LUẬN VĂN: NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG

Chia sẻ: Sunflower Sunflower_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:59

Thêm vào BST

Báo xấu

130
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Những kết quả thu được trong luận văn này được tổng hợp và trình bày trong bachương như sau:- Chương 1. Tổng quan về GIS và công nghệ GPS: trình bày một số lý thuyết cơ bản như:o Tổng quan về GIS,các kỹ thuật quan trọng trong GISnhư mô hình dữ liệu, các kiểu dữ liệu... và các ứng dụng của GISo Khái quát chung về hệ thống định vị toàn cầu GPS, cấu trúc của hệ thống định vị toàn cầu, nguyên lý định vị GPS, các ứng dụng GPS.- ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN: NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ MINH TUẤN NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – 2011
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ MINH TUẤN NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60 48 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN NGỌC HOÁ HÀ NỘ I - 2011
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong luận văn là sản phẩm của riêng cá nhân tôi. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày hoặc là của cá nhân hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ r õ ràng và được trích dẫn hợp pháp. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm theo quy định cho lời cam đoan của mình. Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2011 Học viên thực hiện Vũ Minh Tuấn
LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trường Đại Học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi suốt hai năm qua. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc và lời cả m ơn chân thành tới TS.Nguyễn Ngọc Hoá người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cha mẹ, các em tôi và bạn bè đã luôn ở bên cạnh tôi, giúp tôi vượt qua khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống. Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2011 Vũ Minh Tuấn
M ục lục DANH MỤC HÌNH VẼ ...................................................................................................... 7 CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................................................ 8 MỞ ĐẦU.............................................................................................................................. 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CÔNG NGHỆ GPS ..................................... 11 1. Giới thiệu chung ........................................................................................................ 11 2. Tổng quan về GIS ..................................................................................................... 11 2.1 Khái niệm ............................................................................................................ 11 2.2 Biểu di ễn dữ liệu không gian ............................................................................. 12 2.3 Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý ............................................................... 13 2.4 Các chức năng của GIS ...................................................................................... 17 2.5 Các phép chiếu .................................................................................................... 18 2.6 Một số ứng dụng của GIS ................................................................................... 21 3. Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu .................................................................. 22 3.1 Cấu trúc của hệ thống định vị toàn cầu GPS ..................................................... 22 3.2 Nguyên lý định vị GPS ....................................................................................... 23 3.3 Các ứng dụng của GPS ....................................................................................... 26 4. Kết luận.. .................................................................................................................... 29 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG .............................................................................. 30 1. Bài toán đặt ra ........................................................................................... 30 2. Quy trình chung ........................................................................................ 30 3. Đặc tả chi tiết quá trình giao vận trong ngân hàng ................................. 31 4. Quy định vận chuyển hàng đặc biệt ......................................................... 32 4.1 Thẩm quyền cấp lệnh và giấy ủy quyền vận chuyển hàng đặc biệt ....... 32 4.2 Phương tiện vận chuyển hàng đặc biệt .................................................... 33 4.3 Đảm bảo bí mật thông tin vận chuyển hàng đặc biệt .............................. 33 4.4 Đảm bảo an toàn trên đường vận chuyển hàng đặc biệt ......................... 34 4.5 Phối hợp bảo vệ trên tuyến đường vận chuyển hàng đặc biệt ................ 34 4.6 Tổ chức tiếp nhận hàng đặc biệt .............................................................. 34 4.7 Lực lượng lao động vận chuyển hàng đặc biệt và trách nhiệm của người áp tải 34
4.8 Trách nhiệm bảo vệ vận chuyển hàng đặc biệt ....................................... 35 4.9 Trách nhiệm của người điều khiển phương tiện ..................................... 36 4.10 Sổ sách theo dõi vận chuyển hàng đặc biệt ............................................. 36 5. Tích hợp công nghệ trong quản lý giao vận ............................................ 36 5.1 Mô hình tích hợp hệ thống ....................................................................... 36 5.2 Thiết bị định vị giám sát ........................................................................... 36 5.3 Modem GSM ............................................................................................. 37 5.4 Phần mềm GIS .......................................................................................... 40 6. Kết luận...................................................................................................... 43 CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG....................................................................... 44 1. Mục đích và yêu cầu chung ...................................................................... 44 2. Phân tích và thiết kế hệ thống .................................................................. 45 2.1 Mô hình kiến trúc ...................................................................................... 45 2.2 User Case của chương trình ..................................................................... 45 2.3 Use case khai báo xe ................................................................................. 46 2.4 Use case khai báo lộ trình......................................................................... 47 3. Cài đặt chương trình ................................................................................. 48 3.1 Tổ chức dữ liệu hệ thống .......................................................................... 48 3.2 Môi trường phát triển................................................................................ 50 4. Thực nghiệm ............................................................................................. 51 4.2 Đánh giá ..................................................................................................... 55 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ........................................................ 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 58
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Dạng Vector và Raster 12 Hình 1.2: Mô hình chức năng của GIS 13 Hình 1.3: Mặt chiếu hình nón 19 Hình 1.4: Mặt chiếu hình trụ 20 Hình 1.5: Các vị trí của mặt phẳng phương vị 20 Hình 1.6: Xác định hiệu số giữa các thời điểm 24 Hình 2.1: Quy trình giao vận trong ngân hàng 31 Hình 2.2: Mô hình tích hợp hệ thống 36 Hình 2.3: Mô hình hệ thống thông tin đi động GSM 38 Hình 2.4 : Chương trình ArcView GIS 41 Hình 3.1: Mô hình kiến trúc tổng thể hệ thống giám sát giao vận 45 Hình 3.2: Usercase chức năng giám sát xe 46 Hình 3.3: Usercase chức năng hệ thống 46 Hình 3.4: Dữ liệu chương trình 50 Hình 3.5: Giao diện chính 52 Hình 3.6: Quản lý xe 53 Hình 3.7: Quản lý chủ xe 53 Hình 3.8a: Khai báo lộ trình xe 54 Hình 3.8b: Khai báo lộ trình xe 54 Hình 3.9: Giám sát xe 55
CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT GPS Global Positioning System GIS Geographic Information System DBMS Database Management System DDS Decision support system ISP Internet Service Provider ICAO International Civil Aviation Organization GSM Global System for Mobile Communications BIDV Bank for Intevestment and Development Of VietNam UC Usercase BD Brief description Ex Exception FE Flow of Event CSDL Cơ sở dữ liệu HSC Hội sở chính PGD Phòng giao dịch QTK Quỹ tiết kiệm
MỞ ĐẦU Kinh t ế Việt Nam phát triển nhanh chóng tạo điều kiện cho sự phát triển nhanh chóngcủa các định chế tài chính, các ngân hàng. Trong những năm gần đây các định chế tài chính, các ngân hàng đã liên t ục mở rộng quy mô hoạt động, gia tăng số lượng chi nhánh, phòng giao dịch, quỹ tiết kiệm. Đi đôi với sự phát triển này là nhu cầu vận chuyển các hàng hóa có giá trị lớn như:tiền mặt, giấy tờ có giá, vàng... giữa trụ sở chính của ngân hàng với các chi nhánh, giữa chi nhánh ngân hàng nhà nước với các ngân hàng thương mại tăng cao.Nhu cần đảm bảo an ninh, an toàn tuyệt đối các đối tượng được vận chuyển giữa các điểm giao dịch trong các ngân hàng, t ổ chức tài chính. Về cơ sở pháp lý, khi N ghị định 91 có hiệu lực vào tháng 07/2011 tới đây sẽ quy định các doanh nghiệp vận tải phải giám sát thời gian lái xe và hành trình của xe.Theo Nghị định 91/2009/NĐ-CP của Chính Phủ, kể từ ngày 1/7/2011, xe ô tô chở khách chạy với cự ly từ 500 km trở lên và xe kéo container cũng bắt buộc phải gắn thiết bị giám sát hành trình. Vì thế, các doanh nghiệp sẽ quan tâm nhiều hơn và bắt đầu đầu tư vào các hệ thống quản lý quá trình giao vận và dịch vụ định vị toàn cầu. Như vậy việc xây dựng một hệ thống giám sát q uá trình giao vận hàng hóa giá trị cho Ngân hàng là một nhu cầu cấp thiết và mong muốn đối với các ngân hàng thương mại nói chung và ngân hàng Đầu tư và Phát triển (BIDV) nói riêng. Cùng với sự phát triển về công nghệ thì hệ thống này hoàn toàn có thể thực hiện và hứa hẹn mang lại hiệu quả cao. Với thực trạng đó, mục tiêu của luận văn này được chú trọng đến bài toán phân tích, tích hợp công nghệ để xây dựng hệ thống cho phép kiểm soát quá trình giao vận trong ngân hàng. Để đạt được mục tiêu đó, hai công nghệ chính là hệ thống định vị toàn cầu GPS và hệ thống thông tin địa lý sẽ được tìm hiểu và ứng dụng trong giải pháp cho bài toán đặt ra. Những kết quả thu được trong luận văn này được tổng hợp và trình bày trong bachương như sau: - Chương 1. Tổng quan về GIS và công nghệ GPS: trình bày một số lý thuyết cơ bản như: o Tổng quan về GIS,các kỹ thuật quan trọng trong GISnhư mô hình dữ liệu, các ki ểu dữ liệu... và các ứng dụng của GIS o Khái quát chung về hệ thống định vị toàn cầu GPS, cấu trúc của hệ thống định vị toàn cầu, nguyên lý định vị GPS, các ứng dụng GPS. - Chương 2. N ghiên cứu tích hợp hệ thống kiểm soát quá trình giao vận trong ngân hàng: Chương này được tập trung giới thiệu những kết quả: 9
o Tìm hi ểu, đánh giá nhu cầu, phạm vi của hệ thống quản lý giao vận trong ngân hàng nói chung và ngân hàng Đầu tư và phát triển Việt Nam (BIDV) nói riêng. o Nghiên cứuxây dựng q uy trình chung và đặc tả chi tiết quá trình giao vận trong ngân hàng. o Tích hợp công nghệ trong quá trình giao vận: Nghiên cứu các phần mềm GIS hỗ trợ lập trình, tìm hiểu thiết bị GPS. Deleted : t ác giả - Chương 3.Thực nghiệm: Chương này trình bày những kết quả thực nghiệmvới Deleted : t iến hành hệ thống kiểm soát quá trình giao vận cho Ngân hàng Đầu tư và Phát triển Việt Deleted : với Nam (BIDV)gồm các chức năng chính như: Quản lý bản đồ o Khai báo lộ trình khi có xe mới. Hoặc khai báo lại lộ trình của xe o Giám sát được chính xác vị trí và các tình huống xảy ra như: Xe đỗ tại o một vị trí quá lâu, xe đi không đúng lộ trình đề ra Quản lý nhân viên và xe chở tiền o Deleted : C uối cùng tiến hành đánh giá Phần cuối của luận văn đ ược tác giả tóm tắt những đóng góp chính của luận văn, mô hình đề xuất. đồng thời trình bày một số hướng phát triển kế tiếp của luận văn. 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIS VÀ CÔNG NGHỆ GPS 1. Giới thiệu chung Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) và hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - G PS) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực có liên quan đ ến xác địnhvị trí không gian đ ối tượngtrong các chuyên ngành như an ninh, kinh tế,du lịch... ở các nước trên thế giới.Công nghệ GPS bắt đầu được giới thiệu và ứng dụng vào Việt Nam từ giữa những năm 1990 chủ yếu để phục vụ cho việc thu thập số liệu toạ độ chính xác (X, Y, Z) của các điểm trắc địa gốc làm cơ sở phát triển các lưới trắc địa cấp thấp hơn, mà từ các điểm này công tác đo vẽ hiện trạng mặt đất sẽ được tiến hành. Trong những năm gần đây, với việc xuất hiện các thiết bị đo GPS cầm tay đơn giản, rẻ tiền, việc ứng dụng công nghệ GPS vào công tác thu thập thông tin vị trí càng trở nên phổ biến trên thế giới và Việt Nam.Do ưu điểm thu thập nhanh dữ liệu vị trí của các thiết bị GPS cầm tay, một khối lượng dữ liệu có thể được tạo nên trong thời gian ngắn.Do vậy, để có thể khai thác hiệu quả lượng dữ liệu to lớn này, đòi hỏi phải ứng dụng công nghệ GIS vào vi ệc l ưu trữ, xử lý, quản lý, truy cập và bi ểu diễn chung. Đó chính là mối liên quan gi ữa GIS và GPS được đề cập và tìm hi ểu, ứng dụng ở l uận văn này. 2. Tổng quan về GIS 2.1 Khái niệm Hệ thống thông tin địa lý - GIS là một hệ thống để quản lý và khai thác bản đồ, phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ s ở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược). Hiện nay, những thách thức chính mà chúng ta phải đối mặt - bùng nổ dân số, ô nhi ễm, phá rừng, thiên tai -chi ếm một không gian địa lý quan trọng.Khi xác định một công việc kinh doanh mới (như tìm một khu đất tốt cho trồng chuối, hoặc tính toán lộ trình tối ưu cho một chuyến xe khẩn cấp), GIS cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp thông tin, khái quát các vi ễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp, và phát triển các giải pháp hiệu quả mà trước đây không thực hiện được. GIS l à một công cụ được các cá nhân, tổ chức, trường học, chính phủ và các doanh nghiệp sử dụng nhằm hướng tới các phương thức mới giải quyết vấn đề. Việc thể hiện những dữ liệu liên quan đ ến thông tin địa lý trong GIS chủ yếu được sử dụng hai dạng cơ bản sau: 11
 Dữ liệu không gian: mô tả vị trí tương đối và tuyệt đối của một đặc tính địa lý.  Dữ liệu thuộc tính: mô tả các tính chất của dữ liệu không gian và liên quan. Các tính chất này có thể là số lượng hay chất lượng trong tự nhiên. Dữ liệu thuộc tính thường được mô hình hoá bằng mô hình quan hệ. 2.2 Biểu diễn dữ liệu không gian Trong GIS, bản đồ địa lý thực phải đư ợc số hoá thông qua việc sử dụng những kỹ thuật biểu diễn. Những dữ liệu thu đ ược phải thể hiện được những đối tượng thực (như là đường phố, làn đường, cây cối, sông ngòi, …). Hình 1.1: Biểu diễn dữ liệu dạng Vector và Raster Hệ thống thông tin địa lý làm vi ệc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lý khác nhau về cơ bản - mô hình vector và mô hình raster. Trong mô hình vector, thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ x,y. Vị trí của đối tượng điểm, như lỗ khoan, có thể được biểu diễn bởi một toạ độ đ ơn (x,y). Đối tượng dạng đường, như đường giao thông, sông suối, có thể đ ược lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ điểm. Đối tượng dạng vùng, như khu vực buôn bán hay vùng lưu vực sông, được lưu như một vòng khép kín của các điểm toạ độ. Mô hình vector rất hữu ích đối với việc mô tả các đối tượng riêng biệt, nhưng kém hiệu quả hơn trong miêu tả các đối tượng có sự chuyển đổi liên tục như kiểu đất. Mô hình raster đ ược phát triển cho mô phỏng các đối tượng liên tục như vậy. Một ảnh raster là một tập hợp các ô lưới. Mô hình dữ liệu raster biểu diễn các đối t ượng bằng cách sử dụng một lưới bao gồm nhiều ô. Các giá trị của các ô sẽ mô tả vị trí của các đối tượng. Mức độ chi tiết của đối tư ợng phụ thuộc vào kích thước của các ô trong lưới. Định dạng 12
dữ liệu raster rất phù hợp cho các bài toán phân tích không gian cũng như việc lưu các dữ liệu dạng ảnh. Dữ liệu dạng raster không thích hợp cho các ứng dụng như quản lý thửa đất vì ranh giới của các đối tượng cần phải được phân biệt rõ ràng. Cả mô hình vector và raster đều được dùng để lưu dữ liệu địa lý với nhưng ưu điểm, nhược điểm riêng. Các hệ GIS hiện đại có khả năng quản lý cả hai mô hình này. [2] 2.3 Cấu trúc của hệ thống thông tin địa lý Hệ thống thông tin địa lý bao gồm các hợp phần cơ bản như sau: tài liệu không gian, người điều hành, phần cứng, phần mềm. Hình 1.2 Mô hình chức năng của GIS 2 .3 .1 Dữ liệu không gian Dữ liệu không gian cỏ thể đến từ nhiều nguồn, có các nguồn tư li ệu sau: số liệu tính toán thống kê, báo cáo, các quan trắc thực địa, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, bản đồ giấy (dạng analog). Kỹ thuật hiện đại về viễn thám và hệ thống thông tin địa lý có khả năng cung cấp thông tin không gian bao gồm các thuộc tính địa lý, khuôn dạng dữ liệu, tỷ lệ bản đồ và các s ố liệu đo đạc. Việc tích hợp các t ư liệu địa lý từ nhiều nguồn khác nhau là đặc điểm cơ bản của một phần mềm GIS. Thông thường, tư liệu không gian đ ược trình bày dư ới dạng các bản đồ giấy với các thông tin chi ti ết đư ợc tổ chức ở một file riêng. Các tư liệu đó không đáp ứng được các nhu cầu hiện nay về t ư liệu không gian là vì những lý do sau:  Đòi hỏi không gian lưu trữ rất lớn, tra cứu khó khăn. Để nhập và khai thác dữ liệu, nhất thiết phải liên kết được với các thông tin địa lý trên b ản đồ và các dữ liệu 13
thuộc tính khác được lưu trữ riêng biệt và điều này trở nên rất khó khăn với hình thức lưu trữ dạng kho hoặc thư viện.  Các khuôn dạng lưu trữ truyền thống thư ờng không t ương thích với các tiêu chuẩn dữ liệu hiện nay. Thay thế cho các dữ liệu dạng truyền thống, hiện nay t ư liệu dạng số với một khối l ượng rất lớn có thể được lưu trữ trong các đĩa CD, tương ứ ng với những khối lượng rất lớn của tư liệu analoge. Tư li ệu số còn cho khả năng xử lý tự động trên máy tính. Như vậy, hệ thống thông tin địa lý là sự phát triển đặc biệt để sử dụng công nghệ và nghệ thuật máy tính trong việc xử lý tư li ệu không gian dạng số.[1] 2.3 .2 Người điều hành Vì hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống tổng hợp của nhiều công việc kỹ thuật, do đó đòi hỏi người điều hành phải được đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực. Ngư ời điều hành là một phần không thể thiếu đư ợc của Hệ thống thông tin địa lý. Hơn nữa sự phát triển không ngừng của các kỹ thuật phần cứng và phần mềm đòi hỏi người điều hành phải luôn được đào tạo. Những yêu cầu cơ bản về người điều hành bao gồm các vấn đề sau:  Có kiến thức cơ bản về địa lý, bản đồ, máy tính và công nghệ thông tin:  Việc đào tạo cơ bản về địa lý cung cấp khả năng khai thác các đặc điểm không gian (spatical process) và các quá trình không gian, đồng thời phát hiện được mối quan hệ không gian giữa các hợp phần.  Bản đồ học cung cấp các hiểu biết về thiết kế bản đồ, lập bản đồ (ví dụ: Lưới chiếu bản đồ, hệ thống tọa độ, các mẫu ký tự trên bản đồ và các kỹ thuật in ấn).  Khoa học về máy tính và thông tin cung cấp các kiến thức cơ bản về phần cứng máy tính và vận hành thông thạo các chương trình liên kết phần cứng.  Có kinh nghiệm trong việc sử dụng các phần mềm GIS: việc đào tạo các phần mềm chủ yếu thường tập trung vào vi ệc xử lý GIS, lập trình cơ bản, quản lý cơ sở dữ liệu và một số công việc khác có liên quan đến tích hợp thông tin.  Có hiểu bi ết nhuần nhuyễn về dữ liệu: hiểu về nguồn dữ liệu, nội dung và độ chính xác của dữ liệu, tỷ lệ bản đồ nguyên thủy và các số liệu đo đạc của tập dữ liệu, cấu trúc của dữ liệu. 14
 Có khả năng phân tích không gian. Yêu cầu được đ ào tạo về các phương pháp xử lý thống kê và xử lý định tính trong địa lý, việc đào tạo cho ngư ời xử lý có thể lựa chọn phương pháp tốt nhất để phân tích và áp dụng nhằm đưa ra kết quả tốt nhất. Các yêu cầu trên là cần thiết đối với người điều hành Hệ thống thông tin địa lý. Các huấn luyện chi tiết sẽ tùy thuộc nội dung và mục tiêu cũng như khả năng của máy tính và phần mềm để lực chọn những chương trình đào tạo thích hợp. 2.3 .3 Phần cứng (máy tính và thiết bị ngoại vi) Phần cứng của một hệ thống thông tin địa lý bao gồm các hợp phần sau: Bộ xử lý trung tâm (CPU), thiết bị nhập dữ liệu, lưu dữ liệu và thiết bị xuất dữ liệu. Bộ xử lý trung tâm (central processing unit - CPU): hệ thống điều khiển, bộ nhớ, tốc độ xử lý là những yếu tố quan trọng nhất của CPU. Hiện nay xử lý hệ thống thông tin địa lý trên nền unix là hệ thống có đủ các chức năng nhất, trong khi với máy CP thì hệ thống thông tin địa lý có những chức năng hạn chế hơn. Các hệ xử lý GIS trước đây, phần lớn đều chạy trong trạm Unix. Trạm Unix cho phép lưu trữ cơ s ở dữ liệu lớn và nhi ều chức năng xử lý khác nhau. Tất nhiên với sự trợ giúp của window NT thì PC cũng có thể so sánh được với hệ unix. Ví dụ điểm hình về một hệ thống có hiệu quả là một hệ Unix nhỏ có cài đặt phần mềm ARC/INFO để quản lý và vận hành Hệ thống thông tin địa lý. Hiện nay, các hệ thống xử lý liên tục được nâng cấp và khoảng cách giữa trạm Unix và PC càng hẹp dần. Nhập, lưu dữ và xuất dữ liệu: các thiết bị ngoại vi phục vụ cho việc nhập dữ liệu là: Bàn số hoá, máy quét để chuyển đổi dữ liệu analoge thành dạng số. Hoặc đọc băng và đĩa CD - ROM có nhiệm vụ lấy thông tin hiện có trong băng và đĩa. Các phương tiện thông dụng là ổ đĩa cứng, ổ đọc băng, ổ đĩa quang có thể ghi và xoá dữ liệu. Thiết bị xuất dữ liệu bao gồm máy in đen trắng và màu, báo cáo, kết quả phân tích, máy in kim (plotter). Hi ện nay, với sự phát triển của công nghệ tin học và đi ện tử, đặc biệt là khi có thi ết bị mạng cho phép san sẻ các chức năng và trao đ ổi giữa những người sử dụng và càng tạo điều kiện cho hệ thống thông tin địa lý phát triển. 2.3 .4 Phần mềm Một hệ thống phần mềm xử lý GIS yêu cầu phải có hai chức năng sau: tự động hoá bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu. Sự phát triển kỹ thuật GIS hiện đại liên quan đến sự phát tri ển của hai hợp phần này. a. Tự động hóa bản đồ 15
Bản đồ học là môn khoa học, nghệ thuật và kỹ thuật thành lập bản đồ. Do đó, tự động hoá bản đồ là thành lập bản đồ với sự trợ giúp của máy tính. Một bản đồ là s ự thể hiện bằng đồ họa của mối quan hệ không gian và các hình dạng (Pobinson và NNK, 1984) và mỗi một bản đồ là sự mô hình hoá thực tế theo những tỷ lệ nhất định. Mô hình đó yêu cầu biến đổi các số liệu ghi bản đồ thành bản đồ và gồm các công đoạn sau: Lựa chọn, phân loại, làm đơn giản hóa và tạo mẫu ký tự (Den - 1990). Máy tính trợ giúp cho bản đồ học ở nhiều phương diện như sau:  Trước hết, bản đồ trong máy tính là dạng số nên dễ dàng chỉnh sửa và việc chỉnh lý đó tốn ít công sức hơn so với việc không có sự trợ giúp của máy tính. Mặc dù vi ệc số hóa có thể dẫn đến nhiều lỗi và làm giảm độ chính xác, song các lỗi đó có thể sửa dễ dàng nếu phát hi ện được. Khi đó, bản đồ sẽ đ ược hoàn thiện và lượng thông tin s ẽ được nâng lên. Đặc biệt, việc bổ sung thông tin cho bản đồ cũng dễ dàng thực hiện được.  Thứ hai, quá trình tạo chú giải và các chỉ dẫn lên bản đồ được thao tác với tốc độ nhanh nên giá thành thấp. Việc lựa chọn, phân loại và làm đơn giản hóa các đặc điểm bản đồ cũng được thực hiện một cách khoa học. Quá trình thiết kế và khái quát hóa bản đồ cũng được lập trình và tạo nên các chức năng cụ thể của phần mềm. Kết quả như mong muốn có thể đạt đư ợc bởi nhiều cán bộ bản đồ hoặc do chính một cán bộ bản đồ làm trong nhi ều thời gian khác nhau.  Thứ ba, thiết kế bản đồ có thể được hoàn thi ện hơn qua việc thử và chỉnh sửa lỗi. Kích thước, hình dạng hoặc vị trí của chữ hoặc ký hiệu trên bản đồ có thể dễ dàng được thay đổi và đưa về vị trí chính xác như mong muốn. b. Quản lý dữ liệu Chức năng thứ hai của phần mềm GIS là hệ thống quản lý dữ liệu. Hệ thống thông tin địa lý phải có khả năng điều khiển các dạng khác nhau của dữ liệu địa lý đồng thời có thể quản lý hiệu quả một khối lượng lớn dữ liệu với một trật tự rõ ràng. Một yếu tố rất quan trọng của phần mềm GIS là cho khả năng liên kết hệ thống giữa việc tự động hóa bản đồ và quản lý cơ sở dữ liệu. Các tài liệu mô tả cho một vị trí bất kỳ, có thể liên hệ một cách hệ thống với vị trí không gian của chúng. Sự liên kết đó là một ưu thế nổi bật của việc vận hành H ệ thống thông tin địa lý:  Thứ nhất: các tài liệu liệu thuộc tính nhất thiết phải đ ược thể hiện trên những chi tiết của bản đồ. Ví dụ số liệu về dân số của một thành phố cũng được gọi ra một cách tự động mà không cần phải có một sự tra cứu nào khác. Đối với bản đồ học 16
thì công việc tra cứu thường phải làm độc lập, không thực hiện tự động được. Ngoài ra vi ệc bổ sung số liệu cũng đòi hỏi phải được cập nhật thường xuyên nên chỉ hệ thống thông tin địa lý mới có thể đáp ứng được đầy đủ.  Thứ hai: sự thay đổi về những chi tiết bản đồ nhất thiết phải phù hợp với sự thay đổi về tự nhiên thuộc tính. Ví dụ, sự thay đổi về diện tích đô thị về số liệu phải tương x ứng với sự thay đổi về đường ranh giới thành phố. Khi thay đổi ranh giới thì s ố liệu tính toán về diện tích cũng tự động được thay đổi. 2.4 Các chức năng của GIS Một phần mềm GIS các các chức năng cơ bản như sau: nhập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, điều khiển dữ liệu, hiển thị dữ liệu theo cơ sở địa lý và đưa ra những quyết định (decision making) (Calkins và Tomlinson 1997). Có thể khái quát về các chức năng đó như sau: Nhập và bổ sung dữ liệu (entry and updating): Một trong những chức năng quan trọng của hệ thống thông tin đ ịa lý là nhập và b ổ sung dữ liệu mà công việc đó không tiến hành riêng rẽ. Bất kỳ một hệ thống nào cũng phải cho phép nhập và bổ sung dữ liệu, nếu không có chức năng đó thì không đư ợc xem là một hệ thống thông tin địa lý vì chức năng đó là một yêu cầu bắt buộc phải có. Việc nhập và b ổ sung dữ liệu phải cho phép sử dụng nguồn tự liệu dưới dạng số hoặc dạng analog. Dạng tư li ệu không gian như bản đồ giấy hoặc ảnh vệ tinh, ảnh máy bay phải được chuyển thành dạng số và các nguồn t ư li ệu số khác cũng phải chuyển đổi được để tương thích với cơ s ở dữ liệu trong hệ thống đang sử dụng. Chuyển đổi dữ liệu: chuyển đổi dữ liệu là một chức năng rất gần với việc nhập và bổ sung dữ liệu. Nhiều phần mềm thương mại cố gắng giữ độc quyền bằng cách hạn chế đưa các khuôn dạng dữ liệu theo loại phổ cập. Tuy nhiên người sử dụng phải lựa chọn để hạn chế việc phải số hóa thêm những tài liệu hiện đang có ở dạng số. Trong thực tế, cùng một t ư li ệu nhưng có thể tồn tại ở nhiều khuôn dạng khác nhau. Vì vậy, đối với tư liệu quốc gia, không thể chỉ lưu giữ ở một dạng thuộc tính riêng biệt mà cần thiết phải lưu giữ ở nhiều khuôn dạng có tích chất phổ biến để sử dụng được trong nhiều ứng dụng khác nhau. Như vậy, một phần mềm GIS cần phải có chức năng nhập và chuyển đổi nhi ều khuôn dạng dữ liệu khác nhau. Lưu giữ tư liệu: Một chức năng quan trọng của hệ thống thông tin địa lý là lưu giữ và tổ chức cơ s ở dữ liệu do sự đa dạng và với một khối lượng lớn của dữ liệu không gian: đa dạng về thuộc tính, về khuôn dạng, về đơn vị đo, về tỷ lệ bản đồ. Hai yêu cầu 17
cơ bản trong việc lưu trữ dữ liệu là: thứ nhất l à phải tổ chức nguồn dữ liệu sao cho đảm bảo độ chính xác và không mất thông tin, thứ hai là các tài liệu cho cùng một khu vực song các dữ liệu lại khác nhau về tỷ lệ, về đơn vị đo... thì phải được định vị chính xác và chuyển đổi một cách hệ thống để có thể xử lý hiệu quả. Điều khiển dữ liệu (data manipulation): Do nhiều hệ thống thông tin địa lý hoạt động đòi hỏi tư liệu không gian phải được lựa chọn với một chỉ tiêu nhất định được phân loại theo một phương thức riêng, tổng hợp thành những đặc điểm riêng của hệ thống, do đó hệ thống thông tin địa lý phải đảm nhiệm được chức năng điều khiển thông tin không gian. Khả năng điều khỉển cho phép phân tích, phân loại và tạo lập các đặc điểm bản đồ thô ng qua các dữ liệu thuộc tính và thuộc tính địa lý được nhập vào hệ thống. Các thuộc tính khác nhau có thể được tổng hợp, nắm bắt một cách riêng biệt và những sự khác biệt có thể được xác định, được tính toán và được can thiệp, biến đổi. Trình bày và hiển thị: Đây cũng là một chức năng bắt buộc phải có của một Hệ thống thông tin địa lý. Không gian dưới dạng tài liệu nguyên thủy hay tài liệu được xử lý cần được hiển thị dưới các khuôn dạng như: chữ và s ố (text), dạng bảng biểu (tabular) hoặc dạng bản đồ. Các tính toán chung và kết quả phân tích được lưu giữ ở dạng chữ và số để dễ dàng in ra hoặc trao đổi giữa các lỗ phần mềm khác nhau. Các dữ liệu thuộc tính có thể đ ược lưu ở dạng bảng biểu hoặc các dạng cố định khác. Bản đồ được thiết kế để hiển thị trên màn hình hoặc lưu dưới dạng điểm (plot file) để in. Như vậy, hiển thị và in ra là những chức năng rất cần thiết của một Hệ thống thông tin địa lý. Phân tích không gian: Trước đây, chỉ có 5 chức năng mô tả ở trên là được tập trung, phát tri ển bởi những người xây dựng Hệ thống thông tin địa lý. Chức năng thứ sáu là phân tích không gian được phát triển một cách thần kỳ dựa vào sự tiến bộ của công nghệ và nó trở nên thực sự hữu ích cho ngư ời ứng dụng. Những định nghĩa về hệ thống thông tin địa lý trước đây đã trở thành thực tiễn trên cơ sở ứng dụng trực tiếp chức năng phân tích không gian. Theo quan điểm hiện nay thì chức năng đó cần thiết phải có đối với một hệ thống được gọi là H ệ thống thông tin địa lý. Tất nhiên các chức năng có thể khác nhau đối với từng hệ thống song đối với một hệ thống thông tin địa lý sử dụng tư liệu bản đồ thì chức năng đó là băt buộc. Với một hệ thống như vậy thì các mô tả bằng lời có thể tổ chức thành các tham s ố riêng, các mô hình giải thích, dự báo đều có thẻ thực hiện trong chức năng xử lý không gian. 2.5 Các phép chiếu Trong phần này ta sẽ tìm hi ểu ba phép chiếu cơ bản và thường được sử dụng nhất đó là phép chiếu với mặt chiếu: mặt hình nón, mặt hình trụ và mặt phẳng phương vị . 18
Bước đầu tiên khi tiến hành phép chiếu này là tạo ra một hay một tập các điểm tiếp xúc. Các đi ểm tiếp xúc này được gọi là các tiếp điểm hay là tiếp tuyến (trong trường hợp là đường thẳng). Các điểm này có vai trò rất quan trọng, vì đ ộ biến dạng của phép chiếu trên những điểm này bằng không. Độ biến dạng sẽ tăng khi khoảng cách giữa điểm chiếu và điểm tiếp xúc tăng. Mặt hình nón Để thực hiên phép chiếu này người ta cho dùng một mặt hình nón “úp” lên b ề mặt cầu. Đường thẳng tiếp xúc giữa mặt nón và mặt cầu là một vĩ tuyến và được gọi là vĩ tuyến chuẩn. Các đư ờng kinh t uyến sau khi chiếu mặt nón sẽ thành những đường thẳng đứng, các đường vĩ tuyến sẽ tạo thành những đường tròn. Sau khi thực hiện phép chiếu, người ta sẽ cắt hình nón dọc theo một kinh tuyến bất kỳ, lúc này ta sẽ được kết quả của phép chiếu trên bề mặt nón. Sự giao nhau giữa những đường thẳng và cung tròn sẽ tạo nên một mặt lưới. Đường thẳng đối diện với đường cắt được gọi là kinh tuyến trung tâm. Càng xa vĩ tuyến chuẩn độ biến dạng càng tăng. Do đó đ ể tăng độ chính xác người ta cắt bỏ phần đỉnh của mặt nón hay ta không tiến hành chi ếu lên vùng này. Phép chi ếu này thư ờng được dùng cho vi ệc chiếu các vùng có các vĩ tuyến trung bình chạy quavà hướng theo chiều đông - tây. Hình 1.3: Mặt chiếu hình nón Mặt hình trụ Giống như phép chi ếu mặt nón, phép chiếu này cũng có một đường thẳng tiếp tuyến. Khi sử dụng mặt trụ, người ta phân làm 3 loại tuỳ thuộc vào vị trí tương đối của mặt trụ so với mặt cầu:  Hình trụ đư ợc đặt theo phương thẳng đứng và tiếp xúc với mặt cầu theo một vĩtuyến, thường là đư ờng xích đạo. Gọi là phép chi ếu Mercator.  Hình trụ đư ợc đặt theo phương nằm ngang, đường thẳng tiếp xúc là một kinh tuyến. Gọi là phép chiếu Transverse.  Hình trụ đặt xiên và ti ếp xúc với mặt cầu theo một đường tròn có bán kính lớn nhất (bằng với bán kính đường xính đạo). G ọi là phép chi ếu Oblique. 19
Phép chiếu thường được sử dụng nhất là Mercator. Trong phép chiếu này, các đường kinh tuyến sẽ được chiếu thành những đường thẳng đứng cách đều nhau, các đường vĩ tuyến sẽ trở thành những đư ờng nằm ngang khoảng cách không đều nhau; tăng dần về phía hai cực. Do đó biến dạng sẽ tăng dần về phía hai cực. Sau khi thực hiện phép chiếu, người ta sẽ cắt mặt hình trụ dọc theo một kinh tuyến, trải ra trên mặt phẳng ta sẽ thu được kết quả. Hình 1.4: Mặt chiếu hình trụ Mặt phẳng phương vị Là phép chiếu dữ liệu bản đồ lên một mặt phẳng tiếp xúc với mặt cầu. Điểm tiếp xúc này có thể là: nằm tại hai cực, tại đường xích đạo, hoặc tại một vị trí bất kỳ nằm giữa. Vị trí của điểm tiếp xúc cho ta biết vị trí tương đ ối của mặt phẳng chiếu với mặt cầu và tạo nên ba ki ểu chiếu khác nhau: polar, equatorial và oblique. Hình 1.5: Các vị trí của mặt phẳng phương vị Mặt phẳng chiếu tiếp xúc với cực của mặt cầu là kiểu chiếu đơn giản nhất và cũng hay dùng nhất. Trong phép chiếu này, các đường kinh tuyến s ẽ được chiếu thành một chùm 20