Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 1 Tin học Trắc địa K47 Mục lục Mục lục 1 Mở đầu 4 Chơng I Giới thiệu chung về đồ án 6 I.1 Giới thiệu chung về bản đồ 6 I.1.1 Bản đồ thông thờng 6 I.1.2 Bản đồ số 6 I.1.3 Bản đồ trực tuyến 6 I.2 Mục đích, yêu cầu 7 I.2.1 Tên đề tài 7 I.2.2 Mục đích 7 I.2.3 Yêu cầu 7 Chơng II Những khái niệm cơ bản liên quan đến hệ thống bản đồ trực tuyến 9 II.1 Các thành phần có liên quan 9 II.1.1 Phần mềm mã nguồn mở 9 II.1.2 Cơ sở dữ liệu 10 II.2 Tổng quan về bản đồ 12 II.2.1 Bản đồ là gì 12 II.2.2 Các yếu tố nội dung của bản đồ 13 II.2.3 Các phép toán cơ bản trên bản đồ 17 II.2.4 Các phép phân tích không gian trong GIS 19 II.2.5 Tổng quan các kiến trúc chung của các WebGIS 21 II.3 Những khái niệm cơ bản về hệ thống bản đồ trực tuyến 24 II.3.1 Khái niệm Bản đồ trực tuyến (webmap) 24 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 2 Tin học Trắc địa K47 II.3.2 Giao thức IP (Internet Protocol - Giao thức Liên mạng) 25 II.3.3 Tên miền (domain name) 26 II.3.4 DNS (Domain Name Server) 28 II.3.5 Web Server 29 II.3.6 Cơ sở dữ liệu thông tin địa lý 30 II.3.7 Map server 32 II.3.8 Map Services 33 II.3.9 Cartoweb 34 Chơng III Khảo sát các công nghệ trên thế giới và lựa chọn công nghệ để xây dựng đề tài 35 III.1 Khảo sát các website bản đồ trực tuyến trong nớc và trên thế giới 35 III.1.1 Các phần mềm Web GIS hiện nay 35 III.1.2 Khảo sát các trang web bản đồ trực tuyến trên thế giới 38 III.1.3 Đánh giá 45 III.2 Lựa chọn công nghệ 49 Chơng IV : Phân tích và xây dựng ứng dụng bản đồ trực tuyến bằng công nghệ CartoWeb 50 IV.1 Phân tích hệ thống bản đồ trực tuyến 50 IV.1.1 Sơ đồ khối chức năng hệ thống 50 IV.1.2 Chức năng của hệ thống bản đồ trực tuyến 50 IV.1.3 Các yêu cầu 53 IV.2 Xây dựng ứng dụng bản đồ trực tuyến bằng công nghệ Cartoweb 58 IV.2.1 Hệ điều hành 58 IV.2.2 Cài đặt Webmap Server 58 IV.2.3 Cài đặt postgreSQL 61 IV.2.4 Cài đặt postGIS 64 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 3 Tin học Trắc địa K47 IV.2.5 Cài đặt Cartoweb 65 IV.3 Đa dữ liệu vào cơ sở dữ liệu 67 IV.4 Chuẩn hóa dữ liệu 68 IV.5 Thiết lập các thông số cho Mapserver & CartoWeb để hiển thị thông tin địa lý 69 IV.5.1 Thiết lập thông số cho Mapserver 69 IV.5.2 Thiết lập thông số cho CartoWeb 77 IV.6 Chỉnh sửa giao diện ngời dùng 79 IV.7 Một số hình ảnh demo ứng dụng bản đồ trực tuyến 80 Kết luận, kiến nghị và đánh giá 82 Những kết quả đạt đợc 82 Hớng phát triển 82 Kết luận chung 83 Tài liệu tham khảo 85 Phụ lục 87 Các hình vẽ trong đồ án 87 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 4 Tin học Trắc địa K47 Mở đầu Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information System) là một trong những ứng dụng rất có giá trị của công nghệ tin học trong ngành địa lý, điều tra cơ bản, quy hoạch đô thị, cảnh báo môi trờng, Sự phát triển không ngừng của công nghệ thông tin đã đa tin học thâm nhập sâu vào nhiều lĩnh vực khoa học và đời sống, mở ra một giai đoạn mới trong quá trình phát triển khoa học, đặc biệt là sự phát triển của GIS trong việc khai thác thông tin địa lý. ở nớc ta, trong những năm gần đây đã ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong nhiều lĩnh vực, chủ yếu trong lĩnh vực quản lý nhà nớc về tài nguyên và môi trờng: quản lý đất đai, đo đạc bản đồ, môi trờng, tài nguyên nớc, khí tợng thủy văn, địa chất khoáng sản. Cùng với sự phát triển đó, việc đa thông tin địa lý lên Internet là điều dễ hiểu và đang đợc phát triển khá mạnh. Tuy nhiên cũng cha có nhiều tổ chức xây dựng đợc một hệ thống giúp cho việc tra cứu thông tin địa lý đợc dễ dàng, nhanh chóng và chính xác. Hớng đi nói chung để xây dựng hệ thống giúp cho việc tra cứu thông tin GIS trực tuyến một cách hiệu quả và nhanh chóng là xây dựng một website, trong đó ngời sử dụng có thể tra cứu các thông tin GIS trực tiếp trên bản đồ của khu vực mà họ quan tâm. Đứng trớc yêu cầu thực tế đó, em đã chọn cho mình đề tài để làm luận văn tốt nghiệp là Xây dựng ứng dụng bản đồ trực tuyến trên công nghệ CartoWeb. Luận văn gồm: Phần I: Giới thiệu chung về đồ án Phần II: Những khái niệm cơ bản liên quan đến hệ thống bản đồ trực tuyến Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 5 Tin học Trắc địa K47 Phần III: Khảo sát các công nghệ trên thế giới và lựa chọn công nghệ để xây dựng đề tài Phần IV: Phân tích và xây dựng ứng dụng bản đồ trực tuyến bằng công nghệ CartoWeb Xin trân trọng gửi lời cám ơn tới PGS, TS Lê Tiến Vơng cùng Th.S Nguyễn Tiến Hng, cũng nh các anh trong phòng Quản lý Mạng thông tin và Cơ sở dữ liệu Trung tâm thông tin Bộ tài nguyên và Môi trờng đã hớng dẫn tận tình cho em hoàn thành luận văn này. Xin trân trọng cám ơn, Sinh viên thực hiện: Hoàng Anh Đức Lớp Tin học Trắc Địa K47 Khoa Công Nghệ Thông Tin Trờng Đại Học Mỏ - Địa Chất Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 6 Tin học Trắc địa K47 Chơng I Giới thiệu chung về đồ án I.1 Giới thiệu chung về bản đồ I.1.1 Bản đồ thông thờng Bản đồ thông thờng là bản vẽ đơn giản miêu tả một không gian, địa điểm và hiển thị những thông số liên quan trực tiếp đến vị trí ấy có liên quan đến khu vực xung quanh. Bản đồ thông thờng không thể dùng để tra cứu cùng một lúc và nhanh chóng các thông tin địa lý (nh thông tin về số dân, diện tích, năm thành lập địa điểm, tổng thu nhập bình quân ) cũng nh không có khả năng chỉ ra đờng đi ngắn nhất giữa 2 điểm, tìm kiếm địa điểm I.1.2 Bản đồ số Bản đồ số là 1 cơ sở dữ liệu lu giữ các thông tin đã đợc số hoá từ bản đồ thờng. Các thông tin này có thể là khoảng cách, các vật thể, độ cao (số hoá 3D) Bản đồ số có thể có một lớp hoặc nhiều lớp. Bản đồ số đợc lu trong cơ sở dữ liệu ( có thể là các file hình ảnh của các phần mềm đồ họa, hoặc là dữ liệu đợc đa vào một hệ quản trị cơ sở dữ liệu nào đó), do đó, nó có thể có thêm nhiều thông tin khác ngoài thông tin hình ảnh của một bản đồ thông thờng. Bằng nhiều cách, bản đồ số có thể đợc dùng làm công cụ để tra cứu thông tin địa lý một cách hiệu quả, thay thế một cách hoàn hảo cho bản đồ thông thờng. I.1.3 Bản đồ trực tuyến Là một dạng của bản đồ số, nhng có khả năng cơ động rất cao, chỉ cần máy tính có kết nối với Internet, với nhiều tính năng bản đồ trực tuyến Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 7 Tin học Trắc địa K47 giúp ngời sử dụng rất thuận tiện trong việc tìm kiếm, tra cứu thông tin địa lý trên bản đồ. Với bản đồ trực tuyến, một đối tợng đợc gắn liền với thông tin địa lý, do đó cho phép ngời sử dụng tra cứu thông tin rất nhanh chóng và hiệu quả, gần nh làm việc với một ứng dụng bản đồ của máy tính thông thờng mà có khả năng tra cứu thông tin GIS. Với một số tính năng nh in ấn, zoom phóng, Bản đồ trực tuyến có thể đợc chuyển thành dạng bản đồ giấy cho ngời dùng sử dụng lúc cần thiết qua thao tác in ấn bản đồ hoặc cũng có thể chuyển thành dạng bản đồ số khác nh xuất ra các file dxf, jpg, bmp Bản đồ trực tuyến đang là hớng đi đợc phát triển mạnh, nhằm đa thông tin đến cho mọi ngời ở mọi lúc, mọi nơi. I.2 Mục đích, yêu cầu I.2.1 Tên đề tài Xây dựng ứng dụng bản đồ trực tuyến trên công nghệ CartoWeb I.2.2 Mục đích Xây dựng một ứng dụng bản đồ trực tuyến trên cơ sở mã nguồn mở bằng công nghệ CartoWeb, nhằm hộ trợ tối đa ngời sử dụng trong việc tìm kiếm thông tin địa lý của một khu vực trên nền bản đồ. I.2.3 Yêu cầu Xây dựng 1 website trong đó ngời sử dụng có thể thao tác với bản đồ nh sau: Có các công cụ điều khiển màn hình, nh: phóng to, thu nhỏ, dịch chuyển, xem toàn bộ bản đồ, in ấn, quay về hình ảnh trớc, tới hình ảnh sau, định vị điểm giữa, Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 8 Tin học Trắc địa K47 Có các công cụ điểu khiển Layer (Lớp bản đồ): Các layer đợc sắp xếp theo thứ tự định sẳn và có các công cụ tùy biến vị trí cũng nh tắt mở theo yêu cầu ngời sử dụng. Có màn hình bản đồ thu nhỏ Có công cụ hiện thị chú giải các ký hiệu và hình thức hiện thị các lớp dữ liệu. Có phần hiển thị tỷ lệ và tọa độ. Các công cụ tìm kiếm theo các thông tin và liệt kê đối tợng trên bản đồ theo khung nhìn hiện tại. Có công cụ tìm đờng theo đờng đi ngắn nhất từ 2 điểm trên bản đồ. Tính khoảng cách Có thể xuất ra các định dạng pdf, html Ra dạng ảnh bmp, jpg Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 9 Tin học Trắc địa K47 Chơng II Những khái niệm cơ bản liên quan đến hệ thống bản đồ trực tuyến II.1 Các thành phần có liên quan II.1.1 Phần mềm mã nguồn mở Hiểu theo nghĩa rộng là một khái niệm chung đợc sử dụng cho tất cả các phần mềm mà mã nguồn của nó đợc công bố rộng rãi công khai và cho phép mọi ngời tiếp tục phát triển phần mềm đó. Các ứng dụng mã nguồn mở bao gồm: a. Ngôn ngữ lập trình web Việc xây dựng các trang web dựa trên công nghệ mã nguồn mở hiện nay đang là xu hớng mới và đang phát triển rất mạnh. Có nhiều ngôn ngữ lập trình web mã nguồn mở đang đợc sử dụng rộng rãi nh PHP, Ruby, Ruby on Rails Đồ án đợc xây dựng dựa trên ngôn ngữ lập trình mã nguồn mở PHP. PHP (Personal Home Page) đợc phát triển từ một sản phẩm có tên là PHP/FI (Personal Home Page/Forms Interpreter). PHP/FI do Rasmus Lerdorf tạo ra năm 1995, ban đầu đợc xem nh là một tập con đơn giản của các mã kịch bản Perl để theo dõi tình hình truy cập đến bản sơ yếu lý lịch của ông trên mạng. Ông đã đặt tên cho bộ mã kịch bản này là 'Personal Home Page Tools'. Khi cần đến các chức năng rộng hơn, Rasmus đã viết ra một bộ thực thi bằng C lớn hơn để có thể truy vấn tới các cơ sở dữ liệu và giúp cho ngời sử dụng phát triển các ứng dụng web từ đơn giản đến phức tạp. Rasmus đã quyết định công bố mã nguồn của PHP/FI cho mọi ngời xem, sử dụng cũng nh sửa các lỗi có trong nó đồng thời cải tiến mã nguồn. Trải qua quá trình phát triển hơn 10 năm, đến nay, PHP đã trải qua nhiều phiên bản, với nhiều Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hoàng Anh Đức 10 Tin học Trắc địa K47 tính năng đợc cải tiến, phiên bản hiện tại là PHP 5.2.2 đợc công bố ngày 3/5/2007 trên trang web http://www.php.net/ . II.1.2 Cơ sở dữ liệu a. Cơ sở dữ liệu MySQL MySQL là một phần mềm mã nguồn mở, MySQL sử dụng GPL (GNU General Public License) http://www.fsf.org/licenses/ để định nghĩa những gì bạn có thể và không thể làm với phần mềm trong các trờng hợp khác nhau. MySQL Server hoạt động trong các hệ thống nhúng hoặc client/server Phần mềm cơ sở dữ liệu MySQL là một hệ thống client/server bao gồm một SQL server đa tiến trình hỗ trợ cho các ứng dụng ở các server khác nhau, nhiều chơng tình và các th viện phía client và các công cụ cho việc quản trị, và một khối lợng lớn các hàm APIs. MySQL hỗ trợ lu trữ dữ liệu không gian theo chuẩn Open GIS của tổ chức OGC. Đây là một tổ chức quốc tế gồm hơn 250 công ty, chi nhánh và các trờng đại học tham gia vào sự phát triển cho các giải pháp còn là ý niệm mà có thể sẽ hữu dụng với tất cả các loại ứng dụng quản lý dữ liệu không gian. MySQL cài đặt một phần môi trờng SQL với kiểu dữ liệu hình học Geometry Types đợc đa ra bởi OGC. Điều này muốn đề cập đến môi trờng SQL đợc mở rộng với một tập các kiểu dữ liệu hình học Geometry Type. Một sql column có kiểu là Geometry đợc hiểu là column có kiểu là Geometry. Các đặc tả cho tập các kiểu dữ liệu SQL geometry, cũng nh các hàm cho các kiểu dữ liệu này tạo và phân tích các giá trị Geometry. MySQL hỗ trợ lu trữ dữ liệu không gian theo chuẩn Open GIS của tổ chức OGC. Đây là một tổ chức quốc tế gồm hơn 250 công ty, chi nhánh và các trờng đại học tham gia vào sự phát triển cho các giải pháp còn là ý niệm mà có thể sẽ hữu dụng với tất cả các loại ứng dụng quản lý dữ liệu không gian. MySQL cài đặt một phần môi trờng SQL với kiểu dữ liệu hình học [...]... K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Hình 2.2 Mô hình các lớp dữ liệu trong GIS h Ghi chú trên bản đồ Ghi chú trên bản đồ là các chữ viết nhằm giải thích theo ký hiệu, các địa danh, tên các đối tợng Chúng kết hợp với ký hiệu trên bản đồ và làm phong phú nội dung của bản đồ Ghi chú bản đồ giúp chúng ta khái quát nội dung của bản đồ cũng nh phân biệt các đối tợng * Phân loại ghi chú trên bản. .. hoặc PostGIS CartoWeb có thể đợc cài đặt nh là một dịch vụ Web SOAP (Simple Object Access Protocol) cho phép có lối vào server trên 1 máy và dữ liệu cùng với việc khởi tạo bản đồ khác Hoàng Anh Đức 34 Tin học Trắc địa K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa Chơng III Khảo sát các công nghệ trên thế giới và lựa chọn công nghệ để xây dựng đề tài III.1 Khảo sát các website bản đồ trực tuyến trong... 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 lợng, mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí địa lý... riêng của nó Các kinh vĩ tuyến đợc biểu diễn trên bản đồ đợc gọi là lới bản đồ Phơng trình chiếu cho ta biết đặc điểm định dạng của hệ thống lới bản đồ này Hệ thống lới bản đồ có hình dáng đơn giản nhất khi phơng trình chiếu có dạng x = f1 (), y = f2 () Lúc đó, kinh tuyến và vĩ tuyến đều đợc biểu diễn thành những đờng thẳng vuông góc với nhau Nếu x = f1 (), y = f2 (, ) thì vĩ tuyến đợc biểu diễn thành... cũng đợc xuất phát từ đây, có nghĩa là một website sử dụng nhiều nội dung từ các hệ thống khác nhau Sức hấp dẫn của kiến trúc này là các tổ chức có thể tận hởng các nguồn dữ liệu mà mình không thể làm đợc để áp dụng vào các ứng dụng với các dữ liệu của riêng mình II.3 Những khái niệm cơ bản về hệ thống bản đồ trực tuyến II.3.1 Khái niệm Bản đồ trực tuyến (webmap) Là 1 webservices (thờng đợc gọi là -... bản đồ địa hình tỷ lệ 1/5000 biểu thị tất cả các công trình xây dựng theo tỷ lệ, đặc trng của vật liệu xây dựng Trên bản đồ 25.000 đến 100.000 biểu thị các điểm dân c tập trung bằng các ô phố và khái quát đặc trng chất lợng Các công trình xây dựng độc lập biểu thị bằng ký hiệu phi tỷ lệ, cố gắng giữ sự phân bố Hoàng Anh Đức 13 Tin học Trắc địa K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc địa c Đờng... triển mã nguồn mở dùng cho việc phát triển xây dựng các ứng dụng bản đồ trên môi trờng mạng Đây là một ứng dụng cổng giao diện phổ biến (Common Gateway Interface - CGI) thực hiện trao đổi trực tuyến, có ảnh hởng tới hệ thông tin địa lý và xử lý thông tin hình ảnh một cách nhanh chóng và chắc chắn Mapserver đợc phát triển một Hoàng Anh Đức 32 Tin học Trắc địa K47 Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Tin học Trắc... liệu sử dụng chuẩn SOAP (Simple Object Access Protocol) cho phép nhanh chóng tích hợp MapCenter và MapBase với hệ điều hành bên ngoài Các giao diện cho phép sự hiện hành của mọi kiểu ứng dụng trên nhiều kiểu nền tảng và nhập nó với hệ thống đang tồn tại Đây có thể bao gồm các ứng dụng để bàn với giao diện ngời dùng (GUI) hoặc ứng dụng Internet nh: WWW, WAP, v.v II.3.9 Cartoweb CartoWeb là một ứng dụng. .. mở, đợc xây dựng nh một khung để ngời lập trình có thể tự nâng cấp và tùy biến các ứng dụng theo ý mình CartoWeb đợc phát triển bởi Camptocamp SA, đây là nền tảng trên phơng tiện UMN MapServer và đợc phát hành dới GNU General Public License (GPL) CartoWeb đợc viết sử dụng ngôn ngữ mới PHP5, CartoWeb mang tính modul và có thể tùy biến, dựa trên kỹ thuật hớng đối tợng Chạy đều trên Windows hoặc trên nền... Các phép toán cơ bản trên bản đồ a Phép chiếu bản đồ Phép chiếu bản đồ là sự biểu diễn bề mặt Elipsoid hay mặt cầu của Trái Đất lên mặt phẳng bằng các quy tắc toán học xác định Các quy tắc này đợc xác định thông qua phơng trình của phép chiếu bản đồ, thờng gọi tắt là phơng trình chiếu Có bốn hệ phơng trình thòng gặp nhất tơng ứng với hai hệ toạ địa lí và hệ toạ độ cực cầu khi biểu diễn trên mặt phẳng . tài Xây dựng ứng dụng bản đồ trực tuyến trên công nghệ CartoWeb I.2.2 Mục đích Xây dựng một ứng dụng bản đồ trực tuyến trên cơ sở mã nguồn mở bằng công. sát các công nghệ trên thế giới và lựa chọn công nghệ để xây dựng đề tài Phần IV: Phân tích và xây dựng ứng dụng bản đồ trực tuyến bằng công nghệ CartoWeb