ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH DƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
ĐẶNG NHƯ PHÚ
NỘI SUY THỜI GIAN ĐẾN TẠI MỘT TRẠM CỦA XE
BUÝT TRÊN BẢN ĐỒ KHÔNG GIAN – THỜI GIAN
CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG TIN
MÃ SỐ: 8480104
LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. TRẦN VĨNH PHƯỚC
BÌNH DƯƠNG - 2019
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự
hướng dẫn khoa học của Thầy PGS. TS. Trần Vĩnh Phước. Các nội dung nghiên
cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố bất kỳ dưới hình thức
nào từ trước đến nay.
Những số liệu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính
tác giả thu thập trong quá trình thực nghiệm tại các trạm xe buýt ở thành phố Hồ
Chí Minh.
Ngoài ra, luận văn còn sử dụng các bài báo của các tác giả đã nghiên cứu
trước đây để phục vụ cho việc nghiên cứu và ứng dụng nhằm xử lý các vấn đề
được nêu ra trong luận văn. Các nội dung, nhận xét, đánh giá, hình ảnh và số liệu
của các tác giả khác được nêu trong luận văn đều có trích dẫn và chú thích nguồn
gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm
về nội dung luận văn của mình. Trường đại học Thủ Dầu Một và giáo viên hướng
dẫn không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong
quá trình thực hiện (nếu có).
Bình Dương, ngày 01 tháng 3 năm 2019
Tác giả
Đặng Như Phú
iii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Trường
đại học Thủ Dầu Một. Cảm ơn Ban Giám hiệu Nhà trường đã tạo điều kiện tốt nhất
để em có thể thực hiện tốt luận văn. Cảm ơn Phòng Sau đại học đã giúp đỡ và
hướng dẫn em cách trình bày luận văn đúng theo quy định và em cũng cảm ơn các
quý Thầy Cô trong Khoa Kỹ thuật - công nghệ đã dạy cho em những kiến thức nền
tảng, thực tế để em có thể tự tin làm tốt được luận văn. Cảm ơn các bạn trong lớp
cao học CH16TH01 – Chuyên ngành Hệ thống thông tin đã động viên, chia sẻ kinh
nghiệm cho em.
Đặc biệt, em xin cảm ơn giảng viên hướng dẫn PGS. TS. Trần Vĩnh Phước
đã tận tâm truyền đạt những kiến thức về lĩnh vực Trực quan hóa dữ liệu và những
tài liệu bổ ích mà Thầy dày công nghiên cứu để em được khai sáng tri thức. Thầy
cũng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hết lòng từ khi bắt đầu thực hiện đề tài
cho đến khi hoàn thành. Em xin ghi khắc công ơn này.
Từ đáy lòng mình, em xin biết ơn vô hạn tới gia đình thân yêu, công sinh
thành, nuôi dưỡng và sự động viên của bố mẹ đã cho em động lực để nghiên cứu
và hoàn thiện luận văn. Cám ơn những người bạn thân thiết đã chăm sóc, khích lệ
em trong quá trình nghiên cứu.
Em xin kính chúc quý Thầy Cô và các bạn thật nhiều sức khỏe, niềm vui và
luôn thành công trong công việc và cuộc sống.
iv
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Bản đồ không gian - thời gian là một hình khối không gian – thời gian, các
hành trình của các xe buýt qua các trạm sẽ được trực quan hóa trên bản đồ này.
Với mỗi tuyến, một hành trình của một xe buýt đi qua tất cả các trạm dừng được
biểu diễn trên bản đồ không gian - thời gian là một đường cong liên tục nối các
điểm không gian - thời gian. Trong thực tế, hầu hết các xe buýt đến trạm là không
đúng theo thời gian quy định (sớm hoặc muộn). Do đó, để hỗ trợ hành khách đánh
giá thời gian đến trạm của xe buýt và hỗ trợ các chuyên giá dựa vào đó để đánh
giá tình hình giao thông tại thành phố, một lý thuyết tập mờ đã được đề xuất nhằm
mờ hóa thời gian đến thực tế của xe buýt tại một trạm dừng thông qua một cặp (Ti,
mi) với i=[1,5], mi chính là xác xuất đến trạm thuộc khoảng thời gian Ti được thống
kê trong khoảng thời gian 30 ngày trước đó. Phương pháp này chỉ cho phép người
dùng xem xét tình hình đến trạm của xe buýt của các ngày trước đó để đưa ra nhận
định thời gian đến trạm của xem buýt tại thời điểm hiện tại. Do đó, để hỗ trợ người
dùng dự đoán thời gian đến trạm của xe buýt tại từng thời điểm quan sát, phương
pháp nội suy sai phân tiến Newton (Newton’s forward difference interpolation)
được sử dụng để nội suy thời gian đến trạm của xe buýt, sau đó sử dụng mạng
LSTM Networks điều chỉnh độ sai lệch giữa thời gian thực tế và thời gian nội suy.
Khi đó, thời gian đến dự kiến được biểu diễn trên bản đồ không gian thời gian là
một bộ (t’, p), trong đó t’ là thời gian dự đoán xe buýt sẽ đến trạm, p độ chính xác
(%). Việc biểu diễn thời gian đến trên bản đồ không gian-thời gian sẽ giúp cho
hành khách đón xe buýt hiệu quả hơn và các nhà quản lý xe buýt có thể xem xét
và đánh giá mức độ tắc đường trên mọi hành trình và khả năng lái xe của các tài
xế.
v
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................... II
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... III
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................... IV
MỤC LỤC ......................................................................................................... V
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................. VII
DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ ........................................................................ VIII
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................... IX
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ..................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .....................................................................1
1.2. PHÁT BIỂU VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.........................................................2
1.3. MỤC TIÊU ...................................................................................................3
1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...............................................3
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................3
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ...............................................................................4
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................4
1.6. CÂU HỎI NGHIÊN CỨU ĐẶT RA ĐỂ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN ............4
1.7. CẤU TRÚC LUẬN VĂN .............................................................................5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU ĐƯỢC LIÊN QUAN .....7
2.1. GIỚI THIỆU ................................................................................................7
2.2. CÁC KHÁI NIỆM ĐƯỢC LIÊN QUAN ......................................................7
2.3. TRỰC QUAN HÓA .....................................................................................8
2.3.1. Tổng quan .............................................................................................8
2.3.2. Trực quan hóa dữ liệu .......................................................................... 11
2.4. BẢN ĐỒ KHÔNG GIAN – THỜI GIAN ................................................... 11
2.5. NỘI SUY SAI PHÂN TIẾN NEWTƠN ..................................................... 13
2.6. MẠNG LSTM ............................................................................................ 14
2.6.1. Tổng quan ........................................................................................... 14
2.6.2. Mô hình mạng LSTM .......................................................................... 15
2.6.3. Ý tưởng cơ bản của mạng LSTM ......................................................... 16
2.6.3.1. Trạng thái tế bào (Cell State) ........................................................ 16
2.6.3.2. Cấu trúc cổng (Gates) ................................................................... 17
2.6.4. Một số biến thể của mạng LSTM ......................................................... 19
CHƯƠNG 3: NỘI SUY THỜI GIAN ĐẾN TẠI MỘT TRẠM CỦA XE BUÝT
.......................................................................................................................... 21