HỆ hỗ TRỢ PHÂN cụm ĐỘNG đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN TOÁN ỨNG DỤNG VÀ TIN HỌC PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG HỆ HỖ TRỢ PHÂN CỤM ĐỘNG ĐẤT Giảng viên hướng dẫn: TS LÊ CHÍ NGỌC Sinh viên thực hiện: LÊ ĐÌNH LẬP MSSV: 20162342 Lớp: Tốn – Tin K61 HÀ NỘI – 2020 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc MỤC LỤC Lời nói đầu Chương 1: Khảo sát hệ thống Điều tra khảo sát Mơ hình nghiệp vụ Đặc tả u cầu phần mềm Quy trình xử lý Thiết kế mơ hình Dữ liệu thực nghiệm 3 4 Chương 2: Phân tích hệ thống Các chức hệ thống giúp nhà quản lý Sơ đồ luồng liệu 2.1 Biểu đồ mức ngữ cảnh 2.2 Biều đồ luồng liệu 8 9 Chương 3: Thiết kế hệ thống mặt giao diện Công nghệ sử dụng Thiết kế giao diện 10 11 12 Kết luận 15 SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Lời nói đầu Hằng ngày giới xảy nhiều trận động đất từ quy mô nhỏ đến lớn gây nhiều thiệt hại người Các nhà quản lý bị nhiều trích không đưa thông báo để cảnh báo người dân vùng hay xảy động đất Hiểu vấn đề , nhà nghiên cứu cho mắt phần mềm phân cụm trận động đất từ tìm cụm động đất để từ nhà quản lý đưa cảnh báo đến người dân khách du lịch Trong báo cáo này, em sâu phân tích hệ thống phân cụm động đất với nội dung sau:  Chương 1: Điều tra khảo sát  Chương 2: Phân tích hệ thống  Chương 3: Thiết kế chương trình Em xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Chí Ngọc tận tình giúo đỡ để em hồn thành báo cáo Do có nhiều hạn chế mặt kiến thức nên báo cáo khơng tránh khỏi sai sót mặt chủ quan khách quan Vì em mong nhận góp ý, đánh giá thầy bạn để báo cáo hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2020 Sinh viện thực Lê Đình Lập SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Chương 1: Khảo sát hệ thống Điều tra khảo sát Động đất hay địa chấn rung chuyển bề mặt Trái Đất kết việc giải phóng lượng bất ngờ lớp vỏ Trái Đất phát sinh sóng thần Hầu hết trận động đất tự nhiên xảy đường ranh giới mảng kiến tạo thành phần thạch Trái Đất Các nhà khoa học dùng kiện vị trí trận động đất để tìm ranh giới Động đất diễn ngày Trái Đất, chúng có rung động nhỏ để cảm nhận đủ khả để phá hủy hoàn toàn thành phố Tuy hầu hết trận động đất nhỏ không gây nhiều thiệt hại Tác động trực tiếp trận động đất rung cuộn mặt đất thường gây nhiều thiệt hại Các rung động có biên độ lớn, vượt giới hạn đàn hồi mơi trường đất đá hay cơng trình gây nứt vỡ Tác động thứ cấp động đất kích động lở đất, lở tuyết, sóng thần, Sau hỏa hoạn hệ thống cung cấp lượng bị phá hủy Thỗ Nhĩ Kỳ nước nằm mảng kiến tạo nên thường xuyên xảy động đất, gây nhiều thiệt hại người Điều gây nhiều khó khăn cho nhà quản lý việc cảnh báo người dân vị trí tâm động đất Mơ hình nghiệp vụ Dữ liệu trận động đất xảy thành phố Thổ Nhĩ Kỳ thu thập trung tâm nghiên cứu cao cấp cấp trường đại học Bogazici (một trường đại học lớn Thỗ Nhĩ Kỳ) lưu sở liệu hệ thống SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Thơng qua liệu trận động đất , hệ thống tiến hành phân cụm để tìm vị trí cụm hay xảy trận động đất để từ giúp nhà quản lý cảnh báo người dân khu vực có cụm động đất phải nâng cao tinh thần cảnh giác chuẩn bị để đối phó với động đất xảy Đặc biệt ngưới dân có nhu cầu xây dựng cơng trình khu vưc nên tránh vị trí nguy hiểm thiết kế xây dựng cách chắn để xảy động đất khơng gây thiệt hại Đặc tả yêu cầu phần mềm Hệ thống xây dựng với mục đích giúp phân cụm trận động đất để giúp nhà quản lý nhanh chóng đưa cảnh báo người dân khu vực hay xảy động đất Hơn giúp khách du lịch SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc hạn chế đến khu vực phải trang bị kỹ để bảo vệ không may xảy động đất Quy trình xử lý Quy trình xử lý tốn Thiết kế mơ hình Sử dụng phương pháp phân cụm dựa mật độ (density bases): dựa hàm mật độ, số đối tượng lân cận đối tượng liệu  Nhóm đối tượng theo hàm mật độ xác định  Mật độ định nghĩa số đối tượng lân cận đối tượng liệu theo ngưỡng  Khi cụm liệu xác định tiếp tục phát triển thêm đối tượng liệu miễn số lân cận chúng lớn ngưỡng xác định  Phương pháp phát cụm liệu với hình thù  Việc xác định tham số mật độ thuật tốn khó khăn, tham số lại có tác động lớn đến kết phân cụm SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Trong mơ hình ta sử dụng thuật tốn DBSCAN (Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise) DBSCAN yêu cầu xác định bán kính Eps (Eps – Neighborhood of a point) láng giềng số láng giềng tối thiểu Minpts, thường xác định ngẫu nhiên/kinh nghiệm  Định nghĩa 1: Lân cận điểm p với ngưỡng Eps Ký kiệu NEps(p), NEps(p) = {q ∈ D | khoảng cách Dist(p,q) ≤Eps}, với D tập liệu cho trước  Định nghĩa 2: Đến trực mật độ Một điểm p gọi đến trực tiếp từ điểm q với ngưỡng Eps nếu:  p ∈ NEps(q)  || NEps(q) ≥ MinPts (Điều kiện nhân) Điểm q gọi điểm nhân (Core point)  Định nghĩa 3: Đến mật độ Một điển p gọi đến từ điểm q với hai tham số Eps MinPts tồn dãy p=p1,p2, ,pn=q thỏa mãn pi+1 Thuật toán DBCSAN  Bước 1: Chọn ngẫu nhiên đối tượng p  Bước 2: Tìm tất đối tượng có mật độ đạt từ p theo Eps, MinPts  Bước 3:  Nếu p đối tượng lõi hình thành nhóm SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc  Nếu p đối tượng biên (khơng có đối tượng đối tượng có mật độ đạt từ p) DBSCAN xem xét đối tượng dataset  Bước 4: Tiếp tục tất đối tượng xử lý Dữ liệu thực nghiệm Mơ hình phân cụm dựa tập liệu thu thập trường đại học Bogazici ( trường đại học lớn Thổ Nhĩ Kỳ) Họ có thiết bị công nghệ để đo thông số trận động đất Dữ liệu tốn SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Chương 2: Phân tích hệ thống Các chức hệ thống trợ giúp nhà quản lý Hệ thống gồm chức chính:  Chức liên quan đến liệu bao gồm: Hiển thị liệu, hiển thị đồ Thổ Nhĩ Kỳ  Chức phân cụm: Hiển thị kết phâm cụm tiến hành phân cụm, kết thay đổi thay đổi tham số Eps MinPts Biểu đồ phân cấp chức SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Sơ đồ luồng liệu 2.1 Biểu đồ mức ngữ cảnh Biểu đồ mức ngữ cảnh 2.2 Biểu đồ luồng liệu Biểu đồ luồng liệu SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Chương 3: Thiết kế hệ thống mặt giao diện Cơng nghệ sử dụng Chương trình sử dụng cơng nghệ thư viện ML để lập trình mơ hình máy học sử dụng ngôn ngữ HTML, CSS, Javascript, Node JS, python để lập trình giao diện website  HTML từ viết tắt HyperText Markup Language (ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản) dùng mô tả cấu trúc trang Web tạo loại tài liệu xem trình duyệt HTML tạo phát triển tổ chức W3C (World Wide Web Consortium) Hiện phiên HTML HTML5 với nhiều tính ưu việt so với phiên cũ  CSS (viết tắt Cascading Style Sheets) ngôn ngữ định dạng sử dụng để mơ tả trình bày trang Web, bao gồm màu sắc, cách bố trí phơng chữ CSS cho phép chúng hiển thị nội dung tương thích loại thiết bị có kích thước hình khác nhau, chẳng hạn hình lớn, hình nhỏ điện thoại hay máy tính CSS độc lập với HTML sử dụng với ngôn ngữ đánh dấu xây dựng dựa XML CSS tuân theo chuẩn chung W3C quy định  Python(Flask) Sử dụng thư viện flask python Python ngôn ngữ đơn giản dễ sử dụng ngôn ngữ thông dụng Python kết nối với đối tượng môi trường để cung cấp kiểm sốt chương trình đối tượng với chúng SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 10 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Python cho phép tính tốn sử dụng model cách đơn giản dễ dàng, tính toán đơn giản, thực số giao tác đơn giản trang web Python hỗ trợ tất trình duyệt Firefox, Chorme, … chí trình duyệt thiết bị di dộng có hỗ trợ Hiện python ngôn ngữ thông dụng giới  Framework Flask: Flask web frameworks, thuộc loại micro-framework xây dựng ngôn ngữ lập trình python Flask cho phép bạn xây dựng ứng dụng web từ đơn giản đến phữ tạp Nó xây dựng API nhỏ, ứng dụng web chẳng hạn trang web, bolg, trang wiki hay website dựa theo thời gian hay chí trang web thương mại Flask cung cấp cho bạn công cụ, thư viện công nghệ hỗ trợ bạn làm công việc  NodeJs: tảng chạy môi trường V8 JavaSciript runtime- trình thơng dịch JavaScript cực nhanh chạy trình duyệt Chrome Giao diện Website SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 11 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Giao diện người dùng đăng nhập Kết phân cụm động đất với tham số Eps=0,6 MinPts =20 SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 12 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Kết phân cụm động đất với tham số Eps=0,6 MinPts =10 SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 13 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc KẾT LUẬN Trong báo cáo em trình bày quy trình phân tích thiết kế hệ thống hỗ trợ phân cụm động đất dựa liệu thu thập Đưa kết phân cụm khác thay đổi tham số đầu vào Eps MinPts để thuận tiện cho nhà quản lý dễ dàng sử dụng Do hạn chế định thời gian, kinh nghiệm nên báo cáo không tránh khỏi sai sót, em mong nhận nhận xét đánh giá từ thầy để báo cáo hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 14 ... 20162342 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Thơng qua liệu trận động đất , hệ thống tiến hành phân cụm để tìm vị trí cụm hay xảy trận động đất để từ giúp nhà quản lý cảnh báo người dân khu vực có cụm. .. xảy động đất Hiểu vấn đề , nhà nghiên cứu cho mắt phần mềm phân cụm trận động đất từ tìm cụm động đất để từ nhà quản lý đưa cảnh báo đến người dân khách du lịch Trong báo cáo này, em sâu phân. .. MSSV: 20162342 11 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS Lê Chí Ngọc Giao diện người dùng đăng nhập Kết phân cụm động đất với tham số Eps=0,6 MinPts =20 SVTH: Lê Đình Lập MSSV: 20162342 12 Hệ hỗ trợ định GVHD:TS