Khóa luận Xây dựng hệ thống quản lý bản đồ số dựa trên công nghệ mapserver

iới hạn và các thông tin mang tính chất mô tả. 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 arc (đường) 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 có 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: Hình 20: Mối quan hệ giữa thông tin bản đồ và thông tin thuộc tính 2.3. WebGIS – Công nghệ GIS qua mạng 2.3.1. Giới thiệu WebGIS WebGIS là hệ thống thông tin địa lý phân tán trên một mạng các máy tính để tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên World Wilde Web. Trong cách thực hiện nhiệm vụ phân tích GIS, dịch vụ này gần giống như là kiến trúc Client-Server của Web. Xử lý thông tin địa lý được chia ra thành các nhiệm vụ ở phía server và phía client. Điều này cho phép người dùng có thể truy xuất, thao tác và nhận kết quả từ việc khai thác dữ liệu GIS từ trình duyệt web của họ mà không phải trả tiền cho phần mềm GIS. Một client tiêu biểu là trình duyệt web và server-side bao gồm một Web server có cung cấp một chương trình phần mềmWebGIS. Client thường yêu cầu một ảnh bản đồ hay vài xử lý thông tin địa lý qua Web đến server ở xa. Server chuyển đổi yêu cầu thành mã nội bộ và gọi những chức năng về GIS bằng cách chuyển tiếp yêu cầu tới phần mềm WebGIS. Phần mềm này trả về kết quả, sau đó kết quả này được định dạng lại cho việc trình bày bởi trình duyệt hay những hàm từ các plug-in hoặc Java applet. Server sau đó trả về kết quả cho client để hiển thị, hoặc gửi dữ liệu và các công cụ phân tích đến client để dùng ở phía client. Phần lớn sự chú ý gần đây là tập trung vào việc phát triển các chức năng GIS trên Internet. WebGIS có tiềm năng lớn trong việc làm cho thông tin địa lý trở nên hữu dụng và sẵn sàng tới số lượng lớn người dùng trên toàn thế giới. Thách thức lớn của WebGIS là việc tạo ra một hệ thống phần mềm không phụ thuộc vào platform và chạy trên chuẩn giao thức mạng TCP/IP, có nghĩa là khả năng WebGIS được chạy trên bất kì trình duyệt web của bất kì máy tính nào nối mạng Internet. Đối với vấn đề này, các phần mềm GIS phải được thiết kế lại để trở thành ứng dụng WebGIS theo các kỹ thuật mạng Internet. 2.3.2. Sơ đồ hoạt động của WebGIS Hình 22: Sơ đồ hoạt động của WebGIS Quá trình hoạt động của WebGIS được minh họa như hình vẽ trên. Người dùng sử dụng trình duyệt web ở phía client Client gửi yêu cầu của người sử dụng đến WebServer qua giao thức HTTP Webserver nhận yêu cầu của người dùng, nếu là yêu cầu về bản đồ thì webserver sẽ chuyển tiếp nó đến ứng dụng server tương ứng ở đây là Mapserver Mapserver sẽ nhận các yêu cầu cụ thể, gọi các hàm có liên quan để tính toán xử lý. Nếu có yêu cầu về dữ liệu Mapserver sẽ gửi yêu cầu tới cơ sở dữ liệu để lấy ra dữ liệu. Data server dữ liệu tiến hành truy vấn lấy ra dữ liệu cần thiết và gửi lại cho Mapserver Trong quá trình truy cập cơ sở dữ liệu, Mapserver thực thi tham chiếu đến tập tin cấu hình bản đồ (Map file). Dữ liệu lấy về được chuyển về WebServer tham chiếu đến tệp tin mẫu (html template) để tạo ra kết quả. Kết quả sẽ được gửi về Client và hiển thị trên trình duyệt. 2.3.3. Tiềm năng của WebGIS Khả năng phân phối thông tin địa lý rộng rãi trên toàn cầu Người dùng internet có thể truy cập đến các ứng dụng GIS mà không phải mua phần mềm Đối với phần lớn người dùng không có kinh nghiệm về GIS thì việc sử dụng WebGIS sẽ đơn giản hơn việc sử dụng các ứng dụng GIS khác. 2.3.4. Các kiến trúc triển khai WebGIS Mô hình hoạt động của WebGIS được chia ra làm 2 phần: các hoạt động ở phái client – client side và các hoạt động xử lý ở phái server (server side) Server side : cho phép người dùng gửi yêu cầu lấy dữ liệu và phân tích trên máy chủ. Máy chủ sẽ thực hiện các yêu cầu và gửi trả dữ liệu hoặc kết quả cho người dùng. Client side : cho phép người dùng thực hiện vài thao tác phân tích trên dữ liệu tại chính máy người dùng. Server và client có thể kết hợp giữa client side và server side để phục vụ nhu cầu của người dùng. 2.3.4.1. Server side Server side tập trung cung cấp dữ liệu GIS và phân tích trên một máy chủ (Server). Máy chủ này có khả năng truy cập dữ liệu và phần mềm để giải quyết yêu cầu của máy khách. Máy khách sẽ chỉ sử dụng rất ít tiến trình, chủ yếu là gửi các yêu cầu và hiển thị kết quả. Trong WebGIS đôi khi thuật ngữ mapserver chỉ ra kiến trúc được dùng là server-side, mà trong đó người dùng gửi yêu cầu cần map để hiển thị, thì sẽ được phục vụ bởi server. Kiến trúc server side dựa trên khả năng trình duyệt web của người dùng có thể gửi các yêu cầu đến các phần mềm GIS trên server thông qua internet. Để có thể giao tiếp với các ứng dụng WebGIS đặt trên server, web server có thể sử dụng các chuẩn giao tiếp phổ biến như CGI, Java… Ưu điểm: Nếu máy chủ có khả năng xử lý cao, người dùng sẽ truy cập được các dữ liệu lớn và phức tạp thay vì phải xử lý trên máy khách. Nếu máy chủ có khả năng xử lý cao được dùng, các chức năng phân tích GIS phức tạp sẽ được xử lý nhanh hơn thay vì xử lý trên máy khách. Nhược điểm: Bất cứ các yêu cầu dù lớn hay nhỏ đều phải được gửi về cho máy chủ xử lý và các kết quả cũng được gửi trả lại cho máy khách hiển thị thông qua Internet. Ảnh hưởng đến băng thông khi truyền tải dữ liệu lớn. Không tận dụng được ưu thế của máy cục bộ. Server side thường được sử dụng cho các hệ thống lớn trên toàn cầu. 2.3.4.2. Client side Client side chuyển đổi các yêu cầu sang được xử lý tại máy khách. Máy khách phải có khả năng đủ mạnh để xử lý các yêu cầu này.Thay vì phải bắt máy chủ xử lý tất cả thì một số chức năng GIS sẽ được tải về máy khách, trú ngụ ở đó và dữ liệu được xử lý tại máy khách. Có 2 dạng triển khai của kiến trúc client side như sau: GIS applet được phân phối đến client khi có yêu cầu 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 client Người dùng tạo ra một yêu cầu từ trình duyệt, yêu cầu được gửi tới server, server xử lý các yêu cầu Kết quả trả về cho client bao gồm các dữ liệu và các applet cần thiết để người dùng có thể làm việc trên dữ liệu đó Applet được viết bằng javascript, java… GIS applet và các plug-in cố định ở client Các GIS applet cài đặt cố định ở client Trình duyệt web cài đặt một số các plug-in cần thiết Server được gọi khi client cần dữ liệu mới Người dùng được thao tác trên dữ liệu họ dùng và phân tích chúng Ưu điểm: Sử dụng được ưu thế của máy khách. Người dùng có thể điều khiển được các điều khiển xử lý dữ liệu. Người dùng có thể làm việc mà không cần phải gửi và nhận các yêu cầu qua Internet. Nhược điểm: Việc tải các chức năng từ máy chủ như các Applets có thể bị trì hoãn, kéo dài. Các dữ liệu lớn và phức tạp sẽ khó được xử lý trên máy khách nếu máy khách không đủ mạnh. Các thủ tục GIS phức tạp sẽ khó thực hiện trên máy khách nếu máy khách không đủ mạnh. Người dùng sẽ không được huấn luyện (đào tạo) nếu muốn dùng dữ liệu hoặc các chức năng phân tích. Client side thường được sử dụng cho các hệ thống nhỏ trong phạm vi cục bộ. 2.3.4.3. Kết hợp cả 2 chiến lược Nếu dùng thuần Server side hoặc Client side thì sẽ gặp các giới hạn: Nếu server side đòi hỏi phải chuyển tải thường xuyên, thì các tác vụ của nó sẽ dễ làm giảm đến băng thông và đường truyền Internet. Client side thì lại có thể chiếm hết tài nguyên của máy khách. Một số chương trình sẽ thực hiện rất chậm do sự không phù hợp giữa các yêu cầu của các tiến trình và khả năng của máy. Server side và client side có thể kết hợp với nhau để cho ra các kết quả lai phù hợp với khả năng của server và client. Các tác vụ đòi hỏi sử dụng database hoặc phân tích phức tạp sẽ được gán trên máy chủ. Các tác vụ nhỏ sẽ được gán ở máy khách. Trong trường hợp này, cả máy chủ và máy khách cùng chia sẻ thông tin với nhau về sức mạnh và khả năng của chúng. 2.3.5. Trao đổi dữ liệu của hệ thống WebGIS GIS đã ra đời từ khá lâu và các ứng dụng GIS đã được phát triển trên nhiều lĩnh vực khác nhau, mỗi ứng dụng này, dữ liệu GIS cũng được tạo ra, các dữ liệu này là rất lớn và tốn thời gian và công sức xây dựng. Việc chia sẻ nguồn tài nguyên dữ liệu sẽ làm giảm chi phí xây dựng và quản lý dữ liệu GIS. Trong mô hình kiến trúc WebGIS đơn thì dữ liệu GIS được dùng cho một nhóm ứng dụng, mà dữ liệu này lại có thể được sử dụng cho các nhóm ứng dụng khác. Tổ chức OGC đã đưa ra 2 chuẩn trao đổi dữ liệu: 2.3.5.1. Web Map Service / Server Trong chuẩn trao đổi dữ liệu này, web server sẽ trở thành web map server có service phục vụ cho chia sẻ dữ liệu. Các hoạt động mà client có thể thực hiện thông qua service này gồm : nhận về mô tả các bản đồ, nhận về bản đồ, và các thông tin truy vấn các đặc điểm được thể hiện trên bản đồ. Chuẩn này không áp dụng cho việc nhận dữ liệu chưa xử lý dạng thuộc tính hay không gian mà thường nhận về một ảnh bản đồ dạng đồ họa. Những bản đồ này thường được tạo ra với các định dạng như PNG, GIF, JPEG. Các chức năng của một web map service: GetCapabilities: Khả năng hỗ trợ, client nhận về một mô tả thông tin WMS, các tham số được chấp nhận và hỗ trợ, bảng mô tả dưới dạng file XML. GetMap lấy bản đồ, client nhận về một ảnh bản đồ phù hợp với tham số mà client gửi lên server. GetFeatureInfo lấy thông tin đặc điểm, client hỏi thông tin về đặc điểm nào đó xuất hiện trên bản đồ. Client gửi các yêu cầu dưới dạng một URL, các yêu cầu được chỉ ra bởi tham số. 2.3.5.2. Web Feature Service / Server Server được gọi là Web Feature server có service phục vụ việc chia sẻ dữ liệu. Tuy nhiên thay vì trả về một ảnh bản đồ dạng đồ họa thì Web Feature Server sẽ gửi về thông tin không gian và thông tin thuộc tính có liên quan dưới dạng file GML (Geographic Markup Language) một dạng file XML, client sử dụng file XML này để tạo ra ảnh bản đồ. Chức năng của WFS giống với WMS chỉ khác dữ liệu trao đổi. GetCapabilities: trả về một tài liệu XML (Extensible Markup Languge) mô tả chức năng của WCS. DescribeCoverage: trả về một tài liệu XML mô tả các Coverage mà WCS Server có thể cung cấp. GetCoverage: trả về một Coverage thoả mãn các điều kiện mà Client cung cấp. Chương 3 MapServer – WebGIS Application 3.1. Giới thiệu Mapserver Mapserver là môi trường phát triển cho việc xây dựng ứng dụng GIS thông qua internet. Trong mô hình kiến trúc WebGis, Mapserver là ứng dụng GIS được đặt trên webserver. Mapserver là sản phẩm của trường đại học Minnesota (University of Minnesota - UMN) trong dự án kết hợp giữa NASA và bộ tài nguyên Minnesota. Mapserver có thể chạy trên nhiều môi trường, nó được viết bằng C++ có thể chạy trên các version của UNIX/LINUX, WINDOWS và cả trên MacOS. Để giao tiếp với các thành phần trên môi trường web, Mapserver sử dụng chuẩn giao tiếp CGI (Common Gateway Interface). Phiên bản Mapserver hiện tại là MapServer 5.4. MapServer có các đặc điểm sau: Hỗ trợ các dịch vụ WebGIS theo chuẩn OGC, bao gồm: WMS Server, WMS Client, WFS Server, WFS Client và WCS Server. Xuất bản đồ với nhiều ưu điểm: Vẽ đối tượng theo tỷ lệ. Hiển thị nhãn theo đối tượng Tùy biến giao diện, mẫu trước khi xuất. Sử dụng font: TrueFont Tạo bản đồ chuyên đề dựa trên biểu thức truy vấn trên các lớp cơ sở. Hệ thống Mapserver bao gồm cả Mapscript, hỗ trợ các ngôn ngữ kịch bản phổ biến và môi trường phát triển như C#, PHP, Perl, Python, Java, và Ruby. Mapscript cung cấp môi trường thuận lợi cho việc phát triển các ứng dụng tích hợp các dữ liệu phân tán.Ta có thể lấy dữ liệu không gian qua các ngôn ngữ kịch bản và dựa vào Mapscript ta có thể tạo ra được ảnh bản đồ. Hỗ trợ các hệ điều hành: Linux, Windows, MAC OS X, Solaris, … Hỗ trợ định dạng dữ liệu raster và vector: TIFF/GeoTIFF, GIF, PNG, ERDAS, JPEG và EPPL7. ESRI shapefile, PostGIS, ESRI ArcSDE, Oracle Spatial, MySQL, … Hỗ trợ lưới chiếu: hỗ trợ hơn 1000 lưới chiếu trong thư viện Proj.4 Mapserver đóng vai trò như là một map engine được cung cấp nội dung để tạo ảnh bản đồ khi cần đến. 3.2. Các thành phần của Mapserver Ứng dụng Mapserver sử dụng chuẩn giao tiếp CGI để giao tiếp với các thành phần và với HTTP Server. Do có mã nguồn mở nên cũng có những ứng dụng được biên dịch để có thể dùng Mapscript truy xuất trực tiếp các hàm API của Mapserver. Ứng dụng Mapserver CGI sử dụng các tài nguyên sau: Một webserver server (Apache hoặc IIS) Phần mềm Mapserver (WebGIS application) File khởi tạo dùng để cấu hình và tùy biến các thông số của ứng dụng Mapserver (không bắt buộc) Map file là file cấu hình cho ứng dụng Mapserver. Template file là giao diện giữa người dùng và Mapserver Dữ liệu GIS 3.2.1. File khởi tạo Mỗi khi http server nhận được yêu cầu từ client thông qua chuỗi URL thì http server sẽ gọi Mapserver chạy và thực thi. Bằng cách sử dụng file khởi tạo (file html) ta định nghĩa tham số cơ bản càn thiết để Mapserver có thể thực thi được. Ví dụ: [map],[map_web_imagepath],[img]… 3.2.2. Map file Là một file text cấu hình cho ứng dụng Mapserver. Nó định nghĩa vùng bản đồ, thông báo cho Mapserver biết dữ liệu ở đâu và output là dạng gì và ở đâu. Nó định nghĩa các layer, bao gồm nguồn dữ liệu, khung chiếu và các biểu tượng. Nó có đuôi mở rộng là .map. 3.2.3. Template file Nó điều khiển các hình bản đồ và các ghi chú trả về bởi Mapserver sẽ xuất hiện trên trang html. Đầu tiên Mapserver đọc template file này và nếu gặp các từ khóa hoặc các mẫu thì nó sẽ thay thế các giá trị tương ứng lấy từ chuỗi kết quả trả về, file này sẽ được gửi trở vè trình duyệt và hiển thị trên trình duyệt. 3.2.4. Dữ liệu GIS Dữ liệu vector, Mapserver sử dụng ESRI shapefile làm dữ liệu mặc định.Ngoài ra các định dạng dữ liệu vector GIS phổ biến khác hiện nay, Mapserver đều có thể hiểu và tương tác được, như PostGIS, ESRI, ArcSDE, MapInfo… và nhiều định dạng khác thông qua thư viện OGR. Dữ liệu raster, MapServer hỗ trợ TIFF/GeoTIFF, EPPL7 và các định dạng khác thông qua thư viện GDAL. 3.3. Sơ đồ hoạt động của Mapserver Hình 21: Sơ đồ hoạt động của Mapserver MapServer có thể hoạt động ở hai chế độ CGI (Common Gateway Interface) và API (Application Program Interface). Ở chế độ CGI, các chức năng của MapServer trong môi trường WebServer là CGI MapScript. Ở chế độ API, có thể truy cập MapServer bằng PHP, Perl hoặc Python. MapServer hoạt động dựa vào các mẫu. Trước khi thực thi yêu cầu của web, MapServer đọc tệp tin cấu hình (mapfile) mô tả các lớp và các thành phần khác của bản đồ.Mapserver sẽ vẽ ra ảnh bản đồ. Tiếp theo, nó sẽ đọc một hoặc nhiều tệp tin mẫu HTML mà nó nhận diện trong tệp tin cấu hình. Mỗi tệp tin mẫu sẽ chứa đựng các tags HTML và các chuỗi MapServer đặc biệt. Các chuỗi này sẽ được sử dụng, ví dụ chuỗi chỉ đường dẫn để lưu ảnh bản đồ do Mapserver tạo ra, hoặc chuỗi dùng để nhận diện các lớp nào sẽ được sắp xếp, …MapServer thay thế các giá trị hiện tại vào các các chuỗi này và gửi luồng dữ liệu về cho WebServer để WebServer tiếp tục chuyển về cho trình duyệt. Khi có một yêu cầu mới phát sinh, MapServer sẽ nhận yêu cầu từ WebServer với các giá trị mới và  chu trình cứ thế tiếp diễn. 3.4. Cài đặt Mapserver UMN MapServer là mã nguồn mở và nó là một phương tiện render bản đồ tự do cho web. Do nó là mã nguồn mở nên nó có thể được biên dịch trên nhiều môi trường và nhiều hệ điều hành khác nhau. Chúng ta sẽ tìm hiểu việc biên dịch và cài đặt MapServer trên môi trường ubuntu Linux. Các thư viện yêu cầu : GD: là thư viện đồ họa. MapServer sử dụng GD để render ảnh, là thư viện bắt buộc phải cài đặt. Các thư viện GD sử dụng là zlib, libpng, Freetype, libJPEG. Zlib: Thư viện nén dữ liệu sử dụng bởi GD. Libpng: thư viện render ảnh PNG. Libjpeg : thư viện render ảnh JPEG Freetype: Được sử dụng bởi GD vho việc render ảnh. Proj.4 thư viện lưới chiếu bản đồ. Nó có thể hiện thị trên web bởi MapServer. Webserver apache Mysql server PHP5 File cài đặt mapserver cgi-mapserver.deb. Các thư viện và file cài đặt MapServer ở dạng binary packages có thể tải về từ trang Để kiểm tra cài đặt Mapserver khởi động lại Webserver bằng lệnh : $ /etc/init.d/apache2 restart Kiểm tra Mapserver đã cài đặt đúng chưa gõ lệnh: $ /usr/lib/cgi-bin/mapserv Nếu hiện ra : This script can only be used to decode form results and should be initiated as a CGI process via a httpd server. Thì đã cài đặt MapServer thành công. 3.5. Tìm hiểu Mapfile Mapfile là trái tim của Mapserver. Nó định nghĩa các quan hệ giữa các đối tượng, điểm, chỉ ra dữ liệu ở đâu và định nghĩa mọi thứ được vẽ như thế nào. Trong mapfile có nhiều đối tượng như Map, PROJECTION, LAYER, CLASS.. mỗi đối tượng định nghĩa cách thức tạo nên ảnh bản đồ hoặc đối tượng để Mapserver truy xuất dữ liệu cho câu truy vấn. Mapfile có cấu trúc phân cấp, MAP Object là root, các object nằm dưới nó. Chú thích trong mapfile là dấu #. 3.5.1. Map Object Trong mapfile thì MAP là đối tượng gốc, chứa trong nó các đối tượng khác. EXTENT [minx][miny][maxx][maxy] : Không gian phạm vi của ảnh bản đồ được tạo ra, nó được được định nghĩa bởi kết hợp góc dưới bên trái [minx],[miny] và góc trên bên phải [maxx][maxy]. Lỗi trong định nghĩa extent có thể tạo ra kết quả là trang trắng, bản đồ bị méo hoặc lỗi. EXTENT phải được đinh nghĩa, và nó phải ở trong cùng một hệ thống kết hợp như là các đối tượng PROJECTION. FONTSET [filename] : Liệt kê danh sách các font được dùng. Mỗi dòng chứa 2 thành phần: một bí danh và một đường dẫn đến font được phân cách bằng khoảng trắng. Alias là tên dùng để chỉ font này trong mapfile. Mapserver sử dụng true font. IMAGECOLOR [r][g][b]: Màu được dùng làm background cho ảnh bản đồ. Nếu thuộc tính transparency được chọn , thì màu sắc này sẽ đánh dấu như là màu trong suốt trong bảng màu. Khi đó thành phần nào của ảnh bản đồ sử dụng màu này để vẽ cũng trong suốt. Nên khi tạo ảnh bản đồ nếu chọn ảnh bản đồ trong suốt thì nên chọn màu imagecolor là màu không được dùng để vẽ các thành phần khác trên bản đồ. IMAGETYPE [gif|png|jpeg|swf|gtiff] : Định dạng ảnh bản đồ được tạo ra LAYER : Bắt đầu đối tượng LAYER LEGEND : Bắt đầu cho đối tượng LEGEND NAME [name] : Xác định tiền tố cho tên ảnh bản đồ, ảnh các thước tỷ lệ, ghi chú được tạo ra từ mapfile Ví dụ : NAME HN_ Các ảnh bản đồ tạo ra sẽ có tiền tố là HN_ PROJECTION : Bắt đầu cho đối tượng PROJECTION QUERYMAP : Bắt đầu cho đối tượng QUERY MAP REFERENCE : Bắt đầu cho đối tượng QUERYMAP RESOLUTION : Định đồ phân giải cho ảnh kết quả, độ phân giải sẽ ảnh hưởng đến việc tính toán tỷ lệ, mặc định là 72. SCALE : Tỉ lệ của bản đồ SHAPEPATH [filename] : đường dẫn tới dữ liệu dạng vector SIZE [x][y] : kích thước theo đơn vị pixel của ảnh bản đồ STATUS [on|off] : trạng thái có được kích hoạt không của ảnh bản đồ. Nếu không được kích hoạt thì Mapserver sẽ không tạo ra ảnh bản đồ khi sử dụng mapfile này SYMBOLSET [filename] : file chứa tập hợp các biểu tượng được dùng trên bản đồ. Trên bản đồ, các symbol được dùng để đánh dấu các đối tượng nhằm làm nổi bật và tăng thêm ngữ nghĩa. SYMBOL : Bắt đầu đối tượng symbol TEMPLATEPATTERN [regular expression] và DATAPATTERN [regular expression] : Trong request được gửi lên từ trình duyệt gồm có 2 dạng tham số là DATA và TEMPLATE. Các tham số đề là các từ khóa được Mapserver quy định trước và thường khó nhớ. Bằng cách sử dụng TEMPLATEPATTERN và DATAPATTERN ta có thể định nghĩa một tên khác cho các từ khóa này. TRANSPARENT [on|off] : Thiết lập trong suốt cho ảnh bản đồ, mặc định là off. UNITS [feet|inches|kilometers|meters|miles|dd] : Đơn vị của hệ tọa độ ảnh bản đồ. WEB : Bắt đầu đối tượng web 3.5.2. Layer Object Là đối tượng được sử dụng nhiều nhất trong mapfile, mỗi đối tượng layer mô tả một layer được dùng để tạo ra ảnh bản đồ. Các layer được vẽ theo thứ tự xuất hiện của chúng trong mapfile, layer đầu tiên ở dưới cùng, layer cuối cùng ở trên. Phiên bản MapServer nhỏ hơn 5, số layer tối đa là 200 trong một mapfile, còn trong phiên bản 5 trở lên thì không giới hạn số lượng layer. Có thể thay đổi số lượng layer bằng cách sửa file map.h thay đổi giá trị MS_MAXLAERS. Đường dẫn tới mapfile phải là đường dẫn tuyệt đối. Các layer được vẽ ra còn được tính thêm thứ tự ưu tiên. Raster độ ưu tiên thấp nhất sẽ được vẽ trước và đặt ở phía dưới, tiếp đến là vùng, đường, điểm và nhãn (label). Thứ tự này đảm bảo các layer khi xếp chồng thì không che khuất nhau. CLASS : Bắt đầu đối tượng CLASS. Trong các định dạng vector, mỗi layer được vẽ, lấy dữ liệu từ một bảng dữ liệu. Mỗi bảng dữ liệu có nhiều trương thuộc tính. Mỗi thuộc tính xem như một CLASS. CLASSITEM [attribute] : ứng với tên của trường thuộc tính trong bảng dữ liệu, được định nghĩa trong mapfile. CONNECTIONTYPE [local|postgis|wms] : Kiểu kết nối OGR được dùng cho các loại dữ liệu khác ngoài dữ liệu mặc định là shapefile của ESRI. OGR là một thư viện được viết bằng C++ nó hỗ trợ các kết nối của nhiều loại dữ liệu như MapInfo, ArcInfo… CONNECTION [string] : Câu kết nối cơ sở dữ liệu để nhận về dữ liệu nằm trên các server hoặc các DBMS DATA [filename] : Tên file đầy đủ của dữ liệu để xử lý. Đối với dữ liệu là shapefile không cần chỉ rõ phần mở rộng. Đường dẫn có thể là tuyệt đối hoặc tương đối so với giá trị được chỉ ra bởi tham số SHAPEPATH của đối tượng MAP. DUMP [true|false] : cho phép Mapserver trả dữ liệu dưới dạng GML. Đặc biệt có ích khi sử dụng với phương thức WMS GetFeatureInfo, mặc định là false. FILTER [string] : Tham số này cho phép định nghĩa điều kiện lọc dữ liệu. Đối với dữ liệu shapefiles hoặc các dữ liệu được kết nối thông qua OGR, điều kiện lọc dữ liệu đơn giản là một chuỗi điều kiện. Còn đối với các loại dữ liệu được trích xuất từ cơ sở dữ liệu thông qua chuỗi kết nối thì điều kiện lọc là mệnh đề SQL WHERE. FILTERITEM [attribute] : Trường dữ liệu dùng cho câu chuỗi lọc FILTER, chỉ dùng cho OGR và shapefiles. MAXSCALE [double] : Tỉ lệ lớn nhất mà layer được vẽ METADATA : được dùng với OGC WMS để định nghĩa như tiêu đề của layer, tạo ra các template. Những dữ liệu được đặt trong Metadata sẽ được truy xuất thông qua các tag của tập tin template. Ví dụ: METADATA Title “Lớp địa hình” Author “cục bản đồ việt nam” Create date “8/5/2009” END MINSCALE [double] : Tỉ lệ nhỏ nhất mà layer được vẽ NAME [string] : Tên layer, giới hạn trong khoảng 20 ký tự. Tên layer được dùng để liên kết giữa giao diện web và mapfile. Ảnh bản đồ là kết quả của nhiều layer chồng lấp lên nhau. Từ giao diện web có thể cho phép người dùng chọn lựa layer hiển thị. Khi tên layer được chọn và tên layer được định nghĩa trong mapfile phải giống nhau để có thể hiển thị. Tên layer là duy nhất, tên layer khác cùng tên thì phải khác tỷ lệ. Sử dụng GROUP để nhóm các layer lại với nhau. PROJECTION : Bắt đầu đối tượng PROJECTION STATUS [on|off|default] : Trạng thái của layer. Giá trị là default thì layer luôn được vẽ ra. Trạng thái là on thì layer sẽ được vẽ ra nhưng có thể chuyển về trạng thái off, trạng thái off thì layer không được vẽ ra nhưng có thể chuyển sang trạng thái on. TOLERANCEUNIT [double] & TOLERANCE [double] : Trong trường hợp cần lấy thông tin đối tượng trên bản đồ, ta cần chỉ ra đối tượng được chọn bằng click chuột vào vùng cần chọn. TOLERANCE được dùng để quy định phạm vi đối tượng với tâm là vị trí click chuột. TOLERANCEUNIT chỉ ra đơn vị của TOLERANCE, mặc định nó là 3 pixel Ví dụ: TOLERANCE 3 TOLERANCE 6 Khi người dùng click chuột lên bản đồ. Mapserver xác định được vị trí click chuột là X,Y, sau đó tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu xác định có đối tượng nào có vị trí trong hình tròn tâm X,Y bán kính 6*3. TRANSPARENCY [interger|alpha] : Mức độ trong suốt của layer. Giá trị là số nguyên từ 0-100 hoặc là giá trị bằng alpha. Giá trị nguyên là giá trị độ mờ, giá trị là 0 là trong suốt hoàn toàn. Giá trị bằng alpha được dùng khi ảnh bản đồ xuất ra dưới dạng RGB. TRANSFORM [true|false] : Báo cho Mapserver chuyển từ hệ tọa độ địa lý sang hệ tọa độ đồ họa (ảnh đồ họa). Mặc định là true. Đối với hệ tọa độ đồ họa, gốc tọa độ luôn là điểm góc trái trên của ảnh. Nó thường được dùng để đặt các logo và các mục cố định ở trên bản đồ. TYPE [point|polygon|circle|raster|query] : Quy định các dữ liệu được vẽ ra. Không cần phải cùng loại dữ liệu. Ví dụ: các đối tượng polygon có thể được vẽ như là một tập các điểm, ngược lại một điểm không thể vẽ như là tập các polygon. Dữ liệu shapefile không chỉ chứa đơn thuần một loại đối tượng, mà có thể có nhiều đối tượng. Nếu có đối tượng là Point và Polygon, chọn TYPE là polygon thì kiểu Point sẽ không vẽ được. Query chỉ ra layer được truy vấn thông tin, không cần phải vẽ lại. Nếu giá trị là circle thì 2 điểm sẽ xác định hình chữ nhật chứa đường tròn. 3.5.3. Query Map Object Định nghĩa cơ chế thực hiện câu truy vấn từ bản đồ COLOR [r][g][b] : Khi xác định được đối tượng trên bản đồ, được chọn để truy vấn, Mapserver sẽ vẽ lại đối tượng này với màu là Color. Mặc định là Yellow. SIZE [x][y] : Phạm vi thực hiện truy vấn, ngoài phạm vi này các đối tượng sẽ không được chọn để truy vấn dữ liệu. Mặc định là kích thước cả bản đồ, được quy định trong đối tượng Map. STATUS [on][off] : Giá trị off thì sau khi thực hiện truy vấn, ảnh bản đồ sẽ không được vẽ lại. STYLE [normal|hilite|selected] : Quy định cách thức vẽ lại các đối tượng được chọn cho truy vấn, các đối tượng khác vẫn được vẽ lại như bình thường. Normal : vẽ lại các đối tượng này bình thường theo các giá trị thiết lập cho layer Hilite : vẽ lại các đối tượng được chọn theo màu COLOR Selected : chỉ vẽ lại các đối tượng được chọn, các đối tượng khác không vẽ lại. 3.5.4. Projection Object Thiết lập phép chiếu cần xác định một phép chiếu chung cho đối tượng Map, và mỗi layer cũng cần chỉ ra một phép chiếu để vẽ các đối tượng trong layer đó. Đối tượng phép chiếu bao gồm tập các từ khóa của PROJ.4 (thư viện các phép chiếu). Ví dụ: Giả sử bản đồ có trung tâm là 90 kinh độ tây, phép chiếu sẽ là: PROJECTION "proj=lcc" "lon_0=90w" END Trong mỗi layer, phải định nghĩa một đối tượng PROJECTION miêu tả phép chiếu của dữ liệu nguồn, trong shapefile chứa dữ liệu không gian không được chiếu thì trong mỗi layer đối tượng PROJECTION sẽ là: PROJECTION "proj=latlong" END Ví dụ phép chiếu UTM khu vực 15 PROJECTION “proj=utm” “ellps=GRS80” “zone=15” “north” “no_defs” END Ví dụ một mapfile: Hello.map NAME "hello" SIZE 400 300 IMAGECOLOR 249 245 186 IMAGETYPE png EXTENT -1.00 -1.00 1.00 1.00 WEB TEMPLATE "/var/www/hello.html" IMAGEPATH "/var/www/image/" IMAGEURL "/image/" END LAYER STATUS default TYPE point FEATURE POINTS 0.0 0.0 END TEXT "hello" END CLASS STYLE COLOR 255 0 0 END LABEL TYPE bitmap END END END END 3.6. Kết nối các loại dữ liệu 3.6.1. Dữ liệu ESRI Shapefiles (SHP) ESRI là công ty đã đưa ra định dạng dữ liệu này, Arcview là sản phẩm đầu tiên sử dụng shapefiles. Shapefiles được tạo bởi 3 file: Ví dụ: Countries_area.dbf Countries_area.shp Countries_area.shx Truy cập dữ liệu và phương thức kết nối Truy cập shapefiles được gắn trực tiếp vào trong Mapserver. Nó có thể dùng được thông qua thư viện OGR, nhưng ở đây chúng ta sẽ nói về việc truy cập trực tiếp không thông qua thư viện OGR. Đường dẫn tới shapefile là được yêu cầu, không cần chỉ ra phần mở rộng của file. Mỗi một shapefile thì trong mapfile định nghĩa một layer, tên của layer trùng với tên shapefile. Ví dụ: NAME "First" SIZE 400 300 IMAGECOLOR 255 255 255 IMAGETYPE JPEG SHAPEPATH "/home/mapdata" EXTENT -125.00 20.00 -65.00 50.00 WEB TEMPLATE '/var/www/first.html' IMAGEPATH '/var/www/image/' IMAGEURL '/image/' END LAYER NAME "US States" STATUS default TYPE line DATA "statesp020" LABELITEM "STATE" CLASS STYLE COLOR 0 0 0 END LABEL COLOR 0 0 0 SIZE SMALL END END END END 3.6.2. Kết nối dữ liệu Raster Mapserver hỗ trợ rất nhiều các định dạng file raster trong bản đồ. Để sử dụng ảnh raster như một layer, cần phải khai báo một đối tượng layer trong Mapfile và xác định các tham số kèm theo. Một layer raster đơn giản khai báo như sau. LAYER NAME "JacksonvilleNC_CIB" DATA "Jacksonville.tif" TYPE RASTER STATUS ON END Trong đó DATA chỉ ra đường dẫn tới file ảnh raster, có thể là đường dẫn tuyệt đối hoặc tương đối theo SHAPEPATH khai báo trong đối tượng MAP. Ngoài các tham số trên một đối tượng layer dạng raster còn có thể thêm các thông tin PROJECTION, METADATA, MINSCALE, MAXSCALE và không có CONNECTION, CONNECTIONTYPE, FEATURE, LABEL… Chọn lọc dữ liệu Raster Dữ liệu raster dưới dạng các pixel, do đó có thể chọn lọc dữ liệu cần dựa vào giá trị của các pixel, hoặc dựa theo bảng màu giá trị của pixel theo bộ ba giá trị r, g, b. Ví dụ: LAYER NAME "JacksonvilleNC_CIB" DATA "Jacksonville.tif" TYPE RASTER STATUS ON CLASSITEM "[pixel]" # class dử dụng điều kiện đơn giản “0” tương đương ([pixel] = 0) CLASS EXPRESSION "0" STYLE COLOR 0 0 0 END END # class sử dụng điều kiện lọc theo giá trị pixel CLASS EXPRESSION ([pixel] >= 64 AND [pixel] < 128) STYLE COLOR 255 0 0 END END # class sử dụng ba màu r g b từ bảng màu CLASS NAME "near white" EXPRESSION ([red] > 200 AND [green] > 200 AND [blue] > 200) STYLE COLOR 0 255 0 END END # Class lọc các pixel có giá trị tận cùng bằng 1 CLASS EXPRESSION /*1/ STYLE COLOR 0 0 255 END END END Việc chọn lọc được tiến hành như sau: đọc và phân loại trước các giá trị pixel vào một bảng gọi là bảng tìm kiếm, khi đó các pixel có giá trị lân cận được xếp gần nhau. Cuối cùng khi vẽ sẽ đọc được từng nhóm pixel từ bảng tìm kiếm dựa vào các chọn lọc dữ liệu trong định nghĩa các class của đối tượng layer. Nhanh hơn so với việc đọc và so sánh giá trị từng pixel, một ảnh raster thường lên tới hàng triệu pixel. Việc lọc dữ liệu pixel chỉ có thể tiến hành tốt trên các loại raster dạng 8 bit (giá trị pixel thuộc 0 - 255) còn đối với các ảnh raster dạng khác như 16 bit (0 - 65535) cần định nghĩa thêm giá trị cho tham số PROCESSING để quy định phạm vi chọn lọc các pixel Ví dụ: LAYER NAME grid1 TYPE raster STATUS default DATA data/float.tif PROCESSING "SCALE=-10,10" PROCESSING "SCALE_BUCKETS=4" CLASS NAME "red" EXPRESSION ([pixel] < -3) STYLE COLOR 255 0 0 END END CLASS NAME "green" EXPRESSION ([pixel] >= -3 and [pixel] < 3) STYLE COLOR 0 255 0 END END CLASS NAME "blue" EXPRESSION ([pixel] >= 3) STYLE COLOR 0 0 255 END END END Trong đó PROCESSING “SCALE=-10,10” chỉ ra khoảng giá trị của những pixel được xét (-10,10) và PROCESSING “SCALE_BUCKETS=4” là sẽ lấy 4 pixel có giá trị thỏa mãn bất đẳng thức sau: ([pixel] < -3) ([pixel] >= -3 and [pixel] < 3) ([pixel] >= 3) 3.6.3. Kết nối dùng thư viện OGR OGR (OpenGIS Simple Features Reference Implementation) là một thư viện C++ mã nguồn mở cung cấp khả năng đọc ghi các loại dữ liệu vector khác nhau, trong đó bao gồm cả ESRI shapefile và MapInfo mid/mif và định dạng TAB. OGR hỗ trợ rất nhiều định dạng: ArcInfo Coverages, ESRI shapefiles, MapInfo, OGDI vectors, Oracle Spatial, PostgreSQL… Tích hợp OGR vào Mapserver OGR được tích hợp thẳng vào source code của Mapserver, do đó để thực hiện kết nối một layer sử dụng OGR chỉ cần thay đổi và khai báo layer trong mapfile. Tham số DATA của đối tượng LAYER được thay bằng 3 tham số CONNECTONTYPE, CONNECTON và DATA. Khai báo layer kết nối OGR trong mapfile LAYER … CONNECTIONTYPE OGR CONNECTION “datascource_name” DATA “layer_definition” … END Trong đó: - là đường dẫn tới nguồn dữ liệu cần đọc. Nếu nguồn dữ liệu dạng tập hợp các file cung tên thì datasource_name là đường dẫn của một file trong tập hợp đó. Đường dẫn này có thể là tương đối hoặc tuyệt đối theo SHAPEPATH hoặc theo mapfile. Đối với các nguồn dữ liệu được lấy từ một CSDL thì datasource_name bao gồm cả user và password, tên bảng dữ liệu Ví dụ: Kết nối đến Oracle Spatial : “OCI: user/password@mypass” - layer_definition: tên, số lượng hoặc các định nghĩa SQL của layer dùng cho việc đọc nguồn dữ liệu - Layer Name: tên layer - Layer Number: số thứ tự layer dùng để chọn một layer - Omitted: nếu không có khóa DATA, chọn layer 0 - SQL SELECT: câu SQL SELECT được dùng, trong trường hợp dữ liệu được lưu trữ trong một cơ sở dữ liệu gồm nhiều bảng. Khi đó từ câu SQL này dữ liệu được chọn ra để phát sinh một layer tạm thời sử dụng. Ví dụ: MapInfo TAB file LAYER NAME "Builtup_Areas_tab" TYPE POLYGON CONNECTIONTYPE OGR CONNECTION "data/tab/092b06_builtup_a.tab" STATUS ON CLASS ... END ... END Microstation DGN file using LAYER NAME "dgn" TYPE LINE CONNECTIONTYPE OGR CONNECTION "dgn/santabarbara02.dgn" DATA "0" STATUS ON STYLEITEM "AUTO" CLASS END END # Layer TIGER/Line file using LAYER NAME "Roads_tig" TYPE line CONNECTIONTYPE OGR CONNECTION "full/path/to/tiger/TGR25001" DATA "CompleteChain" STATUS ON CLASS ... END END Directory of Shapefiles using SQL JOIN LAYER NAME "Parks_cov" TYPE POLYGON CONNECTIONTYPE OGR CONNECTION "data/shppoly" DATA "SELECT eas_id, idlink.Name FROM poly LEFT JOIN idlink ON poly.eas_id = idlink.eas_id" STATUS ON CLASSITEM "idlink.Name" CLASS ... END END 3.6.4. Kết nối dữ liệu dùng WMS WMS (Web Map Server) cho phép dử dụng dữ liệu từ nhiều server khác nhau, và tạo một mạng các Map server từ những client có thể tạo tùy chỉnh bản đồ. WMS server tương tác với client thông qua giao thức HTTP. Trong hầu hết các trường hợp, một WMS server là một chương trình CGI. Thực hiện kết nối dữ liệu theo chuẩn WMS, Mapserver lúc này đóng vai trò là client của WMS. Do là client nên Mapserver chỉ cần khai báo layer lấy dữ liệu từ WMS. Lưu trữ file tạm Cần đặt giá trị cho tham số IMAGEPATH trong đó đối tượng WEB của mapfile chỉ đến một thư mục hợp lệ và có thể ghi được. Mapserver sẽ dùng thư mục này để lưu trữ các file tạm được download từ server ở xa. Những file tạm này được tự động xóa đi bởi Mapserver. Khai báo IMAGEPATH MAP ... WEB IMAGEPATH "/tmp/ms_tmp/" IMAGEURL ... END ... END Để giữ lại các file tạm cho mục đích debug, khai báo : LAYER .... DEBUG ON ... END Khai báo layer dùng WMS Layer dùng dữ liệu từ WMS được gọi là WMS layer. WMS layer được truy xuất qua kết nối kiểu WMS. LAYER NAME "prov_bound" TYPE RASTER STATUS ON CONNECTION "" CONNECTIONTYPE WMS METADATA "wms_srs" "EPSG:42304 EPSG:42101 EPSG:4269 EPSG:4326 "wms_onlineresource" "" EPSG:42304" "wms_name" "prov_bound" "wms_server_version" "1.1.0" "wms_formatlist" "image/gif,image/png,image/jpeg,image/wbmp" "wms_format" "image/gif" END END Các tham số sau đây là bắt buộc đối với kiểu kết nối WMS + CONNECTIONTYPE WMS + Tham số CONNECTION : chuỗi URL xác định địa chỉ của Web Map Server. + “wms_onlineresource” (meta data): được dùng khi tham số CONNECTION không có giá trị. + “wms_srs” (metadata): danh sách các mã phép chiếu EPSP được hỗ trợ bởi Web Map Server. Thông tin này có được từ câu truy vấn GetCapabilites (xem phần Các chuẩn WebGIS). + “wms_name” (metadata): danh sách các layer được lấy từ WMS server, giá trị được dùng để đặt LAYERS và tham số QUERY_LAYERS WMS URL + “wms_server_version” : phiên bản của giao thức WMS được hỗ trợ bởi WMS server, và WMS server sẽ dùng cho GetMap. + "wms_format" metadata: Định dạng ảnh dùng để thực hiện yêu cầu GetMap + "wms_formatlist" : Danh sách các định dạng ảnh sử dụng cho GetMap 3.6.5. Kết nối dữ liệu dùng WFS (Web Feature Server) Để Mapserver hộ trợ WFS cần biên dịch Mapserver với các thư viện PROJ.4, GDAL/OGR thư viện hỗ trợ đọc ghi các file vector. LibCURL dùng giúp MapServer đóng vai tro HTTP client. Cần chỉ ra thư mục trong IMAGEPATH trong mapfile bởi vì Mapserver sử dụng thư mục này để lưu trữ file tạm download từ WFS server. MAP … WEB IMAGEPATH “/tmp/ms_tmp” IMAGEURL … END … END Khai báo layer dùng WFS Layer dùng cho WFS được khai báo như với các tham số chỉ rõ kết nối tới WFS server sử dụng tham số CONNECTION và tham số METADATA. Các tham số bắt buộc là: CONNECTIONTYPE WFS CONNECTION: chuỗi URL đến WFS server LAYER phải chứa đối tượng METADATA với các tham số: wfs_connectiontimeout: thời gian tối đa đợi để WFS trả lời mặc định là 30s wfs_service: là WFS wfs_typename: tên layer. Tên layer được xác định khi các client gởi GetCapabilities request lên WFS server. Wfs_version phiên bản của wfs server Wfs_request_method: thực hiện Get request cần đặt wfs_request_method là GET Ví dụ layer sử dụng WFS LAYER NAME "wfs_gmap_roads" STATUS DEFAULT TYPE LINE CONNECTIONTYPE WFS CONNECTION " METADATA "wfs_version" "1.0.0" "wfs_srs" "EPSG:42304" "wfs_typename" "road" "wfs_request_method" "GET" "wfs_service" "WFS" END CLASS NAME "roads" STYLE COLOR 0 0 0 END END END # layer Chương 4: Xây dựng hệ thống quản lý bản đồ số dựa trên công nghệ MapServer 4.1. Bài toán xây dựng hệ thống quản lý bản đồ số Hiện nay cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và máy tính, thông tin mà con người tạo ra là vô cùng lớn và đa dạng về nhiều lĩnh vực. Bản đồ cũng vậy, bản đồ không chỉ thể hiện các thông tin thông thường như đường đi, sông ngòi… mà nó còn thể hiện nhiều thông tin khác như du lịch, địa chất khoáng sản, thời tiết, bản đồ dự báo cảnh báo… Cùng với sự phổ biến của mạng internet mọi thông tin chúng ta cần có thể tìm trên internet, việc tìm kiếm thông tin trên mạng internet ngày càng được chú trọng và sử dụng rộng rãi, nhằm nắm bắt được thông tin một cách nhanh nhất. Với internet người sử dụng có thể dùng những ứng dụng bản đồ mà không cần phải cài đặt bất cứ phần mềm nào phức tạp và tốn kém. Trên tư tưởng đó, em muốn tìm hiểu xây dựng demo một website quản lý thông tin trên bản đồ, hiển thị các thông tin đó lên bản đồ, sử dụng công nghệ WebGIS mã nguồn mở MapServer. Các thông tin đó có thể là vị trí các điểm du lịch, nhà hàng, khách sạn… 4.2. Dữ liệu bản đồ 4.2.1. Shapefile Hiện nay có 2 loại dữ liệu bản đồ phổ biến đó là ESRI shapefile và tab file MapInfo, Do MapServer sử dụng dữ liệu mặc định là shapefile nên trong đề tài này em sẽ sử dụng dữ liệu shapefile bản đồ Hà Nội để xây dựng demo một ứng dụng WebGIS MapSever.Phần mềm mã nguồn mở sử dụng shapefile làm dữ liệu mặc định. Dữ liệu shapfile là cấu trúc dữ liệu GIS của công ty ESRI, Một shapefile được tổ chức thành các tập tin riêng rẽ tối thiểu cần có 3 tập tin với phần mở rộng là ".shp", ".shx" và ".dbf". ".shp" chứa các thông tin về đặc dạng hình học của đối tượng ".shx" chứa thông tin về thứ tự của các đối tượng ".dbf" chứa thông tin về bảng dữ liệu thuộc tính của đối tượng Dữ liệu shape file bản đồ Hà Nội gồm các file: Border Border_region.shp Border_region.shx Border_region.dbf Quận Quan_Region_region.shp Quan_Region_region.shx Quan_Region_region.dbf’ Giao Thông: Duong_Region_polyline.shp Duong_Region_polyline.shx Duong_Region_polyline.dbf Sông hồ Song_Region_region.shp Song_Region_region.shx Song_Region_region.dbf Song_Region_polyline.shp Song_Region_polyline.shx Song_Region_polyline.dbf 4.2.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu Ứng dụng sử dụng cơ sở dữ liệu quan hệ MySql, lưu trữ các thông tin về một đối tượng trên bản đồ cần quản lý. Trong ứng dụng này, em sẽ xây dựng cơ sở dữ liệu về các nhà hàng trên bản đồ Hà Nội. Cơ sở dữ liệu restaurant gồm 3 bảng: - Bảng store Field Type Extra Notes id Tinyint(3) Auto_increment resName Varchar(50) Tên nhà hàng address Varchar(25) Địa chỉ nhà hàng latitude Float Tọa độ theo vĩ độ longitude Float Tọa độ theo kinh độ phone Varchar(20) Số điện thoại website Varchar(50) Website - Bảng product Field Type Extra Notes id Tynyint(3) Auto_increment description Varchar(20) Danh sách các món ăn - Bảng menu: Tạo menu các món ăn cho từng nhà hàng theo id Field Type Extra Notes store_id Tinyint(3) product_id Tinyint(3) 4.3. Xây dựng chương trình 4.3.1. Tạo Mapfile Tạo Mapfile tích hợp dữ liệu để tạo ra bản đồ được xây dựng theo mẫu qui định của MapServer, trong mapfiile cần khai báo về các nguồn dữ liệu, các lớp dữ liệu, cách hiển thị các lớp dữ liệu. Gồm có 5 layer: Layer Border_Region: định nghĩa layer vẽ đường viền của bản đồ. Layer Quận: Định nghĩa layer vẽ các quận, trong layer này định nghĩa các class như là class Quận Ba Đình, Quận Cầu Giấy, Quận Thanh Xuân… để mô tả chi tiết vẽ các quận phân biệt màu sắc, tên quận cho dễ nhận biết. Layer Giao Thông: Layer này vẽ các đường giao thông và tên đường phố. Layer Song_Region_region : layer vẽ các sông lớn và hồ theo region. Layer poi: Định nghĩa các điểm cần thêm vào trên bản đồ như vị trí của các nhà hàng, khách sạn trường học. 4.3.2. Xây dựng các chức năng Sử dụng MapScript của UMN MapServer để xây dựng các ứng dụng, MapScript cung cấp các đối tượng tương tác với bản đồ (MapObject), Lớp (LayerObject), chú thích (LegendObject), Bản thân các đối tượng này đã được cài đặt các thuộc tính và các hàm cơ bản. 4.3.2.1. Công cụ phóng to, thu nhỏ, pan - Input: + Bản đồ hiện tại + Tỷ lệ phóng to thu nhỏ cho trước + Một điểm do người dùng kích chuột trên bản đồ hoặc một vùng chữ nhật do người dùng vẽ trên bản đồ. + Kiểm tra các radio box của các công cụ pan, zoomin, zoomout được check - Output: Bản đồ được phóng to, thu nhỏ hoặc pan - Giải thuật: Người dùng kích chuột lên một điểm, xác định tọa độ của điểm đó, dùng hàm ZoomPoint của MapObject với hệ số phóng to, thu nhỏ cho trước. 4.3.2.2. Công cụ hiển thị, tắt các lớp - Input: + Danh sách các lớp được hiển thị hoặc tắt dự vào các checkbox cho mỗi lớp - Ouput : Các lớp được hiển thị hoặc tắt Giải thuật: Lấy tên của lớp đó qua tên của checkbox, dùng hàm getLayerbyname để tạo một đối tượng layer tương ứng với lớp đó, tùy vào checkbox được check hay không thì dùng hàm set(‘status’,MS_ON||MS_OFF) với đối tượng layer đó. 4.3.2.3. Công cụ hiển thị thông tin của đối tượng - Input: Đối tượng cần xem thông tin sẽ được người dùng click chuột vào tại một điểm, xác định tọa độ điểm đó, chuyển tọa độ điểm đó từ tọa độ màn hình về tọa độ bản đồ. - Output: Đối tượng tồn tại trong cơ sở dữ liệu thì sẽ được hiển thị trên bản đồ, và các thông tin thuộc tính của đối tượng đó. - Giải thuật: Truy vấn trong cơ sở dữ liệu tìm đối tượng có tọa độ theo kinh độ, vĩ độ tương ứng mà người dùng vừa bấm vào, lấy ra các thông tin của đối tượng đó và hiển thị trên bản đồ. 4.3.2.4. Công cụ tìm kiếm - Input: Tên của đối tượng cần tìm kiếm trên bản đồ, submit tìm kiếm. - Output: Nếu đối tượng được tìm thấy thì sẽ trả về bản đồ zoom tới đối tượng cần tìm kiếm. - Giải thuật: Tìm kiếm theo tên đối tượng trong cơ sở dữ liệu, nếu đối tượng tồn tại trong cơ sở dữ liệu, thì lấy ra tọa độ theo kinh độ và vĩ độ của đối tượng đó, chuyển tọa độ đó về tọa độ màn hình dùng hàm map2img, dùng hàm zoomPoint để thiết lập các thông số cho ảnh bản đồ hiển thị kết quả tìm kiếm. 4.3.3. Xây dựng các hàm xử lý Sử dụng PHP/ MapScript truy cập vào các hàm API của MapServer để vẽ bản đồ. Xây dựng một ứng dụng MapServer hiển thị bản đồ với các chức năng pan, zoom, bật tắt các layer thành phần bản đồ. Hiển thị các địa điểm nhà hàng, khách sạn trên bản đồ, kết nối với cơ sở dữ liệu MySql lấy ra thông tin thuộc tính của các đối tượng đó trên bản đồ. - Hàm img2map(): chuyển từ tọa độ màn hình về tọa độ ảnh function img2map($width,$height,$point,$ext) { $minx = $ext->minx; $miny = $ext->miny; $maxx = $ext->maxx; $maxy = $ext->maxy; if ($point->x && $point->y){ $x = $point->x; $y = $point->y; $dpp_x = ($maxx-$minx)/$width; $dpp_y = ($maxy-$miny)/$height; $x = $minx + $dpp_x*$x; $y = $maxy - $dpp_y*$y; } $pt[0] = $x; $pt[1] = $y; return $pt; } - Hàm map2img() : Chuyển từ tọa độ bản đồ về tọa độ màn hình function map2img($width,$height,$point,$ext) { if ($point->x && $point->y){ $ppd_x = $width/($ext->maxx - $ext->minx); $ppd_y = $height/($ext->maxy - $ext->miny); $p[0] = $ppd_x * ($point->x - $ext->minx); $p[1] = $height - $ppd_y * ($point->y - $ext->miny); settype($p[0],"integer"); settype($p[1],"integer"); }return $p;} - Hàm GetStoreTable() lấy ra thông tin thuộc tính của một nhà hàng trên bản đồ trong bảng store. function GetStoreTable() { @mysql_connect("localhost", "root", "password") or die("Could not connect to MySQL server!"); @mysql_select_db("restaurant") or die("Could not select database"); $query = "SELECT * FROM store"; $result = mysql_query($query); $i = 0; while ( $row = mysql_fetch_array($result,MYSQL_NUM) ) { $qresult[$i] = $row; $i++; } return $qresult; } - Hàm AddPoint(): Thêm các điểm trên bản đồ là vị trí của các nhà hàng, khách sạn theo kinh độ và vĩ độ của nhà hàng đó, được lưu trong cơ sở dữ liệu. function AddPoints ( $map, $qresult ) { $this_layer = $map->getLayerByName('poi'); $i = 0; foreach($qresult as $row) { $poi[$i] = ms_newPointObj(); $ln[$i] = ms_newLineObj(); $shp[$i] = ms_newShapeObj(MS_SHAPE_POINT); $poi[$i]->setXY($row[3],$row[2]); $ln[$i]->add($poi[$i]); $shp[$i]->add($ln[$i]); $shp[$i]->set(index, $row[0]); $this_layer->addFeature( $shp[$i] );$i++; }return; } 4.4. Cài đặt chương trình và thử nghiệm 4.4.1. Cài đặt Chương trình cài đặt chạy trên hệ điều hành ubuntu linux. Để chạy chương trình ta phải cài đặt các phần mềm. Webserver apache Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Mysql PHP5 Phpmyadmin Cgi-MapServer Các file dữ liệu bản đồ dạng shp, shx, dbf, và file mapfile nằm trong thư mục /home/bdhanoi. Các file php, js và các file ảnh nằm trong thư mục /var/www/. 4.4.2. Một số giao diện chương trình Giao diện chính: Hình 22: Giao diện chính chương trình Zoom: Hình 23: Chức năng zoom Bật, tắt các layer: Hình 24: Chức năng bật tắt các layer Thông tin đối tượng trên bản đồ: Hình 25: Xem thông tin của đối tượng trên bản đồ Tìm kiếm: Hình 26: Chức năng tìm kiếm 4.4.3. Thử nghiệm chương trình Chương trình được cài đặt chạy thử nghiệm trên máy Pentium(R) 4, CPU 3.0 GHz, 512MB Ram kết quả như sau STT Tính năng Đánh giá 1 Hiển thị bản đồ Hiển thị tốt, hiển thị chậm trong lần đầu tiên, các lần sau nhanh hơn. 2 Phóng to, thu nhỏ bản đồ Bản đồ được phóng to, thu nhỏ theo zoomsize có thể thay đổi 3 Dịch chuyển bản đồ Việc dịch chuyển với người dùng sẽ khó khăn trong việc xác định chính xác vị trí cần dịch chuyển 4 Tắt bật các layer Tắt bật các layer tốt 5 Tìm vị trí của nhà hàng Chức năng được thực hiện tốt, nhà hàng được tìm thấy sẽ được dịch chuyển tới giữa khung ảnh cho người dùng. KẾT LUẬN 1. Các kết quả đạt được Sau khi thực hiện đề tài, em đã đạt được một số kết quả như sau: Nghiên cứu về bản đồ, các cơ sở toán học của bản đồ, chiếu hình bản đồ Hệ thống thôn tin địa lý – GIS, tổ chức cơ sở dữ liệu trong GIS Nghiên cứu công nghệ mã nguồn mở MapServer, PHP/MapScript, ứng dụng xây dựng WebGIS Nắm vững được các kiến thức về các ngôn ngữ PHP, Javascript, HTML… Xây dựng một WebGIS dựa trên MapServer, với các chức năng cơ bản Cài đặt và chạy tốt trên localhost 2. Hướng phát triển của đề tài Do hạn chế về thời gian và thiếu dữ liệu nên ứng dụng còn thiếu nhiều tính năng cần phát triển như: Sử dụng các công nghệ mới như web 2.0 và javascript nhằm cải thiện tốc độ, và các công cụ zoom, pan tiện lợi hơn bằng lăn chuột và kéo thả chuột. Phát triển thêm các chức năng hỗ trợ người dùng như tìm đường đi ngắn nhất, và cập nhật thêm dữ liệu không gian MapServer hỗ trợ rất nhiều các ngôn ngữ kịch bản như C#, Perl, PHP, nghiên cứu và phát triển dựa trên các ngôn ngữ này. Tài liệu tham khảo [1] Phạm Hữu Đức - Đại học Kiến Trúc Hà Nội. Giáo trình Cơ sở dữ liệu & Hệ thống thông tin địa lý – GIS. [2] Võ Quang Minh, Nguyễn Hồng Điệp , Trần Ngọc Trinh, Trần Văn Hùng – Đại học Cần Thơ. Giáo trình hệ thống thông tin địa lý (GIS SYSTEM). [3] Bill Kropla. Beginning MapServer Open Source GIS Development 2005 [4] Trang web: [5] Trang web: