Ứng dụng công nghệ gps gis vào phát triển hệ thống theo dõi xe buýt hà nội

Việc vận hành hệthống xe buýt hiện tại ở Hà Nội trong những năm vừa qua đã giải quyết được phầnnào các vấn đề giao thông: tắc đường, giảm ô nhiễm môi trường...Tuy nhiên, nhucầu đi lại hi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

──────── * ───────

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS - GIS VÀO PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG THEO DÕI XE

BUÝT HÀ NỘI

Sinh viên thực hiện : Vũ Ngọc Thành

Lớp CNPM - K51 Giáo viên hướng dẫn: GVC - ThS

Lương Mạnh Bá

HÀ NỘI 6-2011

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Thông tin về sinh viên

Họ và tên sinh viên: Vũ Ngọc Thành

Điện thoại liên lạc : 0944.222.012 Email: lampard_hut@yahoo.com

Lớp: CNPM K51 Hệ đào tạo: Chính Quy

Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Thời gian làm ĐATN: Từ ngày 02/2011 đến 06/2011

2 Mục đích nội dung của ĐATN

Ứng dụng công nghệ GPS - GIS vào phát triển hệ thống theo dõi xe buýt Hà Nội

3 Các nhiệm vụ cụ thể của ĐATN

 Tìm hiểu công nghệ GPS, GIS áp dụng vào theo dõi và quản lý giao thông nói chung và xe buýt nói riêng

 Xây dựng mô hình đề xuất áp dụng vào theo dõi và quản lý hệ thống xe buýt sử dụng GPS, GIS

 Ứng dụng GPS, GIS xây dựng hệ thống demo cho phép:

 Tương tác giữa GPS Tracker – Server: Truyền, trao đổi dữ liệu

 Theo dõi thời gian thực hoạt động của xe buýt, xem lịch sử hoạt động

 Tra cứu thông tin về các tuyến xe, trạm xe, tìm đường

 Quản trị hệ thống: Quản lý tuyến buýt, bãi xe

4 Lời cam đoan của sinh viên:

Tôi - Vũ Ngọc Thành - cam kết ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của Ths - GVC Lương Mạnh Bá

Các kết quả nêu trong ĐATN là trung thực, không phải là sao chép toàn văn của bất kỳcông trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng 05 năm2011

Tác giả ĐATN

Vũ Ngọc Thành

5 Xác nhận của giáo viên hướng dẫn về mức độ hoàn thành của ĐATN và cho phép bảovệ:

Hà Nội, ngày tháng 05 năm2011

Giáo viên hướng dẫn

ThS - GVC Lương Mạnh Bá

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2

MỤC LỤC 3

LỜI CẢM ƠN 5

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6

ABSTRACT OF THESIS 7

DANH MỤC CÁC HÌNH 8

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 10

MỞ ĐẦU 11

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP 12

1 Bài toán theo dõi và quản lý vận tải nói chung 12

2 Các vấn đề thực trạng và đánh giá hệ thống quản lý xe buýt Hà Nội 13

a Các vấn đề thực trạng hệ thống quản lý xe buýt Hà Nội 13

b Đánh giá hệ thống quản lý xe buýt hiện tại 14

3 Xây dựng giải pháp cho hệ thống theo dõi và quản lý xe buýt Hà Nội 15

a Module di động 15

b Module kết nối GPS Tracker - Server 16

c Server 17

d Trung tâm theo dõi và điều hành 17

e Cơ sở quản lý, bãi xe 18

f Người dùng 20

g Phân phối thông tin qua website 20

4 Phân tích khả năng áp dụng mô hình vào thực tế 20

PHẦN II: NỀN TẢNG CÔNG NGHỆ TRONG HỆ THỐNG 21

1 Công nghệ GPS 21

1.1 Tổng quan về GPS (Global Postioning System) 21

1.2 GPS – Một vài khái niệm cơ bản: 21

1.3 Dịch vụ định vị GPS 23

1.4 Nguyên lý hoạt động cơ bản của GPS 23

2 Công nghệ GIS 23

2.1 Khái niệm 23

2.2 Ứng dụng 24

2.3 Cơ sở dữ liệu địa lý 25

3 Framework GMap4JSF, OpenGTS 26

3.1 Gmap4JSFLibrary 26

3.2 Framework OpenGTS 27

PHẦN III: XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ CÀI ĐẶT 28

1 Phân tích chức năng, thiết kế hệ thống 28

2 Phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu 37

3 Các kĩ thuật quan trọng xử lý trong hệ thống 45

3.1 Xây dựng giao thức truyền nhận giữa GPS Tracker và Server 45

3.2 Kĩ thuật xây dựng bản đồ xe buýt và tích hợp bản đồ Google Map 47

3.3 Kĩ thuật theo dõi thời gian thực trong hệ thống 47

4 Cài đặt và thiết kế giao diện 47

4.1 Chức năng đăng nhập hệ thống 47

4.2 Các chức năng tra cứu 48

4.3 Chức năng theo dõi thời gian thực 52

4.4 Chức năng xem lịch sử 53

4.5 Các chức năng quản trị hệ thống 55

4.6 Môi trường cài đặt hệ thống 58

4.7 Đánh giá hệ thống và so sánh với hệ thống khác 58

KẾT LUẬN 59

1 Ưu điểm của hệ thống theo dõi và quản lý xe buýt Hà Nội 59

2 Nhược điểm và các vấn đề chưa làm được trong hệ thống 59

3 Hướng phát triển 59

PHỤ LỤC 60

1 Cấu hình truyền dữ liệu GPS Track - Server 60

2 Tổng quan về công tác quản lý 60

3 Các mẫu giấy khai việc sử dụng hệ thống xe buýt hiện tại ở Hà Nội 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

LỜI CẢM ƠN

Quá trình học tập dưới mái trường Đại học Bách Khoa Hà Nội là một khoảng thờigian có rất nhiều ý nghĩa đối với mỗi thế hệ sinh viên chúng em Ở đây, chúng em đã đượccác thầy cô cung cấp và truyền đạt rất nhiều kiến thức chuyên môn cần thiết và quý giá.Bên cạnh đó, chúng em còn được rèn luyện tinh thần học tập và làm việc một cách độc lậpđầy tính sáng tạo Tất cả những yếu tố đó là những hành trang hết sức cần thiết cho chúng

em trên con đường bước vào tương lai

Đồ án tốt nghiệp chính là cơ hội cho chúng em có thể áp dụng, tổng kết lại nhữngkiến thức mà mình đã tích lũy trong suốt quá trình học tập Thông qua quá trình làm đồ án,bản thân em cũng đã rút ra những kinh nghiệm thực tế hết sức quý báu Sau một học kỳ tậptrung thời gian và công sức thực hiện đề tài với sự nỗ lực của bản thân và đặc biệt với sự

hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo – Giảng viên chính - Thạc sĩ Lương Mạnh Bá,

em đã hoàn thành đồ án một cách thuận lợi và thu được những kết quả nhất định Tuynhiên, bên cạnh những kết quả đạt được chắc chắn sẽ không tránh khỏi sai lầm, thiếu sóttrong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Em mong nhận được sự phản hồi từ phía thầy

cô, sự phê bình và góp ý của thầy cô sẽ là những bài học quý báu cho em

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo – Thạc sĩ

Lương Mạnh Bá, giảng viên chính Bộ môn Công nghệ phần mềm, Viện Công nghệ thông

tin, Trường Đại học Bách khoa Hà nội Trong suốt thời gian thực hiện đồ án thầy luôn tạođiều kiện tốt nhất và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Công nghệ phần mềm,Viện Công nghệ thông tin cùng toàn thể các thầy cô giáo trong trường Đại học Bách khoa

Hà nội đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu trong quá trình học tập

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã động viên khích lệ emtrong quá trình học tập cũng như trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp

Cuối cùng, em xin kính chúc các thầy cô luôn luôn mạnh khỏe tiếp tục đạt đượcnhiều thắng lợi trong sự nghiệp nghiên cứu khoa học và giáo dục cao cả của mình

Hà nội, ngày tháng 05 năm 2011

Vũ Ngọc Thành

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Mở đầu

Phần I: Đặt vấn đề và định hướng giải pháp

1 Đặt vấn đề bài toán theo dõi và quản lý giao thông

2 Các vấn đề thực trạng và đánh giá hệ thống quản lý xe buýt Hà Nội

3 Xây dựng giải pháp cho hệ thống theo dõi và quản lý xe buýt Hà Nội

4 Phân tích khả năng áp dụng mô hình vào thực tế

Phần II: Nền tảng công nghệ trong hệ thống

1 Công nghệ GPS

2 Công nghệ GIS

3 Các framework Gmap4JSF, OpenGTS

Phần III: Xây dựng hệ thống và cài đặt

1 Phân tích chức năng, thiết kế hệ thống

2 Phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu

3 Các kĩ thuật xử lý quan trọng trong hệ thống

4 Xây dựng hệ thống demo cho phép :

a Tương tác giữa GPS Tracker – Server : Truyền, trao đổi dữ liệu

b Theo dõi thời gian thực hoạt động của xe buýt, xem lịch sử hoạt động

c Tra cứu thông tin về các tuyến xe, trạm xe, tìm đường

d Quản trị hệ thống : Quản lý tuyến buýt, bãi xe

5 Đánh giá ưu, nhược điểm và khả năng thực hiện hệ thống

Kết luận

Phụ lục

Tài liệu tham khảo

ABSTRACT OF THESIS

Preface

Part I: Posing the problem and orienting a solution

1 Posing the problem of observing and managing the traffic

2 Actual problems and assessment of current bus management system in Hanoi

3 Constructing solutions to the problems of observing and managing bus system inHanoi

4 Analyzing applicability of models into real life

Part II: Technology base in the system

1 GPS technique

2 GIS technique

3 Gmap4JSF, OpenGTS Frameworks

Part III: System construction and Installation

1 Analyzing and designing the system

2 Analyzing and designing the database

3 Important treatment techniques in the system

4 Constructing demo system enabling:

a Interaction between GPS Tracker and Server: Transmitting and exchangingdata

b Observing the real time operation of buses, seeing the operation history

c Searching for information about buses and bus stops and finding the way

d System management: Managing buses, bus park

5 Assessing advantages, disadvantages and implementation possibility of the system

Conclusion

Appendix

References

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Mô hình gửi tín hiệu GPS về trung tâm qua GPRS 11

Hình 2 Hệ thống giám sát vận tải 12

Hình 3 Mô hình theo dõi và quản lý xe buýt 14

Hình 4 Module di động 14

Hình 5 Module kết nối GPS Tracker - Server 15

Hình 6 Server hệ thống 16

Hình 7 Trung tâm theo dõi và điều hành 17

Hình 8 Bảng báo điểm dừng tĩnh .18

Hình 9 Biển báo điểm dừng động(đề xuất) 18

Hình 10 Chòm sao GPS .20

Hình 11 Nguyên tắc cơ bản định vị GPS 21

Hình 12 Qui trình phát triển hệ thống 27

Hình 13 Mô hình theo dõi và quản lý xe buýt 27

Hình 14 Mô hình triển khai hệ thống theo dõi và quản lý xe buýt 28

Hình 15 Mô hình UseCase chức năng của hệ thống 29

Hình 16 Bảng thiết kế cơ sở dữ liệu hệ thống 34

Hình 17 Mô hình theo dõi thiết bị GPS 42

Hình 18 Chức năng đăng nhập hệ thống 45

Hình 19 Chức năng tra cứu tuyến buýt – Chiều đi 46

Hình 20 Chức năng tra cứu tuyến buýt - Chiều về 46

Hình 21.Chức năng tra cứu bãi xe 47

Hình 22 Đưa ra gợi ý các điểm dừng khi tìm kiếm xe buýt 48

Hình 23 Chỉ đường khi tìm kiếm cho xe buýt 48

Hình 24 Chức năng tìm đường cho ô tô 49

Hình 25 Chức năng theo dõi thời gian thực 50

Hình 26 Xem lịch sử tại một thời điểm 51

Hình 27 Xem toàn bộ lịch trình trong một khoảng thời gian cho trước của xe buýt 51

Hình 28 Giao diện chức năng thêm tuyến buýt 52

Hình 29 Giao diện sửa tuyến buýt 53

Hình 30 Giao diện chức năng xóa tuyến buýt 53

Hình 31-a Giao diện chức năng sửa bãi xe 54

Hình 31-b Giao diện chức năng thêm bãi xe .54

Hình 32 Giao diện chức năng xóa bãi xe 55

Hình 33 Qui trình thu thập, xử lý thông tin xe buýt 58

Hình 34 Mẫu vé xe buýt 58

Hình 35 Mẫu phiếu dán vé tháng xe buýt 59

Hình 36 Mẫu giấy khai danh sách xe buýt đang sử dụng 59

Hình 37 Mẫu giấy khai bảng quản lý kiêm giao xe 60

Hình 38 Mẫu giấy khai bảng theo dõi hoạt động của tuyến xe 32 60

Hình 39 Mẫu khai bảng theo dõi bán vé 61

Hình 40 Mẫu giấy khai danh sách vé ngày đã bán 61

Hình 41 Mẫu giấy khai bảng theo dõi bán vé tháng 62

Hình 42 Mẫu khai danh sách vé tháng đã bán 62

Hình 43 Mẫu khai danh sách điểm bán vé tháng 63

Hình 44 Mẫu khai quản lý nhân viên bán vé tháng xe buýt 63

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

System - Hệ thống thông tin địa lý

GPS Global Postioning System -

Hệ thống định vị toàn cầu

Service - Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp

OpenGTS Open Source GPS Tracking

System - Hệ thống theo dõi GPS mã nguồn mở

VTHKCC Vận tải hành khách công

cộng

MỞ ĐẦU

Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu(GPS) và bản đồ số(GIS) hiện nay đang nổilên như một trong những công nghệ mới, hiện đại, mang lại nhiều tiện ích cho cuộcsống Ở các nước tiên tiến như: Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc, chúng được ápdụng triệt để trên nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong giao thông và viễn thám Ở ViệtNam, chỉ trong vài năm gần đây những ứng dụng này mới thực sự nở rộ và áp dụngmạnh mẽ Có thể kể đến là các hệ thống theo dõi xe tải, xe taxi, xe khách lớn như:NaviBox, MaiLinh Taxi, Hoang Long hay những dịch vụ dựa vị trí của nhà mạng:Vinaphone, MobiPhone, Viettel Hơn nữa, hàng loạt các loại bản đồ trực tuyến rađời phục vụ cho rất nhiều nhu cầu khác nhau: tìm địa điểm, nhà đất, chỉ đường

Thực tế giao thông hiện tại ở Việt Nam nói chung và Hà Nội nói riêng, khi

mà nhu cầu đi lại ngày càng tăng, lượng xe tham gia giao thông ngày càng nhiều,đường phố chật hẹp và ý thức người tham gia giao thông không cao Điều này gây

ra tình trạng tắc nghẽn giao thông ngày càng nhiều và trở thành một thực trạng nhứcnhối trong xã hội Một trong những giải pháp giúp cải thiện thực trạng trên là tăngcường các phương tiện giao thông công cộng, đặc biệt là xe buýt Việc vận hành hệthống xe buýt hiện tại ở Hà Nội trong những năm vừa qua đã giải quyết được phầnnào các vấn đề giao thông: tắc đường, giảm ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, nhucầu đi lại hiện nay rất lớn, cùng với nhiều dịch vụ cũ trong hệ thống chưa được cảithiện thích hợp với thời đại làm cho hệ thống theo dõi và quản lý xe buýt trở nên lỗithời và quá tải, gây ra chất lượng dịch vụ hành khách giảm sút, làm phiền hà tớingười đi xe Hơn nữa, hệ thống cũng phải sử dụng rất nhiều nhân viên ghi chép, ghinhật kí, lịch trình những công việc mà hoàn toàn có thể thực hiện bởi máy tínhmột cách tự động và thông minh

Với mục đích muốn nâng cao chất lượng hệ thống theo dõi và quản lý xebuýt Hà Nội Đồ án đã mạnh dạn đưa ra mô hình theo dõi, quản lý, xây dựng hệthống áp dụng triệt để nền tảng GPS, GIS Hệ thống cho phép nhà quản lý theo dõitrực quan lịch trình, hoạt động của xe buýt trên bản đồ theo thời gian thực Hơn nữa,đây cũng là một cổng thông tin hữu dụng dành cho người sử dụng và các bên liênquan với một số chức năng: tra cứu thông tin tuyến buýt, bãi xe, tìm đường Ngoài

ra, hệ thống còn hỗ trợ đầy đủ cho nhà quản lý trong việc quản trị hệ thống

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP

1 Bài toán theo dõi và quản lý vận tải nói chung

Trong hệ thống giao thông hiện đại, nhu cầu về việc quản lý vận tải xe cánhân cũng như đội xe là tất yếu Vấn đề là làm sao để xác định vị trí chính xác của

xe hiện tại, tốc độ, hướng di chuyển của xe và lưu lại các thông tin tuyến đường xe

đã đi qua giám sát chặt chẽ lượng nhiên liệu đã tiêu hao, xe dừng, xe chạy hay giámsát việc sử dụng điều hòa, đóng mở cửa,

Trước đây công tác quản lý vận tải còn thủ công và ít mang hệ thống hóa dẫnđến tốn kém về mặt thời gian và tiền bạc Sự ra đời của GPS là một bước ngoặt,việc áp dụng công nghệ này trong việc quản lý xe vận tải thực sự là bước đột phámới về ứng dụng khoa học công nghệ trong công tác quản lý các phương tiện kể cả

cá nhân hay hệ thống xe Rất nhiều doanh nghiệp đã bắt đầu áp dụng và thấy rõ lợiích của nó

Tại các nước khu vực Bắc Mỹ, Châu Âu, và Đông Á hầu hết các công ty vậntải đều sử dụng công nghệ này Việc sử dụng GPS, GIS giải quyết một cách triệt đểcác vấn đề mà chúng ta vừa nêu ở trên Hơn nữa nó tạo cho hệ thống quản lý vàtheo dõi vận tải linh hoạt, thông minh và thực sự hiệu quả

Hình 1 Mô hình gửi tín hiệu GPS về trung tâm qua GPRS

Mỗi xe vận tải sẽ được lắp thiết bị định vị có tích hợp sim điện thoại GSM,mỗi khi nhận được tín hiệu thiết bị GPS sẽ gửi tín hiệu về trung tâm điều khiển quaGPRS

Hình 2 Hệ thống giám sát vận tải

Hệ thống này gồm các phần chính như sau:

- Thiết bị GPS/GSM: là thiết bị định vị toàn cầu có hỗ trợ truyền tin quaGPRS Thiết bị này được lắp trên phương tiện cần giám sát, tự động truyền

vị trí và các thông số của phương tiện về trung tâm sau mỗi khoảng thời gian

cố định cấu hình trước

- Hệ thống ghi nhận và phân tích thông tin: Đây là một máy chủ đảm nhậnchức năng ghi nhận các thông số truyền từ thiết bị lắp đặt trên xe, sau đóphân tích, xử lý, tổng hợp dữ liệu để đưa ra các báo cáo thống kê giúp nhàquản lý, điều hành ra quyết định tốt hơn

- Hệ thống hiển thị và cung cấp thông tin: là một hệ thống các phần mềm đượctriển khai và khai thác qua internet Người sử dụng được cấp tài khoản đểtruy cập chức năng hệ thống theo quyền hạn được cấp Qua đó người sửdụng có thể xem được vị trí, tốc độ, hướng di chuyển và các thông số củaphương tiện cần giám sát

2 Các vấn đề thực trạng và đánh giá hệ thống quản lý xe buýt Hà Nội

a Các vấn đề thực trạng hệ thống quản lý xe buýt Hà Nội

Phát triển vận tải hành khách công cộng(VTHKCC) bằng xe buýt là một đòihỏi bức thiết của thành phố nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân, tránh áchtắc giao thông, ô nhiễm môi trường và đảm bảo an toàn giao thông Mặc dù Sở Giaothông Công Chính đã có bước đi và lộ trình thích hợp trong việc phát triển xe buýt,thu hút người dân chuyển hình thức đi lại từ phương tiện cá nhân (đặc biệt là xe gắnmáy) sang phương tiện công cộng và đang hoàn thiện mạng lưới xe buýt theo quyhoạch đến năm 2015 Nhưng thực tế hiện nay cho thấy một số bất cập nẩy sinhtrong quá trình điều hành hoạt động của hệ thống xe buýt ảnh hưởng không tốt đếncác hoạt động kinh tế và sinh hoạt hàng ngày của cộng đồng dân cư thành phố Cụ

thể là Trung tâm Quản lý và Điều hành Vận tải Hành Khách Công Cộng đang quản

lý 89 tuyến xe buýt thực hiện vận chuyển khoảng 15.000 chuyến xe mỗi ngày

Để giám sát tài xế không bỏ chuyến, bỏ trạm, phóng nhanh chạy ẩu, dừng đỗkhông đúng trạm để đón và trả khách, chạy sai lộ trình,…Trung tâm đã phải bố trí

176 nhân viên điều hành tại 92 vị trí đầu cuối bến, đây chỉ là giải pháp tình thế,không hiệu quả kinh tế trên quan điểm phát triển hệ thống xe buýt bền vững và chưagóp phần cải thiện dịch vụ xe buýt nhằm khắc phục các tình trạng đã xảy ra nêutrên

Trong chiến lược phát triển mạng lưới xe buýt đến năm 2015, Sở GiaoThông Công Chính giao nhiệm vụ cho Trung tâm Quản lý và Điều hành Vận tảihành khách công cộng nghiên cứu đầu tư một hệ thống thiết bị quản lý khách quan

về tình hình xe buýt hoạt động trên tuyến, nhằm góp phần đem lại hiệu quả thiếtthực cho các hoạt động quản lý và điều hành xe buýt hiện tại và tương lai như sau:

- Cung cấp thông tin xe buýt rộng rãi đến người dân về số lượng và chất lượngdịch vụ của hệ thống xe buýt thành phố, để tạo sự thu hút người dân sử dụnghình thức đi lại bằng xe buýt và thật sự yên tâm sử dụng phương tiện này

- Tiết kiệm được ngân sách của thành phố khi xu hướng phát triển xe buýttrong tương lai là tất yếu Chỉ ước tính với số lượng xe buýt hiện nay, nếuTrung tâm có hệ thống quản lý điều hành phù hợp sẽ tiết kiệm trên 3 tỷ đồngmỗi năm (bao gồm trả lương cho nhân viên kiểm tra tại 92 vị trí đầu cuối bến

và phải trả cho các lãng phí do tài xế bỏ chuyến, )

- Góp phần giải quyết vấn đề hoạch định các tuyến xe buýt và trạm dừng saocho hiệu quả trong việc thu hút người dân chuyển đổi hình thức đi lại, cũngnhư nâng cao năng lực công tác kiểm tra giám sát toàn diện đối với từng xetrong phạm vi quản lý

- Nâng cao khả năng ứng dụng công nghệ thông tin của cán bộ quản lý vận tảihành khách công cộng và cải tiến việc sử dụng bản đồ, tạo thông tin và báocáo đồng bộ, giảm khó khăn trong việc tìm kiếm, tra cứu và quản lý điềuhành để góp phần hỗ trợ Trung tâm quản lý điều hành vận tải hành kháchcông cộng – Sở giao thông công chính Hà Nội đáp ứng các mục tiêu trên

b Đánh giá hệ thống quản lý xe buýt hiện tại.

Trung tâm đánh giá hoạt động của xe buýt, tình hình vận chuyển hành kháchhoàn toàn dựa vào thông tin do các nhân viên tại các bến đầu cuối thu thập Độ tincậy phụ thuộc nhiều vào tính khách quan của nhân viên tác nghiệp

- Chất lượng phục vụ của hệ thống xe buýt chưa thể được giám sát đầy đủnhư: xe chạy không đúng lộ trình, dừng đỗ không đúng trạm, bỏ khách, rà rútkhách, việc đóng mở cửa xe, phanh gấp, không bật máy lạnh, không xé vé,

- Số tuyến xe buýt thử nghiệm là 89 tuyến, tương ứng với 92 vị trí đầu cuốibến thì nhu cầu số lượng nhân viên đầu cuối tuyến phải có là 176 người Tuynhiên, Trung tâm không có đủ nhân sự nên chỉ bố trí 65 nhân viên tại 31 vịtrí Trong tương lai, khi mở rộng mạng lưới xe buýt, số lượng xe, số trạm

dừng, nhà chờ tăng lên rất nhiều, với cùng phương pháp giám sát xe buýtnhư hiện nay thì Trung tâm phải cần nhiều nhân lực hơn nữa để đảm bảohoạt động và chất lượng của hệ thống xe buýt.

- Chưa có hệ thống thông tin liên lạc giữa tài xế và Trung tâm để điều phối,thay đổi ngay hoạt động của xe trong các tình huống đặc biệt, cũng như tài

xế không thể thông tin cho Trung tâm biết tình hình lưu thông, các sự cốđang xảy ra trên đường

3 Xây dựng giải pháp cho hệ thống theo dõi và quản lý xe buýt Hà Nội.

Hình 3 Mô hình theo dõi và quản lý xe buýt

a Module di động

Theo mô hình trên thì trên mỗi xe buýt sẽ được gắn 1 module di động gồmcác thành phần khác nhau:

Hình 4.Module di động

- Chip GPS Receiver: Bắt tín hiệu từ GPS Satellite để lấy các thông tin tọa độhiện tại của xe.

- Cảm biến tốc độ: Lấy thông tin về tốc độ của xe

- Cảm biến mở cửa

- Bộ phần đọc thẻ nhân viên

- Cảm biến hoạt động của máy lạnh

- Bảng thông tin: Hiển thị các thông số của xe, thông báo, lịch trình, sơ đồđường đi, hoặc hiển thị các thông báo cho khách

- Thiết bị báo khẩn khi có sự cố tới trung tâm điều hành

Chức năng của module di động:

- Cung cấp các thông tin cho hệ thống: tọa độ (kinh độ, vĩ độ), hướng dichuyển của xe, thông số vận tải của xe

- Cung cấp các thông tin về tài xế, phụ xe, tình trạng hoạt động của xe (dừngtrả khách đúng qui định, mở cửa xe, điều hòa, )

- Cung cấp cho khách hàng lộ trình di chuyển, thông tin về bến đỗ sắp tới, giá

vé, các dịch vụ của hệ thống

b Module kết nối GPS Tracker - Server.

Hình 5 Module kết nối GPS Tracker - Server

Mỗi GPS Tracker đều được gắn một sim card điện thoại Để có thể truyền dữliệu lên Server, chúng phải được cấu hình dựa trên sim điện thoại đó Sau khi thiết

bị đã được cấu hình xong, thì cứ sau mỗi khoảng thời gian (t) giây, dữ liệu sẽ đượcđẩy một cách liên tục lên Server vào một cổng nào đó (đã được mở) thông quamạng GPRS hoặc 3G Tùy theo từng thiết bị GPS Tracker khác nhau mà định dạng

dữ liệu truyền lên khác nhau Chính vì thế việc tạo các giao thức nhận dữ liệu trênServer là hết sức quan trọng Từ đó, Server sẽ lọc, và định dạng lại theo dữ liệu cầnhiển thị và cuối cùng đẩy vào cơ sở dữ liệu

c Server

Hình 6 Server hệ thống

Server của hệ thống được triển khai trên môi trường Linux hoặc Window.Tuy nhiên, máy đó phải có ip tĩnh Đây là điều bắt buộc để có thể bắt được dữ liệu

từ GPS Tracker đẩy lên

Nhiệm vụ của Server trước hết lắng nghe dữ liệu đến từ GPS Tracker trênmột cổng, sau đó xử lý dữ liệu nhận được, đẩy dữ liệu vào cơ sở dữ liệu hay hiển thịtrên web hệ thống Ngoài ra Server còn xử lý các công tác nghiệp vụ: Tra cứu, tìmkiếm, xử lý việc theo dõi,

d Trung tâm theo dõi và điều hành

Trung tâm theo dõi và điều hành là nơi theo dõi trực tiếp hoạt động vận tảicủa xe buýt dựa trên nền bản đồ GIS Cơ sở dữ liệu GIS được tổ chức, lưu trữ, vàquản lý trong một hệ cơ sở dữ liệu gồm các thành phần :

- Không gian: sử dụng nền bản đồ số tạo các lớp chuyên đề thể hiện : tuyến xebuýt, trạm dừng, bãi xe, trung tâm quản lý

- Thuộc tính:

o Hoạt động của tuyến xe gồm: đơn vị quản lý, các loại vé, thời gian bắtđầu, thời gian kết thúc, khoảng cách thời gian giữa 2 xe trong giờ caođiểm và lúc bình thường Ngoài ra là các thông tin lộ trình

o Thông tin đặc điểm của xe: loại xe, biển kiểm soát, ngày sản xuất,

o Nhân sự vận hành hệ thống: lái xe, phụ xe,

o Các thông số về tốc độ, tọa độ, hướng di chuyển của xe

Các dữ liệu hoạt động của xe buýt được trung tâm thu thập tự động từ hộpđen của xe buýt, từ thiết bị GPS Receiver, thiết bị cảm biến, sau đó được lưu trữvào cơ sở dữ liệu của hệ thống phục vụ cho việc hiển thị và công tác báo cáo

Ngoài việc theo dõi hoạt động của xe, thì trung tâm còn có nhiệm vụ cảnhbáo tốc độ với các xe đi quá tốc độ, lập báo cáo các sai phạm trong quá trình vậnhành và làm báo cáo theo tháng/quý/ năm về tình hình hoạt động của hệ thống, lưugiữ hành trình từng xe

Hình 7 Trung tâm theo dõi và điều hành.

e Cơ sở quản lý, bãi xe.

Nhiệm vụ chính của cơ sở quản lý và bãi xe là truy vấn các thông tin về cácđối tượng cũng như tình trạng hoạt động của xe buýt trực thuộc cơ sở

- Cập nhật dữ liệu hoạt động vận tải cấp cơ sở, theo chu kì ngày, tuần, tháng,năm

- Lập báo cáo, bảng biểu, thống kê về việc bảo dưỡng phương tiện vậnchuyển: Xe buýt trực thuộc cơ sở

- Xây dựng các bên đợi thông minh : Là các bảng điện tử Ngoài các thông tin

về tuyến xe đi qua còn thời gian tương đối xe sắp đến để hành khách có thểchủ động trong việc bắt xe của mình

Hình 8 Bảng báo điểm dừng tĩnh.

- Biển báo điểm dừng hiện tại (Hình 8): là dạng biển báo hiện nay vẫn được sửdụng tại các bến đợi xe buýt Với biển báo này, người đi xe buýt đang đợi ởbến có thể biết được những tuyến xe nào sẽ đi qua bến và những tuyến xeđấy sẽ đi qua những địa điểm nào để từ đó người khách có thể chọn lựatuyến mà mình sẽ đi và đứng đợi xe của tuyến đó sẽ đến Nhưng việc chờ đợiđôi khi gây ra nhiều bất tiện cho khách vì không biết bao lâu nữa xe mới tớibến để họ đứng đợi

Hình 9 Biển báo điểm dừng động (đề xuất)

- Biển báo điểm dừng thông minh (hình 9): là biển báo cải tiến, sẽ có thêmmột bảng điện tử nhỏ thông báo thời gian mà xe buýt của tuyến xe đó sắp sửa

đến Người khách đang đứng đợi sẽ biết được họ sẽ phải đứng đợi trong baolâu Nếu trong trường hợp bị tắc đường xe buýt sẽ đi đường khác thì ngườikhách cũng có thể biết và chọn tuyến xe hoặc phương tiện khác.

g Phân phối thông tin qua website

Website của hệ thống sẽ là cổng thông tin hữu ích đối với tất cả đối tượng vàliên quan và quan tâm đến xe buýt :

- Người dùng: Đây sẽ là nơi người dùng có thể tra cứu các thông tin hữu ích

về tuyến buýt, bãi xe, thời gian hoạt động, đăng kí vé tháng trực tuyến haycác thông tin thú vị khác về hoạt động của hệ thống xe buýt hiện tại

- Nhà quản lý: Việc đẩy hệ thống lên web sẽ giúp cho công tác quản lý hệthống hết sức thuận tiện mọi lúc, mọi nơi có internet Hơn nữa, việc trao đổi

và chia sẻ thông tin giữa các trung tâm với nhau cũng hết sức tiện lợi

4 Phân tích khả năng áp dụng mô hình vào thực tế.

a Khả năng triển khai :

Việc áp dụng và tuân thủ theo mô hình đề xuất cho thấy những hiệu quả hếtsức đang ghi nhận, nó là nền tảng quản lý hiện đại cho hiện tại và tương lai của hệthống quản lý vận tải nói chung và xe buýt nói riêng Hiện nay rất nhiều các doanhnghiệp xe tải, xe khách: Trường Hải Auto, Hoàng Long, Hải Âu hay các doanhnghiệp xe taxi: Mai Linh Taxi, HaNoi Taxi đều đang áp dụng hệ thống theo dõi vàquản lý theo mô hình tương tự Điều đó cho thấy khả năng triển khai của hệ thống làrất tiềm năng

b Khả năng thực thi :

Để có thể đưa cả hệ thống vào thực tế đòi hỏi cần phải đầu tư khá lớn về mặt

cơ sở vật chất cũng như hạ tầng kĩ thuật:

o Lắp đặt các GPS Tracker trên toàn bộ các xe buýt

o Mua và cài đặt Server cho hệ thống

o Lắp đặt toàn bộ các bảng điểm dừng xe buýt thông minh

o Xây dựng lại toàn bộ hệ thống mới, bỏ đi hệ thống cũ lạc hậu

Hơn nữa, việc điều tiết lượng nhân viên cho các công việc phù hợp, thay thếnhân viên cũ cũng là một vấn đề tương đối phức tạp Xây dựng hệ thống cần

có kế hoạch cụ thể, chi tiết, cần thời gian cũng như sự kết hợp của nhiều banngành khác nhau

PHẦN II: NỀN TẢNG CÔNG NGHỆ TRONG HỆ THỐNG

1 Công nghệ GPS

1.1 Tổng quan về GPS (Global Postioning System)

Thông thường GPS bao gồm một chòm sao 24 vệ tinh Chòm sao này đượchoàn thành vào tháng 7/1993, được xem như là năng lực hoạt động ban đầu (initialoperational capability (IOC)) Tuy nhiên công bố chính thức là vào ngày 8/12/1993

Để đảm bảo hệ thống vệ tinh này bao phủ khắp toàn bộ trái đất một cách liên tục,những vệ tinh này được sắp xếp sao cho mỗi 4 vệ tinh được đặt trong mỗi 6 mặtphẳng quỹ đạo Với sự bố trí này, khoảng từ 4 đến 10 vệ tinh sẽ luôn hiện hữu tạibất cứ nơi nào trên thế giới Ta chỉ cần duy nhất 4 vệ tinh để cung cấp sự định vị

Quỹ đạo vệ tinh GPS thì gần như là hình tròn (một hình elipse với tâm saicực đại khoảng 0.01km), với một độ nghiêng khoảng 55 độ so với xích đạo Nửatrục lớn của quỹ đạo GPS là khoảng 26560 km (độ cao vệ tinh khoảng 20200 kmbên trên bề mặt trái đất) Chu kỳ quỹ đạo vệ tinh tương ứng khoảng 12 giờ thiênvăn (sidereal hour;23:56’:4.1”) Hệ thống GPS được tuyên bố chính thức là đã đạtđược một khả năng hoạt động đầy đủ (full operational capability (FOC)) vào ngày

17 tháng 7 năm 1995, đảm bảo khả năng hoạt động thực tế của tối thiểu 24 vệ tinhGPS, không dùng vào thí nghiệm Thực tế, khi mà GPS đạt được FOC của nó, chòmsao vệ tinh thường lớn hơn 24 vệ tinh

Hình 10 Chòm sao GPS

S-band(10cm-radar short-band):1.55 -5.2 Ghz

L-band (20cm-radar long-band):950Mhz – 1450 Mhz

1.2 GPS – Một vài khái niệm cơ bản:

Khái niệm phía sau GPS khá là đơn giản Nếu như khoảng cách từ một điểmtrên Trái đất (một bộ thu GPS ) tới ba vệ tinh được xác định cùng với thông tin về

vị trí vệ tinh, vậy thì vị trí của điểm (hoặc bộ thu) có thể được mô tả bằng cách ápdụng một cách đơn giản những khái niệm của sự cắt bỏ (resection) Tất cả chỉ cóvậy, nhưng chúng ta xác định khoảng cách từ vệ tinh tới điểm quan sát cũng như vịtrí của vệ tinh như thế nào?

Như đề cập trước đó, mỗi vệ tinh GPS phát liên tục một tín hiệu vô tuyến tạothành tổng thể từ hai sóng mang, hai mã và một thông điệp điều hướng Khi bộ thuGPS ở vị trí ON, nó sẽ thu lấy tín hiệu thông qua antenna bộ thu Một khi bộ thunhận được tín hiệu GPS, nó sẽ xử lý nhờ vào những phần mềm tích hợp bên trong

Kết quả xử lý bao gồm các khoảng cách tới những vệ tinh GPS ( còn gọi là tầm giả

- the pseudoranges) và tọa độ vệ tinh được xác định thông qua thông điệp điềuhướng

Theo lý thuyết chỉ duy nhất cần 3 khoảng cách đến 3 vệ tinh mà được theo dấuvết một cách đồng thời Trong trường hợp này, bộ thu sẽ được định vị tại chỗ giaonhau của ba hình cầu, mỗi hình cầu này có một bán kính tương ứng với khoảng cách

vệ tinh-bộ thu và tâm là vệ tinh đó Tuy nhiên, thực tế phải cần đến 4 vệ tinh để mô

tả độ lệch giữa đồng hồ bộ thu và đồng hồ vệ tinh

sử dụng không được cấp phép Với quyết định của Tổng thống Mỹ về việc loại bỏ

kỹ thuật này, độ chính xác theo tiêu chuẩn ngang được trông đợi cải thiện khoảng22m (khả năng có thể xảy ra là 95 %)

Xa hơn nữa, để cải thiện tính chính xác trong định vị GPS, một kỹ thuật gọi làphương pháp vi sai được sử dụng, trong đó sử dụng hai bộ thu theo dấu vết đồngthời cùng một vệ tinh Trong trường hợp này, có thể đạt được mức độ chính xácđịnh vị từ dưới một centimet tới vài met

Lợi ích khác của GPS là khả năng mô tả vận tốc của người sử dụng, mà có thểđược xác định bởi vài phương pháp Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất làđánh giá tần số Doppler của tín hiệu GPS thu được Biết rằng độ dịch Doppler đượcxem như là chuyển động tương đối giữa bộ thu và vệ tinh Ngoài ra, GPS còn cóthể được sử dụng để mô tả thuộc tính của những bộ phận cứng (body), như là máybay hoặc là tàu biển Từ “thuộc tính” ở đây có nghĩa là sự định hướng hoặc phươnghướng của một thân thể cứng, mà có thể được miêu tả bởi ba góc xoay của ba trụccủa một thân thể cứng cùng với sự lưu tâm đến hệ thống tham chiếu (referencesystem) Thuộc tính này được miêu tả bằng cách trang bị phần thân tối thiểu là 3 bộthu GPS (hoặc một bộ thu đặc biệt) kết nối với ba antenna, mà được sắp xếp thành

một đường không thẳng Dữ liệu được tập hợp tại bộ thu sau đó được xử lý để thuđược thuộc tính của phần thân cứng này

1.3 Dịch vụ định vị GPS:

Như đã nói trước đây, GPS ban đầu được phát triển như một hệ thống quânđội, nhưng sau đó sẵn dùng đối với tất cả mọi người dân Tuy nhiên để giữ lợi thếcủa quân đội, U.S.DoD đã cung cấp hai chế độ định vị và đo thời gian (timing)GPS: dịch vụ định vị chính xác (the Precise Positioning Service (PPS)) và dịch vụđịnh vị tiêu chuẩn (the Standard Positioning Service (SPS))

PPS là dịch vụ định vị và đo thời gian tự trị chính xác nhất Nó sử dụng mộttrong những mã phát GPS gọi là mã P(Y), mà chỉ có thể được truy nhập bởi nhữngngười được cấp phép Những người này bao gồm lực lượng quân đội Mỹ Tínhchính xác được mong chờ trong chế độ định vị này là 16m theo tiêu chuẩn chínhxác ngang và 23m theo tiêu chuẩn chính xác dọc (95 % khả năng có thể xảy ra)

Tuy nhiên, SPS thì ít chính xác hơn PPS Nó sử dụng mã phát thứ hai gọi là mãC/A, cung cấp miễn phí cho tất cả mọi người trên toàn thế giới, cả người được cấpphép và người không được cấp phép Ban đầu SPS cung cấp mức chính xác định vị

là 100m theo tiêu chuẩn chính xác ngang và 156m theo tiêu chuẩn chính xác dọc(khả năng có thể xảy ra là 95%) Điều này đạt được trong điều kiện có SA Sau khiloại bỏ SA, tính chính xác định vị tự trị SPS trong hiện tại có thể so sánh được vớiPPS

1.4 Nguyên lý hoạt động cơ bản của GPS:

Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹđạo rất chính xác và phát tín hiệu mang thông tin xuống Trái Đất Các máy thu GPSnhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí củangười dùng Về bản chất, máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệtinh với thời gian nhận được tín hiệu tại bộ thu Sai lệch về thời gian cho biết máythu GPS ở cách vệ tinh bao xa Rồi với các khoảng cách đo được từ bộ thu đến vệtinh, máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tửcủa máy

Máy thu GPS phải khóa được với tín hiệu của ít nhất ba quả vệ tinh để tính ra

vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động của vệ tinh Vớibốn hay nhiều hơn số lượng vệ tinh hiện diện trong tầm nhìn, máy thu có thể tínhđược vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao) Một khi vị trí người dùng đã tínhđược thì máy thu GPS có thể tính thêm các thông tin khác, như tốc độ, hướngchuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, khoảng cách tới điểm đến, thờigian Mặt Trời mọc, lặn và nhiều thông tin khác nữa

2 Công nghệ GIS:

2.1 Khái niệm:

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS)

là một nhánh của công nghệ thông tin được hình thành vào những năm 1960 và phát

triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết địnhtrong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới.GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanhnghiệp, các cá nhân đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tựnhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phântích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quántrên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào.

Có nhiều cách tiếp cận khác nhau khi định nghĩa GIS Nếu xét dưới góc độ hệthống, thì GIS có thể được hiểu như một hệ thống gồm các thành phần: con người,phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu và quy trình-kiến thức chuyên gia?, nơi tậphợp các quy định, quy phạm, tiêu chuẩn, định hướng, chủ trương ứng dụng của nhàquản lý, các kiến thức chuyên ngành và các kiến thức về công nghệ thông tin

Khi xây dựng một hệ thống GIS ta phải quyết định xem GIS sẽ được xây dựngtheo mô hình ứng dụng nào, lộ trình và phương thức tổ chức thực hiện nào Chỉ trên

cơ sở đó người ta mới quyết định xem GIS định xây dựng sẽ phải đảm đương cácchức năng trợ giúp quyết định gì và cũng mới có thể có các quyết định về nội dung,cấu trúc các hợp phần còn lại của hệ thống cũng như cơ cấu tài chính cần đầu tư choviệc hình thành và phát triển hệ thống GIS Với một xã hội có sự tham gia củangười dân và quá trình quản lý thì sự đóng góp tri thức từ phía cộng đồng đangngày càng trở nên quan trọng và càng ngày càng có vai trò không thể thiếu

2.2 Ứng dụng:

Theo cách tiếp cận truyền thống, GIS là một công cụ máy tính để lập bản đồ vàphân tích các sự vật, hiện tượng thực trên Trái đất Công nghệ GIS kết hợp các thaotác cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống

kê, phân tích không gian Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thốngthông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vựckhác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược).Việc áp dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực dữ liệu không gian đã tiến

những bước dài: từ hỗ trợ lập bản đồ (CAD mapping) sang hệ thống thông tin địa lý

(GIS) Cho đến nay cùng với việc tích hợp các khái niệm của công nghệ thông tinnhư hướng đối tượng, GIS đang có bước chuyển từ cách tiếp cận cơ sở dữ liệu

(database approach) sang hướng tri thức (knowledge approach).

Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống quản lý, phân tích và hiển thị tri thức địa

lý, tri thức này được thể hiện qua các tập thông tin:

- Các bản đồ: giao diện trực tuyến với dữ liệu địa lý để tra cứu, trình bày kếtquả và sử dụng như là một nền thao tác với thế giới thực

- Các tập thông tin địa lý: thông tin địa lý dạng file và dạng cơ sở dữ liệu gồmcác yếu tố, mạng lưới, topology, địa hình, thuộc tính

- Các mô hình xử lý: tập hợp các quy trình xử lý để phân tích tự động

- Các mô hình dữ liệu: GIS cung cấp công cụ mạnh hơn là một cơ sở dữ liệuthông thường bao gồm quy tắc và sự toàn vẹn giống như các hệ thông tinkhác Lược đồ, quy tắc và sự toàn vẹn của dữ liệu địa lý đóng vai trò quantrọng

- Metadata: hay tài liệu miêu tả dữ liệu, cho phép người sử dụng tổ chức, tìmhiểu và truy nhập được tới tri thức địa lý

2.3 Cơ sở dữ liệu địa lý:

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng cơ sở dữ liệu địa lý (geodatabase) làm

dữ liệu của mình Các thành phần của cơ sở dữ liệu không gian bao gồm:

- Tập hợp các dữ liệu dạng vector (tập các điểm, đường và vùng)

- Tập hợp các dữ liệu dạng raster (dạng mô hình DEM hoặc ảnh)

- Tập hợp các dữ liệu dạng mạng lưới (ví dụ như đường giao thông, lướicấp thoát nước, lưới điện )

- Tập hợp các dữ liệu địa hình 3 chiều và bề mặt khác

- Dữ liệu đo đạc

- Dữ liệu dạng địa chỉ

- Các bảng dữ liệu là thành phần quan trọng của cơ sở dữ liệu khônggian, được liên kết với các thành phần đồ họa với nhiều kiểu liên kếtkhác nhau

Về khía cạnh công nghệ, hình thể, vị trí không gian của các đối tượng cầnquản lý, được miêu tả bằng các dữ liệu đồ hoạ Trong khi đó, tính chất các đốitượng này được miêu tả bằng các dữ liệu thuộc tính

Mô hình cơ sở dữ liệu không gian không những quy định mô hình dữ liệu vớicác đối tượng đồ hoạ, đối tượng thuộc tính mà còn quy định liên kết giữa chúngthông qua mô hình quan hệ và định nghĩa hướng đối tượng bao gồm các tính chất

như thừa kế (inherit), đóng gói (encapsulation) và đa hình (polymorphism)

Ngoài ra, cơ sở dữ liệu không gian hiện đại còn bao gồm các ràng buộc các đốitượng đồ hoạ ngay trong cơ sở dữ liệu, được gọi là topology Lập bản đồ và phântích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thi các công việc này tốt hơn

và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ Trước công nghệ GIS, chỉ có một số ítngười có những kỹ năng cần thiết để sử dụng thông tin địa lý giúp ích cho việc giảiquyết vấn đề và đưa ra các quyết định GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản

và các công cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những ngườiquản lý và phân tích Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả,trong đó có hai công cụ quan trọng đặc biệt là phân tích liền kề và phân tích chồngxếp Nhóm này tạo nên ứng dụng quan trọng đối với nhiều ứng dụng mang tínhphân tích Quá trình chồng xếp sử dụng một số bản đồ để sinh ra thông tin mới vàcác đối tượng mới Trong nhiều trường hợp topology mới sẽ được tạo lại Phân tíchchồng xếp khá tốn thời gian và thuộc vào nhóm các ứng dụng có tính chất sâu, khi

hệ thống được khai thác sử dụng ở mức độ cao hơn là được sử dụng cho từng vùng

cụ thể hoặc cả nước với tỷ lệ bản đồ phù hợp Chồng xếp là quá trình tích hợp cáclớp thông tin khác nhau Các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu

phải được liên kết vật lý Sự chồng xếp này, hay liên kết không gian, có thể là sựkết hợp dữ liệu về đất, độ dốc, thảm thực vật hoặc sở hữu đất với định giá thuế.

Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhấtdưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thôngtin địa lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới để mở rộng tính nghệ thuật và khoa họccủa ngành bản đồ Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hìnhảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (đa phương tiện) Nhờ khả năng xử lýcác tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với cácnhiệm vụ quản lý tài nguyên môi trường Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàngcập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS Các lớp dữ liệu GIS có thể như hình sau:

GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho cácnhà hoạch định chính sách Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý cácnguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quantrắc

Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết định mộtcách nhanh chóng Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tínhtương thích của các dữ liệu địa lý dạng số Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự pháttriển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sựkết hợp của GIS với GPS (hệ thống định vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đãcung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu quả hơn GIS đã được công nhận là một

hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong các công tác thu thập đo đạc địa lý màcòn trong các công tác điều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dựbáo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường

Tại Việt Nam công nghệ GIS cũng được thí điểm khá sớm, và đến nay đã đượcứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lý rừng, lưutrữ tư liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý đô thị Tuy nhiên các ứngdụng có hiệu quả nhất mới giới hạn ở các lĩnh vực lưu trữ, in ấn các tư liệu bản đồbằng công nghệ GIS Các ứng dụng GIS thuộc lĩnh vực quản lý, điều hành, trợ giúpquyết định hầu như mới dừng ở mức thử nghiệm, còn cần thời gian và đầu tư mới

- Tạo bản đồ sử dụng kinh độ, vĩ độ hoặc địa chỉ

- Thêm các markers vào bản đồ

- Thêm các thông tin văn bản vào bản đồ

- Thêm Control vào bản đồ

- Tạo các bộ lắng nghe sự kiện của các đối tượng trong bản đồ

- Vẽ đa giác, điểm, đường thẳng, đường tròn trên bản đồ.

- Tích hợp Streetview vào bản đồ

3.2 Framework OpenGTS

Framework Open GTS Tracking System là framework mã nguồn mở cungcấp các hệ thống web tích hợp dịch vụ theo dõi thiết bị GPS cho các thiết bị giaothông Đây là một hệ thống hoàn chỉnh cho phép :

- Truyền nhận, thao tác: lọc, định dạng dữ liệu từ GPS Tracker truyền lên đẩy

là cơ sở dữ liệu

- Theo dõi các thiết bị GPS thời gian thực

- Lập báo cáo thiết bị, hệ thống, tốc độ cho hệ thống thiết bị

- Quản trị thiết bị, người dùng

PHẦN III: XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ CÀI ĐẶT

1 Phân tích chức năng, thiết kế hệ thống

Hệ thống Bus Online Tracking System được triển khai trên môi trường web

Có thể xem như là một cổng thông tin tra cứu về xe buýt như: tuyến xe, bãi xe, tìmđường, theo dõi thời gian thực vị trí, tốc độ và các thông tin liên quan tới xe buýt

Trong tương lai gần hệ thống sẽ còn tích hợp nhiều chức năng khác phục vụđầy đủ công tác quản lý cũng như sử dụng phương tiện vận tải hành khách nóichung và xe buýt nói riêng

Qui trình phát triển hệ thống tuân thủ theo qui trình phát triển phần mềm:

Hình 12 Qui trình phát triển hệ thốngNhắc lại mô hình hệ thống tổng quát:

Hình 13 Mô hình theo dõi và quản lý xe buýt

Từ mô hình tổng quát hệ thống đã nêu ở trên, chúng ta đi vào mô hình triểnkhai hệ thống theo dõi và quản lý xe buýt:

Hình 14 Mô hình triển khai hệ thống theo dõi và quản lý xe buýt.

Các nhiệm vụ đặt ra khi xây dựng hệ thống Bus Online Tracking System:

- Phân tích yêu cầu, thiết kế chức năng hệ thống

- Thiết kế module kết nối, lấy dữ liệu, phân tích dữ liệu từ GPS Tracker đếnServer và DataBase

- Lựa chọn công nghệ, tích hợp bản đồ, và việc thao tác với bản đồ trong cácchức năng nghiệp vụ

- Xây dựng các chức năng tìm kiếm, tra cứu tuyến buýt, bãi xe, sau đó hiển thịtrực quan đường đi trên bản đồ

- Xây dựng chức năng tìm đường ô tô, xe buýt trên bản đồ

- Theo dõi thời gian thực đối với xe buýt, hiển thị thông tin xe buýt, tốc độ,hướng di chuyển, tọa độ hiện tại

- Xây dựng các chức năng quản trị cho hệ thống: Quản lý tuyến xe, bãi xe

- Tối ưu cho hệ thống

Các chức năng của hệ thống sẽ được trình bày như biểu đồ dưới đây:

Hình 15 Mô hình UseCase chức năng của hệ thốngĐặc tả use case hệ thống

Use case : Đăng nhập

Mô tả Chức năng này cho phép người dùng (User, Admin, Device Manager) đăng

nhập vào hệ thống để sử dụng các chức năng tương ứng

Tác nhân

(Actor)

User, Admin, Device Manager

Điều kiện đầu

Không

- Thông báo lỗinếu việc đăng nhập không thành công

- Vào hệ thống nếu đăng nhập thành công

1 User, Admin, Device Manager

- Nhập Tên đăng nhập

- Nhập Mật Khẩu

- Ấn nút Đăng Nhập

2.Hệ thống - Hệ thống gửi yêu cầu lên lên Server

kiểm tra việc đăng nhập

- Hệ thống trả về thông tin của ngườidùng đăng nhập

Use case : Đăng xuất

Mô tả Chức năng này cho phép người dùng (User, Admin, Device Manager) thoát

ra khỏi hệ thống

Tác nhân

(Actor) User, Admin, Device Manager

Điều kiện đầu

- Ấn vào nút Logout

2.Hệ thống - Hệ thống gửi yêu cầu lên lên Server

kiểm tra việc đăng xuất

- Hệ thống trả về xóa thông tin hiện thờingười dùng và thoát ra ngoài

Use case : Tra cứu tuyến buýt

Mô tả Use case cho phép người dùng tra cứu các thông tin về tuyến buýt trong hệ

thống, và hiển thị trực quan đường di chuyển của tuyến buýt đó trên bản

đồ

Tác nhân

(Actor) User, Admin, Device Manager

Điều kiện đầu

và hiển thị đường di chuyển trên bảnđồ

1 User, Admin, Device Manager

2.Hệ thống - Hệ thống gửi yêu cầu lên server tương

ứng với lựa chọn của tác nhân

- Hệ thống nhận và xử lý dữ liệu từServer trả về trước khi hiển thị kết quả

Use case : Tra cứu bãi xe

Mô tả Use case cho phép người dùng tra cứu các thông tin về bãi xe trong hệ

thống và hiển thị trực quan vị trí của bãi xe đó trên bản đồ

Tác nhân

(Actor)

User, Admin, Device Manager

vào ra

Không

Hiển thị bảng thông tin về bãi

xe mà tác nhân chọn, hiển thị

vị trí trên bản đồ

1 User, Admin, Device Manager

- Chọn Chức năng bản đồ

- Chọn tiếp chức năng tra cứu bãi xe

- Chọn bãi xe

- Ấn tìm kiếm2.Hệ thống - Hệ thống gửi yêu cầu lên server tương

ứng với lựa chọn của tác nhân

- Hệ thống nhận và xử lý dữ liệu từServer trả về trước khi hiển thị kết quả

Use case : Tìm đường

Mô tả Use case cho phép tác nhân tìm đường giữa hai điểm bất kì sử dụng xe

buýt hoặc ô tô và hiển thị trực quan lộ trình từ điểm đi và điểm đến

Tác nhân

(Actor) User, Admin, Device Manager

Điều kiện đầu

1 User, Admin, Device Manager

- Chọn chức năng bản đồ, chọn tiếp chứcnăng tìm đường

- Gõ điểm đi, điểm đến

- Chọn điểm đến, điểm đi theo gợi ý của

hệ thống

- Ấn nút tìm kiếm2.Hệ thống - Hệ thống gửi yêu cầu lên server tương

ứng với lựa chọn của tác nhân

- Hệ thống nhận và xử lý dữ liệu từServer trả về trước khi hiển thị kết quả

- Hệ thống đưa ra gợi ý các điểm xebuýt

Use case : Xem lịch sử

Mô tả Use case cho phép tác nhân xem lại thông số hoạt động của thiết bị/xe buýt

tùy theo thời gian được chọn hoặc toàn bộ lịch trình hoạt động của xe đótrên bản đồ

Tác nhân

Điều kiện đầu

Bảng dữ liệu lịch sử theo thời gian của thiết bị, hiển thịtrực quan thôngtin, lộ trình trênbản đồ

1.Admin,DeviceManager

ứng với lựa chọn của tác nhân

- Hệ thống nhận và xử lý dữ liệu từServer trả về trước khi hiển thị kết quả

- Hệ thống bảng dữ liệu lịch sử của xebuýt được chọn

Use case : Quản lý tuyến buýt

Mô tả Use case cho phép tác nhân quản lý : thêm, cập nhật, xóa tuyến buýt

Tác nhân

Điều kiện đầu

Không

Tuyến buýt được thêm/ cậpnhật / xóa trong

hệ thống

1.Admin - Chọn chức năng Quản Trị Hệ Thống

- Chọn quản lý tuyến buýt

- Chọn tuyến xe

- Thêm/Xóa/Cập nhật dữ liệu tuyến buýthiện tại

2.Hệ thống - Hệ thống gửi yêu cầu lên server tương

ứng với lựa chọn của tác nhân

- Hệ thống nhận và xử lý dữ liệu từServer trả về trước khi hiển thị kết quả

- Hệ thống đưa ra thông tin về tuyếnbuýt hiện tại đang được chọn

Use case : Quản lý bãi xe

Mô tả Use case cho phép tác nhân quản lý : thêm, sửa, cập nhật bãi xe trong hệ

thống

Tác nhân

(Actor)

Admin

Điều kiện đầu

Thông tin về bãi xe được cậpnhật/ bãi xe

1.Admin - Chọn chức năng Quản Trị Hệ Thống

- Chọn Quản lý bãi xe

- Chọn Sửa/Cập Nhật/Xóa