088/geoserver.

Hình - Truy cập giao diện web của GeoServer

Đăng nhập với username/password mặc định lúc cài đặt là

admin/geoserver.

Hình - Đăng nhập GeoServer

Chúng ta sẽ chủ yếu quan tâm đến nhóm lệnh Data của GeoServer.

Hình - Các chức năng cần quan tâm

Tạo các Style

Chọn Styles để quản lý các style sẳn có của GeoServer cũng như là thêm

mới các style cá nhân. Các style được tuân theo chuẩn SLD của OpenGIS cho

phép định nghĩa cách mà các đối tượng địa lý được hiển thị và màu sắc của

chúng.

Để thêm mới một style chọn Add a new style.

Hình - Thêm mới style

Di chuyển xuống cuối trang nhấn Chọn tập tin. Cửa sổ Open mở ra chọn file

view_cham_poi.sld trong thư mục SLD sau đó nhấn Open.

Hình - Mở tập tin SLD

Tên tập tin SLD vừa chọn xuất hiện cạnh nút Chọn tập tin, nhấn Upload

để lấy lên nội dung của file.

Hình - Upload file SLD

Nhấn Submit để lưu style.

Lặp lại các bước trên cho tất cả các file .sld còn lại trong thư mục SDL.

Sao chép thư mục images bên trong thư mục SLD sang thư mục …\

tomcat-6.0.x\webapps\geoserver\opt\geoserver_data\poiicons.

Tạo Workspace

Chọn Workspaces để quản lý các workspace hoặc thêm mới

workspace.

Để thêm mới workspace chọn Add new workspace.

Hình - Thêm mới workspace

Đặt tên workspace là CLC và Namespace URI là CLC.

Hình - Workspace CLC

Tạo Store

Chọn Stores để quản lý các store hoặc thêm mới store.

Để thêm mới một store chọn Add new store.

Hình - Thêm mới store

Chọn kiểu nguồn dữ liệu là PostGIS.

Hình - Loại store PostGIS

Đặt tên cho store là cham-map cùng với một số tùy chọn như hình sau

để tạo một store kết nối với cơ sở dữ liệu cham-map.

Hình - Cham-map store

Cấu hình các Layer

Chọn Layers để quản lý các layer. Đây là các lớp bản đồ.

Để thêm một layer mới chọn Add a new resource.

Hình - Thêm layer

Chọn thêm layer từ store cham-map.

Hình - Thêm layer từ store cham-map

Danh sách các layer trong store cham-map được hiển thị.

Hình - Danh sách layer của store cham-map

Chọn Publish cho layer cham_zon.

Hình - Publish layer cham_zon

Nhập các thông tin trong thẻ Data.

Hình - Thêm layer thẻ Data

Chuyển sang thẻ Publishing để chọn style cho lớp bản đồ xong nhấn Save

để thêm.

Hình - Thêm layer thẻ Publishing

Chọn Layers Preview để quản lý các xem các layer đã tạo.

Hình - Preview layer

Chọn OpenLayers

Hình - Layer được mở ở cửa số mới

Làm lại các bước trên để thêm các layer.