Tài liệu Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng web atlas quản lý hành chính thành phố hà nội (la)

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Toàn bộ quá trình nghiên cứu được tiến hành một cách khoa học, các số liệu, kết quả nêu trong luận án là chính xác, trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả luận án Bùi Ngọc Quý ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i MỤC LỤC .................................................................................................................. ii LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH ........................................................... viii DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC ....................................................................................x MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .............................................................................2 3. Mục đích nghiên cứu............................................................................................3 4. Đối tượng nghiên cứu ..........................................................................................3 5. Phạm vi nghiên cứu..............................................................................................3 6. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................4 7. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................4 8. Những điểm mới của luận án ...............................................................................5 9. Các luận điểm bảo vệ ...........................................................................................5 10. Cấu trúc của luận án ...........................................................................................5 CHƯƠNG 1 ................................................................................................................6 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI ............................................................................................................................ 6 1.1. Tình hình nghiên cứu, phát triển Atlas điện tử .................................................6 1.1.1. Tình hình nghiên cứu, phát triển Atlas điện tử trên thế giới.......................6 1.1.2. Tình hình nghiên cứu, phát triển Atlas ở Việt Nam ...................................8 1.1.3. Tình hình nghiên cứu xây dựng Atlas thành phố Hà Nội .........................17 1.2. Khái quát về Atlas điện tử...............................................................................20 1.3. Khái quát về Atlas mạng – Web Atlas ............................................................21 1.3.1. Khái quát về Web map ..............................................................................21 iii 1.3.2. Khái quát về Web Atlas ............................................................................22 1.3.3. Đặc điểm chung của Web Atlas. ..............................................................23 1.3.4. Các loại Web Atlas ...................................................................................25 1.3.5. Tính ưu việt của Web Atlas ......................................................................27 1.4. Vai trò của Web Atlas trong khoa học và thực tiễn ........................................29 1.5. Những vấn đề được giải quyết trong luận án ..................................................30 CHƯƠNG 2 ..............................................................................................................32 CƠ SỞ KHOA HỌC THÀNH LẬP WEB ATLAS HỖ TRỢ QUẢN LÝ HÀNH CHÍNH ......................................................................................................................32 2.1. Cơ sở lý thuyết Web Atlas ..............................................................................32 2.1.1. Thiết kế Web Atlas. ..................................................................................32 2.1.2. Biên tập Web Atlas ...................................................................................48 2.1.3. Cơ sở dữ liệu của Web Atlas ....................................................................49 2.2. Cơ sở công nghệ ..............................................................................................55 2.2.1. Các công nghệ thành lập bản đồ ...............................................................55 2.2.2. Công nghệ tin học lập trình .......................................................................56 2.2.3. Công nghệ mạng toàn cầu -Web ...............................................................57 2.2.4. Các công nghệ hỗ trợ khác ........................................................................60 2.2.5. Một số phần mềm thiết kế Web Atlas.......................................................61 2.2.6. Lựa chọn phần mềm thiết kế cho Web Aatlas ..........................................64 2.3. Cơ sở khoa học của Web Atlas hỗ trợ quản lý hành chính .............................71 2.3.1. Công tác quản lý hành chính nhà nước .....................................................71 2.3.2. Xu hướng hiện đại hóa công tác quản lý hành chính ................................73 2.3.3. Đặc điểm Web Atlas trong công tác QLHC .............................................77 2.3.4. Quy trình công nghệ thành lập Web Atlas hỗ trợ quản lý hành chính .....80 CHƯƠNG 3 ..............................................................................................................86 XÂY DỰNG WEB ATLAS HỖ TRỢ QUẢN LÝ HÀNH CHÍNH THÀNH PHỐ HÀ NỘI .....................................................................................................................86 3.1. Đặc điểm địa lý thành phố Hà Nội..................................................................86 iv 3.2. Sơ lược về hành chính Hà Nội ........................................................................89 3.2.1. Hành chính Hà Nội trước 01 tháng 08 năm 2008 .....................................89 3.2.2. Hành chính Hà Nội sau 01 tháng 08 năm 2008 ........................................92 3.3. Xây dựng Web Atlas hỗ trợ công tác quản lý hành chính TP Hà Nội ............95 3.3.1. Mục đích và yêu cầu của Web Atlas hành chính Hà Nội .........................95 3.3.2. Mô tả sản phẩm .........................................................................................99 3.3.3. Quy trình công nghệ xây dựng sản phẩm ...............................................103 3.3.4. Công tác chuẩn bị....................................................................................104 3.3.5. Công tác thành lập bản đồ .......................................................................105 3.3.6. Xây dựng các thành phần của Web Atlas Hành chính Hà Nội ...............109 3.3.7. Phương thức quản lý và sử dụng Web Atlas hỗ trợ công tác quản lý hành chính thành phố Hà Nội ....................................................................................131 3.3.8. Khả năng ứng dụng Web Atlas hành chính Hà Nội hỗ trợ công tác QLHC ...........................................................................................................................143 3.3.9. Đánh giá kết quả thử nghiệm vận hành Web Atlas hành chính Hà Nội .144 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................146 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN ..........................................................................149 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................151 PHỤ LỤC ................................................................................................................158 v LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận án, NCS đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Trường Xuân và PGS.TS Nguyễn Cẩm Vân cùng các cán bộ, giảng viên thuộc Bộ môn Đo ảnh và Viễn thám, Bộ môn Bản đồ, khoa Trắc địa (Trường đại học Mỏ - Địa chất). NCS xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới sự dìu dắt quý báu này. Trong thời gian học tập và nghiên cứu, NCS còn nhận được những ý kiến trao đổi thẳng thắn về chuyên môn cũng như sự hỗ trợ về tài liệu tham khảo rất quý báu từ PGS.TS Nguyễn Trần Cầu, TS Vũ Bích Vân, TS Đinh Thị Bảo Hoa cùng các đồng nghiệp ở các cơ quan sản xuất và nghiên cứu khoa học như Viện địa lý (Viện khoa học và công nghệ Việt Nam), Nhà xuất bản Tài nguyên, môi trường và bản đồ Việt Nam (Bộ Tài nguyên và Môi trường), Trường đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), Sở Tài nguyên và Môi trường, Văn phòng UBND thành phố Hà Nội. NCS xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu này. NCS xin chân thành cảm ơn Trường đại học Mỏ - Địa chất đã tạo mọi điều kiện để NCS có thể hoàn thành bản luận án này. Nhân đây, NCS cũng xin chân thành cảm ơn sự động viên, khích lệ của gia đình và bạn bè trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án này. Hà Nội, tháng 08 năm 2013 NCS. Bùi Ngọc Quý vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GIS Geographical Information System – Hệ thống thông tin địa lý QLHC Quản lý hành chính ĐVHC Đơn vị hành chính TP Thành phố WWW World Wide Web CSDL Cơ sở dữ liệu SQL Structured Query Language - Ngôn ngữ truy vấn mang tính cấu trúc LAN Local Area Network - Mạng máy tính cục bộ WAN Wide Area Network - Mạng diện rộng UBND Ủy ban nhân dân HTTP Hypertext Transfer Protocol -Giao thức truyền tải siêu văn bản HTML HyperText Markup Language - Ngôn ngữ đánh dấu Siêu văn bản DHTML Dynamic HyperText Markup Language - Ngôn ngữ đánh dấu Siêu văn bản động W3C World Wide Web Consortium XML eXtensible Markup Language - Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng DEM Digital Elevation Model – Mô hình số độ cao DTM Digital Terrain Model – Mô hình số địa hình TIN Triangulated Irregular Network - Mạng lưới các tam giác không đều, liền kề biểu diễn bề mặt địa hình WMS Web Map Service - Dịch vụ cung cấp bản đồ trên web WFS Web Feature Service - Dịch vụ web cung cấp các đối tượng dữ liệu dưới dạng ngôn ngữ GML IP Internet Protocol - Giao thức Internet OSS Open – Source Software – Phần mềm mã nguồn mở XSLT Extensible Stylesheet Language Transformations – Ngôn ngữ định dạng chuyển đổi mở rộng CNTT Công nghệ thông tin vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Yêu cầu hệ thống của MapXtreme khi xây dựng Web Atlas ...................70  Bảng 2-2 Danh mục các nhóm nội dung và chuyên đề hỗ trợ quản lý hành chính ..79  Bảng 3-1. Hệ thống các bản đồ của Atlas. ..............................................................101  Bảng 3-2. Các bản đồ địa hình sử dụng trong xây dựng Atlas. ..............................105  Bảng 3-3. Sơ đồ lưu trữ tổng quát cơ sở dữ liệu trong Atlas ..................................108  Bảng 3-4. Cấu hình nhóm lớp hệ thống trong Web Atlas hành chính ....................111  Bảng 3-5. CSDL từ điển dùng cho hiển thị tiếng việt trên giao diện Web Atlas ...112  Bảng 3-6. Cây thư mục đơn vị hành chính .............................................................127  Bảng 3-7. Cơ sở dữ liệu Multimedia.......................................................................130  Bảng 3-8. Cơ sở dữ liệu quản lý cấu hình đầu vào: Atlas_config. ........................131  viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, HÌNH ẢNH Hình 2-1. Bố cục, giao diện chung của các Web Atlas.............................................33  Hình 2-2. Mô hình màu RGB [70] ............................................................................46  Hình 2-3. Tổng hợp màu theo phương pháp cộng màu [46].....................................47  Hình 2-4. Tổng hợp màu theo phương pháp trừ màu [46] ........................................48  Hình 2-5. Các thành phần đa phương tiện [55] ...........................................................50  Hình 2.6. Mô hình kiến trúc Web Atlas của MapXtreme [65] .................................65  Hình 2.7. Các bước thực hiện của chương trình .......................................................69  Hình 3-1. Bản đồ vị trí thành phố Hà Nội trong lãnh thổ Việt Nam ........................87  Hình 3-2. Hà Nội giai đoạn 2003 đến 8/2008 (a) và Hà Nội từ 8/2008 đến nay (b) 89  Hình 3-3. Giao diện Web Atlas hành chính Hà Nội ..................................................100  Hình 3-4. Giao diện Web Atlas hành chính Hà Nội ..................................................101  Hình 3-5. Sơ đồ quy trình xây dựng Web Atlas Hành chính Hà Nội .....................104  Hình 3-6. Sơ đồ quy trình thành lập các trang bản đồ ............................................106  Hình 3-7. Sơ đồ lưu trữ tổng quát cơ sở dữ liệu trong Atlas. .................................107  Hình 3-8. Mô hình cây thư mục trong phần quản trị ..............................................110  Hình 3-9. Mô hình quan hệ giữa CSDL ĐVHC với dữ liệu bản đồ ...........................113  Hình 3-10. Mô hình quan hệ giữa CSDL ĐVHC và các bảng số liệu hành chính......114  Hình 3-11. Mô phỏng tọa độ màn hình ...................................................................116  Hình 3-12. Sơ đồ thực hiện hiển thị dữ liệu ............................................................116  Hình 3-13. Mô phỏng vị trí hiển thị bản đồ trên màn hình .....................................116  Hình 3-14. Cây thư mục các cấp hành chính ..........................................................117  Hình 3-15. Sơ đồ lưu trữ dữ liệu của các đơn vị hành chính ..................................118  Hình 3-16. Sơ đồ thực hiện tìm kiếm các đơn vị hành chính .................................118  Hình 3-17. Sơ đồ thực hiện xây dựng bản đồ chuyên đề trên Web Atlas ...............119  Hình 3-18. Mô tả các lớp và nhóm lớp dữ liệu .......................................................119  Hình 3-19. Sơ đồ tìm kiếm dữ liệu thuộc tính từ các đơn vị hành chính ................120  Hình 3-20. Sơ đồ khối thực hiện tìm kiếm thông tin ..............................................121  Hình 3-21. Các bước thực hiện tìm kiếm theo số liệu so sánh ...................................121  ix Hình 3-22. Đăng nhập vào hệ thống quản trị Web Atlas. .......................................132  Hình 3-23. Giao diện quản trị chung cho hệ thống Web Atlas. ..............................132  Hình 3-24. Giao diện quản trị đơn vị hành chính và cơ sở dữ liệu bản đồ. ............133  Hình 3-25. Thêm đơn vị hành chính ngay trên giao diện quản trị. .........................134  Hình 3-26. Quản lý danh sách bản đồ cấp Thành phố ............................................134  Hình 3-27. Quản lý danh sách bản đồ cấp Quận, huyện, thị xã ..............................135  Hình 3-28. Quản lý, cập nhật, chỉnh sửa các số liệu thống. ....................................135  Hình 3-29. Giao diện tải bản đồ vào hệ thống Web Atlas. .....................................136  Hình 3-30. Giao diện người dùng ...........................................................................136  Hình 3-31. Cây thư mục các đơn vị hành chính .....................................................137  Hình 3-32. Xem bản đồ Hành chính cấp Quận, huyện, thị xã ................................138  Hình 3-33. Tìm kiếm và hiển thị ĐVHC cấp xã, phường, thị trấn trên nền bản đồ thông qua trình duyệt web. ......................................................................................138  Hình 3-34. Thực hiện tìm kiếm các đơn vị hành chính nhờ công cụ tìm kiếm: (a) Tìm tất cả các đơn vị hành chính trong thành phố Hà Nội; (b) Tìm kiếm đơn vị hành chính theo từ khóa chính xác; (c) Tìm kiếm đơn vị hành chính theo từ khóa phân nhóm. .......................................................................................................................139  Hình 3-35. (a) Quản lý các lớp nội dung bản đồ; (b) Xem thông tin thuộc tính của đối tượng trên bản đồ ..............................................................................................140  Hình 3-36. Thực hiện truy vấn thông tin thuộc tính từ CSDL Web Atlas: (a) truy vấn toàn bộ thông tin từ 1 lớp CSDL;(b) truy vấn thông tin theo từ khóa trong 1 lớp CSDL.......................................................................................................................141  Hình 3-37. Bảng chú giải cho hệ thống các bản đồ ................................................142  Hình 3-38. Lựa chọn trường số liệu và xác định các chỉ tiêu để tạo chuyên đề .....142  Hình 3-39. Kết quả quá trình thực hiện tạo chuyên đề theo số liệu diện tích. ........143  x DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Hệ thống ký hiệu dùng cho thành lập các trang bản đồ của Web Atlas..158  Phụ lục 2: Cấu trúc nội dung bản đồ chương Hành chính của Web Atlas ...............159  1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong giai đoạn hiện nay, việc áp dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực thành lập và sản xuất bản đồ đã và đang tạo ra nhiều sản phẩm có tính ứng dụng cao như: các bản đồ số, bản đồ Multimedia, bản đồ điện tử và Atlas điện tử… Đặc biệt các bản đồ điện tử, Atlas điện tử, Atlas mạng (Web Atlas ) đã trở thành các phương tiện thông tin với đầy đủ các chức năng để mô hình hoá, phân tích không gian và mô phỏng thực tế. Ở nhiều nước trên thế giới, công nghệ thông tin ứng dụng trong lĩnh vực bản đồ, đặc biệt là hệ thống thông tin địa lý (GIS) rất phát triển, nên việc thành lập các Atlas tin học (Informatic Atlas) hay Atlas điện tử (Atlas điện tử - Electronic Atlas) đã trở thành một phương pháp hiện đại, phổ cập để xuất bản và đưa bản đồ vào sử dụng rộng rãi trong xã hội. Từ những Atlas điện tử đầu tiên ra đời vào những năm 80 [60] của thế kỷ trước đến nay tính ứng dụng của chúng ngày càng được khẳng định. Ở Việt Nam, công nghệ bản đồ số và GIS cũng đã sớm được áp dụng để thành lập các Atlas điện tử. Một số tỉnh đã xuất bản các Atlas dưới hai hình thức: Atlas in trên giấy và Atlas điện tử như: Atlas điện tử Lào Cai, Đồng Nai, Đăk Nông [34], [38], [39], [77]…Từ năm 2002, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã đặt ra việc điện tử hoá Atlas Quốc gia xuất bản năm 1996, song do những khó khăn khách quan, mới chỉ hoàn thành được 2 chương: Chương mở đầu và chương địa hình. Năm 2011 Bộ Tài nguyên và Môi trường lại xây dựng dự án mới “Cập nhật, bổ sung và hiện đại hóa Atlas Quốc gia Việt Nam” nhằm hiện đại hóa và cập nhật dữ liệu,…Tuy nhiên, đến nay chỉ mới đang thực hiện các công việc về chuẩn bị tổ chức, hoàn thiện đề cương, thuyết minh dự án và tập hợp nguồn nhân lực,… Trước thực tế đòi hỏi của các ngành các địa phương cũng như sự phát triển của cổng thông tin điện tử của mỗi tỉnh, thành, các dự án về Chính phủ điện tử, vấn đề xây dựng và thành lập các Web Atlas cho từng tỉnh, thành phố lại nổi lên, đặc biệt là xây dựng các Web Atlas về tài nguyên và môi trường phục vụ công tác khai thác 2 hợp lý và phát triển bền vững tại mỗi địa phương. Mặt khác, với vị trí và vai trò là thủ đô của cả nước, Hà Nội lại chưa có công trình nào về xây dựng Web Atlas đặc biệt là Web Atlas hành chính nhằm phục vụ cho sự phát triển của thành phố. Như vậy, việc triển khai xây dựng Web Atlas ở nước ta nói chung và Hà Nội nói riêng đã và đang là một nhu cầu cấp bách, số các đơn vị trong và ngoài ngành bản đồ đang tiến hành nghiên cứu và thực hiện các công việc này càng ngày càng tăng. Tuy nhiên, việc nghiên cứu một cách có hệ thống để đưa ra cơ sở khoa học và quy trình thành lập Web Atlas vẫn chưa có nhiều công trình. Trong công tác đào tạo, các tài liệu về Web Atlas phục vụ cho giảng dạy đại học và sau đại học chuyên ngành Trắc địa - Bản đồ ở các trường Đại học hiện nay cũng còn rất ít. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng đào tạo các bậc đào tạo (Đại học, Cao học và nghiên cứu sinh) chuyên ngành Trắc địa - Bản đồ của các cơ sở đào tạo. Cần rất nhiều các công trình ứng dụng công nghệ thông tin trong xây dựng các sản phẩm Web Atlas để làm cơ sở khoa học minh chứng cho nhu cầu phát triển của ngành Trắc địa - Bản đồ Việt Nam, làm sáng tỏ và chặt chẽ hơn những cơ sở lý luận khoa học về bản đồ học hiện đại và đóng góp của ngành Trắc địa - Bản đồ trong thời kỳ hiện đại hóa công nghiệp hóa đất nước. Các kết quả nghiên cứu về Web Atlas sẽ góp phần quan trọng vào việc đổi mới phương pháp dạy và học đối với cán bộ giảng dạy và sinh viên, học viên cao học ngành Bản đồ, Viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) của các trường Đại học nói chung và trường Đại học Mỏ - Địa chất nói riêng. Từ những nhu cầu cấp thiết của thực tiễn khách quan nêu trên, nghiên cứu sinh đã lựa chọn nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng Web Atlas quản lý hành chính thành phố Hà Nội” với mong muốn góp phần đưa các công nghệ tiên tiến vào ứng dụng, nâng cao chất lượng các sản phẩm bản đồ phục vụ đào tạo các cán bộ khoa học kỹ thuật chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS). 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Các kết quả nghiên cứu của luận án đã tổng hợp và đề xuất cơ sở khoa học, phương pháp và quy trình xây dựng Web Atlas nói chung và Web Atlas hành chính nói riêng cho một đơn vị lãnh thổ. 3 Mặt khác, những đóng góp của luận án về lý thuyết và thực nghiệm có thể được sử dụng làm mô hình phát triển các Web Atlas hỗ trợ cho công tác quản lý hành chính tại các tỉnh và thành phố trong cả nước. Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả thử nghiệm của luận án là Web Atlas hành chính thành phố Hà Nội. Web Atlas này có thể được đưa vào sử dụng phục vụ khai thác và cung cấp thông tin hỗ trợ quản lý cho các nhà lãnh đạo cũng như các tổ chức và nhân dân có nhu cầu tìm hiểu về thủ đô Hà Nội. 3. Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu được đề ra là làm sáng tỏ cơ sở khoa học xây dựng Web Atlas nói chung và Web Atlas hỗ trợ quản lý hành chính nói riêng, đưa ra được các tiêu chí cụ thể cho thể loại Web Atlas hỗ trợ công tác quản lý hành chính và xây dựng thử nghiệm Web Atlas hỗ trợ quản lý hành chính thành phố Hà Nội, làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng các Web Atlas tương tự cho các đơn vị hành chính cấp tỉnh và thành phố trong cả nước. 4. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các bản đồ và Atlas điện tử phát hành trên mạng hay là – Web Atlas. Trong đó tập trung nghiên cứu tổng hợp các cơ sở lý luận khoa học về Atlas điện tử nói chung và Web Atlas nói riêng. Trên cơ sở đó triển khai thực nghiệm xây dựng Web Atlas hỗ trợ quản lý hành chính cho TP Hà Nội. 5. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi khoa học: Luận án tập trung vào nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng Web Atlas nói chung, đề xuất cấu trúc nội dung các chuyên đề cần thiết của Web Atlas phục vụ quản lý hành chính nói riêng. Phần thực nghiệm đi sâu vào kỹ thuật và quy trình xây dựng Web Atlas trên cơ sở ứng dụng phần mềm MapXtream, giới hạn trong phạm vi xây dựng cơ sở dữ liệu các bản đồ hành chính hỗ trợ quản lý các đơn vị hành chính của Hà Nội trực quan trên mạng internet. Phạm vi không gian: Bao gồm toàn bộ phạm vi hành chính thành phố Hà Nội sau năm 2008. Nghiên cứu xây dựng các bản đồ hành chính theo các đơn vị hành chính cấp quận, huyện, thị xã. 4 6. Nội dung nghiên cứu Để thực hiện được mục tiêu đặt ra luận án cần giải quyết các nội dung sau: - Tổng quan tình hình nghiên cứu và xây dựng Atlas điện tử và Web Atlas trên thế giới và ở Việt Nam. - Nghiên cứu và phân tích các cơ sở khoa học cho thành lập Web Atlas: cơ sở lý thuyết bản đồ về Atlas điện tử, các công nghệ và phương pháp thành lập bản đồ mạng, nền tảng kỹ thuật cho công nghệ số và nền tảng xã hội với trình độ dân trí và khả năng tiếp cận mạng Internet của người dân. - Nghiên cứu đặc thù của quản lý hành chính, vai trò và ý nghĩa của bản đồ và Web Atlas trong quản lý hành chính. - Thu thập số liệu, dữ liệu thiết kế, xây dựng Web Atlas hỗ trợ quản lý hành chính cho thành phố Hà Nội theo cơ sở khoa học mà luận án đã trình bày. 7. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các lý thuyết liên quan đến bản đồ, Atlas điện tử nói chung và Web Atlas nói riêng. - Phương pháp thu thập thông tin: Tiến hành thu thập và tổng hợp các tài liệu đã công bố trong các Tạp chí, Kỷ yếu Hội thảo, Chuyên khảo, Báo cáo lưu trữ... đồng thời thu thập các tài liệu liên quan trên mạng Internet có nội dung liên quan đến nội dung nghiên cứu của luận án để có các tài liệu cập nhật với trình độ nghiên cứu của thế giới. - Phương pháp phân tích, so sánh, tổng hợp tài liệu: Các thông tin, tài liệu thu thập được phân tích, đánh giá, so sánh và tổng hợp phân loại phục vụ trực tiếp cho các nội dung nghiên cứu. - Phương pháp điều tra khảo sát: Thực hiện nghiên cứu và tổng hợp các sản phẩm đã xuất bản trước đây nhằm đánh giá lại các vấn đề còn tồn tại phục vụ công tác nghiên cứu về mặt lý luận và phương pháp luận của luận án được thực tế hơn. - Phương pháp chuyên gia: Thường xuyên tham khảo ý kiến các chuyên gia trong lĩnh vực Trắc địa - Bản đồ, viễn thám và hệ thống thông tin địa lý nhằm kiểm chứng các đề xuất của mình về cơ sở lý thuyết, phương pháp, quy trình công nghệ và những đề xuất mới của luận án. 5 - Phương pháp lập trình và ứng dụng công nghệ tin học trong thành lập bản đồ: Tìm hiểu và nghiên cứu sử dụng các ngôn ngữ và công cụ lập trình như MapXtream, ArcGIS server, Visual Studio 2005,…để xây dựng giao diện và công cụ cho các bản đồ và Atlas điện tử trên máy tính cũng như phục vụ phát hành lên mạng Internet. 8. Những điểm mới của luận án - Đề xuất được cấu trúc nội dung của Web Atlas hỗ trợ QLHC, đưa ra quy trình xây dựng Web Atlas trên cơ sở sử dụng MapXtreme. - Lần đầu tiên xây dựng được Web Atlas hành chính Hà Nội với 29 bản đồ các quận, huyện, thị xã được quản lý trên nền web kết hợp với các thông tin thuộc tính cần thiết, hỗ trợ thiết thực cho công tác quản lý các đơn vị hành chính và dân cư tại thành phố Hà Nội. - Tạo dựng được cơ sở khoa học và mô hình ứng dụng Web Atlas hỗ trợ cho công tác quản lý hành chính thành phố Hà Nội. 9. Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1: Web Atlas hành chính là một dạng sản phẩm mới được phát triển trên cơ sở khoa học của Bản đồ học và Tin học cũng như nền tảng kỹ thuật và nền tảng xã hội cho phát triển công nghệ số, có thể hỗ trợ công tác quản lý hành chính các cấp thống nhất và hiệu quả. Luận điểm 2: Quy trình công nghệ thành lập Web Atlas hành chính bao gồm hai hệ thống (quy trình) độc lập, nhưng liên kết chặt chẽ và quy định lẫn nhau là quy trình thành lập bản đồ số và quy trình lập trình thiết kế đưa bản đồ lên mạng. 10. Cấu trúc của luận án Nội dung của Luận án gồm: Mở đầu Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới. Chương 2: Cơ sở khoa học thành thành lập Web Atlas hỗ trợ QLHC. Chương 3: Xây dựng Web Atlas hỗ trợ công tác QLHC thành phố Hà Nội. Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục 6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1. Tình hình nghiên cứu, phát triển Atlas điện tử 1.1.1. Tình hình nghiên cứu, phát triển Atlas điện tử trên thế giới Atlas điện tử đã được nghiên cứu, ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới như: Canada, Thụy Sỹ, Hà Lan và tiếp theo là Mỹ, Nga, Trung Quốc, Phần Lan,...[52]. Tuy nhiên, thuật ngữ “Atlas điện tử” đã được Ewa Siekierska [60] đưa ra lần đầu tiên trong hội nghị của Hiệp hội Bản đồ quốc tế ICA năm 1984 (International Cartographic Association) và nó đã trở thành một hướng đi mới và quan trọng trong ngành Bản đồ học Atlas. Trong hướng đi này, có những vấn đề hoàn toàn mới, chỉ thật sự nảy sinh từ khi có Atlas điện tử [61], [67] như: vấn đề tự động khái quát hóa nội dung bản đồ khi thể hiện chúng ở các tỷ lệ khác nhau. Việc xây dựng cơ sở dữ liệu Atlas mà khuynh hướng mới hiện nay là cơ sở dữ liệu theo hướng đối tượng, khả năng kết hợp giữa các chức năng phân tích GIS và multimedia trong các hệ thống Atlas điện tử,... Ngày nay trên thế giới, khi mà công nghệ thông tin phát triển mạnh thì việc xây dựng các Atlas điện tử lại càng được quan tâm ứng dụng nhiều hơn [76]. Hệ thống các Atlas điện tử ngày nay chủ yếu được xây dựng theo hướng tích hợp với công nghệ GIS và multimedia [52], [69] đặc biệt là sự ra đời của mạng Internet, đã làm thay đổi cơ bản về ngành khoa học bản đồ – bản đồ và Atlas điện tử được chuyển sang giai đoạn phát triển mới: bản đồ mạng -Web Cartography [53], [66]. Theo hướng phát triển này các Web Atlas được nghiên cứu và xây dựng đều chú trọng tới cấu trúc của tầng cơ sở dữ liệu phục vụ việc phát hành lên mạng Internet đảm bảo được phù hợp với tốc độ của đường truyền. Ở các trường Đại học lớn trên thế giới như Đại học Trắc địa bản đồ Matxcơva (LB Nga), đại học Leeds (UK), Đại học University of Ottawa thuộc đại học Canada’s University (Canada), Atlas nói chung và Atlas điện tử nói riêng đều được xây dựng và phục vụ rất hiệu quả cho nhiệm vụ đào tạo đại học và sau đại học ở các trường này [71]. 7 Hướng nghiên cứu và xây dựng Atlas điện tử nói chung và Web Atlas nói riêng trên thế giới đã được các nhà khoa học, các quốc gia trên thế giới quan tâm nghiên cứu với các mục đích quản lý, quy hoạch, phát triển đất nước. Ngày nay, hầu như tất cả các nước trên thế giới đều xây dựng cho mình các bản đồ riêng tờ, Atlas với các chuyên đề khác nhau, Atlas tổng hợp, Atlas chuyên đề phục vụ cho nhiều mục đích cụ thể khác nhau [18], [36], [37], [39], [41], [78], [79], [80], [81]. Sự phát triển công nghệ đòi hỏi việc củng cố và phát triển cơ sở lý thuyết tương xứng. Liên tiếp từ năm 1990 trở đi, trong các Hội nghị Hiệp hội Bản đồ quốc tế ICA (International Cartographic Association) người ta thường đề cập đến Atlas điện tử như một hướng đi mới và quan trọng trong Bản đồ học Atlas [62], [63], [64]. Sự kết hợp của các bản đồ số với hệ thống thông tin địa lý và các công nghệ thiết kế Web, công nghệ multimedia đã tạo ra được một thế hệ Web Atlas có khả năng tương tác [31], [32], [33], [72] với những tính năng ưu việt hơn hẳn so với bản đồ và Atlas truyền thống về chất lượng sản phẩm cũng như trong cách thành lập và khai thác chúng mà nhiều quốc gia trên thế giới đã sớm áp dụng công nghệ bản đồ số để xây dựng các bản đồ, Atlas điện tử [52]. Tại Canada, phải kể đến công trình Electronic Atlas Canada [59], đây là Atlas xuất bản năm 1993 với 93 bản đồ bằng tiếng Anh và Pháp. Tỉ lệ bản đồ 1:7500000. Gồm đầy đủ các nhóm bản đồ (tự nhiên, kinh tế xã hội). Năm 2003 trường Tổng hợp Arizona xây dựng và phát hành Atlas điện tử vùng Arizona -Mỹ (Arizona Electronic Atlas) [80]. Đây là Atlas tương tác cho phép tạo, thay đổi và tải các bản đồ và dữ liệu vùng Arizona. Trong Atlas này, ngoài các bản đồ về tài nguyên thiên nhiên, kinh tế, môi trường còn có các bản đồ dân số và xã hội. Atlas có tác dụng dùng tham khảo cho nhiều lĩnh vực khác nhau. Ngoài ra, Atlas điện tử quốc gia Mỹ (Electronic National Atlas of USA) [82] cũng được xây dựng với với đầy đủ các nhóm bản đồ về tự nhiên, kinh tế xã hội. Nhìn chung các Quốc gia trên thế giới đều đã tập trung nghiên cứu và xây dựng các Atlas, Atlas điện tử và Web Atlas phục vụ cho công tác quy hoạch, phát triển đất nước. Ngày nay, các Web Atlas đều được xây dựng dựa trên các thành tựu 8 của công nghệ tin học kết hợp với công nghệ bản đồ, đặc biệt đó là sự kết hợp công nghệ GIS và công nghệ multimedia [30], [32], [33], [49], [54], [55], [58], [68], [69], [73]. Các bản đồ trong Atlas có thể được tùy biến một cách linh hoạt, hệ thống Web Atlas có thể sử dụng một cơ sở dữ liệu nền dùng chung và từ đó phát triển, xây dựng các chuyên đề nhỏ. Mỗi Atlas đều được xây dựng tích hợp các công cụ điều khiển cơ bản như: phóng to, thu nhỏ, di chuyển và các công cụ phục vụ cho truy vấn, phân tích các bản đồ (chỉ có đối với một số Atlas nhất định) như: tìm kiếm thông tin, hiển thị thông tin, đo đạc [77], [83], tạo bản đồ chuyên đề từ cơ sở dữ liệu,... [32]. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu, phát triển Atlas ở Việt Nam Ở Việt Nam, có thể chia làm 3 giai đoạn phát triển Atlas như sau: giai đoạn 1: thời kỳ phong kiến; giai đoạn 2: thời kỳ pháp thuộc; giai đoạn 3: từ 1945 đến nay. Trong giai đoạn 1 việc thành lập Atlas ở nước ta cần phải kể đến tập bản đồ Hồng Đức, đây là tập bản đồ đầu tiên được hoàn thành vào năm Hồng Đức thứ 21 (1490), triều Lê Thánh Tông. Sau năm 1858 dưới ách đô hộ của thực dân Pháp, việc thành lập các bản đồ và Atlas ở nước ta chủ yếu là do người pháp thực hiện, nhằm phục vụ cho công tác điều tra và quản lý của họ. Từ những năm 50 bản đồ đã được sản xuất dưới dạng tờ rời, xêri hoặc tập bản đồ (Atlas) bằng công nghệ truyền thống. Các tập bản đồ có ưu điểm là thể hiện được các yếu tố kinh tế, văn hóa, xã hội trên bề mặt trái đất ở dạng tĩnh (in ra và sử dụng trên giấy) [9], [11]. Nhược điểm của nó là việc cập nhật các yếu tố thay đổi theo thời gian là không thể thực hiện được. Đồng thời, công tác thành lập và trình bày bản đồ [12] phải trải qua rất nhiều công đoạn sản xuất tốn kém, việc phát hành rộng rãi khó thực hiện được do số lượng in ấn có hạn [11] và khả năng vận chuyển không thuận tiện. Ngày nay, bản đồ được sản xuất theo công nghệ thông tin, được nâng cấp thành bản đồ điện tử, không chỉ dừng lại ở việc phát hành trên giấy mà nó trở thành một loại bản đồ chứa đựng cơ sở dữ liệu về nhiều lớp thông tin: cơ sở địa lý, các số liệu, các bảng thống kê, hình ảnh, âm thanh trên không gian linh hoạt [34], [45], 9 giúp người đọc có khả năng nhận thức nhiều chiều và đặc biệt còn cho phép bổ sung và cập nhật những sự biến đổi theo thời gian của các đối tượng và hiện tượng trên bản đồ. Công nghệ thông tin không chỉ thúc đẩy ngành bản đồ phát triển nhanh mà còn là một sự thăng hoa, tạo ra một hướng đi mới, một cuộc cách mạng thật sự trong ngành: sự ra đời của công nghệ GIS và sự kết hợp một cách có hệ thống của các bản đồ điện tử đã tạo nên Atlas điện tử. Trong thời gian qua nhiều ngành, tỉnh, thành phố ở nước ta đã sớm áp dụng công nghệ bản đồ số và GIS để thành lập các Atlas điện tử. Một số tỉnh đã xuất bản các Atlas dưới hai hình thức: Atlas in trên giấy và Atlas điện tử như: Atlas điện tử Bắc Ninh, Lào Cai, Đồng Nai, Đăk Nông [34], [37], [38], [39]. Năm 2002, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã đặt ra việc điện tử hoá Atlas Quốc gia xuất bản năm 1995[47]. Tuy nhiên do khối lượng công việc lớn, nhiều vấn đề kỹ thuật và chuẩn dữ liệu chưa được thống nhất nên dự án này mới chỉ hoàn thành một phần công việc. Nhìn chung các Atlas đảm bảo phản ánh tốt nội dung, đáp ứng mục đích đặt ra của mỗi Atlas, các trang bản đồ trong các Atlas đã phản ánh được các đặc điểm của đối tượng cần thể hiện. Tuy nhiên, mức độ đầy đủ, chi tiết trong các Atlas không đồng nhất tùy thuộc nhiều yếu tố như mục đích, tài liệu thu thập được, đặc điểm địa lý của khu vực thành lập bản đồ và kinh phí thực hiện. Hơn nữa, việc xây dựng các Atlas đều xuất phát từ nhu cầu chủ quan của mỗi đơn vị, chưa có sự thống nhất cao về mặt lý luận khoa học cũng như phương pháp thể hiện nội dung, công nghệ thành lập,... Từ trước tới nay, ngành Bản đồ nước ta đã cho ra đời rất nhiều sản phẩm bản đồ có giá trị khoa học và thực tiễn. Chúng phong phú về nội dung, đa dạng về cách thức và sự trình bày. Với mục đích tích lũy thêm kinh nghiệm trong việc thiết kế giao diện, xác định nội dung, trình bày bản đồ điện tử, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu, phân tích một số Atlas đã xuất bản ở Việt Nam. Khi phân tích các Atlas, luận án chủ yếu nghiên cứu các bản đồ chuyên đề, trọng tâm là các bản đồ hành chính. Năm 1996 Atlas quốc gia Việt Nam [35] ra đời là kết quả lao động trí tuệ nỗ lực của các nhà khoa học đầu ngành trên cả nước trong suốt 20 năm nỗ lực lao 10 động. Atlas bao gồm 14 chương, 114 bản đồ giới thiệu một cách tổng quan về tất cả các lĩnh vực tự nhiên, kinh tế, xã hội Việt Nam, tỷ lệ các bản đồ chủ yếu ở 1: 2 500 000, 1: 4 000 000, 1: 5 000 000, 1: 8 000 000, 49 trang thuyết minh và tra cứu địa danh, thể hiện bằng ngôn ngữ tiếng Việt Nam và tiếng Anh. Đây là tài liệu quan trọng không thể thiếu khi nghiên cứu phát triển khoa học và kinh tế xã hội của Việt Nam. Atlas được thành lập với 163 trang khổ 38 x 54 (cm) được chia làm 3 phần: Mở đầu; Tự nhiên và Kinh tế - xã hội. Phần mở đầu gồm 8 trang bản đồ giới thiệu vị trí của Việt Nam nhìn từ vũ trụ, Việt Nam trên bản đồ thế giới, Việt Nam trên bản đồ khu vực, bản đồ đất nước ngày xưa và hệ thống hành chính hiện nay với 2 trung tâm lớn là thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh; Phần Tự nhiên gồm 8 chương về điều kiện tự nhiên của Việt Nam từ tổng thể tới kết quả nghiên cứu, trong một số lĩnh vực chủ yếu, bao gồm các chương: Địa chất (11 trang), Địa hình (7 trang), Khí hậu (7 trang), Thủy văn (7 trang), Thổ nhưỡng (3 trang), Thực vật (5 trang), Động vật (5 trang) và Biển Đông (11 trang). Các trang bản đồ của phần Tự nhiên được xây dựng theo số liệu thu thập trong giai đoạn 1980-1985; Phần Kinh tế - xã hội được mở đầu bằng chương Dân cư (10 trang) phản ánh về con người; tiếp đó là 4 chương mô tả kết quả các mặt hoạt động kinh tế và bức tranh kinh tế chung: chương Nông nghiệp (11 trang), chương Công nghiệp (11 trang), chương Giao thông vận tải - Bưu điện - Thương nghiệp (7 trang), chương Kinh tế chung (3 trang); cuối cùng là chương Giáo dục - Y tế - Văn hóa - Du lịch (7 trang) giới thiệu một số hoạt động văn hóa - xã hội chủ yếu. Số liệu của phần Kinh tế - xã hội đã được cập nhật đến năm 1990 và cấu trúc lại theo tổ chức hành chính mới và mô hình kinh tế đổi mới chuyển từ nền kinh tế kế hoạch hóa tập trung sang nền kinh tế nhiều thành phần vận hành theo cơ chế thị trường có sự quản lý của Nhà nước. Các số liệu được xử lý và trình bày trên cơ sở phân tích các mô hình toán học. Atlas quốc gia Việt Nam được xuất bản là một thành công của các nhà khoa học thuộc các ngành khác nhau trong cả nước. Bài viết của Đại tướng Võ Nguyên Giáp đã nhận xét: “Atlas quốc gia Việt Nam là một công trình khoa học tổng hợp, toàn diện, dựng lên một bức tranh tổng thể của đất nước, một bộ chuyên khảo địa lý tổng hợp lớn bằng ngôn ngữ bản đồ, mang nhiều ý nghĩa khoa học và thực tiễn”