Tài liệu Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống gis trên internet phù hợp với nhiều thiết bị đầu cuối

PHAN THỊ THU HÀ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIS TRÊN INTERNET PHÙ HỢP VỚI NHIỀU THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI (PC, PDA) 2003 - 2005 PHAN THỊ THU HÀ Hà Nội 2005 HÀ NỘI 2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIS TRÊN INTERNET PHÙ HỢP VỚI NHIỀU THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI (PC, PDA) NGÀNH Mà SỐ : ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG : PHAN THỊ THU HÀ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN VŨ SƠN HÀ NỘI 2005 Lời cảm ơn Tôi xin chân thành cám ơn Tiến sỹ Nguyễn Vũ Sơn đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tôi xin chân thành cám ơn các thầy, cô giáo khoa Điện Tử Viễn Thông – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Tôi xin chân thành cám ơn Thạc sỹ Trần Trọng Tuệ, Kỹ sư Vũ Anh Hải và các đồng nghiệp phòng Nghiên cứu khoa học Mạng Viễn Thông – Viện Khoa Học Kỹ Thuật Bưu Điện đã giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn. NỘI DUNG MỤC LỤC HÌNH ................................................................................................. III CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................. IV LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................... VI CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI (PC, PDA).............. 1 I.1 Tổng quan về GIS ................................................................................................2 I.1.1 Khái niệm về GIS ...............................................................................................2 I.1.2 Các công nghệ được sử dụng trong GIS.............................................................2 I.1.3 Lợi ích của dịch vụ GIS ......................................................................................7 I.2 Tổng quan về các thiết bị đầu cuối.....................................................................9 I.2.1 Năng lực xử lý ....................................................................................................9 I.2.2 Công nghệ bộ nhớ.............................................................................................10 I.2.3 Phương pháp truyền tải dữ liệu vô tuyến..........................................................11 I.2.4 Các mô hình ứng dụng và ngôn ngữ đặc tả ......................................................14 I.2.5 Giao tiếp người – máy ......................................................................................15 I.2.6 Platform và hệ điều hành ..................................................................................17 I.3 Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam.....................18 I.3.1 Nhu cầu của khách hàng về một số dịch vụ trên GIS.......................................18 I.3.2 Xu hướng phát triển của thị trường ..................................................................21 I.4 Kết luận ..............................................................................................................23 CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU CÁC CÔNG NGHỆ GIS VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN ......................................................................................................................... 24 II.1 Một số công nghệ GIS đang được sử dụng trên Internet.............................25 II.2 Lược đồ liên thông dữ liệu không gian ..........................................................28 II.2.1 Liên thông dữ liệu không gian.........................................................................28 II.2.2 Sử dụng XML cho hoạt động liên thông thông tin..........................................31 II.2.3 Mô tả đối tượng địa lý bằng GML (Geography Markup Language) ..............32 II.2.4 Sử dụng SVG (Scalable Vector Graphic) để hiển thị dữ liệu .........................35 II.3 Hệ thống với mô hình phân tán ......................................................................42 II.3.1 Tính trong suốt trong kiến trúc phân bố và quan điểm kỹ thuật .....................42 II.3.2 Các thành phần phân bố sử dụng trong mô hình kiến trúc đa lớp...................43 II.4 Nhận xét ............................................................................................................48 i CHƯƠNG III. XÂY DỰNG KIẾN TRÚC HỆ THỐNG ĐỂ PHÁT TRIỂN GIS TRÊN INTERNET ........................................................................................................ 49 III.1 Mục tiêu, tiêu chí lựa chọn công nghệ ..........................................................50 III.1.1 Điểm lại các công nghệ GIS-WEB ................................................................50 III.1.2 Sơ lược về hạ tầng mạng Internet tại việt Nam..............................................50 III.1.3 Nhận xét .........................................................................................................51 III.2 Giải pháp liên thông dữ liệu GML/SVG ......................................................51 III.2.1 Tương tác với dữ liệu địa lý trong cơ sở dữ liệu............................................53 III.2.2 Hiển thị đối tượng địa lý ................................................................................55 III.3 Lựa chọn mô hình của hệ thống....................................................................55 III.3.1 Mô hình chung ...............................................................................................55 III.3.2 Các dịch vụ mở WEB-GIS của OGC.............................................................57 III.3.3 Các dịch vụ vị trí của OGC (OpenLS)...........................................................60 III.4 Xây dựng kiến trúc hệ thống .........................................................................65 III.4.1 Thực thi các giao diện của các dịch vụ ..........................................................66 III.4.2 Xây dựng định dạng dữ liệu cho hệ thống .....................................................70 III.5 Kết luận ...........................................................................................................74 CHƯƠNG IV. XÂY DỰNG MỘT PHẦN MỀM GIS MINH HỌA ............................ 75 IV.1 Mô hình hệ thống ............................................................................................76 IV.1.1 Mô hình tổng thể của hệ thống ......................................................................76 IV.2 Xây dựng phần mềm tại server .....................................................................77 IV.2.1 Xây dựng các module GIS Server trong môi trường Web ............................77 IV.2.2 Xây dựng WFS ..............................................................................................83 IV.2.3 Geocoder Service ...........................................................................................83 IV.2.4 Route service..................................................................................................84 IV.2.5 Webmap Server..............................................................................................85 IV.3 Xây dựng phần mềm cho client .....................................................................85 IV.3.1 SVG Viewer...................................................................................................85 IV.3.2 Webmap client ...............................................................................................86 IV.3.3 Module Java Applet .......................................................................................87 IV.4 Nhận xét ...........................................................................................................87 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 88 PHỤ LỤC A: MINH HỌA MỘT SỐ KẾT QUẢ PHẦN MỀM.................................... 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 93 ii MỤC LỤC HÌNH Hình II-1. Các công nghệ được sử dụng cho GIS-WEB...........................................25 Hình II-2. Client với đường truyền tốc độ thấp (zero client)....................................26 Hình II-3. Client với đường truyền tốc độ khá hơn (ultra-thin client)......................26 Hình II-4. Client với đường truyền tốc độ khá tốt (thin client) ................................27 Hình II-5. Client với đường truyền tốc độ tốt (thick client) .....................................27 Hình II-6. Kiến trúc đa lớp logic...............................................................................44 Hình II-7. Từ kiến trúc logic 4 lớp đến kiến trúc vật lý 3 lớp hoặc 2 lớp.................45 Hình II-8. Ánh xạ đến client thick và thin 4 lớp logic ..............................................47 Hình II-9. Ánh xạ từ các mô hình UML độc lập với platform..................................47 Hình III-1. Modules Client/Server ............................................................................56 Hình III-2: Các thành phần của OpenGIS Web Service Framework........................58 Hình III-3. Sơ đồ kiến trúc của OGC Web Services.................................................59 Hình III-4: OpenLS Request/Response.....................................................................62 Hình III-5: Mô hình thông tin OpenLS.....................................................................63 Hình III-6. Resquest/response của một dịch vụ tiêu biểu .........................................64 Hình III-7. Sơ đồ kiến trúc hệ thống .........................................................................66 Hình III-8.Mối quan hệ giữa GML và SVG .............................................................71 Hình III-9. Tổng quan việc tạo bản đồ hiển thị dạng vector.....................................72 Hình III-10. Luồng biên tập dữ liệu sử dụng GML và SVG ....................................74 Hình IV-1. Kiến trúc phân tầng hệ thống..................................................................76 Hình IV-2. Lược đồ UML của gói Geoserver (một phần)........................................78 Hình IV-3. Lược đồ UML của gói quản lý hệ địa lý (một phần)..............................79 Hình IV-4. Lược đồ UML của gói đối tượng hình học không gian..........................80 Hình IV-5. Lược đồ UML của gói đối tượng địa lý (một phần)...............................81 Hình IV-6. Lược đồ UML của gói quản lý lớp bản đồ .............................................82 Hình IV-7. Kiến trúc Webmap Client và SVG Viewer ...........................................86 iii CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Nghĩa 2D 3D ADT ANSI API COM CORBA 2 Dimensions 3 Dimensions Abstract Data Type American National Standards Institute Application Programing Interface Component Object Model Common Object Request Broker Architecture Coverage Portrayal Service Distributed Component Object Model Document Object Model 2 chiều 3 chiều CPS DCOM DOM DRS GCS GIS GML GMLC GMS GSM GPRS GPS GUI Directory Service Geocoder Service Geographic Infomation System Geography Markup Language Gateway Mobile Location Center GeoMobility Server Global System for Mobile Communications General Packet Radio Service Global Possitioning System Graphic User Interface HTML Hyper Text Markup Language IAS IPAS Image Archive Service IP Personal Access System ISP ISO Internet Service Provider Internetional Organization for Standardization Location Base Service Level Of Detail Mobile Positioning Center US National Imagery and Mapping Agency OpenGIS Consortium LBS LOD MPC NIMA OGC Giao diện lập trình ứng dụng Mô hình đối tượng tài liệu Hệ thống thông tin địa lý Ngô ngữ đánh dấu địa lý Hệ thống di động toàn cầu Dịch vụ vô tuyến gói chung Hệ thống định vị toàn cầu Giao diện đồ họa cho người dùng Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản Hệ thống truy nhập cá nhân qua IP Nhà cung cấp dịch vụ Internet Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế Dịch vụ dựa trên vị trí Mức chi tiết iv OpenLS POI PDA RTS SCS SMIL SMS SVG UML UMTS UOM USGS UTM W3C WCS WFS WNS WOS WRS XHTML XML XLS XSLT OpenGIS Location Service Point Of Interest Personal Digital Assistant Route Service Sensor Collection Service Synchronized Multimedia Integration Language Style Management Service Scalable Vector Graphic Unified Modelling Language Universal Mobile Telecommunications System Units of Measure U.S Geological Survey Universal Transverse Mercator WWW Consortium Web Coverage Service Web Feature Service Web Notification Service Web Object Service Web Registry Service Extended Hyper Text Markup Language Extended Markup Language XML for Location Service XML Stylesheet Language Transformation Điểm quan tâm Thiết bị số trợ giúp cá nhân Dịch vụ định tuyến Ngôn ngữ mô hình hợp nhất Hệ thống di động thế hệ 3 (3G) Đơn vị đo Cơ quan khảo sát địa lý Mỹ Phép chiếu theo UTM Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản mở rộng Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng v LỜI MỞ ĐẦU Ứng dụng rộng rãi của máy tính và sử dụng hệ thống thông tin địa lý GIS – Geographic Information Systems dẫn đến nhu cầu phân tích dữ liệu địa lý tăng lên. Dựa vào công nghệ thông tin, niềm tin của xã hội với dữ liệu địa lý cũng tăng lên. Dữ liệu địa lý đang càng ngày cần được chia sẻ, trao đổi và sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau. GIS, bộ cảm biến từ xa, phân tích giao thông, hệ thống định vị địa lý và các công nghệ khác cho thông tin địa lý GI (Geographic Information) đang đi vào giao đoạn tổ hợp hoàn toàn với nhau. Nắm bắt được nhu cầu phát triển ngày càng tăng về các dịch vụ GIS và sự phát triển của công nghệ để thực thi GIS tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIS TRÊN INTERNET PHÙ HỢP VỚI NHIỀU THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI (PC, PDA)”. Luận văn tốt nghiệp này đưa ra một nền tảng framework để người phát triển xây dựng phần mềm cho phép người sử dụng truy nhập và xử lý thông tin địa lý từ nhiều nguồn khác nhau thông qua một giao diện tính toán chung với một môi trường công nghệ thông tin mở. “Một framework cho người phát triển” nghĩa là luận văn này được dựa trên một kế hoạch chung, đầy đủ để xử lý liên thông. “Truy nhập và xử lý” có nghĩa là người sử dụng dữ liệu địa lý có thể truy vấn cơ sở dữ liệu và điều khiển tài nguyên xử lý từ xa, tận dụng được những ưu việt của công nghệ tính toán phân bố như phần mềm được đưa đến cho môi trường cục bộ của người sử dụng từ một môi trường từ xa để sử dụng tạm thời. “Từ nhiều nguồn khác nhau” có nghĩa là người sử dụng sẽ truy nhập dữ liệu nhận được theo nhiều cách và lưu trữ trong nhiều dạng cơ sở dữ liệu: cơ sở dữ liệu quan hệ và cơ sở dữ liệu không quan hệ. “Qua một giao diện tính toán chung” có nghĩa là các giao diện ISO 19119 cung cấp sự giao tiếp tin cậy giữa các nguồn tài nguyên phần mềm khác nhau. vi “Trong một môi trường công nghệ thông tin mở” nghĩa là cho phép xử lý dữ liệu địa lý xảy ra ở bên ngoài môi trường đóng của GIS, bộ cảm biến từ xa và hệ thống AM/FM điều khiển và giới hạn cơ sở dữ liệu, giao diện người sử dụng mạng và các chức năng thao tác dữ liệu. Luận văn được bố cục gồm 5 chương: Chương 1 là giới thiệu tổng quan về công nghệ, dịch vụ GIS và các thiết bị đầu cuối (PC, PDA). Chương 2 chúng ta sẽ đi sâu vào giới thiệu và phân tích một số công nghệ GIS đang được sử dụng từ đó đưa ra nhận xét về xu hướng phát triển của công nghệ GIS trên thế giới. Tiếp đó trong chương 3 chúng ta sẽ cùng nhau xây dựng một mô hình hệ thống thực thi GIS trên Internet phù hợp với nhiều loại thiết bị đầu cuối (PC, PDA). Trên cơ sở mô hình hệ thống đã xây dựng ở chương 3, chương 4 chúng ta sẽ tiến hành xây dựng một phần mềm GIS minh họa ứng dụng trên PC, đồng thời cũng tiến hành cung cấp hai dịch vụ geocoding (định vị) và routing (tìm đường). Cuối cùng là phần kết luận. Vì điều kiện thời gian làm luận văn hạn hẹp nên chắc chắn tôi không tránh khỏi những sai sót khi thực hiện luận văn. Tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn ngày càng được hoàn thiện. Tôi xin chân thành cám ơn. vii 1 Tổng quan về GIS và thiết bị ₫ầu cuối (PC, PDA) NỘI DUNG CHÍNH: - Tổng quan về GIS - Tổng quan về các thiết bị đầu cuối - Tình hình cung cấp dịch vụ GIS trên thế giới và tại Việt Nam Tổng quan về GIS I.1 Tổng quan về GIS I.1.1 Khái niệm về GIS Hệ thống thông tin địa lý (GIS – Geographic Information System) là hệ thống tạo và quản lý dữ liệu không gian cùng các thuộc tính của nó. Định nghĩa theo cách chặt chẽ nhất, GIS là một hệ thống máy tính có khả năng tổ hợp, lưu trữ, soạn thảo, phân tích và hiển thị thông tin tham chiếu địa lý. Hay nói cách khác GIS là một công cụ “bản đồ thông minh” cho phép người sử dụng tạo ra những truy vấn tương tác (người sử dụng đưa ra sự tìm kiếm), phân tích thông tin không gian và soạn thảo dữ liệu. Hệ thống thông tin địa lý GIS có thể được dùng cho ngành điều tra khoa học, quản lý tài nguyên, quản lý bất động sản, quy hoạch phát triển, định vị, định tuyến. Ví dụ GIS cho phép lập kế hoạch khẩn cấp tính toán thời gian đáp ứng khẩn khi có thiên tai xảy ra hay GIS có thể được dùng để tìm những vùng đất ẩm ướt cần phải bảo vệ chống lại ô nhiễm môi trường I.1.2 Các công nghệ được sử dụng trong GIS I.1.2.1 Thông tin liên quan từ các nguồn khác nhau Nếu chúng ta có thể liên kết thông tin về lượng mưa trong vùng mình đang sống với ảnh về vùng này thì chúng ta có thể đưa nhận xét xem vùng đất ẩm ướt nào đang khô dần lên vào thời điểm cụ thể của năm. GIS có thể sử dụng thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, từ nhiều dạng khác nhau để trợ giúp việc phân tích những thông tin như vậy. Yêu cầu cơ bản về nguồn dữ liệu là sự hiểu biết về vị trí các thay đổi. Vị trí có thể được biểu thị trong tọa độ x, y, z của kinh độ (longitude), vĩ độ (latitude) và độ cao (elevation) hoặc bởi các hệ thống mã hóa địa lý khác như zipcodes. Bất kỳ biến đổi nào có thể được định vị theo không gian đều có thể đưa vào GIS. Nhiều tổ chức chính phủ và Chương I • Tổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 2 Tổng quan về GIS phi chính phủ tạo ra hệ cơ sở dữ liệu đưa vào hệ thống GIS. Nhiều loại dữ liệu hình thành nên bản đồ đều đưa được vào GIS. GIS cũng có thể chuyển đổi các thông tin số không nằm trong dạng bản đồ nào đang có vào dạng thích hợp để nhận ra và sử dụng. Ví dụ, các bức ảnh vệ tính số được tạo ra từ bộ cảm nhận từ xa (remote sensing) có thể được phân tích để tạo ra một bản đồ giống như lớp (layer) của thông tin số về độ bao phủ của cây. Một nguồn tài nguyên cho đánh tên các đối tượng GIS khác là Getty Thesaurus of Geographic Names (GTGN). GTGN là một từ điển có cấu trúc bao gồm khoảng một triệu tên và các thông tin khác về vị trí. Mặt khác các dữ liệu dạng bảng về dân số và thủy lợi cũng được chuyển đổi thành dạng bản đồ và được coi như là các lớp thông tin trong GIS. I.1.2.2 Hiển thị dữ liệu Dữ liệu GIS hiển thị các đối tượng của thế giới thực (đường phố, sử dụng đất, độ cao…) bằng dữ liệu số. Các đối tượng của thế giới thực có thể được chia thành hai loại: các đối tượng riêng rẽ (một ngôi nhà) và các trường liên tục (lượng mưa hoặc độ cao). Có hai phương pháp được dùng để lưu trữ dữ liệu trong GIS là raster và vector. Dữ liệu dạng raster bao gồm các hàng và cột của một ô, mỗi ô sẽ lưu trữ một giá trị. Thông thường dữ liệu raster là dạng ảnh (ảnh raster). Tuy nhiên ngoài màu sắc giá trị được lưu trữ trong mỗi ô có thể là một giá trị rời rạc như độ sử dụng đất hay một giá trị liên tục như lượng mưa hoặc một giá trị null nếu không có dữ liệu. Trong khi một ô raster lưu trữ giá trị đơn, nó có thể được mở rộng bằng cách sử dụng một dải raster để hiển thị màu RGB, bản đồ màu hay một bảng thuộc tính mở rộng với một hàng cho mỗi giá trị ô duy nhất. Độ phân giải của dữ liệu raster là độ rộng ô. Ví dụ một ô của ảnh raster Chương I • Tổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 3 Tổng quan về GIS biểu thị 1m trên mặt đất thực. Thông thường các ô biểu thị diện tích trên mặt đất nhưng các hình dạng khác cũng có thể được sử dụng. Dữ liệu dạng vector sử dụng dạng hình học như điểm (point), đường thẳng (line), đa giác (polygon) để biểu diễn đối tượng. Đặc tính vector được thực hiển để tôn trọng sự toàn vẹn không gian thông qua ứng dụng các quy tắc topo như các polygon không được chồng lên nhau. Dữ liệu vector cũng có thể được sử dụng để hiển thị các hiện tượng thay đổi liên tục. Đường bình độ và mạng tam giác không đều (TIN – Triangulated Irregular Network) được dùng để biểu diễn độ cao hay các giá trị thay đổi liên tục. TIN ghi lại giá trị tại các điểm vị trí được kết nối bởi các đường thẳng để hình thành nên mạng tam giác không đều. Bề mặt của tam giác biểu diễn bề mặt của địa hình. Có những ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng mô hình dữ liệu dạng vector hay raster để mô tả thế giới thực. Dữ liệu dạng raster ghi lại giá trị cho tất cả các điểm trong vùng sẽ gây tốn bộ nhớ hơn dữ liệu hiển thị theo dạng vector chỉ lưu trữ ở những nơi cần thiết. Dữ liệu raster cũng cho phép thực thi dễ dàng các hoạt động xếp chồng hơn là dữ liệu vector. Dữ liệu vector có thể được hiển thị như ảnh vector dùng trong các bản đồ truyền thống, trong khi dữ liệu raster xuất hiện như một ảnh có vùng bao của đối tượng. Ngoài ra dữ liệu không mang đặc tính không gian cũng có thể được lưu trữ bên cạnh dữ liệu không gian được biểu diễn bởi tọa độ của hình học vector hoặc vị trí của ô trong raster. Trong dữ liệu vector, dữ liệu bổ sung này thường là các thuộc tính của đối tượng. Ví dụ một hình polygon về vùng bao của rừng có thể có một giá trị id và thông tin về các loài cây. Trong dữ liệu raster giá trị của ô có thể lưu trữ thông tin thuộc tính nhưng cũng có thể được dùng như một id liên quan đến các bản ghi trong bảng khác. Chương I • Tổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 4 Tổng quan về GIS I.1.2.3 Nhập dữ liệu (Data capture) Nhập dữ liệu – đưa thông tin vào trong hệ thống – là mất khá nhiều thời gian khi thực thi GIS. Có nhiều phương pháp khác nhau được dùng để đưa dữ liệu vào hệ thống GIS. Dữ liệu đang có trên giấy có thể được số hóa hoặc được quét (Scan) để tạo ra dữ liệu dạng số. Việc số hóa tạo ra dữ liệu dạng vector khi nhà điều hành vẽ điểm, đường, đa giá bao quanh một bản dồ. Scan bản đồ tạo ra dữ liệu dạng raster có thể được tiếp tục xử lý để tạo ra dữ liệu dạng vector. Dữ liệu điều tra có thể đưa trực tiếp vào GIS từ hệ thống tập hợp dữ liệu trong thiết bị điều tra. Vị trí từ hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) cũng có thể được đưa trực tiếp vào GIS. Dữ liệu từ bộ cảm nhận từ xa cũng đóng một vai trò quan trong trọng tập hợp dữ liệu, bao gồm bộ cảm nhận được gắn vào platform. Bộ cảm nhận bao gồm camera, máy quét ảnh số và LIDAR trong khi platform thường bao gồm máy bay và vệ tinh. Khi nhập dữ liệu vào người sử dụng nên xem xét xem dữ liệu nhập vào là chính xác tương đối hay tuyệt đối, vì điều này không chỉ ảnh hưởng đến cách hiểu thông tin mà còn là giá cả của dữ liệu. Ngoài việc tập hợp và nhập dữ liệu không gian còn phải đưa vào hệ thống GIS các dữ liệu thuộc tính. Với dữ liệu dạng vector việc này bao gồm những thông tin bổ sung về đối tượng được mô tả trong hệ thống. Sau khi nhập dữ liệu vào hệ thống GIS, chúng ta thường có nhu cầu soạn thảo hay loại bỏ các lỗi hoặc xử lý dữ liệu. Với dữ liệu dạng vector thì cần phải sửa lại đúng dạng hình học trước khi dùng cho những phân tích cao hơn. Ví dụ trong mạng đường các đường phải nối với các nút tại các điểm giao nhau. Với ảnh scan các vết bẩn trên bản đồ nguồn được loại bỏ. Ví dụ những Chương I • Tổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 5 Tổng quan về GIS vết lốm đốm có thể kết nối hai đường mà thực tế chúng không kết nối với nhau. I.1.2.4 Thao tác dữ liệu GIS có thể thực hiện chức năng cấu trúc lại dữ liệu để chuyển đổi dữ liệu sang định dạng khác. Ví dụ GIS có thể được dùng để chuyển đổi ảnh vệ tinh sang cấu trúc ảnh vector bằng cách sinh ra các đường thẳng xung quanh tất cả các ô cùng loại, xác định mối quan hệ không gian của các ô như lân cận hay nằm trong. Vì dữ liệu số được tập hợp và lưu trữ theo nhiều cách nên hai nguồn dữ liệu có thể không hoàn toàn tương thích với nhau. Vì vậy GIS có thể chuyển đổi dữ liệu địa lý từ dạng cấu trúc này sang dạng cấu trúc khác. I.1.2.5 Hệ quy chiếu, hệ tọa độ và đăng ký Bản đồ sở hữu tài sản và bản đồ đất đai có thể đưa ra dữ liệu ở các tỉ lệ xích khác nhau. Thông tin bản đồ trong GIS phải được thao tác để phù hợp với thông tin được tập hợp từ các bản đồ khác. Trước khi phân tích dữ liệu số thì phải thực hiện các thao tác khác: chuyển đổi hệ tọa độ và hệ quy chiếu để tổ hợp vào trong một hệ thống GIS. Trái đất được biểu diễn bằng nhiều mô hình khác nhau, mỗi mô hình cung cấp một tập các tọa độ (ví dụ kinh độ, vĩ độ, độ cao) cho bất kỳ điểm nào trên bề mặt trái đất. Mô hình đơn giản nhất là giả sử trái đất là một hình cầu hoàn hảo. Sau đó các phép đo trái đất được tổ hợp lại và mô hình trái đất ngày càng phức tạp và chính xác hơn. Thực tế có các mô hình áp dụng cho từng vùng khác nhau để có được độ chính xác lớn nhất (ví dụ mô hình North American Datum, 1983 – NAD83 dùng rất tốt ở Nam Mỹ nhưng không dùng được ở châu Âu). Chương I • Tổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 6 Tổng quan về GIS Hệ quy chiếu là một thành phần cơ bản của thực hiện bản đồ. Hệ quy chiếu là một ngữ nghĩa toàn học truyền thông tin từ mô hình trái đất, biểu diễn bề mặt cong theo ba chiều của trái đất thành hai chiều trên giấy hoặc màn hình máy tính. Các hệ quy chiếu khác nhau được dùng cho các loại bản đồ khác nhau vì mỗi hệ quy chiếu phù hợp với một mục đích nhất định. Ví dụ một hệ quy chiếu biểu diễn chính xác hình dạng của lục địa sẽ làm méo đi kích thước của chúng. Vì nhiều thông tin trong GIS là lấy từ bản đồ đang có nên GIS sử dụng năng lực xử lý của máy tính để chuyển đổi thông tin số, tập hợp từ nhiều nguồn với nhiều hệ quy chiếu khác nhau sang một hệ quy chiếu chung. I.1.3 Lợi ích của dịch vụ GIS Dưới đây chúng ta sẽ đưa ra một số lợi ích nhận được từ việc sử dụng MobileGIS. - Hiệu quả sản - Tiết kiệm thời gian đến cơ quan xuất tăng lên - MobileGIS cải tiến quá trình hoạt động bằng cách loại giảm do ít phải di bớt hoặc thậm chí loại bỏ việc tiêu tốn thời gian đi giữa cơ chuyển hơn quan và công trường ở xa. - Không mất thời gian đi đến cơ quan, đội công tác có nhiều thời gian hơn để tiến hành công việc yêu cầu. - Độ linh hoạt - Nếu có một nhiệm vụ khẩn cấp với cơ quan đầu não thì nó tăng lên được chuyển tới đội công tác và đội này có thể trả lời ngay lập tức bởi vì MobileGIS cho phép truy nhập trực tiếp tới bất kỳ bản đồ, bản vẽ hay lược đồ cần để thực hiện nhiệm vụ. - Cải thiện độ - MobileGIS mở rộng các quy tắc GIS vào trường hợp này. chính xác của Nếu một kỹ thuật viên gây nên lỗi trong dữ liệu thì dữ liệu MobileGIS sẽ bắt lấy lỗi này bằng một đánh dấu vì vậy kỹ thuật viên có thể sửa lỗi tức thời. Chương I • Tổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 7 Tổng quan về GIS - Truy nhập - Khả năng của thiết bị mobile biết chính xác nó đang ở đâu, đến dataset điều này cho phép mobile tự động nhận được dataset phù thích hợp hợp hơn. Ví dụ, một kỹ thuật viên đến một vùng lạ sẽ không phải tìm kiếm qua menu địa chỉ hay số serial để tìm được vùng bản đồ tương ứng với nơi anh ta đang đứng. - Đưa ra những - Vì người làm việc ở công trường cập nhật thông tin về công quyết định trường nên công ty luôn được làm việc với thông tin mới sáng suốt hơn nhất. Với MobileGIS người sử dụng đưa ra những quyết định sáng suốt hơn ở cơ quan và công trường vì mọi người trong tổ chức làm việc với thông tin cập nhật nhất. - Chăm sóc - Với thông tin hoàn toàn được cập nhật, người đại diện dịch khách hàng vụ khách hàng biết những gì được kèm theo dịch vụ và được cải tiến những thông tin cần gửi tới khách hàng vì vậy khách hàng sẽ hài lòng hơn với dịch vụ. - Độ an toàn - Chúng ta có thể bảo vệ công nhân làm việc ở công trường của người bằng cách gửi cho họ bản công việc có kèm theo thông tin làm việc ở về vị trí và trạng thái của mọi đường dây, ống dẫn và các công trường van mà họ sẽ tiếp xúc. Chúng ta cũng có thể biết được dấu tăng lên vết về vị trí của người công nhân. - Cho phép - Một trong những ứng dụng lớn nhất của MobileGIS là đưa định nghĩa dữ cơ sở dữ liệu đang tồn tại vào trong một trường để cập nhật liệu không dữ liệu trên web. Tại một số điểm dữ liệu phải được tải trở gian lại công ty và điều này yêu cầu một nhận dạng (id) không gian. Vị trí của tưng đặc tính được xem như một thẻ (tag) liên kết thuộc tính được cập nhật với dữ liệu gốc trong GIS của công ty. - Chuyển đến - Kỹ thuật viên không thể cập nhật các thuộc tính của một một Feature Feature nếu Feature đó không có trong vùng. Ứng dụng MobileGIS cung cấp khả năng điều hướng đến các độ phức tạp khác nhau. Điều này có thể thay đổi từ khả năng hiển thị bản đồ đơn giản tức là cho phép người sử dụng hiển thị vị trí của họ trực tiếp trên bản đồ đến việc định tuyến phức tạp, cung cấp những chỉ dẫn từng bước cho mạng đường để đạt đến điểm đích. Chương I • Tổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 8 Tổng quan về các thiết bị đầu cuối I.2 Tổng quan về các thiết bị đầu cuối Sự phát triển ngày càng mạnh của máy tính PC đảm bảo một nền tảng tốt cho phát triển các ứng dụng trên PC. Ở đây chúng ta chỉ đi sâu vào nghiên cứu về năng lực của các thiết bị đầu cuối là PDA. Có thể kiểm chứng quá trình phát triển của các thiết bị và ứng dụng vô tuyến thông qua nhiều khía cạnh khác nhau của công nghệ: ƒ Khả năng xử lý ƒ Công nghệ về bộ nhớ. ƒ Truyền tải dữ liệu vô tuyến. ƒ Các ngôn ngữ đặc tả và các mô hình ứng dụng. ƒ Tương tác người – máy. ƒ Hệ điều hành và platforms. Các nhân tố này cùng xác định khả năng tiềm ẩn của không gian đa chiều. Bằng cách tập trung vào các nhân tố nhất định có thể đưa ra nhiều mô hình khác nhau và cạnh tranh nhau. Tương lai của quá trình phát triển các thiết bị di động có thể được xem như là tổng hợp của nhiều khả năng. I.2.1 Năng lực xử lý Trước đây, phát triển của năng lực xử lý được mô tả dựa trên định luật Moore’s. Theo định luật này, cứ sau 18 tháng số lượng transistor trên một inch vuông trong các mạch điện (nghĩa là năng lực xử lý) tăng gấp đôi. Điều này có thể được xem như là nhân tố quan trọng nhất khi đánh giá tiềm năng của thiết bị di động trong tương lai. Trong thực tế, điều này có nghĩa là, năng lực xử lý của một máy PC bình thường của 7 năm về trước với một bộ xử lý Pentium tương đương với năng lực xử lý hiện tại có được trong các PDA. Năng lực này tăng gấp 4 lần vào năm 2005 và tăng 30 lần năm 2003. Năng Chương I • Tổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 9 Tổng quan về các thiết bị đầu cuối lực xử lý của các thiết bị di động nhỏ vào năm 2010 có thể bằng năng lực của máy tính xách tay hiện nay. Vì thế dễ dàng có thể dự đoán các kiểu ứng dụng có thể có trong các thiết bị cầm tay này. Khó khăn của quá trình phát triển các bộ vi xử lý là nhằm đạt được năng lực xử lý mạnh bởi một bộ vi xử lý được đóng gói trong một thiết bị nhỏ, nhẹ, tiêu thụ nguồn ít và không vựợt quá giới hạn tỏa nhiệt cho phép. Ví dụ về các bộ xử lý di động điển hình như: Intel StrongARM và Transmeta Crusoe. Phát triển về năng lực xử lý sẽ hỗ trợ việc sử dụng bản đồ trong các ứng dụng di động tiên tiến chạy trên các thiết bị siêu nhỏ. I.2.2 Công nghệ bộ nhớ Dung lượng của bộ nhớ cũng tuân theo định luật Moore’s. Thậm chí điện thoại di động không có cùng dung lượng bộ nhớ như PDAs nokia cũng sẽ đạt được dung lượng gigabyte trong vòng ba năm nữa. Các dạng bộ nhớ mới được phát triển để hỗ trợ sử dụng di động và các dạng thiết bị này đã đạt được thành công lớn về công nghệ cũng như thương mại. Đặc biệt là nhạc số và ảnh số thường có kích thước lớn đã thúc đẩy quá trình phát triển của thiết bị nhớ di động. Trong thị trường hiện có nhiều thiết bị nhớ với thể loại và kích thước khác nhau tuy nhiên giá cả lại cao hơn vài trăm lần trên một byte bộ nhớ so với bộ nhớ của máy PC. Các loại thiết bị nhớ di động thông dụng và dung lượng của chúng: ƒ CompactFlash: 16MB-1GB ƒ SmartMedia: 8-128 MB. ƒ MultiMediaCard 8-128MB. ƒ MemoryStick: 16-128MB ƒ PC Card (Micro drive) 5GB Chương I • Tổng quan về GIS và thiết bị đầu cuối (PC, PDA) • Trang 10