Xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin địa lí và biên tập bản đồ trực tuyến bằng điện toán đám mây
Biên tập bản đồ trực tuyến (online) trên nền Web với sự trợ giúp của Google Maps là việc làm rất
mới so với cách xây dựng và thành lập bản đồ truyền thống. Tuy mới phát triển trong những năm gần
đây nhưng cách làm này đã thể hiện được tính hiệu quả và đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vự
khác nhau. Yếu tố quan trọng trong việc biên tập, thành lập bản đồ này là xây dựng hệ thống cơ sở
dữ liệu (CSDL). Cơ sở dữ liệu GIS bao gồm CSDL không gian (hay còn gọi là CSDL địa lí) và
CSDL phi không gian (CSDL thuộc tính). Hệ quản trị CSDL có thể xây dựng bằng nhiều cách khác
nhau như: xây dựng hệ quản trị CSDL bằng PHP/MySQL; hệ quản trị CSDL bằng XML, Microsoft
Access.vv. Các phương pháp xây dựng CSDL hiện nay đều cần có sự trợ giúp của máy chủ.
Với công nghệ điện toán đám mây, Google cho phép người quản trị CSDL xây dựng hệ quản trị
CSDL địa lí thông qua máy chủ. Table Fusion của Google là công cụ điện toán đám mây có chức
năng quản trị CSDL và biên tập bản đồ trực tuyến. Bài báo giới thiệu ứng dụng Google Fusion
Table trong xây dựng hệ CSDL GIS và biên tập bản đồ trực tuyến mà tác giả đã áp dụng trong quá
trình nghiên cứu và thành lập các bản đồ quản lý không gian cho những lĩnh vực khác nhau.
Tóm tắt nội dung tài liệu: 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 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 131 - 137 131 XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU THÔNG TIN ĐỊA LÍ VÀ BIÊN TẬP BẢN ĐỒ TRỰC TUYẾN BẰNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Trần Viết Khanh1*, Lê Minh Hải 2 1Đại học Thái Nguyên, 2NCS Viện Địa lí - Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam. TÓM TẮT Biên tập bản đồ trực tuyến (online) trên nền Web với sự trợ giúp của Google Maps là việc làm rất mới so với cách xây dựng và thành lập bản đồ truyền thống. Tuy mới phát triển trong những năm gần đây nhưng cách làm này đã thể hiện được tính hiệu quả và đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vự khác nhau. Yếu tố quan trọng trong việc biên tập, thành lập bản đồ này là xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL). Cơ sở dữ liệu GIS bao gồm CSDL không gian (hay còn gọi là CSDL địa lí) và CSDL phi không gian (CSDL thuộc tính). Hệ quản trị CSDL có thể xây dựng bằng nhiều cách khác nhau như: xây dựng hệ quản trị CSDL bằng PHP/MySQL; hệ quản trị CSDL bằng XML, Microsoft Access...vv. Các phương pháp xây dựng CSDL hiện nay đều cần có sự trợ giúp của máy chủ. Với công nghệ điện toán đám mây, Google cho phép người quản trị CSDL xây dựng hệ quản trị CSDL địa lí thông qua máy chủ. Table Fusion của Google là công cụ điện toán đám mây có chức năng quản trị CSDL và biên tập bản đồ trực tuyến. Bài báo giới thiệu ứng dụng Google Fusion Table trong xây dựng hệ CSDL GIS và biên tập bản đồ trực tuyến mà tác giả đã áp dụng trong quá trình nghiên cứu và thành lập các bản đồ quản lý không gian cho những lĩnh vực khác nhau. Từ khoá: Bản đồ, trực tuyến, điện toán đám mây, GIS, Google Maps, Google Fusion Table. ĐẶT VẤN ĐỀ* Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học - công nghệ, đặc biệt là công nghệ điện toán đám mây (Cloud Computing), hệ CSDL GIS không chỉ được xây dựng bằng các phần mềm offline trên máy lẻ (Single Computer) hoặc truy vấn qua mạng nội bộ (SQL) mà còn được xây dựng và phát triển trên môi trường web (online). Có nhiều ứng dụng hỗ trợ xây dựng bản đồ trực tuyến được các tập đoàn truyền thông hàng đầu thế giới phát triển. Các ứng dụng bản đồ như Google Maps, Bring Maps, ArcGIS Online... là những dịch vụ ứng dụng bản đồ trực tuyến miễn phí phổ biến. Ngoài tính năng phục vụ nhu cầu tìm kiếm, hướng dẫn thông tin thông qua bản đồ, các dịch vụ này còn phục vụ các nhu cầu chia sẻ hình ảnh, video và cá nhân hoá bản đồ. Bên cạnh đó, với mục đích hướng tới đối tượng có nhu cầu phát triển các ứng dụng cá nhân, các dịch vụ bản đồ trực tuyến còn tạo môi trường để phát triển ứng dụng cho người dùng. * Tel: 0912.187.118 Xây dựng một hệ CSDL GIS trên môi trường trực tuyến có thể giúp chúng ta tiết kiệm chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng, phần cứng, tiết kiệm chi phí phần mềm, quản trị viên có thể tác nghiệp ở bất kỳ đâu trong điều kiện online. Trong quá trình thực hiện xây dựng hệ GIS và thành lập bản đồ trực tuyến không gian Đại học Thái Nguyên, chúng tôi đã tìm hiểu nhiều công cụ ứng dụng khác nhau và so sánh tìm ra công cụ tối ưu. Google Maps được coi là một lựa chọn hiệu quả nhất để xây dựng và phát triển các bản đồ trực tuyến. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Sơ lược về hệ thông tin địa lý (GIS) Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung GIS là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lí để phục vụ một mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định. Xét dưới góc độ là công cụ, GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các thông tin không gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể. Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi không gian, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trần Viết Khanh và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 131 - 137 132 thiết lập quan hệ không gian (topo) giữa các đối tượng. Có thể nói các chức năng phân tích không gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS. Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ để biến chúng thành các thông tin trợ giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý. Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: phần cứng, phần mềm, CSDL và Cơ sở tri thức chuyên môn. Như vậy, hệ thống thông tin địa lí là một tập hợp cụ thể, có hệ thống, bao gồm phần cứng và phần mềm máy tính, cơ sở dữ liệu thông tin địa lí và con người, nhằm thực hiện có hiệu quả các công việc thu thập, lưu trữ, cập nhật, thao tác phân tích, trình bày và xuất in tất cả các dạng thông tin liên quan đến các đối tượng địa lí. Hệ thống thông tin địa lí làm được các phân tích không gian phức tạp mà nếu làm theo các phương pháp khác thì sẽ mất nhiều thời gian hoặc không thể thực hiện được. Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợ giúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội, an ninh, quốc phòng, đối phó với thảm hoạ, thiên tai v.v... GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân v.v... 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 bản đồ số nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào. Sơ lược về điện toán đám mây Trong vài năm qua, Công nghệ thông tin đã bắt đầu một mẫu hình mới - điện toán đám mây (Cloud computing) . Mặc dù điện toán đám mây chỉ là một cách khác để cung cấp các tài nguyên máy tính nhưng nó đã châm ngòi một cuộc cách mạng trong cách cung cấp thông tin và dịch vụ. Điện toán đám mây có thể được hiểu một cách đơn giản là các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ... sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên internet thay vì nằm trong máy tính cá nhân, để mọi người có thể kết nối, truy cập và sử dụng một cách dễ dàng. Với các dịch vụ sẵn có trên internet, người dùng (user) không phải mua, không phải duy trì cơ sở hạ tầng, máy móc, thiết bị cũng như phần mềm. Nhưng người dùng vẫn có thể truy cập đến bất kỳ tài nguyên nào tồn tại trong "đám mây" tại bất kỳ thời điểm nào và từ bất kỳ đâu thông qua hệ thống internet. Google Fusion Tables là một dịch vụ Web do Google cung cấp với chức năng quản lý dữ liệu trực tuyến theo công nghệ điện toán đám mây. Dữ liệu được lưu trữ trong nhiều bảng (Table) cho phép người dùng có thể cập nhật, chỉnh sửa và lưu trữ. Fusion Table cung cấp phương tiện để hiển thị dữ liệu với các dạng biểu đồ và bản đồ địa lý. Dịch vụ này chính thức được công bố và phát triển từ năm 2010. Trong năm 2011 Fusion Tables đã trở thành một tính năng mặc định trong bộ công cụ của Google Docs. Kích thước của bộ dữ liệu hiện đang giới hạn 250 MB cho mỗi người dùng. Trong điều kiện người dùng hạn chế về nền tảng phần cứng để xây dựng và phát triển hệ CSDL GIS thì Fusion Table là sự lựa chọn tối ưu. Xây dựng và quản trị cơ sở dữ liệu GIS quản trị không gian Đại học Thái Nguyên với Fusion Table Đăng ký, đăng nhập sử dụng dịch vụ - Bước 1: Đăng ký tài khoản của Google tại địa chỉ: - Bước 2: Dùng tài khoản Google Account để đăng nhập Google Fusion Table tại địa chỉ: Tạo bảng CSDL - Bước 3: Tạo bảng Fusion Table có tên TNU Map 2013 với cấu trúc như Bảng 1. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trần Viết Khanh và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 131 - 137 133 Bảng 1. Cấu trúc, định dạng và chức năng lưu trữ thông tin Tên cột Columns Định dạng (Type) Chức năng lưu trữ thông tin ID Number - Ghi thứ tự trường dữ liệu (Rows). - Giá trị là các số từ 1 trở đi. - Là cơ sở truy vấn, liên kết, gộp dữ liệu (Megre) khi cần bổ sung thông tin. Location Location - Lưu trữ dữ liệu không gian địa lí. Dữ liệu phải theo chuẩn KML (Keyhole Markup Language) tương thích với Google Maps, Google Earth. Name Text - Lưu trữ thông tin tên địa điểm. - Giá trị là tên địa điểm. Ví dụ: Giảng đường A, Hội trường C. Geo Type Text - Lưu trữ thông tin phân loại đối tượng địa lí Location. - Các giá trị tương ứng là dạng điểm (Point), dạng đường (polyline), dạng vùng (polygon) Truong Text - Lưu trữ thông tin trả lời cho câu hỏi: đối tượng địa lí thuộc đơn vị nào quản lý?. - Giá trị là tên các trường đại học trực thuộc Đại học Thái Nguyên. Info1, Info2 Text, Number. - Lưu trữ thông tin cập nhật dạng chữ, hình ảnh, YouTube video...vv. - Lưu trữ thông tin cập nhật dạng số. + Kết quả xây dựng bảng CSDL như hình 1: Cấu trúc bảng Định dạng kiểu dữ liệu Hình 1. Cấu trúc bảng CSDL TNU Map 2013 trong Fusion Table Nhập dữ liệu vào CSDL Nhập trực tiếp trên bảng Fusion Table - Mỗi đối tượng địa lí khi nhập vào bảng Fusion Table tương ứng là một dòng (Row). Nhập trực tiếp trên bảng bằng cách chọn menu Edit\Add Row - Thêm thông tin (info) cho đối tượng bằng cách thêm cột (Columns). Nhập trực tiếp trên bảng bằng cách chọn menu Edit\Add Column Nhập dữ liệu từ bảng Excel - Người quản trị nhập CSDL trên Excel. Cơ sở tham chiếu dữ liệu là cột ID. Nhập dữ liệu bằng cách liên kết giữa 2 bảng bằng cách: + Đăng nhập tài khoản Google Fusion Table + Upload file Excel lên Fusion Table. + Chọn menu File\Merge + Chọn file đích liên kết đến để liên kết CSDL. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trần Viết Khanh và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 131 - 137 134 Lọc dữ liệu - Công cụ lọc dữ liệu Filter cho phép lọc thông tin dữ liệu theo các Column. Có thể lọc theo nhiều điều kiện. Ví dụ: Lọc các đối tượng địa lí dạng vùng (polygon) thuộc Trường đại học sư phạm. Lệnh Filter có cú pháp như sau: Truong = 'Đại học sư phạm' AND 'Geo Type' = 'Polygon' Kết quả thực hiện lệnh Filter như hình 2: Hình 2. Lọc dữ liệu trong Fusion Table Biên tập bản đồ trực tuyến - Gọi cửa sổ bản đồ bằng cách chọn thẻ có dấu + trên bảng Fusion Table, chọn Add Map, khung cửa sổ bản đồ Map 1 sẽ hiện như hình 3. Hình 3. Khung cửa sổ Map 1 và các menu biên tập bản đồ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trần Viết Khanh và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 131 - 137 135 - Menu của cửa sổ bản đồ Map 1 với các tính năng sau: Rename: đổi tên cửa sổ Map 1 thành tên khác. Move to front: chuyển lớp cửa sổ bản đồ lên trên. Duplicate: Tạo bản sao (copy thành bản đồ mới) Remove: Huỷ bản đồ Publish: Xuất bản bản đồ Change info window layout: Thay đổi cửa sổ hiển thị thông tin (khi người xem bản đồ kích chuột vào đối tượng thì cửa sổ info sẽ xuất hiện) Change map styles: Thay đổi hiển thị của đối tượng trên bản đồ. Select location: Chọn column tham chiếu địa điểm. Biên tập hiển thị các đối tượng (Change map styles) Biên tập hiển thị các đối tượng điểm - Từ menu bản đồ Map 1, chọn Change map styles, chọn Point - Maker Icon - Có 3 phương pháp thể hiện đối tượng dạng điểm (Maker Icon) như hình 4. Hình 4. Biên tập hiển thị đối tượng điểm + chọn Fixed: cố định 1 kiểu hiển thị. (tất cảbđối tượng điểm hiển thị trên bản đồ được ký hiệu bằng hình tròn màu đỏ) + Chọn Column, chọn Use icon specified in a column: Thể hiện các đối tượng theo kiểu định sẵn được người quản trị ghi trong 1 Column. Ví dụ: Người quản trị tạo một Column có tên Type Icon trong bảng Fusion Table và nhập các giá trị là tên các kiểu Marker Icon. Google Maps có bảng tên 200 ký hiệu điểm. (Map marker or Icon names) + Chọn Bucket: Thể hiện đối tượng điểm theo các khoảng dữ liệu từ thấp đến cao. Nhập số khoảng dữ liệu muốn thể hiện trong mục Divide into.....bukets ; Chọn loại dữ liệu muốn thể hiện trong mục Column; Nhập khoảng dữ liệu cho mỗi thang bậc màu sắc (như hình 4). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trần Viết Khanh và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 131 - 137 136 Biên tập hiển thị các đối tượng đường (lines), vùng (polygon) - Phương pháp thể hiện các đối tượng đường và đối tượng vùng có các thông số tương tự như các phương pháp thể hiện đối tượng điểm. - Đối tượng lines: có 2 thông số là màu sắc (colour) và độ lớn (line width) có thêm phương pháp thể hiện Gradient, là phương pháp chuyển bậc màu cho một khoảng giá trị số, mỗi bậc màu thể hiện cho một khoảng số liệu đều nhau. Cần nhập khoảng dữ liệu cần thể hiện và số thang bậc màu sắc để thể hiện phương pháp này. - Đối tượng vùng Polylines: có 3 thông số l màu nền của vùng (Fill colour), màu đường viền (boder colour) và độ lớn đường viền (boder width). Biên tập chú giải (Legend) - Tuỳ chọn đối tượng cần chú giải trong các mục: + Show marker legend: Hiển thị chú giải đối tượng điểm. + Show polygon fill legend: Hiển thị chú giải các đối tượng vùng + Legend position: Chọm vị trí đặt khung chú giải trên bản đồ. + Include a link to this table: Tạo đường link từ chú giải đến bảng CSDL. Biên tập cửa sổ thông tin - Chế độ mặc định của info window thì tất cả các thông tin nhập trong các Column đều được thể hiện. - Để biên tập info window, người quản trị cần biết ngôn ngữ HTML. Từ menu Map1, chọn Change info window layout, chọn Custom, lựa chọn các thông tin muốn hiển thị trên info window. Kết quả biên tập cửa sổ thông tin trên bản đồ lấy ví dụ Trường Đại học Sư phạm thể hiện như hình 5. Xuất bản bản đồ trực tuyến lên website Để xuất bản bản đồ, từ menu bản đồ Map1, chọn Publish, - Nhập giá trị chiều rộng (Width) và chiều cao (Height) của bản đồ. - Copy đoạn mã HTML trong khung Paste HTML to embed in a website, chèn đoạn mã vào trang biên tập website. Hình 5. Biên tập bản đồ trực tuyến không gian Trường Đại học Sư phạm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trần Viết Khanh và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 106(06): 131 - 137 137 KẾT LUẬN Thành lập và biên tập bản đồ trực tuyến trên cơ sở điện toán đám mây (cụ thể là sử dụng công cụ Google Fusion Table) là cách biên tập và thành lập bản đồ mới được áp dụng trong thời gian gần đây. Ưu điểm của ứng dụng là quản trị cơ sở dữ liệu sử dụng máy chủ ảo trên nền internet. Việc này giúp người dùng tiết kiệm chi phí về cơ sở vật chất, trang thiết bị, phần mềm và thời gian. Đặc biệt, so với các ứng dụng biên tập bản đồ khác, ứng dụng công nghệ điện toán đám mây thành lập bản đồ trực tuyến tạo khả năng cập nhật và xử lý thông tin nhanh hơn. Trong quá trình thực hiện biên tập bản đồ không gian các trường đại học thuộc Đại học Thái Nguyên, nhóm tác giả đã và đang xây dựng cơ sở dữ liệu không gian nhằm tạo ra bộ CSDL GIS cho toàn Đại học. Việc phát triển ứng dụng công cụ Google Fusion Table còn hứa hẹn hướng nghiên cứu mới trong quản trị CSDL GIS dựa trên cơ sở điện toán đám mây và là nền tảng phát triển các ứng dụng bản đồ trực tuyến cho nhiều lĩnh vực khác nhau. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ Tài Nguyên và Môi trường (1998), Cơ sở dữ liệu Hệ thống thông tin địa lí GIS Việt Nam. 2. Trần Viết Khanh (2008), Ứng dụng tin học trong nghiên cứu và dạy học địa lí, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 3.Trần Viết Khanh, Lê Minh Hải (2011), “Sử dụng hệ thông tin địa lý GIS trong xây dựng và quản lý dữ liệu mạng lưới các trường THPT trên địa bàn TPTN”, Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Thái Nguyên. 4. Trần Viết Khanh, Lê Minh Hải, “Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) xây dựng bản đồ trực tuyến phục vụ kỳ thi tuyển sinh đại học, cao đẳng năm 2012 tại Đại học Thái Nguyên”, Tạp chí KH&CN Đại học Thái Nguyên, số 95, 2012. 5. Trần Viết Khanh, Lê Minh Hải, “Ứng dụng hệ thông tin địa lý (GIS) phục vụ quản lý không gian tại ĐHTN”, Tạp chí KH&CN Đại học Thái Nguyên, số 104, 2013 6. Websites: - - - https://developers.google.com/ - SUMMARY BUILD GIS DATABASE AND EDIT ONLINE MAPS USING CLOUD TECHNOLOGY Tran Viet Khanh1*, Le Minh Hai 2 1Thai Nguyen University, 2 Institute of Geography - Vietnam Academy of Science and Technology Nowadays, map online with Google Maps is quite common. The factor play very important role to buit map online is GIS Database. The GIS database including spatial databases (it is called geographic database) and attributional database (called non geographic database). The system of Database management can be built in different ways, such as database management system builted by PHP/ MySQL, XML, Microsoft Access...etc. The database construction methods are now required to be contributed by server. With cloud technology, Google allows database administrators to build GIS database in the cloud technology. Google Fusion Table is one of that which has functionality to build database and edit online map. It is very effective. In this paper we present how to build GIS databases and mapping online with Google Fusion Table application. It also open the new orientations to research in other areas. Key words: Map, online, cloud computing, GIS, Google Maps, Google Fusion Table. Ngày nhận bài: 20/6/2013; Ngày phản biện: 24/7/2013; Ngày duyệt đăng: 26/7/2013 * Tel: 0912.187.118 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
File đính kèm:
- xay_dung_co_so_du_lieu_thong_tin_dia_li_va_bien_tap_ban_do_t.pdf