Xây dựng hệ thống hỗ trợ giám sát xe Bus tại trung tâm vận hành

LỜI CẢM ƠN
Em sẽ không hoàn thành khóa luậ n này nếu không co sự hướng dẫn
và chỉ bảo của thầ y PGS. TS. Lê Huy Thậ p. Em xin chân thành cảm ơn sự
hướng dẫn của thầ y.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên của tất cả các bạn trong
quá trình thực hiện khóa luận.
Là sinh viên lần đầu nghiên cứu khoa học chắc chắn khoa luận của em
không tránh khỏi những thiếu sot, vì vậy em rất mong sự đóng góp ý kiến của
các thầy cô giáo và các bạn để khóa luận của em được hoàn thiện hơn. Một
lần nữa em xin chân thành cảm ơn công lao dạy dỗ chỉ bảo của các thầy giáo,
cô giáo. Kính chúc quý thầy cô giáo mạnh khỏe, tiếp tục đạt được nhiều thắng
lợi trong nghiên cứu khoa học và sự nghiệp trồng người.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 5 năm 2012
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Minh Hòa
LỜ I CAM ĐOAN
Tên tôi là : Nguyễ n Minh Hò
a.
Sinh viên lớ p: K34 - CNTT - Trườ ng ĐHSP Hà Nộ i 2.
Tôi xin cam đoan:
1. Luậ n văn tố t nghiệ p : “Xây dự ng hệ thố ng hỗ trợ giá m sá t xe
bus tại trung tâm vận hành ” la công trình nghiên c ứu của bản thân tôi dưới
sự dẫ n củ a thầ y PGS. TS. Lê Huy Thậ p va tham khảo một sô tai liệu khac.
2. Luậ n văn không sao ché p từ bất kỳ tai liệu co sẵn nao.
3. Kế t quả nghiên cứ u của tôi không trù ng vớ i cac tac giả
khac. Tôi xin chị u trá ch nhiệ m về lờ i cam đoan nà y.
1

Ha Nội, ngày 8 tháng 5 năm 2012
Ngườ i cam đoan

Nguyễ n Minh Hò a

2


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................. 1
LỜ I CAM ĐOAN...........................................................................................2
MỤC LỤC........................................................................................................3
MỞ ĐẦU.......................................................................................................... 6
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................... 9
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT........................................................................ 11
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................12
1.1. Tìm hiểu vê GPS...................................................................................12
1.1.1. Cac phương phap định vị................................................................12
1.1.2. Hệ thông thông tin địa lý - Geographic Information System..........16
1.1.3. Hệ thống định vị dựa trên vị trí.......................................................21
1.2. Cac công nghệ định vị...........................................................................24
1.2.1. Cac hệ thống phat tín hiệu...............................................................24
1.2.1.1. Cac vệ tinh..............................................................................24
1.2.1.2. .2. Cac trạm thu phat (Base station)........................................26
1.2.2. Cac thiết bị co tính năng định vị.....................................................27
1.2.3. Cac cach thức định vị khac ngoài GPS...........................................28
1.2.3.1. .1. Cell ID................................................................................29
1.2.3.2. Phương pháp định vị từ nhiêu phía (Multilateration)..............31
1.2.3.2.1. Time difference of arrival (TDOA).................................. 31
1.2.3.2.2. Time of Arrival (TOA)..................................................... 31

1.2.3.2.3. Angle of arrival (AOA).................................................... 32
1.2.3.2.4. Enhanced Observed Time Difference (EOTD).................32
1.2.4. Assisted GPS (A-GPS)....................................................................33
1.3. Giớ i thiệ u về MapInfo........................................................................34
1.4. Giới thiệu vê Visual C#.......................................................................35
1.5. Giới thiệu vê Visual Stadio va SDK MapXtreme 2008.........................36


1.5.1. Visual Stadio................................................................................... 36
1.5.2. SDK MapXtreme 2008....................................................................36
Chƣơng 2: PHÂN TÍ CH HỆ THỐ NG....................................................38
2.1. Khảo sát hệ thông..................................................................................38
2.1.1. Khảo sát hiện trạng..........................................................................38
2.1.2. Hướng giải quyết yêu cầu đặt ra của bai toan.................................38
2.1.3. Yêu cầu hệ thống mới.....................................................................39
2.2. Phân tí ch hệ thố ng..............................................................................40
2.2.1. Sơ đồ chứ c năng............................................................................40
2.2.1.1. Chức năng hiển thị..................................................................40
2.2.1.2. Chức năng theo dõi..................................................................41
2.2.1.3. Chức năng xem lại lộ trình......................................................41
2.2.2. Biể u đồ luồ ng dữ liệ u....................................................................42
2.2.2.1. Biể u đồ luồ ng dữ liệ u mứ c khung cả nh................................42
2.2.2.2. Phân tích cac yêu cầu chức năng..................................................43
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐ NG................................................... 45
3.1. Thiết kế cơ sở dữ liệu............................................................................45
3.2. Thiế t kế chức năng..............................................................................46
3.2.1. Chức năng hiển thị..........................................................................46
3.2.2. Chức năng theo dõi.........................................................................47
3.2.3. Thiết kế cài đặt chức năng quản lý..................................................48
3.2.4. Chức năng xem lại lộ trình..............................................................49

3.2.5.năng thống kê vi phạm.....................................................................50
3.3. Thiế t kế giao diệ n...............................................................................50
3.3.1. Hiển thị vị trí xe.............................................................................. 51
3.3.2. Theo dõi vi phạ m........................................................................... 52
3.3.3. xem lại lộ trình................................................................................54
3.4. Thử nghiệ m kị ch bả n........................................................................55


3.4.1. Hiể n thị vị trí xe............................................................................. 55
3.4.2. Theo dõi lộ trình xe.........................................................................57
3.4.3. Xem lại lộ trình xe..........................................................................57
KẾT LUẬN VÀ HƢỚ NG PHÁ T TRIỂ N.............................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 59
MỞ ĐẦU
1. Mục đích, lý do chọn đề
tài
Hệ thống dịch vụ dựa trên vị trí va cac tiêm năng của no đã được đê
cập va quan tâm đến trong một khoảng thời gian dai trước đây. Ngay nay, với
sự tập trung phát triển ngay cang tăng của cac ứng dụng di động va sự xâm
nhập của GPS trên cac thiết bị di động đã lam cho sự quan tâm đến cac dịch
vụ dựa trên vị trí ngay cang trở nên nong hổi. Thông qua việc tích hợp cac
công nghệ định vị vào thiết bị di động cho phép cac nha khai thác cung cấp
rất nhiêu cac ứng dụng khac nhau cho khach hang khi đã xac định được vị trí
của họ, chúng được gọi la các dịch vụ dựa trên định vị (Location Based
Service). Loại dịch vụ nay tuy ra đời sau nhưng đã được hỗ trợ kèm theo hầu
hết cac thiết bị di động ngay nay; trong đo phổ biến nhất la cac dịch vụ vê bản
đồ sô, định vị va dẫn đường. Cho đến nay, đã co rất nhiều công nghệ định vị
được phat triển với mục đích tăng cường sự chính xác càng nhiều càng tốt,
giảm chi phí truyên dữ liệu.
Chính vì vậy , em đã chọ n đề tà i “ Xây dự ng hệ thố ng hỗ trợ giá

m sá t xe bus tạ i trung tâm vậ n hà nh” lam khoa luận tôt nghiệp của mình.
2. Nhiệm vụ, yêu cầu
- Nhiệm vụ:


Nhiệm vụ của khoa luận la xây dựng hệ thông hỗ trợ giam sat xe bus tại
trung tâm vận hanh. Đây la một hệ thông con trong một hệ thống lớn giam sat
va quản lý xe bus.
- Yêu cầu:
Do những nhiệm vụ đã nêu trên, luận văn phải thực hiện được những
yêu cầu sau:
- Tìm hiểu vê LBS va cac ứng dụng của no.
- Xây dựng hệ thống hỗ trợ giam sat xe bus với cac chức năng hiển thị,
theo dõi va xem lại lộ trình.


- Xây dựng ứng dụng nhận dạng biên với cac kỹ thuật khac nhau dựa
trên ngôn ngữ Visual C#.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
a. Phương pháp nghiên cứu lý luận
Nghiên cứu qua việc đọc sach, báo va các tài liệu liên quan nhằm xây
dựng cơ sở lý thuyết của đê tai va cac biện pháp cần thiết để giải quyết cac
vấn đê của đê tai.
b. Phương pháp chuyên gia
Tham khảo ý kiến của cac chuyên gia để co thể thiết kế chương trình phù
hợp với yêu cầu thực tiễn, nội dung xử lý nhanh đáp ứng được yêu cầu ngay
cang cao của người sử dụng.
c. Phương pháp thực nghiệm
Thông qua quan sát thực tế, yêu cầu của cơ sở, những lý luận được
nghiên cứu va kết quả đạt được qua những phương pháp trên.

4. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thông hỗ trợ giam sat xe bus với cac chức năng hiển thị, theo dõi va
xem lại lộ trình.
b. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi luận văn của em dừng lại ở việc nghiên cứu va phat triển một
phần nhỏ ứng dụng trong việc xây dựng hệ thông hỗ trợ giam sat xe bus với
cac chức năng hiển thị, theo dõi va xem lại lộ trình.
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Nếu đê tai “Xây dự ng hệ thố ng hỗ trợ giá m sá t xe

bus

tạ i trung tâm vậ n hà nh” đượ c đưa và o sử dụ ng trong thự c tế thì nó sẽ
gó p phầ n đá ng kể trong việ c giảm b ớt vê sứ c ngườ i và chi phí cho việ c
giá m sá t xe bus
phương tiệ n giao thông khá c hiệ n nay.

cũng như cá c


6. Cấu trúc luận văn
Ngoài mở đầu va kết luận, khoa luận bao gồm 3 chương:
- Chương 1: Cơ sở lý thuyết.
- Chương 2: Phân tích hệ thống.
- Chương3: Thiết kế hệ thông.


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Thành phần không gian của hệ thống GPS.....................................12

Hình 1.2: Vị trí các trạm của thành phần điều khiển hệ thống GPS...............13
Hình 1.3: Nguyên lý định vị không gian 4 điểm..............................................15
Hình 1.4: Biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng raster........................................18
Hình 1.5: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm..................................19
Hình 1.6: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường................................20
Hình 1.7: Số liệu vector biểu thị dưới dạng vùng............................................20
Hình 1.8: Dữ liệu vectơ kết hợp với dữ liệu không thưa khác.........................21
Hình 1.9: Nền tảng của LBS là GNSS và GIS.................................................22
Hình 1.10: LBS co ứng dụng rất rộng rãi trong giao thông............................23
Hình 1.11: Cell ID...........................................................................................30
Hình 1.12: TDOA............................................................................................31
Hình 1.13: TOA...............................................................................................32
Hình 1.14: AOA...............................................................................................32
Hình 1.15: Biể u tượ ng MapInfo....................................................................34
Hình 2.1: Sơ đồ chức năng của hệ thống giám sát xe bus...............................40
Hình 2.2: Biểu đồ mứ c khung cả nh...............................................................43
Hình 3.1: Sơ đồ liên kết giữa các bảng trong cơ sở dữ liệu............................45
Hình 3.2: Sơ đồ thuật toán hiển thị vị trí xe....................................................46
Hình 3.3: Sơ đồ thuật toán của hàm SavePosition()........................................47
Hình 3.4: Sơ đồ thuật toán chức năng theo dõi lộ trình xe.............................48
Hình 3.5: Sơ đồ thuật toán chức năng xem lại lộ trình xe...............................49
Hình 3.6: From giao diện ban đầu của hệ thống hỗ trợ theo dõi lộ trình xe
bus...................................................................................................................50
Hình 3.7: Form kết quả hiển thị vị trí các xe đang hoạt động........................51
Hình 3.8: Kết quả lưu thông tin lộ trình trong bảng LOTRINH......................51


Hình 3.9: Form kết quả giám sát lộ trình của xe (Chiều đi)...........................52
Hình 3.10: Thông báo khi đã lưu xong vi phạm..............................................53
Hình 3.11: Kết quả lưu vi phạm trong bảng VIPHAM....................................53

Hình 3.12: Lựa chọn thông tin xe cần xem lại lộ trình....................................54
Hình 3.13: Lộ trình của xe được xem lại (Chiều đi, co vi phạm)....................54
Hình 3.14: Lộ trình của xe được xem lại (Chiều về, không vi phạm)..............54
Bảng sắp xếp kịch bản lộ trình của xe.............................................................56


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
LBS: Location based service
GPS: Global Position System
GIS: Geographic Information system
GNSS: Global Navigation Satellite System
SDK: Software Development Kit
IDE: Integrated Development Environment


CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Tìm hiểu về GPS
1.1.1. Các phƣơng pháp định vị
Thiết bị dẫn đường GPS dựa trên nguyên lý của hệ thống định vị toàn cầu
(Global Position System - GPS) hay tên gọi mới phổ biến hơn la hệ thông vệ
tinh dẫn đường toan cầu (Global Navigation Satellite System – GNSS). Hệ
thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu được nhiều người biết đến nhất hiên nay la
GPS do Mĩ chế tạo va hoạt động từ năm 1994, GLONASS (GLobal Orbiting
Navigation Satellite System) do Nga chế tạo va hoạt động từ năm 1995, va hệ
thống GALILEO do Liên hiệp Âu Châu (EU) chế tạo va sẽ được đưa vào sử
dụng trong tương lai (2013). Ngoai ra còn co các hệ thông khac mang tính địa
phương như BeiDou (BeiDou Navigation System) của Trung Quôc, QZSS
(Quasi-Zenith Satellite System) của Nhật Bản, DORIS

(Doppler

Orbitography and Radio-positioning Integrated by Satellite) của Pháp, IRNSS
(Indian Regional Navigational Satellite System) của Nhật Bản [10].
Hệ thống vệ tinh dẫn đường toan cầu được ứng dụng đa dạng trong nhiều
lĩnh vực va ngay cang chứng minh được tính hữu dụng của no.
Hệ thông GPS gồm 3 thành phần [1]:
a. Thành phần không gian

Hình 1.1: Thành phần không gian của hệ thống GPS


Thanh phần nay bao gồm cac vệ tinh GPS bay trên quĩ đạo. Như ta đã
biết ở phần trên thì vao năm 1978, Mỹ đã phóng cac vệ tinh GPS lên trên quĩ
đạo cach trái đất khoảng 19.200 km, với tôc độ chừng 11.200 km/h, co nhiệm
vụ truyên đi các tín hiệu radio tần sô thấp tới cac thiết bị thu nhận.
b. Thành phần điều khiển
Phần điêu khiển la cac trạm điêu khiển cac vệ tinh đặt trên trái đất.
Phần điều khiển gồm: 1 trạm điêu khiển chính, 5 trạm thu sô liệu, 3 trạm
truyên sô liệu.

Hình 1.2: Vị trí các trạm của thành phần điều khiển hệ thống GPS
- Một trạm điêu khiển chính:
Đặt tại Colorade Springs (Mỹ) co nhiệm vụ thu thập cac dữ liệu theo dõi
vệ tinh từ cac trạm thu sô liệu để xử lý.
Công nghệ xử lý gồm: Tính lịch thiên văn, tính va hiệu chỉnh đồng hồ,
hiệu chỉnh quỹ đạo điêu khiển, thay thế các vệ tinh ngừng họat động bằng cac
vệ tinh dự phòng.
- 5 trạm thu sô liệu:
Được đặt tại Hawai, Colorade Springs, Ascension (Nam Đại Tây Dương),
Diago Garia (Ấn Độ Dương), Kwayalein (Nam Thai Bình Dương). Co nhiệm

vụ theo dõi các tín hiệu vệ tinh để kiểm soat va dự đoan quỹ đạo của chúng.
Mỗi trạm được trang bị những máy thu P-code để thu cac tín hiệu của vệ tinh,
sau đo truyên vê trạm điều khiển chính.
- 3 trạm truyên sô liệu:
Đặt tại Ascension, Diago Garia, Kwayalein co khả năng chuyển sô liệu lên
vệ tinh gồm lịch thiên văn mới, hiệu chỉnh đồng hồ, cac thông điệp cần phát,
cac lệnh điều khiển từ xa.
c. Thành phần người sử dụng
Thanh phần người sử dụng gồm cac thanh phần:
- Những máy thu tín hiệu GPS co Ăngten riêng (máy định vị).
- Cac thiết bị tự ghi (bộ ghi sô liệu).
- May tính (phần mềm xử lý sô liệu).
- May định vị: Khi ta di chuyển hay dừng tại chỗ, máy thu GPS nhận tín
hiệu từ vệ tinh rồi tính toán định vị. Kết quả tính được la tọa độ hiển thị trên
man hình bộ ghi sô liệu.
- Bộ ghi sô liệu: Bộ ghi sô liệu la máy cầm tay, co phần mềm thu thập sô
liệu. Bộ ghi sô liệu co thể ghi vị trí hoặc gắn thông tin thuộc tính với vị trí.
- May tính, phần mêm xử lý sô liệu: Hệ thống GPS co kèm theo phần
mềm xử lý sô liệu. Sau khi thu thập sô liệu ở thực địa, phần mềm chuyển sô
liệu vị trí va thông tin thuộc tính sang may tính (PC), sau đo phần mềm sẽ
nâng cao độ chính xác (bằng kỹ thuật phân sai).
Phần mềm xử lý sô liệu GPS còn co chức năng biên tập hoặc vẽ. Phần
mềm nay cũng hỗ trợ thu thập cac yếu tô địa lý va thông tin thuộc tính cho
GPS hoặc cac cơ sở dữ liệu khac.
GPS hoạt động dựa trên nguyên lý định vị không gian 4 điểm [4]:


Hình 1.3: Nguyên lý định vị không gian 4 điểm

Một vệ tinh co thể truyên tín hiệu radio ở nhiều mức tần sô thấp khac
nhau, được gọi la L1, L2... Những thiết bị nhận tín hiệu GPS thông thường
bắt sóng L1, ở dải tần sô UHF 575,42 Mhz. Một đai phát thanh FM thường
cần co công suất chừng 100.000W để phát song, nhưng một vệ tinh định vị
toàn cầu chỉ đòi hỏi 20-50W để đưa tín hiệu đi xa 19.200 km. Tần sô L1 chứa
đựng 2 tín hiệu sô (mã hoa bằng kỹ thuật sô), được gọi la P-code va C/Acode. Mã P nhằm bảo vệ thông tin khỏi những sự truy nhập trai phép. Tuy
nhiên, mục đích chính của các tín hiệu mã hoa la nhằm tính toán thời gian cần
thiết để thông tin truyên từ vệ tinh tới một thiết bị thu nhận trên mặt đất.
Thông thường trong không gian, để xac định vị trí của một điểm chỉ cần
tìm giao điểm của 3 hình cầu (trai đất la hình cầu thứ 4). Tuy nhiên nếu đồng
hồ của thiết bị không chính xac tuyệt đôi thì sai sô của vị trí ước lượng được
sẽ rất lớn do dùng công thức:
Quãng đường = thời gian x vận tốc
Trong đo vận tốc la vận tôc truyên của tín hiệu từ vệ tinh đến thiết bị,
cũng chính la vận tôc anh sáng - một hằng sô lớn.
Vì chế tạo thiết bị đo đếm thời gian chính xac tuyệt đối kha kho khăn (chi
phí đắt đỏ, kích thước lớn) nên thường các thiết bị GPS chỉ hoạt động khi co
thể nhận tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh - 3 vệ tinh để xac định vị trí va 1 để


đồng bộ đồng hồ. Cũng bằng cách nay bất kì thiết bị nào cần tính toan thời
gian một cach chính xac đều co thể sử dụng GPS lam đồng hồ (thời gian hệ
thống của NAVSTAR GPS được cung cấp bởi đồng hồ nguyên tử của Viện
cac chuẩn va công nghệ Hoa Kỳ - NIST).
Hoạt động của GPS co thể bị ảnh hưởng bởi cac yếu tô sau:
- Khi cac vệ tinh ở qua gần nhau, chúng sẽ khiến cho việc xác định một
vị trí chính xac trở nên kho khăn hơn.
- Vì tín hiệu radio đi từ vệ tinh xuyên qua tầng điện ly va tầng đối lưu,
tôc độ cần thiết để tín hiệu truyên tới thiết bị nhận sẽ bị chậm đi. Hệ thống
GPS co dự phòng điêu đo bằng cach tính thêm khoảng thời gian chậm trễ

trung bình, nhưng cũng không được hoan toàn chính xac.
- Chướng ngại lớn như các dãy núi hay cac toa nha cao tầng cũng lam
cho thông tin bị sai lệch.
- Giữa thiết bị nhận (nhất la của người dùng ca nhân) với vệ tinh, co thể
không hoàn toàn trùng khớp vê mặt thời gian va các vệ tinh đôi khi chạy lệch
khỏi quỹ đạo.
1.1.2. Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System
a. Khái niệm về GIS
Hệ thống thông tin địa lý, GIS, la một loại hệ thông thông tin quản lý
cac thông tin vê các sự vật (things), sự kiện (events) va cac họat động
(activities) dựa trên vị trí của chúng.
Hệ thông thông tin địa lý bao gồm cac thanh phần:
- Thanh phần phần cứng: cac thiết bị bao gồm máy vi tính, máy in, ban
sô hóa, thiết bị quét ảnh, các phương tiện lưu trữ dữ liệu.
- Thành phần phần mềm: Co thể la một hoặc một tổ hợp cac phần mềm
máy tính. Các phần mềm nay co cac tính năng cơ bản như: nhập va kiểm tra


dữ liệu, lưu trữ va quản lý cơ sở dữ liệu, xuất dữ liệu, biến đổi dữ liệu, tương
tac với người dùng.
Cac phần mềm tiêu chuẩn va được sử dụng phổ biến trong khu vực
Châu Á la: ARCGIS, MAPINFO, WINGIS…
Sô liệu được sử dụng trong GIS không chỉ la sô liệu địa lý (georeferenced data) riêng lẻ ma còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu
(database). Những thông tin địa lý co nghĩa la sẽ bao gồm cac dữ kiện vê vị trí
địa lý, thuộc tính (attributes) của thông tin, môi liên hệ không gian (spatial
relationships) của cac thông tin, va thời gian.
b. Dữ liệu cho GIS
Dữ liệu cho GIS thường kha lớn, liên kết nhiều loại dữ liệu khac nhau:
dữ liệu co thể được nhập bằng tay, bằng các thiết bị hỗ trợ với tính năng GPS,
từ ảnh scan v.v… Để co thể chuyển nhiêu loại dữ liệu thô khac nhau nay

thành dữ liệu luận lý phục vụ cho việc xử lý đòi hỏi sự kết hợp của kha nhiều
công nghệ; trong đo co:
- Định vị: hỗ trợ việc vẽ bản đồ va thu thập dữ liệu. Giờ đây cac
phương tiện co thiết bị định vị co thể giúp điêu chỉnh độ chính xac của cac
bản đồ, thu thập dữ liệu hình ảnh.
- Xử lý ảnh: Tuy để co dữ liệu tôt nhất cần phải đầu tư cho khâu thu
thập dữ liệu nhưng dữ liệu thu thập được sẽ kho co thể hoàn hảo trong mọi
điều kiện: hình ảnh chụp được từ vệ tinh hoặc cac thiết bị khảo sat khac co thể
co độ nét không cao, bị lỗi (bụi, mờ, mây che v.v…) hoặc chỉ biểu diễn một
mặt nao đo của dữ liệu cần thu thập (như chỉ chụp phần xanh để lập bản đồ
rừng ma không chụp nha cửa của cư dân trong vùng). Do đo, cần co cac công
nghệ xử lý ảnh để kết hợp thông tin từ nhiêu lần khảo sat khác nhau hoặc sửa
chữa sai sot giữa cac lần khảo sat của cùng một khu vực, từ đo xây dựng được
dữ liệu với độ chính xac tương đối.


- Nhận dạng: trước khi cac hệ thống thông tin địa lý kỹ thuật sô ra đời,
do nhu cầu của công việc hoặc cuộc sống nên đã co kha nhiều dữ liệu địa lý
được tạo ra dưới dạng bản đồ trên giấy hoặc các dữ liệu khảo sat của vùng/
miên. Việc nhập tay lượng dữ liệu cực kỳ lớn nay đòi hỏi qua nhiều nhân lực
so với việc xây dựng toàn bộ hệ thông GIS. Với công nghệ nhận dạng giờ đây
cac bản đồ co thể được scan, cac vùng khac nhau trên bản đồ được tự động
nhận dạng va chuyển thành dạng vector, dữ liệu chữ va sô được đưa vào cơ sở
dữ liệu một cach hoàn toàn tự động.
Để lưu trữ dữ liệu được hiệu quả va đáp ứng nhu cầu xử lý (nhanh va
chính xac) của cac ứng dụng GIS, việc thiết kế cơ sở dữ liệu cũng cần được
chú ý. Hiện co kha nhiều kiểu dữ liệu được ứng dụng trong GIS va được phân
thành 2 loại chính [2]:
- Dữ liệu dạng raster: Thường được chia nhiều dòng va cột, mỗi “ô”
trong dữ liệu chứa một gia trị nào đo. Dữ liệu raster thông dụng nhất la ảnh kĩ

thuật sô, trong đo mỗi điểm trên ảnh mang gia trị la mau của điểm đo. Dữ liệu
raster co thể được lưu vao file hoặc hệ quản trị cơ sở dữ liệu, tuy nhiên việc
tìm kiếm trên dữ liệu nay kha kho khăn vì mỗi bản ghi thường co kích thước
kha lớn.

Hình 1.4: Biểu thị kết quả bản đồ dưới dạng raster


- Dữ liệu dạng vector: la cách tôt nhất để biểu diễn các yếu tô địa lý
như sông, hồ. Vector co thể biểu diễn dưới dạng toan học (tọa độ 2 đầu của
một đường thẳng) thay vì nhiêu điểm liên tục như dữ liệu dạng raster (lưu tọa
độ của tất cả cac điểm trên đường) nên thường nhỏ hơn va dễ tìm kiếm hơn,
va vì không phải la một mảng như raster nên dữ liệu vector co thể biểu diễn
nhiều thành phần khác nhau nằm cach xa nhau - noi một cach khac la cac đôi
tượng rời rạc (discrete) va thưa (spatial). Dữ liệu vector thường la sự kết hợp
của nhiều đôi tượng hình học đơn giản như:
+ Điểm: Thường dùng để chỉ một vị trí nào đo hoặc một vùng nao đo trên
cac bản đồ tỉ lệ lớn. Điểm thường được biểu diễn dưới dạng tọa độ trong một
hệ tọa độ được quy ước.

Hình 1.5: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng điểm
+ Đường: Thường dùng để biểu diễn những thứ liên tục như đường, sông
ngòi, mạch nước hoặc cac đường độ cao. Từ dữ liệu dạng đường thường co
thể suy ra độ dài của đường. Dữ liệu vector co thể biểu diễn cac đường cong
không chính xac vì thường phải xấp xỉ bằng cac đường thẳng.


Hình 1.6: Số liệu vector được biểu thị dưới dạng đường
+ Đa giac: Thường dùng để biểu diễn một vùng hoặc một bê mặt nào đo
như ranh giới tỉnh, khuôn viên một công trình, một mặt hồ… Dữ liệu dạng

nay co thể dùng để suy ra diện tích va chu vi của đối tượng.

Hình 1.7: Số liệu vector biểu thị dưới dạng vùng


- Cac dữ liệu không thưa (non - spatial) khac: Thường được lưu trữ kết
hợp với cac kiểu dữ liệu trên để phục vụ việc xử lý va ra quyết định. Ví dụ
hình ảnh vệ tinh của một quận (raster) co thể đi kèm với bản đồ đường
(vector) va cac chỉ tiêu phat triển xã hội như sô dân, mật độ dân sô, thành
phần dân sô…

Hình 1.8: Dữ liệu vectơ kết hợp với dữ liệu không thưa khác
1.1.3. Hệ thống định vị dựa trên vị trí
a. Khái niệm về LBS
Khai niệm vị trí (location) ở đây được hiểu la vị trí không gian (spatial
location). Chính vì vậy, cac dịch vụ dựa trên vị trí la cac dịch vụ cung cấp
thông tin tiện ích cho người sử dụng dựa trên việc lưu trữ, quản lý va phânt
tích vị trí của các đôi tượng được theo dõi[5].
Như vậy, để xây dựng được một dịch vụ dựa trên vị trí, ta cần hai thành
phần sau:
- Một hệ thống thông tin địa lý để lưu trữ, quản lý va phân tích cac thông
tin vê cac đối tượng cô định, cac đôi tượng di động va cac vị trí của chúng
theo thời gian.
- Một hệ thống định vị để cung cấp nguồn thông tin vị trí của cac đối
tượng. Bao gồm đôi tượng di động va cô định; định vị yêu cầu thời gian thực
va định vị yêu cầu độ chính xác cao.


Hình 1.9: Nền tảng của LBS là GNSS và GIS
b. Các ứng dụng của LBS [6]

- Dịch vụ cung cấp thông tin dựa trên vị trí (Location based information
services). Một ví dụ tiêu biểu cho dịch vụ nay la hệ thông định vị dẫn đường.
tùy vao thiết bị của người sử dụng va nguyên tắc hoạt động của hệ thống ma
qua trình khai thác dịch vụ co thể được thực hiện theo 2 cach la: ứng dụng
web, client/server.
- Tính cước dịch vụ theo vị trí (Location sensitive billing). Hệ thống
cần xac định vị trí của khách hàng để tính cước cho dịch vụ ma họ sẽ cung
cấp (dịch vụ mua hàng từ xa, dịch vụ vận chuyển)
- Dịch vụ hỗ trợ khẩn cấp (Emergency services). Trong sinh hoạt hàng
ngay, đôi khi ta không tránh khỏi cac tai nạn hay cac tình huống nguy hiểm.
Hệ thông hỗ trợ khẩn cấp hoạt động trên nguyên tắc: nha cung cấp dịch vụ
nhận tín hiệu yêu cầu hỗ trợ từ khach hàng, khi đã xac định được vị trí của
người yêu cầu, nha cung cấp dịch vụ sẽ gửi cac trang thiết bị kỹ thuật, nhân
lực cần thiết đến hiện trường để giải quyết sự cô.
- Dịch vụ quản lý giám sat (Tracking). Để bảo vệ các tai sản co gia trị
người ta co thể gắn vào no cac thiết bị giam sat, khi được kích hoạt thiết bị
nay co nhiệm vụ gửi vê máy tính của nha cung cấp dịch vụ vị trí hiện tại của
mình. Dữ liệu vị trí được sử dụng để vẽ lại vệt di chuyển của thiết bị trên bản
đồ, khach hàng co thể căn cứ vào vệt di chuyển của thiết bị để tìm ra tài sản.


Ta còn gặp cac dịch vụ giam sat dưới dạng các hệ thông quản lý, điều hanh
(hệ thông quản lý điều hanh mạng lưới taxi, mạng lưới xe bus…).

Hình 1.10: LBS co ứng dụng rất rộng rãi trong giao thông
c. Ứng dụng LBS ở Việt Nam
Ở cac nước tiên tiến, LBS đã được ứng dụng vào thực tế từ rất lâu. Tuy
nhiên, ở Việt Nam, do điêu kiện cơ sở hạ tầng chưa phat triển nên ứng dụng
LBS còn tương đối ít với những lý do sau:
- Độ chính xác định vị chưa cao: Hiện nay, theo thí nghiệm tại Việt

Nam với chip GPS phổ dụng, với điều kiện trời quang, vị trí không bị che lấp
bởi cây côi, nha cao tầng thì độ chính xac định vị khoảng 5-7 m. Còn với
những điểm không thuận lợi (như dưới nha cao tầng, cây cối, vật cản) độ
chính xác trở nên rất thấp.
- Độ chính xác của bản đồ chưa cao: Hiện nay, hầu hết cac ứng dụng
đã triển khai đều sử dụng bản đồ miễn phí (phổ biến nhất la Google Map)
chưa đảm bảo vê mặt độ chính xác va độ chi tiết dữ liệu.
- Độ mềm dẻo trong tích hợp: Đôi với bộ thu la một khôi tích hợp, cac
chức năng chưa mềm dẻo (thiếu cac chức năng thu thập thông tin va điều
khiển). Bản đồ chưa thể tích hợp nhiều nghiệp vụ.


1.2. Các công nghệ định vị
Việc định vị la cốt lõi của khả năng cung cấp cac dịch vụ dựa theo vị trí
(Location-based service, từ đây gọi la LBS). Chỉ khi xac định được vị trí của
người dùng hoặc thiết bị thì hệ thống mới co thể đưa ra nội dung hoặc quyết
định dựa theo thông tin vị trí ấy.
Để co thể định vị được thiết bị, cần co sự kết hợp giữa nhiều yếu tô như
hệ thông phat va thu. Cơ sở hạ tầng cho cac hệ thông nay rất đa dạng: từ vệ
tinh, trạm thu phát cho đến các thiết bị cầm tay.
Cac hệ thống định vị thường bao gồm:
- Một hệ thông phát tín hiệu được phân tán trên diện rộng, chẳng hạn như
vệ tinh hoặc cac trạm thu phát sóng. Các hệ thống nay thường phát tín hiệu
một cach tự động va liên tục, bất kỳ thiết bị nao trong vùng phủ song đều co
thể nhận được.
- Cac đầu thu dựa vao tín hiệu nhận được co thể tính toán ra vị trí của
mình một cach chủ động.
Tuy nhiên vẫn co những hệ thống hoạt động theo cach khac (thiết bị
chủ động gửi tín hiệu đến cac hệ thông lớn hơn) nhưng không phat triển mạnh
vì chi phí cho thiết bị co khả năng phát sóng thường kha lớn.

1.2.1. Các hệ thống phát tín hiệu
1.2.1.1. Các vệ tinh
Vệ tinh hiện la loại hệ thông được sử dụng rộng rãi nhất vì cac ưu điểm
của no như tầm bao phủ rộng va co độ chính xac tương đôi, đap ứng được hầu
hết cac nhu cầu thông thường. Tuy nhiên phương pháp nay không phải không
co khuyết điểm:
Cac hệ thống đang hoạt động đều được xây dựng cho mục đích quân
sự, cac tổ chức kiểm soát cac hệ thống nay co quyên hạn chế truy cập của
người dùng dân sự vào bất cứ lúc nao.


Chất lượng tín hiệu phụ thuộc nhiều vào thời tiết. Cac hoạt động thời
tiết thông thường như giông bão co thể gây nhiễu một cach đáng kể vì vệ tinh
ở qua xa so người nhận so với nơi hình thành nhiễu.
Phải co tầm nhìn tới vệ tinh: không nên co vật cản giữa thiết bị nhận va
vệ tinh vì tín hiệu co tính xuyên thấu kém.
Đồng hồ của thiết bị bị lệch dù ít cũng co thể gây ảnh hưởng lớn đến
kết quả, co thể đòi hỏi chi phí sản xuất lớn để tạo ra đồng hồ độ chính xác
cao.
Tuy nhiên, vệ tinh vẫn co rất nhiều ứng dụng trong viễn thông như
truyên dẫn, phát hay khảo sat.
Co nhiêu hệ thống vệ tinh được sử dụng để định vị như là:
- Hệ thông NAVSTAR GPS la hệ thống vệ tinh phát tín hiệu định vị được sử
dụng nhiều nhất hiện nay. NAVSTAR GPS được triển khai bởi quân đội Mỹ,
bắt đầu hoạt động hoan chỉnh từ năm 1993. NAVSTAR GPS la sản phẩm kế
thừa của hệ thông định vị bằng vệ tinh trước đo của Mỹ: Transit.
- Hệ thông GLONASS được Liên bang Xô Viết cũ xây dựng từ 1976 va đạt
độ phủ toàn cầu năm 1991. Từ sau sự sụp đổ của Liên bang Xô Viết, hệ thống
nay không còn được duy trì tốt. Chỉ đến năm 2001, khi tổng thống Nga lúc
bấy giờ la Vladimir Putin kí sắc lệnh duy trì thì cac lỗ hổng trong hệ thống

mới được khắc phục va hệ thống được nâng cấp để sử dụng thêm nhiều tần sô
va kéo dài tuổi đời vệ tinh.
- Hệ thống Galilleo được đặt tên theo nha thiên văn học nổi danh người Ý;
Galilleo hiện vẫn ở giai đoạn lập kế hoạch. Tuy nhiên Galilleo khac biệt với
NAVSTAR GPS va GLONASS ở cac điểm:
Co thể dùng để tăng cường độ chính xac cho việc định vị dựa vào
NAVSTAR GPS va GLONASS: từ vai chục mét xuông vài cm; đồng thời co
khả năng hoạt động độc lập khi hai hệ thông trên co vấn đê.