PHẦN MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa có những tác động tích cực và tiêu cực ở cả cấp quốc gia và cấp thành phố. Bên cạnh tác động thúc đẩy nền kinh tế phát triển, tăng thu nhập, cải thiện khả năng tiếp cận dịch vụ, tạo thêm nhiều cơ hội việc làm…thì nó cũng gây ra nhiều hậu quả. Trong những năm gần đây, mặc dù hạ tầng giao thông của Việt Nam hiện nay không ngừng đƣợc cải thiện và nâng cao, đáp ứng nhu cầu đi lại cho hơn 90 triệu ngƣời, kết cấu hạ tầng giao thông ở nƣớc ta đƣợc quan tâm đầu tƣ xây dựng mạnh mẽ, tuy nhiên thực tế vẫn chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu phát triển xã hội và sự gia tăng nhanh chóng của phƣơng tiện tham gia giao thông.
Thực trạng này đã dẫn đến sự không tƣơng thích giữa các yếu tố cơ bản cấu thành hoạt động giao thông vận tải quốc gia (ngƣời tham gia giao thông, phƣơng tiện tham gia giao thông, kết cấu hạ tầng giao thông). Kéo theo nó là tình trạng ùn tắc giao thông, tai nạn giao thông, ô nhiễm môi trƣờng…gây cản trở cho sự phát triển bền vững kinh tế - xã hội. Những tác động từ vấn đề “Giao thông” diễn ra nhanh, đa dạng và phức tạp. Vì thế mà các dữ liệu về giao thông rất dễ bị lỗi thời qua từng giai đoạn phát triển.
Cùng với đó là việc xử lý, thu thập số liệu truyền thống, lƣu trữ trên giấy tờ rất mất thời gian và công sức mà hiệu quả lại không cao. Trên thực tế các thành phố đã gặp phải không ít khó khăn và tốn khá nhiều thời gian, nguồn lực để có thể giải quyết, kiểm soát để đạt đƣợc sự phát triển bền vững cho đô thị. Trong bối cảnh phát triển nhƣ vũ bão của khoa học kĩ thuật và công nghệ thông tin, việc nắm bắt phát triển và ứng dụng các công nghệ thông minh, các phần mềm có thể khai thác dữ liệu mở nhằm cải thiện giao thông là yêu cầu cấp thiết. Hiện nay, với sự phát triển của dữ liệu mở, việc cập nhật những thông tin mới trở nên dễ dàng hơn và hiệu quả đem lại hết sức to lớn do chi phí sử dụng thấp và khả năng tùy biến và tái sử dụng của nó.
OpenStreetMap (OSM) đƣợc ví nhƣ wikipedia của bản đồ, nó chứa đựng một lƣợng thông tin rất lớn phục vụ cho ngành bản đồ và những lĩnh vực khác có liên quan. OSM là một tiện ích mã nguồn mở và hoàn toàn miễn phí, là một cơ sở dữ liệu địa lý có sẵn. OSM cho phép chúng ta chuyển đổi dữ liệu về dạng vectơ ở một khu vực bất kỳ mà không phải trực tiếp tiến hành số hóa. Bên cạnh đó, dữ liệu trong OSM đã đƣợc định nghĩa, cập nhật một số thông tin thuộc tính cơ bản của đối tƣợng.
Hiểu đƣợc tầm quan trọng của vấn đề giao thông đối với sự phát triển của khu vực, đặc biệt đối với các thành phố lớn nhƣ Đà Nẵng. Việc ứng dụng sử dụng dữ liệu mã 8 nguồn mở trên mạng “Openstreetmap” kết hợp với tích hợp những số liệu liên quan giúp dễ dàng thu thập, chỉnh sửa và cập nhật dữ liệu giao thông, tƣơng đối đầy đủ các thông tin không gian và thuộc tính. Vì vậy, việc nghiên cứu đề tài “Ứng dụng GIS và dữ liệu mở xây dựng và khai thác cơ sở dữ liệu GIS về giao thông của thành phố Đà Nẵng” là cần thiết và cấp bách. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 2.
Mục tiêu của đề tài - Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS về giao thông dựa trên dữ liệu mở Openstreetmap và các nguồn tài liệu khác. - Đƣa ra những bài toán khai thác dữ liệu giao thông. Nhiệm vụ của đề tài - Khái quát những vấn đề lý luận và thực tiễn liên quan đế đề tài. - Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, tình hình phát triển giao thông ở Thành phố Đà Nẵng.
- Thu thập số liệu có liên quan: chiều dài, chiều rộng của các tuyến đƣờng; thời gian để di chuyển hết đoạn đƣờng từ vị trí điểm đầu – cuối; tính vận tốc di chuyển. - Ứng dụng GIS và dữ liệu mở để xây dựng cơ sở dữ liệu giao thông ở TP Đà Nẵng. - Khai thác dữ liệu giao thông. Đ I TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.
Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu những vấn đề lý luận liên quan đến ứng dụng GIS trong công tác xây dựng và khai thác dữ liệu GIS về giao thông. Đối tƣợng nghiên cứu chính của đề tài là dữ liệu giao thông của thành phố Đà Nẵng 3. Phạm vi nghiên cứu - Về không gian: tất cả các quận huyện thuộc địa bàn thành phố Đà Nẵng. - Về thời gian: Đề tài nghiên cứu thu thập số liệu về giao thông mới nhất hiện nay.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để thực hiện thu thập cơ sở dữ liệu GIS về giao thông, đề tài đã tiến hành nghiên cứu các nội dung chính sau: - Khái quát cơ sở lý luận và thực tiễn liên quan đến đề tài. - Khái quát tình trạng giao thông tại khu vực nghiên cứu. - Thu thập các nguồn dữ liệu về giao thông nhƣ: chiều dài của các tuyến đƣờng, bề rộng nền đƣờng, thời gian di chuyển từ vị trí điểm đầu – cuối (tính theo thời gian của ôtô) rồi suy ra vận tốc lƣu thông trên đƣờng. 9 - Đề ra bài toán khai thác nguồn dữ liệu giao thông thong qua các bài toán phân tích mạng trên Network Analyst.
LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Một số đề tài của các tác giả khác nhau trên thế giới và trong nƣớc về ứng dụng. Sau đây là một số đề tài tôi thu thập đƣợc: Đề tài: “Capability of OSM data to network analysis in GIS and comparison with online maps” của nhóm tác giả Hamid Rasoudi, Ali Akbar Taghipour, Said Salmani. Bài nghiên cứu xây dựng mạng lƣới giao thông đƣờng số thông minh tại đô thị Tabriz (là thành phố lớn thứ tƣ tại Iran), kết quả phân tích mạng đƣợc thu thập sẽ so sánh với bản đồ trực tuyến Google map. Đề tài: “Cross-region traffic prediction for China on OpenStreetMap” của nhóm tác giả Frank Xu, Bill Yuchen Lin.
Bài nghiên cứu trình bày cách tiếp cận hệ thống mở để tìm hiểu mô hình dự đoán từ các dữ kiện điều kiện lƣu lƣợng đồ hoạ đƣợc cung cấp bởi Baidu Map, một nhà cung cấp bản đồ thƣơng mại và nguồn đóng ở Trung Quốc và áp dụng mô hình Openstreetmap (OSM) để có thể dự đoán đƣợc các điều kiện giao thông với độ chính xác gần 90% ở các khu vực khác nhau của Thƣợng Hải, Trung Quốc, mặc dù không có dữ liệu lƣu lƣợng truy cập cho khu vực đó từ Baidu Map. Đề tài: “Nghiên cứu và ứng dụng GIS xây dựng cơ sở dữ liệu giao thông từ Google Map phục vụ công tác quy hoạch phát triển hạ tầng cơ sở địa bàn thành phố Thái Nguyên” của tác giả Phạm Ngọc Tƣ Duy. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để thực hiện tốt bài nghiên cứu, trong đề tài này tôi đã chọn những phƣơng pháp nghiên cứu sau: 6. Phƣơng pháp thu thập số liệu - Là phƣơng pháp thu thập tất cả những số liệu, thông tin có liên quan đến đề tài, sau đó sẽ tiến hành tiến hành xử lý, đánh giá các số liệu, thông tin thu thập đƣợc.
Những số liệu và các thông tin này chúng tôi thu thập ở các cơ quan đó là: Sở Giao Thông vận tải thành phố Đà Nẵng, các nguồn dữ liệu mở. Mục đích nhằm làm cơ sở để xây dựng cơ sở dữ liệu một cách khoa học, để đạt đƣợc hiệu quả cao nhất cho đề tài. Mặc khác, giảm bớt thời gian thực hiện và công sức cũng nhƣ làm tăng tính logic của đề tài. Ngoài các số liệu thu thập ở các cơ quan, tôi còn khai khác những thông tin qua các kênh thông tin, đặc biệt là internet, sách báo.
Phƣơng pháp bản đồ và GIS Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng chủ yếu trong đề tài, từ việc xây dựng, trình bày, hỏi đáp đến truy xuất dữ liệu, sử dụng để biểu diễn đồ họa, hiển thị thông tin và xem xét chúng một cách toàn diện. Các chuẩn dữ liệu và những nguyên tắc xây dựng dữ 10 liệu và cùng với nhiều kỹ thuật GIS khác sẽ đƣợc tích hợp để xây dựng CSDL phục vụ nghiên cứu của đề tài. Các số liệu, ảnh vệ tinh và bản đồ thu thập đƣợc từ Google map trong quá trình nghiên cứu. Với sự hỗ trợ của phần mềm GIS (ArcGIS) để xử lý và thiết lập các bản đồ ranh giới hành chính, đƣờng giao thông, sông ngòi,….
xây dựng các trƣờng dữ liệu trong phần mềm ArcGIS, hoàn chỉnh dữ liệu trong bộ phần mềm ARC/INFO (ArcCatalog - ArcMap). Từ đó, đề tài sử dụng những công cụ phân tích trên GIS để tiến hành xây dựng các bài toán với mô hình mạng phân tích. Phƣơng pháp tổng hợp và xử lý, phân tích số liệu Với các số liệu thu thập đƣợc cần phải tổng hợp, xử lý và phân tích để nghiên cứu đề tài. Xử lý và phân tích số liệu hay dữ liệu là một trong các bƣớc cơ bản của một nghiên cứu.
Bản thân số liệu chỉ là các số liệu thô, qua xử lý, phân tích trở thành thông tin và sau đó trở thành tri thức. Xử lý và phân tích số liệu bao gồm xác định vấn đề nghiên cứu; thu thập số liệu; xử lý số liệu; phân tích số liệu và báo cáo kết quả. Để có cơ sở phân tích số liệu tốt thì trong quá trình thu thập số liệu phải xác định trƣớc các yêu cầu của phân tích để có thể thu thập đủ và đúng số liệu nhƣ mong muốn của đề tài hƣớng đến. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 7.
Ý nghĩa khoa học Tạo cơ sở khoa học cho việc ứng dụng GIS vào giải quyết các vấn đề về giao thông trên địa bàn thành phố Đà Nẵng. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của đề tài là tài liệu tham khảo trong việc nghiên cứu và ứng dụng GIS phục vụ lĩnh vực giao thông nói riêng và các lĩnh vực kinh tế - xã hội khác nói chung. Đồng thời góp phần giúp cho các nhà hoạch định có những quyết định đúng đắn trong việc quản lý giao thông trên địa bàn. PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN CƠ SỞ DỮ LIỆU GIS 1. Cơ sở dữ liệu nền địa lý 1.