LỜI CAM ĐOAN
Em tên là: Lê Thị Quỳnh Hoa, sinh viên lớp DH3C2, khoa Công Nghệ
Thông Tin, trường đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.
Em xin cam đoan, khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Ứng dụng công nghệ
mã nguồn mở xây dựng WebGIS thông tin hành chính tỉnh Vĩnh Phúc” là hoàn
toàn do em tự xây dựng, nghiên cứu và phát triển dựa trên nền tảng kiến thức
đã được học, kiến thức tìm hiểu trên Internet, sách, báo, ... không hề sao chép
của ai. Mọi tài liệu tham khảo được đưa vào báo cáo đều được trích dẫn
nguồn cụ thể.
Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan của mình trước quý
thầy cô, khoa và nhà trường.
Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2017
Người cam đoan

Lê Thị Quỳnh Hoa

LỜI CẢM ƠN


2

Trong cuộc sống, để có được thành công thì một trong những yếu tố
quan trọng phải có đó chính là sự giúp đỡ của mọi người. Đối với em cũng
vậy, trong suốt quá trình học tập của mình em luôn nhận được sự quan tâm
giúp đỡ của gia đình, thầy cô và bạn bè.
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lê Phú Hưng đã trực
tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian em thực hiện và hoàn
thiện đồ án tốt nghiệp.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong Khoa Công
nghệ thông tin, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường nơi em học tập đã
luôn nhiệt tình và giúp đỡ em trong suốt những tháng ngày em học tập trong

trường.
Vì thời gian, điều kiện và kiến thức còn có hạn, em đã cố gắng rất nhiều
để hoàn thành tốt đồ án này, tuy nhiên vẫn còn nhiều hạn chế và không thể
tránh khỏi những thiếu sót, mong thầy cô và các bạn có những ý kiến đóng
góp để em có thể hoàn thiện tốt đồ án.
Em chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Lê Thị Quỳnh Hoa

2


3

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết
tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

GIS

Geographic Information
System

Hệ thống thông tin địa lý


XML

Extensible Markup
Language

Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng

WMS

Web Map Service

Dịch vụ cung cấp bản đồ

WFS

Web Feature Service

Dịch vụ tính năng Web

WCS

Web Coverage Service

Dịch vụ bảo đảm Web

UC

Use Case


Tác nhân

CNTT

Công nghệ thông tin

CSDL

Cơ sở dữ liệu

3


4

MỤC LỤC

4


5

DANH MỤC HÌNH ẢNH

5


6

DANH MỤC BIỂU ĐỒ


6


7

PHẦN MỞ ĐẦU

1.

Lý do lựa chọn đề tài.
Các hệ thống GIS ngày càng phát triển về chức năng lẫn các nền tảng
ứng dụng, trong đó các giải pháp GIS trên nền tảng Web ngày càng phổ biến
bởi tính linh hoạt, dễ tiếp cận đối với người dùng, tính phổ biến, cập nhật và
tiết kiệm khi triển khai. Đây là một hướng phát triển đột phá của GIS dựa trên
sự kế thừa các thành tựu nhảy vọt của công nghệ thông tin nói chung và công
nghệ Web nói riêng.
Phần mềm nguồn mở là phần mềm với mã nguồn được công bố và sử
dụng một giấy phép nguồn mở (GNU Public License). Giấy phép này cho
phép bất cứ ai cũng có thể nghiên cứu, thay đổi và cải tiến phần mềm và phân
phối phần mềm ở dạng chưa thay đổi hoặc đã thay đổi.
Ứng dụng các phần mềm GIS mã nguồn mở (Open Source GIS - OSG)
vào việc xây dựng các hệ thống GIS giúp tiết kiệm rất nhiều chi phí triển khai hệ
thống nhưng vẫn đảm bảo được hiệu quả hoạt động, cung cấp các chức năng
phong phú cho người dùng, lại vừa phù hợp với định hướng phát triển của nhà
nước.
Tỉnh Vĩnh Phúc là một trong những tỉnh có nền kinh tế, văn hóa và xã
hội đang phát triển mạnh trên cả nước. Tỉnh hiện nay có 9 đơn vị hành chính
gồm 1 thành phố (Vĩnh Yên), 1 thị xã (Phúc Yên) và 7 huyện (Bình Xuyên,
Tam Dương, Tam Đảo, Yên Lạc, Vĩnh Tường, Lập Thạch, Sông Lô) với 112

xã, 25 phường và thị trấn có tổng diện tích khoảng 1.237,52 km2, dân số
khoảng 1.029.412 người (năm 2014).Với diện tích tương đối lớn và dân cư
tập trung đông gây khó khăn cho việc quản lý, tìm kiếm, truy vấn và cập nhật
thông tin hành chính của người dân cùng cán bộ quản lý. Cùng với đó việc tra

7


8

cứu thông tin trên các nền tảng thủ công gây khó khăn cho người dùng. Vì
vậy, việc kết hợp công nghệ Web và hệ thống thông tin địa lý (GIS) tạo thành
WebGIS là rất cần thiết. Đề tài :”Ứng dụng công nghệ mã nguồn mở xây
dựng WebGIS thông tin hành chính tỉnh Vĩnh Phúc” được đặt ra nhằm đáp
ứng được các yêu cầu trên.
2.

Mục tiêu của đề tài.

−

Xây dựng WebGIS thông tin hành chính với giao diện thân thiện, dễ sử dụng,
đáp ứng được các nhu cầu trao đổi, tìm kiếm thông tin, quản lý thông tin của

−

người dùng và cán bộ quản lý.
Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu hành chính trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu để
quản lý tốt dữ liệu trên web.


3.

Phương pháp nghiên cứu.

a)
−

Lý thuyết.
Tổng hợp được các kiến thức tổng quan về GIS, WebGIS và các công nghệ

−

mã nguồn mở như: máy chủ Geoserver, thư viện OpenLayer, ...
Tìm hiểu các ngôn ngữ lập trình như html, php, javaScript, ...
Khai thác và tìm hiểu thông tin về khu vực nghiên cứu tỉnh Vĩnh Phúc từ đó

−

bước đầu xây dựng được yêu cầu bài toán. Sau khi xây dựng được bài toán, đi

−

đến phân tích thiết kế và xây dựng cơ sở dữ liệu cho bài toán đặt ra.
Thực nghiệm.
Cài đặt và sử dụng các công cụ, phần mềm để xây dựng WebGIS:
Phần mềm MicroSation : biên tập và chỉnh sửa bản đồ.
ArcGIS: hỗ trợ xây dựng bảng biểu, nhập thông tin, ...
PostgreSQL: hệ quản trị CSDL.
PostGIS: Plugin bổ sung khả năng quản lý dữ liệu không gian cho


−

PostgreSQL.
Geoserver: máy chủ mã nguồn mở, cho phép chia sẻ và chỉnh sửa dữ liệu

−

không gian.
OpenLayer: Thư viện javaScript thuần dùng để hiển thị dữ liệu bản đồ trong

4.

hầu hết trình duyệt Web hiện đại và không phụ thuộc vào phía máy chủ.
Bố cục của đồ án.

b)
−
−
−

8


9

Nội dung của đồ án gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về GIS, WebGIS và các công nghệ mã nguồn
mở.
1.1.


Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS.

1.2.

Tổng quan về WebGIS.

1.3.

Tổng quan về hệ quản trị CSDL PostgreSQL, máy chủ mã nguồn mở
GeoServer và thư viện nguồn mở OpenLayer.
Chương 2: Phân tích, thiết kế và xây dựng cơ sở dữ liệu.

2.1.
2.2.

Khảo sát thực tiễn đề tài
Phân tích và thiết kế hệ thống WebGIS thông tin hành chính tỉnh Vĩnh Phúc.
Chương 3:Xây dựng hệ thống WebGIS thông tin hành chính tỉnh
Vĩnh Phúc.
3.1. Dữ liệu và quá trình đưa dữ liệu bản đồ lên GeoServer.
3.2. Xây dựng chức năng cho hệ thống WebGIS thông tin hành chính tỉnh Vĩnh
Phúc.

9


10

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIS, WEBGIS VÀ CÁC CÔNG NGHỆ
MÃ NGUỒN MỞ.

Nội dung của chương I tập trung chủ yếu về các kiến thức cơ bản như
khái niệm, thành phần, chức năng của GIS, WebGIS và các công cụ mã nguồn
mở sử dụng trong việc xây dựng WebGIS.
1.1.

Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS.

1.1.1.

Khái niệm GIS.
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là
GIS) được hình thành vào những năm 1960 và phát triển rộng rãi trong 10
năm trở lại đây. Hiện nay, GIS là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt
động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới. GIS có khả
năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các
cá nhân... đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên,
kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích
và tích hợp các thông tin được gắn với một nền hình học nhất quán trên cơ sở
toạ độ của các dữ liệu đầu vào. Có nhiều cách tiếp cận khác nhau khi định
nghĩa GIS:
Xét dưới góc độ hệ thống, thì GIS có thể được hiểu như một hệ thống
gồm các thành phần: con người, phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và quy
trình - kiến thức chuyên gia nơi tập hợp các quy định, quy phạm, tiêu chuẩn,
định hướng, chủ trương ứng dụng của nhà quản lý, các kiến thức chuyên
ngành và các kiến thức về công nghệ thông tin.
Theo ESRI, tập đoàn nghiên cứu và phát triển các phần mềm GIS nổi
tiếng thì hệ thống thông tin địa lý GIS là một tập hợp có tổ chức, bao gồm hệ
thống phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết
kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và hiển thị
tất cả các dạng thông tin liên quan đến vị trí địa lý.


10


11
1.1.2.

Thành phần của GIS.
Một hệ GIS bao gồm 5 thành phần: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con
người và các phương pháp.

Hình 1.1.Các thành phần của GIS
a)

Phần cứng (Hardware):
Bao gồm máy tính và các thiết bị ngoại vi như: máy vẽ (plotters), máy in
(printer), bàn số hoá (digitizer), thiết bị quét ảnh (scanners), các phương tiện
lưu trữ số liệu (Floppy diskettes, optical cartridges, C.D ROM v.v...).

11


12

Hình 1.2. Các thành phần phần cứng cơ bản của hệ GIS.
Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần
cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên
kết mạng.
b)


Phần mềm (Software):
Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính
thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể
là một hoặc tổ hợp các phần mềm máy tính GIS cung cấp các chức năng và
các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các
thành phần chính trong phần mềm GIS là:

−
−
−
−
c)

Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý.
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu.
Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý.
Giao diện đồ hoạ người – máy để truy cập các công cụ dễ dàng.
Dữ liệu (Data):

12


13

Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu. Các
dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập
hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp
dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng hệ
quản trị cơ sở dữ liệu để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu.
d)


Con người (Peoples):
Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý
hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế. Người sử dụng GIS
có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc

e)

những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc.
Phương pháp (Methods):
Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là
được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức.

1.1.3.
a)

Chức năng và ứng dụng của GIS.
Chức năng của GIS.
GIS có 5 chức năng chủ yếu sau:

−

Thu thập dữ liệu: là công việc khó khăn và nặng nề nhất trong quá trình xây
dựng một ứng dụng GIS. Các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau

−

như dữ liệu đo đạc từ thực địa, dữ liệu từ các loại bản đồ, dữ liệu thống kê…
Thao tác dữ liệu: vì các dữ liệu được thu thập từ nhiều nguồn có định dạng
khác nhau và có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển

dạng và thao tác theo một số cách để tương thích với hệ thống. Ví dụ: các
thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau tại các tỷ lệ khác nhau (lớp dân
cư trên bản đồ địa chính được thể hiện chi tiết hơn trong bản đồ địa hình).
Trước khi các thông tin này được tích hợp với nhau thì chúng phải được
chuyển về cùng một tỷ lệ (cùng mức độ chi tiết hoặc mức độ chính xác). Đây
có thể chỉ là sự chuyển dạng tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho
yêu cầu phân tích.

13


14
−

Quản lý dữ liệu: là một chức năng quan trọng của tất cả các hệ thông tin địa
lý. Hệ thống thông tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau
của dữ liệu đồng thời quản lý hiệu quả một khối lượng lớn dữ liệu với một trật
tự rõ ràng. Một yếu tố quan trọng của GIS là khả năng liên kết hệ thống giữa
việc tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu (sự liên kết giữa dữ liệu
không gian và thuộc tính của đối tượng). Các dữ liệu thông tin mô tả cho một
đối tượng bất kỳ có thể liên hệ một cách hệ thống với vị trí không gian của

−

chúng. Sự liên kết đó là một ưu thế nổi bật của việc vận hành GIS.
Hỏi đáp và phân tích dữ liệu: Khi đã xây dựng được một hệ thống cơ sở dữ

•

liệu GIS thì người dùng có thể hỏi các câu hỏi đơn giản như:

Thông tin về thửa đất: Ai là chủ sở hữu của mảnh đất? Thửa đất rộng bao

•
•
•

nhiêu m2?
Tìm đường đi ngắn nhất giữa hai vị trí A và B?
Thống kê số lượng cây trồng trên tuyến phố?
Hay xác định được mật độ diện tích trồng cây xanh trong khu vực đô thị?…
GIS cung cấp khả năng hỏi đáp, tìm kiếm, truy vấn đơn giản “chỉ nhấn
và nhấn” và các công cụ phân tích dữ liệu không gian mạnh mẽ để cung cấp
thông tin một cách nhanh chóng, kịp thời, chính xác, hỗ trợ ra quyết định cho
những nhà quản lý và quy hoạch.

−

Hiển thị dữ liệu: GIS cho phép hiển thị dữ liệu tốt nhất dưới dạng bản đồ hoặc
biểu đồ. Ngoài ra còn có thể xuất dữ liệu thuộc tính ra các bảng excel, tạo các

b)

−

bản báo cáo thống kê, hay tạo mô hình 3D và nhiều dữ liệu khác.
Ứng dụng của GIS.
GIS được ứng dụng hầu hết trong tất cả các lĩnh vực của đời sống kinh
tế - xã hội:
Môi trường:Ở mức đơn giản nhất là có thể dùng hệ thông tin địa lý GIS để
đánh giá môi trường dựa vào vị trí và thuộc tính. Ứng dụng cao cấp hơn là

chúng ta có thể sử dụng GIS để mô hình hóa các tiến trình xói mòn đất cũng
như sự ô nhiễm môi trường dựa vào khả năng phân tích của GIS

14


15
−

Khí tượng thủy văn: Hệ thông tin địa lý GIS có thể nhanh chóng đáp ứng
phục vụ cho các công tác dự báo thiên tai lũ lụt cũng như các công tác dự báo

−

vị trí của bão và các dòng chảy…
Nông nghiệp:GIS có thể phục vụ cho các công tác quản lý sử dụng đất,

−

nghiên cứu về đất trồng, có thể kiểm tra được nguồn nước
Dịch vụ tài chính: GIS được ứng dụng trong việc xác định các chi nhánh mới

−

của ngân hàng
Y tế: GIS có thể dẫn đường nó có thể đưa ra được lộ trình giữa xe cấp cứu và
bện nhân cần cấp cứu qua đó giúp xe cấp cứu có thể nhanh nhất đến với vị trí
của bệnh nhân làm tăng cơ hội sống sót của người bện, ngoài ra nó còn được
dùng trong nghiên cứu các dịch bệnh nó có thể phân tích nguyên nhân bùng phát


−

và lan truyền của bệnh dịch
Giao thông: Hệ thông tin địa lý GIS có thể được ứng dụng trong định vị trong
vận tải hàng hóa, cũng như việc xác định lộ trình đường đi ngắn nhất, cũng
như việc quy hoạch giao thông.

1.2.

Tổng quan về WebGIS.

1.2.1.

Khái niệm WebGIS.
Theo định nghĩa do tổ chức bản đồ thế giới (Cartophy) đưa ra thì:
“WebGIS được xem như là một hệ thống thông tin địa lý được phân bố qua
môi trường mạng máy tính để tích hợp, phân phối và truyền tải thông tin địa
lý trực tuyến trên Internet”.

1.2.2.
a)

Kiến trúc và mô hình triển khai của WebGIS.
Kiến trúc của WebGIS
Dịch vụ Web thông tin địa lý hay còn được gọi là WebGIS được xây
dựng để cung cấp các dịch vụ về thông tin địa lý theo công nghệ Web Service.
Chính vì thế nên bất cứ WebGIS nào cũng phải thỏa mãn kiến trúc ba tầng
thông dụng của một ứng dụng Web. Sau đó tùy thuộc vào từng loại công nghệ và
các cách thức phát triển, mở rộng khác nhau mà WebGIS sẽ trở thành n tầng


15


16

khác nhau. Kiến trúc 3 tầng của WebGIS bao gồm tầng trình bày, tầng giao dịch
và tầng dữ liệu:
−

Tầng trình bày: Thông thường chỉ là các trình duyệt Internet Explorer,
Mozilla Firefox... để mở các trang web theo URL được định sẵn. Các ứng
dụng Client có thể là một Website, Applet, Flash,… được viết bằng các công
nghệ theo chuẩn của W3C. Các Client đôi khi cũng là một ứng dụng Desktop

−

tương tự như phần mềm MapInfo, ArcMap,…
Tầng giao dịch: thường được tích hợp trong một WebServer nào đó, ví dụ như
Tomcat, Apache, Internet Information Server. Đó là một ứng dụng phía Server
nhiệm vụ chính của nó thường là tiếp nhận các yêu cầu từ Client , lấy dữ liệu
từ cơ sở dữ liệu theo yêu cầu Client , trình bày dữ liệu theo cấu hình định sẵn
hoặc theo yêu cầu của Client và trả kết quả về theo yêu cầu. Tùy theo yêu cầu
của Client mà kết quả về khác nhau : có thể là một hình ảnh dạng bimap (jpeg,
gif, png) hay dạng vector được mã hóa như svg, kml, gml,…Một khi dạng vector
được trả về thì việc trình bày hình ảnh bản đồ được đảm nhiệm bởi Client, thậm
trí Client có thể xử lý một số bài toán về không gian. Thông thường các response

−

và request đều theo chuẩn HTTP POST hoặc GET.

Tầng dữ liệu: là nơi lưu trữ các dữ liệu địa lý bao gồm cả các dữ liệu không
gian và phi không gian. Các dữ liệu này được quản trị bởi các hệ quản trị cơ
sở dữ liệu như Oracle, ms SQL Server, ESRI SDE, PostgreSQL,… hoặc là
các file dữ liệu dạng flat như shapefile, tab, xml,… Các dữ liệu này được thiết
kế, cài đặt và xây dựng theo từng quy trình, từng quy mô bài toán ... mà lựa
chọn hệ quản trị cơ sở dữ liệu phù hợp.Cơ sở dữ liệu không gian sẽ được
dùng để quản lý và truy xuất dữ liệu không gian, được đặt trên Data Server.
Nhà kho hay nơi lưu trữ được dùng để lưu trữ và duy trì những siêu dữ liệu
về dữ liệu không gian tại những Data Server khác nhau. Dựa trên những thành
phần quản lý dữ liệu, ứng dụng Server và mô hình Server được dùng cho ứng
dụng hệ thống để tính toán thông tin không gian thông qua các hàm cụ thể.

16


17

Tất cả kết quả tính toán của ứng dụng Server sẽ được gửi đến Web Server để
b)

thêm vào các gói HTML, gửi cho phía Client và hiển thị nơi trình duyệt Web.
Mô hình triển khai WebGIS
Trong mô hình hoạt động của WebGIS được chia ra 2 phần : các hoạt động ở
phía máy khách (Client side) và các hoạt động xử lý ở phía máy chủ ( Server
side).

−

Client side:
Client side được dùng để hiển thị kết quả đến cho người dùng, nhận các

điều khiển trực tiếp từ người dùng và tương tác với Web Server thông qua
trình duyệt Web.Các trình duyệt web sử dụng chủ yếu HTML để định dạng
trang Web.Thêm vào đó một vài plug-in, ActiveX và các mã Applet được
nhúng vào trình duyệt để tăng tính tương tác với người dùng.

−

Server side:
Gồm

có:

Web

Server, Application

Server,

Data

server

và

Clearinghouse.. Server side có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu không gian, xử lý tính
toán và trả về kết quả (dưới dạng hiển thị được) cho Client side .
1.2.3.

Tình hình phát triển của WebGIS trên thế giới và Việt Nam.
WebGIS là xu hướng phổ biến thông tin mạnh mẽ trên Internet không chỉ

dưới góc độ thông tin thuộc tính thuần túy mà nó kết hợp được với thông tin
không gian hữu ích cho người sử dụng. Khả năng ứng dụng WebGIS bao
gồm:

−

Người dùng Internet có thể truy cập đến các ứng dụng GIS mà không cần phải
mua phần mềm. Điều này giúp chúng ta tiết kiệm được chi phí đối với một hệ

−

thống GIS bởi các phần mềm GIS hiện nay có giá thành rất cao.
Đối với phần lớn người dùng không có kinh nghiệm về GIS thì việc sử dụng
WebGIS sẽ đơn giản hơn là việc sử dụng các phần mềm GIS khác.

17


18
−

Hiện nay trên thế giới có nhiều công nghệ về WebGIS như: GeoServer,
MapServer, ESRI,… WebGIS được ứng dụng ngày càng nhiều ở các nước
phát triển như: Hoa Kỳ, Nhật Bản,… các ứng dụng WebGIS đưa vào thực tế
mang lại nhiều hiệu quả về kinh tế - xã hội – môi trường cho nhiều cường
quốc, trong đó có hệ thống WebGIS hỗ trợ phát triển cộng đồng tại tỉnh
Shimane - Nhật Bản, được phát triển bởi Trung tâm nghiên cứu vùng núi
(Mountainous Region Research Center – MRRC).
Tại Việt Nam tình hình nghiên cứu và ứng dụng WebGIS trong những
năm gần đây luôn được quan tâm, các đề tài có giá trị như: Ứng dụng công

nghệ WebGIS để xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ khai thác tiềm năng du lịch
bền vững tỉnh Quảng Trị, ứng dụng công nghệ mã nguồn mở xây dựng
WebGIS phục vụ công tác tư vấn địa điểm thi đại học – cao đẳng trên địa bàn
Thành phố Hồ Chí Minh,… WebGIS phát triển mạnh ở Việt Nam đang được
nhiều người sử dụng có thể kể đến là Việt bản đồ www.vietbando.vn.

1.3.

Tổng quan về hệ quản trị CSDL PostgreSQL, máy chủ mã nguồn mở
GeoServer và thư viện nguồn mở OpenLayer.

1.3.1.

Tổng quan về hệ quản trị CSDL PostgreSQL
PostgreSQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ và đối tượng dựa
trên POSTGRES. PostgreSQL được viết theo hướng mã nguồn mở và rất
mạnh mẽ. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu này đã có hơn 15 năm phát triển, đồng
thời kiến trúc đã được kiểm chứng và tạo được lòng tin với người sử dụng về
độ tin cậy, tính toàn vẹn dữ liệu, và tính đúng đắn.
PostgreSQL có thể chạy trên tất cả các hệ điều hành, bao gồm cả Linux,
Unix (aix, bsd, hp-ux, sgi irix, mac os x, Solaris, Tru64), và Windows, do nó
hoàn toàn tuân thủ ACID, có hỗ trợ đầy đủ các foreign keys, joins, views,
triggers và stored procedures (trên nhiều ngôn ngữ). Hệ quản trị này còn bao
gồm các kiểu dữ liệu SQL-2008 như integer, number, boolean, char, varchar,

18


19


date interval, và timestamps. PostgreSQL cũng hỗ trợ lưu trữ các đối tượng có
kiểu dữ liệu nhị phân lớn, bao gồm cả hình ảnh, âm thanh, hoặc video. Hệ quản
trị cơ sở dữ liệu này được sử dụng thông qua giao diện của các ngôn ngữ C / C +
+, Java,. Net, Perl, Python, Ruby, Tcl, ODBC…
PostgreSQL cũng là hệ quản trị cơ sở dữ liệu hỗ trợ mạnh trong việc lưu
trữ dữ liệu không gian. PostGIS là một ứng dụng mở rộng của hệ quản trị cơ
sở dữ liệu PostgreSQL, nó kích hoạt thao tác của các thông tin địa lý (không
gian) dưới dạng các kiểu dữ liệu điểm, đường và vùng (points, lines,
polygones), tương thích với các chuẩn được thành lập bởi Open Geospatial
Consortium. Nó cho phép PostgreSQL trở thành một hệ quản trị cơ sở dữ liệu
không gian để có thể được sử dụng bởi hệ thống thông tin địa lý. PostgreSQL
kết hợp với module PostGIS cho phép người dùng lưu trữ các lớp dữ liệu
không gian. PostgreSQL, PostGIS được dùng để kết hợp với các phần mềm
GIS hỗ trợ hiển thị, truy vấn, thống kê hoặc xử lý dữ liệu không gian.
1.3.2.

Tổng quan về máy chủ GeoServer.
GeoServer là một máy chủ mã nguồn mở với mục đích kết nối những
thông tin địa lý có sẵn tới các WebGIS sử dụng chuẩn mở. Được bắt đầu bởi
một tổ chức phi lợi nhuận có tên The Open Planning Project (TOPP), nhằm
mục đích hỗ trợ việc xử lý thông tin không gian địa lý với chất lượng cao, đơn
giản trong sử dụng, là phần mềm mã nguồn mở nhằm cung cấp và chia sẻ dữ
liệu. Được kỳ vọng sẽ trở thành một phương thức đơn giản để kết nối những
nguồn thông tin có sẵn từ Google Earth, NASA World Wind nhằm tạo ra các
dịch vụ Webmap như Google Maps, Windows Live Local và Yahoo Maps.
GeoServer được viết bằng ngôn ngữ java, cho phép người sử dụng chia
sẻ và chỉnh sử dữ liệu không gian địa lý. Là một dự án mang tính cộng đồng,
GeoServer được phát triển, kiểm thử và hỗ trợ bởi nhiều nhóm đối tượng và
tổ chức khác nhau trên toàn thế giới. GeoServer là sự phối hợp các chuẩn hoạt


19


20

động của Open Geospatial Consortium (OGC), Web Map Service (WMS),
Web Feature Service (WFS). GeoServer là thành phần nền tảng của
Geospatial Web.
a)
−

Chuẩn mở và khả năng chia sẻ dữ liệu không gian:
GeoServer cho phép người dùng hiển thị thông tin không gian. Cung cấp
chuẩn Dịch vụ bản đồ (Web Map Service - WMS), GeoServer có thể tạo bản
đồ và xuất ra nhiều định dạng. OpenLayers, một thư viện bản đồ hoàn toàn
miễn phí, được tích hợp cùng GeoServer giúp cho công việc tạo bản đồ trở

−

nên đơn giản hơn bao giờ hết.
GeoServer hỗ trợ rất nhiều style bản đồ, tương thích với chuẩn Web Feature

−

Service (WFS).
GeoServer cho phép chia sẻ và chỉnh sửa dữ liệu đang được dùng để hiển thị
bản đồ.

20



21
b)
−

Các đặt trưng của GeoServer:
GeoServer cho phép xuất dữ liệu linh hoạt dựa vào việc hỗ trợ các chuẩn kml,

−

gml, shapefile, georss, pdf, geojson, jpeg, gif, svg, png...
GeoServer có thể đọc được nhiều định dạng dữ liệu, bao gồm PostGIS, Oracle
Spatital, ArcSDE, DB2, MySQL, Shapefile, GeoTIFF, GTOPO30 và nhiều
loại khác. Bên cạnh đó, GeoServer còn có thể chỉnh sửa dữ liệu nhờ những

−

thành phần xử lý của Chuẩn Web Feature Server.
GeoServer được xây dựng dựa trên gói thư viện mã nguồn mở GeoTools,

−

được viết bởi ngôn ngữ java.
GeoServer hỗ trợ việc chia sẻ dữ liệu không gian địa lý lên Google Earth
thông qua đặc tính 'Network link' sử dụng KML.

1.3.3.

Tổng quan về thư viện nguồn mở OpenLayer.
OpenLayers là bộ thư viện JavaScript hỗ trợ hiển thị bản đồ trên các ứng

dụng web, được viết bằng ngôn ngữ JavaScript. OpenLayers không chỉ là thư
viện cung cấp một API JavaScript mà nó có thể kết hợp các bản đồ từ nhiều

−
−
−

nguồn khác nhau vào trang web hoặc ứng dụng.
Đặc điểm nổi bật của thư viện OpenLayers:
Bộ thư viện mã nguồn mở.
Tuân theo chuẩn quốc tế.
Hỗ trợ nhiều loại dịch vụ (WMS, WFS, WCS,…) và Map Server như

−
−

ArcGIS, GeoServer, MapServer.
Đọc được các định dạng trên Google Map, OpenStreetMap,…
Hỗ trợ xây dựng các thao tác trên bản đồ.

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ XÂY DỰNG
CƠ SỞ DỮ LIỆU.

21


22

Đây là một chương quan trọng trong quá trình xây dựng và phát triển đồ
án. Nội dung của chương II sẽ tập trung vào khảo sát khu vực nghiên cứu từ

đó xác định bài toán, yêu cầu bài toán, phân tích, thiết kế bài toán và xây
dựng cơ sở dữ liệu cho bài toán nhằm tạo tiền đề cho việc xây dựng chức
năng cho bài toán:”Ứng dụng công nghệ mã nguồn mở xây dựng WebGIS
thông tin hành chính tỉnh Vĩnh Phúc”.
2.1.

Khảo sát thực tiễn đề tài.

2.1.1.

Tổng quan về khu vực nghiên cứu tỉnh Vĩnh Phúc.
Vĩnh Phúc là cái nôi của người Việt cổ, với di chỉ khảo cổ học Đồng
Đậu nổi tiếng. Tỉnh Vĩnh Phúc được thành lập vào năm 1950, do sự kết hợp
của hai tỉnh Vĩnh Yên và Phúc Yên. Sau nhiều lần thay đổi địa giới hành
chính, tỉnh Vĩnh Phúc chính thức được tái lập vào năm 1997.
Vĩnh Phúc thuộc vùng đồng bằng sông Hồng, Vùng kinh tế trọng điểm
Bắc bộ và Vùng Thủ đô, phía Bắc giáp tỉnh Thái Nguyên và Tuyên Quang,
phía Tây giáp Phú Thọ, phía Đông và phía Nam giáp thủ đô Hà Nội. Vĩnh
Phúc nằm trên Quốc lộ số 2, đường sắt Hà Nội – Lào Cai và đường cao tốc
Nội Bài – Lào Cai – Vân Nam (Trung Quốc), là cầu nối giữa vùng Trung du
miền núi phía Bắc với Thủ đô Hà Nội, liền kề cảng hàng không quốc tế Nội
Bài, qua đường quốc lộ số 5 thông với cảng Hải Phòng và trục đường 18
thông với cảng nước sâu Cái Lân. Những lợi thế về vị trí địa lý kinh tế đã đưa
tỉnh Vĩnh Phúc trở thành một bộ phận cấu thành của vành đai phát triển công
nghiệp các tỉnh phía Bắc Việt Nam.
Vĩnh Phúc nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm. Nhiệt độ
trung bình năm 23,20C– 250C, lượng mưa 1.500 – 1.700 ml, độ ẩm trung
bình 84 – 85%, số giờ nắng trong năm 1.400 – 1.800 giờ. Hướng gió thịnh
hành là hướng Đông – Nam thổi từ tháng 4 đến tháng 9, gió Đông – Bắc thổi
từ tháng 10 tới tháng 3 năm sau, kèm theo sương muối. Riêng vùng núi Tam


22


23

Đảo có kiểu khí hậu quanh năm mát mẻ (nhiệt độ trung bình 18oC) cùng với
cảnh rừng núi xanh tươi, phù hợp cho phát triển các hoạt động du lịch, nghỉ
ngơi, giải trí.
Tỉnh Vĩnh Phúc có 09 đơn vị hành chính, gồm thành phố Vĩnh Yên, thị
xã Phúc Yên và các huyện: Bình Xuyên, Lập Thạch, Sông Lô, Tam Dương,
Tam Đảo, Vĩnh Tường, Yên Lạc. Tỉnh lỵ của Vĩnh Phúc là thành phố Vĩnh
Yên, cách trung tâm thủ đô Hà Nội 50km và cách sân bay quốc tế Nội Bài
25km.
Dân số trung bình năm 2014 khoảng 1.029.412 người, trong đó dân số
nam khoảng 508.405 người chiếm 49,39%, dân số nữ 521.007 người chiếm
50,61%. Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 11%. Tỷ lệ dân số trong độ tuổi lao
động chiếm 60%, tỷ lệ lao động đã qua đào tạo chiếm 63%, tỷ lệ dân số làm
việc trong khu vực nhà nước chiếm 8,2%, làm việc ngoài nhà nước chiếm
86,6%, làm việc trong khu vực có vốn đầu tư nước ngoài chiếm 5,2%. Tính
đến năm 2014, toàn tỉnh có 561 trường học và cơ sở giáo dục, đào tạo, trong
đó có 550 trường mầm non, tiểu học, trung học cơ sở, trung học phổ thông và
trung tâm giáo dục thường xuyên, 13 trường đại học, cao đẳng, trung học
chuyên nghiệp với trên 270.900 học sinh, sinh viên. Trên địa bàn tỉnh có 49
cơ sở dạy nghề (05 trường cao đẳng nghề, 02 trường trung cấp nghề, 09
trường cao đẳng và trung cấp chuyên nghiệp có dạy nghề, 27 trung tâm dạy
nghề, 06 cơ sở dạy nghề), giai đoạn 2010-2014 đào tạo được hơn 132.983
người, hàng năm có khoảng 26.000 người tốt nghiệp đào tạo nghề, đáp ứng
nhu cầu lao động của mọi thành phần kinh tế.
Bên cạnh đó, tỉnh đã có nhiều cơ chế chính sách hỗ trợ cho các doanh

nghiệp đào tạo nghề cung ứng cho các doanh nghiệp, cùng với tốc độ gia tăng
dân số, trong những năm tới lực lượng lao động sẽ tăng đáng kể do dân số
bước vào tuổi lao động ngày càng nhiều. Mỗi năm tỉnh có trên 1 vạn người

23


24

bước vào độ tuổi lao động, đây là nguồn nhân lực dồi dào cho phát triển kinh
tế – xã hội.
Với các yếu tố về điều kiện tự nhiên thuận lợi song song với đó là sự
phát triển về kinh tế xã hội của tỉnh Vĩnh Phúc trong những năm gần đây thì
việc ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý và phát triển là cực kì cấp
thiết.
2.1.2.

Xây dựng bài toán.
Trước hết, thông tin hành chính được hiểu là các thông tin về đơn vị
hành chính các cấp trên địa bàn tỉnh và các yếu tố liên quan trực tiếp như:
giao thông, thủy hệ, dân số, diện tích... Hình 2.1 là hình ảnh bản đồ thông tin
hành chính tỉnh Vĩnh Phúc.

Hình 2.1. Hình ảnh bản đồ hành chính tỉnh Vĩnh Phúc

−

Khi quan sát hình ảnh bản đồ, thấy rằng hình ảnh này có những hạn chế:
Chỉ là một tấm ảnh tĩnh, mang tính chất đại khái.


24


25
−

Không gian chật hẹp không thể hiện hết được các đặc điểm của các đơn vị
hành chính và thông tin liên quan, nhưng nếu để một tấm ảnh lớn thì người
xem khó quan sát .
Hiện nay tỉnh Vĩnh Phúc chưa có một WebGIS nào phục vụ vấn đề trên,
các Website dạng text và hình ảnh tượng trưng mà ít có trích dẫn cụ thể. Vì vậy,
đề tài:“Ứng dụng công nghệ mã nguồn mở xây dựng WebGIS thông tin hành
chính tỉnh Vĩnh Phúc” ra đời sẽ giải quyết những hạn chế trên giúp người dùng
có thể tìm kiếm thông tin, xem thông tin, ... về đối tượng quan tâm một cách dễ
dàng.
Phân tích và thiết kế hệ thống WebGIS thông tin hành chính tỉnh

2.2.

Vĩnh Phúc.
2.2.1.

Phân tích hệ thống.

a)

Sơ đồ Use Case (UC) tổng quát của hệ thống WebGIS thông tin hành

−


chính tỉnh Vĩnh Phúc.
Danh sách các Actor và UC tham gia vào hệ thống.

•

Danh sách các Actor
Tên Actor
Người dùng
Cán bộ quản lý

25

Ý nghĩa/Ghi chú
Người dùng có thể là một công dân bất kỳ truy
cập và sử dụng hệ thống.
Là người có thể đăng nhập vào hệ thống và cập
nhật thông tin của hệ thống.