Báo cáo khoa học: "XÂY DựNG PHầN MềM QUảN Lý MạNG XE BUýT Hà NộI TRÊN BảN Đồ Số" ppt

XÂY DựNG PHầN MềM QUảN Lý MạNG XE BUýT Hà NộI TRÊN BảN Đồ Số ThS. Phạm thanh hà Khoa Công nghệ Thông tin Trờng Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Hệ thống xe buýt của H Nội v cả nớc đang phát triển rất nhanh, đến nay H Nội đã có hơn 100 tuyến xe buýt với khoảng 1000 đầu xe của nhiều công ty đang hoạt động, chuyên chở hng triệu lợt khách trên năm. Để quản lý mạng xe buýt ny v hỗ trợ khách hng tìm kiếm thông tin liên quan rất cần đến một phần mềm hon chỉnh. Trong bi báo ny chúng tôi đa ra giải pháp sử dụng công nghệ GIS (Geographic Information System) trong xây dựng phần mềm quản lý mạng xe buýt H Nội v xây dựng phần mềm quản lý xe buýt H nội trên nền công nghệ ny. Summary: Presently Ha Noi City has the bus system of over 100 bus routes and approx. 1000 buses belonging to different bus companies in operation, carrying millions of passengers each year. A piece of complete software is needed to manage this system and assist passengers in searching related information. In this paper we will propose a piece of software developed on GIS basis to meet such needs. CT 2 I. Công tác chuẩn bị Khu vực nội đô Hà Nội có tổng diện tích 71 km 2 và dân số khoảng 2 triệu ngời. Hệ thống vận tải hành khách công cộng vẫn còn nhiều bất cập, hiệu quả cha cao nên chỉ mới đáp ứng đợc khoảng 25% yêu cầu đi lại của ngời dân. Để giải quyết tình trạng này, Hà Nội có chủ trơng nhanh chóng phát triển hệ thống vận tải hành khách công cộng, coi sự phát triển hệ thống vận tải hành khách công cộng là giải pháp chủ yếu để giải quyết vấn đề giao thông. Hiện nay, các tuyến xe buýt Hà Nội đã đi qua nhiều trục đờng chính của thành phố. Trong tơng lai số tuyến xe buýt sẽ không ngừng đợc tăng lên để đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân dân. Sử dụng phơng tiện vận tải hành khách công cộng đã dần trở thành thói quen của nhiều tầng lớp dân c trong xã hội. Với số tuyến xe ngày càng tăng và hệ thống giao thông chằng chịt của Hà Nội hiện nay thì vấn đề khó khăn mà ngời quản lý và hành khách đi xe buýt gặp phải là xác định 1 lộ trình xe buýt làm sao tiết kiệm thời gian và công sức nhất. Đây quả thật là vấn đề không đơn giản nếu chúng ta chỉ sử dụng khả năng ghi nhớ và tìm kiếm có hạn của con ngời. Trong thời đại bùng nổ thông tin nh hiện nay, giải pháp hiệu quả cho vấn đề này là nhờ sự giúp đỡ của máy tính hay đa tin học vào công tác quản lý. Phần mềm Quản lý mạng xe buýt thành phố Hà Nội trên bản đồ số đợc xây dựng không nằm ngoài mục đích này. II. Công nghệ GIS Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống thông tin đợc thiết kế để làm việc với dữ liệu địa lý. Khái niệm thông tin địa lý đợc hình thành từ 3 khái niệm địa lý, thông tin và hệ thống. Xét theo khía cạnh bản đồ thì GIS là kết hợp của lập bản đồ trợ giúp máy tính và công nghệ cơ sở dữ liệu. So với bản đồ thì GIS có lợi thế là lu trữ dữ liệu và biểu diễn chúng là hai công việc tách biệt, do vậy GIS cho phép quan sát dữ liệu từ các góc độ khác nhau trên cùng tập dữ liệu [1,2,3,4]. Một cách khái quát ta có thể hình dung GIS là một hệ thống xử lý thông tin (hình 1). S liu vo X lý s liu Qun lý s liu Phõn tớch v mụ hỡnh hoỏ S liu ra Hình 1: Môi trờng GIS GIS lu trữ thông tin dới dạng các tầng (layer) bản đồ chuyên dùng mà chúng có khả năng liên kết địa lý với nhau [4,6,8]. Mỗi nhóm ngời sử dụng sẽ quan tâm nhiều hơn đến một hay vài loại thông tin. Nh Sở Giao thông sẽ quan tâm nhiều tới hệ thống đờng phố, Sở Tài nguyên Môi trờng quan tâm nhiều tới các khu dân c và công sở. CT 2 Bản đồ thực chất là sản phẩm thu đợc trong việc đơn giản hoá một thực thể. Nó phản ánh đồng thời những thông tin đặc trng và các thông tin tổng hợp. Thông tin tổng hợp thờng đợc thể hiện dới dạng các ký hiệu, ngợc lại các đối tợng hình ảnh đợc biểu diễn theo toạ độ không gian. Trong GIS các dữ liệu không gian thờng đợc hiển thị theo 2 phơng pháp. Phơng pháp thứ nhất biểu diễn dới dạng các đơn vị bản đồ. Phơng pháp thứ 2 biểu diễn dới dạng các ô lới hay ma trận. Hai phơng pháp này gọi là mô hình véctơ và mô hình rastơ tơng ứng [1,2,3,4]. Một phần mềm GIS cũng gồm các modull (hình 2), trong đó phần cơ sở dữ liệu có thể kết hợp giữa cơ sở dữ liệu quan hệ và cơ sở dữ liệu vật lý (hình 3). Moodul nhập dữ liệu nhu cầu cần giảI quyết moodul xử lý các dữ liệu hiển thị v in kết quả quản lý cơ sở dữ liệu Hình 2: Cấu trúc các modul trong một phần mềm đ ầu vo cơ sở dữ li ệ u h ệ thống quản lý thuốc tính Cơ sở dữ li ệ u địa lý vị trí TOPO THUC TNH xử lý nhu cầu cần giảI quyết Moodul xử lý các dữ liệu Hình 3: Các thnh phần cơ bản của một cơ sở dữ liệu địa lý III. Xây dựng phần mềm quản lý mạng xe buýt thnh phố H Nội trên bản đồ số 3.1. Những yêu cầu chính Phần mềm Quản lý mạng xe buýt thành phố Hà Nội trên bản đồ số phải quản lý, tìm kiếm, tra cứu thông tin về các phơng tiện, các tuyến xe, điểm dừng, điểm bán vé, tìm đờng đi giữa 2 địa điểm theo các tiêu chí. CT 2 Phần mềm phải có giao diện bản đồ trực quan, dễ dàng cho việc thao tác và tìm kiếm, ngời sử dụng có thể dựa 1 bản đồ cho sẵn (ví dụ: Hà Nội) từ đó xác định đợc các tuyến xe, các điểm dừng, sau đó có thể tìm kiếm 1 lộ trình giữa 2 địa điểm mong muốn, kết quả tìm kiếm sẽ liệt kê toàn bộ các khả năng sau đó ngời sử dụng có thể tìm ra khả năng tối u theo tiêu chí: đi ít tuyến nhất, quãng đờng ngắn nhất, thời gian nhỏ nhất Phần mềm vừa là công cụ trợ giúp đắc lực cho các nhà quản lý xe buýt, vừa là công cụ tìm kiếm hữu hiệu cho hành khách đi xe buýt trong khi các phơng tiện giao thông công cộng ngày càng gia tăng (đặc biệt là xe buýt) nh hiện nay. 3.2. Xây dựng sơ đồ chức năng - Qua khảo sát và tham vấn các nhà chuyên môn chúng tôi nhận thấy có 2 đối tợng ngời dùng hệ thống: + Nhà quản lý, hoạch định chính sách phát triển hệ thống giao thông công cộng nh Sở Giao thông công chính, Tổng Công ty vận tải Hà Nội với yêu cầu nắm bắt và cập nhật đợc các tuyến đờng, đầu xe, lộ trình, điểm dừng, tần suất chạy xe + Ngời dân sử dụng dịch vụ với yêu cầu đợc cung cấp thông tin về tuyến xe, lộ trình, điểm dừng, tần suất chạy xe và giá cả, đặc biệt ngời dân cần đợc trợ giúp về việc tìm đờng đi hợp lý từ một điểm đến một điểm, đảm bảo chi phí rẻ, thời gian di chuyển nhanh và đặc biệt là ít phải thay đổi xe. - Trên cơ sở phân tích chúng tôi đa ra sơ đồ chức năng (hình 4). N g ời sử dụng C ậ p nh ậ t dữ liệu Tra cứu thông tin L ậ p báo cáo Quản tr ị hệ thống Hình 4: Sơ đồ chức năng của hệ thống Trong sơ đồ chức năng trên ngời dân đợc sử dụng chức năng tra cứu thông tin, các chức năng còn lại dành cho nhà quản lý mạng xe buýt 3.3. Xây dựng mô hình thực thể liên kết Trên cơ sở khảo sát thực tế quản lý và và điều hành mạng xe buýt của Tổng Công ty vận tải Hà Nội, kết hợp với tham khảo ý kiến chuyên gia chúng tôi nhận thấy hệ thống phải có các thực thể sau: Thực thể đờng chứa các thông tin về tên, mã đờng, chiều dài, ngày tháng xây dựng và đặc biệt có một trờng chứa ID của đối tợng đờng trong bản đồ. Thực thể điểm dừng chứa các thông tin về tên, mã điểm dừng, loại, ngày tháng xây dựng và cũng có một trờng chứa ID của đối tợng điểm dừng trong bản đồ. Thực thể tuyến điểm dừng chứa các thông tin để xác định các điểm dừng trên một tuyến, cùng khoảng cách, chiều đi của xe. CT 2 Thực thể tuyến chứa các thông tin về các tuyến điểm dừng, các xe tham gia lu thông trên tuyến, tần suất chạy, điểm đầu, điểm cuối. Thực thể xe chứa các thông tin về loại xe, trạng thái xe tham gia giao thông. Các thực thể trên đợc quan hệ với nhau thông qua mô hình thực thể liên kết (hình 5), ngoài ra hệ thống còn có một số thực thể độc lập nh vé xe, ngời sử dụng hệ thống Mã xe Lo ạ i xe Mã tu y ế n Tên tu y ến Xe/tu y ến Xe Tu y ến Tu y ến/ĐD Đ iểm dừn g Mã ĐD Tên ĐD Đ D/đờn g Đ ờn g Mã đờn g Tên đờn g n 1 n n n 1 Hình 5: Sơ đồ thực thể liên kết 3.4. Xây dựng cơ sở dữ liệu cho hệ thống Trên cơ sở các mục 3.2-3.4 chúng tôi đã thiết kế đợc cơ sở dữ liệu cho hệ thống (hình 6) CT 2 Hình 6: Cơ sở dữ liệu của hệ thống quản lý mạng xe buýt H Nội 3.5. Tích hợp giải pháp Để xây dựng phần mềm chúng tôi kế thừa bản đồ số Hà Nội. Phần cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý đợc xây dựng trên SQL Server [7] và đợc liên kết với cơ sở dữ liệu bản đồ sẵn có của bản đồ số Hà Nội (phần thừa kế là một số lớp bản đồ nh liệt kê bên dới). Sử dụng công nghệ GIS để tạo ra 2 lớp bản đồ mới: Tuyến xe buýt và các điểm dừng bên cạnh các lớp sẵn có của bản đồ Hà nội nh HN_LUOI, HN_GT1, HN_GT12,HN_DC Mặt khác các đối tợng trên lớp bản đồ mới xây dựng sẽ liên kết với các bảng trong cơ sở dữ liệu SQL - Tạo đợc giao diện trực quan cho ngời sử dụng cũng nh quản lý đợc toàn diện dữ liệu, phục vụ việc tính toán, đáp ứng nhu cầu của mọi đối tợng sử dụng. 3.6. Các thuật toán tìm đờng đi Với mục tiêu xây dựng chức năng hỗ trợ khách hàng tìm đờng đi, lộ trình hợp lý giữa các điểm dừng chúng tôi đã áp dụng một số thuật toán điển hình trên đồ thị, đó là các thuật toán tìm kiếm rộng, tìm kiếm sâu, các kỹ thuật quay lui và vét cạn [5]. IV. Các kết quả đạt đợc Phần mềm quản lý mạng xe buýt Hà Nội đã đợc thiết kế với các chức năng chính sau: 4.1. Quản trị ngời sử dụng: gồm có: - Đăng nhập hệ thống - Đăng xuất hệ thống - Đổi mật khẩu - Quản lý Account 4.2. Nhập dữ liệu: Đa dữ liệu vào cơ sở dữ liệu phục vụ cho việc xử lý, dữ liệu gồm có: - Dữ liệu xe - Dữ liệu vé - Điểm bán vé - Tuyến - Đờng - Điểm dừng - Tuyến - Điểm dừng - Điểm kề - Domain 4.3. Vùng làm việc: Cho phép bạn chuyển đổi vùng làm việc. - Làm việc với bản đồ: Giúp thao tác trực tiếp với chơng trình MapInfo Professional 7.0 CT 2 - Làm việc với dữ liệu và bản đồ: làm việc cả với dữ liệu và bản đồ. - Làm việc với dữ liệu: Chỉ làm việc với dữ liệu. 4.4. Kiểu thể hiện: Phục vụ cho việc hiện thì trên bản đồ, gồm có: - Icon: đổi Icon của đờng hay điểm dừng. - Lớp bản đồ: Hiện thị hay ẩn các lớp bản đồ. - Đặt chú thích: đặt hay ẩn chú thích đờng, điểm dừng trên bản đồ. - Vị trí đặt chú thích: Thay đổi vị trí đặt chú thích. 4.5. Tìm kiếm trên bản đồ: Giúp tìm điểm dừng, đờng trên bản đồ, bao gồm: + Tìm đờng + Tìm điểm dừng 4.6. Tìm kiếm dữ liệu: Là chức năng quan trọng nhất giúp ngời sử dụng tìm kiếm tra cứu thông tin cần thiết. Chức năng này gồm những phần sau: + Tìm vé: xem thông tin về các loại vé + Tìm điểm bán vé: xem thông tin về địa điểm bán vé + Tìm xe: Tìm thông tin về Xe buýt + Tìm tuyến: Tìm thông tin về tuyến + Tìm điểm dừng: tìm thông tin về điểm dừng + Tìm đờng: tìm đờng đi từ 1 điểm dừng tới 1 điểm dừng khác 4.7. Báo cáo: In ra các báo cáo liên quan, bao gồm: + Báo cáo về tuyến + Báo cáo về xe + Báo cáo điểm dừng + Báo cáo về đờng 4.8. Trợ giúp: Giới thiệu và hớng dẫn sử dụng chơng trình, bao gồm: + Thông tin về chơng trình + Hớng dẫn sử dụng V. Kết luận Bài báo đã khảo sát hiện trạng của hệ thống quản lý xe buýt hiện nay và đã đa ra giải pháp hỗ trợ quản lý hệ thống bằng công nghệ GIS, phần mềm đợc xây dựng đã đáp ứng đợc 2 yêu cầu cơ bản là hỗ trợ các nhà quản lý hệ mạng xe buýt và hỗ trợ khách hàng. Trong tơng lai phần mềm cần đợc mở rộng để quản lý cả việc hạch toán, điều hành hệ thống và đặc biệt là hệ thống phải đợc đặt nên nền Internet để thu hút đợc nhiều đối tợng sử dụng phần mềm. CT 2 Tài liệu tham khảo [1]. Đặng Văn Đức, Hệ thống thông tin địa lý, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2001. [2]. Phạm Trọng Mạnh, Phạm Vọng Thnh, Cơ sở hệ thống thông tin địa lý trong quy hoạch và quản lý đô thị, Nhà xuất bản Xây dựng, 1999. [3]. Nguyễn Thế Thận, Tổ chức hệ thống thông tin địa lý - Phần mềm MapInfo 4.0, Nhà xuất bản Xây dựng, 2000. [4]. Nguyễn Thế Thận, Cơ sở hệ thống thông tin địa lý, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2002. [5]. Đinh Mạnh Tờng, Trí tuệ nhân tạo, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2002. [6]. Philippe Regaux, Michel Scholl, Agnes Voisard, Spatial Databases With Application to GIS , Morgan Kaufmann, 2005. [7]. Microsoft Publishing, SQL Server, 2000. [8]. Intergrapht Inc, Applied GIS to Public Works in city, InteGIS, 2003 Ă . xử lý các dữ liệu Hình 3: Các thnh phần cơ bản của một cơ sở dữ liệu địa lý III. Xây dựng phần mềm quản lý mạng xe buýt thnh phố H Nội trên bản đồ số 3.1. Những yêu cầu chính Phần mềm Quản. XÂY DựNG PHầN MềM QUảN Lý MạNG XE BUýT Hà NộI TRÊN BảN Đồ Số ThS. Phạm thanh hà Khoa Công nghệ Thông tin Trờng Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Hệ thống xe buýt của H Nội v cả. liệu của hệ thống quản lý mạng xe buýt H Nội 3.5. Tích hợp giải pháp Để xây dựng phần mềm chúng tôi kế thừa bản đồ số Hà Nội. Phần cơ sở dữ liệu phục vụ quản lý đợc xây dựng trên SQL Server