Thực tập hệ thống thông tin Điện Lực Tìm hiểu hệ thống quản lý lưới điện hạ thế

LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ,
sự giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù là trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt
thời gian từ khi bắt đầu học tập, chúng em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp
đỡ của Thầy Cô, gia đình và bạn bè.
Chúng em xin gửi đến Thầy Cô ở Khoa Công Nghệ Thông Tin – trường Đại
Học Điện Lực đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức
quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Khoa đã tổ chức cho
chúng em được tiếp cận với môn học “Thực tập Các hệ thống thông tin Điện Lực”.
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Hữu Quỳnh, cô Nguyễn Thị
Quỳnh Anh đã tận tâm hướng dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng như
những buổi nói chuyện, thảo luận về môn học. Trong thời gian được học tập và thực
hành dưới sự hướng dẫn của thầy cô, chúng em không những thu được rất nhiều kiến
thức bổ ích, mà còn được truyền sự say mê và thích thú đối với bộ môn “Thực tập Các
hệ thống thông tin Điện Lực”. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy
cô thì chúng em nghĩ đồ án này của chúng em rất khó có thể hoàn thành được.
Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thiện đồ án với tất cả sự nỗ lực, tuy nhiên, do bước
đầu đi vào thực tế, tìm hiểu và xây dựng đồ án trong thời gian có hạn, và kiến thức còn
hạn chế, nhiều bỡ ngỡ, nên đồ án “Tìm hiểu hệ thống quản lý lưới điện hạ thế” chắc
chắn sẽ khôn thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự quan
tâm, thông cảm và những đóng góp quý báu của các thầy cô và các bạn để đồ án này
ngày càng hoàn thiện hơn.
Sau cùng, chúng em xin kính chúc các thầy cô trong Khoa Công Nghệ Thông Tin
dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền
đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Huyền
Hoàng Thị Liên
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, Công Nghệ Thông Tin là một ngành rất phát triển trong xã hội. Nó
được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành, lĩnh vực khác nhau và đạt được hiệu
quả cao trong cuộc sống. Tin học hóa được xem như một trong những yếu tố mang
tính quyết định trong các hoạt động kinh doanh, dịch vụ, xã hội, khoa học, giáo dục,
… Ứng dụng công nghệ thông tin đóng vai trò hết sức quan trọng, có thể tạo ra các
bước đột phá.
Từ vài thập niên trở lại đây, công nghệ hệ thống thông tin địa lý GIS
(Geographical Information Systems) đã có những bước phát triển và ứng dụng không
chỉ trong lĩnh vực địa lý mà trong nhiều lĩnh vực khác của khoa học và của cuộc sống
hàng ngày như: đô thị hóa, thuơng mại, phát triển cơ sở hạ tầng, bản đồ điện tử, hoạt
động quân sự, mạng lưới điện,…Hiểu cách đơn giản nhất, GIS bao gồm các lớp thông
tin về một địa điểm nhằm tăng thêm khả năng hiểu biết về địa điểm này.
Lý do chọn đề tài:
Hiện nay việc quản lý các thông số kỹ thuật thiết bị trong lưới điện thường sử
dụng phương pháp truyền thống, thủ công là sử dụng Word, Excel… Với số lượng lớn
các trạm biến áp cũng như các kết nối việc giám sát và quản lý là rất khó. Do đó cần
thiết phải có một hệ thống sử dụng bản đồ để hiển thị số liệu một cách trực quan nhất
cho người sử dụng, hỗ trợ tìm kiếm và định vị thiết bị trong lưới điện thông qua hệ
thống GIS. Cung cấp ứng dụng bản đồ GIS để quản lý và phân tích mạng hỗ trợ mô
phỏng công tác quản lý và vận hành thực tế. Cung cấp một hệ thống cho phép nhiều
đối tượng tra cứu thông tin bản đồ, thông tin lưới điện trên bản đồ, theo dõi mạng trên
bản đồ thông qua ứng dụng GIS
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS), đó là một hệ
thông tin có khả năng thu thập, cập nhật, phân tích và quản trị, biểu diễn dữ liệu địa lý
phục vụ giải quyết các bài toán ứng dụng có liên quan đến vị trí địa lý trên bề mặt Trái
Đất hoặc được định nghĩa như là một hệ thông tin với khả năng truy nhập, tìm kiếm,
phân tích, xử lý và truy xuất dữ liệu địa lý nhằm hỗ trợ cho công tác quản lý, quyhoạch
và quản lý tài nguyên.
Google cung cấp một dịch vụ bản đồ hỗ trợ chúng ta xây dựng hệ thống thông

tin địa lý đó là Google Map (GM). Hệ thống GM đã và đang được sử dụng rất phổ
biến bên cạnh đó GM còn cung cấp thêm nhiều công cụ để người dùng có thể phát
triển và mở rộng thêm các ứng dụng. Trên cơ sở đó, các ứng dụng khai thác dữ liệu
nền trên GM sẽ giảm được chi phí đáng kể đồng thời dữ liệu nền của GM luôn cập
nhật vả điều chỉnh ngày càng hoàn thiện hơn. Quan trọng hơn cả là GM cung cấp rất
nhiều hàm mở để người dùng có thể truy vấn và truyền các tham số cần thiết để việc
hiển thị dữ liệu chi tiết và phù hợp với từng ứng dụng cụ thể của người dùng.
Trong việc nghiên cứu xây dựng hệ thống biểu diễn lưới điện, đồ án sẽ sử dụng
Google Maps API để đưa đến người dùng các thông tin và hình ảnh trực quan nhất về
dữ liệu các trạm biến áp, các kết nối trạm của lưới điện.
Tên đề tài:
“Tìm hiểu hệ thống quản lý lưới điện hạ thế.”
Mục đích nghiên cứu: Hỗ trợ quản lý hiện trạng hệ thống thông tin điện lực.
Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống GIS, hệ thống thông tin điện lực.
Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu về hệ thống thông tin địa lý GIS và ứng dụng
trong hệ thống điện trong việc quản lý hệ thống thông tin Điện Lực.
Phương pháp nghiên cứu: kết hợp nghiên cứu lý thuyết và tìm hiểu về hệ thống
thông tin Điện Lực.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC
1.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin điện lực
Hệ thống thông tin (Information System - IS) là một hệ thống mà mục tiêu tồn tại
của nó là cung cấp thông tin phục vụ cho hoạt động của con người trong một tổ chức
nào đó. Ta có thể hiểu hệ thống thông tin là hệ thống mà mối liên hệ giữa các thành
phần của nó cũng như mối liên hệ giữa nó với các hệ thống khác là sự trao đổi thông
tin.
Hình 1.1: Mô hình hệ thống thông tin
Hệ thống thông tin là một hệ thống bao gồm con người, dữ liệu, các quy trình và
công nghệ thông tin tương tác với nhau để thu thập, xử lý, lưu trữ và cung cấp thông
tin cần thiết ở đầu ra nhằm hỗ trợ cho một hệ thống. Hệ thống thông tin hiện hữu dưới
mọi hình dạng và quy mô.

Hệ thống thông tin trong một tổ chức có chức năng thu nhận và quản lý dữ liệu
để cung cấp những thông tin hữu ích nhằm hỗ trợ cho tổ chức đó và các nhân viên,
khách hàng, nhà cung cấp hay đối tác của nó. Ngày nay, nhiều tổ chức xem các hệ
6
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
thống thông tin là yếu tố thiết yếu giúp họ có đủ năng lực cạnh tranh và đạt được
những bước tiến lớn trong hoạt động. Hầu hết các tổ chức nhận thấy rằng tất cả nhân
viên đều cần phải tham gia vào quá trình phát triển các hệ thống thông tin. Do vậy,
phát triển hệ thống thông tin là một chủ đề ít nhiều có liên quan tới bạn cho dù bạn có
ý định học tập để trở nên chuyên nghiệp trong lĩnh vực này hay không.
Các HTTT có thể được phân loại theo các chức năng chúng phục vụ.
- Hệ thống xử lý giao dịch (Transaction processing system - TPS) là một hệ
thống thông tin có chức năng thu thập và xử lý dữ liệu về các giao dịch nghiệp
vụ.
- Hệ thống thông tin quản lý (Management information system - MIS) là một hệ
thống thông tin cung cấp thông tin cho việc báo cáo hướng quản lý dựa trên
việc xử lý giao dịch và các hoạt động của tổ chức.
- Hệ thống hỗ trợ quyết định (Decision support system - DSS) là một hệ thống
thông tin vừa có thể trợ giúp xác định các thời cơ ra quyết định, vừa có thể
cung cấp thông tin để trợ giúp việc ra quyết định.
- Hệ thống thông tin điều hành (Excutive information system - EIS) là một hệ
thống thông tin hỗ trợ nhu cầu lập kế hoạch và đánh giá của các nhà quản lý
điều hành.
- Hệ thống chuyên gia (Expert System) là hệ thống thông tin thu thập tri thức
chuyên môn của các chuyên gia rồi mô phỏng tri thức đó nhằm đem lại lợi ích
cho người sử dụng bình thường.
- Hệ thống truyền thông và cộng tác (Communication and collaboration system)
là một hệ thống thông tin làm tăng hiệu quả giao tiếp giữa các nhân viên, đối
tác, khách hàng và nhà cung cấp để củng cố khả năng cộng tác giữa họ.
- Hệ thống tự động văn phòng (Office automation system) là một hệ thống

thông tin hỗ trợ các hoạt động nghiệp vụ văn phòng nhằm cải thiện luồng công
việc giữa các nhân viên.
1.2 Cấu trúc và cơ sở hạ tầng hệ thống thông tin điện lực
Căn cứ trên kết cấu hiện có của Hệ thống thông tin Điện Lực Việt Nam, ta có thể
nghiên cứu cấu trúc của HTTT Điện Lực Việt Nam theo mô hình phân lớp. Theo mô
hình này, cấu trúc Hệ thống thông tin Điện Lực Việt Nam được phân thành 3 lớp rõ
rệt.
Lớp thứ nhất: là mạng đường trục chính (bachbone).
Lớp thứ hai: là mạng đường trục các khu vực bắc, trung, nam.
Lớp thứ ba: là mạng con, các mạch nhánh.
7
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Với mỗi lớp có các đặc điểm riêng về chức năng hay kết cấu, thể hiện nét đặc
trưng riêng.
1.2.1 Mạng đường trục chính (bachbone)
Mạng đường trục chính sử dụng kênh truyền dẫn cáp quang dung lượng 2.5 gbps,
nó có tính chất là đường xương sống của HTTT điện lực, với tính chất trải dài dọc theo
đất nước qua ba miền Bắc – trung - nam từ điểm nút đầu tiên là trung tâm điều độ
quốc gia A0 (Hà Nội) và điểm nút cuối là trung tâm điều độ điện lực miền Nam A2
(thành phố Hồ Chí Minh).
Hình 1.2: Sơ đồ kết cấu mạng.
Mạng đường trục chính (bachbone) HTTT Điện Lực Việt Nam
Mạng đường trục chính kết nối các các trung tâm điều độ A0, A1, A2, A3, các
trạm biến áp 500 kV bắc-trung-nam. Các nút thông tin trên mạng đường trục tạo thành
năm mạch vòng (ring) như sau:
- Ring 1: A0 - Nho Quan: gồm các trạm: A0 - Hoà Bình - Nho Quan.
- Ring 2: Nho Quan – Hà Tĩnh, gồm các trạm: Nho Quan - Thanh Hoá - Nghệ
An - Hà Tĩnh.
8
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh

- Ring 3: Hà Tĩnh - Đà Nẵng, gồm: Hà Tĩnh - Quảng Bình - Quảng Trị - Huế -
Đà Nẵng.
- Ring 4: Đà Nẵng – Pleiku, gồm: Đà Nẵng - Quảng Nam – Kontum – Pleiku.
- Ring 5: Pleiku - A2, gồm: Pleiku – Kontum – Cujut – Dacklac - Bình Dương -
Phú Lâm - A2.
1.2.2 Mạng đường khu vực
Mạng đường trục khu vực của HTTT Điện Lực Việt Nam, được chia làm 3 miền
Bắc, trung, nam. Mạng đường trục này nối các nút thông tin trong khu vực với các nút
các nút thông tin trên đường trục chính. Các nút thông tin khu vực là các TBA-110,
TBA-220 quan trọng, các nhà máy điện lớn, các điện lực.
Xét về mặt địa lý, chia mạng đường trục khu vực thành 3 phần (bắc, trung, nam)
nhưng nếu xét về mặt kỹ thuật thì mạng đường trục của 3 khu vực này tương đối giống
nhau.
1.2.3 Mạng nhánh
Mạng nhánh là các tuyến thông tin có dung lượng nhỏ thực hiện nhiệm vụ kết nối
các công trình điện với các nút thông tin mạch đường trục khu vực. Các nút thông tin
mạch nhánh bao gồm các nhà máy điện có công suất nhỏ, các tba - 220kV nhánh cụt
hoặc có vị trí địa lý hẻo lánh cự ly liên lạc xa, các tba -110kV, các công ty điện lực,
các điều độ điện lực địa phương.
1.3 Hệ thống điện thông minh
1.3.1 Khái niệm
Khái niệm:
Hệ thống điện thông minh (Smart Grid) là hệ thống điện có sử dụng các công
nghệ thông tin và truyền thông để tối ưu việc truyền dẫn, phân phối điện năng giữa nhà
sản xuất và hộ tiêu thụ, hợp nhất cơ sở hạ tầng điện với cơ sở hạ tầng thông tin liên
lạc. Có thể coi hệ thống điện thông minh gồm có hai lớp: lớp 1 là hệ thống điện thông
thường và bên trên nó là lớp 2, hệ thống thông tin, truyền thông, đo lường.
Hệ thống điện thông minh phát triển qua 4 khâu:
- Phát điện: Smart Generation
- Truyền tải: Smart Transmission

- Phân phối: Smart Distribution
- Tiêu thụ: Smart Power Consumers
Những đặc tính mà một hệ thống điện thông minh (Smart Grid) cần là:
9
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
- Khả năng tự động khôi phục cung cấp điện khi có sự cố xảy ra mất điện đối
với khách hàng.
- Chống được sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy
tính.
- Trợ giúp sự phát triển các nguồn điện phân tán (phát điện, dự trữ năng lượng,
cắt giảm nhu cầu…)
- Trợ giúp sự phát triển các nguồn năng lượng tái tạo.
- Cung cấp khả năng nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp
điện.
- Tối ưu hóa vận hành HTĐ để giảm chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối kể
cả giảm chi phí đầu tư mới và nâng cấp hệ thống điện.
- Công cụ cơ bản của vận hành thị trường điện rộng rãi.
- Không chỉ vậy mà nó còn cần đảm bảo yếu tố thân thiện với môi trường sống:
sử dụng năng lượng xanh và hiệu quả nguồn năng lượng sử dụng một cách tối
đa.
1.3.2 Chức năng của hệ thống điện thông minh
Chức năng của hệ thống điện thông minh là:
- Chống được sự tấn công cố ý đối với hệ thống cả về mặt vật lý và mạng máy
tính
- Giảm lượng tiêu hao năng lượng trên dây dẫn, tăng cường chất lượng điện
năng
- Giảm chi phí sản xuất,truyền tải,chi phí nâng cấp nhờ phân hóa lượng điện
tiêu thụ
- Có khả năng tụ phục hồi khi xảy ra mất điện
1.3.3 Cấu trúc của một hệ thống điện thông minh

Về cơ bản, hệ thống điện thông minh bao gồm hệ thống truyền tải, cung cấp điện
năng hiện tại nhưng được áp dụng công nghệ thông tin và truyền thông, số hóa dữ liệu
và áp dụng các công nghệ hiện đại vào việc điều khiển, kiểm tra, giám sát.Nhằm đảm
bảo an toàn,ổn định và nâng cao hiệu suất làm việc của hệ thống điện.
Hệ thống điện có sẵn:
- Cơ sơ hạ tầng (nhà máy điện, trạm biến áp, trạm điều khiển )
- Hệ thống truyền tải (đường dây dẫn, cột điện, rơle bảo vệ, máy biến áp )
- Các nơi tiêu thụ điện (hộ gia đình, nhà máy, cơ quan )
Hệ thống điều khiển lấy công nghệ thông tin làm trung tâm: gồm cơ sở dữ
liệu được số hóa, các thành phần trong hệ thống được liên kết với nhau chặt chẽ thành
một thể thống nhất có thể vận hành ổn định, tự khắc phục khi có sự cố xảy ra.
10
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
11
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MỘT SỐ CÔNG NGHỆ
1.4 Hệ thống thông tin địa lý GIS
1.4.1 GIS là gì?
GIS ( Geographical Information Systems – Hệ thống thông tin địa lý) được hình
thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi cho đến nay, là một công 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 CSDL thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân
tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung
cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông
tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau
(phân tích các sự kiện, dự đoán động tác và hoạch định chiến lược).
Ngày nay, GIS là một ngành công nghiệp hàng tỷ đô la với sự tham gia của hàng
trăm nghìn người trên toàn thế giới. Các chuyên gia của mọi lĩnh vực đều nhận thức
được những ưu điểm của sự kết hợp công việc của họ và GIS.
1.4.2 GIS với Việt Nam

Ở nước ta, mặc dù được biết đến từ khá sớm, nhưng mãi đến sau năm 2000.
Hàng loạt chương trình GIS với sự tham gia của các trường đại học, viện nghiên cứu,
các chuyên gia trong và ngoài nước đã được triển khai. Trong đó tiểu biểu phải kể đến
Dự án quản lý nước sạch ở Hà Nam, Dự án quản lý nước ở Hòa Bình, Dự án thử
nghiệm trong quản lý khách du lịch ở động Phong Nha hay Dự án hợp tác với đại học
Quản Nam làm về GIS của các chuyên gia Nhật Bản, Dự án quản lý lưới điện tỉnh Phú
Thọ…
1.4.3 Mô hình công nghệ GIS
Hình 2.3: Mô hình công nghệ GIS.
12
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Xử lý dữ
liệu
Dữ liệu ra
Dữ
liệu
vào
Quản lý
dữ liệu
Phân tích
và mô hình
Dữ liệu vào: dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như: biểu diễn dữ liệu,
máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, ảnh chụp…
Quản lý dữ liêu: sau khi dữ liệu được thu thập tổng hợp, GIS cần cung cấp cá
thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo: bảo mật số liệu, tích hợp số liệu,
lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì. GIS lưu thông tin thế giới thực thành các tầng
dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt trong cùng mộ hệ trục tọa độ và chúng có khả năng
liên kết với nhau.
Xử lý dữ liệu: các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thông tin. Nó
giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp công việc gì. Kết quả cảu xử lý dữ

liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ.
Phân tích và mô hình: số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS.
Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định
lượng thông tin đã thu thập.
Dữ liệu ra: một trong các phương diện công nghệ GIS là sự thay đổi của các
phương pháp khác nhau trong đó thông tin có thể hiển thị khi nó được xử lý bằng GIS.
Các phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể cung cấp bằng các bản đồ và
ảnh 3 chiều.
1.4.4 Các thành phần của GIS
GIS được hình thành bởi 5 thành phần chính là: phần cứng, phần mềm, dữ liệu,
cong người, phương pháp.
13
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Hình 2.4: Mô phỏng hệ thống thông tin địa lý
a, Phần cứng
Là hệ thống máy tính trên đó có một hệ GIS hoạt động. Ngày nay, phần mềm
GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các
máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng.
Là các máy tính điện tử: PC, mini Computer, MainFrame,… là các thiết bị mạng
cần thiết khi triển khai GIS trên môi trường mạng. GIS cũng đòi hỏi các thiết bị ngoại
vi đặc biệt cho việc nhập và xuất dữ liệu như: máy số hóa (digitizer), máy vẽ ( plotter),
máy quét ( scanner),…
b, Phần mềm
Hệ thống phần mềm GIS rất đa dạng. Mỗi công ty xây dựng GIS đều có phần
mềm riêng của mình. Tuy nhiên, có một dạng phần mềm mà các công ty phải xây
dựng là DBMS địa lý. Dạng phần mềm này nhằm mục đích nâng cao khả năng cho các
phần mềm CSDL thương mại trong việc: sao lưu dữ liệu, định nghĩa bảng, quản lý các
giao dịch do đó ta có thể lưu các dữ liệu đồ địa lý duới dạng các đối tượng hình học
trực tiếp trong các cột của bảng quan hệ và nhiều công việc khác.
14

GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích
và hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS là:
- Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý.
- DBMS ( Database Management System).
- Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý.
- Giao diện đồ họa người dùng (Graphical User Interface) để truy cập các công
cụ dễ dàng.
c, Dữ liệu
Là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS. Các dữ liệu địa lý và dữ liệu
thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung
cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu
khác, thậm chí có thể dùng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu.
Gồm 2 loại:
- Dữ liệu không gian (spatial) cho ta biết kích thước vật lý và vị trí địa lý của
các đối tượng trên bề mặt trái đất.
- Dữ liệu thuộc tính (non - spatial) là các dữ liệu ở dạng văn bản cho ta biết
thêm thông tin thuộc tính của đối tượng.
Hình 2.5: Cơ sở dữ liệu GIS
d, Con người
Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý hệ thống
và phát triển ứng dụng GIS trong thực tế. Người sử dụng GIS có thể là những chuyên
gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải
quyết các vấn đề trong công việc.
15
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Người dùng GIS là những người sử dụng các phần mềm GIS để giải quyết các
bài toán không gian theo mục đích của họ. Họ thường là những người được đào tạo tốt
về lĩnh vực GIS hay là các chuyên gia.
- Người xây dựng bản đồ.

- Người xuất bản.
- Người phân tích.
- Người xây dựng dữ liệu.
- Người quản trị CSDL.
- Người thiết kế CSDL.
e , Phương pháp
Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là được mô
phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức.\
1.4.5 Cách thức làm việc của GIS
GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên đề có
liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý.
1.4.5.1 Tham khảo địa lý
Các thông tin địa lý hoặc chứa những tham khảo địa lý hiện ( kinh độ, vĩ độ, tọa
độ lưới quốc gia…), hoặc chứa những tham khảo địa lý ẩn ( địa chỉ, mã bưu điện, tên
vùng điều tra dân số, bộ dịnh dạng các khu vực rừng hoặc tên đường…). Mã hóa địa lý
là quá trình tự động thường được dùng để tạo ra các tham khảo địa lý hiện (vị trí bội)
từ các tham khảo địa lý ẩn. Các tham khảo địa lý cho phép định vị đối tượng và sự
kiện trên bề mặt trái đất phục vụ mục đích phân tích.
1.4.5.2 Mô hình Vector và Raster
HTTTDL làm việc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lý khác nhau về cơ bản: mô
hình Vector và mô hình Raster.
a, Mô hình Vector
Trong mô hình Vector, thông tin về địa điểm, đường và vùng được mã hóa và lưu
dưới dạng tập hợp các tọa độ x, y. Vị trí của đối tượng điểm, như lỗ khoan, có thể
được biểu diễn bở một tọa độ đơn x, y. Đối tượng dạng đường, như đường giao thông,
sông suối, có thể được lưu dưới dạng tập hợp các tọa độ điểm. Đối tượng dạng vùng,
như khu vực buôn bán hay vùng lưu vực sông, được lưu như một vòng khép kín của
các điểm tọa độ.
b, Mô hình Raster
16

GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Mô hình Vector rất hữu ích với việc mô tả các đối tượng riêng biệt, nhưng kém
hiệu quả hơn trong việc miêu tả các đối tượng có sự chuyển đổi liên tục như kiểu đất
hoặc chi phí ước tính cho các bệnh viện. Mô hình Raster được phát triển cho mô
phỏng các đối tượng liên tục chuyển đổi như vậy. Một ảnh Raster là một tập hợp các ô
lưới. Với dữ liệu Raster thì các tệp thuộc tính thông thường chứa dữ liệu liên quan đến
lớp hiện tượng tự nhiên thay cho các đối tượng rời rạc.
c, Phân tích các yếu tố
Trong định dạng Vector, các đối tượng được biểu diễn bởi các đối tượng hình
học cơ bản point (điểm), line ( đường), polygon ( vùng). Point dùng để xác định các
đối tượng không có hình dạng kích thước cụ thể, hay kích thước quá nhỏ so với tỉ lệ
bản đồ. Line để xác định các đối tượng có chiều dài xác định. Polygon để xác định các
vùng, miền trên mặt đất. Trong định dạng này, thông tin được mô tả có tính chính xác
cao đồng thời tiết kiệm không gian lưu trữ. Thông tin trong định dạng Vector chủ yêu
được ứng dụng trong bài toán về mạng, hệ thống thông tin đất đai.
Trong định dạng Raster, các đối tượng bản đồ biểu diễn trong một chuỗi các
điểm ảnh trong một lưới hình chữ nhật. Mỗi điểm ảnh được xác định thông qua chỉ số
hàng và cột trong lưới. Trong Raster, point sẽ được biểu diễn bởi 1 điểm ảnh đơn, line
được biểu diễn bởi một chuỗi các điểm ảnh liên tiếp nhau. Polygon xác định bởi một
nhóm các điểm ảnh kề sát nhau. Dữ liệu lưu trong định dạng này rất đơn giản nhưng
lại đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn. Raster phù hợp với các dạng dữ liệu có đường biên
không rõ ràng. Raster được ứng dụng nhiều trong phân tích bề mặt liên tục.
Hình 2.6: Định dạng dữ liệu Vector và Raster.
17
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
 Hệ tọa độ địa lý và hệ tọa độ quy chiếu
Vị trí của vật thể trong không gian đều phải gắn liền với một hệ tọa độ. Trong
GIS, để biểu diễn dữ liệu không gian người ta thường dùng 2 hệ tọa độ là hệ tọa độ địa
lý và hệ tọa độ quy chiếu.
 Hệ tọa độ địa lý

Là hệ tọa độ sử dụng bề mặt hình cầu để xác định vị trí của một điểm trên trái
đất.
Đơn vị đo: độ. Vì đây là hệ tọa độ gắn liền với trục trái đất nên xác định vị trí của
đối tượng người ta chia bề mặt trái đất thành các đường kinh tuyến, vĩ tuyễn. Kinh
tuyến là các đường cong cách đều nhau chạy qua hai điểm cực Bắc và Nam, vĩ tuyến
là các đường tròn song song có tâm nằm trên truc của trái đất. Giao điểm giữa kinh
tuyến với vĩ tuyến tạo thành các ô lưới.
Trong số các kinh tuyến và vĩ tuyến có 2 đường quan trong nhất được lấy làm
gốc tọa độ đó là: vĩ tuyến có bán kính lớn nhất – xích đạo và kinh tuyến chay qua vùng
Greenland nước Anh. Giao điểm giữa hai đường này là gốc tọa độ.
Miền giá trị của vĩ độ: -90
0
÷ 90
0
, kinh độ: -180
0
÷ 180
0
.
Hình 2.7: Quan hệ tọa độ địa lý trực quan.
Trên đường xích đạo thì khoảng cách một độ của vĩ tuyến = khoảng cách một độ
của kinh tuyến, còn trên các vĩ tuyến khác thì khác nhau. Cho nên ta không thể đo
chính xác được chiều dài và diện tích của đối tượng khi dữ liệu bản đồ được chiếu lên
mặt phẳng.
Mặt cầu và mặt Ellipsoid
18
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Trong hệ tọa độ địa lý có hai bề mặt hình cầu được sử dụng đó là mặt cầu và mặt
Ellipsoid.
Vì bề mặt trái đất của ta không phải là hình cầu tuyệt đối mà nó gần với hình

Ellipsoid nên mặt Ellipsoid thường được dùng để biểu diễn. Tuy nhiên đôi khi người ta
cũng sử dụng mặt cầu đề công việc tính toán dễ dàng hơn. Khi tỉ lệ bản đồ rất nhỏ < 1:
5.000.000, ở tỉ lệ này sự khác biệt giữa mặt cầu và mặt Ellipsoid không thể phân biệt
bằng mắt thường. Nhưng khi tỉ lệ > 1: 1.000.000 thì người ta cần thiết phải dùng mặt
Ellipsoid để đảm bảo độ chính xác. Do đó, việc lựa chọn mặt cầu hay Ellipsoid phụ
thuộc vào muc đích của bản đồ và độ chính xác dữ liệu.
Hình 2.8: Mặt cầu (vàng) và mặt Elip.
 Hệ tọa độ quy chiếu
Để thuận tiện cho sử dụng người ta phải nghiên cứu cách thể hiện bề mặt trái đất
trên mặt phẳng của bản đồ. Do đó phải thực hiện phép chiếu bề mặt cong của trái đất
lên mặt phẳng và hệ tọa độ quy chiếu ra đời Hệ tọa độ này luôn lấy hệ tọa độ địa lý
làm cơ sở.
Được đặc trưng bởi hai trục x, y. Một điểm trên mặt phẳng được xác định bởi cặp
giá trị (x, y).
Hình 2.9: Mặt phẳng hệ tọa độ quy chiếu.
Có rất nhiều phép chiếu bề mặt cong của trái đất lên mặt phẳng song song. Ta có
thể hình dung: lấy một mảnh bìa cuộn xung quanh bề mặt cầu trong hệ tọa độ địa lý
theo một hình trụ đứng. Từ tâm bề mặt cong ta vẽ các tia cắt các điểm giao giữa kinh
19
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
tuyến, vĩ tuyến, đồng thời kéo dài cắt mặt trụ. Thực chất là chiếu các ô lên bề mặt
phẳng. Khi ta mở tờ bìa ra thì được kết quả phép chiếu. Ta thấy, các ô lưới đã thay đổi
khá nhiều, co lại hoặc dãn ra. Càng xa đường xích đạo thì biến dạng càng lớn. Điều
này gây nên sự thay đổi về hình dạng, kích thước, khoảng cách của dữ liệu không gian.
Hình 2.10: Cách chiếu bề mặt cong lên mặt phẳng.
Sau đó người ta dùng các công thức toàn học để tương ứng tọa độ của bề mặt
cong lên tọa độ mặt phẳng chiếu.
Các phép chiếu khác nhau gây ra các biến dạng bản đồ khác nhau nên việc sử
dụng phép chiếu nào là dựa vào mục đích của bản đồ và độ chính xác của dữ liệu.
1.4.6 Nhiệm vụ của GIS

Một hệ thống GIS phải đảm bảo được 6 chức năng cơ bản sau:
- Capture: thu thập dữ liệu. Dữ liệu có thể lấy từ rất nhiều nguồn, có thể là
bản đồ, ảnh chụp, bản đồ số…
- Store: lưu trữ. Dữ liệu có thể được lưu dưới dạng vector hay raster.
- Query: truy vấn ( tìm kiếm). Người dùng có thể truy vấn thông tin đồ họa
hiển thị trên bản đồ.
- Analyze: phân tích. Đây là chức năng hỗ trợ việc ra quyết định của người
dùng. Xác định những tình huống có thể xảy ra khi bản đồ có sự thay đổi.
- Display: hiển thị. Hiển thị bản đồ.
- Output: xuất dữ liệu. Hỗ trợ kết xuất dữ liệu bản đồ dưới dạng nhiều định
dạng: giấy in, Web, ảnh, file, …
20
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Hình 2.11: Quan hệ giữa các nhóm chức năng của GIS.
1.4.7 Các bài toán ứng dụng GIS
1.4.7.1 Các lĩnh vực dùng chung, chia sẻ kỹ thuật và cung cấp dữ liệu cho GIS.
- Trắc địa: là khoa học về đo đạc và xác định vị trí của các đối tượng trên bề
mặt trái đất.
- Bản đồ: một hệ thống GIS liên quan đến bản đồ địa lý, hơn thế bản đồ là yếu
tố quan trọng nhất trong DBMS trong GIS.
- Viễn thám: cung cấp dữ liệu cho GIS. Viễn thám cho phép thu thập thông tin
về trái đất từ vệ tinh, máy bay.
1.4.7.2 Các ứng dụng áp dụng công nghệ GIS như là một công cụ để quản lý,
phân tích dữ liệu và trợ giúp tạo quyết định
- Quản lý và điều tra tài nguyên thiên nhiên:
• Tài nguyên nước.
• Quy hoạch sử dụng tài nguyên đất.
• Phân tích xu hướng xây dựng.
- GIS với môi trường.
21

GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Thu thập dữ liệu
Xuất dữ liệu
VDU
Hiển thị
Phân tíchLưu trữ
Truy vấn
Dữ liệu có cấu trúc
Tài liệu, bản đồ
Quan sát thực thế
Dữ liệu thô
Thiết bị ra
- Ứng dụng trong hệ thống điện trong việc quản lý hệ thống thông tin điện lực.
- …
1.5 Google Map API
Google Maps hay Bản đồ Google (thời gian trước còn gọi là Google Local) là
một dịch vụ ứng dụng và công nghệ bản đồ trực tuyến trên web miễn phí được cung
cấp bởi google và hỗ trợ nhiều dịch vụ dựa vào bản đồ. Google Maps cung cấp Google
Maps API dùng để nhúng vào các phần mềm của bên thứ ba, nó cho phép chỉnh sửa,
hiển thị đường sá, đường đi cho xe đạp, cho người đi bộ và xe hơi, và những địa điểm
kinh doanh trong khu vực cũng như khắp nơi trên thế giới.
1.5.1 Các thao tác trên bản đồ
Tất cả các ứng dụng Maps API nên tải Maps API sử dụng một API key. Một key
API sẽ kiểm soát các ứng dụng của người phát triển và cũng là việc google có thể liên
lạc với người phát triển về ứng dụng có ích người đó đang xây dựng.
- Tạo một API key:
• Truy cập vào và đăng nhập bằng tài
khoản gmail của mình.
• Click vào Services link bên trái menu.
• Kéo xuống dưới tìm Google Maps API v3 service và kích hoạt dịch vụ.

• Click API Access, một API key sẽ hiện lên và bạn sẽ copy lại để sử dụng.
1.5.2 Load bản đồ về trang cá nhân
- Khi đã có key google cung cấp ta sử dụng key đó trong đoạn mã javascripts
trong thẻ <head>.
- Tạo một hàm trong javascripts, khởi tạo một đối tượng bản đồ chứa các biến
khởi tạo bản đồ
• center: một điểm làm trung tâm của bản đồ Latitudes(vĩ độ) và Longitudes
(kinh độ). Tương tự như trên khi ta định nghĩa 1 điểm là tọa độ trong Map
ta để nó nằm trong new google.maps.LatLng(lat,lng). Một điểm được xác
định bởi vĩ độ và kinh độ.
• zoom: độ zoom được quy định khi Map được load.
• Map type: loại Map được hiển thị sau khi load xong. có 4 loại để chọn:
ROADMAP, SATELLITE, HYBRID, TERRAIN
• Map object: Xác định id html chứa đối tượng Map với tùy chọn
“myOptions" như trên.
22
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
1.5.3 Overlays (lớp phủ)
Lớp phủ (overlays) là các đối tượng trên bản đồ và được gắn với vĩ độ, kinh độ
cho nên nó sẽ di chuyển cùng bản đỗ khi ta kéo hoặc zoom bản đồ. Overlays phản ánh
các đối tượng mà bạn thêm vào bản đồ như points, line, areas, hoặc các "collections of
object" tạm gọi là bộ sưu tập đối tượng, các đối tượng mà bạn muốn xây dựng. Vd: 1
khu vực công nghiệp, khu vực sông, khu vui chơi giải trí
Các loại lớp phủ: markers, polylines, areas, info windows, polygons.
Thêm các lớp phủ: Đầu tiên phải xác định lớp phủ nào cần xây dựng để có thể
hiên thị trên Map. Thêm lớp phủ trực tiếp lên bản đồ sử dụng phương thức setmap().
Ví dụ sau thêm lớp phủ Markers để đánh giấu điểm trên map. Lớp phủ Markers được
thêm vào bởi đối tượng trong javascripts cùng các tùy chọn của lớp phủ.
Loại bỏ lớp phủ: Để loại bỏ ta gọi phương thức setmap() của lớp phủ và đặt là
null "setmap(null)". Nhưng đây mới chỉ loại bỏ tạm thời không cho chúng xuất hiện

chứ chưa xóa hoàn toàn.
Nhưng trên bản đồ với một ứng dụng nhỏ thì ít nhất ta cũng phải sử dụng trên 2
lớp phủ. Vì vậy để quản lý chúng thật sự dễ dàng ta tạo một mảng chứa các lớp phủ.
Khi muốn tạo một lớp phủ ta chỉ setmap() trên các phần tử của mảng hoặc loại bỏ
chúng cũng vậy. Điều quan trọng là có thể xóa các lớp phủ khi cho độ dài của mảng
bằng 0.
1.5.4 Sự kiện
Một số đối tượng trong Maps API được thiết kế để đáp ứng với sự kiện người sử
dụng chẳng hạn như các sự kiện chuột hoặc bàn phím. Một đối tượng
google.maps.Marker có thể lắng nghe người sử dụng các sự kiện sau đây , ví dụ :
- 'click'
- 'dblclick'
- 'mouseup'
- 'mousedown'
- 'mouseover'
- 'mouseout'
Một sự kiện được gọi như sau:
google.maps.event.addListener(đối tượng, sự kiện gọi, function() {})
Sự kiện trên các đối tượng map:
23
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Để thêm sự kiện ta sự dụng phương thức addListener(). Phương thức lấy một đối
tượng, một sự kiện để lắng nghe và một hàm để gọi khi sự kiện đặc biệt xảy ra.
Lắng nghe sự kiện của DOM (mô hình đối tượng tài liệu):
Mộ hình sự kiện Google MapsJavaScript API tạo và quản lý sự kiện tùy chỉnh
của riêng nó. Tuy nhiên, DOM trong trình duyệt cũng có thể tạo và gửi đi các sự kiện
riêng của mình. Theo mô hình sự kiện của trình duyệt cụ thể, Maps API cung cấp
phương thức tính addDomListener() để lắng nghe và liên kết với các sự kiện của
DOM.
Phương thức có dạng như dưới đây:

addDomListener(instance:Object, eventName:string, handler:Function)
Ở đây instance có thể là những phần tử DOM hỗ trợ bởi trình duyệt , bao gồm:
- Thành phần phân cấp của DOM như window hoặc document.body.form
- Phần tử được đặt tên như document.getElementById(“foo”);
Sự kiện window.onload được sử dụng trong thẻ body để kích hoạt các mã
JavaScript khi trang HTML được tải về hoàn toàn.
1.5.5 Control
Các bản đồ hiển thị thông qua Google Maps API chứa các thành phần giao diện
để cho phép người dùng tương tác với bản đồ. Những thành phần này được biết đến
như những control và bạn có thể khai báo chúng trong những ứng dụng của Google
Maps API.
Một số controls có thể sử dụng trong bản đồ:
- Zoom control: để điều chỉnh mức độ thu phóng của bản đồ
- Pan control: hiển thị các nút để di chuyển bản đồ
- Scale control: hiển thị tỉ lệ bản đồ
- MapType Control: cho phép người dùng chuyển đổi giữa các loại bản đồ (VD:
ROADMAP và SATELLITE)
- Street View control
- Rotate control: Cho phép bạn quay bản đổ.
- Overview Map control: Hiển thị một bản đồ nhỏ, biểu thị khung nhìn hiện tại
trong một khu vực rộng lớn.
Thêm control vào bản đồ
Bạn có thể thêm, loại bỏ hoặc tùy chỉnh giao diện người dùng hoặc các control
và đảm bảo rằng bản cập nhật trong tương lai sẽ không làm ảnh hưởng đến ứng dụng.
24
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh
Một số control mặc định xuất hiện trên bản đồ, một số thì không. Thêm hoặc loại bỏ
control trên bản đồ được xác định bởi các trường của đối tượng MapOptions, nếu bạn
đặt thuộc tính là true control tương ứng sẽ hiển thị, ngược lại là false control sẽ bị ẩn.
Vị trí cho control

Mỗi tùy chọn của các control chứa một thuộc tính position dùng để chỉ ra vị trí
đặt control trên bản đồ. Vị trí control được hỗ trợ trên bản đồ.
1.6 ArcGIS
ArcGIS (ESRI Inc. - ): là hệ thống GIS hàng đầu hiện nay,
cung cấp một giải pháp toàn diện từ thu thập / nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích và phân
phối thông tin trên mạng Internet tới các cấp độ khác nhau như CSDL địa lý cá nhân
hay CSDL của các doanh nghiệp. Về mặt công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi
công nghệ ESRI là một giải pháp mang tính chất mở, tổng thể và hoàn chỉnh, có khả
năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau như: desktop
(ArcGIS Desktop), máy chủ (ArcGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS
Online), hoặc hệ thống thiết bị di động (ArcPAD) và có khả năng tương tích cao đối
với nhiều loại sản phẩm của nhiều hãng khác nhau.
Hình 2.12: Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS (Nguồn: ESRI)
1.6.1 ArcGIS for Desktop
ArcGIS Desktop (với phiên bản mới nhất là ArcGIS 10) bao gồm những công cụ
rất mạnh để quản lý, cập nhật, phân tích thông tin và xuất bản tạo nên một hệ thống
thông tin địa lý (GIS) hoàn chỉnh, cho phép:
25
GVHD: TS. Nguyễn Hữu Quỳnh