Luận Văn Thạc Sĩ: Phương Pháp Trực Quan Hóa Bản Đồ Không Gian Thời Gian Mạng Xe Buýt

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu trực quan hóa bản đồ không gian thời gian mạng xe buýt, ứng dụng công nghệ hiện đại để phân tích và tối ưu hệ thống giao thông công cộng.

• Tác giả: Ngô Thị Ngọc Dịu
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Vĩnh Phước
• Trường học: Đại học Thủ Dầu Một
• Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
• Đề tài: Trực quan hóa bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Bình Dương

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
• 1.3. ĐỐI TƯỢNG ÁP DỤNG
• 1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TRỰC QUAN HÓA DỮ LIỆU
• 2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM
• 2.2. Dữ liệu
• 2.3. Không gian
• 2.4. Thời gian
• 2.5. Đối tượng, đối tượng di chuyển
• 2.6. Dữ liệu di chuyển
• 3. CHƯƠNG 3: BIỂU DIỄN TRỰC QUAN MẠNG LƯỚI XE BUÝT
• 3.1. BẢN ĐỒ KHÔNG GIAN – THỜI GIAN
• 3.2. BẢN ĐỒ KHÔNG GIAN – THỜI GIAN BIỂU DIỄN MẠNG XE BUÝT
• 3.3. BẢN ĐỒ KHÔNG GIAN – THỜI GIAN MỘT TUYẾN XE BUÝT
• 3.4. BẢN ĐỒ KHÔNG GIAN – THỜI GIAN NHIỀU TUYẾN XE BUÝT
• 4. CHƯƠNG 4: NÂNG CAO TÍNH TRỰC QUAN CỦA BẢN ĐỒ KHÔNG GIAN – THỜI GIAN MẠNG XE BUÝT
• 4.1. GIẢM ĐỘ DÀY CỦA MÀN HÌNH
• 4.2. TÍCH HỢP BIẾN THỊ GIÁC
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
• 5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Luận Văn Thạc Sĩ Trực Quan Hóa Bản Đồ Không Gian Thời Gian Mạng Xe Buýt

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc trực quan hóa bản đồ không gian thời gian của mạng xe buýt, nhằm nâng cao tính trực quan và hiệu quả sử dụng cho người dùng. Nghiên cứu được thực hiện bởi Ngô Thị Ngọc Dịu, dưới sự hướng dẫn của PGS. Trần Vĩnh Phước, tại Trường Đại học Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương. Luận văn này đặt mục tiêu cải thiện hệ thống giao thông công cộng thông qua việc tích hợp công nghệ thông tin và phân tích dữ liệu.

1.1. Mục Tiêu Nghiên Cứu

Mục tiêu chính của luận văn là nâng cao tính trực quan của bản đồ không gian thời gian mạng xe buýt bằng cách tích hợp biến thị giác vào bản đồ. Điều này giúp người dùng dễ dàng nhận biết và sử dụng thông tin về các tuyến xe buýt, đặc biệt trong các thành phố có mật độ tuyến cao. Phương tiện công cộng như xe buýt cần được hỗ trợ bởi các công cụ trực quan để tối ưu hóa lộ trình và thời gian di chuyển.

1.2. Đối Tượng Và Phạm Vi Nghiên Cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là bản đồ không gian thời gian mạng xe buýt, với trọng tâm vào việc phân tích không gian và phân tích thời gian. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc mô phỏng 1, 2, và 3 tuyến xe buýt, nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của phương pháp trực quan hóa trong các tình huống khác nhau.

II. Phương Pháp Nghiên Cứu

Luận văn sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau, bao gồm phương pháp hình học để biểu diễn các hợp phần của bản đồ, phương pháp đại số để tích hợp biến thị giác, và phương pháp phân tích để phân lớp các hợp phần của bản đồ. Ngoài ra, phương pháp tra cứu tài liệu được sử dụng để nghiên cứu khả năng cảm nhận bằng thị giác của con người.

2.1. Phương Pháp Hình Học Và Đại Số

Phương pháp hình học được áp dụng để biểu diễn các quỹ đạo tuyến và chuyến xe buýt trên bản đồ. Phương pháp đại số được sử dụng để tích hợp các biến thị giác như màu sắc và ký hiệu vào bản đồ, giúp tăng tính trực quan và dễ hiểu cho người dùng.

2.2. Phương Pháp Phân Tích Và Tổng Hợp

Phương pháp phân tích được sử dụng để phân lớp các hợp phần của bản đồ, trong khi phương pháp tổng hợp giúp kết hợp các hợp phần của một tuyến xe buýt và toàn mạng xe buýt. Điều này đảm bảo tính đồng nhất và nhất quán trong việc trực quan hóa dữ liệu.

III. Kết Quả Và Ứng Dụng Thực Tiễn

Luận văn đã đạt được kết quả quan trọng trong việc nâng cao tính trực quan của bản đồ không gian thời gian mạng xe buýt. Phương pháp trực quan hóa được đề xuất giúp giảm độ dày của màn hình và tăng tính chọn lọc, phối hợp, thứ tự, và định lượng của bản đồ. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc quản lý vận tải và tối ưu hóa tuyến đường.

3.1. Giảm Độ Dày Màn Hình

Một trong những kết quả nổi bật của luận văn là việc giảm độ dày của màn hình hiển thị bằng cách áp dụng phương pháp trừu tượng hóa các quỹ đạo chuyến. Điều này giúp người dùng dễ dàng phân biệt các tuyến xe buýt và các trạm dừng, đồng thời tăng tính trực quan của bản đồ.

3.2. Tích Hợp Biến Thị Giác

Việc tích hợp biến thị giác như màu sắc và ký hiệu vào bản đồ đã giúp nâng cao tính trực quan và dễ hiểu cho người dùng. Các biến thị giác được tích hợp với các lớp dấu hiệu trạm, quỹ đạo tuyến, và quỹ đạo chuyến, giúp người dùng dễ dàng nhận biết và sử dụng thông tin trên bản đồ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Xe buýt là phương tiện giao thông công cộng phổ biến tại nhiều thành phố lớn, đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu di chuyển của người dân với chi phí hợp lý và an toàn. Tại các đô thị như Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng, số lượng tuyến xe buýt lên đến hàng trăm, với hàng chục chuyến mỗi tuyến mỗi ngày, tạo nên mạng lưới phức tạp. Tuy nhiên, bản đồ xe buýt hiện hành chủ yếu chỉ thể hiện dữ liệu không gian 2D, thiếu thông tin về thời gian, gây khó khăn cho hành khách trong việc lên kế hoạch chuyến đi chính xác và hiệu quả.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phát triển phương pháp trực quan hóa bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt nhằm nâng cao tính trực quan và khả năng sử dụng của bản đồ. Nghiên cứu tập trung vào việc tích hợp biến thị giác vào bản đồ không gian – thời gian, giúp người dùng dễ dàng phân biệt các tuyến, chuyến và trạm dừng xe buýt, đồng thời hỗ trợ lên lịch trình di chuyển phù hợp. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô phỏng bản đồ không gian – thời gian cho 1 đến 3 tuyến xe buýt tại tỉnh Bình Dương và các thành phố lớn, với dữ liệu thu thập từ các bảng thời gian và vị trí trạm dừng.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cải thiện trải nghiệm người dùng, giảm thiểu sự phức tạp trong việc lựa chọn tuyến và chuyến xe, đồng thời hỗ trợ các nhà quản lý giao thông trong việc phân tích và tối ưu hóa mạng lưới xe buýt dựa trên dữ liệu không gian – thời gian trực quan. Việc áp dụng phương pháp này có thể nâng cao hiệu quả vận hành và thu hút người dân sử dụng phương tiện công cộng hơn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Khối không gian – thời gian (Space-Time Cube - STC): Được đề xuất bởi Hagerstrand (1970), mô hình này biểu diễn dữ liệu di chuyển trong không gian 3 chiều gồm hai chiều không gian mặt đất và một chiều thời gian vuông góc. Mỗi đối tượng di chuyển được xác định bởi vị trí không gian và thời gian tương ứng, giúp mô tả chính xác quỹ đạo di chuyển của xe buýt.

• Quy luật tam giác của Peuquet và Andrienko: Mô hình tam giác gồm ba đỉnh "Đối tượng – Vị trí – Thời gian" giúp xác định mối quan hệ giữa các yếu tố trong dữ liệu không gian – thời gian, từ đó hỗ trợ việc trực quan hóa và phân tích dữ liệu di chuyển.

• Biến thị giác (Visual Variables) của Bertin: Bao gồm sáu loại biến thị giác chính là hình dạng, kích thước, ký hiệu, độ sáng, màu sắc và hướng. Việc tích hợp các biến này vào bản đồ không gian – thời gian giúp nâng cao tính chọn lọc, phối hợp, thứ tự và định lượng trong trực quan hóa dữ liệu.

• Tính chất trực quan: Năm tính chất quan trọng gồm tính chọn lọc, tính phối hợp, tính thứ tự, tính định lượng và độ dài biến, giúp người dùng dễ dàng nhận biết và phân biệt các thành phần trên bản đồ.

Các khái niệm chính bao gồm: đối tượng di chuyển, dữ liệu di chuyển, bản đồ không gian – thời gian, quỹ đạo tuyến và quỹ đạo chuyến xe buýt, biến thị giác và lớp dấu hiệu trực quan.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu được thu thập từ bảng thời gian các tuyến xe buýt tại tỉnh Bình Dương và các thành phố lớn, bao gồm vị trí các trạm dừng, thời gian xe buýt khởi hành, thời gian đến các trạm và thời gian kết thúc chuyến đi.

• Phương pháp phân tích:

  • Phương pháp hình học được sử dụng để biểu diễn các hợp phần của bản đồ mạng xe buýt như quỹ đạo tuyến, quỹ đạo chuyến và vị trí trạm dừng trên hệ tọa độ không gian – thời gian 3D.
  • Phương pháp đại số áp dụng để tích hợp biến thị giác vào các lớp dấu hiệu trực quan, giúp phân biệt và nâng cao tính trực quan của bản đồ.
  • Phương pháp phân tích và tổng hợp được dùng để phân lớp các hợp phần của bản đồ và kết hợp các yếu tố thành bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt hoàn chỉnh.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Nghiên cứu mô phỏng bản đồ không gian – thời gian cho 1, 2 và 3 tuyến xe buýt, với dữ liệu thời gian và vị trí của hàng chục chuyến xe mỗi tuyến, đảm bảo tính đại diện cho mạng lưới xe buýt thực tế.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu kéo dài trong năm 2018-2019, bao gồm thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình trực quan hóa, thử nghiệm và đánh giá tính trực quan của bản đồ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Giảm độ dày của màn hình bản đồ không gian – thời gian:
   Với khoảng 150 tuyến xe buýt và mỗi tuyến có khoảng 50 chuyến xe mỗi ngày, tổng số quỹ đạo chuyến lên đến khoảng 7.500 đường polyline, gây ra hiện tượng quá tải thông tin trên bản đồ. Nghiên cứu đã áp dụng phương pháp trừu tượng hóa bằng cách chọn một chuyến đại diện (chuyến bình thường hóa) cho mỗi tuyến, từ đó suy ra các chuyến còn lại. Phương pháp này giảm số lượng quỹ đạo chuyến hiển thị từ hàng trăm xuống còn một cho mỗi tuyến, giúp giảm đáng kể độ dày đặc của màn hình.

2. Tích hợp biến thị giác nâng cao tính trực quan:
   Việc sử dụng biến màu sắc để phân biệt các tuyến xe buýt khác nhau giúp tăng tính chọn lọc, trong khi biến ký hiệu và hình dạng được dùng để phân biệt các lớp dấu hiệu như trạm dừng, quỹ đạo tuyến và quỹ đạo chuyến. Ví dụ, màu sắc đồng nhất được áp dụng cho quỹ đạo tuyến, quỹ đạo chuyến và các trạm dừng thuộc cùng một tuyến, giúp người dùng dễ dàng nhận biết và phối hợp thông tin.

3. Quy trình lựa chọn chuyến xe buýt phù hợp:
   Nghiên cứu xây dựng quy trình tương tác trực quan cho người dùng khi lựa chọn tuyến và chuyến xe buýt, bao gồm xác định vị trí khởi hành, vị trí đến, trạm dừng, tuyến xe buýt và thời điểm khởi hành. Quy trình này áp dụng cho các trường hợp đi một, hai hoặc ba chuyến xe buýt liên tiếp, hỗ trợ người dùng lên kế hoạch di chuyển hiệu quả.

4. Tính thứ tự và định lượng được thể hiện rõ ràng:
   Trục thời gian riêng biệt cho mỗi tuyến xe buýt giúp người dùng nhận biết thứ tự các trạm dừng và thời gian xe buýt ghé qua từng trạm. Mũi tên hướng trên quỹ đạo tuyến biểu thị chiều di chuyển, trong khi vị trí các trạm dừng được kết nối với trục thời gian để thể hiện giá trị định lượng về thời gian.

Thảo luận kết quả

Việc giảm độ dày của màn hình bằng phương pháp trừu tượng hóa chuyến bình thường hóa là bước đột phá giúp giải quyết vấn đề quá tải thông tin trên bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt. So với các bản đồ truyền thống chỉ hiển thị dữ liệu không gian 2D, bản đồ không gian – thời gian này cung cấp thêm chiều thời gian, giúp người dùng dễ dàng lên kế hoạch chuyến đi chính xác hơn.

Việc tích hợp biến thị giác dựa trên lý thuyết của Bertin đã nâng cao đáng kể khả năng nhận biết và phân biệt các thành phần trên bản đồ. So sánh với các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào bản đồ không gian, phương pháp này giúp tăng tính chọn lọc và phối hợp, đồng thời hỗ trợ người dùng trong việc so sánh và ước lượng thông tin.

Các quy trình lựa chọn chuyến xe buýt được xây dựng phù hợp với nhu cầu thực tế của hành khách, từ việc đi một tuyến đến kết hợp nhiều tuyến, giúp tăng tính ứng dụng của bản đồ trong đời sống. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ quỹ đạo không gian – thời gian kết hợp với bảng thời gian chi tiết, giúp người dùng trực quan hóa toàn bộ hành trình.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng nhận thấy hạn chế về kích thước màn hình và độ phân giải khi hiển thị nhiều tuyến cùng lúc, đòi hỏi tiếp tục phát triển các kỹ thuật trừu tượng hóa và tương tác người dùng để tối ưu hóa trải nghiệm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển giao diện tương tác đa chiều:
   Thiết kế giao diện bản đồ không gian – thời gian có khả năng zoom, lọc và chọn lựa linh hoạt các tuyến và chuyến xe buýt, giúp người dùng dễ dàng tập trung vào thông tin cần thiết. Chủ thể thực hiện: các nhà phát triển phần mềm giao thông công cộng; Thời gian: 6-12 tháng.

2. Áp dụng phương pháp trừu tượng hóa nâng cao:
   Nghiên cứu và triển khai các thuật toán trừu tượng hóa quỹ đạo chuyến xe buýt để giảm thiểu độ dày màn hình khi hiển thị mạng lưới lớn hơn 3 tuyến, đồng thời giữ nguyên tính chính xác của dữ liệu. Chủ thể thực hiện: nhóm nghiên cứu khoa học; Thời gian: 12 tháng.

3. Tích hợp dữ liệu thời gian thực:
   Kết nối bản đồ không gian – thời gian với hệ thống giám sát xe buýt trực tuyến để cập nhật thời gian đến trạm và tình trạng chuyến đi theo thời gian thực, nâng cao trải nghiệm người dùng. Chủ thể thực hiện: cơ quan quản lý giao thông và nhà cung cấp dịch vụ; Thời gian: 12-18 tháng.

4. Đào tạo và phổ biến sử dụng bản đồ:
   Tổ chức các chương trình đào tạo, hướng dẫn sử dụng bản đồ không gian – thời gian cho hành khách và nhân viên vận hành xe buýt nhằm tăng cường hiệu quả khai thác công cụ. Chủ thể thực hiện: các đơn vị vận tải công cộng và trường đại học; Thời gian: 6 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà quản lý giao thông đô thị:
   Có thể sử dụng kết quả nghiên cứu để cải thiện hệ thống quản lý và điều phối mạng lưới xe buýt, tối ưu hóa lịch trình và nâng cao chất lượng dịch vụ.

2. Nhà phát triển phần mềm và ứng dụng giao thông:
   Áp dụng phương pháp trực quan hóa không gian – thời gian để phát triển các ứng dụng bản đồ xe buýt thông minh, hỗ trợ người dùng trong việc lên kế hoạch di chuyển.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành hệ thống thông tin và giao thông:
   Tham khảo các lý thuyết, phương pháp và quy trình nghiên cứu để phát triển các đề tài liên quan đến trực quan hóa dữ liệu không gian – thời gian và giao thông công cộng.

4. Người dùng xe buýt và cộng đồng hành khách:
   Hiểu rõ hơn về cách sử dụng bản đồ không gian – thời gian để lựa chọn tuyến và chuyến xe phù hợp, nâng cao trải nghiệm di chuyển hàng ngày.

Câu hỏi thường gặp

1. Bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt khác gì so với bản đồ truyền thống?
   Bản đồ không gian – thời gian không chỉ thể hiện vị trí các trạm và tuyến xe buýt trên mặt đất mà còn tích hợp thông tin về thời gian di chuyển, giúp người dùng lên kế hoạch chuyến đi chính xác hơn.

2. Phương pháp trừu tượng hóa chuyến bình thường hóa có ưu điểm gì?
   Phương pháp này giảm số lượng quỹ đạo chuyến cần hiển thị, giảm độ dày đặc của bản đồ, giúp người dùng dễ dàng nhận biết và lựa chọn chuyến xe phù hợp mà không bị rối mắt.

3. Biến thị giác được áp dụng như thế nào trong bản đồ?
   Các biến như màu sắc, hình dạng, ký hiệu được tích hợp để phân biệt các tuyến, chuyến và trạm dừng, nâng cao tính chọn lọc và phối hợp trong trực quan hóa dữ liệu.

4. Làm thế nào để người dùng lựa chọn được chuyến xe phù hợp trên bản đồ?
   Người dùng xác định vị trí khởi hành, vị trí đến, chọn trạm dừng gần nhất, sau đó lựa chọn tuyến và chuyến xe dựa trên thông tin thời gian hiển thị trên bản đồ không gian – thời gian.

5. Nghiên cứu có thể áp dụng cho các thành phố khác không?
   Có, phương pháp và quy trình trực quan hóa bản đồ không gian – thời gian có thể được điều chỉnh và áp dụng cho các mạng lưới xe buýt tại nhiều thành phố khác nhau với quy mô và đặc điểm tương tự.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công phương pháp trực quan hóa bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt, tích hợp biến thị giác nhằm nâng cao tính trực quan và khả năng sử dụng của bản đồ.
• Phương pháp trừu tượng hóa chuyến bình thường hóa giúp giảm đáng kể độ dày đặc của bản đồ, giải quyết vấn đề quá tải thông tin.
• Quy trình lựa chọn chuyến xe buýt được thiết kế phù hợp với nhu cầu thực tế của hành khách, hỗ trợ lên kế hoạch di chuyển hiệu quả.
• Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần cải thiện trải nghiệm người dùng và hỗ trợ quản lý giao thông công cộng.
• Các bước tiếp theo bao gồm phát triển giao diện tương tác, tích hợp dữ liệu thời gian thực và mở rộng áp dụng cho mạng lưới xe buýt lớn hơn.

Hành động khuyến nghị: Các nhà quản lý và phát triển phần mềm giao thông nên áp dụng và tiếp tục hoàn thiện phương pháp trực quan hóa này để nâng cao hiệu quả vận hành và trải nghiệm người dùng trong hệ thống xe buýt công cộng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, các loại phƣơng tiện giao thông công cộng đa phần đều có sẵn lộ trình, lịch trình nhƣ metrol, tàu lửa, tàu điện, tàu tốc hành. Trong số đó, xe buýt là phƣơng tiện giao thông công cộng đƣợc sử dụng rất phổ biến trong các thành phố ở nƣớc ta và một số nƣớc khác. Ở nƣớc ta, ngƣời dân sử dụng xe buýt để di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác với nhiều mục đích khác nhau. Đó có thể là học sinh, sinh viên đi xe buýt đến trƣờng; công chức, viên chức đến cơ quan làm việc; công nhân đến nhà máy lao động hay ngƣời dân đi chơi, đi tham quan thành phố.

Xe buýt vừa là phƣơng tiện phổ biến, tiện lợi vừa là phƣơng tiện an toàn, hiện đại mà chi phí lại rất phổ thông nên xe buýt đƣợc xem là phƣơng tiện công cộng đáp ứng đƣợc nhu cầu di chuyển và phù hợp với mọi ngƣời dân (Hình 1.1: Xe buýt 1 Trung bình ở các thành phố lớn có hàng trăm tuyến xe buýt chạy mỗi ngày nên ngƣời dùng xe buýt sẽ gặp khó khăn trong việc làm thế nào để đón đúng xe buýt của tuyến và chờ đúng trạm dừng mà xe buýt của tuyến sẽ đi qua. Vì vậy, bản đồ xe buýt sẽ là chìa khóa giúp ngƣời dùng xe buýt dễ dàng hơn trong hành trình di chuyển bằng xe buýt của mình. Bản đồ xe buýt của một thành phố hết sức cần thiết đối với ngƣời dùng xe buýt nhƣ học sinh, sinh viên, cán bộ công chức viên chức, công nhân, ngƣời đi đƣờng, ngƣời đi tham quan thành phố. Nói chung, bản đồ xe buýt không chỉ cần thiết đối với ngƣời dân mà còn rất hữu ích đối với cả khách du lịch.

Ngƣời dùng xe buýt sử dụng bản đồ xe buýt để tìm kiếm chuyến đi theo nhu cầu cá nhân của họ. Nhìn vào bản đồ xe buýt, ngƣời dùng có thể lựa chọn tuyến xe buýt và xác định đƣợc vị trí các trạm đón, trả hành khách phù hợp với mình nhất (Hình 1.2: Sơ đồ các tuyến xe buýt tỉnh Bình Dương (nguồn: https://vi.org/wiki/Danh_sách_tuyến_xe_buýt_Bình_Dương) 2 Hầu hết, bản đồ xe buýt hiện hành đƣợc tạo từ bản đồ du lịch hoặc bản đồ đƣờng bộ bằng cách vẽ thêm các quỹ đạo xe buýt, các trạm dừng và các ga xe buýt của các tuyến xe buýt. Trên bản đồ, nhiều quỹ đạo xe buýt đƣợc vẽ dày đặc dọc theo nhiều đoạn đƣờng. Điều này làm cho ngƣời dùng gặp khó khăn khi sử dụng vì tính trực quan của bản đồ không cao trong việc chọn tuyến và kết hợp giữa các tuyến với nhau [6].

Ngoài ra, bản đồ xe buýt hiện nay vẫn chƣa đáp ứng đƣợc cho hành khách trong việc lên lịch trình cho một chuyến đi vì bản đồ không cung cấp thông tin về thời gian. Nhìn vào bản đồ này, hành khách chỉ biết đƣợc thông tin về không gian địa lý nhƣ vị trí ga khởi hành, vị trí các trạm dừng và vị trí ga đến của xe buýt. Bản đồ này gây khó khăn cho hành khách trong việc lựa chọn chuyến xe buýt phù hợp do thiếu thông tin về thời gian xe khởi hành, thời gian xe ghé các trạm dừng hay thời gian xe đến ga đến. Để phục vụ hành khách đi xe buýt, thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng đã phát triển nhiều trang web biểu diễn các tuyến xe buýt trên bản đồ không gian để chỉ thị các trạm, quỹ đạo tuyến của các tuyến xe buýt, nhƣ: http://xe-buyt.com/ban-do-xe-buyt, http://thuthuat123.com/ban-do-cac-tuyen-xe- buyt-tp-ho-chi-minh-moi-nhat/ hoặc những áp dụng tìm đƣờng đi bằng xe buýt trên điện thoại nhƣ: https://fptshop.vn/tin-tuc/thu-thuat/huong-dan-tim- tuyen-xe-buyt-cuc-don-gian-bang-google-maps-66256 v.v… Tất cả những trang web cung cấp thông tin về mạng xe buýt có điểm chung là sử dụng bản đồ không gian 2D chỉ thị vị trí mặt đất, không chỉ thị thời gian trên bản đồ.

Thời gian của các chuyến xe buýt trong một tuyến đƣợc chỉ thị nhƣ một bảng dữ liệu trình bày thời điểm đi từ trạm cuối này và thời điểm đến một trạm cuối khác. Một số trang web có công cụ cung cấp thông tin về lộ trình đi xe buýt từ một trạm này đến một trạm khác. Cho đến nay, chƣa tìm thấy trang web nào áp dụng khối không gian – thời gian để biểu diễn mạng xe buýt nhƣ một bản đồ không gian – thời gian. Kể từ khi đƣợc đề xuất bởi Hagerstrand 1970 [1, 2], khối không gian – thời gian (space-time cube) đƣợc nhiều tác giả sử dụng nhƣ mô hình biểu diễn dữ liệu của các đối tƣợng di chuyển (dữ liệu di chuyển) [3, 4].

Đặc trƣng của khối 3 không gian – thời gian là biểu diễn quan hệ giữa vị trí không gian và vị trí thời gian của đối tƣợng di chuyển. Nói cách khác, mỗi đối tƣợng trong khối không gian – thời gian đƣợc chỉ định bởi vị trí không gian và thời gian tƣơng ứng. Trong đó, mỗi đối tƣợng sử dụng một khoảng thời gian để di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác. Đối với xã hội, xe buýt là phƣơng tiện giao thông công cộng.

Về phƣơng diện kỹ thuật, xe buýt là một đối tƣợng di chuyển có thể đƣợc biểu diễn trong khối không gian – thời gian. Đối với một thành phố có nhiều tuyến xe buýt khác nhau, quỹ đạo không gian và quỹ đạo không gian – thời gian của các tuyến xe buýt biểu diễn trong khối không gian – thời gian nhƣ một bản đồ không gian – thời gian của mạng xe buýt. Bản đồ không gian – thời gian của mạng xe buýt giúp ngƣời dùng xe buýt có thể tự thiết kế cho mình một lộ trình đi thích hợp khi biết địa điểm đến, thời gian đến và địa điểm đi [5]. Khi sử dụng một bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt của một thành phố có nhiều tuyến xe buýt khác nhau, ngƣời dùng khó phân biệt đƣợc các hợp phần của tuyến này với tuyến khác, cũng nhƣ khó phối hợp đƣợc các hợp phần của cùng một tuyến.

Hiện tƣợng này là do độ dày đặc màn hình và tính chọn lọc cũng nhƣ tính phối hợp của bản đồ biểu diễn trực quan mạng xe buýt không cao. Về phƣơng diện kỹ thuật, tính trực quan của bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt có thể đƣợc cải thiện bằng cách tích hợp biến thị giác vào bản đồ một cách thích hợp [6].2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Mục tiêu chính của đề tài “Trực quan hóa bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt” là nâng cao tính trực quan của bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt bằng cách tích hợp biến thị giác vào bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt.3 ĐỐI TƯỢNG ÁP DỤNG - Bản đồ không gian – thời gian mạng xe buýt; - Khả năng cảm nhận bằng thị giác của con ngƣời.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Bản đồ không gian - thời gian mô phỏng 1 tuyến xe buýt; - Bản đồ không gian - thời gian mô phỏng 2 tuyến xe buýt; - Bản đồ không gian - thời gian mô phỏng 3 tuyến xe buýt.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp hình học: Phƣơng pháp hình học đƣợc dùng để biểu diễn các hợp phần của bản đồ mạng xe buýt; - Phương pháp đại số: Phƣơng pháp đại số đƣợc dùng để tích hợp biến thị giác với bản đồ mạng xe buýt; - Phương pháp tra cứu tài liệu: Phƣơng pháp tra cứu tài liệu đƣợc dùng để nghiên cứu khả năng cảm nhận bằng thị giác của con ngƣời; - Phương pháp phân tích: Phƣơng pháp phân tích đƣợc dùng để phân lớp các hợp phần của bản đồ mạng xe buýt; - Phương pháp tổng hợp: Phƣơng pháp tổng hợp đƣợc áp dụng để kết hợp các hợp phần của một tuyến xe buýt và của toàn mạng xe buýt. 5 Chương 2 TỔNG QUAN VỀ TRỰC QUAN HÓA DỮ LIỆU 2.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 2.1 Dữ liệu Dữ liệu là những giá trị của các biến định tính hay định lƣợng. Dữ liệu đƣợc đo đạc, thu thập, báo cáo và phân tích để làm quyết định.

Ví dụ: anh A mời anh B chiều nay đi uống cà phê. Anh A phải cung cấp đầy đủ thông tin nhƣ uống ở đâu, vào thời điểm nào, quán đó có rộng rãi sạch sẽ không. Nếu có đầy đủ thông tin thì anh B mới đƣa ra quyết định là có đồng ý đi hay là không. Dữ liệu có 2 tính chất là tính đầy đủ và tính chắc chắn.

Tính đầy đủ của dữ liệu là phải đầy đủ, không đƣợc thiếu. Ví dụ: chúng ta muốn lấy dữ liệu về thời tiết thì phải lấy dữ liệu cả ngày và đêm. Tính chắc chắn của dữ liệu là dữ liệu phải đƣợc đối sánh với thực tế, phải là dữ liệu có thật, nếu sử dụng dữ liệu không có thật sẽ rất khó chính xác.2 Không gian Không gian là một phạm trù triết học chỉ hình thức tồn tại của vật thể ở vị trí nhất định, kích thƣớc nhất định và ở một khung cảnh nhất định trong mối quan hệ với những vật thể khác. Không gian luôn gắn liền với thời gian và vật thể.

Không gian có tính khách quan, tính vĩnh cửu vô tận, tính thứ tự (Đông – Tây – Nam – Bắc) và không gian luôn có 3 chiều. Điểm (Points) là một tọa độ trong không gian không có kích thƣớc. Các điểm trong không gian không bao giờ liên tục mà luôn có khoảng cách. Trong trực quan hóa, điểm có thể đƣợc biểu diễn bằng các dấu hiệu trực quan khác nhau nhƣ dấu chấm, hình tròn, hình vuông, hình tam giác.

với kích thƣớc phù hợp (Hình 2. 6 Đƣờng (Lines) là một dạng trên mặt phẳng có chiều dài có thể đo đƣợc nhƣng không có chiều rộng. Trong trực quan hóa, đƣờng đƣợc biểu diễn bởi các dạng đƣờng khác nhau nhƣ đƣờng thẳng, đƣờng cong, đƣờng gấp khúc. Đƣờng có thể đƣợc dùng để biểu diễn đƣờng giao thông, đƣờng dây điện, đƣờng ranh giới.

Vùng (Areas) là phần mặt phẳng đƣợc giới hạn bởi đƣờng cong khép kín. Trong trực quan hóa, các vùng khác nhau đƣợc biểu diễn bởi các dấu hiệu trực quan khác nhau. Vùng có thể đƣợc dùng để biểu diễn các khu vực địa lý có diện tích nhƣ tỉnh, quốc gia, vùng nông thôn, vùng hành chính. Points Lines Areas Hình 2.3: Các ký hiệu trong không gian 2.3 Thời gian Thời gian là một khái niệm trực giác, mọi ngƣời đều nhận biết thời gian nhƣng không thể thấy, không thể sờ đƣợc.

Thời gian thay đổi liên tục và tự nhiên. Các đơn vị đo thời gian đƣợc các hệ thống lịch tính theo sự chuyển động của mặt trời, hoặc mặt trăng, hoặc cả mặt trời và mặt trăng. Thời gian đƣợc cảm nhận thông qua các đơn vị đo thời gian nhƣ năm, tháng, ngày, giờ, phút, giây,.4 Đối tượng, đối tượng di chuyển Đối tƣợng là các thực thể rời rạc có đƣờng biên giới.