Chương 1: Chương giới thiệu trình bày mục tiêu, động lực để nghiên cứu biểu diễn dữ liệu của đối tượng di chuyển trên khối không gian - thời gian nhiều chiều, cũng như đối tượng, phạm vi, và phương pháp nghiên cứu. Chương 2: Biểu diễn trực quan dữ liệu di chuyển. Giới thiệu tổng quan về đối tượng không gian - thời gian, đối tượng di chuyển, khối không gian - thời gian, khối không gian - đặc tính, cách biểu diễn dữ liệu đa biến trên khối không gian - thời gian nhiều chiều. Chương 3: Chương hệ thống giám sát đề xuất sơ đồ khối hệ thống giám sát di chuyển của xe gồm 3 phần: Thiết bị định vị toàn cầu GPS và các cảm biến đặc tính; đường truyền, và máy tính hiển thị trực quan.
2 Chương 4: Chương hệ thống giám sát xe chở mủ cao su. Giới thiệu hệ thống giám sát đối tượng di chuyển là xe tải chở mủ cao su từ xã An Linh huyện Phú Giáo đến Công ty cổ phần Cao su Phước Hoà, Phú Giáo, Bình Dương. Các dữ liệu về vị trí, trọng lượng, tốc độ, nhiên liệu của các chuyến xe chở mủ cao su được trực quan hoá trên khối không gian - thời gian nhiều chiều theo thời gian thực, để người dùng quan sát và biết được tình trạng của đối tượng di chuyển trên suốt tuyến đường. Kết luận: Trình bày các kết quả đạt được và hướng phát triển của luận văn 3 Chương 2 BIỂU DIỄN TRỰC QUAN DỮ LIỆU DI CHUYỂN 2.1 Khối không gian - thời gian 2.1 Tổng quan Năm 1970, Hagerstrand sử dụng một bản đồ 2 chiều truyền thống để tạo ra một khối không gian - thời gian (STC), dựa trên một hệ tọa độ Đề-các 3 chiều để biểu diễn các đối tượng [1].
Trong đó, khối không gian - thời gian sử dụng hệ tọa độ Đề - các 3 chiều để chỉ các vị trí trong không gian theo thời gian của các thực thể, hiện tượng và sự kiện được gọi chung là các đối tượng.1 STC được hình thành với tọa độ Đề-các 3 chiều [2] Với hệ trục Đề-các 3 chiều, mỗi khối không gian - thời gian biểu diễn 3 biến dữ liệu, hai chiều biểu diễn các vị trí không gian (x,y), một chiều biểu diễn các điểm thời gian t. Ưu điểm và hạn chế của khối không gian - thời gian: - Khối không gian - thời gian rất hiệu quả trong việc biểu diễn dữ liệu không gian - thời gian: 4 + Các yếu tố không gian và thời gian trong tự nhiên là sự kết hợp chặt chẽ không thể tách rời nhau. Khối không gian - thời gian biểu diễn quan hệ giữa không gian và thời gian trong mọi thời điểm. Khối không gian - thời gian giúp trả lời những câu hỏi cơ bản về dữ liệu liên quan đến không gian và thời gian.
+ Đối với một đối tượng di chuyển thì khối không gian - thời gian giúp nghiên cứu sự di chuyển hoặc sự thay đổi theo thời gian của đối tượng di chuyển. Đặc biệt nó giúp cho người dùng nhìn thấy một cách trực quan về sự thay đổi các đặc tính của đối tượng di chuyển theo thời gian thực trên suốt tuyến đường. - Bên cạnh những ưu điểm, khối không gian - thời gian còn có những hạn chế trong việc biểu diễn trực quan dữ liệu không gian - thời gian nhiều biến: + Khối không gian - thời gian khó biểu diễn dữ liệu nhiều biến thay đổi liên tục hoặc rời rạc của một đối tượng di chuyển trong không gian và thời gian. + Khối không gian - thời gian không biểu diễn dữ liệu không gian - thời gian với số lượng biến lớn.2 Đối tượng không gian - thời gian Không gian là một vùng liên tục gồm vô số các vị trí trên mặt đất.
Dữ liệu không gian là dữ liệu về vị trí của đối tượng được xác định trên bề mặt Trái Đất [3, 4]. Dữ liệu không gian thường trả lời cho câu hỏi về vị trí, dữ liệu này được chỉ thị trên bản đồ và hệ thống thông tin địa lí dưới dạng điểm, đường, hoặc vùng. Thời gian là một khái niệm thiên về trực giác, mọi người chúng ta đều nhận biết được thời gian đã, đang và sẽ trôi qua nhưng không thể thấy được. Thời 5 gian vừa có tính tuần hoàn, vừa có tính liên tục [3-6].
Dữ liệu thời gian được thu thập trên cơ sở thực tế. Một đối tượng không gian – thời gian (spatio – temporal object) là một đối tượng tồn tại ở một vị trí xác định trong không gian tại một thời điểm xác định. Mối quan hệ giữa không gian và thời gian của một đối tượng di chuyển liên kết với nhau tạo thành quỹ đạo không gian - thời gian của đối tượng liên tục trong miền không gian thời gian [7].2 Quỹ đạo không gian – thời gian của đối tượng di chuyển [8] Các quỹ đạo không gian - thời gian của đối tượng di chuyển là kết quả của quá trình lấy mẫu từ các dữ liệu rời rạc của các điểm không gian - thời gian tương ứng của mối quan hệ giữa vị trí (Locations) và thời gian (Times) trong tam giác What-When-Where tạo thành quỹ đạo không gian - thời gian liên tục [7].2 Đối tượng di chuyển 2.1 Thành phần dữ liệu của đối tượng di chuyển 6 Thành phần dữ liệu của đối tượng di chuyển theo định nghĩa của Peuquet (1994) gồm: thứ nhất là không gian (where), thứ hai là đối tượng (what), thứ ba là thời gian (when) [9], 3 thành phần này có mối quan hệ mật thiết với nhau vì một đối tượng chỉ xuất hiện ở một vị trí xác định trong không gian tại một thời điểm. What Where When Hình 2.3 Mối quan hệ giữa các thành phần dữ liệu của một đối tượng di chuyển [6, 9] Từ tam giác “what, where, when” của Peuquet năm 1994, Andrienko đã tiếp tục nghiên cứu cho ra đời tam giác ba gồm: thứ nhất là đối tượng (Objects), thứ hai là vị trí (Locations), thứ ba là thời gian (Times) và đưa ra mối quan hệ giữa các thành phần của tam giác “Objects, Locations, Times” [6, 8, 9].
Các mối quan hệ của tam giác này được hình thành từ các khái niệm về đối tượng không gian (spatial objects), đối tượng thời gian (temporal objects), đối tượng không gian - thời gian (spatial –temporal objects), và đối tượng di chuyển (moving objects) [8].2 Dữ liệu không gian - thời gian (Spatio – Temporal Data) Thời gian là một khái niệm thiên về trực giác chúng ta không thể thấy, không thể sờ được nó mà chỉ cảm nhận được nó. Một điểm nổi bậc của thời gian 7 là nó vừa có tính tuần hoàn, vừa có tính liên tục. Dữ liệu thời gian được thu thập trên cơ sở thực tế. Đối tượng không gian là một đối tượng có vị trí xác định trong không gian tại thời điểm xuất hiện bất kì của đối tượng đó.
Nói cách khác, đối tượng không gian là một đối tượng có vị trí xác định tại một thời điểm hoặc một khoảng thời gian. Đối tượng di chuyển là đối tượng mà vị trí của nó thay đổi liên tục trong không gian theo thời gian [8]. Dữ liệu không gian - thời gian (Spatio – Temporal Data) tồn tại ở khắp nơi trong thế giới xung quanh ta. Dữ liệu không gian - thời gian gồm 3 thành phần riêng biệt: thứ nhất là không gian (where), thứ hai là đối tượng (what), thứ ba là thời gian (when).
Ba thành phần này là cơ sở để nghiên cứu dữ liệu không gian - thời gian vì trong thế giới tự nhiên mọi sự vật, hiện tượng đều có thể được mô tả dựa trên 3 thành phần: “what, where, when”. Đối tượng Đối tượng không Đối tượng thời gian gian Đối tượng không gian- thời gian Vị trí Thời gian Đối tượng di chuyển Hình 2.4 Mối quan hệ không gian - thời gian - đối tượng [2, 10] Xét mối quan hệ giữa các thành phần từ tam giác “đối tượng, vị trí, thời gian” của Andrienko về mối quan hệ không gian - thời gian của một đối tượng di 8 chuyển trong lĩnh vực thông tin địa lí tạo thành các bộ dữ liệu quan hệ. Bộ dữ liệu quan hệ <đối tượng, vị trí> cho biết đối tượng không gian có vị trí xác định trong quá trình xuất hiện của đối tượng. Bộ dữ liệu quan hệ <đối tượng, thời gian> cho biết đối tượng thời gian có thời gian xác định trong quá trình xuất hiện của đối tượng.
Bộ dữ liệu quan hệ <đối tượng, vị trí, thời gian> xác định đối tượng không gian - thời gian có vị trí xác định trong không gian theo thời gian. Bộ dữ liệu quan hệ <đối tượng, vị trí, thời gian, quỹ đạo> định nghĩa đối tượng di chuyển.3 Đặc tính dữ liệu của đối tượng di chuyển Mỗi đối tượng di chuyển trong thực tế đều có một số thuộc tính riêng biệt và các thuộc tính đó có mối liên hệ mật thiết với vị trí và thời gian. Dữ liệu về vị trí và các thuộc tính của đối tượng di chuyển được ghi lại trong bảng theo thời gian. Trong đó thời gian, các thuộc tính và vị trí của đối tượng di chuyển là biến phụ thuộc thời gian thực tại mỗi thời điểm xác định của đối tượng di chuyển.5 Thuộc tính của đối tượng di chuyển [8] 9 2.3 Khối không gian - thời gian biểu diễn đối tượng di chuyển 2.1 Khối không gian - thời gian (Space-Time Cube (STC)) Khối không gian - thời gian (STC) được sử dụng để biểu diễn một đối tượng di chuyển trong không gian theo thời gian.
Một đối tượng di chuyển được biểu thị như là một điểm không gian – thời gian trên STC. Một khối không gian - thời gian (STC) được tạo thành từ hệ toạ độ Đề-các 3 chiều bao gồm: (x, y) là mặt phẳng nằm ngang biểu diễn vùng không gian địa lí được vẽ trên không gian 2 chiều với tỷ lệ bằng tỷ lệ bản đồ, trục z biểu diễn thời gian tồn tại của đối tượng.6 Mô hình khối không gian – thời gian (STC)[1, 7] Trong STC hình chiếu của một đối tượng được biểu diễn bằng một điểm trên bản đồ mặt phẳng (x, y) xác định vị trí của đối tượng trong thế giới thực, hình chiếu của đối tượng trên trục dọc chỉ thời gian tương ứng với vị trí của đối tượng. Đường cong kết nối các điểm của các phép chiếu trên bản đồ biểu thị 10 giống như là quỹ đạo của đối tượng. Như vậy, STC đại diện cho vị trí và thời gian tương ứng của một đối tượng di chuyển và quỹ đạo của nó.
