Thuật toán tìm đường đi tối ưu trong GIS

i Đại học Thái Nguyên Khoa công nghệ thông tin Phạm Thị Hằng Nga Thuật toán tìm đ-ờng tối -u GIS Luận văn thạc sĩ CÔng ngHệ THÔNG TIN Thái Nguyên - 2010 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn ii Đại học Thái Nguyên Khoa công nghệ thông tin Phạm Thị Hằng Nga Thuật toán tìm đ-ờng tối -u gis Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 Luận văn thạc sĩ CÔNG NGHệ THÔNG TIN Ng-ời h-ớng dẫn khoa học PGS TS Đặng Văn Đức Thái Nguyên - 2010 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn iii I CAM OAN Tụi xin cam oan bn lun Thut toỏn tỡm ng i ti u GIS l cụng trỡnh nghiờn cu ca tụi di s hng dn khoa hc ca PGS.TS ng Vn c, tham kho cỏc ngun ti liu ó c ch rừ trớch dn v danh mc ti liu tham kho Cỏc ni dung cụng b v kt qu trỡnh by lun ny l trung thc v cha tng c cụng b bt c cụng trỡnh no Thỏi Nguyờn, thỏng 10 nm 2010 Phm Th Hng Nga S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn iv Li cm n Tụi xin gi li cm n sõu sc ti PGS TS ng Vn c, ngi ó tn tỡnh cú nhng ch bo cn thit giỳp tụi sut quỏ trỡnh nghiờn cu v phỏt trin lun Xin chõn thnh cm n quý Thy cụ khoa Sau i hc trng i hc Thỏi Nguyờn ó nhit tỡnh ging dy, trang b cho tụi nhng kin thc quý bỏu sut thi gian hc ti trng Xin chõn thnh cm n cỏc bn cựng lp, ng nghip v n v ni tụi cụng tỏc ó to iu kin cho tụi hon thnh lun ny Xin gi li cm n ti gia ỡnh tụi ó ng viờn tụi sut quỏ trỡnh hc v hon thnh lun S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn v MC LC LI CAM OAN iii M U CHNG - TNG QUAN V GIS 1.1 nh ngha, cỏc thnh phn, chc nng GIS 1.1.1 nh ngha 1.1.2 Cỏc thnh phn 1.1.3 Chc nng ca Gis 12 1.2 Cu trỳc d liu khụng gian vộct v cỏc thut toỏn liờn quan 14 1.2.1 Cỏc thnh phn d liu 14 1.2.2 Cỏc phộp toỏn phõn tớch khụng gian trờn mụ hỡnh Vector 18 1.3 Cỏc ng dng GIS 22 CHNG MT S THUT TON TèM NG I TI U NG DNG TRONG GIS 24 2.1 Mt s thut toỏn c s: Disktra, Floy, A* 24 2.1.1 Phỏt biu bi toỏn 24 2.1.2 Thut toỏn Dijkstra 25 2.1.3 Thut toỏn Bellman-Ford 34 2.1.4 Thut toỏn A* 37 2.2 ng dng logớc m tỡm ng i ti u 46 2.2.1 Gii thiu Logic m 46 2.2.2 ng dng logic m tỡm ng i ti u 51 2.3 Nhn xột ỏnh giỏ 53 CHNG PHT TRIN CHNG TRèNH TH NGHIM 57 3.1 Gii thiu bi toỏn tỡm ng i ti u 57 3.1.1 Lý xõy dng chng trỡnh 57 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn vi 3.1.2 Mc tiờu, nhim v ca chng trỡnh 57 3.2 Cỏc cụng ngh s dng 58 3.2.1 MapInfo Professional 58 3.2.2 Th vin h tr xõy dng ng dng bn MapXtreme 61 3.2.3 H qun tr c s d liu Access 65 3.2.4 Ngụn ng lp trỡnh Microsoft Visual C#.NET 65 3.3 Thit k, lp trỡnh h thng demo 66 3.3.1 Thit k 66 3.3.2 Lp trỡnh demo 68 3.4 ỏnh giỏ kt qu thu c 73 KT LUN 73 HNG PHT TRIN 74 TI LIU THAM KHO 75 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn vii DANH MC HèNH V Hỡnh 1.1 H thng thụng tin tin a lý Hỡnh 1.2 Tng bn Hỡnh1.3 Cỏc hot ng chớnh ca GIS Hỡnh 1.4 Cỏc thnh phn ca GIS Hỡnh 1.5 Phn cng GIS 11 Hỡnh 1.6 Phn mm ca GIS 12 Hỡnh 1.7 Cỏc nhúm chc nng GIS 13 Hỡnh 1.8 Cỏc thnh phn hỡnh hc c s 14 Hỡnh 1.9: S liu vector c biu th di dng im (Point) 15 Hỡnh 1.10: S liu vector c biu th di dng Arc 16 Hỡnh 1.11: S liu vector c biu th di dng vựng (Polygon) 17 Hỡnh 1.12 Mt s khỏi nim cu trỳc c s d liu bn 17 Hỡnh 1.13 Phộp toỏn Buffer 18 Hỡnh 1.14 Phộp toỏn Difference 18 Hỡnh 1.15 Phộp toỏn Clip 19 Hỡnh 1.16 Phộp toỏn Intersect 19 Hỡnh 1.17 Phộp toỏn Convex hull 20 Hỡnh 1.18 Phộp toỏn Symmetric difference 20 Hỡnh 1.19 Phộp toỏn cut 20 Hỡnh 2.1 th minh thut toỏn Dijkstra 28 Hỡnh 2.2 th minh thut toỏn Bellman-Ford 35 Hỡnh 2.3: Minh ho phộp toỏn hp trờn m 50 Hỡnh 2.4: Minh ho phộp toỏn giao trờn m 51 Hỡnh 2.5: th m G minh ho thut toỏn FSA 51 Hỡnh 2.6: Cỏc ng i m ngn nht ca th m G 53 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn viii Hỡnh 3.1 S phõn cp chc nng 66 Hỡnh 3.2 Bng d liu 67 Hỡnh 3.3 Giao din tỡm kim ng i ngn nht 72 Hỡnh 3.4 Giao din kt qu tỡm kim 73 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn M U T xa xa, thụng tin a lý ó l nhu cu cn thit ca mi ngi mi sinh hot hng ngy ti nhng v trớ khỏc Mi ngi xó hi luụn luụn cú nhu cu cn bit v th gii thc xung quanh mỡnh Con ngi mun c hiu bit v cỏc thc th, cỏc s kin, cỏc hin tng nh th no, xy õu, xy no, v ti nh vy quy mụ rng ln hn, nhng nh lónh o mt a phng, mt quc gia, mt khu vc luụn luụn cn cú thụng tin a lý mt cỏch y , chớnh xỏc, kp thi nhng quyt sỏch ỳng n, phự hp lũng dõn, lm cho a phng, quc gia ngy cng phỏt trin Nhng nh quõn s cn cú thụng tin a lý cú nhng phng ỏn chin lc, chin thut bo v lónh th Nhng nh u t cn thụng tin a lý tớnh toỏn nhng kh nng v hiu qu u t, nhng nh kinh doanh cn cú thụng tin a lý qui hoch chin lc th trng, lm cho hng húa c tiờu th nhanh chúng Nhng nh qun lý cụng trỡnh giao thụng ụ th cn thụng tin a lý c cu li phng tin giao thụng cụng cng theo hng gim ỏch tc giao thụng, tit kim nhiờn liu, gim ụ nhim mụi trng, Ngy nay, vi s phỏt trin ca cụng ngh thụng tin, c bit l t xut hin ngnh vi tớnh cng nh s gia tng vt bc nhng kh nng phn cng, h thng thụng tin a lý (GIS) ó i v phỏt trin nhanh chúng c v mt cụng ngh cng nh ng dng H thng thụng tin a lý ó chng t kh nng u vit hn hn cỏc h thụng tin bn truyn thng nh vo kh nng tớch hp thụng tin mt cao, cp nht thụng tin d dng cng nh kh nng phõn tớch, tớnh toỏn ca nú Do ú, h thng thụng tin a lý ó nhanh chúng tr thnh mt cụng c tr giỳp quyt nh cho tt c cỏc ngnh t quy hoch n qun lý, tt c cỏc lnh vc t ti nguyờn thiờn nhiờn, mụi trng, t ai, h tng k thut n xó hi nhõn Cú th núi ngy S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn khụng cú lnh vc no khụng cú hoc khụng th ng dng cụng ngh GIS Cng chớnh vỡ th, cụng ngh thụng tin a lý (cụng ngh GIS) c tip cn t nhiu hng khỏc v ú cng cú nhiu nh ngha khỏc v GIS Thut toỏn tỡm ng i ti u GIS, hin ang c trin khai rng rói cỏc ng dng quan trng trờn thc t nh lõp kờ hoach võn chuyờn, iờu khiờn giao thụng, Trờn õy ó im qua tm quan trng ca h thụng tin a lý, c bit l thut toỏn tỡm ng i ti u Gis ó cho ta thy rừ tớnh cn thit cng nh tớnh thi s ca , ng thi cú ý ngha khoa hc v thc tin Vỡ th, tụi ó thc hin ti lun vn: Thut toỏn tỡm ng i ti u Gis Mc tiờu ti l tỡm hiu cỏc thut toỏn ỏp dng th ti cng bc u xõy dng mt chng trỡnh tỡm kim ng i ti u giỳp cho nhng ngi tham gia giao thụng, hay khỏch du lch thnh ph Hi Phũng chn c hng ng i ti u nht, nhm tit kim thi gian v cụng sc B cc ca lun bao gm phn m u, phn kt lun v ba chng ni dung c t chc nh sau: Chng 1: Tng quan v GIS Chng ny trỡnh by tng quan v h thng thụng tin a lý bao gm cỏc thnh phn, chc nng v cỏc ng dng ca GIS Hn na, cp n mt s v cu trỳc d liu khụng gian vect v cỏc thut toỏn liờn quan Chng 2: Mt s thut toỏn tỡm kim ng i ti u ng dng GIS S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ...ii Đại học Thái Nguyên Khoa công nghệ thông tin Phạm Thị Hằng Nga Thuật toán tìm đ-ờng tối -u gis Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 Luận văn thạc sĩ CÔNG NGHệ THÔNG... Hỡnh1.3 Cỏc hot ng chớnh ca GIS Hỡnh 1.4 Cỏc thnh phn ca GIS Hỡnh 1.5 Phn cng GIS 11 Hỡnh 1.6 Phn mm ca GIS 12 Hỡnh 1.7 Cỏc nhúm chc nng GIS 13 Hỡnh 1.8... khụng th ng dng cụng ngh GIS Cng chớnh vỡ th, cụng ngh thụng tin a lý (cụng ngh GIS) c tip cn t nhiu hng khỏc v ú cng cú nhiu nh ngha khỏc v GIS Thut toỏn tỡm ng i ti u GIS, hin ang c trin khai