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

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 người quản lý và hành khách đi xe buýt gặp phải là xác định 1 lộ trình xe buýt

XÂY DựNG PHầN MềM QUảN Lý MạNG XE BUýT Hà NộI

TRÊN BảN Đồ Số

ThS Phạm thanh hà

Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đại học Giao thông Vận tải

Tóm tắt: Hệ thống xe buýt của Hμ Nội vμ cả nước đang phát triển rất nhanh, đến nay Hμ

Nội đã có hơn 100 tuyến xe buýt với khoảng 1000 đầu xe của nhiều công ty đang hoạt động,

chuyên chở hμng triệu lượt khách trên năm Để quản lý mạng xe buýt nμy vμ hỗ trợ khách hμng

tìm kiếm thông tin liên quan rất cần đến một phần mềm hoμn chỉnh

Trong bμi báo nμy chúng tôi đưa ra giải pháp sử dụng công nghệ GIS (Geographic

Information System) trong xây dựng phần mềm quản lý mạng xe buýt Hμ Nội vμ xây dựng phần

mềm quản lý xe buýt Hμ nội trên nền công nghệ nμy

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 km2 và dân số khoảng 2 triệu người Hệ thống

vận tải hành khách công cộng vẫn còn nhiều bất cập, hiệu quả chưa cao nên chỉ mới đáp ứng

được khoảng 25% yêu cầu đi lại của người dân

Để giải quyết tình trạng này, Hà Nội có chủ trương 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 đường chính của thành phố Trong

tương lai số tuyến xe buýt sẽ không ngừng được tăng lên để đáp ứng nhu cầu đi lại của nhân

dân Sử dụng phương tiện vận tải hành khách công cộng đã dần trở thành thói quen của nhiều

tầng lớp dân cư 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 người 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 người

Trong thời đại bùng nổ thông tin như hiện nay, giải pháp hiệu quả cho vấn đề này là nhờ sự

giúp đỡ của máy tính hay đưa tin học vào công tác quản lý

Phần mềm “Quản lý mạng xe buýt thành phố Hà Nội trên bản đồ số” được xây dựng không nằm ngoài mục đích này

II Công nghệ GIS

Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với dữ liệu địa lý Khái niệm thông tin địa lý được 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 lưu 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)

Số liệu vào

Xử lý

số liệu

Quản lý số liệu

Phõn tớch và

mụ hỡnh hoỏ

Số liệu ra

Hình 1: Môi trường GIS

GIS lưu trữ thông tin dưới dạng các tầng (layer) bản đồ chuyên dùng mà chúng có khả năng liên kết địa lý với nhau [4,6,8] Mỗi nhóm người sử dụng sẽ quan tâm nhiều hơn đến một hay vài loại thông tin Như Sở Giao thông sẽ quan tâm nhiều tới hệ thống đường phố, Sở Tài nguyên Môi trường quan tâm nhiều tới các khu dân cư và công sở

CT 2

Bản đồ thực chất là sản phẩm thu được trong việc đơn giản hoá một thực thể Nó phản ánh

đồng thời những thông tin đặc trưng và các thông tin tổng hợp Thông tin tổng hợp thường được thể hiện dưới dạng các ký hiệu, ngược lại các đối tượng hình ảnh được biểu diễn theo toạ độ không gian Trong GIS các dữ liệu không gian thường được hiển thị theo 2 phương pháp Phương pháp thứ nhất biểu diễn dưới dạng các đơn vị bản đồ Phương pháp thứ 2 biểu diễn dưới dạng các ô lưới hay ma trận Hai phương pháp này gọi là mô hình véctơ và mô hình rastơ tương 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 vμ in kết quả

quản lý cơ

sở dữ liệu

Hình 2: Cấu trúc các modul trong một phần mềm

đầu vμo

cơ sở dữ liệu

hệ thống quản lý thuốc tính

Cơ sở dữ liệu địa lý

vị trí

xử lý

nhu cầu cần giảI quyết

Moodul xử lý các dữ liệu

Hình 3: Các thμnh phần cơ bản của một cơ sở dữ liệu địa lý

III Xây dựng phần mềm quản lý mạng xe buýt thμnh phố Hμ 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 phương tiện, các tuyến xe, điểm dừng, điểm bán vé, tìm đường 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,

người sử dụng có thể dựa 1 bản đồ cho sẵn (ví dụ: Hà Nội) từ đó xác định được 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 người sử dụng có thể tìm ra khả năng tối ưu theo tiêu chí:

đi ít tuyến nhất, quãng đường 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 phương tiện giao thông công cộng ngày

càng gia tăng (đặc biệt là xe buýt) như 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 tượng người

dùng hệ thống:

+ Nhà quản lý, hoạch định chính sách phát triển hệ thống giao thông công cộng như Sở

Giao thông công chính, Tổng Công ty vận tải Hà Nội với yêu cầu nắm bắt và cập nhật được các

tuyến đường, đầu xe, lộ trình, điểm dừng, tần suất chạy xe…

+ Người dân sử dụng dịch vụ với yêu cầu được cung cấp thông tin về tuyến xe, lộ trình,

điểm dừng, tần suất chạy xe và giá cả, đặc biệt người dân cần được trợ giúp về việc tìm đường

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 đưa ra sơ đồ chức năng (hình 4)

Người sử dụng

Cập nhật dữ

liệu

Tra cứu thông tin

Lập báo cáo

Quản trị hệ thống

Hình 4: Sơ đồ chức năng của hệ thống

Trong sơ đồ chức năng trên người dân được 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 đường chứa các thông tin về tên, mã đường, chiều dài, ngày tháng xây dựng và

đặc biệt có một trường chứa ID của đối tượng đường 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 trường chứa ID của đối tượng 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 lưu 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 được 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 như vé xe, người sử dụng hệ thống…

Xe/tuyến

Xe

ĐD/đường

Đường

n 1

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 được 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 Hμ 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 được xây dựng trên SQL Server [7] và được 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 như liệt kê bên dưới)

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 như HN_LUOI, HN_GT1, HN_GT12,HN_DC…

Mặt khác các đối tượng trên lớp bản đồ mới xây dựng sẽ liên kết với các bảng trong cơ sở

dữ liệu SQL - Tạo được giao diện trực quan cho người sử dụng cũng như quản lý được toàn diện

dữ liệu, phục vụ việc tính toán, đáp ứng nhu cầu của mọi đối tượng sử dụng

3.6 Các thuật toán tìm đường đi

Với mục tiêu xây dựng chức năng hỗ trợ khách hàng tìm đường 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 được

Phần mềm quản lý mạng xe buýt Hà Nội đã được thiết kế với các chức năng chính sau:

4.1 Quản trị người sử dụng: gồm có:

- Đăng nhập hệ thống

- Đăng xuất hệ thống

- Đổi mật khẩu

- Quản lý Account

4.2 Nhập dữ liệu: Đưa 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

- Đường

- 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 chương 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 đường hay điểm dừng

- Lớp bản đồ: Hiện thị hay ẩn các lớp bản đồ

- Đặt chú thích: đặt hay ẩn chú thích đường, 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, đường trên bản đồ, bao gồm:

+ Tìm đường + Tìm điểm dừng

4.6 Tìm kiếm dữ liệu: Là chức năng quan trọng nhất giúp người 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 đường: tìm đường 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 đường

4.8 Trợ giúp: Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng chương trình, bao gồm:

+ Thông tin về chương trình

+ Hướng dẫn sử dụng

V Kết luận

Bài báo đã khảo sát hiện trạng của hệ thống quản lý xe buýt hiện nay và đã đưa ra giải

pháp hỗ trợ quản lý hệ thống bằng công nghệ GIS, phần mềm được xây dựng đã đáp ứng được

2 yêu cầu cơ bản là hỗ trợ các nhà quản lý hệ mạng xe buýt và hỗ trợ khách hàng

Trong tương lai phần mềm cần được mở rộng để quản lý cả việc hạch toán, điều hành hệ

thống và đặc biệt là hệ thống phải được đặt nên nền Internet để thu hút được nhiều đối tượng 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 Thμnh, 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 Tường, 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