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:

Toán – Tin K61

HÀ NỘI – 2020


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

MỤC LỤC
Lời nói đầu

2

Chương 1: Khảo sát hệ thống
1. Điều tra khảo sát
2. Mô hình nghiệp vụ
3. Đặc tả yêu cầu phần mềm
4. Quy trình xử lý
5. Thiết kế mô hình
6. Dữ liệu thực nghiệm

3
3
3
4
4
5
7

Chương 2: Phân tích hệ thống
1. Các chức năng của hệ thống giúp nhà quản lý
2. Sơ đồ luồng dữ liệu
2.1 Biểu đồ mức ngữ cảnh
2.2 Biều đồ luồng dữ liệu

8
8
9
9
9

Chương 3: Thiết kế hệ thống về mặt giao diện
1. Công nghệ sử dụng

2. Thiết kế giao diện

10
11
12

Kết luận

15

SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
1


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

Lời nói đầu
Hằng ngày trên thế giới xảy ra rất nhiều các trận động đất từ quy mô nhỏ đến
lớn gây ra rất nhiều thiệt hại về người và của. Các nhà quản lý vì thế bị rất
nhiều chỉ trích vì không đưa ra các thông báo để cảnh báo người dân về các
vùng hay xảy ra động đất. Hiểu được vấn đề trên , các nhà nghiên cứu đã cho
ra mắt các phần mềm phân cụm các trận động đất từ tìm ra cụm động đất để
từ đó nhà quản lý có thể đưa ra các cảnh báo đến người dân và khách du lịch.
Trong bài báo cáo này, em sẽ đi sâu phân tích hệ thống phân cụm động đất với
các nội dung chính 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 đã tận tình giúo đỡ để em có
thể hoàn thành bài báo cáo này.
Do có nhiều hạn chế về mặt kiến thức nên bài báo cáo có thể không tránh
khỏi những sai sót về mặt chủ quan và khách quan. Vì vậy em rất mong nhận
được sự góp ý, đánh giá của thầy và các bạn để bài báo cáo được hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 15 tháng 6 năm 2020
Sinh viện thực hiện
Lê Đình Lập

SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
2


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

Chương 1: Khảo sát hệ thống
1. Điều tra khảo sát
Động đất hay địa chấn là sự rung chuyển trên bề mặt Trái Đất do kết
quả của việc giải phóng năng lượng bất ngờ ở lớp vỏ Trái Đất và phát
sinh ra sóng thần. Hầu hết các trận động đất tự nhiên xảy ra tại các đường
ranh giới của các mảng kiến tạo là các thành phần là thạch quyển của
Trái Đất. Các nhà khoa học dùng dữ kiện về vị trí các trận động đất để

tìm ra những ranh giới này. Động đất diễn ra hằng ngày trên Trái Đất,
chúng có thể có sự rung động rất nhỏ để có thể cảm nhận cho tới đủ khả
năng để phá hủy hoàn toàn các thành phố. Tuy vậy hầu hết các trận động
đất nhỏ đều không gây nhiều thiệt hại.
Tác động trực tiếp của trận động đất là rung cuộn mặt đất thường gây
ra nhiều thiệt hại nhất. Các rung động này có biên độ lớn, vượt giới hạn
đàn hồi của môi trường đất đá hay công trình và gây nứt vỡ. Tác động
thứ cấp của động đất là kích động lở đất, lở tuyết, sóng thần,...Sau cùng
là hỏa hoạn do các hệ thống cung cấp năng lượng bị phá hủy.
Thỗ Nhĩ Kỳ là một nước nằm trên những mảng kiến tạo nên thường
xuyên xảy ra động đất, vì vậy gây ra rất nhiều thiệt hại về người và của.
Điều này gây ra rất nhiều khó khăn cho các nhà quản lý trong việc cảnh
báo người dân về vị trí của các tâm động đất.
2. Mô hình nghiệp vụ
Dữ liệu về các trận động đất xảy ra trên các thành phố của Thổ Nhĩ Kỳ
được thu thập bởi trung tâm nghiên cứu cao cấp cấp tại trường đại học
Bogazici (một trong những trường đại học lớn nhất ở Thỗ Nhĩ Kỳ) và
được lưu trên cơ sở dữ liệu của hệ thống.
SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
3


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

Thông qua các dữ liệu về các trận động đất , hệ thống sẽ tiến hành phân
cụm để tìm vị trí của các cụm hay xảy ra trận động đất để từ đó giúp nhà

quản lý có thể cảnh báo người dân trong khu vực có các cụm động đất sẽ
luôn phải nâng cao tinh thần cảnh giác và chuẩn bị để đối phó với động
đất khi nó xảy ra. Đặc biệt nếu ngưới dân có nhu cầu xây dựng các công
trình trên những khu vưc đó thì nên tránh những vị trí nguy hiểm và thiết
kế xây dựng một cách chắc chắn để nếu xảy ra động đất thì không gây ra
thiệt hại.

3. Đặc tả yêu cầu phần mềm
Hệ thống được xây dựng với mục đích giúp phân cụm các trận động đất
để giúp nhà quản lý nhanh chóng đưa ra các cảnh báo đối với người dân
trong khu vực hay xảy ra động đất. Hơn nữa là giúp các khách du lịch
SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
4


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

hạn chế đến những khu vực đó và phải trang bị các kỹ năng để có thể bảo
vệ chính mình nếu như không may xảy ra động đất.

4. Quy trình xử lý

Quy trình xử lý bài toán

5. Thiết kế mô hình
Sử dụng phương pháp phân cụm dựa trên mật độ (density bases): dựa

trên hàm mật độ, số đối tượng lân cận của đối tượng dữ liệu.
 Nhóm các đối tượng theo hàm mật độ xác định
 Mật độ được định nghĩa như là số các đối tượng lân cận của
một đối tượng dữ liệu theo một ngưỡng nào đó.
 Khi cụm dữ liệu đã xác định thì nó tiếp tục được phát triển
thêm các đối tượng dữ liệu mới miễn là số các lân cận của
chúng lớn hơn một ngưỡng xác định.
 Phương pháp này có thế phát hiện ra các cụm dữ liệu với bất kỳ
hình thù nào.
 Việc xác định tham số mật độ của thuật toán rất khó khăn, trong
khi các tham số này lại có tác động rất lớn đến kết quả phân cụm.
SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
5


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

Trong mô hình này ta sử dụng thuật toán DBSCAN (Density-Based
Spatial Clustering of Applications with Noise).
DBSCAN yêu cầu xác định bán kính Eps (Eps – Neighborhood of a
point) của các láng giềng và số các láng giềng tối thiểu Minpts, thường
xác định bằng ngẫu nhiên/kinh nghiệm.
 Định nghĩa 1: Lân cận của một điểm p với ngưỡng Eps
Ký kiệu NEps(p), NEps(p) = {q ∈ D | khoảng cách Dist(p,q) ≤Eps},
với D là tập dữ liệu cho trước.


 Định nghĩa 2: Đến được trực tiếp theo mật độ
Một điểm p được gọi là đến được trực tiếp từ điểm q với ngưỡng
Eps nếu:
 p ∈ NEps(q)
 || NEps(q) ≥ MinPts (Điều kiện nhân)
Điểm q gọi là điểm nhân (Core point)
 Định nghĩa 3: Đến được mật độ
Một điển p được gọi là đến được từ một điểm q với hai tham số
Eps và MinPts nếu tồn tại một 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 cả các đối tượng có mật độ có thể đạt được từ p
theo Eps, MinPts.
 Bước 3:
 Nếu p là đối tượng lõi thì hình thành nhóm.
SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
6


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

 Nếu p là đối tượng biên (không có đối tượng nào là đối tượng
có mật độ đạt được từ p) thì DBSCAN xem xét những đối
tượng tiếp theo trong dataset.
 Bước 4: Tiếp tục cho tới khi tất cả các đối tượng đều được xử lý.


6. Dữ liệu thực nghiệm
Mô hình phân cụm dựa trên tập dữ liệu đã được thu thập bởi trường đại
học Bogazici ( một trong những trường đại học lớn nhất của Thổ Nhĩ
Kỳ). Họ có các thiết bị công nghệ mới nhất để đo được các thông số
của các trận động đất.

Dữ liệu bài toán

SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
7


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

Chương 2: Phân tích hệ thống
1. Các chức năng của hệ thống trợ giúp nhà quản lý
Hệ thống gồm các chức năng chính:
 Chức năng liên quan đến dữ liệu bao gồm: Hiển thị dữ liệu, hiển
thị bản đồ của Thổ Nhĩ Kỳ.
 Chức năng phân cụm: Hiển thị kết quả phâm cụm khi tiến hành
phân cụm, kết quả thay đổi khi thay đổi các tham số Eps và MinPts.

Biểu đồ phân cấp chức năng

SVTH: Lê Đình Lập


MSSV: 20162342
8


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

2. Sơ đồ luồng dữ liệu
2.1. Biểu đồ mức ngữ cảnh

Biểu đồ mức ngữ cảnh

2.2. Biểu đồ luồng dữ liệu

Biểu đồ luồng dữ liệu

SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
9


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

Chương 3: Thiết kế hệ thống về mặt giao diện
1. Công nghệ sử dụng
Chương trình sử dụng các công nghệ thư viện ML để lập trình mô hình

máy học và sử dụng các ngôn ngữ HTML, CSS, Javascript, Node JS,
python để lập trình giao diện website.
 HTML là từ viết tắt của HyperText Markup Language (ngôn ngữ đánh dấu
siêu văn bản) dùng mô tả cấu trúc của các trang Web và tạo ra các loại tài
liệu có thể xem được trong trình duyệt. HTML được tạo ra và phát triển
bởi tổ chức W3C (World Wide Web Consortium). Hiện nay phiên bản mới
nhất của HTML là HTML5 với nhiều tính năng ưu việt so với các phiên
bản cũ.
 CSS (viết tắt của Cascading Style Sheets) là một ngôn ngữ định dạng được
sử dụng để mô tả trình bày các trang Web, bao gồm màu sắc, cách bố trí
và phông chữ. CSS cho phép chúng hiển thị nội dung tương thích trên các
loại thiết bị có kích thước màn hình khác nhau, chẳng hạn như màn hình
lớn, màn hình nhỏ như điện thoại hay máy tính bản. CSS là độc lập với
HTML và có thể được sử dụng với bất kỳ ngôn ngữ đánh dấu nào xây dựng
dựa trên XML. CSS tuân theo chuẩn chung do W3C quy định.

 Python(Flask) Sử dụng thư viện flask của python
Python là ngôn ngữ đơn giản và dễ sử dụng là một trong những ngôn ngữ
thông dụng nhất hiện nay. Python có thể được kết nối với các đối tượng của
môi trường để cung cấp kiểm soát chương trình đối tượng với chúng

SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
10


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc


Python cho phép tính toán và sử dụng model một cách đơn giản và dễ dàng,
tính toán đơn giản, và thực hiện một số giao tác đơn giản trên trang web
Python được hỗ trợ hầu như trên tất cả các trình duyệt như Firefox,
Chorme, … thậm chí các trình duyệt trên thiết bị di dộng cũng có hỗ trợ.
Hiện nay python là một trong những ngôn ngữ thông dụng nhất thế giới
 Framework Flask: Flask là một trong những web frameworks, nó thuộc
loại micro-framework được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình python.
Flask cho phép bạn xây dựng các ứng dụng web từ đơn giản đến phữ tạp.
Nó có thể xây dựng các API nhỏ, ứng dụng web chẳng hạn như các trang
web, bolg, trang wiki hay một website dựa theo thời gian hay thậm chí là
một trang web thương mại. Flask cung cấp cho bạn công cụ, các thư viện
và các công nghệ hỗ trợ bạn làm những công việc trên.
 NodeJs: là một nền tảng chạy trên môi trường V8 JavaSciript runtime- một
trình thông dịch JavaScript cực nhanh chạy trên trình duyệt Chrome.

2. Giao diện Website

SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
11


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

Giao diện người dùng khi đăng nhập


Kết quả phân cụm động đất với tham số Eps=0,6 MinPts =20.

SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
12


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

Kết quả phân cụm động đất với tham số Eps=0,6 MinPts =10.

SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
13


Hệ hỗ trợ quyết định

GVHD:TS Lê Chí Ngọc

KẾT LUẬN
Trong bài báo cáo này em đã trình bày về quy trình phân tích thiết kế hệ
thống hỗ trợ phân cụm động đất dựa trên những dữ liệu đã được thu thập.
Đưa ra các kết quả phân cụm khác nhau khi thay đổi các tham số đầu vào
Eps và MinPts để thuận tiện cho nhà quản lý dễ dàng sử dụng. Do còn
những hạn chế nhất định về thời gian, kinh nghiệm nên bài báo cáo không

tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự nhận xét đánh giá từ
thầy để bài báo cáo hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.

SVTH: Lê Đình Lập

MSSV: 20162342
14