Ứng Dụng Công Nghệ Gps-Gis Vào Phát Triển Hệ Thống Theo Dõi Xe Buýt Hà Nội.pdf

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:
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 cơng nghệ GPS, GIS áp dụng vào theo dõi và quản lý giao thơng nói
chung và xe bt nói riêng.
 Xây dựng mơ 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 cơng 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, khơng phải là sao chép tồn văn của bất kỳ
cơng 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 bảo
vệ:

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
2
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM

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 tốn 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 thơng tin qua website..............................................................................20
4. Phân tích khả năng áp dụng mơ hình vào thực tế...................................................20
PHẦN II: NỀN TẢNG CƠNG NGHỆ TRONG HỆ THỐNG.......................................21
1. Cơng 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
3
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


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

4
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


LỜI CẢM ƠN
Quá trình học tập dưới mái trường Đại học Bách Khoa Hà Nội là một khoảng thời
gian có rất nhiều ý nghĩa đối với mỗi thế hệ sinh viên chúng em. Ở đây, chúng em đã được
các thầy cô cung cấp và truyền đạt rất nhiều kiến thức chun mơn cần thiết và q giá.
Bên cạnh đó, chúng em còn được rèn luyện tinh thần học tập và làm việc một cách độc lập
đầy 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 những
kiến thức mà mình đã tích lũy trong suốt q trình học tập. Thơng qua q trình làm đồ án,
bản thân em cũng đã rút ra những kinh nghiệm thực tế hết sức quý báu. Sau một học kỳ tập
trung 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 hồn thành đồ án một cách thuận lợi và thu được những kết quả nhất định. Tuy
nhiên, bên cạnh những kết quả đạt được chắc chắn sẽ không tránh khỏi sai lầm, thiếu sót
trong q trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Em mong nhận được sự phản hồi từ phía thầy
cơ, sự phê bình và góp ý của thầy cơ 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 mơn Cơng nghệ phần mềm, Viện Công nghệ thông
tin, Trường Đại học Bách khoa Hà nội. Trong suốt thời gian thực hiện đồ án thầy ln tạo
điều 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 thơng tin cùng tồn thể các thầy cơ 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 lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã động viên khích lệ em
trong 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 được
nhiều thắng lợi trong sự nghiệp nghiên cứu khoa học và giáo dục cao cả của mình.
Hà nội, ngày tháng 05 năm 2011
Sinh viên.
Vũ Ngọc Thành

5
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


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 tốn theo dõi và quản lý giao thơng.
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 mơ 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

6
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


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 in
Hanoi.
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 exchanging
data.
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

7
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. Mơ hình gửi tín hiệu GPS về trung tâm qua GPRS ...................... .......................11
Hình 2. Hệ thống giám sát vận tải ............................................................. .......................12
Hình 3. Mơ 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. Chịm sao GPS ..................................................................... .............................20
Hình 11. Nguyên tắc cơ bản định vị GPS .........................................................................21
Hình 12. Qui trình phát triển hệ thống ..............................................................................27
Hình 13. Mơ hình theo dõi và quản lý xe bt ............................... ..................................27
Hình 14. Mơ hình triển khai hệ thống theo dõi và quản lý xe bt... ................................28
Hình 15. Mơ hình UseCase chức năng của hệ thống ........................................................29

Hình 16. Bảng thiết kế cơ sở dữ liệu hệ thống ........................ .........................................34
Hình 17. Mơ 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 tồn 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 bt................................................. .................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 thơng tin xe bt......................................... ................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
8
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Thuật ngữ
GIS
GPS
ĐATN
GPRS
OpenGTS
VTHKCC

CSDL

Định nghĩa
Geographic Information System Hệ thống thông tin địa lý
Global Postioning System - Hệ
thống định vị toàn cầu
Đồ án tốt nghiệp
General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp.
Open Source GPS Tracking
System - Hệ thống theo dõi GPS
mã nguồn mở.
Vận tải hành khách công cộng.
Cơ sở dữ liệu.

Ghi chú

9
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


MỞ ĐẦU
Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu(GPS) và bản đồ số(GIS) hiện nay đang nổi
lên như một trong những công nghệ mới, hiện đại, mang lại nhiều tiện ích cho cuộc
sống. Ở các nước tiên tiến như: Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Hàn Quốc, ...chúng được áp
dụng triệt để trên nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong giao thông và viễn thám. Ở Việt
Nam, chỉ trong vài năm gần đây những ứng dụng này mới thực sự nở rộ và áp dụng
mạnh 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 ra
đời 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 thơng ngày càng nhiều và trở thành một thực trạng nhức
nhối trong xã hội. Một trong những giải pháp giúp cải thiện thực trạng trên là tăng
cường các phương tiện giao thông công cộng, đặc biệt là xe buýt. Việc vận hành hệ
thống xe buýt hiện tại ở Hà Nội trong những năm vừa qua đã giải quyết được phần
nào các vấn đề giao thông: tắc đường, giảm ô nhiễm môi trường...Tuy nhiên, nhu
cầu đi lại hiện nay rất lớn, cùng với nhiều dịch vụ cũ trong hệ thống chưa được cải
thiện thích hợp với thời đại làm cho hệ thống theo dõi và quản lý xe buýt trở nên lỗi
thời và quá tải, gây ra chất lượng dịch vụ hành khách giảm sút, làm phiền hà tới
người đi xe. Hơn nữa, hệ thống cũng phải sử dụng rất nhiều nhân viên ghi chép, ghi
nhật kí, lịch trình... những cơng việc mà hồn tồn có thể thực hiện bởi máy tính
một cách tự động và thơng minh.
Với mục đích muốn nâng cao chất lượng hệ thống theo dõi và quản lý xe
buýt Hà Nội. Đồ án đã mạnh dạn đưa ra mơ hình theo dõi, quản lý, xây dựng hệ

thống áp dụng triệt để nền tảng GPS, GIS. Hệ thống cho phép nhà quản lý theo dõi
trực 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 liên
quan với một số chức năng: tra cứu thông tin tuyến buýt, bãi xe, tìm đường. Ngồi
ra, hệ thống cịn hỗ trợ đầy đủ cho nhà quản lý trong việc quản trị hệ thống.

10
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP
1. Bài tốn 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 cá
nhân 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 giám
sát việc sử dụng điều hịa, đóng mở cửa,...
Trước đây cơng tác quản lý vận tải cịn thủ cơng và ít mang hệ thống hóa dẫn
đến 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 phá
mới 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 lợi
ích của nó.
Tại các nước khu vực Bắc Mỹ, Châu Âu, và Đông Á hầu hết các công ty vận
tải đều sử dụng công nghệ này. Việc sử dụng GPS, GIS giải quyết một cách triệt để
các vấn đề mà chúng ta vừa nêu ở trên. Hơn nữa nó tạo cho hệ thống quản lý và
theo dõi vận tải linh hoạt, thông minh và thực sự hiệu quả.

Hình 1. Mơ 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 qua
GPRS.

11
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


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 tồn cầu có hỗ trợ truyền tin qua
GPRS. Thiết bị này được lắp trên phương tiện cần giám sát, tự động truyền
vị trí và các thơng số của phương tiện về trung tâm sau mỗi khoảng thời gian
cố định cấu hình trước.
- Hệ thống ghi nhận và phân tích thơng tin: Đây là một máy chủ đảm nhận
chức năng ghi nhận các thông số truyền từ thiết bị lắp đặt trên xe, sau đó
phân tích, xử lý, tổng hợp dữ liệu để đưa ra các báo cáo thống kê giúp nhà
quản lý, điều hành ra quyết định tốt hơn.
- Hệ thống hiển thị và cung cấp thông tin: là một hệ thống các phần mềm được
triển khai và khai thác qua internet. Người sử dụng được cấp tài khoản để
truy cập chức năng hệ thống theo quyền hạn được cấp. Qua đó người sử
dụng có thể xem được vị trí, tốc độ, hướng di chuyển và các thông số của
phương 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 cơng cộng(VTHKCC) bằng xe bt là một địi
hỏi bức thiết của thành phố nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân, tránh ách
tắc giao thông, ô nhiễm mơi trường và đảm bảo an tồn giao thơng. Mặc dù Sở Giao
thơng Cơng 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 gắn
máy) sang phương tiện cơng cộng và đang hồn thiện mạng lưới xe buýt theo quy

hoạch đến năm 2015. Nhưng thực tế hiện nay cho thấy một số bất cập nẩy sinh
trong quá trình điều hành hoạt động của hệ thống xe buýt ảnh hưởng không tốt đến
các hoạt động kinh tế và sinh hoạt hàng ngày của cộng đồng dân cư thành phố. Cụ
12
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


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 đỗ
khơng 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,
khơng hiệu quả kinh tế trên quan điểm phát triển hệ thống xe buýt bền vững và chưa
góp phần cải thiện dịch vụ xe buýt nhằm khắc phục các tình trạng đã xảy ra nêu
trên.
Trong chiến lược phát triển mạng lưới xe bt đến năm 2015, Sở Giao
Thơng Cơng Chính giao nhiệm vụ cho Trung tâm Quản lý và Điều hành Vận tải
hành 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 thiết
thực 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 lượng
dịch vụ của hệ thống xe buýt thành phố, để tạo sự thu hút người dân sử dụng
hình 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 buýt
trong tương lai là tất yếu. Chỉ ước tính với số lượng xe buýt hiện nay, nếu
Trung tâm có hệ thống quản lý điều hành phù hợp sẽ tiết kiệm trên 3 tỷ đồng
mỗi 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 sao
cho hiệu quả trong việc thu hút người dân chuyển đổi hình thức đi lại, cũng

như nâng cao năng lực cơng tác kiểm tra giám sát tồn diện đối với từng xe
trong phạm vi quản lý.
- Nâng cao khả năng ứng dụng công nghệ thông tin của cán bộ quản lý vận tải
hành khách công cộng và cải tiến việc sử dụng bản đồ, tạo thông tin và báo
cáo đồng bộ, giảm khó khăn trong việc tìm kiếm, tra cứu và quản lý điều
hành để góp phần hỗ trợ Trung tâm quản lý điều hành vận tải hành khách
cơng cộng – Sở giao thơng cơng 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 khách
hồn tồn dựa vào thơng tin do các nhân viên tại các bến đầu cuối thu thập. Độ tin
cậy 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 đủ
như: xe chạy không đúng lộ trình, dừng đỗ khơng đúng trạm, bỏ khách, rà rút
khách, việc đóng mở cửa xe, phanh gấp, khơng bật máy lạnh, không xé vé,..
- Số tuyến xe buýt thử nghiệm là 89 tuyến, tương ứng với 92 vị trí đầu cuối
bến thì nhu cầu số lượng nhân viên đầu cuối tuyến phải có là 176 người. Tuy
nhiên, Trung tâm khơng có đủ nhân sự nên chỉ bố trí 65 nhân viên tại 31 vị
trí. Trong tương lai, khi mở rộng mạng lưới xe buýt, số lượng xe, số trạm
13
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


-

dừng, nhà chờ tăng lên rất nhiều, với cùng phương pháp giám sát xe buýt
như hiện nay thì Trung tâm phải cần nhiều nhân lực hơn nữa để đảm bảo
hoạt 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 khơng thể thơng tin cho Trung tâm biết tình hình lưu thông, các sự cố

đang xảy ra trên đường.

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

Hình 3. Mơ hình theo dõi và quản lý xe bt
a. Module di động
Theo mơ hình trên thì trên mỗi xe buýt sẽ được gắn 1 module di động gồm
các thành phần khác nhau:

Hình 4.Module di động
14
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


-

Chip GPS Receiver: Bắt tín hiệu từ GPS Satellite để lấy các thông tin tọa độ
hiện 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, thơng báo, lịch trình, sơ đồ
đường 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 di
chuyển của xe, thông số vận tải của xe.
- Cung cấp các thơng tin về tài xế, phụ xe, tình trạng hoạt động của xe (dừng

trả khách đúng qui định, mở cửa xe, điều hòa,..).
- Cung cấp cho khách hàng lộ trình di chuyển, thơng 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 dữ
liệu 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 được
đẩy một cách liên tục lên Server vào một cổng nào đó (đã được mở) thơng qua
mạng 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 trên
Server là hết sức quan trọng. Từ đó, Server sẽ lọc, và định dạng lại theo dữ liệu cần
hiển thị và cuối cùng đẩy vào cơ sở dữ liệu.

15
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


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 trên
một cổng, sau đó xử lý dữ liệu nhận được, đẩy dữ liệu vào cơ sở dữ liệu hay hiển thị
trên web hệ thống. Ngoài ra Server cịn xử lý các cơng tác nghiệp vụ: Tra cứu, tìm
kiếm, 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 tải
của xe buýt dựa trên nền bản đồ GIS. Cơ sở dữ liệu GIS được tổ chức, lưu trữ, và
quản 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 xe
buýt, 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 bắt
đầu, thời gian kết thúc, khoảng cách thời gian giữa 2 xe trong giờ cao
điểm và lúc bình thường. Ngồi ra là các thơng tin lộ trình.
o Thơng 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 hộp
đen của xe buýt, từ thiết bị GPS Receiver, thiết bị cảm biến, ... sau đó được lưu trữ
vào cơ sở dữ liệu của hệ thống phục vụ cho việc hiển thị và công tác báo cáo.
Ngồi việc theo dõi hoạt động của xe, thì trung tâm cịn có nhiệm vụ cảnh
báo tốc độ với các xe đi quá tốc độ, lập báo cáo các sai phạm trong quá trình vận
hành và làm báo cáo theo tháng/quý/ năm về tình hình hoạt động của hệ thống, lưu
giữ hành trình từng xe.

16
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


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 các
đối 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 vận
chuyển: Xe buýt trực thuộc cơ sở.
- Xây dựng các bên đợi thông minh : Là các bảng điện tử. Ngồi các thơng tin
về tuyến xe đi qua còn thời gian tương đối xe sắp đến để hành khách có thể
chủ động trong việc bắt xe của mình.

17
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


Hình 8. Bảng báo điểm dừng tĩnh.
-

Biển báo điểm dừng hiện tại (Hình 8): là dạng biển báo hiện nay vẫn được sử
dụng tại các bến đợi xe buýt. Với biển báo này, người đi xe buýt đang đợi ở
bến có thể biết được những tuyến xe nào sẽ đi qua bến và những tuyến xe
đấy sẽ đi qua những địa điểm nào để từ đó người khách có thể chọn lựa
tuyến mà mình sẽ đi và đứng đợi xe của tuyến đó sẽ đến. Nhưng việc chờ đợi
đơi khi gây ra nhiều bất tiện cho khách vì khơng biết bao lâu nữa xe mới tới
bến để họ đứng đợi.

Hình 9. Biển báo điểm dừng động (đề xuất)
-

Biển báo điểm dừng thơng minh (hình 9): là biển báo cải tiến, sẽ có thêm
một bảng điện tử nhỏ thơng báo thời gian mà xe buýt của tuyến xe đó sắp sửa
18

Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM

đến. Người khách đang đứng đợi sẽ biết được họ sẽ phải đứng đợi trong bao
lâu. Nếu trong trường hợp bị tắc đường xe buýt sẽ đi đường khác thì người
khách cũng có thể biết và chọn tuyến xe hoặc phương tiện khác.
f. Người dùng
Người dùng hệ thống có thể tra cứu các thông tin liên quan tới xe buýt :
tuyến buýt, bãi xe, thời gian hoạt động, lịch trình cụ thể từ tuyến, tìm đường đi trên
xe bt... Ngồi ra, người dùng có thể mua vé tháng trực tuyến qua hệ thống bán
trực tuyến của trung tâm quản lý.
g. Phân phối thông tin qua website
Website của hệ thống sẽ là cổng thơng tin hữu ích đối với tất cả đối tượng và
liên quan và quan tâm đến xe buýt :
- Người dùng: Đây sẽ là nơi người dùng có thể tra cứu các thơng tin hữu ích
về tuyến bt, bãi xe, thời gian hoạt động, đăng kí vé tháng trực tuyến hay
các 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 hệ
thống 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 mơ hình vào thực tế.
a. Khả năng triển khai :
Việc áp dụng và tn thủ theo mơ hình đề xuất cho thấy những hiệu quả hết
sức đang ghi nhận, nó là nền tảng quản lý hiện đại cho hiện tại và tương lai của hệ
thống quản lý vận tải nói chung và xe buýt nói riêng. Hiện nay rất nhiều các doanh
nghiệp xe tải, xe khách: Trường Hải Auto, Hoàng Long, Hải Âu... hay các doanh
nghiệp xe taxi: Mai Linh Taxi, HaNoi Taxi... đều đang áp dụng hệ thống theo dõi và
quản lý theo mơ hình tương tự. Điều đó cho thấy khả năng triển khai của hệ thống là
rất 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 thế
nhân 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 ban
ngành khác nhau.

19
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


PHẦN II: NỀN TẢNG CƠNG NGHỆ TRONG HỆ THỐNG
1. Cơng 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 được
hoàn thành vào tháng 7/1993, được xem như là năng lực hoạt động ban đầu (initial
operational capability (IOC)). Tuy nhiên cơng 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 mặt
phẳng quỹ đạo. Với sự bố trí này, khoảng từ 4 đến 10 vệ tinh sẽ luôn hiện hữu tại
bất 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 trịn (một hình elipse với tâm sai
cực đại khoảng 0.01km), với một độ nghiêng khoảng 55 độ so với xích đạo. Nửa
trục lớn của quỹ đạo GPS là khoảng 26560 km (độ cao vệ tinh khoảng 20200 km
bên trên bề mặt trái đất). Chu kỳ quỹ đạo vệ tinh tương ứng khoảng 12 giờ thiên
văn (sidereal hour;23:56’:4.1”). Hệ thống GPS được tuyên bố chính thức là đã đạt
được 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 tinh

GPS, khơng dùng vào thí nghiệm. Thực tế, khi mà GPS đạt được FOC của nó, chịm
sao vệ tinh thường lớn hơn 24 vệ tinh.

Hình 10 .Chịm 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 điểm
trên 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 mơ tả bằng cách áp
dụng một cách đơn giản những khái niệm của sự cắt bỏ (resection). Tất cả chỉ có
vậy, nhưng chúng ta xác định khoảng cách từ vệ tinh tới điểm quan sát cũng như vị
trí của vệ tinh như thế nào?
Như đề cập trước đó, mỗi vệ tinh GPS phát liên tục một tín hiệu vơ tuyến tạo
thành tổng thể từ hai sóng mang, hai mã và một thơng điệp điều hướng. Khi bộ thu
GPS ở vị trí ON, nó sẽ thu lấy tín hiệu thơng qua antenna bộ thu. Một khi bộ thu
nhận được tín hiệu GPS, nó sẽ xử lý nhờ vào những phần mềm tích hợp bên trong.
20
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


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 điều
hướng.
Theo lý thuyết chỉ duy nhất cần 3 khoảng cách đến 3 vệ tinh mà được theo dấu
vết một cách đồng thời. Trong trường hợp này, bộ thu sẽ được định vị tại chỗ giao
nhau 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.

Hình 11. Nguyên tắc cơ bản định vị GPS
Cho đến tận gần đây, độ chính xác khi miêu tả với phương thức này, được giới
hạn 100 m theo tiêu chuẩn chính xác ngang, 156m theo tiêu chuẩn chính xác dọc, và
340 ns đối với thành phần thời gian, khả năng xảy ra là 95%. Mức chính xác thấp
này liên quan tới ảnh hưởng của SA (Selective Availability), một kỹ thuật được sử
dụng để làm suy giảm một cách có chủ tâm tính chính xác trong chế độ định vị thời
gian thực tự trị (the autonomous real-time positioning accuracy) với những người
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 khoảng
22m (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 là
phương pháp vi sai được sử dụng, trong đó sử dụng hai bộ thu theo dấu vết đồng
thời cùng một vệ tinh. Trong trường hợp này, có thể đạt được mức độ chính xác
định 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 thể
được xác định bởi vài phương pháp. Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất là
đánh giá tần số Doppler của tín hiệu GPS thu được. Biết rằng độ dịch Doppler được
xem như là chuyển động tương đối giữa bộ thu và vệ tinh. Ngoài ra, GPS cịn có
thể được sử dụng để mơ tả thuộc tính của những bộ phận cứng (body), như là máy
bay hoặc là tàu biển. Từ “thuộc tính” ở đây có nghĩa là sự định hướng hoặc phương
hướng của một thân thể cứng, mà có thể được miêu tả bởi ba góc xoay của ba trục
của một thân thể cứng cùng với sự lưu tâm đến hệ thống tham chiếu (reference
system). Thuộc tính này được miêu tả bằng cách trang bị phần thân tối thiểu là 3 bộ
thu GPS (hoặc một bộ thu đặc biệt) kết nối với ba antenna, mà được sắp xếp thành
21
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


một đường không thẳng. Dữ liệu được tập hợp tại bộ thu sau đó được xử lý để thu
được 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 quân
đội, nhưng sau đó sẵn dùng đối với tất cả mọi người dân. Tuy nhiên để giữ lợi thế
của 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 vụ
định 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 một
trong những mã phát GPS gọi là mã P(Y), mà chỉ có thể được truy nhập bởi những
người được cấp phép. Những người này bao gồm lực lượng quân đội Mỹ. Tính
chính xác được mong chờ trong chế độ định vị này là 16m theo tiêu chuẩn chính
xác 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 mã
C/A, cung cấp miễn phí cho tất cả mọi người trên toàn thế giới, cả người được cấp
phép 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 khi
loại bỏ SA, tính chính xác định vị tự trị SPS trong hiện tại có thể so sánh được với
PPS.
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 quỹ
đạo rất chính xác và phát tín hiệu mang thơng tin xuống Trái Đất. Các máy thu GPS
nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của
người dùng. Về bản chất, máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ
tinh với thời gian nhận được tín hiệu tại bộ thu. Sai lệch về thời gian cho biết máy
thu GPS ở cách vệ tinh bao xa. Rồi với các khoảng cách đo được từ bộ thu đến vệ
tinh, máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử
của 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. Với
bốn hay nhiều hơn số lượng vệ tinh hiện diện trong tầm nhìn, máy thu có thể tính

được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người dùng đã tính
được thì máy thu GPS có thể tính thêm các thông tin khác, như tốc độ, hướng
chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, khoảng cách tới điểm đến, thời
gian 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 cơng nghệ thơng tin được hình thành vào những năm 1960 và phát
22
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây. GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định
trong 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 doanh
nghiệp, các cá nhân... đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự
nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân
tích và tích hợp các thơng tin được gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán
trên 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 hệ
thống, 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 tập
hợp các quy định, quy phạm, tiêu chuẩn, định hướng, chủ trương ứng dụng của nhà
quản 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 dựng
theo mơ 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 các
chức 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 cho
việc hình thành và phát triển hệ thống GIS. Với một xã hội có sự tham gia của

người dân và quá trình quản lý thì sự đóng góp tri thức từ phía cộng đồng đang
ngày càng trở nên quan trọng và càng ngày càng có vai trị khơng thể thiếu.
2.2 Ứng dụng:
Theo cách tiếp cận truyền thống, GIS là một cơng cụ máy tính để lập bản đồ và
phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên Trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao
tác cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống
kê, phân tích không gian. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống
thơng tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đốn 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 cơng nghệ thơng tin
như 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 kết
quả 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 gồm
các yếu tố, mạng lưới, topology, địa hình, thuộc tính
- Các mơ hình xử lý: tập hợp các quy trình xử lý để phân tích tự động
23
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


-

Các mơ hình dữ liệu: GIS cung cấp cơng cụ mạnh hơn là một cơ sở dữ liệu
thông thường bao gồm quy tắc và sự toàn vẹn giống như các hệ thơng tin
khác. Lược đồ, quy tắc và sự tồn vẹn của dữ liệu địa lý đóng vai trị quan

trọng
- Metadata: hay tài liệu miêu tả dữ liệu, cho phép người sử dụng tổ chức, tìm
hiểu 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 mơ hình DEM hoặc ảnh)
- Tập hợp các dữ liệu dạng mạng lưới (ví dụ như đường giao thơng, lưới
cấp thốt 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 không
gian, được liên kết với các thành phần đồ họa với nhiều kiểu liên kết
khác nhau.
Về khía cạnh cơng nghệ, hình thể, vị trí khơng gian của các đối tượng cần
quản lý, được miêu tả bằng các dữ liệu đồ hoạ. Trong khi đó, tính chất các đối
tượng này được miêu tả bằng các dữ liệu thuộc tính.
Mơ hình cơ sở dữ liệu khơng gian khơng những quy định mơ hình dữ liệu với
các đối tượng đồ hoạ, đối tượng thuộc tính mà cịn quy định liên kết giữa chúng
thơng qua mơ 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)
Ngồi ra, cơ sở dữ liệu khơng gian hiện đại cịn bao gồm các ràng buộc các đối
tượng đồ hoạ ngay trong cơ sở dữ liệu, được gọi là topology. Lập bản đồ và phân
tích địa lý khơng 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 cơng nghệ GIS, chỉ có một số ít
người có những kỹ năng cần thiết để sử dụng thông tin địa lý giúp ích cho việc giải
quyết vấn đề và đưa ra các quyết định. GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản
và các cơng cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người

quản lý và phân tích. Các hệ GIS hiện đại có nhiều cơng cụ phân tích hiệu quả,
trong đó có hai cơng cụ quan trọng đặc biệt là phân tích liền kề và phân tích chồng
xếp. Nhóm này tạo nên ứng dụng quan trọng đối với nhiều ứng dụng mang tính
phân tích. Q trình chồng xếp sử dụng một số bản đồ để sinh ra thông tin mới và
các đối tượng mới. Trong nhiều trường hợp topology mới sẽ được tạo lại. Phân tích
chồng 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 q trình tích hợp các
lớp thơng tin khác nhau. Các thao tác phân tích địi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu
24
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM


phải được liên kết vật lý. Sự chồng xếp này, hay liên kết khơng gian, có thể là sự
kết 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 nhất
dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông
tin địa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học
của ngành bản đồ. Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình
ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (đa phương tiện). Nhờ khả năng xử lý
các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với các
nhiệm vụ quản lý tài ngun mơi trường. Các mơ hình phức tạp cũng có thể dễ dàng
cập 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 các
nhà hoạch định chính sách. Các cơ quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các
nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hố và quan
trắc.
Thơng tin địa lý là những thơng tin quan trọng để đưa ra những quyết định một
cách nhanh chóng. Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính
tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số. Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát

triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS. Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự
kết hợp của GIS với GPS (hệ thống định vị tồn cầu) và cơng nghệ viễn thám, đã
cung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu quả hơn. GIS đã được công nhận là một
hệ thống với nhiều lợi ích khơng chỉ trong các cơng tác thu thập đo đạc địa lý mà
cịn trong các cơng tác điều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và dự
báo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường.
Tại Việt Nam cơng nghệ GIS cũng được thí điểm khá sớm, và đến nay đã được
ứng dụng trong khá nhiều ngành như quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lý rừng, lưu
trữ tư liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý đơ thị... Tuy nhiên các ứng
dụng có hiệu quả nhất mới giới hạn ở các lĩnh vực lưu trữ, in ấn các tư liệu bản đồ
bằng công nghệ GIS. Các ứng dụng GIS thuộc lĩnh vực quản lý, điều hành, trợ giúp
quyết định hầu như mới dừng ở mức thử nghiệm, còn cần thời gian và đầu tư mới
có thể đưa vào ứng dụng chính thức.
3. Framework GMap4JSF, OpenGTS
3.1 Gmap4JSFLibrary
Thư viện Gmap4JSF là một tập hợp các thư viện cho phép kết hợp đầy đủ
giữa công nghệ JSF và Google Map. Nó cho phép chúng ta có thể thao thác một
cách dễ dàng với bản đồ:
- 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.
25
Sinh viên thực hiện: Vũ Ngọc Thành 20062897 Khóa K51 Lớp CNPM