Khảo sát gói thư viện mã nguồn mở Geotools
và ứng dụng hiện thực hệ thống thông tin địa lý trên nền Web
MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, hệ thống thông tin địa lý đã chứng tỏ được hiệu quả của nó trong việc hoạch định chính sách quản lý tài nguyên, trong việc qui hoạch nhà, đất…Tuy nhiên các phần mềm GIS thương mại thường có giá thành cao và không phải lúc nào ta cũng có sẵn một chuyên gia GIS để hướng dẫn, giải đáp, vậy vấn đề được đặt ra là liệu có một phần gói thư viện nào hay một phần mềm nào miễn phí và mã nguồn mở để ta có thể dễ dàng sử dụng và phát triển hay không?
Khi đặt chân đến 1 đất nước xa lạ, việc đầu tiên phải chăng là mua cho mình một tấm bản đồ để xem thông tin đường đi, địa điểm; bạn muốn biết khu nhà mình có ở trong khu qui hoạch hay không bạn phải lên hỏi sở địa chính để biết thông tin vị trí của khu nhà của mình v.v… Điều đó có nghĩa là hầu hết mọi người đều cần và sử dụng các dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý một cách trực tiếp hay gián tiếp. Đứng trước nhu cầu to lớn ấy việc phổ biến các dữ liệu đó trên nền WEB là cần thiết. Vậy làm cách nào để chúng ta có thể đưa các thông tin dữ liệu địa lý lên trên nền WEB, tương tác với người dùng?
Vậy vấn để được đặt ra là phải nghiên cứu một phần mềm hay một gói thư viện mã nguồn mở nào cung cấp cho chúng ta những chức năng để hiển thị, tương tác, tìm kiếm thông tin địa lý trên nền WEB.
Giải pháp thực hiện và mục tiêu đạt được
Để đưa ra hướng giải quyết hai vấn đề trên chúng tôi đã quyết định chọn và thực hiện đề tài “Khảo sát gói thư viện mã nguồn mở GEOTOOLS và ứng dụng hiện thực hệ thống thông tin địa lý trên nền Web” dựa trên nền tảng các kiến thức đã được học ở trường. Đề tài là sự tổng quan hóa các kiến thức về hệ thống thông tin địa lý (GIS), về việc phổ biến hệ thống thông tin địa lý trên nền Web, đưa ra một cái nhìn khái quát về các công nghệ, phần mềm đã và đang được ứng dụng để thể hiện hệ thống thông tin địa lý trên nền Web, dựa trên nền tảng các kiến thức cơ bản đó tiến hành nghiên cứu khảo sát các chức năng cơ bản của gói thư viện mã nguồn mở GEOTOOLS, kết hợp với chương trình JBuilder và vận dụng các hiểu biết trên vào việc hiện thực ứng dụng đưa dữ liệu bản đồ huyện Lâm Hà lên trên nền Web, cho phép người dùng có thể tương tác thực hiện các chức năng hiển thị, tích hợp và phân tích.
Mục tiêu cần đạt được của đề tài là nghiên cứu khái quát các gói trong gói thư viện mã nguồn mở Geotools nhằm phục vụ cho các chức năng hiển thị, tương tác, truy vấn với bản đồ trên Web theo hai hướng là sử dụng shape file và sử dụng cơ sở dữ liệu làm dữ liệu đầu.
Tài liệu tham khảo
Gói geotools-javadoc-2.0.0 chứa API của Geotools
Một số hướng dẫn trong phần Tutorial, Snippet của trang http://docs.codehaus.org/display/ GEOTOOLS
Về các phần khác có liên quan trong đề tài:
Hệ thống thông tin địa lý (TS Đặng Văn Đức )
Phần Help hỗ trợ trong các phần mềm GIS MapInfo, ArcView
ESRI Shapefile Technical Description – July 1998
Chapter 9 : File and Security tìm trên Web
PostGIS Manual - http://postgis.refractions.net
Giáo trình Hệ quản trị CSDL – Phạm Gia Tiến
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Spatial Data Management – Arnulf Christl
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ GIS
Định nghĩa GIS
GIS viết tắt của cụm từ Geographic Information Systems (Hệ thống thông tin địa lý).
Có nhiều định nghĩa về GIS:
GIS là công cụ trên cơ sở máy tính để lập bản đồ và phân tích những hiện tượng đang tồn tại và các sự kiện xảy ra trên trái đất. (Environmental System Research Institute ESRI – Mỹ)
GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và các thủ tục được thiết kế nhằm thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hóa và hiển thị các dữ liệu quy chiếu không gian để giải quyết các vấn đề quản lý và lập kế hoạch. (National Center for Geography Information and Analysis NCGIA – Mỹ).
GIS là một tập hợp các nguyên lý, phương pháp, dụng cụ và dữ liệu quy chiếu không gian được sử dụng để nhập, lưu trữ, chuyển đổi, phân tích, lập mô hình, mô phỏng và lập bản đồ các hiện tượng, sự kiện trên trái đất, nhằm sản sinh các thông tin thiết thực hổ trợ cho việc ra quyết định. (Thériault – Canada) …
Một cách tổng quát, GIS thực hiện việc thu thập, quản lý, thao tác và phân tích dữ liệu địa lý cùng với việc trình bày kết quả dưới hình thức bản đồ và báo cáo.
Trong nghĩa hẹp, GIS là một tập công cụ phần cứng phần mềm được sử dụng để quản lý và thao tác dữ liệu không gian và các thuộc tính liên quan tương ứng.
GIS đã có từ lâu, nhưng mới phát triển nhanh (tốc độ xử lý) và mạnh (các phân tích phức tạp) theo sự phát triển của ngành IT.
GIS đang được giảng dạy tại các cấp học trên thế giới, được ứng dụng trong nhiều lãnh vực.
Thành phần dữ liệu GIS
Bản đồ là phương tiện tốt nhất để hiển thị các thông tin địa lý. Các dữ liệu không gian bao gồm ba loại đặc điểm: điểm, đường và vùng; vị trí của chúng được xác định bởi các tọa độ. Theo truyền thống, bản đồ là tờ giấy phẳng, nó có tọa độ hai chiều. Bản đồ có các ký hiệu, bao gồm các đường và màu sắc khác nhau biểu thị các đặc điểm khác nhau. Bên cạnh thông tin không gian, còn có các dữ liệu mô tả hoặc thuộc tính, chúng giải thích các đặc điểm của dữ liệu không gian và mối liên hệ không gian xác định quan hệ của các đặc điểm bản đồ. Tính chất thời gian cũng được bao gồm bởi vì phần lớn các dữ liệu là có liên quan đến thời gian.
Dữ liệu trong hệ thống thông tin địa lý là những dữ liệu luôn thay đổi và phức hệ. Chúng bao gồm những mô tả số của hình ảnh bản đồ, mối quan hệ logic giữa các hình ảnh đó, những dữ liệu thể hiện các đặc tính của hình ảnh và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. Nội dung của cơ sở dữ liệu được xác định bởi các ứng dụng khác nhau của hệ thống thông tin địa lý trong một hoàn cảnh cụ thể.
Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lí gồm hai phần cơ bản là dữ liệu không gian (dữ liệu bản đồ) và dữ liệu thuộc tính (dữ liệu phi không gian). Mỗi một loại dữ liệu có đặc trưng riêng và chúng khác nhau về yêu cầu lưu trữ, xử lý và hiển thị.
Dữ liệu không gian Khái niệm
Là những mô tả số của hình ảnh bản đồ. Chúng bao gồm toạ độ, quy luật và các ký hiệu dùng để xác định hình ảnh cụ thể của bản đồ trong một khuôn dạng hiểu được của máy tính. Hệ thống thông tin địa lý dùng các dữ liệu không gian để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vị. Có 6 loại thông tin bản đồ dùng để thể hiện hình ảnh bản đồ và ghi chú của nó trong hệ thống thông tin địa lí như sau:
Ðiểm (Point)
Ðường (Line)
Vùng (Polygon)
Ô lưới (Grid cell)
Ký hiệu (Sympol)
Ðiểm ảnh (Pixel)
Dữ liệu không gian có hai mô hình lưu trữ là Vector và Raster.
Hình 1.1. Mô hình lưu trữ dữ liệu không gian
Dữ liệu dạng Vector là các điểm tọa độ (X,Y) hoặc là các quy luật tính toán toạ độ và nối chúng thành các đối tượng trong một hệ thống tọa độ nhất định.
Các kiểu đối tượng địa lý dạng vectơ :
Kiểu điểm: 1 toạ độ (x,y) trong 2D hoặc 1 toạ độ (x,y,z) trong 3D, 0 chiều.
Kiểu đường: danh sách các tọa độ x1y1,x2y2, …, xnyn hoặc là một hàm toán học, 1 chiều, tính được chiều dài.
Kiểu vùng: tập các đường khép kín, 2 chiều, tính được chu vi và diện tích
Kiểu bề mặt: chuỗi tọa độ xyz, hàm toán học, 3 chiều, tính được diện tích bề mặt, thể tích.
Dữ liệu Raster (ảnh đối tượng) là dữ liệu được tạo thành bởi các ô lưới có độ phân giải xác định. Loại dữ liệu này chỉ dùng cho mục đích diễn tả và minh hoạ chi tiết bằng hình ảnh thêm cho các đối tượng quản lý của hệ thống.
Một diện tích địa lý được chia thành các hàng-cột, tạo nên các điểm ảnh (pixel). Độ lớn nhỏ của các hàng/cột (hay điểm ảnh) tạo nên độ phân giải của dữ liệu. Ví dụ : điểm ảnh có kích thước 10 x 10 m. Vị trí điểm ảnh được xác định bởi số hàng/số cột.
Dữ liệu dạng raster có thể là dữ liệu thô (ảnh vệ tinh, file ảnh scan của bản đồ, file chụp của máy ảnh số, …) hoặc là dữ liệu không gian của một số phần mềm GIS.
Hình 1.2. Dữ liệu Raster
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |
