ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN


NGUYỄN THỊ THU SƯƠNG
ỨNG DỤNG GIS QUẢN LÝ HIỆN TRẠNG CÁC
TUYẾN ĐƯỜNG BỘ TẠI TỈNH LONG AN

LUẬN VĂN CAO HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Mã số: 60 48 02 01
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Gia Tuấn Anh
TP HỒ CHÍ MINH – Năm 2017

1


Lời cảm ơn
Để hoàn thành luận văn này, không chỉ là thủ tục luận văn mà còn là lời tri ân chân
thành của tôi đến:
-

TS. Nguyễn Gia Tuấn Anh đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình trợ giúp cho tôi
trong suốt quá trình triển khai nghiên cứu và hoàn thành đề tài “Ứng dụng GIS
quản lý hiện trạng các tuyến đường bộ tại tỉnh Long An”.

-

Sở Giao thông vận tải, anh chị Ban quản lý dự án đã giúp đỡ, tạo điều kiện và
cung cấp số liệu, tài liệu cần thiết cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn

này.

-

Quý Thầy Cô đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức bổ ích trong suốt
quá trình học tập tại Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG.HCM.

-

Các Anh, Chị Phòng Đào tạo Sau Đại học luôn nhiệt tình hỗ trợ và tạo điều
kiện thuận lợi để học tập và nghiên cứu.

-

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, khích
lệ, chia sẽ, giúp đỡ và đồng hành cùng tôi trong cuộc sống cũng như quá trình
học tập và nghiên cứu.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài được hoàn chỉnh nhất, song do mới
buổi đầu làm quen với công việc nghiên cứu khoa học cũng như những hạn chế về
kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Rất
mong sự đóng góp, phê bình chân thành của Quý Thầy Cô để đề tài được hoàn chỉnh
hơn.
Sau cùng, xin kính chúc mọi người được dồi dào sức khỏe và có nhiều niềm vui trong
cuộc sống. Chúc Trường Đại học Công nghệ Thông tin, ĐHQG.HCM ngày càng phát
triển.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 01 năm 2017
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu Sương


2


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan luận văn này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học
của TS. Nguyễn Gia Tuấn Anh, giảng viên Trường Đại học Công nghệ thông tin
TP.HCM.
Các dữ liệu nghiên cứu trong luận văn là trung thực, do tôi lập trình, phân tích, thiết
kế.
Các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Nếu sai, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thu Sương

3


Mục lục
Lời cảm ơn .................................................................................................................. 2
Lời cam đoan ............................................................................................................... 3
Danh mục các bảng ..................................................................................................... 8
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ...................................................................................... 9
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 11
Chương 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 13
1.1.

Tình hình nghiên cứu ............................................................................. 13


1.1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................ 13
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ............................................................... 16
1.2.

Mục tiêu và đối tượng phạm vi của đề tài .............................................. 18

1.3.

Tính mới và tính khoa học của đề tài ..................................................... 18

1.4.

Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 19

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................. 22
2.1.

Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý .................................................. 22

2.1.1. Định nghĩa ................................................................................................... 22
2.1.2. Các thành phần chính của hệ thống thông tin địa lý (GIS) ......................... 22
2.1.3. Các mô hình dữ liệu GIS ............................................................................. 24
2.1.4. Các chức năng của GIS ............................................................................... 25
2.2.

Tổng quan về SQL server 2008 ............................................................. 26

2.2.1. Giới thiệu..................................................................................................... 26
2.2.2. Dữ liệu không gian trong SQL Server 2008 ............................................... 27
2.3.


Tổng quan Xamarin Android ................................................................. 34

2.3.1. Giới thiệu chung về Xamarin ...................................................................... 34
2.3.2. Đặc điểm và các tính năng nổi bật của Xamarin ........................................ 34
2.3.3. Kiến trúc Xamarin ....................................................................................... 35
2.3.4. Công cụ xác định vị trí của Android ........................................................... 36
2.3.5. Web Service trong Xamarin Android ......................................................... 36
2.4.

Tổng quan hệ thống định vị toàn cầu GPS ............................................. 39

2.4.1. Khái quát ..................................................................................................... 39
2.4.2. Nguyên tắc xác định vị trí của GPS ............................................................ 40

4


2.4.3. Cấu trúc hệ thống định vị GPS.................................................................... 41
2.4.4. Các phương pháp định vị GPS .................................................................... 42
2.5.

Tổng quan về Google Map API ............................................................. 43

2.5.1. Khái niệm Google Maps ............................................................................. 43
2.5.2. Cách khai báo gooogle map ........................................................................ 44
2.5.3. Một số ứng dụng của Google Map API ...................................................... 45
2.5.4. Các loại bản đồ trong google map .............................................................. 45
2.6.


Các hệ quy chiếu và hệ tọa độ sử dụng tại Việt Nam [2]....................... 45

Chương 3. HIỆN TRẠNG CÁC TUYẾN BỘ TẠI TỈNH LONG AN ..................... 48
3.1.

Giới thiệu ................................................................................................ 48

3.2.

Quy trình tuần đường, bảo trì, giám sát ................................................. 50

3.3.

Thuật toán tính lý trình báo cáo ............................................................. 52

3.4.

Một số biểu mẫu báo cáo........................................................................ 53

3.4.1. Biểu mẫu báo cáo công tác vệ sinh mặt đường ........................................... 53
3.4.2. Biểu mẫu báo cáo hành lang an toàn giao thông ........................................ 53
3.4.3. Biểu mẫu báo cáo hư hỏng mặt đường ....................................................... 54
3.4.4. Biểu mẫu báo cáo hư hỏng cầu ................................................................... 54
3.4.5. Biểu mẫu báo cáo hư hỏng lề đường, nền đường ....................................... 55
Chương 4. ỨNG DỤNG QUẢN LÝ HIỆN TRẠNG CÁC TUYẾN ĐƯỜNG BỘ TẠI
TỈNH LONG AN ...................................................................................................... 56
4.1.

Chuẩn bị dữ liệu ..................................................................................... 56


4.2.

Thiết kế dữ liệu ...................................................................................... 56

4.1.1

Mô hình dữ liệu mức quan niệm............................................................. 57

4.1.2

Mô hình dữ liệu mức vật lý..................................................................... 64

4.1.3

Sơ đồ và giải thuật kết nối dữ liệu hiển thị một điểm trên google map . 66

4.3.

Một số chức năng chính ......................................................................... 67

4.1.4

Màn hình chính....................................................................................... 67

4.1.5

Báo cáo điểm hư hỏng qua thiết bị di động ........................................... 69

4.1.6


Màn hình đăng nhập trên hệ thống web ................................................. 75

4.1.7

Giao diện xem tổng hợp số lượng báo cáo tuần đường của đơn vị ........ 76

4.1.8

Giao diện xem danh sách báo cáo tuần đường của các đơn vị ............... 76

5


4.1.9

Giao diện xem thông tin chi tiết một điểm hư hỏng trên đường ............ 77

4.1.10

Màn hình gửi báo cáo về ban quản lý .................................................... 78

4.1.11

Giao diện phân công đơn vị sửa chữa bảo trì ......................................... 79

4.1.12

Giao diện tiếp nhận sửa chữa ................................................................. 80

4.1.13


Giao diện báo cáo sửa chữa bảo trì ........................................................ 80

4.2

Giao diện theo dõi báo cáo và phân công đơn vị nghiệm thu ................ 81

4.2.1

Báo cáo tình trạng hư hỏng .................................................................... 82

4.2.2

Màn hình thể hiện danh sách các điểm cần khắc phục, đang và đã khắc

phục

84

4.2.3

Màn hình quản lý thông tin .................................................................... 85

Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 90
5.1.

Đánh giá ................................................................................................. 90

5.2.


Kết luận .................................................................................................. 91

5.3.

Kiến nghị ................................................................................................ 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 93

6


Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Chữ viết tắt

Nội dung

CSDL

Cơ sở dữ liệu

HTTTĐL

Hệ thống thông tin địa lý

SQL

Structured Query Language

GIS


Geographic Information System

LinQ

Language Integrated Query

CNTT

Công nghệ thông tin

QĐ

Quyết định

UBND

Ủy Ban Nhân Dân

7


Danh mục các bảng

Danh mục các bảng
Bảng 1: So sánh các ứng dụng đã phát triển ............................................................. 16
Bảng 2: Bảng so sánh ứng dụng với những phần mềm hiện có ................................ 91

8



Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 2.1 : Phần mềm quản lý giao thông và ánh sáng đô thị huyện Điện Bàn tỉnh
Quảng Nam [5] .......................................................................................................... 14
Hình 2.2 : Phần mềm Mobiwork quản lý đường bộ [6] ............................................ 15
Hình 2.3 : Giao diện ứng dụng của phần mềm ArcView quản lý CSDL đường bộ tại
Seberang Perai Selatan, Penang, Malaysia [14] ........................................................ 17
Hình 2.1 : Các thành phần không gian của đối tượng GIS ....................................... 26
Hình 2.2 : Sơ đồ các lớp dữ liệu không gian trong SQL Server 2008 ...................... 27
Hình 2.3 : Kiến trúc Xamarin [18] ........................................................................... 36
Hình 2.4 : Mô hình hoạt động của Web Service ....................................................... 38
Hình 2.5 : Mô phỏng mô hình GPS .......................................................................... 40
Hình 2.6 : Sơ đồ liên quan giữa ba phần của GPS .................................................... 41
Hình 3.1 : Quy trình báo cáo tuần đường .................................................................. 51
Hình 3.2 : Quy trình xử lý sửa chữa bảo trì .............................................................. 51
Hình 3.3 : Quy trình giám sát bảo trì ........................................................................ 52
Hình 3.4 : Mô hình thuật toán tính lý trình báo cáo trên ứng dụng di động ............. 52
Hình 3.5 : Mẫu báo cáo công tác vệ sinh mặt đường ................................................ 53
Hình 3.6 : Mẫu báo cáo tình trạng hành lang an toàn đường bộ ............................... 53
Hình 3.7 : Mẫu báo cáo tình trạng hư hỏng mặt đường ............................................ 54
Hình 3.8 : Mẫu báo cáo tình trạng hư hỏng cầu ........................................................ 54
Hình 3.9 : Mẫu báo cáo tình trạng hư hỏng lề đường, nền đường ............................ 55
Hình 4.1 : Mô hình dữ liệu mức vật lý cho hệ thống quản lý tuần tra đường bộ...... 65
Hình 4.2 : Sơ đồ kết nối dữ liệu hiển thị một điểm trên google map ........................ 66
Hình 4.3 : Giao diện trang chủ trên web ................................................................... 67
Hình 4.4 : Màn hình đăng nhập vào ứng dụng .......................................................... 69
Hình 4.5 : Màn hình danh sách các chức năng của ứng dụng ................................... 70
Hình 4.6 : Màn hình báo cáo hiện trạng đường ........................................................ 71

Hình 4.7 : Màn hình báo cáo hiện trạng cầu ............................................................. 72
Hình 4.8 : Màn hình báo cáo giám sát ...................................................................... 73
Hình 4.9 : Màn hình thu thập cột mốc km ................................................................ 74
Hình 4.10 : Màn hình đăng nhập trên hệ thống web ................................................. 75
9


Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình 4.11 : Màn hình tổng hợp số lượng báo cáo tuần đường ................................. 76
Hình 4.12 : Màn hình danh sách báo cáo tuần đường được gửi bằng ứng dụng trên di
động ........................................................................................................................... 77
Hình 4.13 : Màn hình thông tin chi tiết một báo cáo tuần tra đường ........................ 77
Hình 4.14 : Màn hình gửi báo cáo về Ban quản lý dự án ......................................... 78
Hình 4.15 : Màn hình phân công sửa chữa bảo trì .................................................... 79
Hình 4.16 : Màn hình tiếp nhận sửa chữa ................................................................. 80
Hình 4.17 : Màn hình báo cáo xử lý.......................................................................... 80
Hình 4.18 : Màn hình theo dõi báo cáo, phân công giám sát nghiệm thu................. 81
Hình 4.20 : Màn hình báo cáo thống kê theo đơn vị tuần đường ............................. 82
Hình 4.21 : Màn hình báo cáo thống kê theo tình trạng hư hỏng ............................. 82
Hình 4.22 : Màn hình xuất tập tin dưới dạng excel .................................................. 83
Hình 4.23 : Màn hình thể hiện danh sách báo cáo cần khắc phục, đang và đã khắc
phục ........................................................................................................................... 84
Hình 4.24 : Danh sách cột mốc được thu thập bằng ứng dụng di động .................... 85
Hình 4.25 : Danh sách lý trình quản lý ..................................................................... 86
Hình 4.26 : Danh sách cầu quản lý ........................................................................... 87
Hình 4.27 : Thông tin kết cấu mặt cầu ...................................................................... 88
Hình 4.28 : Danh sách các đơn vị ............................................................................. 88
Hình 4.29 : Màn hình quản lý người dùng ................................................................ 89
Hình 4.30 : Màn hình thay đổi mật khẩu .................................................................. 89


10


Mở đầu

MỞ ĐẦU
Tình hình chung
Trong những năm gần đây, mạng lưới giao thông đường bộ trên toàn thế giới
đã có sự phát triển nhanh chóng do tăng dân số và các hoạt động kinh tế. Sự gia tăng
của lưu lượng xe trên đường đã yêu cầu sự cam kết để cải thiện hệ thống giao thông
đường bộ hiện hành. Hệ thống giao thông đường bộ hiện hành sẽ giúp các cơ quan
trong việc quản lý cơ sở hạ tầng đường bộ có hiệu quả, hỗ trợ giám sát các cơ sở hạ
tầng đường bộ rộng rãi. Tuy nhiên, để giữ cho cơ sở hạ tầng đường bộ trong điều kiện
an toàn, giảm thiểu sự xuất hiện của tai nạn giao thông thì việc giám sát và quản lý
toàn diện cần được phát triển bằng cách cung cấp một hệ thống quản lý đường bộ
toàn diện.
Long An là tỉnh có hệ thống giao thông vận tải tương đối phức tạp bao gồm:
đường bộ, đường thủy. Hệ thống giao thông Long An có khả năng liên kết rộng rãi
địa bàn tỉnh với các tỉnh lân cận và cả nước; hoạt động vận tải trên địa bàn tỉnh chủ
yếu vẫn là giao thông đường bộ bao gồm: quốc lộ, tỉnh lộ, đường huyện, đường xã.
Địa bàn của tỉnh khá rộng, vì vậy công tác quản lý bảo trì kịp thời mạng lưới đường
bộ gặp rất nhiều khó khăn, phức tạp. Việc kiểm soát thông tin tuần đường; thống kê,
nắm rõ số lượng, vị trí, tình trạng chi tiết kết cấu hạ tầng giao thông; kiểm tra phát
hiện hư hỏng trên các tuyến, vi phạm hành lang, xe quá tải… được các đơn vị thực
hiện liên tục và vẫn còn nhiều hạn chế: quản lý thông tin rời rạc, chưa khoa học; công
nghệ thấp; cơ chế, chính sách, quy hoạch còn thiếu và chưa đồng bộ; một số quy định
chưa cụ thể và khả thi; công tác thực thi pháp luật còn hạn chế;… Điều này đặt ra bài
toán cho công tác quản lý, nhất là trong việc quản lý hiện trạng, sửa chữa mạng lưới
giao thông đường bộ. Nếu chỉ bằng những phương pháp khai thác thông tin truyền

thống qua bảng biểu, đồ thị, người lãnh đạo sẽ rất khó khăn cho việc xác định thông
tin chi tiết các tuyến đường, thông tin liên quan đến đơn vị hành chính, phạm vi triển
khai, thông tin qui hoạch..… Nâng cao hiệu quả quản lý và bảo trì kết cấu hạ tầng
giao thông.
Ngoài ra việc phát hiện và sửa chữa bảo trì không kịp thời sẽ gây ảnh hưởng
nghiêm trọng tới cuộc sống sinh hoạt và đi lại của người dân, dẫn đến ùn tắc giao
thông, cản trở giao thông hay tai nạn giao thông xảy ra.
11


Mở đầu

Tất cả các vấn đề trên có thể được giải quyết bằng cách xây dựng một mô hình
hệ thống thông tin địa lý (GIS) để quản lý hiện trạng các tuyến đường bộ. Hệ thống
GIS là công nghệ quản lý thông tin trên nền bản đồ địa lý, công nghệ này phát triển
gắn liền với sự ra đời của bản đồ số và sự phát triển của các công nghệ có liên quan
như công nghệ xây dựng bản đồ số, công nghệ định vị qua vệ tinh sử dụng thiết bị
GPS, qua đó nhằm xác định dữ liệu không gian, kết hợp với biện pháp thu thập xác
định vị trí. GIS là một trong những công nghệ mới, hiện đại được ứng dụng rộng rãi
trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực ở khắp nơi trên thế giới nhằm hiện đại hóa công
tác quản lý, xử lý, phân tích và tăng cường năng lực công tác cho bộ máy hành chính.
Mặt khác việc ứng dụng CNTT trong công tác quản lý đang là xu hướng tất yếu của
các đơn vị quản lý Nhà nước, đặc biệt là quản lý chuyên ngành cấp sở, ban ngành. Vì
vậy việc phát triển ứng dụng GIS thành công và được triển khai rộng rãi sẽ mang lại
nhiều hiệu quả tích cực trong công tác quản lý mạng lưới giao thông vận tải, nâng
cao trình độ, tăng tính chuyên nghiệp cho cán bộ quản lý cũng như lưu dữ liệu, tra
cứu thông tin, giải quyết những vấn đề liên quan đến quy hoạch xây dựng các công
trình cầu, đường, giúp người quản lý tiết kiệm tối đa chi phí, thời gian làm việc, mang
lại hiệu quả công việc tối ưu nhất.


12


Chương 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Tình hình nghiên cứu
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Tại Việt Nam, công nghệ GIS cũng được thí điểm khá sớm, từ cuối thập niên
80 và đến nay GIS được ứng dụng trong nhiều ngành, phổ biến như quy hoạch nông,
lâm nghiệp, quản lý rừng, lưu trữ tư liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, viễn
thông, ... Riêng lĩnh vực ứng dụng GIS quản lý hiện trạng các tuyến đường bộ bước
đầu đã được thực hiện tại một số đơn vị, tiêu biểu như:
-

Phần mềm quản lý cầu đường được thiết kế và phát triển bởi công ty phần
mềm Hoàn Hảo [4]
o Công nghệ sử dụng:
 Microsoft, công nghệ Web Application, cơ sở dữ liệu MySQL
o Chức năng của phần mềm:
 Quản lý thông tin đường: chiều dài, điểm đầu, điểm cuối, cấp quản
lý.
 Chi tiết đoạn đường trong con đường lớn
 Thông tin lịch sử con đường
 Báo cáo tuần đường
 Quản lý thông tin cầu, thông tin cầu thuộc đoạn đường nào
 Thông tin lịch sử cầu
o Nhận xét:
 Phần mềm quản lý hai đối tượng trong lĩnh vực giao thông: cầu và
đường, tuy nhiên, phần mềm chỉ quản lý trên cơ sở dữ liệu, chưa

thể hiện được thông tin quản lý trên bản đồ.

-

Phần mềm quản lý giao thông và ánh sáng đô thị huyện Điện Bàn tỉnh
Quảng Nam được thiết kế và phát triển bởi công ty TNHH Tâm Việt
(TAVICO), đã triển khai trên địa bàn huyện Điện Bàn tỉnh Quảng Nam.[5]

13


Chương 1. TỔNG QUAN

Hình 2.1: Phần mềm quản lý giao thông và ánh sáng đô thị huyện Điện Bàn tỉnh
Quảng Nam [5]
o Công nghệ sử dụng:
 Công nghệ DOTNET, ArgGis 10.1, phiên bản Internet tốc độ như
Google Map
o Chức năng của phần mềm:
 Quản lý danh mục: Huyện, đường, loại đường, biển báo, ...
 Quản trị hệ thống: người dùng, phòng ban, ...
 Chức năng bản đồ: Hiển thị bản đồ, thao tác trên bản đồ, tìm kiếm
đối tượng trên bản đồ
 Web GIS: Hiển thị bản đồ dưới dạng web, tìm địa điểm, ....
 Quản lý đối tượng giao thông: Cập nhật thuộc tính; cập nhật lịch
sử hiện trạng; thêm, xóa sửa các đối tượng
 Báo cáo dữ liệu: đường đô thị, đường huyện, đường tỉnh, ...
o Nhận xét:
Phần mềm quản lý thông tin tuyến đường, biển báo, trạm chiếu sáng...
cho phép người dùng tìm kiếm, xem thông tin trực tiếp trên bản đồ. Tuy

nhiên phần mềm chỉ thể hiện tình trạng trên cả tuyến đường, không chi
tiết địa điểm cụ thể, không tích hợp tuần đường qua di động.

14


Chương 1. TỔNG QUAN
-

Phần mềm Mobiwork quản lý đường bộ được thiết kế và phát triển bởi
Công ty cổ phần Công nghệ thông tin địa lý eK, phần mềm gồm 2 phiên
bản: phiên bản web và phiên bản di động. Phần mềm đã triển khai tại Sở
Giao thông vận tải Tỉnh Nghệ An, Công ty cổ phần quản lý và xây dựng
giao thông thủy bộ Nghệ An, Công ty Cổ phần đường bộ 240, .... [6]

Hình 2.2: Phần mềm Mobiwork quản lý đường bộ [6]
o Công nghệ sử dụng:
 Phần mềm lưu trữ thông tin trên cloud
o Chức năng của phần mềm:
 Thiết lập, quản lý, cập nhật cơ sở dữ liệu trên nền GIS phục vụ
công tác quản lý hạ tầng giao thông
 Cung cấp thông tin hiện trạng và tổng hợp về hạ tầng phục vụ công
tác quản lý nhà nước
 Thu thập, cập nhật dữ liệu tại hiện trường bằng thiết bị di dộng
 Tra cứu, khai thác bản đồ mọi lúc, mọi nơi qua giao diện Web hoặc
ứng dụng di động
o Nhận xét:
 Phần mềm cho phép thu thập thông tin vị trí, hình ảnh cũng như

các thông tin kỹ thuật phục vụ quản lý tài sản đường bộ: Cột cây

số, cầu, hầm, cống, biển báo, ... tại thực địa bằng ứng dụng di
động được cài đặt trên thiết bị di động.
15


Chương 1. TỔNG QUAN
 Phần mềm được cài đặt trên cloud nên rất dễ triển khai, tích hợp dễ
dàng với di động, được triển khai rộng rãi tại khá nhiều tỉnh thành
cả nước, tuy nhiên, người dùng phải trả chi phí thuê phần mềm khi
sử dụng.
Tên phần mềm

STT

Đối

Tích

Tích

Hỗ trợ

Chi phí

tượng

hợp di

hợp


phân tích

triển

quản lý

động

bản đồ

không gian

khai

Đầy đủ









Đầy đủ










Đầy đủ









Phần mềm quản lý
cầu đường được thiết
kế và phát triển bởi

1

công ty phần mềm
Hoàn Hảo
Phần mềm quản lý
giao thông và ánh
sáng đô thị huyện

2

Điện Bàn tỉnh Quảng
Nam

Phần mềm Mobiwork

3

quản lý đường bộ

Bảng 1: So sánh các ứng dụng đã phát triển
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Sự phát triển và tăng trưởng kinh tế của một quốc gia luôn liên quan chặt chẽ
với hệ thống giao thông hiện có. Cơ sở hạ tầng giao thông đường tốt và hiệu quả sẽ
thúc đẩy phát triển công nghiệp và kinh tế-xã hội. GIS được xem là một trong những
công cụ hữu ích có thể được sử dụng để quản lý cơ sở dữ liệu trong kỹ thuật bảo trì
đường bộ. Hệ thống này có khả năng lưu trữ, quản lý, phân tích, tính toán và hiển thị
tất cả các dạng dữ liệu địa lý cho công tác bảo dưỡng đường bộ [14]. Cụ thể như:
-

Một mô hình điển hình của con đường ở Penang, Malaysia [14] được sử
dụng như là một trường hợp nghiên cứu để làm rõ hơn các ứng dụng của
GIS trong việc bảo trì đường bộ.

16


Chương 1. TỔNG QUAN

Hình 2.3: Giao diện ứng dụng của phần mềm ArcView quản lý CSDL đường bộ
tại Seberang Perai Selatan, Penang, Malaysia [14]
o Ứng dụng quản lý đối tượng cầu, đường và được xây dựng trên ArcGis
3.1, cho phép xem nhiều lớp đối tượng, tuy nhiên chưa tích hợp với
web và tuần đường qua di động

-

Tại bang Lagos Nigeria, mô hình GIS được nghiên cứu áp dụng trong bảo
trì đường bộ. Các phương pháp áp dụng trong nghiên cứu này bao gồm thu
thập dữ liệu, chuyển đổi dữ liệu, tạo ra cơ sở dữ liệu thuộc tính, truy vấn
dữ liệu không gian, sử dụng một cơ sở dữ liệu mạng lưới đường bộ tập
trung.

-

Tại New Zealand, dữ liệu liên quan đến đường bộ đã được thu thập từ nhiều
năm nay. Hệ thống phân tích Crash (CAS) đã được sử dụng để ghi lại và
phân tích tai nạn giao thông từ năm 1990. CAS là một hệ thống máy tính
tích hợp cung cấp công cụ để thu thập, bản đồ, truy vấn và báo cáo về vụ
tai nạn đường bộ và dữ liệu liên quan.

17


Chương 1. TỔNG QUAN
-

Hệ thống quản lý dữ liệu tất cả các vụ tai nạn giao thông được báo cáo từ
cảnh sát, cung cấp tất cả các công cụ để chuyển đổi vị trí giữa các hệ thống
tham chiếu tuyến tính và hệ thống tham chiếu không gian

1.2. Mục tiêu và đối tượng phạm vi của đề tài
 Mục tiêu:
o Đưa ứng dụng GIS vào công tác tổ chức quản lý bảo trì, bảo đảm tiêu
chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật mạng lưới công trình giao thông đường bộ,

đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của công tác quản lý hành chính nhà
nước.
o Xây dựng một cơ sở dữ liệu đáp ứng được nhanh chóng nhu cầu thông
tin về các tuyến đường bộ trong tỉnh nhằm phục vụ cho công tác quản lý
o Nghiên cứu mô hình quản lý mạng lưới công trình giao thông trên nền
tảng GIS có tính hệ thống, khoa học và trực quan.
 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
o Hệ thống giao thông đường bộ trên địa bàn tỉnh Long An.
o Hệ thống có khả năng mở rộng để quản lý các đối tượng khác trong lĩnh
vực thông tin truyền thông, nông nghiệp, y tế, giáo dục, ... để phục vụ
công tác quản lý hành chính nhà nước
1.3. Tính mới và tính khoa học của đề tài
 Tính khoa học:
-

Đề tài hỗ trợ lưu trữ dữ liệu không gian tương đối lớn về hiện trạng các
tuyến đường bộ trên địa bàn tỉnh Long An

-

Đề tài tích hợp ứng dụng tuần đường trên di động, giúp lấy địa điểm chính
xác qua công nghệ định vị qua vệ tinh GPS đã được tích hợp trên thiết bị
di động (điện thoại, máy tính bảng).

-

Đề tài sử dụng công nghệ đánh chỉ mục Spatial Index của SQL Server, hỗ
trợ tìm kiếm thông tin nhanh hơn.

-


Đề tài hỗ trợ bảo mật dữ liệu tốt hơn cách bảo quản dữ liệu truyền thống
(lưu trữ dữ liệu trên giấy, trên tập tin….)

18


Chương 1. TỔNG QUAN
 Tính mới:
Hiện nay đã có một số tỉnh thành, địa phương trong nước thực hiện việc ứng
dụng GIS để quản lý cầu đường, tuy nhiên, đến thời điểm này, tại Long An vẫn chưa
xây dựng được một hệ thống phần mềm nào để quản lý vấn đề này. Các hệ thống
phần mềm ứng dụng GIS để quản lý cầu đường hiện nay thường chỉ quản lý một hoặc
một số nội dung trong hạ tầng giao thông, hầu như, chưa có hệ thống nào quản lý
hoàn chỉnh toàn bộ các nội dung như tỉnh yêu cầu.
Đề tài sẽ xây dựng được một mô hình hệ thống thông tin địa lý để quản lý
hoàn chỉnh các yêu cầu đặt ra hiện nay; tạo một cơ sở dữ liệu đầy đủ về thông tin
đường bộ; giúp lãnh đạo có cái nhìn trực quan, thuận lợi hơn trong công tác quản lý,
sửa chữa bảo trì và phát triển mạng lưới giao thông trên địa bàn tỉnh Long An
Đề tài thể hiện dữ liệu hình ảnh trên bản đồ trực tiếp từ cơ sở dữ liệu SQL mà
không sử dụng các công cụ hỗ trợ trung gian nên ít tốn chi phí bản quyền phần mềm.
(hiện tại, Long An đã mua bản quyền phần mềm Microsoft SQL Server)
Xây dựng “Ứng dụng GIS quản lý hiện trạng các tuyến đường bộ tại tỉnh
Long An” thành công sẽ giúp lãnh đạo có cái nhìn trực quan hơn, hỗ trợ đưa ra quyết
định trong công tác sửa chữa, hay đưa ra các kế hoạch bảo dưỡng nhanh chóng, kịp
thời thông qua các thông tin hiển thị trực quan trên bản đồ như hình ảnh, vị trí, tình
trạng, .... Ngoài ra hệ thống còn gúp nhân viên thực hiện công tác tuần đường báo cáo
nhanh chóng qua điện thoại di động. Đề tài thành công sẽ mở ra một định hướng phát
triển mới trong việc ứng dụng GIS quản lý các hệ thống thông tin trong tỉnh trên nền
bản đồ, giúp thuận lợi trong công tác quản lý nhà nước, quy hoạch và phát triển hạ

tầng trong tỉnh.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Khảo sát tình hình thực tế và thu thập thông tin
Dựa trên các thông tin pháp luật như: thông tư 47/2012/TT-BGTVT về “Quy
định về tuần tra, kiểm tra bảo vệ kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ”, dựa trên tình
hình thực tế tại đơn vị tôi đã thu được những thông tin như sau:
-

Quy trình báo cáo tuần tra đường bộ

-

Quy trình phân công xử lý, khắc phục

-

Quy trình giám sát sau khi xử lý, khắc phục

19


Chương 1. TỔNG QUAN
-

Danh sách cầu, đường, loại báo cáo, kết cấu mặt đường, kết cấu mặt cầu,...

-

Danh sách các người dùng dự kiến sẽ sử dụng phần mềm


-

Các biểu mẫu báo cáo đang được sử dụng

1.4.2. Phân tích thông tin
Từ các thông tin thu thập được, tiếp tục tiến hành các bước sau:
-

Chuẩn hóa thông tin

-

Tạo các danh mục dữ liệu bằng Microsoft Excel về tuyến đường, cầu, loại
báo cáo, kết cấu mặt đường, kết cấu mặt cầu, .… để thực hiện nhập dữ liệu
tự động vào hệ thống phần mềm

-

Xác định các đối tượng người dùng

-

Xác định những thông tin cần lưu trữ trong hệ thống

-

Phân tích các biểu mẫu báo cáo

1.4.3. Thiết kế cơ sở dữ liệu và ứng dụng
Sau khi thực hiện phân tích các thông tin thu thập được và từ mô hình ERD đã

xây dựng, tiếp tục tiến hành các công việc:
-

Thiết kế CSDL quản lý các hiện trạng đường tuần tra theo thời gian trên
hệ quản trị CSDL server 2008

-

Thiết kế các chức năng và giao diện của ứng dụng quản lý:
o Thiết kế chức năng ứng dụng báo cáo tuần đường trên thiết bị di động
o Thiết kế giao diện hệ thống trên web

Kết quả thực hiện của bước này là: mô tả các bảng biểu (table) và mối liên hệ
giữa chúng (database diagram); danh sách các chức năng và các màn hình giao diện.
1.4.4. Cài đặt ứng dụng
Sau khi hoàn chỉnh thiết kế CSDL và các chức năng của ứng dụng, tiến hành
thực hiện việc phát triển phần mềm gồm các bước sau:
-

Tạo các table, view, stored procedure trong hệ quản trị CSDL SQL Server
2008 theo thiết kế.

-

Sử dụng ngôn ngữ Xamarin Android để viết ứng dụng trên di động trên hệ
điều hành Android.

-

Sử dụng ngôn ngữ lập trình C#, framework .Net 4.0 xây dựng các

webservice để kết nối dữ liệu qua lại giữa server và thiết bị di động

20


Chương 1. TỔNG QUAN
-

Sử dụng ngôn ngữ lập trình C#, framework .Net 4.0, và cùng với thư viện
Linq, Telerik, bản đồ google map API để cài đặt các chức năng của ứng
dụng trên web theo mô hình thiết kế.

Kết quả sau khi thực hiện bước này là: CSDL đã được cài đặt trên hệ quản trị
SQL server 2008; ứng dụng quản lý hiện trạng các tuyến đường trên địa bàn tỉnh
Long An với các chức năng như đã thiết kế.
1.4.5. Kiểm định ứng dụng
Sau khi xây dựng hoàn thành ứng dụng, tiến thành thực hiện kiểm nghiệm ứng
dụng, các bước được thực hiện như sau:
-

Tạo kịch bản kiểm thử

-

Nhập liệu và kiểm tra các chức năng như kịch bản

-

Chỉnh sửa các lỗi phát sinh trong quá trình kiểm thử


Kết quả sau khi thực hiện bước này là một ứng dụng quản lý hiện trạng các
tuyến đường bộ trong tỉnh hoàn chỉnh với các chức năng đã được kiểm định.

21


Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý
2.1.1. Định nghĩa
Hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL)- Geographical information system (GIS)
là một tổ chức tổng thể của bốn hợp phần: phần cứng máy tính, phần mềm, tư liệu
địa lý và người điều hành được thiết kế hoạt động một cách có hiệu quả nhằm tiếp
nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý.
HTTTĐL có mục tiêu đầu tiên là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian
địa lý. [2].
HTTTĐL là một hệ thống máy tính có chức năng lưu trữ và liên kết các dữ
liệu địa lý với các đặc tính của bản đồ dạng đồ họa, từ đó cho một khả năng rộng lớn
về việc xử lý thông tin, hiển thị thông tin và cho ra các sản phẩm bản đồ, các kết quả
xử lý cùng các mô hình.
HTTTĐL ra đời như là ngành khoa học kết hợp giữa toán học, địa lý, trắc địa
học, bản đồ học, đồ hoạ máy tính và viễn thám. Các ứng dụng hệ thống thông tin địa
lý rất đa dạng, bao phủ nhiều lĩnh vực: khai khoáng, quản lý đô thị, kinh doanh, giao
thông, xây dựng dân dụng… Hiện nay rất nhiều các ứng dụng nổi tiếng là sản phẩm
của hệ thống thông tin địa lý như: Google Map, StreetFinder, Uber Taxi, Grab
Taxi…Chìa khoá thành công để xây dựng thành công một hệ thống thông tin địa lý
là mô hình dữ liệu.
Trên thế giới có nhiều khái niệm, định nghĩa về hệ thống thông tin địa lý, mà
các định nghĩa này xuất phát từ các cách nhìn khác nhau trong khoa học.

2.1.2. Các thành phần chính của hệ thống thông tin địa lý (GIS)
Hệ thống GIS bao gồm năm thành phần chính: phần cứng, phần mềm, con
người, dữ liệu, giao diện người dùng, …
 Phần cứng (Hardware): Phần cứng là các thiết bị sử dụng trong các thao
tác HTTTĐL. Ngày nay phần mềm HTTTĐL chạy trên nhiều kiểu phần
cứng, từ máy chủ trung tâm tới máy tính cá nhân, trên mạng hay máy đơn.
Ngoài ra, HTTTĐL đòi hỏi các thiết bị nhập liệu (bao gồm bàn số hóa và
máy quét), máy in, hệ thống lưu trữ (đĩa quang học, đĩa từ (ổ cứng máy

22


Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
tính), đĩa mềm, băng từ). Các thiết bị có thể được nối với nhau thông quan
thiết bị truyền tin hay mạng cục bộ
 Phần mềm (Software): Phần mềm HTTTĐL cung cấp những chức năng
và những công cụ cần thiết để nhập, lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin
địa lý. Các chức năng chính là:
 Những công cụ cho việc nhập và thao tác với thông tin địa lý
 Hệ thống lưu trữ và quản trị cơ sở dữ liệu
 Những công cụ cho phép truy vấn, phân tích, thể hiện, chuyển đổi
dữ liệu.
 Giao tiếp đồ họa với người sử dụng dễ dàng truy xuất, trình bày dữ
liệu
 Dữ liệu (Data): Thành phần quan trọng trong GIS là dữ liệu. Dữ liệu địa
lý và những dữ liệu bảng biểu liên quan có thể thu thập hoặc mua từ những
nhà cung cấp dữ liệu. GIS sẽ tích hợp dữ trong HTQTDL nhằm tổ chức và
duy trì dữ liệu không gian và thuộc tính. Khi tiến hành phân tích không
gian, người dùng phải có các kỹ năng lựa chọn và sử dụng công cụ từ các
hộp công cụ GIS và có những kiến thức sâu về các dữ liệu sử dụng.

 Con người: Đây là thành phần quan trọng nhất. Con người ở đây là các
chuyên viên tin học, chuyên gia GIS, thao tác viên GIS, phát triển ứng dụng
GIS bao gồm:
 Người sử dụng hệ thống: là những người sử dụng GIS để giải quyết
các vấn đề không gian. Nhiệm vụ chủ yếu của họ là số hóa bản đồ,
kiểm tra lỗi, soạn thảo, phân tích các dữ liệu thô và đưa ra các giải
pháp cuối cùng để truy vấn dữ liệu địa lý. Những người này phải
thường xuyên được đào tạo lại do GIS thay đổi liên tục và yêu cầu
mới của kỹ thuật phân tích.
 Thao tác viên hệ thống: có trách nhiệm vận hành hệ thống hàng
ngày để người sử dụng hệ thống làm việc hiệu quả. Công việc của
họ là sửa chữa khi chương trình bị tắc nghẽn hay là công việc trợ
giúp nhân viên thực hiện các phân tích có độ phức tạp cao. Họ còn

23


Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
làm việc như quản trị hệ thống, quản trị CSDL, an toàn, toàn vẹn
CSDL tránh hư hỏng, mất mát dữ liệu.
 Nhà cung cấp GIS: cung cấp các phần mềm, cập nhật phần mềm,
phương pháp nâng cấp cho hệ thống.
 Nhà cung cấp dữ liệu: là các cơ quan nhà nước hay tư nhân cung
cấp các dữ liệu sửa đổi từ nhà nước.
 Người phát triển ứng dụng: là những lập trình viên, họ xây dựng
giao diện người dùng, giảm khó khăn các thao tác cụ thể trên hệ
thống GIS...
 Chuyên viên phân tích hệ thống GIS: là nhóm người chuyên nghiên
cứu thiết kế hệ thống, được đào tạo chuyên nghiệp có trách nhiệm
xác định các mục tiêu của hệ GIS trong cơ quan, hiệu chỉnh hệ

thống, đề xuất kỹ thuật phân tích đúng đắn...
 Giao diện người dùng: Giao diện đồ họa cho phép người dùng dễ dàng
thực hiện các theo tác địa lý và các thao tác khác như truy nhập CSDL, làm
báo cáo...
2.1.3. Các mô hình dữ liệu GIS
 Vector model: biểu diễn các hiện tượng địa lý 2D bằng points (điểm), lines
(đường) và polygons (vùng)
 Points: cặp toạ độ (x, y)
 Lines: tập hợp các toạ độ định nghĩa một hình dạng
 Polygons: tập hợp các toạ độ cho đường bao quanh một vùng, điểm
đầu và cuối có cùng vị trí
 Raster model: biểu diễn các hiện tượng địa lý 3D như một bề mặt được chia
thành những ô lưới bằng nhau (ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, ảnh quyét dùng
để số hoá…)
 TIN model: biễu diễn các hiện tượng địa lý 3D dưới bởi các mạng tam
giác liên kết với nhau qua các điểm với giá trị x, y, z. TINs cũng là
cách lưu trữ và phân tích bề mặt gồ ghề hiệu quả.

24


Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
 Dữ liệu dạng bảng: có thể xem GIS như một cơ sở dữ liệu hình học.
Cũng giống như các cơ sở dữ liệu khác ArcGIS cho phép kết nối các
bảng dữ liệu với nhau
2.1.4. Các chức năng của GIS
GIS có một số chức năng như quản lý, lưu trữ, tìm kiếm, thể hiện, trao đổi và xử
lý dữ liệu không gian cũng như các dữ liệu thuộc tính. Dưới đây là các chức năng của
GIS có thể chia làm các loại như sau:
 Thu nhận dữ liệu: gồm dữ liệu thuộc tính và hình học. Các thiết bị thu nhận

dữ liệu có thể là tự động, bán tự động hay thủ công. Các dữ liệu có thể là vector
hay raster.
 Cấu trúc: gồm cấu trúc dữ liệu dùng để lưu trữ dữ liệu. Các cấu trúc thông
dụng có thể là cơ sở dữ liệu quan hệ, cơ sở dữ liệu hướng đối tượng hay cơ sở
dữ liệu quan hệ đối tượng.
 Thao tác: gồm hai thao tác chính: thao tác làm mịn dữ liệu không gian (nếu
có) và chuyển đổi qua lại các hệ thống tọa độ.
 Phân tích: là một vấn đề cốt lõi của GIS. Các phân tích thường gặp bao gồm
việc tính toán hình học, phân tích topology, phân tích địa hình.

 Trình bày dữ liệu: là công việc cuối trong GIS. Dữ liệu được trình bày theo
yêu cầu của người dùng ở các dạng thức khác nhau: biểu mẫu, bảng, báo cáo,
đồ thị, bản đồ, …
Thông thường một đối tượng trong GIS có cả 3 thuộc tính: ngữ nghĩa, không
gian và thời gian:

25