Khóa luận Tìm hiểu và xây dựng hệ thống thông tin địa lý - Webgis

ng WebGIS đặt trên server, web server có thể sử dụng các chuẩn giao tiếp phổ biến như CGI (Common Gateway Interface), Java, ISAPI (Internet Server Application Programming Interface), and NSAPI (Netscape Server Application Programming Interface)… Các thuận lợi và khó khăn của kiến trúc này Thuận lợi Với server có cấu hình mạnh được sử dụng, người dùng có thể truy xuất trên tập dữ liệu lớn hơn và phức tạp lớn. Thay vì phải xử lý trên máy client, hầu hết không được cấu hình mạnh và việc truyền dữ liệu lớn qua mạng Internet sẽ gây nhiều khó khăn. Cũng với server mạnh, việc phân tích, xử lý các chức năng GIS sẽ được tiến hành nhanh và không đòi hỏi quá nhiều ở người dùng sự am hiểu. Kiểm soát được các thao tác của người dùng (chủ yếu là đơn giản) trên dữ liệu và luôn đảm bảo người dùng nhận kết quả đúng từ dữ liệu (do phía client không phải xử lý nhiều). Khó khăn Với chiến thuật này thì dù yêu cầu là nhỏ (client hoàn toàn xử lý được) hay lớn, tất cả đều gửi về phía server, và server xử lý xong lại gửi trả về cho client thông qua đường truyền trên mạng. Hiệu năng của hệ thống WebGIS sẽ bị ảnh hưởng bởi băng thông và đường truyền mạng Internet giữa server và client. Nhất là khi mà kết quả trả về phải mang chuyển những file lớn. Hệ thống WebGIS sử dụng chiến thuật này không tận dụng được khả năng xử lý trên máy client. Chủ yếu client chỉ xử lý gửi yêu cầu và hiển thị kết quả đáp ứng. Nhìn chung, chiến thuật này áp dụng tốt nhất cho các ứng dụng WebGIS thương mại hay cộng đồng với số lượng lớn người dùng mà không quan tâm đến khả năng xử lý GIS trên các máy người dùng. Kiến trúc hướng người dùng Thay vì để server làm quá nhiều việc, một số chức năng xử lý GIS sẽ được đưa về phía máy người dùng, và tại đây sẽ có một phần dữ liệu được xử lý. Hình 2.5: Kiến trúc hướng người dùng Có 2 dạng triển khai chiến thuật client side như sau: a. GIS Applet được phân phối đến Client khi có yêu cầu Trong cách triển khai chiến thuật này các xử lý GIS sẽ được server cung cấp cho phía client dưới dạng các chương trình thực thi nhỏ hoặc là các applet để có thể chạy được ở phía client. Những applet như vậy được phân phối đến client khi client cần nó để xử lý. - Người dùng tạo ra một yêu cầu từ trình duyệt - Yêu cầu được chuyển qua Internet đến server (1). - Server xử lý các yêu cầu - Kết quả phản hồi trả về bao gồm dữ liệu và các applet cần thiết để người dùng có thể làm việc trên dữ liệu này. Các applet có thể được viết bằng Java, JavaScript hoặc ở dạng các ActiveX.Như vậy trình duyệt cần được tích hợp các compiler để xử lý các applet này. b. GIS Applet và Plug-in cố định ở Client Các triển khai trên cần thêm các chức năng xử lý GIS vào trình duyệt. Tuy nhiên việc chuyển dữ liệu và các applet cần thiết qua mạng Internet mất nhiều thời gian nhất là khi mà ứng dụng ít được dùng đến. Giải pháp cho vấn đề này là cách triển khai sau đây: Chuyển các GIS applet đến máy tính client một cách cố định, và không phải chuyển đến mỗi khi cần nữa Download và cài đặt cố dịnh các plug-in vào trình duyệt web của client Xây dựng một trình duyệt web có tích hợp sẵn phần mềm xử lý GIS để chạy trên client. Tích hợp các link đến nguồn tài nguyên dữ liệu khác trên mạng trong mỗi gói dữ liệu tải về. Server chỉ được gọi khi client khi cần dữ liệu mới,hoặc dữ liệu cho một ứng dụng mới Người dùng được toàn quyền thao tác trên dữ liệu họ dùng và phân tích chúng. Các thuận lợi và khó khăn của chiến thuật này Thuận lợi Tận dụng sức mạnh xử lý trên máy người dùng Người dùng được quyền điều khiển trong quá trình phân tích dữ liệu Khi server gửi dữ liệu cần thiết về, người dùng có thể làm việc với dữ liệu này mà không phải gửi đi hay nhận về cái gì khác từ mạng. Khó khăn Các hồi đáp từ server có thể bao gồm lượng lớn dữ liệu cũng như các applet (cho lần đầu tiên khi trình duyệt tại máy sử dụng chạy ứng dụng WebGIS) có thể dẫn đến sự trì hoãn. Dữ liệu GIS thường lớn và phức tạp dẫn đến sẽ khó xử lý nếu client không được cấu hình mạnh. Người dùng có thể chưa được huấn luyện đầy đủ để thực hiện các chức năng phân tích dữ liệu một cách đúng đắn Không dành cho người dùng bình thường. Kiến trúc kết hợp Áp dụng thuần túy 2 chiến dịch trên đều có những hạn chế nhất định. Đối với chiến thuật Server-side chất lượng đường truyền sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và thời gian truyền giữa yêu cầu và hồi đáp. Trong khi đó với client-side lại phụ thuộc vào cấu hình máy client. Một vài thao tác có thể chậm do đòi hỏi bộ xử lý mạnh không được đáp ứng. Kết hợp 2 chiến thuật cho ta một giải pháp “lai”, tận dụng được ưu điểm của 2 chiến thuật trên. Những công việc đòi hỏi dữ liệu lớn, tính toán phức tạp giao cho server xử lý. Những công việc đòi hỏi người dùng có quyền điều khiển cao (thao tác bản đồ, v.v..) được giao cho client. Như vậy đòi hỏi thông tin về cấu hình của server và client cần được chia sẻ cho nhau. Giải pháp này tỏ ra hiệu quả khi mà client thỉnh thoảng mới cần liên lạc với server để lấy dữ liệu. Dạng dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý Dữ liệu của webgis cũng giống như hệ thống thông tin địa lý, có thể chia ra làm 2 loại số liệu cơ bản: số liệu không gian, phi không gian hay còn là dữ liệu thuộc tính và dữ liệu thời gian. Mỗi loại có những đặc điểm riêng và chúng khác nhau về yêu cầu lưu giữ số liệu, hiệu quả, xử lý và hiển thị. Số liệu không gian 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 một hình ảnh bản đồ cụ thể trên từng bản đồ. Hệ thống thông tin địa lý dùng các số 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 vi, … Số liệu phi không gian là những diễn tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý của chúng. Các số liệu phi không gian được gọi là dữ liệu thuộc tính, chúng liên quan đến vị trí địa lý hoặc các đối tượng không gian và liên kết chặt chẽ với chúng trong hệ thống thông tin địa lý thông qua một cơ chế thống nhất chung. Dữ liệu thời gian là thông tin không gian (có vị trí tọa độ) và thông tin thuộc tính có thể biến đổi không phụ thuộc vào nhau tương đối theo thời gian. Dữ liệu không gian Dữ liệu là trung tâm của hệ thống GIS, hệ thống GIS chứa càng nhiều thì chúng càng có ý nghĩa. Dữ liệu của hệ GIS được lưu trữ trong CSDL và chúng được thu thập thông qua các mô hình thế giới thực. Dữ liệu trong hệ GIS còn được gọi là thông tin không gian. Đặc trưng thông tin không gian là có khả năng mô tả “vật thể ở đâu” nhờ vị trí tham chiếu, đơn vị đo và quan hệ không gian. Chúng còn khả năng mô tả “hình dạng hiện tượng” thông qua mô tả chất lượng, số lượng của hình dạng và cấu trúc. Cuối cùng, đặc trưng thông tin không gian mô tả “quan hệ và tương tác” giữa các hiện tượng tự nhiên. Mô hình không gian đặc biệt quan trọng vì cách thức thông tin sẽ ảnh hưởng đến khả năng thực hiện phân tích dữ liệu và khả năng hiển thị đồ hoạ của hệ thống. Dữ liệu đồ họa này mô tả thế giới thực và được chia làm 2 loại : dữ liệu raster và dữ liệu vectơ. Dữ liệu vector Các kiểu đối tượng trong dữ liệu vector Đối tượng điểm Điểm được xác định bởi cặp giá trị điểm. Các đối tượng đơn, thông tin về địa lý chỉ gồm cơ sở vị trí sẽ được phản ánh là đối tượng điểm. Các đối tượng kiểu điểm có đặc điểm: Là toạ độ đơn (x,y) Không cần thể hiện chiều dài và diện tích Hình 2.6: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm (Point). Tỷ lệ trên bản đồ tỷ lệ lớn, đối tượng thể hiện dưới dạng vùng. Tuy nhiên trên bản đồ tỷ lệ nhỏ, đối tượng này có thể thể hiện dưới dạng một điểm. Vì vậy, các đối tượng điểm và vùng có thể được dùng phản ánh lẫn nhau. Đối tượng đường Đường được xác định như một tập hợp dãy của các điểm. Mô tả các đối tượng địa lý dạng tuyến, có các đặc điểm sau: Là một dãy các cặp toạ độ Một arc bắt đầu và kết thúc bởi node Các cung nối với nhau và cắt nhau tại điểm Hình dạng của cung được định nghĩa bởi các điểm điểm Độ dài chính xác bằng các cặp toạ độ Hình 2.7: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng Arc Đối tượng vùng Vùng được xác định bởi ranh giới các đường thẳng. Các đối tượng địa lý có diện tích và đóng kín bởi một đường được gọi là đối tượng vùng polygons, có các đặc điểm sau: Polygons được mô tả bằng tập các đường và điểm nhãn Một hoặc nhiều arc định nghĩa đường bao của vùng Một điểm nhãn nằm trong vùng để mô tả, xác định cho mỗi một vùng. Hình 2.8 Số liệu vector được biểu thị dưới dạng vùng (Polygon) Hình 2.9: Một số khái niệm trong cấu trúc cơ sở dữ liệu bản đồ. Khái niệm dữ liệu Vector Các đối tượng không gian khi biểu diễn ở cấu trúc dữ liệu vector được tổ chức dưới dạng điểm, đường và vùng, và được biểu diễn trên một hệ thống tọa độ nào đó. Đối với các đối tượng biểu diễn trên mặt phẳng, mỗi đối tượng điểm được biểu diễn bởi một cặp tọa độ (x, y); đối tượng đường được xác định bởi một chuỗi liên tiếp các điểm, đoạn thẳng được nối giữa các điểm hay còn gọi là cạnh, điểm bắt đầu và điểm kết thúc của một đường gọi là các nút; đối tượng vùng được xác định bởi các đường khép kín. Hình 2.10: Minh họa đối tượng đường gồm có các nút, điểm, cạnh Các loại cấu trúc trong dữ liệu vector Hai loại cấu trúc được biết đến trong cấu trúc dữ liệu vector là cấu trúc Spaghetti và cấu trúc Topology. Cấu trúc Spaghetti ra đời trước và được sử dụng cho đến ngày nay ở một số các phần mềm GIS như: phần mềm Arcview GIS, ArcGIS, MapInfo,… Cấu trúc Topology ra đời trên nền tảng của mô hình dữ liệu cung – nút (Arc - Node). Cấu trúc Spaghetti Trong cấu trúc dữ liệu Spaghetti, đơn vị cơ sở là các cặp tọa độ trên một không gian địa lý xác định. Do đó, mỗi đối tượng điểm được xác định bằng một cặp tọa độ (x, y); mỗi đối tượng đường được biểu diễn bằng một chuỗi những cặp tọa độ (xi, yi); mỗi đối tượng vùng được biểu diễn bằng một chuỗi những cặp toạ độ (xj, yj) với điểm đầu và điểm cuối trùng nhau. Thí dụ: Hình 2.11: Minh họa dữ liệu Spaghetti Bảng 2.1: Bảng mô tả đặc trưng của cấu trúc Spaghetti Đặc trưng Vị trí Điểm A (xA, yA) Điểm B (xB, yB) Cung AB (xA, yA), (xB, yB) Vùng a (xA, yA), (xa1, ya1), …, (xa5, ya5) , (xB, yB), (xA, yA) Vùng b (xA, yA), (xb1, yb1), (xb2, yb2), (xb3, yb3) , (xB, yB), (xA, yA) Đặc điểm: Cấu trúc Spaghetti không ghi nhận đặc trưng kề nhau của hai vùng kề nhau, nghĩa là tại hai vùng kề nhau sẽ có hai cạnh chung kề nhau, cạnh chung của hai vùng kề nhau là hai cạnh độc lập nhau. Ở thí dụ trên vùng a và vùng b có chung cạnh AB. Cấu trúc Topology Cấu trúc Topology còn được gọi là cấu trúc cung – nút (arc - node). Cấu trúc này được xây dựng trên mô hình cung – nút, trong đó cung là phần tử cơ sở. Việc xác định các phần tử không gian dựa trên các định nghĩa sau: Mỗi cung được xác định bởi 2 nút, các phần tử ở giữa 2 nút là các điểm điều khiển, các điểm này xác định hình dạng của cung. Các cung giao nhau tại các nút, kết thúc một cung là nút. Vùng là tập hợp các cung khép kín, trong trường hợp vùng trong vùng thì phải có sự phân biệt giữa cung bên trong và cung bên ngoài. Trong cấu trúc Topology, các đối tượng không gian được mô tả trong bốn bảng dữ liệu: bảng tọa độ cung, bảng topology cung, bảng topology nút và bảng topology vùng. Giữa các bảng này có quan hệ với nhau thông qua cung. Từ đây, ta có thể phân tích các quan hệ của các đối tượng không gian trên cùng một hệ tọa độ. Thí dụ: Hình 2.12: Minh họa dữ liệu Topology Bảng 2.2: Bảng topology vùng Topology Vùng Vùng Cung A AB, AaB B AB, AbB Vùng ngoài vùng a và b Vùng ngoài Bảng 2.3: Bảng topology cung Topology Cung Cung Nút đầu Nút cuối Vùng trái Vùng phải AB A B a b AaB A B Vùng ngoài a AbB A B b Vùng ngoài Bảng 2.4: Bảng topology nút Topology nút Nút Cung A AB, AaB B AB, AbB Bảng 2.5: Bảng dữ liệu tọa độ cung Dữ liệu tọa độ cung Cung Nút đầu (x,y) Đỉnh vertex (x,y) Nút cuối (x,y) AB A B AaB A a1, a2, a3, a4, a5 B AbB A b1, b2, b3 B Ưu nhước điểm của cấu trúc Vector Ưu điểm Việc lưu trữ được đòi hỏi ít hơn hệ thống cơ sở dữ liệu raster Bản đồ gốc có thể được hiện diện ở sự phân giải gốc của nó. Đặc tính phương pháp như là các kiểu từng, đường sá, sông suối, đất đai có thể được khôi phục lại và tiến triển 1 cách đặc biệt. Điều này dễ hơn để kết hợp trạng thái khác nhau của phương pháp mô tả dữ liệu với một đặc tính phương pháp đơn. Hệ số hoá các bản đồ không cần được khôi phục lại từ hình thức raster. Nhược điểm Vị trí của điểm đỉnh cần được lưu trữ 1 cách rõ ràng Mối quan hệ của những điểm này phải được định dạng trong 1 cấu trúc thuộc về địa hình học, mà nó có lẽ khó để hiểu và điều khiển. Thuật toán cho việc hoàn thành chức năng thì hoàn toàn tương đương trong hệ thống cơ sở dữ liệu raster là quá phức tạp và việc hoàn thành có lẽ là không xác thực. Sự thay đổi một cách liên tiếp dữ liệu thuộc về không gian không thể được hiện diện như raster. Một sự khôi phục để raster được yêu cầu tiến hành dữ liệu kiểu này. Dữ liệu raster Khái niệm dữ liệu raster Mô hình raster biểu diễn không gian như là một ma trận số nguyên, mỗi giá trị số nguyên đại diện cho một thuộc tính, vị trí của số nguyên chính là vị trí của đối tượng Thí dụ: Hình 2. 13: Mô hình dữ liệu raster và vector Hình 2.14: Mô hình dữ liệu raster và vector Liên hệ với thế giới thực: mỗi pixel sẽ tương ứng với một ô nào đó trong thế giới thực. Trong cấu trúc raster: Đường được biểu diễn bằng những pixel có cùng giá trị f(x,y) liên tiếp nhau. Vùng được xác định thành một mạng gồm nhiều pixel có cùng giá trị thuộc tính f(x,y). Hình 2.15: Cấu trúc dữ liệu raster Đặc điểm Mô hình dữ liệu dạng raster phản ánh toàn bộ vùng nghiên cứu dưới dạng một lưới các ô vuông hay điểm ảnh (pixcel). Mô hình raster có các đặc điểm: Các điểm được xếp liên tiếp từ trái qua phải và từ trên xuống dưới. Mỗi một điểm ảnh (pixcel) chứa một giá trị. Một tập các ma trận điểm và các giá trị tương ứng tạo thành một lớp (layer). Trong cơ sở dữ liệu có thể có nhiều lớp. Mô hình dữ liệu raster là mô hình dữ liệu GIS được dùng tương đối phổ biến trong các bài toán về môi trường, quản lý tài nguyên thiên nhiên. Mô hình dữ liệu raster chủ yếu dùng để phản ánh các đối tượng dạng vùng là ứng dụng cho các bài toán tiến hành trên các loại đối tượng dạng vùng: phân loại; chồng xếp. Các nguồn dữ liệu xây dựng nên dữ liệu raster có thể bao gồm: Quét ảnh Ảnh máy bay, ảnh viễn thám Chuyển từ dữ liệu vector sang Lưu trữ dữ liệu dạng raster. Nén theo hàng (Run lengh coding). Nén theo chia nhỏ thành từng phần (Quadtree). Nén theo ngữ cảnh (Fractal). Trong một hệ thống dữ liệu cơ bản raster được lưu trữ trong các ô (thường hình vuông) được sắp xếp trong một mảng hoặc các dãy hàng và cột. Nếu có thể, các hàng và cột nên được căn cứ vào hệ thống lưới bản đổ thích hợp. Việc sử dụng cấu trúc dữ liệu raster tất nhiên đưa đến một số chi tiết bị mất. Với lý do này, hệ thống raster-based không được sử dụng trong các trường hợp nơi có các chi tiết có chất lượng cao được đòi hỏi. Hình 2.16: Sự biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng Raster Các loại cấu trúc Raster Có hai cấu trúc lưu trữ raster cơ bản: Cấu trúc lưu mã chi tiết (exhaustive enumeration) Cấu trúc lưu mã chạy dài (run-length encoding). Đối với cấu trúc lưu mã chi tiết, mỗi một điểm lưới được gắn với giá trị duy nhất, vì vậy dữ liệu không được nén gọn. Hình 2.17: Minh họa cấu trúc mã chi tiết Cấu trúc lưu mã chạy dài có ý nghĩa như là một kỹ thuật nén dữ liệu nếu raster chứa các nhóm điểm lưới có cùng một giá trị. Khi đó thay vì phải lưu trữ riêng cho từng điểm lưới, cấu trúc này lưu trữ theo từng thành phần có một giá trị duy nhất và số lượng điểm lưới chứa đựng giá trị đó. Hình 2.18: Minh họa cấu trúc mã run length Ưu nhước điểm của cấu trúc raster Ưu điểm Vị trí địa lý của mỗi ô được xác định bởi vị trí của nó trong ô biểu tượng, hình ảnh có thể được lưu trữ trong một mảng tương xứng trong máy vi tính cung cấp đủ dữ liệu bất kỳ lúc nào. Vì vậy mỗi ô có thể nhanh chóng và dễ dàng được định địa chỉ trong máy theo vị trí địa lý của nó. Những vị trí kế cận được hiện diện bởi các ô kế cận, vì vậy mối liên hệ giữa các ô có thể được phân tích một cách thuận tiện Quá trình tính toán đơn giản hơn và dễ dàng hơn cơ sở hệ thống dữ liệu vector. Đơn vị bản đồ ranh giới thửa được trình bày một cách tự nhiên bởi giá trị ô khác nhau, khi giá trị thay đổi, việc chỉ định ranh giới thay đổi. Nhược điểm Khả năng lưu trữ đòi hỏi lớn hơn nhiều so với hệ thống cơ sở dữ liệu vector. Kích thước ô định rõ sự quyết định ở phương pháp đại diện ở phương pháp đại diện. Điều này đặc biệt khó dễ cân xứng với sự hiện diện đặc tính thuộc về đường thẳng. Thường hầu như hình ảnh gần thì nối tiếp nhau, điều này có nghĩa là nó phải tiến hành một bản đồ hoàn chỉnh chính xác để thay đổi 1 ô đơn. Quá trình tiến hành của dữ liệu về kết hợp thì choáng nhiều chỗ hơn với 1 hệ thống cơ sở vector. Dữ liệu được đưa vào hầu như được số hoá trong hình thức vector, vì thế nó phải chính xác 1 vector đến sự thay đổi hoạt động raster để đổi dữ liệu hệ số hoá vào trong hình thức lưu trữ thích hợp. Điều này thì khó hơn việc xây dựng vào trong bản đồ từ dữ liệu raster. Chuyển đổi qua lại giữa dữ liệu vector và dữ liệu rastor Việc chọn của cấu trúc dử liệu dưới dạng vector hoặc raster tuỳ thuộc vào yêu cầu của người sử dụng, đối với hệ thống vector, thì dữ liệu được lưu trữ sẽ chiếm diện tích nhỏ hơn rất nhiều so với hệ thống raster, đồng thời các đường contour sẽ chính xác hơn hệ thống raster. Ngoài ra cũng tuỳ vào phần mềm máy tính đang sử dụng mà nó cho phép nên lưu trữ dữ liệu dưới dạng vector hay raster. Tuy nhiên đối với việc sử dụng ảnh vệ tinh trong GIS thì nhất thiết phải sử dụng dưới dạng raster. Một số công cụ phân tích của GIS phụ thuộc chặt chẽ vào mô hình dữ liệu raster, do vậy nó đòi hỏi quá trình biến đổi mô hình dữ liệu vector sang dữ liệu raster, hay còn gọi là raster hoá. Biến đổi từ raster sang mô hình vector, hay còn gọi là vector hoá, đặc biệt cần thiết khi tự động quét ảnh. Raster hoá là tiến trình chia đường hay vùng thành các ô vuông (pixcel). Ngược lại, vector hoá là tập hợp các pixcel để tạo thành đường hay vùng. Nết dữ liệu raster không có cấu trúc tốt, thí dụ ảnh vệ tinh thì việc nhận dạng đối tượng sẽ rất phức tạp. Nhiệm vụ biến đổi vector sang raster là tìm tập hợp các pixel trong không gian raster trùng khớp với vị trí của điểm, đường, đường cong hay đa giác trong biểu diễn vector. Tổng quát, tiến trình biến đổi là tiến trình xấp xỉ vì với vùng không gian cho trước thì mô hình raster sẽ chỉ có khả năng địa chỉ hoá các vị trí toạ độ nguyên. Trong mô hình vector, độ chính xác của điểm cuối vector được giới hạn bởi mật độ hệ thống toạ độ bản đồ còn vị trí khác của đoạn thẳng được xác định bởi hàm toán học. Hình 2.19: Sự chuyển đổi dữ liệu giữa raster và vector So sánh dữ liệu vector và dữ liệu rastor STT RASTER VECTOR 1 Cấu trúc dữ liệu đơn giản Cấu trúc dữ liêu phức tạp hơn raster 2 Các thao tác chập bản đồ thực hiện dễ dàng và đơn giản Các phép chập bản đồ khó thực hiện được 3 Bài toán mô hình thực hiện dễ dàng Bài toán mô hình khó thực hiện 4 Dữ liệu cồng kềnh Dữ liệu gọn (chiếm ít bộ nhớ) hơn mô hình raster 5 Mối quan hệ topo khó có thể thể hiện được. Bài toán mạng khó thực hiện Cho phép mã hóa topo hiệu quả hơn và vì vậy cho phép thực hiện các phép liên quan đến các thông tin topo (như trong phân tích mạng) 6 Thích hợp với việc sử dụng dữ liệu viễn thám Thích hợp với dữ liệu đo đạc trực tiếp Dữ liệu phi không gian Số liệu phi không gian hay còn gọi là thuộc tính là những mô tả về đặc tính, đặc điểm và các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định. Một trong các chức năng đặc biệt của công nghệ GIS là khả năng của nó trong việc liên kết và xử lý đồng thời giữa dữ liệu bản đồ và dữ liệu thuộc tính. Thông thường hệ thống thông tin địa lý có 4 loại số liệu thuộc tính: Đặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin không gian có thể thực hiện SQL (Structure Query Language) và phân tích Số liệu hiện tượng, tham khảo địa lý: miêu tả những thông tin, các hoạt động thuộc vị trí xác định. Chỉ số địa lý: tên, địa chỉ, khối, phương hướng định vị, …liên quan đến các đối tượng địa lý. Quan hệ giữa các đối tượng trong không gian, có thể đơn giản hoặc phức tạp (sự liên kết, khoảng tương thích, mối quan hệ đồ hình giữa các đối tượng). Để mô tả một cách đầy đủ các đối tượng địa lý, trong bản đồ số chỉ dùng thêm các loại đối tượng khác: điểm điều khiển, toạ độ giới hạn và các thông tin mang tính chất mô tả (annotation). Annotation: Các thông tin mô tả có các đặc điểm: Có thể nằm tại một vị trí xác định trên bản đồ Có thể chạy dọc theo cung Có thể có các kích thước, màu sắc, các kiểu chữ khác nhau Nhiều mức của thông tin mô tả có thể được tạo ra với ứng dụng khác nhau. Có thể tạo thông tin cơ sở dữ liệu lưu trữ thuộc tính Có thể tạo độc lập với các đối tượng địa lý ïcó trong bản đồ Không có liên kết với các đối tượng điểm, đường, vùng và dữ liệu thuộc tính của chúng Bản chất một số thông tin dữ liệu thuộc tính như sau: Số liệu tham khảo địa lý: mô tả các sự kiện hoặc hiện tượng xảy ra tại một vị trí xác định. Không giống các thông tin thuộc tính khác, chúng không mô tả về bản thân các hình ảnh bản đồ. Thay vào đó chúng mô tả các danh mục hoặc các hoạt động như cho phép xây dựng, báo cáo tai nạn, nghiên cứu y tế, … liên quan đến các vị trí địa lý xác định. Các thông tin tham khảo địa lý đặc trưng được lưu trữ và quản lý trong các file độc lập và hệ thống không thể trực tiếp tổng hợp chúng với các hình ảnh bản đồ trong cơ sở dữ liệu của hệ thống. Tuy nhiên các bản ghi này chứa các yếu tố xác định vị trí của sự kiện hay hiện tượng. Chỉ số địa lý: được lưu trong hệ thống thông tin địa lý để chọn, liên kết và tra cứu số liệu trên cơ sở vị trí địa lý mà chúng đã được mô tả bằng các chỉ số địa lý xác định. Một chỉ số có thể bao gồm nhiều bộ xác định cho các thực thể địa lý sử dụng từ các cơ quan khác nhau như là lập danh sách các mã địa lý mà chúng xác định mối quan hệ không gian giữa các vị trí hoặc giữa các hình ảnh hay thực thể địa lý. Ví dụ: chỉ số địa lý về đường phố và địa chỉ địa lý liên quan đến phố đó. Mối quan hệ không gian: của các thực thể tại vị trí địa lý cụ thể rất quan trọng cho các chức năng xử lý của hệ thống thông tin địa lý. Các mối quan hệ không gian có thể là mối quan hệ đơn giản hay lôgic, ví dụ tiếp theo số nhà 101 phải là số nhà 103 nếu là số nhà bên lẻ hoặc nếu là bên chẵn thì cả hai đều phải là các số chẵn kề nhau. Quan hệ Topology cũng là một quan hệ không gian. Các quan hệ không gian có thể được mã hoá như các thông tin thuộc tính hoặc ứng dụng thông qua giá trị toạ độ của các thực thể. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và phi không gian: thể hiện phương pháp chung để liên kết hai loại dữ liệu đó thông qua bộ xác định, lưu trữ đồng thời trong các thành phần không gian và phi không gian. Các bộ xác định có thể đơn giản là một số duy nhất liên tục, ngẫu nhiên hoặc các chỉ báo địa lý hay số liệu xác định vị trí lưu trữ chung. Bộ xác định cho một thực thể có thể chứa toạ độ phân bố của nó, số hiệu mảnh bản đồ, mô tả khu vực hoặc con trỏ đến vị trí lưu trữ của số liệu liên quan. Bộ xác định được lưu trữ cùng với các bản ghi toạ độ hoặc mô tả số khác của các hình ảnh không gian và cùng với các bản ghi số liệu thuộc tính liên quan. Sự liên kết giữa hai loại thông tin cơ bản trong cơ sở dữ liệu GIS thể hiện theo sơ đồ sau: Bảng 2.6: Mối quan hệ giữa thông tin bản đồ và thông tin thuộc tính ID (mã) Tính chất 1 Tính chất 2 Tính chất 3 1 x x x 2 x x x 3 x x x … … … … Một số công nghệ WebGIS nguồn mở Chuẩn trao đổi dữ liệu địa lý trên Web theo OGC Chuẩn mở của OpenGIS là một Web Map Server, tên gọi của nó đã thể hiện nó là một ứng dụng server cung cấp bản đồ trên Web. Sau đây là hình minh họa: Hình 3.1: Mô hình webGIS theo chuẩn OpenGIS Cơ chế hoạt động Web Map Server Về cơ bản một Web Map Server có thể làm 3 việc: Tạo ra một bản đồ (dưới dạng ảnh, dưới dạng đồ hoạ, hay được đóng gói bằng một tập dữ liệu địa lý). Trả lời các truy vấn cơ bản về nội dung bản đồ. Cung cấp cho các chương trình khác mà Server có thể tạo ra được. Web Map Client Một Web Map Client (ví dụ một trình duyệt Web hoặc một chương trình ứng dụng) có thể yêu cầu một Web Map Server bằng các chuyển các yêu cầu (request) trong định dạng URL. Nội dung của mỗi URL phụ thuộc vào một trong ba loại dịch vụ mà Web Map Server cung cấp. Cụ thể: Yêu cầu để tạo ra một bản đồ, các tham số URL phải chỉ ra phạm vi địa lý (không gian) cần tạo bản đồ, hệ toạ độ được sử dụng, các kiểu thông tin được thể hiện, định dạng lưu trữ bản đồ và kích thước kết quả. Yêu cầu để truy vấn nội dung bản đồ, các tham số URL phải chỉ ra lớp thông tin (layer) bản đồ cần truy vấn, vị trí cần truy vấn. Yêu cầu cung cấp các thông tin về khả năng phục vụ của Web Map Server. Cơ chế hoạt động Từ các thông tin về Web Map Client và Web Map Server ta có thể hiệu được cơ chế hoạt động chung của WebGIS gồm: Cơ chế truyền thông (communication) giữa các máy tính: ở tầng dưới cù