Tìm hiểu lĩnh vực phát triển ứng dụng bản đồ di động (Mobile GIS)
Giới thiệu
Trong tương lai, nhiều ứng dụng máy tính sẽ mang tính di dộng, và gắn liền với mạng không dây. Mặc dù máy tính bàn vẫn sẽ còn và được dùng cho nhiều công việc, nhưng đa số ứng dụng máy tính của ngày mai sẽ được truy xuất từ các thiết bị khác. Sự kết hợp giữa viễn thông và truyền thông dữ liệu sẽ góp phần tạo nên một nền tảng mạng toàn cầu ở mọi lúc, mọi nơi và thông qua vô số các thiết bị khác nhau. Tuy nhiên, các nhà thiết kế ứng dụng sẽ tìm thấy một số thuộc tính duy nhất và khác biệt của máy tính di động, nó cấu thành những yêu cầu rất khác biệt về thiết kế và hiện thực so với các yêu cầu cho các ứng dụng trên máy trạm. Trong bài viết này tôi sẽ chia sẻ những điều quan sát được dựa trên kinh nghiệm phát triển ứng dụng mobile GIS.
Các thuộc tính của các ứng dụng bản đồ di động
Yêu cầu cho các ứng dụng chi động rất khác biệt so với các ứng dụng máy trạm. Cần phải có một cách tiếp cận thiết kế chặt chẽ và bao quát để chỉ ra những thuộc tính duy nhất cho ứng dụng di động. Những thuộc tính này được tóm tắt như sau.
Cùng một ứng dụng, nhưng nhiều thiết bị: Trong môi trường dịch vụ di động, có hằng hà sa số những thiết bị đầu cuối. Dịch vụ phải có khả năng thể hiện nó trên nhiều thiết bị này với tính năng nhất quán và giao diện dễ hiểu.
Cùng một ứng dụng, nhưng nhiều nơi: Trong một thế giới di động "luôn bật", người ta truy xuất dịch vụ và thông tin không phụ thuộc vào không gian và thời gian.
Tính biến động của khả năng truy xuất: Truy xuất hợp nhất sẽ luôn chỉ là tương đối. Việc roaming giữa các công nghệ không dây và giữa các nhà cung cấp sẽ làm cho băng thông luôn dao động. Một số dịch vụ hỗ trợ tính năng dựa trên vị trí, một số khác thì không. Ứng dụng di động phải có khả năng thích nghi với các điều kiện thay đổi này.
Kết hợp cả hai lĩnh vực vật lý và số: Trong các thiết lập tĩnh, thế giới số và vật lý ít hay nhiều tách biệt nhau. Trái ngược lại, trong hệ thống di động, chúng có thể được kết hợp. Việc kết hợp với các dữ liệu thế giới thực (chẳng hạn như vị trí địa lý, nhiệt độ và giao thông) cho chúng ta cơ hội phát triển nhiều ứng dụng thời gian thực hơn.
Sự gia giảm của dữ liệu: Một trong những điều quan trọng nhất cần xem xét là sự gia giảm của dữ liệu, điều này muốn nói đến sự linh động trong số lượng hay mức độ chi tiết do mạng không dây cung cấp. Để tối đa tính hiệu quả của ứng dụng trong việc cung cấp dữ liệu, lập trình viên phải cho phép sự linh động này.
Kiến trúc dữ liệu: Một yếu tố quan trọng cần quan tâm trong các quá trình thiết kế và xây dựng hệ thống là kiến trúc dữ liệu. Trong nhiều trường hợp, nội dung của hệ thống sẽ đặt trên một loại máy chủ nào đó. Khi nội dung này cần được cập nhật hay thêm một số thông tin mới vào hệ thống, người phát triển cần phải bảo đảm rằng những thay đổi ảnh hưởng đến kiến trúc dữ liệu là nhỏ nhất.
GIS di động - GIS không dây
Thuật ngữ "GIS di động" (Mobile GIS) có thể được định nghĩa như là một framework phần mềm/phần cứng, đáp ứng nhu cầu truy xuất dữ liệu không gian và các dịch vụ bằng các thiết bị di động thông qua hệ thống mạng không dây. "GIS không dây" (Wireless GIS) là một phần của công nghệ GIS di động nhắm vào khả năng kết nối mạng không dây của các dịch vụ GIS di động. Mobile GIS bao gồm 2 lĩnh vực ứng dụng chính:
GIS chuyên ngành: tập trung vào việc thu thập dữ liệu GIS, kiểm duyệt và cập nhật (dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính).
Các dịch vụ dựa vào vị trí (Location-based services - LBS): hướng vào các chức năng quản lý địa điểm như định vị, định hướng đường đi, tìm kiếm một địa điểm xác định hoặc theo dõi phương tiện giao thông.
Kiến trúc của Mobile GIS
Kiến trúc của một ứng dụng GIS trên thiết bị di động cũng tương tự như ứng dụng GIS trên Internet, đó là sử dụng mô hình máy khách/máy chủ. Những ứng dụng máy khách/máy chủ thường sử dụng kến trúc ba tầng. Với kiến trúc này, chương trình sẽ được chia thành 3 tầng: tầng trình diễn, tầng logic nghiệp vụ, và tầng quản lý dữ liệu. Mỗi tầng có thể được thay đổi hoặc cập nhật mà không làm ảnh hưởng đến các tầng còn lại. Tầng trình diễn bao gồm các thành phần ở phía máy khách được sử dụng để gửi yêu cầu lên máy chủ và hiển thị kết quả trả về (bản đồ và dữ liệu). Tầng nghiệp vụ là phần cốt lõi của tất cả các tiến trình xử lý và bao gồm các thành phần ở phía máy chủ bao gồm máy chủ web và máy chủ ứng dụng. Tầng quản lý dữ liệu có nhiệm vụ quản lý cả dữ liệu không gian cũng như dữ liệu thuộc tính trong ứng dụng. Trong nhiều trường hợp, một máy chủ được sử dụng để chạy cả tầng nghiệp vụ và tầng quản lý dữ liệu. Nhưng một số trường hợp khác, mỗi tầng có thể được chạy trên một máy chủ độc lập.
Các cơ hội cho ứng dụng LBS
Những ứng dụng LBS chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng người phát triển, người ta đã chỉ ra có rất nhiều cơ hội để đáp ứng cho nhu cầu của người dùng.
Các ứng dụng về bản đồ, định vị và định hướng.
Những ứng dụng tìm kiếm sử dụng vị trí của người dùng để giúp định vị.
Những ứng dụng nhắc nhở dựa theo vị trí được sử dụng khi chúng tiếp cận một địa điểm cụ thể nào đó, ví dụ như danh sách nhà hàng.
Các dịch vụ khẩn cấp (như Enhanced 911 ở Mỹ và E112 ở Châu Âu).
Các công nghệ LBS chính
LBS có mặt ở mọi lúc, mọi nơi. Trong thực tế, nó bao gồm 4 công nghệ chủ yếu là: Personal Digital Assistants (PDAs) và các loại điện thoại 3G; Xác định vị trí (tự động hoặc thủ công); cơ sở hạ tầng và kỹ thuật Internet không dây; Các giải pháp GIS cho mạng không dây (dữ liệu và ứng dụng). Ở đây, ta chỉ đề cập tới 2 công nghệ:
Công nghệ xác định vị trí
Để ứng dụng có thể định vị được, mạng kết nối không dây cần phải lần theo vị trí của thiết bị không dây. Công việc này có thể được thực hiện tự động hoặc thủ công. Việc định vị tự động sử dụng một mạng lưới vị trí để xác định thiết bị sử dụng các công nghệ như GPS hoặc hệ thống những trạm phát sóng vệ tinh.
Mỗi công nghệ xác định vị trí đều có ưu điểm và nhược điểm của nó. Hệ thống những trạm phát sóng vệ tinh có mặt ở khắp mọi nơi, trong hầu hết các khu vực thành thị, nhưng khả năng định vị của chúng thì không đủ chính xác để định vị người dùng (độ chính xác chỉ nằm trong khoảng từ 10 đến 100 mét). Ngược lại, GPS có thể đạt độ chính xác rất cao (tới từng met), nhưng trong một số trường hợp, tín hiệu bị che khuất bên trong các toà nhà lớn, các khu vực giao thông đông đúc, những đường hẻm hoặc những toà nhà chọc trời.
Ứng dụng cần được thiết kế để có thể nhập dữ liệu định vị một cách nhanh chóng nhất, bao gồm các địa danh, vị trí lưu trữ hay địa chỉ và mã Zip.
Giải pháp phát triển GIS không dây
Khi chúng ta phát triển các ứng dụng GIS không dây, chúng ta cần xem xét 3 yếu tố: trình bày, các tính năng của thiết bị và băng thông. Chúng ta có thể tóm tắt đặc tính kỹ thuật của những yếu tố trên như sau.
Các giới hạn về kích thước màn hình (trình bày): Bao gồm kích thước toàn màn hình, vùng nội dung có thể sử dụng vùng bàn phím tích hợp. Chúng ta phải bảo đảm là các trường của form vừa với chiều rộng màn hình và kiểm tra form không bị che khuất bởi bàn phím.
Các tính năng thiết bị: Mỗi đời thiết bị sẽ có những tính năng, nâng cấp riêng. Chúng ta cần tìm hiểu kỹ để biết những gì được hỗ trợ, những gì không được hỗ trợ.
Băng thông: Các ứng dụng không dây có thể được truy xuất thông qua mạng LAN không dây hay kết nối GPRS. Khi phát triển, cần chú ý giảm kích thước dữ liệu được truyền trên mạng di động, giảm thời gian đáp ứng khi truy xuất dữ liệu, và cung cấp cơ chế đệm dữ liệu trên thiết bị cuối. Chúng ta nên nhớ là người dùng sẽ phải thanh toán chi phí gói dữ liệu khi truy xuất dữ liệu ứng dụng thông qua GPRS.
Hình 1. Ứng dụng JVNMobileGIS chạy trên PPC
Kết luận
Thị trường GIS truyền thống sẽ thay đổi chóng mặt trong vài năm tới và các công nghệ nổi bật sẽ làm thay đổi tương lai. Ứng dụng GIS sẽ chuyển từ máy văn phòng lên bàn tay của người dùng. Mobile GIS mang GIS ra khỏi ốc đảo để thâm nhập vào thị trường công nghệ thông tin rộng lớn hơn.
Khánh Lê, Bình Phạm lược dịch
Tài liệu tham khảo
Aymen A. Solyman: Investigating Mobile GIS http://www.directionsmag.com/article.php?article_id=2009
