Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin địa lí và biên tập bản đồ trực tuyến bằng điện toán đám mây

Trần Viết Khanh và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 106(06): 131 - 137<br /> <br /> XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU THÔNG TIN ĐỊA LÍ<br /> VÀ BIÊN TẬP BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN BẰNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY<br /> Trần Viết Khanh1*, Lê Minh Hải 2<br /> 1<br /> <br /> 2<br /> <br /> Đại học Thái Nguyên, NCS Viện Địa lí - Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam.<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Biên tập bản đồ trực tuyến (online) trên nền Web với sự trợ giúp của Google Maps là việc làm rất<br /> mới so với cách xây dựng và thành lập bản đồ truyền thống. Tuy mới phát triển trong những năm gần<br /> đây nhưng cách làm này đã thể hiện được tính hiệu quả và đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vự<br /> khác nhau. Yếu tố quan trọng trong việc biên tập, thành lập bản đồ này là xây dựng hệ thống cơ sở<br /> dữ liệu (CSDL). Cơ sở dữ liệu GIS bao gồm CSDL không gian (hay còn gọi là CSDL địa lí) và<br /> CSDL phi không gian (CSDL thuộc tính). Hệ quản trị CSDL có thể xây dựng bằng nhiều cách khác<br /> nhau như: xây dựng hệ quản trị CSDL bằng PHP/MySQL; hệ quản trị CSDL bằng XML, Microsoft<br /> Access...vv. Các phương pháp xây dựng CSDL hiện nay đều cần có sự trợ giúp của máy chủ.<br /> Với công nghệ điện toán đám mây, Google cho phép người quản trị CSDL xây dựng hệ quản trị<br /> CSDL địa lí thông qua máy chủ. Table Fusion của Google là công cụ điện toán đám mây có chức<br /> năng quản trị CSDL và biên tập bản đồ trực tuyến. Bài báo giới thiệu ứng dụng Google Fusion<br /> Table trong xây dựng hệ CSDL GIS và biên tập bản đồ trực tuyến mà tác giả đã áp dụng trong quá<br /> trình nghiên cứu và thành lập các bản đồ quản lý không gian cho những lĩnh vực khác nhau.<br /> Từ khoá: Bản đồ, trực tuyến, điện toán đám mây, GIS, Google Maps, Google Fusion Table.<br /> <br /> ĐẶT VẤN ĐỀ*<br /> Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ điện toán<br /> đám mây (Cloud Computing), hệ CSDL GIS<br /> không chỉ được xây dựng bằng các phần<br /> mềm offline trên máy lẻ (Single Computer)<br /> hoặc truy vấn qua mạng nội bộ (SQL) mà<br /> còn được xây dựng và phát triển trên môi<br /> trường web (online).<br /> Có nhiều ứng dụng hỗ trợ xây dựng bản đồ<br /> trực tuyến được các tập đoàn truyền thông<br /> hàng đầu thế giới phát triển. Các ứng dụng<br /> bản đồ như Google Maps, Bring Maps,<br /> ArcGIS Online... là những dịch vụ ứng dụng<br /> bản đồ trực tuyến miễn phí phổ biến. Ngoài<br /> tính năng phục vụ nhu cầu tìm kiếm, hướng<br /> dẫn thông tin thông qua bản đồ, các dịch vụ<br /> này còn phục vụ các nhu cầu chia sẻ hình ảnh,<br /> video và cá nhân hoá bản đồ. Bên cạnh đó,<br /> với mục đích hướng tới đối tượng có nhu cầu<br /> phát triển các ứng dụng cá nhân, các dịch vụ<br /> bản đồ trực tuyến còn tạo môi trường để phát<br /> triển ứng dụng cho người dùng.<br /> *<br /> <br /> Tel: 0912.187.118<br /> <br /> Xây dựng một hệ CSDL GIS trên môi trường<br /> trực tuyến có thể giúp chúng ta tiết kiệm chi<br /> phí đầu tư cơ sở hạ tầng, phần cứng, tiết kiệm<br /> chi phí phần mềm, quản trị viên có thể tác<br /> nghiệp ở bất kỳ đâu trong điều kiện online.<br /> Trong quá trình thực hiện xây dựng hệ GIS và<br /> thành lập bản đồ trực tuyến không gian Đại<br /> học Thái Nguyên, chúng tôi đã tìm hiểu nhiều<br /> công cụ ứng dụng khác nhau và so sánh tìm ra<br /> công cụ tối ưu. Google Maps được coi là một<br /> lựa chọn hiệu quả nhất để xây dựng và phát<br /> triển các bản đồ trực tuyến.<br /> KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> Sơ lược về hệ thông tin địa lý (GIS)<br /> Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung<br /> GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người<br /> và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại<br /> vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các<br /> thông tin địa lí để phục vụ một mục đích<br /> nghiên cứu, quản lý nhất định.<br /> Xét dưới góc độ là công cụ, GIS dùng để thu<br /> thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin<br /> không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể.<br /> Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS làm việc<br /> với các thông tin không gian, phi không gian,<br /> 131<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Trần Viết Khanh và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> thiết lập quan hệ không gian (topo) giữa các<br /> đối tượng. Có thể nói các chức năng phân tích<br /> không gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS.<br /> Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà<br /> nước, GIS có thể được hiểu như là một công<br /> nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ để biến<br /> chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định<br /> phục vụ các nhà quản lý.<br /> Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống<br /> gồm các hợp phần: phần cứng, phần mềm,<br /> CSDL và Cơ sở tri thức chuyên môn.<br /> Như vậy, hệ thống thông tin địa lí là một tập<br /> hợp cụ thể, có hệ thống, bao gồm phần cứng<br /> và phần mềm máy tính, cơ sở dữ liệu thông<br /> tin địa lí và con người, nhằm thực hiện có<br /> hiệu quả các công việc thu thập, lưu trữ, cập<br /> nhật, thao tác phân tích, trình bày và xuất in<br /> tất cả các dạng thông tin liên quan đến các<br /> đối tượng địa lí. Hệ thống thông tin địa lí<br /> làm được các phân tích không gian phức tạp<br /> mà nếu làm theo các phương pháp khác thì<br /> sẽ mất nhiều thời gian hoặc không thể thực<br /> hiện được.<br /> Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS<br /> đã trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong<br /> hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội, an ninh,<br /> quốc phòng, đối phó với thảm hoạ, thiên tai<br /> v.v... GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan<br /> chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp,<br /> các cá nhân v.v... đánh giá được hiện trạng<br /> của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh<br /> tế-xã hội thông qua các chức năng thu thập,<br /> quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các<br /> thông tin được gắn với một nền bản đồ số<br /> nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu<br /> đầu vào.<br /> Sơ lược về điện toán đám mây<br /> Trong vài năm qua, Công nghệ thông tin đã<br /> bắt đầu một mẫu hình mới - điện toán đám<br /> mây (Cloud computing) . Mặc dù điện toán<br /> đám mây chỉ là một cách khác để cung cấp<br /> các tài nguyên máy tính nhưng nó đã châm<br /> ngòi một cuộc cách mạng trong cách cung cấp<br /> thông tin và dịch vụ.<br /> <br /> 106(06): 131 - 137<br /> <br /> Điện toán đám mây có thể được hiểu một<br /> cách đơn giản là các nguồn điện toán khổng<br /> lồ như phần mềm, dịch vụ... sẽ nằm tại các<br /> máy chủ ảo (đám mây) trên internet thay vì<br /> nằm trong máy tính cá nhân, để mọi người có<br /> thể kết nối, truy cập và sử dụng một cách dễ<br /> dàng. Với các dịch vụ sẵn có trên internet,<br /> người dùng (user) không phải mua, không<br /> phải duy trì cơ sở hạ tầng, máy móc, thiết bị<br /> cũng như phần mềm. Nhưng người dùng vẫn<br /> có thể truy cập đến bất kỳ tài nguyên nào tồn<br /> tại trong "đám mây" tại bất kỳ thời điểm nào<br /> và từ bất kỳ đâu thông qua hệ thống internet.<br /> Google Fusion Tables là một dịch vụ Web do<br /> Google cung cấp với chức năng quản lý dữ<br /> liệu trực tuyến theo công nghệ điện toán đám<br /> mây. Dữ liệu được lưu trữ trong nhiều bảng<br /> (Table) cho phép người dùng có thể cập nhật,<br /> chỉnh sửa và lưu trữ.<br /> Fusion Table cung cấp phương tiện để hiển<br /> thị dữ liệu với các dạng biểu đồ và bản đồ địa<br /> lý. Dịch vụ này chính thức được công bố và<br /> phát triển từ năm 2010. Trong năm 2011<br /> Fusion Tables đã trở thành một tính năng mặc<br /> định trong bộ công cụ của Google Docs. Kích<br /> thước của bộ dữ liệu hiện đang giới hạn 250<br /> MB cho mỗi người dùng.<br /> Trong điều kiện người dùng hạn chế về nền<br /> tảng phần cứng để xây dựng và phát triển hệ<br /> CSDL GIS thì Fusion Table là sự lựa chọn<br /> tối ưu.<br /> Xây dựng và quản trị cơ sở dữ liệu GIS<br /> quản trị không gian Đại học Thái Nguyên<br /> với Fusion Table<br /> Đăng ký, đăng nhập sử dụng dịch vụ<br /> - Bước 1: Đăng ký tài khoản của Google tại<br /> địa chỉ: http://accounts.google.com<br /> - Bước 2: Dùng tài khoản Google Account để<br /> đăng nhập Google Fusion Table tại địa chỉ:<br /> http://tables.googlelabs.com/<br /> Tạo bảng CSDL<br /> - Bước 3: Tạo bảng Fusion Table có tên TNU<br /> Map 2013 với cấu trúc như Bảng 1.<br /> <br /> 132<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Trần Viết Khanh và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 106(06): 131 - 137<br /> <br /> Bảng 1. Cấu trúc, định dạng và chức năng lưu trữ thông tin<br /> Tên cột<br /> Columns<br /> <br /> Định dạng<br /> (Type)<br /> <br /> ID<br /> <br /> Number<br /> <br /> Location<br /> <br /> Location<br /> <br /> Name<br /> <br /> Text<br /> <br /> Geo Type<br /> <br /> Text<br /> <br /> Truong<br /> <br /> Text<br /> <br /> Info1, Info2<br /> <br /> Text,<br /> Number.<br /> <br /> Chức năng lưu trữ thông tin<br /> - Ghi thứ tự trường dữ liệu (Rows).<br /> - Giá trị là các số từ 1 trở đi.<br /> - Là cơ sở truy vấn, liên kết, gộp dữ liệu (Megre) khi cần bổ sung thông tin.<br /> - Lưu trữ dữ liệu không gian địa lí. Dữ liệu phải theo chuẩn KML (Keyhole<br /> Markup Language) tương thích với Google Maps, Google Earth.<br /> - Lưu trữ thông tin tên địa điểm.<br /> - Giá trị là tên địa điểm. Ví dụ: Giảng đường A, Hội trường C.<br /> - Lưu trữ thông tin phân loại đối tượng địa lí Location.<br /> - Các giá trị tương ứng là dạng điểm (Point), dạng đường (polyline), dạng vùng<br /> (polygon)<br /> - Lưu trữ thông tin trả lời cho câu hỏi: đối tượng địa lí thuộc đơn vị nào quản<br /> lý?.<br /> - Giá trị là tên các trường đại học trực thuộc Đại học Thái Nguyên.<br /> - Lưu trữ thông tin cập nhật dạng chữ, hình ảnh, YouTube video...vv.<br /> - Lưu trữ thông tin cập nhật dạng số.<br /> <br /> + Kết quả xây dựng bảng CSDL như hình 1:<br /> Định dạng kiểu dữ liệu<br /> <br /> Cấu trúc bảng<br /> <br /> Hình 1. Cấu trúc bảng CSDL TNU Map 2013 trong Fusion Table<br /> <br /> Nhập dữ liệu vào CSDL<br /> <br /> Nhập dữ liệu từ bảng Excel<br /> <br /> Nhập trực tiếp trên bảng Fusion Table<br /> <br /> - Người quản trị nhập CSDL trên Excel. Cơ<br /> sở tham chiếu dữ liệu là cột ID. Nhập dữ liệu<br /> bằng cách liên kết giữa 2 bảng bằng cách:<br /> <br /> - Mỗi đối tượng địa lí khi nhập vào bảng<br /> Fusion Table tương ứng là một dòng (Row).<br /> Nhập trực tiếp trên bảng bằng cách chọn<br /> menu Edit\Add Row<br /> - Thêm thông tin (info) cho đối tượng bằng cách<br /> thêm cột (Columns). Nhập trực tiếp trên bảng<br /> bằng cách chọn menu Edit\Add Column<br /> <br /> + Đăng nhập tài khoản Google Fusion Table<br /> + Upload file Excel lên Fusion Table.<br /> + Chọn menu File\Merge<br /> + Chọn file đích liên kết đến để liên kết CSDL.<br /> 133<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Trần Viết Khanh và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 106(06): 131 - 137<br /> <br /> Lọc dữ liệu<br /> - Công cụ lọc dữ liệu Filter cho phép lọc thông tin dữ liệu theo các Column. Có thể lọc theo<br /> nhiều điều kiện.<br /> Ví dụ: Lọc các đối tượng địa lí dạng vùng (polygon) thuộc Trường đại học sư phạm. Lệnh Filter<br /> có cú pháp như sau:<br /> Truong = 'Đại học sư phạm' AND 'Geo Type' = 'Polygon'<br /> Kết quả thực hiện lệnh Filter như hình 2:<br /> <br /> Hình 2. Lọc dữ liệu trong Fusion Table<br /> <br /> Biên tập bản đồ trực tuyến<br /> - Gọi cửa sổ bản đồ bằng cách chọn thẻ có dấu + trên bảng Fusion Table, chọn Add Map, khung<br /> cửa sổ bản đồ Map 1 sẽ hiện như hình 3.<br /> <br /> Hình 3. Khung cửa sổ Map 1 và các menu biên tập bản đồ<br /> <br /> 134<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br /> Trần Viết Khanh và Đtg<br /> <br /> Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ<br /> <br /> 106(06): 131 - 137<br /> <br /> - Menu của cửa sổ bản đồ Map 1 với các tính năng sau:<br /> Rename: đổi tên cửa sổ Map 1 thành tên khác.<br /> Move to front: chuyển lớp cửa sổ bản đồ lên trên.<br /> Duplicate: Tạo bản sao (copy thành bản đồ mới)<br /> Remove: Huỷ bản đồ<br /> Publish: Xuất bản bản đồ<br /> Change info window layout: Thay đổi cửa sổ hiển thị thông<br /> tin (khi người xem bản đồ kích chuột vào đối tượng thì cửa sổ<br /> info sẽ xuất hiện)<br /> Change map styles: Thay đổi hiển thị của đối tượng trên bản<br /> đồ.<br /> Select location: Chọn column tham chiếu địa điểm.<br /> <br /> Biên tập hiển thị các đối tượng (Change map styles)<br /> Biên tập hiển thị các đối tượng điểm<br /> - Từ menu bản đồ Map 1, chọn Change map styles, chọn Point - Maker Icon<br /> - Có 3 phương pháp thể hiện đối tượng dạng điểm (Maker Icon) như hình 4.<br /> <br /> Hình 4. Biên tập hiển thị đối tượng điểm<br /> <br /> + chọn Fixed: cố định 1 kiểu hiển thị. (tất<br /> cảbđối tượng điểm hiển thị trên bản đồ được<br /> ký hiệu bằng hình tròn màu đỏ)<br /> + Chọn Column, chọn Use icon specified in<br /> a column: Thể hiện các đối tượng theo kiểu<br /> định sẵn được người quản trị ghi trong 1<br /> Column.<br /> Ví dụ: Người quản trị tạo một Column có tên<br /> Type Icon trong bảng Fusion Table và nhập<br /> <br /> các giá trị là tên các kiểu Marker Icon.<br /> Google Maps có bảng tên 200 ký hiệu điểm.<br /> (Map marker or Icon names)<br /> + Chọn Bucket: Thể hiện đối tượng điểm<br /> theo các khoảng dữ liệu từ thấp đến cao.<br /> Nhập số khoảng dữ liệu muốn thể hiện trong<br /> mục Divide into.....bukets ; Chọn loại dữ liệu<br /> muốn thể hiện trong mục Column; Nhập<br /> khoảng dữ liệu cho mỗi thang bậc màu sắc<br /> (như hình 4).<br /> 135<br /> <br /> Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên<br /> <br /> http://www.lrc-tnu.edu.vn<br /> <br />