Chương 1: Các vấn đề lý thuyết liên quan giới thiệu các lý thuyết phục vụ mục đích của đề tài là xây dựng Mô hình và trực quan hoá dữ liệu trạng thái giao thông trên nền bản đồ số. Các lý thuyết đó bao gồm: Hệ thống thông tin địa lý, lý thuyết về trực quan hóa dữ liệu, trực quan hóa dữ liệu theo địa lý, khả năng ứng dụng trực quan hóa dữ liệu để biểu diễn trạng thái giao thông. Chương 2: Nghiên cứu xây dựng giải pháp trực quan hoá dữ liệu trạng thái giao thông trên nền bản đồ số đưa ra các kỹ thuật trực quan hóa trong hệ thống giao thông và đề xuất mô hình trực quan hóa tình trạng giao thông Hà 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Chương này cũng giới thiệu mô hình hệ thống và các công cụ mã nguồn mở để triển khai mô hình trực quan hóa.
Chương 3: Thử nghiệm xây dựng ứng dụng trực quan hóa với dữ liệu trạng thái giao thông Hà Nội bằng cách sử dụng các công cụ, mô hình đã giới thiệu trong chương 2 để xây dựng thử nghiệm hệ thống trực quan hoá dữ liệu trạng thái giao thông trên nền bản đồ số từ thông tin trạng thái giao thông của một số tuyến phố chính Hà Nội. Phần kết luận tổng kết, đánh giá những kết quả đạt được của luận văn và đưa ra hướng phát triển các nội dung nghiên cứu của luận văn. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1. Các vấn đề lý thuyết liên quan 1.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) Hệ Thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược)[1]. Khái niệm về GIS Có nhiều cách tiếp cận khác nhau liên quan đến định nghĩa Hệ thống thông tin địa lý [1]: Định nghĩa theo chức năng: GIS là một hệ thống bao gồm 4 hệ con: Dữ liệu vào, quản trị dữ liệu, phân tích dữ liệu và dữ liệu ra.
Định nghĩa theo khối công cụ: GIS là tập hợp phức tạp của các thuật toán. Định nghĩa theo mô hình dữ liệu: GIS gồm các cấu trúc dữ liệu được sử dụng trong các hệ thống khác nhau (cấu trúc dạng Raster và Vecter). Định nghĩa về mặt công nghệ: GIS là công nghệ thông tin để lưu trữ, phân tích và trình bày các thông tin không gian và thông tin phi không gian, công nghệ GIS có thể nói là tập hợp hoàn chỉnh các phương pháp và các phương tiện nhằm sử dụng và lưu trữ các đối tượng. Định nghĩa theo sự trợ giúp và ra quyết định: GIS có thể coi là một hệ thống trợ giúp việc ra quyết định, tích hợp các số liệu không gian trong một cơ chế thống nhất.
Nói tóm lại theo BURROUGHT: “GIS như là một tập hợp các công cụ cho việc thu nhập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các dữ liệu mang tính chất không gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng dụng phục vụ các mục đích cụ thể”. Mô hình chung một hệ thống thông tin địa lý được thể hiện tại hình 1.1 Mô hình hệ thống thông tin địa lý 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các thành phần của GIS GIS được kết hợp bởi năm thành phần chính được biểu diễn tại hình 1.2 bao gồm: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp quản lý[1,6,14].2 Các thành phần của GIS 1. Phần cứng Phần cứng là hệ thống máy tính trên đó một hệ GIS hoạt động.
Ngày nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng. Phần mềm Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS là: + Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý + Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) + Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý + Giao diện đồ hoạ người-máy (GUI) để truy cập dễ dàng. Dữ liệu Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu.
Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Con người Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế.
Người sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc. Phương pháp quản lý Ðây là hợp phần rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS. Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này phải được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin. Cấu trúc dữ liệu trong GIS[1].
Chúng ta đều biết rằng bản đồ là phương tiện tốt nhất để hiển thị các thông tin địa lý. Các dữ liệu không gian bao gồm ba loại chính gồm: điểm, đường và vùng; vị trí của chúng được xác định bởi các tọa độ. Theo truyền thống, bản đồ là tờ giấy phẳng, nó có tọa độ hai chiều. Bản đồ có các ký hiệu, bao gồm các đường và màu sắc khác nhau biểu thị các đặc điểm khác nhau.
Cơ sở dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý gồm hai phần cơ bản là dữ liệu bản đồ (hay gọi là dữ liệu đồ thị) và dữ liệu thuộc tính (hay gọi là dữ liệu phi đồ họa). Mỗi một loại dữ liệu có đặc trưng riêng và chúng yêu cầu lưu trữ, xử lý và hiển thị khác nhau. Dữ liệu bản đồ Bản đồ là tài liệu miêu tả những đối tượng và những đặc trưng tự nhiên trong thực tế của thế giới thực. Kỹ thuật làm bản đồ đã được phát triển để miêu tả được sự phân loại của các đặc trưng, để nhận dạng được các nhãn, hình dạng bề mặt của trái đất và luồng di chuyển của tài nguyên hoặc hàng hóa.
Hệ thống GIS dùng các dữ liệu đồ thị để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi. Có 6 loại thông tin dùng để thể hiện hình ảnh bản đồ và ghi chú của nó trong hệ thống thông tin địa lý như sau: - Ðiểm (Point) - Ðường (Line) - Vùng (Polygon) - Ô lưới (Grid cell) - Ký hiệu (Sympol) - Ðiểm ảnh (Pixel) 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Dữ liệu bản đồ có thể lưu trữ ở dạng Vector hoặc dạng Raster. Dữ liệu dạng Vector là các điểm tọa độ (X, Y) hoặc là các quy luật tính toán toạ độ và nối chúng thành các đối tượng trong một hệ thống tọa độ nhất định. Dữ liệu Raster (ảnh đối tượng) là dữ liệu được tạo thành bởi các ô lưới có độ phân giải xác định.
Loại dữ liệu này chỉ dùng cho mục đích diễn tả và minh hoạ chi tiết bằng hình ảnh thêm cho các đối tượng quản lý của hệ thống. Để phản ánh toàn bộ các thông tin cần thiết của bản đồ dưới dạng đối tượng số, các đối tượng địa lý còn được phản ánh theo cấu trúc phân mảnh và phân lớp thông tin. a) Cấu trúc phân mảnh Một đối tượng địa lý về mặt không gian có thể liên tục trên một phạm vi rộng. Tuy nhiên trong cơ sở dữ liệu GIS, do hạn chế về các lý do kỹ thuật như khả năng lưu trữ, xử lý, quản lý dữ liệu mà các đối tượng địa lý lưu trữ dưới dạng cách mảnh (mapsheet, tile).
Tuy nhiên khái niệm chia mảnh trong cơ sở dữ liệu GIS không hoàn toàn đồng nhất với khái niệm chia mảnh bản đồ thông thường. Một mảnh (tile) trong cơ sở dữ liệu GIS có thể có hình dạng bất kỳ miễn sau cho phù hợp với khả năng quản lý và xử lý của hệ thống. Theo xu hướng hiện nay, các hệ thống GIS đã cung cấp những công cụ cho phép người sử dụng tự động quản lý các mảnh trong cơ sở dữ liệu. b) Cấu trúc phân lớp thông tin Một trong những bước quan trọng xây dựng cơ sở dữ liệu GIS là phân loại các lớp thông tin (layer, class).
Hệ thống GIS lưu trữ các đối tượng địa lý theo các lớp thông tin như hình 1. Mỗi lớp thông tin lưu trữ một loạt các đối tượng có chung một tính chất, đặc điểm giống nhau. Thiết kế các lớp thông tin rất quan trọng đối với bất kỳ một hệ thống GIS nào. Cách phân lớp thông tin sẽ ảnh hưởng rất lớn đến tính hiệu quả, khả năng xử lý và sử dụng lâu dài của cơ sở dữ liệu không gian.3 Sự thể hiện quang cảnh sự vật dưới các lớp bản đồ khác nhau 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Dữ liệu bản đồ giúp chúng ta xác định được vị trí địa lý, hình dạng trong không gian của đối tượng.
Thêm vào đó, dữ liệu thuộc tính giúp chúng ta mô tả về đặc tính, đặc điểm và các thông tin liên quan tại đối tượng địa lý xác định mà chúng khó hoặc không thể biểu thị toàn bộ trên bản đồ. Dữ liệu thuộc tính Là những thông tin mô tả về đặc tính, đặc điểm và các thông tin liên quan khác gắn liền với đối tượng địa lý xác định. Các thông tin của dữ liệu thuộc tính bao gồm: - Ðặc tính của đối tượng: liên kết chặt chẽ với các thông tin đồ họa, các dữ liệu này được xử lý và phân tích theo ngôn ngữ truy vấn cấu trúc (SQL).