nghiên cứu tích hợp hệ thống kiểm soát quá trình giao vận trong ngân hàng

Trong những năm gần đây, với việc xuất hiện các thiết bị đo GPS cầm tay đơn giản, rẻ tiền, việc ứng dụng công nghệ GPS vào công tác thu thập thông tin vị trí càng trở nên phổ biến trên t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VŨ MINH TUẤN

NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM

SOÁT QUÁ TRÌNH GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI – 2011

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

VŨ MINH TUẤN

NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM

SOÁT QUÁ TRÌNH GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG

Ngành: Công nghệ thông tin

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin

Mã số: 60 48 05

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN NGỌC HOÁ

HÀ NỘI - 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong luận văn là sản phẩm của riêng cá nhân tôi Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày hoặc là của cá nhân hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm theo quy định cho lời cam đoan của mình

Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2011

Học viên thực hiện

Vũ Minh Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trường Đại Học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi suốt hai năm qua

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành tới TS.Nguyễn Ngọc Hoá người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cha mẹ, các em tôi và bạn bè đã luôn ở bên cạnh tôi, giúp tôi vượt qua khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống

Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2011

Vũ Minh Tuấn

Mục lục

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 8

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CÔNG NGHỆ GPS 11

1 Giới thiệu chung 11

2 Tổng quan về GIS 11

2.1 Khái niệm 11

2.2 Biểu diễn dữ liệu không gian 12

2.3 Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý 13

2.4 Các chức năng của GIS 17

2.5 Các phép chiếu 18

2.6 Một số ứng dụng của GIS 21

3 Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu 22

3.1 Cấu trúc của hệ thống định vị toàn cầu GPS 22

3.2 Nguyên lý định vị GPS 23

3.3 Các ứng dụng của GPS 26

4 Kết luận 29

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG 30

1 Bài toán đặt ra 30

2 Quy trình chung 30

3 Đặc tả chi tiết quá trình giao vận trong ngân hàng 31

4 Quy định vận chuyển hàng đặc biệt 32

4.1 Thẩm quyền cấp lệnh và giấy ủy quyền vận chuyển hàng đặc biệt 32

4.2 Phương tiện vận chuyển hàng đặc biệt 33

4.3 Đảm bảo bí mật thông tin vận chuyển hàng đặc biệt 33

4.4 Đảm bảo an toàn trên đường vận chuyển hàng đặc biệt 34

4.5 Phối hợp bảo vệ trên tuyến đường vận chuyển hàng đặc biệt 34

4.6 Tổ chức tiếp nhận hàng đặc biệt 34

4.8 Trách nhiệm bảo vệ vận chuyển hàng đặc biệt 35

4.9 Trách nhiệm của người điều khiển phương tiện 36

4.10 Sổ sách theo dõi vận chuyển hàng đặc biệt 36

5 Tích hợp công nghệ trong quản lý giao vận 36

5.1 Mô hình tích hợp hệ thống 36

5.2 Thiết bị định vị giám sát 36

5.3 Modem GSM 37

5.4 Phần mềm GIS 40

6 Kết luận 43

CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG 44

1 Mục đích và yêu cầu chung 44

2 Phân tích và thiết kế hệ thống 45

2.1 Mô hình kiến trúc 45

2.2 User Case của chương trình 45

2.3 Use case khai báo xe 46

2.4 Use case khai báo lộ trình 47

3 Cài đặt chương trình 48

3.1 Tổ chức dữ liệu hệ thống 48

3.2 Môi trường phát triển 50

4 Thực nghiệm 51

4.2 Đánh giá 55

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

Hình 3.1: Mô hình kiến trúc tổng thể hệ thống giám sát giao vận 45

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

Kinh tế Việt Nam phát triển nhanh chóng tạo điều kiện cho sự phát triển nhanh chóngcủa các định chế tài chính, các ngân hàng Trong những năm gần đây các định chế tài chính, các ngân hàng đã liên tục mở rộng quy mô hoạt động, gia tăng số lượng chi nhánh, phòng giao dịch, quỹ tiết kiệm Đi đôi với sự phát triển này là nhu cầu vận chuyển các hàng hóa có giá trị lớn như:tiền mặt, giấy tờ có giá, vàng giữa trụ sở chính của ngân hàng với các chi nhánh, giữa chi nhánh ngân hàng nhà nước với các ngân hàng thương mại tăng cao.Nhu cần đảm bảo an ninh, an toàn tuyệt đối các đối tượng được vận chuyển giữa các điểm giao dịch trong các ngân hàng, tổ chức tài chính

Về cơ sở pháp lý, khi Nghị định 91 có hiệu lực vào tháng 07/2011 tới đây sẽ quy định các doanh nghiệp vận tải phải giám sát thời gian lái xe và hành trình của xe.Theo Nghị định 91/2009/NĐ-CP của Chính Phủ, kể từ ngày 1/7/2011, xe ô tô chở khách chạy với cự ly từ 500 km trở lên và xe kéo container cũng bắt buộc phải gắn thiết bị giám sát hành trình Vì thế, các doanh nghiệp sẽ quan tâm nhiều hơn và bắt đầu đầu tư vào các hệ thống quản lý quá trình giao vận và dịch vụ định vị toàn cầu

Như vậy việc xây dựng một hệ thống giám sát quá trình giao vận hàng hóa giá trị cho Ngân hàng là một nhu cầu cấp thiết và mong muốn đối với các ngân hàng thương mại nói chung và ngân hàng Đầu tư và Phát triển (BIDV) nói riêng Cùng với sự phát triển về công nghệ thì hệ thống này hoàn toàn có thể thực hiện và hứa hẹn mang lại hiệu quả cao

Với thực trạng đó, mục tiêu của luận văn này được chú trọng đến bài toán phân tích, tích hợp công nghệ để xây dựng hệ thống cho phép kiểm soát quá trình giao vận trong ngân hàng Để đạt được mục tiêu đó, hai công nghệ chính là hệ thống định vị toàn cầu GPS và hệ thống thông tin địa lý sẽ được tìm hiểu và ứng dụng trong giải pháp cho bài toán đặt ra Những kết quả thu được trong luận văn này được tổng hợp và trình bày

trong bachương như sau:

- Chương 1 Tổng quan về GIS và công nghệ GPS: trình bày một số lý thuyết cơ

- Chương 2 Nghiên cứu tích hợp hệ thống kiểm soát quá trình giao vận trong

ngân hàng: Chương này được tập trung giới thiệu những kết quả:

o Tìm hiểu, đánh giá nhu cầu, phạm vi của hệ thống quản lý giao vận

trong ngân hàng nói chung và ngân hàng Đầu tư và phát triển Việt Nam (BIDV) nói riêng

o Nghiên cứuxây dựng quy trình chung và đặc tả chi tiết quá trình giao

vận trong ngân hàng

o Tích hợp công nghệ trong quá trình giao vận: Nghiên cứu các phần mềm

GIS hỗ trợ lập trình, tìm hiểu thiết bị GPS

- Chương 3.Thực nghiệm: Chương này trình bày những kết quả thực nghiệmvới

hệ thống kiểm soát quá trình giao vận cho Ngân hàng Đầu tư và Phát triển Việt

Nam (BIDV)gồm các chức năng chính như:

o Quản lý bản đồ

o Khai báo lộ trình khi có xe mới Hoặc khai báo lại lộ trình của xe

o Giám sát được chính xác vị trí và các tình huống xảy ra như: Xe đỗ tại

một vị trí quá lâu, xe đi không đúng lộ trình đề ra

o Quản lý nhân viên và xe chở tiền

Phần cuối của luận văn được tác giả tóm tắt những đóng góp chính của luận văn,

đồng thời trình bày một số hướng phát triển kế tiếp của luận văn

Deleted: tác giả Deleted: tiến hành Deleted: với

Deleted: Cuối cùng tiến hành đánh giá

mô hình đề xuất

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CÔNG NGHỆ GPS

1 Giới thiệu chung

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) và hệ thống định

vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực có liên quan đến xác địnhvị trí không gian đối tượngtrong các chuyên ngành như an ninh, kinh tế,du lịch ở các nước trên thế giới.Công nghệ GPS bắt đầu được giới thiệu và ứng dụng vào Việt Nam từ giữa những năm 1990 chủ yếu để phục vụ cho việc thu thập số liệu toạ độ chính xác (X, Y, Z) của các điểm trắc địa gốc làm cơ sở phát triển các lưới trắc địa cấp thấp hơn, mà từ các điểm này công tác đo vẽ hiện trạng mặt đất sẽ được tiến hành Trong những năm gần đây, với việc xuất hiện các thiết bị đo GPS cầm tay đơn giản, rẻ tiền, việc ứng dụng công nghệ GPS vào công tác thu thập thông tin vị trí càng trở nên phổ biến trên thế giới và Việt Nam.Do ưu điểm thu thập nhanh dữ liệu vị trí của các thiết bị GPS cầm tay, một khối lượng dữ liệu có thể được tạo nên trong thời gian ngắn.Do vậy, để có thể khai thác hiệu quả lượng dữ liệu to lớn này, đòi hỏi phải ứng dụng công nghệ GIS vào việc lưu trữ, xử lý, quản lý, truy cập và biểu diễn chung Đó chính là mối liên quan giữa GIS và GPS được đề cập và tìm hiểu, ứng dụng ở luận văn này

dự đoán tác động và hoạch định chiến lược)

Hiện nay, những thách thức chính mà chúng ta phải đối mặt - bùng nổ dân số, ô nhiễm, phá rừng, thiên tai-chiếm một không gian địa lý quan trọng.Khi xác định một công việc kinh doanh mới (như tìm một khu đất tốt cho trồng chuối, hoặc tính toán lộ trình tối ưu cho một chuyến xe khẩn cấp), GIS cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp thông tin, khái quát các viễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp, và phát triển các giải pháp hiệu quả mà trước đây không thực hiện được GIS là một công cụ được các cá nhân, tổ chức, trường học, chính phủ và các doanh nghiệp sử dụng nhằm hướng tới các phương thức mới giải quyết vấn đề

Việc thể hiện những dữ liệu liên quan đến thông tin địa lý trong GIS chủ yếu được

sử dụng hai dạng cơ bản sau:

 Dữ liệu không gian: mô tả vị trí tương đối và tuyệt đối của một đặc tính địa lý

 Dữ liệu thuộc tính: mô tả các tính chất của dữ liệu không gian và liên quan Các tính chất này có thể là số lượng hay chất lượng trong tự nhiên Dữ liệu thuộc tính thường được mô hình hoá bằng mô hình quan hệ

2.2 Biểu diễn dữ liệu không gian

Trong GIS, bản đồ địa lý thực phải được số hoá thông qua việc sử dụng những kỹ thuật biểu diễn Những dữ liệu thu được phải thể hiện được những đối tượng thực (như

là đường phố, làn đường, cây cối, sông ngòi, …)

Hình 1.1: Biểu diễn dữ liệu dạng Vector và Raster

Hệ thống thông tin địa lý làm việc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lý khác nhau về

cơ bản - mô hình vector và mô hình raster Trong mô hình vector, thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ x,y Vị trí của đối tượng điểm, như lỗ khoan, có thể được biểu diễn bởi một toạ độ đơn (x,y) Đối tượng dạng đường, như đường giao thông, sông suối, có thể được lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ điểm Đối tượng dạng vùng, như khu vực buôn bán hay vùng lưu vực sông, được lưu như một vòng khép kín của các điểm toạ độ

Mô hình vector rất hữu ích đối với việc mô tả các đối tượng riêng biệt, nhưng kém hiệu quả hơn trong miêu tả các đối tượng có sự chuyển đổi liên tục như kiểu đất Mô hình raster được phát triển cho mô phỏng các đối tượng liên tục như vậy Một ảnh raster

là một tập hợp các ô lưới Mô hình dữ liệu raster biểu diễn các đối tượng bằng cách sử dụng một lưới bao gồm nhiều ô Các giá trị của các ô sẽ mô tả vị trí của các đối tượng Mức độ chi tiết của đối tượng phụ thuộc vào kích thước của các ô trong lưới Định dạng

dữ liệu raster rất phù hợp cho các bài toán phân tích không gian cũng như việc lưu các

dữ liệu dạng ảnh Dữ liệu dạng raster không thích hợp cho các ứng dụng như quản lý thửa đất vì ranh giới của các đối tượng cần phải được phân biệt rõ ràng

Cả mô hình vector và raster đều được dùng để lưu dữ liệu địa lý với nhưng ưu điểm, nhược điểm riêng Các hệ GIS hiện đại có khả năng quản lý cả hai mô hình này [2]

2.3 Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý

Hệ thống thông tin địa lý bao gồm các hợp phần cơ bản như sau: tài liệu không gian, người điều hành, phần cứng, phần mềm

Hình 1.2 Mô hình chức năng của GIS

2.3.1 Dữ liệu không gian

Dữ liệu không gian cỏ thể đến từ nhiều nguồn, có các nguồn tư liệu sau: số liệu tính toán thống kê, báo cáo, các quan trắc thực địa, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, bản đồ giấy (dạng analog) Kỹ thuật hiện đại về viễn thám và hệ thống thông tin địa lý có khả năng cung cấp thông tin không gian bao gồm các thuộc tính địa lý, khuôn dạng dữ liệu,

tỷ lệ bản đồ và các số liệu đo đạc Việc tích hợp các tư liệu địa lý từ nhiều nguồn khác nhau là đặc điểm cơ bản của một phần mềm GIS

Thông thường, tư liệu không gian được trình bày dưới dạng các bản đồ giấy với các thông tin chi tiết được tổ chức ở một file riêng Các tư liệu đó không đáp ứng được các nhu cầu hiện nay về tư liệu không gian là vì những lý do sau:

 Đòi hỏi không gian lưu trữ rất lớn, tra cứu khó khăn Để nhập và khai thác dữ liệu, nhất thiết phải liên kết được với các thông tin địa lý trên bản đồ và các dữ liệu

thuộc tính khác được lưu trữ riêng biệt và điều này trở nên rất khó khăn với hình thức lưu trữ dạng kho hoặc thư viện

 Các khuôn dạng lưu trữ truyền thống thường không tương thích với các tiêu chuẩn

dữ liệu hiện nay Thay thế cho các dữ liệu dạng truyền thống, hiện nay tư liệu dạng

số với một khối lượng rất lớn có thể được lưu trữ trong các đĩa CD, tương ứng với những khối lượng rất lớn của tư liệu analoge Tư liệu số còn cho khả năng xử lý tự động trên máy tính

Như vậy, hệ thống thông tin địa lý là sự phát triển đặc biệt để sử dụng công nghệ và nghệ thuật máy tính trong việc xử lý tư liệu không gian dạng số.[1]

2.3.2 Người điều hành

Vì hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống tổng hợp của nhiều công việc kỹ thuật,

do đó đòi hỏi người điều hành phải được đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực Người điều hành là một phần không thể thiếu được của Hệ thống thông tin địa lý Hơn nữa sự phát triển không ngừng của các kỹ thuật phần cứng và phần mềm đòi hỏi người điều hành phải luôn được đào tạo Những yêu cầu cơ bản về người điều hành bao gồm các vấn đề sau:

 Có kiến thức cơ bản về địa lý, bản đồ, máy tính và công nghệ thông tin:

 Việc đào tạo cơ bản về địa lý cung cấp khả năng khai thác các đặc điểm không gian (spatical process) và các quá trình không gian, đồng thời phát hiện được mối quan hệ không gian giữa các hợp phần

 Bản đồ học cung cấp các hiểu biết về thiết kế bản đồ, lập bản đồ (ví dụ: Lưới chiếu bản đồ, hệ thống tọa độ, các mẫu ký tự trên bản đồ và các kỹ thuật in ấn)

 Khoa học về máy tính và thông tin cung cấp các kiến thức cơ bản về phần cứng máy tính và vận hành thông thạo các chương trình liên kết phần cứng

 Có kinh nghiệm trong việc sử dụng các phần mềm GIS: việc đào tạo các phần mềm chủ yếu thường tập trung vào việc xử lý GIS, lập trình cơ bản, quản lý cơ sở

dữ liệu và một số công việc khác có liên quan đến tích hợp thông tin

 Có hiểu biết nhuần nhuyễn về dữ liệu: hiểu về nguồn dữ liệu, nội dung và độ chính xác của dữ liệu, tỷ lệ bản đồ nguyên thủy và các số liệu đo đạc của tập dữ liệu, cấu trúc của dữ liệu

 Có khả năng phân tích không gian Yêu cầu được đào tạo về các phương pháp xử

lý thống kê và xử lý định tính trong địa lý, việc đào tạo cho người xử lý có thể lựa chọn phương pháp tốt nhất để phân tích và áp dụng nhằm đưa ra kết quả tốt nhất Các yêu cầu trên là cần thiết đối với người điều hành Hệ thống thông tin địa lý Các huấn luyện chi tiết sẽ tùy thuộc nội dung và mục tiêu cũng như khả năng của máy tính

và phần mềm để lực chọn những chương trình đào tạo thích hợp

2.3.3 Phần cứng (máy tính và thiết bị ngoại vi)

Phần cứng của một hệ thống thông tin địa lý bao gồm các hợp phần sau: Bộ xử lý trung tâm (CPU), thiết bị nhập dữ liệu, lưu dữ liệu và thiết bị xuất dữ liệu

Bộ xử lý trung tâm (central processing unit - CPU): hệ thống điều khiển, bộ nhớ, tốc độ xử lý là những yếu tố quan trọng nhất của CPU Hiện nay xử lý hệ thống thông tin địa lý trên nền unix là hệ thống có đủ các chức năng nhất, trong khi với máy CP thì

hệ thống thông tin địa lý có những chức năng hạn chế hơn Các hệ xử lý GIS trước đây, phần lớn đều chạy trong trạm Unix Trạm Unix cho phép lưu trữ cơ sở dữ liệu lớn và nhiều chức năng xử lý khác nhau Tất nhiên với sự trợ giúp của window NT thì PC cũng

có thể so sánh được với hệ unix Ví dụ điểm hình về một hệ thống có hiệu quả là một hệ Unix nhỏ có cài đặt phần mềm ARC/INFO để quản lý và vận hành Hệ thống thông tin địa lý Hiện nay, các hệ thống xử lý liên tục được nâng cấp và khoảng cách giữa trạm Unix và PC càng hẹp dần

Nhập, lưu dữ và xuất dữ liệu: các thiết bị ngoại vi phục vụ cho việc nhập dữ liệu là: Bàn số hoá, máy quét để chuyển đổi dữ liệu analoge thành dạng số Hoặc đọc băng và đĩa CD - ROM có nhiệm vụ lấy thông tin hiện có trong băng và đĩa Các phương tiện thông dụng là ổ đĩa cứng, ổ đọc băng, ổ đĩa quang có thể ghi và xoá dữ liệu Thiết bị xuất dữ liệu bao gồm máy in đen trắng và màu, báo cáo, kết quả phân tích, máy in kim (plotter) Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ tin học và điện tử, đặc biệt là khi có thiết bị mạng cho phép san sẻ các chức năng và trao đổi giữa những người sử dụng và càng tạo điều kiện cho hệ thống thông tin địa lý phát triển

2.3.4 Phần mềm

Một hệ thống phần mềm xử lý GIS yêu cầu phải có hai chức năng sau: tự động hoá bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu Sự phát triển kỹ thuật GIS hiện đại liên quan đến sự phát triển của hai hợp phần này

a Tự động hóa bản đồ

Bản đồ học là môn khoa học, nghệ thuật và kỹ thuật thành lập bản đồ Do đó, tự động hoá bản đồ là thành lập bản đồ với sự trợ giúp của máy tính Một bản đồ là sự thể hiện bằng đồ họa của mối quan hệ không gian và các hình dạng (Pobinson và NNK, 1984) và mỗi một bản đồ là sự mô hình hoá thực tế theo những tỷ lệ nhất định Mô hình

đó yêu cầu biến đổi các số liệu ghi bản đồ thành bản đồ và gồm các công đoạn sau: Lựa chọn, phân loại, làm đơn giản hóa và tạo mẫu ký tự (Den - 1990)

Máy tính trợ giúp cho bản đồ học ở nhiều phương diện như sau:

 Trước hết, bản đồ trong máy tính là dạng số nên dễ dàng chỉnh sửa và việc chỉnh lý

đó tốn ít công sức hơn so với việc không có sự trợ giúp của máy tính Mặc dù việc

số hóa có thể dẫn đến nhiều lỗi và làm giảm độ chính xác, song các lỗi đó có thể sửa dễ dàng nếu phát hiện được Khi đó, bản đồ sẽ được hoàn thiện và lượng thông tin sẽ được nâng lên Đặc biệt, việc bổ sung thông tin cho bản đồ cũng dễ dàng thực hiện được

 Thứ hai, quá trình tạo chú giải và các chỉ dẫn lên bản đồ được thao tác với tốc độ nhanh nên giá thành thấp Việc lựa chọn, phân loại và làm đơn giản hóa các đặc điểm bản đồ cũng được thực hiện một cách khoa học Quá trình thiết kế và khái quát hóa bản đồ cũng được lập trình và tạo nên các chức năng cụ thể của phần mềm Kết quả như mong muốn có thể đạt được bởi nhiều cán bộ bản đồ hoặc do chính một cán bộ bản đồ làm trong nhiều thời gian khác nhau

 Thứ ba, thiết kế bản đồ có thể được hoàn thiện hơn qua việc thử và chỉnh sửa lỗi Kích thước, hình dạng hoặc vị trí của chữ hoặc ký hiệu trên bản đồ có thể dễ dàng được thay đổi và đưa về vị trí chính xác như mong muốn

hệ một cách hệ thống với vị trí không gian của chúng Sự liên kết đó là một ưu thế nổi bật của việc vận hành Hệ thống thông tin địa lý:

 Thứ nhất: các tài liệu liệu thuộc tính nhất thiết phải được thể hiện trên những chi tiết của bản đồ Ví dụ số liệu về dân số của một thành phố cũng được gọi ra một cách tự động mà không cần phải có một sự tra cứu nào khác Đối với bản đồ học

thì công việc tra cứu thường phải làm độc lập, không thực hiện tự động được Ngoài ra việc bổ sung số liệu cũng đòi hỏi phải được cập nhật thường xuyên nên chỉ hệ thống thông tin địa lý mới có thể đáp ứng được đầy đủ

 Thứ hai: sự thay đổi về những chi tiết bản đồ nhất thiết phải phù hợp với sự thay đổi về tự nhiên thuộc tính Ví dụ, sự thay đổi về diện tích đô thị về số liệu phải tương xứng với sự thay đổi về đường ranh giới thành phố Khi thay đổi ranh giới thì số liệu tính toán về diện tích cũng tự động được thay đổi

2.4 Các chức năng của GIS

Một phần mềm GIS các các chức năng cơ bản như sau: nhập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, điều khiển dữ liệu, hiển thị dữ liệu theo cơ sở địa lý và đưa ra những quyết định (decision making) (Calkins và Tomlinson 1997) Có thể khái quát về các chức năng đó như sau:

Nhập và bổ sung dữ liệu (entry and updating): Một trong những chức năng quan trọng của hệ thống thông tin địa lý là nhập và bổ sung dữ liệu mà công việc đó không tiến hành riêng rẽ Bất kỳ một hệ thống nào cũng phải cho phép nhập và bổ sung dữ liệu, nếu không có chức năng đó thì không được xem là một hệ thống thông tin địa lý vì chức năng đó là một yêu cầu bắt buộc phải có

Việc nhập và bổ sung dữ liệu phải cho phép sử dụng nguồn tự liệu dưới dạng số hoặc dạng analog Dạng tư liệu không gian như bản đồ giấy hoặc ảnh vệ tinh, ảnh máy bay phải được chuyển thành dạng số và các nguồn tư liệu số khác cũng phải chuyển đổi được để tương thích với cơ sở dữ liệu trong hệ thống đang sử dụng

Chuyển đổi dữ liệu: chuyển đổi dữ liệu là một chức năng rất gần với việc nhập và

bổ sung dữ liệu Nhiều phần mềm thương mại cố gắng giữ độc quyền bằng cách hạn chế đưa các khuôn dạng dữ liệu theo loại phổ cập Tuy nhiên người sử dụng phải lựa chọn

để hạn chế việc phải số hóa thêm những tài liệu hiện đang có ở dạng số Trong thực tế, cùng một tư liệu nhưng có thể tồn tại ở nhiều khuôn dạng khác nhau Vì vậy, đối với tư liệu quốc gia, không thể chỉ lưu giữ ở một dạng thuộc tính riêng biệt mà cần thiết phải lưu giữ ở nhiều khuôn dạng có tích chất phổ biến để sử dụng được trong nhiều ứng dụng khác nhau Như vậy, một phần mềm GIS cần phải có chức năng nhập và chuyển đổi nhiều khuôn dạng dữ liệu khác nhau

Lưu giữ tư liệu: Một chức năng quan trọng của hệ thống thông tin địa lý là lưu giữ

và tổ chức cơ sở dữ liệu do sự đa dạng và với một khối lượng lớn của dữ liệu không gian: đa dạng về thuộc tính, về khuôn dạng, về đơn vị đo, về tỷ lệ bản đồ Hai yêu cầu

cơ bản trong việc lưu trữ dữ liệu là: thứ nhất là phải tổ chức nguồn dữ liệu sao cho đảm bảo độ chính xác và không mất thông tin, thứ hai là các tài liệu cho cùng một khu vực song các dữ liệu lại khác nhau về tỷ lệ, về đơn vị đo thì phải được định vị chính xác và chuyển đổi một cách hệ thống để có thể xử lý hiệu quả

Điều khiển dữ liệu (data manipulation): Do nhiều hệ thống thông tin địa lý hoạt động đòi hỏi tư liệu không gian phải được lựa chọn với một chỉ tiêu nhất định được phân loại theo một phương thức riêng, tổng hợp thành những đặc điểm riêng của hệ thống, do đó hệ thống thông tin địa lý phải đảm nhiệm được chức năng điều khiển thông tin không gian Khả năng điều khỉển cho phép phân tích, phân loại và tạo lập các đặc điểm bản đồ thông qua các dữ liệu thuộc tính và thuộc tính địa lý được nhập vào hệ thống Các thuộc tính khác nhau có thể được tổng hợp, nắm bắt một cách riêng biệt và những sự khác biệt có thể được xác định, được tính toán và được can thiệp, biến đổi Trình bày và hiển thị: Đây cũng là một chức năng bắt buộc phải có của một Hệ thống thông tin địa lý Không gian dưới dạng tài liệu nguyên thủy hay tài liệu được xử

lý cần được hiển thị dưới các khuôn dạng như: chữ và số (text), dạng bảng biểu (tabular) hoặc dạng bản đồ Các tính toán chung và kết quả phân tích được lưu giữ ở dạng chữ và

số để dễ dàng in ra hoặc trao đổi giữa các lỗ phần mềm khác nhau Các dữ liệu thuộc tính có thể được lưu ở dạng bảng biểu hoặc các dạng cố định khác Bản đồ được thiết kế

để hiển thị trên màn hình hoặc lưu dưới dạng điểm (plot file) để in Như vậy, hiển thị và

in ra là những chức năng rất cần thiết của một Hệ thống thông tin địa lý

Phân tích không gian: Trước đây, chỉ có 5 chức năng mô tả ở trên là được tập trung, phát triển bởi những người xây dựng Hệ thống thông tin địa lý Chức năng thứ sáu là phân tích không gian được phát triển một cách thần kỳ dựa vào sự tiến bộ của công nghệ

và nó trở nên thực sự hữu ích cho người ứng dụng Những định nghĩa về hệ thống thông tin địa lý trước đây đã trở thành thực tiễn trên cơ sở ứng dụng trực tiếp chức năng phân tích không gian Theo quan điểm hiện nay thì chức năng đó cần thiết phải có đối với một

hệ thống được gọi là Hệ thống thông tin địa lý Tất nhiên các chức năng có thể khác nhau đối với từng hệ thống song đối với một hệ thống thông tin địa lý sử dụng tư liệu bản đồ thì chức năng đó là băt buộc Với một hệ thống như vậy thì các mô tả bằng lời có thể tổ chức thành các tham số riêng, các mô hình giải thích, dự báo đều có thẻ thực hiện trong chức năng xử lý không gian

2.5 Các phép chiếu

Trong phần này ta sẽ tìm hiểu ba phép chiếu cơ bản và thường được sử dụng nhất đó là

phép chiếu với mặt chiếu: mặt hình nón, mặt hình trụ và mặt phẳng phương vị

Bước đầu tiên khi tiến hành phép chiếu này là tạo ra một hay một tập các điểm tiếp xúc Các điểm tiếp xúc này được gọi là các tiếp điểm hay là tiếp tuyến (trong trường hợp là đường thẳng) Các điểm này có vai trò rất quan trọng, vì độ biến dạng của phép chiếu trên những điểm này bằng không Độ biến dạng sẽ tăng khi khoảng cách giữa điểm chiếu và điểm tiếp xúc tăng

Càng xa vĩ tuyến chuẩn độ biến dạng càng tăng Do đó để tăng độ chính xác người ta cắt

bỏ phần đỉnh của mặt nón hay ta không tiến hành chiếu lên vùng này Phép chiếu này thường được dùng cho việc chiếu các vùng có các vĩ tuyến trung bình chạy quavà hướng theo chiều đông - tây

 Hình trụ được đặt theo phương thẳng đứng và tiếp xúc với mặt cầu theo một

vĩtuyến, thường là đường xích đạo Gọi là phép chiếu Mercator

 Hình trụ được đặt theo phương nằm ngang, đường thẳng tiếp xúc là một kinh

tuyến Gọi là phép chiếu Transverse

 Hình trụ đặt xiên và tiếp xúc với mặt cầu theo một đường tròn có bán kính lớn

nhất (bằng với bán kính đường xính đạo) Gọi là phép chiếu Oblique

Phép chiếu thường được sử dụng nhất là Mercator Trong phép chiếu này, các đường kinh tuyến sẽ được chiếu thành những đường thẳng đứng cách đều nhau, các đường vĩ tuyến sẽ trở thành những đường nằm ngang khoảng cách không đều nhau; tăng dần về phía hai cực Do đó biến dạng sẽ tăng dần về phía hai cực Sau khi thực hiện phép chiếu, người ta sẽ cắt mặt hình trụ dọc theo một kinh tuyến, trải ra trên mặt phẳng ta sẽ thu được kết quả

Hình 1.4: Mặt chiếu hình trụ

Mặt phẳng phương vị

Là phép chiếu dữ liệu bản đồ lên một mặt phẳng tiếp xúc với mặt cầu Điểm tiếp xúc này có thể là: nằm tại hai cực, tại đường xích đạo, hoặc tại một vị trí bất kỳ nằm giữa Vị trí của điểm tiếp xúc cho ta biết vị trí tương đối của mặt phẳng chiếu với mặt

cầu và tạo nên ba kiểu chiếu khác nhau: polar, equatorial và oblique

Hình 1.5: Các vị trí của mặt phẳng phương vị

Mặt phẳng chiếu tiếp xúc với cực của mặt cầu là kiểu chiếu đơn giản nhất và cũng hay dùng nhất Trong phép chiếu này, các đường kinh tuyến sẽ được chiếu thành một chùm

đường thẳng giao nhau ở điểm cực, vĩ tuyến là các đường tròn có cùng tâm là cực của mặt cầu Góc giữa các đường kinh tuyến được bảo tồn.1

dữ liệu của ảnh vệ tinh Những vùng chịu tổn thất từ vùng khai hoang có thể được định nghĩa và phân tích trên cơ sở dữ liệu chồng lấp của các yêu cầu về loại đất, sự gia tăng năng suất, thời gian, loại, tỷ lệ, và khả năng quản lý, nhu cầu thực tế có thể được chỉ ra

Một hướng sử dụng quan trọng khác của GIS là trong phân tích thống kê những đặc điểm (như diện tích của khu rừng hay chiều dài của con sông, kênh, đường, vùng) qua việc xác định các vùng đệm Ví dụ, đất xung quanh một khu rừng được giới hạn có thể được nghiên cứu để quyết định cách sử dụng đất thích hợp nhất, vùng đệm xung quanh có thể được chồng lấp với hiện trạng đất có khả năng tiềm tàng lý tưởng để chọn

ra cách sử dụng có hiệu quả nhất

Một phương pháp khác có thể được sử dụng để đánh giá thích nghi đất cho việc canh tác các vụ riêng biệt Phương pháp bao gồm sử dụng một vài bản đổ có chủ đề từ

dữ liệu của vệ tinh cũng như dữ liệu không ảnh Thí dụ, tài nguyên đất có thể được dùng

để đánh giá cho sự phát triển ruộng lúa Các dữ liệu về điều kiện đất, sức sản xuất của đất và yêu cầu điều kiện ẩm độ đất cần phải được thu thập và đánh giá khả năng thích nghi cho các vùng trồng lúa

Có thể nói GIS là một hệ thống dưới dạng số dùng cho việc phân tích và quản lý các số liệu thuộc về địa lý được kết hợp với các hệ thống phụ dùng cho việc nhập các dữ

1

Chi tiết tham khảo tại http://my.opera.com/hapn2/blog/t-ng-quan-gis-ph-n-2

liệu và quyết định một kế hoạch phát triển nào đó Thí dụ như các bản đổ đất, mưa, địa hình, mật độ dân số, sử dụng đất, có thể được kết hợp để phát triển thành một bản đổ mới sẽ chỉ ra được những vùng có khả năng đất bị xói mòn hoặc những vùng đất thích nghi cho sự phát triển của các loại cây ăn trái hoặc lúa 2, 3 vụ, với các mức độ khác

nhau tuỳ vào các yêu cầu mà ta đã đặt ra trước đó.[7]

3 Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu

Từ những năm 1960, Bộ quốc phòng Mỹ và cơ quan hàng không và không gian quốc gia (NASA) đã triển khai hệ thống đạo hàng mang tên TRANSIT Hệ thống này đã sớm đạt được các ưu điểm của hệ thống đạo hàng và trở thành dịch vụ dẫn đường từ năm 1967 Hệ thống TRANSIT hoạt động trên nguyên lý Doppler, các vệ tinh của TRANSIT phát tín hiệu ở hai tần số là 150MHz và 400MHz Với tần số này các tín hiệu truyền từ vệ tinh dễ bị tầng điện ly làm chậm và bị nhiễu Việc quan sát vệ tinh TRANSIT chỉ kéo dài 20', trong khi đó yêu cầu của định vị điểm phải quan sát vệ tinh 1-3h Theo ước tính có khoảng 80.000 đơn vị dân sự đã sử dụng hệ thống TRANSIT cho đạo hàng Hệ thống TRANSIT kết thúc sử dụng vào năm 1996

Hệ thống định vị toàn cầu GPS được viết đầy đủ là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Global Positioning System) Ngày 22 tháng 2 năm 1978 vệ tinh đầu tiên của hệ thống định vị toàn cầu GPS đó đưa lờn quỹ đạo Từ năm 1978 - 1985 có 11

vệ tinh Block I được phóng lên quỹ đạo Hiện nay hầu hết số vệ tinh thuộc Block I đó hết thời hạn sử dụng Việc phóng vệ tinh thế hệ Block II bắt đầu vào năm 1989, sau giai đoạn này hệ thống gồm 24 vệ tinh triển khai trên 6 quỹ đạo nghiêng 55o so với mặt phẳ

ng xích đạo trái đất với chu kỳ 12h ở độ cao khoảng 20.200 km Loại vệ tinh thế

hệ II (Block IIR) được đưa lên quỹ đạo năm 1995 , cho đến nay có 32 vệ tinh GPS đang hoạt động

Trước năm 1980 hệ thống GPS chỉ được sử dụng cho mục đích quân sự,sau năm

1980 chính phủ Mỹ đó cho phép đưa vào sử dụng trong các lĩnh vực về dân sự.[10]

3.1 Cấu trúc của hệ thống định vị toàn cầu GPS

Quỹ đạo vệ tinh gần hình tròn, ở độ cao 20.200 km, chu kỳ 12h Mỗi vệ tinh có trang bị tên lửa đẩy để điều chỉnh quỹ đạo và thời gian sử dụng của mỗi vệ tinh khoảng 7,5 năm

3.1.2 Bộ phận điều khiển

Bộ phậnđiều khiển gồm 5 trạm mặt đất phân bố đều quanh trái đất trong đó có trạm chủ (Master Station) đặt tại căn cứ không quân Falcon ở Colorado Sping, bang Colorado, USA và 4 trạm theo dõi (Monitor Station) Trạm chủ là nơi nhận và xử lý các tín hiệu thu từ vệ tinh tại 4 trạm theo dõi

Sau khi số liệu GPS được thu thập, xử lý, toạ độ và độ lệch đồng hồ của từng vệ tinh được tính toán và hiệu chỉnh tại trạm chủ và sau đó truyền tới các vệ tinh hàng ngày qua các trạm theo dõi.[10]

3.1.3 Bộ phận sử dụng

Gồm tất cả các máy móc thiết bị nhận thông tin từ vệ tinh để khai thác, sử dụng cho mục đích và yêu cầu khác nhau như dẫn đường trên biển, trên không và đất liền, phục vụ cho các công tác đo đạc ở nhiều nơi trên thế giới

Tín hiệu vệ tinh được thu qua anten của máy thu Cấu tạo anten đẳng hướng của máy thu GPS có thể bắt tín hiệu GPS ở mọi hướng, tâm pha của anten là điểm thu tín hiệu và là điểm xác định toạ độ Tuỳ theo mục đích của các ứng dụng mà các máy thu GPS có thiết kế cấu tạo khác nhau cùng với các phần mềm xử lý và quy trình thao tác thu thập số liệu ngoài thực địa.[10]

3.2 Nguyên lý định vị GPS

3.2.1 Các đại lượng đo

Việc định vị bằng GPS thực hiện trên cơ sở sử dụng hai dạng đại lượng đo cơ bản, đó là đo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code và P-code) và đo pha của sóng tải (L1, L2)

a) Đo khoảng cách giả theo C/A-code và P-code

Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải Máy thuGPS cũng tạo ra code tựa ngẫu nhiên đúng như vậy Bằng cách so sánh code thu từ vệ tinh và code của chính máy thu tạo ra có thể xác định được khoảngthời gian lan truyền của tín hiệu code, từ đó dễ dàng xác định được khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu (đến tâm anten của máy thu) Do có sự không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và máy thu, do có ảnh hưởng của môitrường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tính theo khoảng thời gian đo đượckhông phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu, đó là khoảng cách giả

Hình 1.6: Xác định hiệu số giữa các thời điểm

Nếu ký hiệu toạ độ của vệ tinh là xs, ys, zs; toạ độ của điểm xét (máy thu)

là x,y,z; thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến điểm xét là t, sai số không đồng bộ giữa đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là Δt, khoảng cách giả đo được là R, ta có phương trình:

trong đó c là tốc độ lan truyền tín hiệu

Trong trường hợp sử dụng C/A-code, theo dự tính của các nhà thiết kế hệ thống GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền tín hiệu chỉ có thể đảm bảo độ chính xác

đo khoảng cách tương ứng cỡ 30m Nếu tính đến ảnh hưởng của điều kiện lan truyền tín hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A code sẽ ở mức 100m là mức có thể chấp nhận được để cho khách hàng dân sự được khai thác Song kỹ thuật xử lý tín hiệu code này đã được phát triển đến mức có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách cỡ 3m, tức là hầu như không thua kémso với trường hợp sử dụng P-code vốn không dành cho khách hàng đại trà.Chính vì lý do này mà Mỹ đã đưa ra giải pháp SA để hạn chế khả năng thực tếcủa C/A code Nhưng ngày nay do kỹ thuật đo GPS có thể khắc phục được nhiễu SA, Chính phủ Mỹ đã tuyên bố bỏ nhiễu SA trong trị đo GPS từ tháng 5năm 2000.[4,6]

b) Đo pha sóng tải

Các sóng tải L1,L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao.Với mục đích này người ta tiến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải do máythu nhận được từ vệ tinh và pha của tín hiệu do chính máy thu tạo ra Hiệu số pha do máy thu đo được ta hãy

ký hiệu là Φ (0<Φ<2π)

Khi đó ta có thể viết:

trong đó: R là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu;

λ là bước sóng của sóng tải;

N là số nguyên lần bước sóng λ chứa trong R;

Δt là sai số đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và máy thu;

N còn được gọi là số nguyên đa trị, thường không biết trước mà cần phải xác định trong thời gian đo

Trong trường hợp đo pha theo sóng tải L1 có thể xác định khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu với độ chính xác cỡ cm thậm chí nhỏ hơn Sóng tải L2 cho độ chính xác thấp hơn nhiều, nhưng tác dụng của nó là cùng với L1 tạo ra khả năng làm giảm đáng kể tầng điện ly và việc xác định số nguyên đa trị được đơn giản hơn.[4,6]

3.2.2 Định vị tuyệt đối (point positioning)

Đây là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định ngay toạ độ củađiểm quan sát trong hệ toạ độ WGS84 Đó có thể là các thành phần toạ độ vuông góc không gian (X,Y,Z) hoặc các thành phần toạ độ mặt cầu (B,L,H).Hệ thống toạ độ WGS 84 là hệ thống toạ độ cơ sở của GPS, toạ độ của vệ tinhvà điểm quan sát đều lấy theo hệ thống toạ độ này Nó được thiết lập gắn với elipxoid có kích thước như sau:

a= 6378137 1/α = 298,2572

Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là khoảng cách giả từ vệ tinh đến máy thu theo nguyên tắc giao hội cạnh không gian từ các điểm

đã biết toạ độ là các vệ tinh

Nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu code tựa ngẫu nhiên từ vệ tinh đến máy thu, ta sẽ tính được khoảng cách chính xác giữa vệ tinh và máy thu Khi đó

3 khoảng cách được xác định đồng thời từ 3 vệ tinh đến máy thu sẽ cho ta vị trí không gian đơn trị của máy thu Song trên thực tếcả đồng hồ trên vệ tinh và đồng hồ trong máy thu đều có sai số, nên khoảng cách đo được không phải là khoảng cách chính xác Kết quả là chúng khôngthể cắt nhau tại một điểm, nghĩa là không thể xác định được vị trí của máy thu Để khắc phục tình trạng này cần sử dụng thêm một đại lượng đo nữa, đólà khoảng cách từ vệ tinh thứ 4, ta có hệ phương trình:

(xs1- x)2 +(ys1- y)2 +(zs1- z)2 = (R1-cΔt)2 (xs2- x)2 +(ys2- y)2 +(zs2- z)2 = (R2-cΔt)2 (xs3- x)2 +(ys3- y)2 +(zs3- z)2 = (R3-cΔt)2 (xs4- x)2 +(ys4- y)2 +(zs4- z)2 = (R4-cΔt)2 Với 4 phương trình 4 ẩn số (x, y, z, Δt) ta sẽ tìm được nghiệm là toạ độ tuyệt đối của máy thu, ngoài ra còn xác định thêm được số hiệu chỉnh của đồng hồ (thạch anh) của máy thu

Trên thực tế với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, sốlượng vệ tinh

mà các máy thu quan sát được thường từ 6-8 vệ tinh, khi đónghiệm của phương trình sẽ tìm theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất.[4,6]

3.2.3 Định vị tương đối (Relative Positioning)

Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan sát khác nhau để xác định ra hiệu toạ độ vuông góc không gian (ΔX, ΔY, ΔZ) hay hiệu toạ độ mặt cầu (ΔB,ΔL,ΔH) giữa chúng trong hệ toạ độ WGS 84

Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đạilượng đo là pha của sóng tải Để đạt được độ chính xác cao và rất cao cho kếtquả xác định hiệu toạ

độ giữa hai điểm xét, người ta đã tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau cho pha sóng tải nhằm làm giảm ảnh hưởng đến các nguồnsai số khác nhau như: Sai số của đồng hồ

vệ tinh cũng như của máy thu, sai số toạ độ vệ tinh, sai số số nguyên đa trị

Ta ký hiệu Φ(ti) là hiệu pha của sóng tải từ vệ tinh j đo được tại trạm r vào thời điểm ti, khi đó nếu hai trạm đo 1 và 2 ta quan sát đồng thời vệ tinh jvào thời điểm ti, ta

sẽ có sai phân bậc một được biểu diễn như sau:

trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh

Nếu hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào thờiđiểm ti,

ta có phân sai bậc hai:

trong công thức này ta thấy không còn ảnh hưởng của sai số đồng hộ vệ tinhvà máy thu Nếu xét hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào

thời điểm ti và ti+1, ta sẽ có phân sai bậc ba:

sai phân này cho phép loại trừ sai số số nguyên đa trị

Hiện nay hệ thống GPS có khoảng 27-28 vệ tinh hoạt động Do vậy, tạimỗi thời điểm ta có thể quan sát được số vệ tinh nhiều hơn 4 Bằng cách tổng hợp theo từng cặp

vệ tinh sẽ có rất nhiều trị đo, mặt khác thời gian thu tín hiệu trong đo tương đối thường khá dài vì vậy số lượng trị đo để xác định ra hiệutoạ độ giữa hai điểm là rất lớn, khi đó bài toán sẽ giải theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất [4.6]

3.3 Các ứng dụng của GPS

3.3.1 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ mặt đất

Độ chính xác cao của các trị số đo Phase sóng mang GPS cùng với những thuật toán bình sai xấp xỉ dần cung cấp một công cụ thích hợp cho nhiều nhiệm vụ khác nhau trong công tác trắc địa và bản đồ Chúng ta có thể chia các ứng dụng này làm 4 loại:

- Đo đạc địa chính

- Lập lưới khống chế trắc địa

- Theo dõi độ biến dạng cục bộ

- Theo dõi độ biến dạng toàn bộ

Đo đạc địa chính đòi hỏi độ chính xác vị trí tương đối khoảng 10-4 Người ta có thể đạt được độ chính xác này một cách dễ dàng bằng cách quan trắc GPS

Lưới khống chế trắc địa là những lưới trắc địa có độ chính xác cao Độ chính xác yêu cầu về vị trí tương đối khoảng 5.10-6 đến 1.10-6 ứng với các cự ly 20 - 100 km Độ chính xác này có thể đạt được bằng cách xử lý sau các trị đo phase sóng mang GPS bằng những phần mềm tiêu chuẩn Các cấp hạng khống chế thấp hơn (ví dụ lưới đo vẽ bản đồ) có thể cũng được thành lập bằng phương pháp GPS

3.3.2 Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất

Việc phổ biến rộng rãi phép định vị hàng hải bằng GPS trong giao thông dân dụng hầu như tăng dần dần thay thế các phương pháp truyền thống Trong việc xác định các hành trình trên mặt đất, một màn hình tự động thể hiện vị trí của phương tiện (được xác định bằng GPS) trên một sơ đồ điện tử có thể sẽ thay thế sự so sánh có tính thủ công các vật thể xung quanh phương tiện với bản đồ truyền thống Ứng dụng này thuộc loại cực kỳ quan trọng đối với các phương tiện thi hành luật pháp, công tác tìm kiếm hoặc cứu hộ

Việc theo dõi vị trí và sự chuyển động của các phương tiện có thể đạt được nếu các phương tiện này được trang bị những máy phát chuyển tiếp tự động để hỗ trợ máy thu GPS Vị trí được xác định bằng các thiết bị thu và xử lý GPS có thể được truyền đến một địa điểm trung tâm được thể hiện trên màn hình

3.3.3 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ trên biển:

Nhờ độ chính xác cao và thời gian cần thiết để đo một vị trí chỉ định (Fix) ngắn,

hệ GPS đặc biệt phù hợp với công việc định vị ven bờ và ngoài khơi Đối với công tác trắc địa biển, yêu cầu độ chính xác về vị trí mặt phẳng thường thay đổi trong khoảng từ một vài decimet đến một vài chục mét Để đáp ứng các yêu cầu này cần phải sử dụng những kỹ thuật quan sát và xử lý số liệu khác nhau bằng cách sử dụng các phép đo giả

cự ly hoặc phép đo phase sóng mang Các ứng dụng trên biển bao gồm đo vẽ bản đồ, các chướng ngại dẫn đường tàu thuyền (đo vẽ bãi cạn, đo vẽ phao nổi) và đo vẽ các cầu tàu

và bến cảng Các yêu cầu định vị trong thám hiểm địa lý đáy biển (ví dụ đo địa chấn) cũng như các yêu cầu về định vị hố khoan đều có thể được đáp ứng bằng GPS.Trong trắc địa biển (địa hình đáy biển, trường trọng lực của trái đất ) đều có thể dùng GPS làm công cụ định vị

3.3.4 Các ứng dụng trong giao thông và hải dương học trên biển

Hệ thống địnhvị GPS đã trở thành một công cụ dẫn đường hàng hải trên biển lý tưởng Yêu cầu độ chính xác dẫn hướng đi trên biển thay đổi trong khoảng từ một vài

mét (trên bãi biển, bến tàu và dẫn hướng trên sông) đến một vài trăm mét (dẫn hướng trên đường đi) Thủ tục định vị GPS chính xác sử dụng cả phép đo giả ngẫu nhiên và phép đo phase sóng mang có thể đưa đến việc dẫn hướng đi của tàu thuyền trên sông và ven biển không cần đến phao nổi, công tác tìm kiếm và cứu hộ ngoài khơi xa cũng sẽ có hiệu quả hơn nhờ được nâng cao độ chính xác việc dẫn hướng đường đi

Các nhu cầu định vị đối với công tác dã ngoại trong vật lý đại dương cũng có thể được đáp ứng nhờ hệ GPS Phép đo phase của sóng mang bổ túc cho ta tốc độ tàu thuyền chính xác, là số liệu cần thiết trong nghiên cứu các dòng chảy của đại dương

3.3.5 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ hàng không

Trong ứng dụng đo đạc và đo vẽ bản đồ từ ảnh máy bay, hệ định vị GPS cung cấp kỹ thuật dẫn đường bay, xác định tâm chính ảnh

Trong đo vẽ ảnh hàng không, yêu cầu độ chính xác dẫn đường bay khoảng một vài chục mét - có thể thực hiện được một cách dễ dàng nhờ hệ GPS Phép xử lý sau với

độ chính xác cao bằng GPS có thể thay thế kỹ thuật tam giác ảnh không gian và do đó

có thể đóng vai trò của các điểm khống chế mặt đất một cách tuyệt hảo Yêu cầu về độ chính xác của phép định vị trong lĩnh vực ứng dụng này thay đổi trong khoảng từ 0.5m đến 26m tuỳ theo từng loại tỉ lệ bản đồ khác nhau

Phép đo sâu laze hàng không và phép xạ ảnh rada đòi hỏi độ chính xác định vị bộ cảm biến không cao có thể thực hiện một cách dễ dàng bằng các số đo GPS

3.3.6 Ứng dụng GPS trong Cơ quan chính phủ

Ngay từ những ngày đầu tiên phát triển công nghệ GPS, chính phủ vẫn luôn dẫn đầu trong việc khai thác và sử dụng Từ cấp trung ương đến địa phương, từ đô thị tớinông thôn, GPS và GIS tạo điều kiện thực sự thuận lợi giúp các cơ quan công quyền hoànthành tốt nhiệm vụ được giao

Có thể bạn chỉ là người duy nhất trong bộ phận thành lập bản đồ của một tổ chức chính phủ chuyên trách về phòng cháy chữa cháy, hay bạn là thành viên của bộ lâm nghiệp chuyên quản lý rừng và các khu bảo tồn thiên nhiên rộng hàng nghìn héc ta, chúng tôi luôn có giải pháp tốt nhất dành cho bạn

Những công nghệ thu thập số liệu Bản đồ và GPS/GIS của Trimble làm cho công việc của các cơ quan chính phủ trở nên đơn giản hơn rất nhiều mà không phụ thuộc vào kiểu, khối lượng số liệu được thu thập, lưu trữ, xử lý và phân tích cho dù đó có thể là một lượng số liệu không gian rất lớn Các sản phẩm Bản đồ và GIS của Trimble đảm bảo cung cấp giải pháp hoàn chỉnh cho các cơ quan thành phố, các đơn vị quân sự, các cục bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và bất kỳ cơ quan chính phủ nào có nhu cầu quản lý

số liệu nhằm mục đích hỗ trợ việc ra các quyết định nhanh chính xác nhất Nếu bạn là

nhân viên công quyền của chính phủ, không cần phải lo lắng, Trimble và chúng tôi có giải pháp công nghệ GPS và GIS dễ sử dụng, giá thành hợp lý dành riêng cho bạn [4,6]

4 Kết luận

Trong phần này, chúng tôi đã trình bày những kiến thức liên quan đến hệ thống thông tin địa lý và hệ thống định vị toàn cầu, làm nền tảng để xây dựng giải pháp cho mục tiêu chính của luận văn Trong chương tới, chúng tôi sẽ tập trung nghiên cứu tích hợp hệ thống kiểm soát quá trình giao vân trong ngân hàng