(Luận văn thạc sĩ) biểu diễn và phân tích trực quan dữ liệu di chuyển của ô tô vận tải xăng dầu

BỘ GIÁO DỤC

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ ĐÀO TẠO

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

LÊ TRỊNH

BIỂU DIỄN VÀ PHÂN TÍCH TRỰC QUAN DỮ LIỆU DI CHUYỂN
CỦA Ô TÔ VẬN TẢI XĂNG DẦU

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH MÁY TÍNH

Thành phố Hồ Chí Minh - 2021

Luan van


BỘ GIÁO DỤC

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ ĐÀO TẠO

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

LÊ TRỊNH

BIỂU DIỄN VÀ PHÂN TÍCH TRỰC QUAN DỮ LIỆU DI CHUYỂN
CỦA Ô TÔ VẬN TẢI XĂNG DẦU

Chuyên ngành : Hệ Thống Thông Tin.
Mã số : 8480104

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH MÁY TÍNH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS TRẦN VĨNH PHƯỚC

Thành phố Hồ Chí Minh – 2021

Luan van


i

LỜI CAM KẾT
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tôi, xuất phát từ
nhu cầu thực tế trong quá trình học tập cao học, cũng như nhu cầu biểu diễn và
phân tích trực quan của cơng ty vận chuyển xăng dầu. Dữ liệu sử dụng trong
nghiên cứu được thu thập tại công ty vận chuyển xăng dầu. Trong quá trình nghiên
cứu của luận văn, các tài liệu trích dẫn và tham khảo có nguồn gốc rõ ràng. Kết
quả của luận văn nghiên cứu và ứng dụng biểu diễn và phân tích trực quan dữ liệu
di chuyển của ô tô vận tải xăng dầu là trung thực.
Tác giả luận văn

Lê Trịnh

Luan van


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn “Biểu diễn và phân tích trực quan dữ
liệu di chuyển của ô tô vận tải xăng dầu”. Tôi đã nhận được nhiều sự hỗ trợ, hướng
dẫn từ phía các Thầy Cơ, các cá nhân và tổ chức sau:
Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS. Trần Vĩnh Phước,
Thầy đã hết lịng tận tình hướng dẫn và hỗ trợ tơi trong suốt q trình nghiên cứu
và thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến Thầy TS. Trương Nguyên Vũ – Viện trưởng
viện Cơ học và Tin học ứng dụng thuộc Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ
Việt Nam đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận
văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám đốc Học Viện, phòng Đào tạo
sau Đại học, các Thầy, Cô trong Khoa Công nghệ Thông tin và Viễn thông, Học
viện Khoa học và Công nghệ, Viện Cơ học và Tin học Ứng dụng đã tạo mọi điều
kiện và môi trường học tập, nghiên cứu tốt nhất.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn đến các bạn cùng lớp ITT18A02 và lớp ITT18B02
đã luôn chia sẻ, trao đổi, thảo luận trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận văn

Lê Trịnh

Luan van


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Bảng điều khiển .............................................................................................13
Bảng 3.1 Bảng các đặc tính và vị trí của ơ tô VTXD theo thời gian .............................18
Bảng 3.2 Danh sách biển báo trực quan và ý nghĩa ......................................................20
Bảng 4.1.1 Bảng cơ sở dữ liệu của ô tô vận tải xăng dầu thứ nhất ...............................27
Bảng 4.1.2 Các biển báo trên lộ trình di chuyển của ô tô VTXD thứ nhất ...................40
Bảng 4.2.1 Bảng cơ sở dữ liệu của ô tô vận tải xăng dầu thứ hai .................................48
Bảng 4.2.2 Các biển báo trên lộ trình di chuyển của ơ tơ VTXD thứ hai .....................57

Luan van


iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Tư duy trực quan hóa dữ liệu ...........................................................................4
Hình 2.2 Biểu đồ cột đứng, cột ngang .............................................................................4
Hình 2.3 Biểu đồ đường mức độ biến động dữ liệu theo thời gian .................................5
Hình 2.4 Biểu đồ đường Pareto chart ..............................................................................5
Hình 2.5 Biểu đồ đường trịn ...........................................................................................6
Hình 2.6 Biểu đồ phân tán ...............................................................................................6
Hình 2.7 Biểu đồ Bubble .................................................................................................7
Hình 2.8 Biểu đồ Area .....................................................................................................7
Hình 2.9 Biểu đồ thác nước .............................................................................................8
Hình 2.10 Biểu đồ hình phểu ...........................................................................................8

Hình 2.11 Biểu đồ nhiệt...................................................................................................9
Hình 2.12 Biểu đồ Box-plot ..........................................................................................10
Hình 2.13 Bảng đồ map trong thư viện folium .............................................................14
Hình 3.1 Phần mềm inkscape 1.0 thiết kế các biểu báo trực quan ................................19
Hình 3.2 Mơ hình hệ thống giám sát ơ tơ VTXD ..........................................................23
Hình 3.3 Khai báo các thư viện trong code của phần mềm giám sát ............................24
Hình 3.4 Màn hình chính của phần mềm giám sát ........................................................25
Hình 4.1.1 Màn hình chính của phần mềm giám ơ tơ VTXD thứ nhất .........................27
Hình 4.1.2 Trực quan hố 10 bộ dữ liệu gần nhất của xe ô tô VTXD thứ nhất trên hình
khối khơng gian-thời gian nhiều chiều ..........................................................................30
Hình 4.1.3 Vị trí (P) trên khơng gian 3 chiều được kéo thẳng lên đường thẳng đưa về
không gian 2 chiều .........................................................................................................31
Hình 4.1.4 Biểu diễn trọng lượng theo vị trí .................................................................32
Hình 4.1.5 Biểu diễn trọng lượng theo vị trí .................................................................32
Hình 4.1.6 Biểu diễn nhiên liệu theo vị trí ....................................................................33
Hình 4.1.7 Biểu diễn tốc độ theo vị trí ..........................................................................34
Hình 4.1.8 Biểu diễn trọng lượng, nhiên liệu, tốc độ và thời gian theo vị trí và ước lượng
khoảng cách giữa các vị trí liên tiếp nhau .....................................................................34
Hình 4.1.9 Biểu diễn nhiên liệu của ô tô VTXD theo ước lượng quảng đường (phân rã
từ hình 4.1.8) .................................................................................................................35
Hình 4.1.10 Biểu diễn tốc độ của ô tô VTXD theo ước lượng quảng đường (phân rã từ
hình 4.1.8) ......................................................................................................................36
Hình 4.1.11 Biểu diễn trọng lượng, nhiên liệu, tốc độ và vị trí theo thời gian .............37

Luan van


v

Hình 4.1.12 Biểu diễn trọng lượng, nhiên liệu, tốc độ và vị trí theo thời gian. Biểu diễn

trong khoảng thời gian từ “10:02:00” đến “10:31:00” ..................................................38
Hình 4.1.13 Mục trích xuất dữ liệu và lộ trình di chuyển của ơ tơ VTXD ...................38
Hình 4.1.14 Biểu diễn lộ trình di chuyển của ơ tơ VTXD thứ nhất ..............................39
Hình 4.1.15 Vị trí đầu tiên của ơ tơ VTXD thứ nhất .....................................................41
Hình 4.1.16 Vị trí của ơ tơ VTXD dừng khơng biến động trọng lượng và nhiên liệu. .41
Hình 4.1.17 Vị trí của ơ tô VTXD dừng không biến động trọng lượng và nhiên liệu ..42
Hình 4.1.18 Vị trí của ơ tơ VTXD có biến động về trọng lượng ..................................42
Hình 4.1.19 Vị trí của ô tô vận tải xăng đầu thứ nhất đang chạy biến động về nhiên liệu
.......................................................................................................................................43
Hình 4.1.20 Vị trí ơ tơ VTXD dừng tại Xã Hoà Khánh Tây, Đức Hoà, Long An ........44
Hình 4.1.21 Vị trí của ơ tơ VTXD biến động về trọng lượng .......................................44
Hình 4.1.22 Vị trí của ơ tơ có biến động nhiên liệu tại đường Đức Lập Hạ, Xã Đức Lập
Hạ, Đức Hồ, Long An ..................................................................................................45
Hình 4.1.23 Vị trí của ơ tơ VTXD được hệ thống giám sát cuối cùng..........................46
Hình 4.1.24 Dữ liệu di chuyển của ơ tơ VTXD dạng file HTML .................................46
Hình 4.1.25 Dữ liệu di chuyển của ơ tơ VTXD dạng file Excel ...................................47
Hình 4.2.1 Màn hình chính của HTGS đang chọn ơ tơ VTXD thứ hai .........................47
Hình 4.2.2 Trực quan hố 10 bộ dữ liệu gần nhất của xe ô tô VTXD thứ hai trên hình
khối khơng gian-thời gian nhiều chiều ..........................................................................52
Hình 4.2.3 Vị trí (P) trên khơng gian 3 chiều được kéo thẳng lên đường thẳng đưa về
khơng gian 2 chiều .........................................................................................................53
Hình 4.2.4 Biểu diễn trọng lượng, nhiên liệu, tốc độ theo ước lượng quảng đường ....53
Hình 4.2.5 Biểu diễn thời gian theo ước lượng quảng đường .......................................54
Hình 4.2.6 Biểu diễn trọng lượng, nhiên liệu, tốc độ và vị trí theo thời gian ...............55
Hình 4.2.7 Mục trích xuất dữ liệu và lộ trình di chuyển của ơ tơ VTXD .....................55
Hình 4.2.8 Biểu diễn trực quan lộ trình di chuyển của ơ tơ VTXD thứ hai ..................56
Hình 4.2.9 Vị trí của ơ tơ VTXD thứ hai cung cấp xăng dầu cho khách hang và nạp nhiên
liệu cho ơ tơ. ..................................................................................................................58
Hình 4.2.10 Dữ liệu di chuyển của ô tô VTXD thứ hai dạng file HTML .....................58
Hình 4.2.11 Dữ liệu di chuyển của ơ tơ VTXD dạng file Excel ...................................59

Luan van


vi

Mục lục
LỜI CAM KẾT .................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.................................................................................. iii
DANH SÁCH CÁC HÌNH .............................................................................................iv
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU .............................................................................................1
1.1

Đặt vấn đề ..............................................................................................................1

1.2

Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................1

1.3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................1

1.4

Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................1

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................3
2.1 Lý thuyết về trực quan hoá ........................................................................................3

2.2 Các tài liệu nghiên cứu phương pháp trực quan ......................................................10
2.3 Trực quan hoá dữ liệu di chuyển bằng ngơn ngữ lập trình python .........................11
2.3.1 Thư viện Matplotlib ..........................................................................................11
2.3.2 Thư viện Pandas ................................................................................................11
2.3.3 Thư viện numpy ................................................................................................12
2.3.4 Thư viện tKinter ................................................................................................12
2.3.5 Thư viện folium .................................................................................................14
2.3.6 Thư viện Pillow (PIL Fork)...............................................................................15
2.3.7 Ứng dụng geopy ................................................................................................15
2.3.8 Tkhtmlview .......................................................................................................15
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT..................................................16
3.1 Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................16
3.2.1 Các loại biến và mô tả .......................................................................................16
3.2.2 Phương pháp biểu diễn các đặc tính và vị trí theo thời gian .............................18
3.2.3 Thiết kế và mô tả các biển báo trực quan .........................................................19
3.2.4 Các cơng thức tốn học liên quan giữa các biến ...............................................20
3.2 Mơ hình hệ thống giám sát ơ tô vận tải xăng dầu....................................................23
3.3 Xây dựng phần mềm cho hệ thống giám sát ...........................................................24
CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG GIÁM SÁT DỮ LIỆU DI CHUYỂN CỦA Ô TÔ VẬN TẢI
XĂNG DẦU ..................................................................................................................27
4.1 Hệ thống giám sát của ô tô vận tải xăng dầu thứ nhất.............................................27

Luan van


vii

4.1.1 Phần mềm giám sát ô tô VTXD thứ nhất ..........................................................27
4.1.2 Dữ liệu ô tô vận tải xăng dầu thứ nhất ..............................................................27
4.1.3 Trực quan hố sự di chuyển của ơ tô VTXD thứ nhất ......................................30

4.1.3.1 Biểu diễn trực quan thời gian, vị trí và các đặc tính của ơ tơ VTXD trên hình
khối khơng gian – thời gian nhiều chiều.................................................................30
4.1.3.2 Biểu diễn trực quan các đặc tính theo vị trí của ô tô VTXD thứ nhất ........31
4.1.3.3 Biểu diễn trực quan các đặc tính và thời gian của ơ tơ VTXD thứ nhất theo
ước lượng quảng đường ..........................................................................................34
4.1.3.4 Biểu diễn trực quan các đặc tính và vị trí của ơ tơ VTXD theo thời gian ..36
4.1.4 Trực quan hố sự di chuyển của ô tô VTXD thứ nhất trên google map ...........38
4.1.5 Trích xuất dữ liệu di chuyển của ơ tô VTXD .......................................................46
4.2 Hệ thống giám sát của ô tô vận tải xăng dầu thứ hai...............................................47
4.2.1 Phần mềm giám sát ô tô VTXD thứ hai ............................................................47
4.2.2 Dữ liệu ô tô vận tải xăng dầu thứ hai ................................................................48
4.2.3 Trực quan hoá sự di chuyển của ô tô VTXD thứ hai ........................................51
4.2.3.1 Biểu diễn trực quan thời gian, vị trí và các đặc tính của ơ tơ VTXD trên hình
khối khơng gian – thời gian nhiều chiều.................................................................51
4.2.3.2 Biểu diễn trực quan các đặc tính theo vị trí của ơ tơ VTXD thứ hai ..........52
4.2.3.3 Biểu diễn trực quan các đặc tính và thời gian của ô tô VTXD thứ hai theo
ước lượng quảng đường ..........................................................................................53
4.2.3.4 Biểu diễn trực quan các đặc tính và vị trí của ơ tơ VTXD theo thời gian ..54
4.2.4 Trực quan hố sự di chuyển của ơ tơ VTXD thứ hai trên google map .............55
4.2.5 Trích xuất dữ liệu di chuyển của ô tô VTXD thứ hai .......................................58
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .............................................................................................60
5.1

Kết quả nghiên cứu đạt được ...............................................................................60

5.2

Hướng phát triển..................................................................................................61

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................62

Luan van


1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Xuất phát từ tình hình thực tế tình trạng bất thường do hao hụt nhiên liệu,
trọng lượng chở hay pha chế xăng dầu của xe chở xăng dầu trên tuyến đường
di chuyển từ công ty đến các trạm xăng dầu trên địa bàn tỉnh Bà rịa -Vũng tàu
mà chủ công ty xăng dầu không rõ nguyên nhân.
Đề tài nghiên cứu “Biểu diễn và phân tích trực quan dữ liệu di chuyển của
ơ tơ vận tải xăng dầu” hiển thị các giá trị của dữ liệu thu thập được bằng những
hình ảnh đồ hoạ và bản đồ map theo thời gian thực. Người dùng quan sát
những hình ảnh đồ hoạ hiển thị trên màn hình máy tính để phân tích, xử lý
thơng tin, nhận định, và tiên đoán được những hoạt động của xe chở xăng dầu.
Người quản lí hay chủ phương tiện nhìn vào hình ảnh hiển thị này dễ dàng
phát hiện những vị trí bất thường theo thời gian thực như vị trí xe bồn dừng,
ví trí xe bồn có biến động về nhiên liệu hoặc có biến động về trọng lượng xăng
dầu chở, xe bồn chạy quá tốc độ cho phép, trọng lượng chở vượt qua mức cho
phép,…
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Luận văn “Biểu diễn và phân tích trực quan dữ liệu di chuyển của ô tô vận
tải xăng dầu” sử dụng các kỹ thuật trực quan hoá để biểu diễn và phân tích các
giá trị dữ liệu ghi được trong suốt lộ trình di chuyển của ơ tơ vận tải xăng dầu.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Xe bồn chở xăng dầu trong tỉnh Bà rịa - Vũng tàu và các tỉnh thành lân cận
Bà rịa – Vũng tàu của cơng ty vận tải xăng dầu; các thuộc tính biểu diễn gồm
thời gian, vị trí và các đặc tính như trọng lượng xăng dầu chở, nhiên liệu và

tốc độ của ô tô vận tải xăng dầu.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp đại số: Phương pháp được dùng để xác định các tập dữ
liệu của các biến dữ liệu, các tập vị trí của xe, các tập vị trí của xe xảy
ra bất thường trong suốt lộ trình di chuyển theo thời gian,...

Luan van


2

- Phương pháp hình học: Phương pháp được dùng để ước lượng quảng
đường giữa các vị trí của xe.
- Phương pháp phân tích: Phương pháp dùng để phân tích dữ liệu trước
khi biểu diễn và để thiết lập các câu hỏi về dữ liệu.
- Phương pháp trực quan: Phương pháp được dùng để hiển thị hình ảnh
đồ hoạ giúp cho người quan sát biết tình trạng của các thc tính và mối
quan hệ của các thuộc tính.
- Phương pháp tra cứu tài liệu: Phương pháp được dùng để nghiên cứu
hình khối không gian – thời gian nhiều chiều và cách biểu diễn các
thuộc tính của đối tượng di chuyển trên bản đồ google map và không
gian 2 chiều.
- Ứng dụng ngơn ngữ lập trình python và các thư viện Matplotlib, numpy,
panda, pip, … để phân tích và biểu diễn trực quan đồ thị 2D, 3D, bản
đồ Map.

Luan van


3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Lý thuyết về trực quan hố
- Trực quan hóa (Visualization) là kỹ thuật tạo ra những hình ảnh, biểu đồ
diễn tả các thơng điệp, thơng tin đến người dùng. Trực quan hóa nghiên
cứu, trình bày một cách trực quan khối dữ liệu trừu tượng để tăng cường
nhận thức của con người và minh họa dữ liệu sao cho dễ hiểu, phản ánh
trung thực với số liệu. Tóm lại, Trực quan hóa dữ liệu là “cho người ta thấy
cái người ta chưa được thấy”, trực quan hóa dữ liệu là q trình ánh xạ dữ
liệu tới thị giác.
- Mục tiêu chính của trực quan hố dữ liệu là truyền thông tin rõ ràng và hiệu
quả cho người sử dụng thông qua đồ họa thường lựa chọn theo dạng bảng
hoặc biểu đồ 2D hoặc 3D.
- Biểu diễn trực quan hóa dữ liệu (Data Visualizations) là một sự đáp ứng
cho yêu cầu tiếp cận dữ liệu như trên. Chúng ta có thể hiểu biểu diễn trực
quan hóa dữ liệu như là việc dùng những công cụ xử lý và phân tích dữ liệu
để trả lời và làm rõ những mục tiêu, chỉ ra tiềm năng của chúng ta đang có
thơng qua một hình thức trình bày nào đó để dễ tiếp thu nhất, biểu diễn trực
quan hóa dữ liệu có thể được minh họa khái quát theo hình 2.1 Tư duy hóa
trực quan hóa dữ liệu [1]:

Luan van


4

Hình 2.1 Tư duy trực quan hóa dữ liệu
Các dạng biểu đồ tham khảo theo tài liệu [2]
 Biểu đồ cột đứng/ cột ngang.
- Biểu đồ này là loại biểu đồ đơn giản nhất và trực quan nhất, người xem

sẽ thấy nhanh giá trị lớn nhất, bé nhất, so sánh dễ dàng các yếu tố liên
quan.

Hình 2.2 Biểu đồ cột đứng, cột ngang
 Biểu đồ đường.
- Biểu đồ này được dùng để mô tả xu hướng biến động của dữ liệu phân
tích và so sánh các yếu tố theo mốc thời gian.

Luan van


5

Hình 2.3 Biểu đồ đường mức độ biến động dữ liệu theo thời gian
 Biểu đồ Pareto chart
- Biểu đồ này là biểu đồ cột mà các cột được sắp xếp từ thấp đến cao theo
tần số, còn các giá trị chỉ tần suất tích lũy được biểu diễn bằng đường
thẳng.

Hình 2.4 Biểu đồ đường Pareto chart

 Biểu đồ trịn.
- Biểu đồ hình trịn là biểu đồ trên đó chia ra thành từng phần, thể hiện %
giá trị được biểu diễn.

Luan van


6

Hình 2.5 Biểu đồ đường trịn

 Biểu đồ phân tán (Scatter plot).
- Biều đồ này là biểu đồ thể hiện mối quan hệ hai biến giữa 2 biến định
lượng khác nhau hoặc thể hiện hướng phân phối dữ liệu phân tích, tìm
tính tương đồng dữ liệu.

Hình 2.6 Biểu đồ phân tán

Luan van


7

 Biểu đồ Bubble.
- Biểu đồ này là biểu đồ giống như biểu đồ Scatter plot nhưng có thêm
biến thứ ba thể hiện các dấu chấm tròn. Biến thêm vào biến dữ liệu định
tính hoặc biến dữ liệu định lượng.

Hình 2.7 Biểu đồ Bubble
 Biểu đồ Area.
- Biểu đồ này giống như biểu đồ đường thể hiện sự biến động đối tượng
dữ liệu theo xu hướng thời gian.

Hình 2.8 Biểu đồ Area

Luan van


8

 Biểu đồ thác nước (Waterfall).
- Biểu đồ này là biểu đồ trực quan thông tin được sử dụng để người xem
thấy được giá trị ban đầu bị ảnh hưởng bởi các giá trị trung gian để dẫn
đến giá trị cuối cùng.

Hình 2.9 Biểu đồ thác nước

 Biểu đồ phễu (Funnel).
- Biểu đồ này là biểu đồ dạng phễu dùng trong marketing để bắt đầu từ
bước tiếp cận khách hàng bằng các chiến dịch quảng cáo.

Hình 2.10 Biểu đồ hình phểu

Luan van


9

 Biểu đồ nhiệt (Heat).
- Biểu đồ này là biểu đồ cho thể hiện, biểu diễn 2 mối quan hệ giữa 2
thước đo và 2 biến nghiên cứu, cung cấp thơng tin thể hiện sự sắp xếp.

Hình 2.11 Biểu đồ nhiệt
 Biểu đồ Box-plot
- Biểu đồ này là để thể hiện sự đo lường phân tán và xác định các biến
dữ liệu ngoại lệ.

Luan van

10

Hình 2.12 Biểu đồ Box-plot

2.2 Các tài liệu nghiên cứu liên quan
- Liên quan đến đề tài nghiên cứu có các cơng trình nghiên cứu của các nghiên
cứu như sau:
 Bài báo khoa học nghiên cứu [3] tiếp cận nhận thức thị giác của con người
để thiết kế hình ảnh, đồ thị trong trực quan hóa dữ liệu (Approaching human
vision perception to designing visual graph in data visualization) – Trần
Vĩnh Phước, Lê Xuân Trường: Nghiên cứu này biểu diễn mối quan hệ giữa
các biến dữ liệu dưới dạng đồ thị nhiều chiều theo khối lập phương. Biểu
đồ cấu trúc biểu diễn dựa trên mối quan hệ các biến dữ liệu và nhận thức
của con người, tích hợp thêm các biến võng mạc để cải thiện khách quan
và phản hồi chủ quan thị giác của con người.


Bài báo khoa học nghiên cứu [4] tích hợp các biến võng mạc vào biểu đồ
trực quan hóa nhiều biến để tăng các tính năng trực quan (Integrating
Retinal Variables into Graph Visualizing Multivariate Data to Increase
Visual Features) - Nguyen Hong, Pham Van Dang, Phuoc Vinh Tran:
Nghiên cứu sử dụng bản đồ biểu diễn trực quan các biến dữ liệu theo không
gian và thời gian trên bản đồ và biểu diễn đồ thị phân lớp để biểu diễn bệnh
tay – chân - miệng ở tỉnh Bình Dương gồm lớp định tính và định lượng.

 Trực quan hóa dữ liệu các biến bằng phương pháp tiếp cận hai giai đoạn
phân loại các khối dữ liệu nhiều chiều (Two – Stage Approach to
Classifying Multidimensional Cubes for Visualization of Multivariate Data,
November 2018) - Hong Thi Nguyen, Thuan My Thi Pham, Tuyet Anh Thi

Nguyen, Anh Van Thi Tran, Phuoc Vinh Tran and Dang Van Pham: Tác
giả trực quan hóa dữ liệu khối không gian và thời gian, khối dữ liệu nhiều
chiều theo không gian và thời gian theo hai gian đoạn. Giai đoạn lập bản
đồ và giai đoạn hiển thị hình ảnh đồ hoạt trực quan trên màn hình phù hợp

Luan van


11

với việc nhận thức từ võng mạc của người dùng. Biểu diễn dữ liệu ba chiều
cho các chuyến bay phân tích và trả lời các câu hỏi [5-7].
 Visualization có quan trọng khơng? Vai trị của trực quan hóa dữ liệu mang
ý nghĩa của thông tin [6], khối trực quan hóa đối tượng di chuyển
(Visualization Cube for Tracking Moving Object) biểu diễn các đối tượng
di chuyển ghi lại dưới dạng thời gian thực biểu diễn trên mặt phẳng khối
lập phương 3 chiều cho quỹ đạo cho các đối tượng chuyển động [8].
2.3 Trực quan hoá dữ liệu di chuyển bằng ngơn ngữ lập trình python
2.3.1 Thư viện Matplotlib
Matplotlib là một thư viện cho phép người dùng vẽ đồ thị trong Python.
Python là ngơn ngữ lập trình phổ biến hiện nay được dùng trong nhiều trong lĩnh
vực lưu trữ dữ liệu lớn (Big Data), khoa học dữ liệu (Data Science), phân tích dữ
liệu (Data Analysis). Pyplot cung cấp một giao diện các thư viện chuyên để vẽ và
hướng đối tượng trong Matplotlib.
Phương pháp thiết kế này đã giúp cho việc sử dụng Pyplot dễ dàng và dễ
ứng dụng vào thực tế. Matplotlib có thể được sử dụng để tạo ra những figures đủ
chất lượng cho một loạt các định dạng cố định và môi trường tương tác trên nền
tảng ứng dụng. [9,10]
2.3.2 Thư viện Pandas
- Pandas là một thư viện trong ngơn ngữ lập trình Python, là cơng cụ cho phép

thao tác và phân tích dữ liệu, cung cấp cấu trúc dữ liệu đặc biệt cho các thao tác
của các bảng số liệu và chuỗi thời gian. Python với Pandas được sử dụng trong
nhiều lĩnh vực bao gồm lĩnh vực học thuật cũng như thương mại như phân tích tài
chính, kinh tế, thống kê, …
Pandas có ba cấu trúc dữ liệu và nó được xây dựng dựa trên thư viện Numpy. Do
đó, chúng hoạt động rất nhanh và hiệu quả: Series, DataFrame, Panel [11,12].

Luan van


12

2.3.3 Thư viện numpy
- Thư viện Numpy là một thư viện toán học hỗ trợ mạnh trong Python, cho phép
làm việc hiệu quả với ma trận, mảng, tốc độ xử lý nhanh với dữ liệu lớn. Thư viện
này được phát triển để thao tác xử lý dữ liệu nhanh,t bộ nhớ [13].
- Để vẽ biểu đồ, chúng ta cần biết rõ các thành phần tạo nên biểu đồ:
Trục: trục X, trục Y, trục thời gian.
Dữ liệu: dữ liệu phân tích có thể được biểu diễn dưới dạng một mảng.
Chiều cao và chiều rộng của thanh: được xác định dựa trên phân tích, chiều
rộng của thanh được gọi là bin hay khoảng.
Tiêu đề của biểu đồ.
Màu của thanh.
Màu viền của thanh [13].

2.3.4 Thư viện tKinter
- Tkinter là thư viện GUI (Graphical User Interface) tiêu chuẩn cho Python.
Khi kết hợp với Tkinter, Python sẽ được cung cấp các công cụ một cách
nhanh chóng và dễ dàng để tạo các ứng dụng GUI. Tkinter cung cấp giao
diện hướng đối tượng mạnh mẽ đến các bộ công cụ Tk GUI [14,15].

- Việc tạo một ứng dụng sử dụng Tkinter là một công việc vô cùng đơn giản.
Tất cả những gì bạn cần làm là làm theo các bước sau: Nhập mô đun
Tkinter. Tạo cửa sổ ứng dụng chính của GUI. Thêm một vài widgets vào
ứng dụng GUI. Nhập vịng lặp event chính để thực hiện hành động với từng
sự kiện do người dùng kích hoạt. [14,15]
- Tkinter cung cấp nhiều bảng điều khiển khác nhau được sử dụng trong một
ứng dụng GUI như các nút, nhãn, … Bảng điều khiển này thường được gọi
là widget [14,15]:

Luan van


13

Bảng 2.1 Bảng điều khiển
STT

Mơ tả

1

Button: Tiện ích Button được sử dụng để hiển thị các nút trong ứng dụng

2

Canvas: Sử dụng để vẽ các hình dạng, chẳng hạn như đường thẳng, hình bầu
dục, đa giác và hình chữ nhật, trong ứng dụng của bạn.

3

Checkbutton: sử dụng để hiển thị một số tùy chọn dưới dạng hộp kiểm.
Người dùng có thể chọn nhiều tùy chọn cùng một lúc.

4

Entry: được sử dụng để hiển thị trường văn bản một dòng để chấp nhận các
giá trị từ người dùng.

5

Frame: được sử dụng như một widget vùng chứa để sắp xếp các widget khác.

6

Label: được sử dụng để cung cấp chú thích một dịng cho các tiện ích con
khác. Nó cũng có thể chứa hình ảnh.

7

Listbox: được sử dụng để cung cấp danh sách các tùy chọn cho người dùng.

8

Menubutton: được sử dụng để hiển thị các menu trong ứng dụng của bạn.

9

Menu: được sử dụng để cung cấp các lệnh khác nhau cho người dùng. Các
lệnh này được chứa bên trong Menubutton.

10

Message: được sử dụng để hiển thị các trường văn bản nhiều dòng để chấp
nhận các giá trị từ người dùng.

11

Radiobutton: được sử dụng để hiển thị một số tùy chọn dưới dạng các nút
radio. Người dùng chỉ có thể chọn một tùy chọn tại một thời điểm.

12

Scale: được sử dụng để cung cấp tiện ích con trượt.

13

Scrollbar: được sử dụng để thêm khả năng cuộn vào các tiện ích con khác
nhau, chẳng hạn như hộp danh sách.

14

Text: được sử dụng để hiển thị văn bản trong nhiều dòng.

15

Toplevel: được sử dụng để cung cấp một vùng chứa cửa sổ riêng biệt.

16

Spinbox: Tiện ích Spinbox là một biến thể của tiện ích Tkinter Entry tiêu

chuẩn, có thể được sử dụng để chọn từ một số giá trị cố định.

Luan van


14

17

PanedWindow: PanedWindow là một widget vùng chứa có thể chứa bất kỳ
số lượng ngăn nào, được sắp xếp theo chiều ngang hoặc chiều dọc.

18

LabelFrame: Labelframe là một tiện ích chứa đơn giản. Mục đích chính của
nó là hoạt động như một bộ đệm hoặc vùng chứa cho các bố cục cửa sổ phức
tạp

19

tkMessageBox: Mô-đun này được sử dụng để hiển thị các hộp thông báo
trong các ứng dụng của bạn.

2.3.5 Thư viện folium
- Folium là một thư viện python cho phép bạn kết hợp các thư viện dữ liệu tuyệt
vời của python và khả năng tạo bản đồ tuyệt đẹp [16,17].

Hình 2.13 Bảng đồ map trong thư viện folium

Luan van

15

2.3.6 Thư viện Pillow (PIL Fork)
Thư viện Pillow là thư viện hình ảnh của ngơn ngữ Python hỗ trợ khả năng
xử lý hình ảnh và đồ hoạ mạnh mẽ cho trình thơng dịch Python. Thư viện này cho
phép tạo hình ảnh, đọc và ghi ảnh, hiển thị ảnh và lưu ảnh, và một số thao tác trên
ảnh. [18]

2.3.7 Ứng dụng geopy
- Geopy là một ứng dụng cho phép Python sử dụng một số dịch vụ web mã
hoá địa lý phổ biến. [19]
- Geopy giúp Python dễ dàng xác định toạ độ (kinh độ, vĩ độ) của địa chỉ,
thành phố, quốc gia và địa danh toàn cầu hoặc xác định địa chỉ, thành phố,
quốc gia tại toạ độ (kinh độ, vĩ độ) đã biết. [19]
- Geopy bao gồm các lớp mã hoá địa lý như OpenStreetMap Nominatim,
Google Geocoding API và nhiều thành phần mã hố địa lý khác. [19]

2.3.8 Tkhtmlview
- Mơ đun tkhtmlview là tập hợp các tiện ích cho tkinter, hỗ trợ phân tích cú pháp
HTML đơn giản, văn bản có thể đặt ở định dạng HTML. [20]

Luan van


16

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT
3.1 Nội dung nghiên cứu

Sự phát triển của công ty kinh doanh xăng dầu phụ thuộc rất nhiều về việc
vận tải xăng dầu từ công ty đến các trạm kinh doanh xăng dầu. Do đó, việc kiểm
sát tốt các vị trí dừng, tốc độ, biến động về nhiên liệu hoặc trọng lượng chở xăng
dầu theo thời gian thực trong suốt lộ trình di chuyển của ô tô vận tải xăng dầu,
giúp công ty kinh doanh đạt nhiều hiệu quả hơn. Biện pháp tốt nhất là xây dựng
hệ thống giám sát bằng phương pháp trực quan hố để biểu diễn và phân tích trực
quan dữ liệu di chuyển của ô tô vận tải xăng dầu.
3.2.1 Các loại biến và mô tả
 Kinh độ
Kinh độ là toạ độ địa lý theo hướng đông – tây, được sử dụng phổ
biến trên trong bản đồ học và hoa tiêu [ trích trong Wikipedia].
- Tính trên đơn vị thời gian: phút
- Kí hiệu: X
- Đơn vị: độ hoặc radian
- Kiểu dữ liệu: số thực
 Vĩ độ
Vĩ độ là giá trí xác định vị trí của một điểm trên bề mặt Trái Đất ở
phía bắc hay phía nam của xích đạo [trích trong Wikipedia]
- Tính trên đơn vị thời gian: phút
- Ký hiệu: Y
- Đơn vị: độ hoặc radian
- Kiểu dữ liệu: số thực
 Vị trí
Biến vị trí là vị trí của ơ tơ vận tải xăng dầu (VTXD) theo đơn vị thời
gian. Vị trí biểu diễn trên google map hoặc không gian 3 chiều gồm 2 thành
phần là kinh độ và vĩ độ. Vị trí biểu diễn trên khơng gian 2 chiều là vị trí nằm

Luan van