Tài liệu Nghiên cứu tích hợp hệ thống kiểm soát quá trình giao vận trong ngân hàng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG 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 TRƢỜNG 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 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN NGỌC HOÁ HÀ NỘI - 2011 Mục lục DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................... 7 CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ......................................................................................... 8 MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 9 CHƢƠNG 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 diễn 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 CHƢƠNG 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 Phƣơng 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 đƣờng vận chuyển hàng đặc biệt ....................... 34 4.5 Phối hợp bảo vệ trên tuyến đƣờng vận chuyển hàng đặc biệt............... 34 4.6 Tổ chức tiếp nhận hàng đặc biệt .......................................................... 34 4.7 áp tải Lực lƣợng lao động vận chuyển hàng đặc biệt và trách nhiệm của ngƣời 34 4.8 Trách nhiệm bảo vệ vận chuyển hàng đặc biệt .................................... 35 4.9 Trách nhiệm của ngƣời điều khiển phƣơng tiện ................................... 36 4.10 Sổ sách theo dõi vận chuyển hàng đặc biệt .......................................... 36 Tích hợp công nghệ trong quản lý giao vận ......................................... 36 5. 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 Kết luận .............................................................................................. 43 6. CHƢƠNG 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 chƣơng trình ................................................................ 45 2.3 Use case khai báo xe ........................................................................... 46 2.4 Use case khai báo lộ trình ................................................................... 47 Cài đặt chƣơng trình ........................................................................... 48 3. 3.1 Tổ chức dữ liệu hệ thống..................................................................... 48 3.2 Môi trƣờng phát triển .......................................................................... 50 Thực nghiệm ....................................................................................... 51 4. 4.2 Đánh giá ............................................................................................. 55 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .................................................... 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 58 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Dạng Vector và Raster Hình 1.2: Mô hình chức năng của GIS Hình 1.3: Mặt chiếu hình nón Hình 1.4: Mặt chiếu hình trụ 12 13 19 20 Hình 1.5: Các vị trí của mặt phẳng phương vị Hình 1.6: Xác định hiệu số giữa các thời điểm Hình 2.1: Quy trình giao vận trong ngân hàng Hình 2.2: Mô hình tích hợp hệ thống Hình 2.3: Mô hình hệ thống thông tin đi động GSM Hình 2.4 : Chương trình ArcView GIS Hình 3.1: Mô hình kiến trúc tổng thể hệ thống giám sát giao vận Hình 3.2: Usercase chức năng giám sát xe Hình 3.3: Usercase chức năng hệ thống Hình 3.4: Dữ liệu chương trình Hình 3.5: Giao diện chính Hình 3.6: Quản lý xe Hình 3.7: Quản lý chủ xe Hình 3.8a: Khai báo lộ trình xe Hình 3.8b: Khai báo lộ trình xe Hình 3.9: Giám sát xe 20 24 31 36 38 41 45 46 46 50 52 53 53 54 54 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 tế 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 tục mở rộng quy mô hoạt động, gia tăng số lƣợng 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 nhƣ:tiền mặt, giấy tờ có giá, vàng... giữa trụ sở chính của ngân hàng với các chi nhánh, giữa chi nhánh ngân hàng nhà nƣớc với các ngân hàng thƣơng mại tăng cao.Nhu cần đảm bảo an ninh, an toàn tuyệt đối các đối tƣợng đƣợc vận chuyển giữa các điểm giao dịch trong các ngân hàng, tổ chức tài chính. Về cơ sở pháp lý, khi Nghị 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 tƣ vào các hệ thống quản lý quá trình giao vận và dịch vụ định vị toàn cầu. Nhƣ vậy việc xây dựng một hệ thống giám sát quá trình giao vận hàng hóa giá trị cho Ngân hàng là một nhu cầu cấp thiết và mong muốn đối với các ngân hàng thƣơng mại nói chung và ngân hàng Đầu tƣ 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 đƣợc 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 đƣợc mục tiêu đó, hai công nghệ chính là hệ thống định vị toàn cầu GPS và hệ thống thông tin địa lý sẽ đƣợc tìm hiểu và ứng dụng trong giải pháp cho bài toán đặt ra. Những kết quả thu đƣợc trong luận văn này đƣợc tổng hợp và trình bày trong bachƣơng nhƣ sau: - Chƣơng 1. Tổng quan về GIS và công nghệ GPS: trình bày một số lý thuyết cơ bản nhƣ: o Tổng quan về GIS,các kỹ thuật quan trọng trong GISnhƣ mô hình dữ liệu, các kiểu 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. - Chƣơng 2. Nghiên cứu tích hợp hệ thống kiểm soát quá trình giao vận trong ngân hàng: Chƣơng này đƣợc tập trung giới thiệu những kết quả: 9 o Tìm hiểu, đánh giá nhu cầu, phạm vi của hệ thống quản lý giao vận trong ngân hàng nói chung và ngân hàng Đầu tƣ và phát triển Việt Nam (BIDV) nói riêng. o Nghiên cứuxây dựng quy 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. - Chƣơng 3.Thực nghiệm: Chƣơng này tác giả trình bày những kết quả tiến hành thực nghiệmvới hệ thống kiểm soát quá trình giao vận cho Ngân hàng Đầu tƣ và Phát triển Việt Nam (BIDV)với gồm các chức năng chính nhƣ: o Quản lý bản đồ o Khai báo lộ trình khi có xe mới. Hoặc khai báo lại lộ trình của xe o Giám sát đƣợc chính xác vị trí và các tình huống xảy ra nhƣ: Xe đỗ tại một vị trí quá lâu, xe đi không đúng lộ trình đề ra o Quản lý nhân viên và xe chở tiền Cuối cùng tiến hành đánh giá mô hình đề xuất. Phần cuối của luận văn đƣợc tác giả tóm tắt những đóng góp chính của luận văn, đồng thời trình bày một số hƣớng phát triển kế tiếp của luận văn. 10 CHƢƠNG 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 - GPS) ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực có liên quan đến xác địnhvị trí không gian đối tƣợngtrong các chuyên ngành nhƣ an ninh, kinh tế,du lịch... ở các nƣớc trên thế giới.Công nghệ GPS bắt đầu đƣợc 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 lƣới trắc địa cấp thấp hơn, mà từ các điểm này công tác đo vẽ hiện trạng mặt đất sẽ đƣợc 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 ƣu điểm thu thập nhanh dữ liệu vị trí của các thiết bị GPS cầm tay, một khối lƣợng dữ liệu có thể đƣợc tạo nên trong thời gian ngắn.Do vậy, để có thể khai thác hiệu quả lƣợng dữ liệu to lớn này, đòi hỏi phải ứng dụng công nghệ GIS vào việc lƣu trữ, xử lý, quản lý, truy cập và biểu diễn chung. Đó chính là mối liên quan giữa GIS và GPS đƣợc đề cập và tìm hiểu, ứng dụng ở luận 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 tƣợng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thƣờng (nhƣ 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 đƣợc 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 lƣợc). Hiện nay, những thách thức chính mà chúng ta phải đối mặt - bùng nổ dân số, ô nhiễm, phá rừng, thiên tai-chiếm một không gian địa lý quan trọng.Khi xác định một công việc kinh doanh mới (nhƣ tìm một khu đất tốt cho trồng chuối, hoặc tính toán lộ trình tối ƣu cho một chuyến xe khẩn cấp), GIS cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp thông tin, khái quát các viễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp, và phát triển các giải pháp hiệu quả mà trƣớc đây không thực hiện đƣợc. GIS là một công cụ đƣợc các cá nhân, tổ chức, trƣờng học, chính phủ và các doanh nghiệp sử dụng nhằm hƣớng tới các phƣơng thức mới giải quyết vấn đề. 11 Việc thể hiện những dữ liệu liên quan đến thông tin địa lý trong GIS chủ yếu đƣợc sử dụng hai dạng cơ bản sau:  Dữ liệu không gian: mô tả vị trí tƣơng 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 lƣợng hay chất lƣợng trong tự nhiên. Dữ liệu thuộc tính thƣờng đƣợc mô hình hoá bằng mô hình quan hệ. 2.2 Biểu diễn dữ liệu không gian Trong GIS, bản đồ địa lý thực phải đƣợc số hoá thông qua việc sử dụng những kỹ thuật biểu diễn. Những dữ liệu thu đƣợc phải thể hiện đƣợc những đối tƣợng thực (nhƣ là đƣờng phố, làn đƣờng, cây cối, sông ngòi, …). Hình 1.1: Biểu diễn dữ liệu dạng Vector và Raster Hệ thống thông tin địa lý làm việc 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, đƣờng và vùng đƣợc mã hoá và lƣu dƣới dạng tập hợp các toạ độ x,y. Vị trí của đối tƣợng điểm, nhƣ lỗ khoan, có thể đƣợc biểu diễn bởi một toạ độ đơn (x,y). Đối tƣợng dạng đƣờng, nhƣ đƣờng giao thông, sông suối, có thể đƣợc lƣu dƣới dạng tập hợp các toạ độ điểm. Đối tƣợng dạng vùng, nhƣ khu vực buôn bán hay vùng lƣu vực sông, đƣợc lƣu nhƣ một vòng khép kín của các điểm toạ độ. Mô hình vector rất hữu ích đối với việc mô tả các đối tƣợng riêng biệt, nhƣng kém hiệu quả hơn trong miêu tả các đối tƣợng có sự chuyển đổi liên tục nhƣ kiểu đất. Mô hình raster đƣợc phát triển cho mô phỏng các đối tƣợng liên tục nhƣ vậy. Một ảnh raster là một tập hợp các ô lƣới. Mô hình dữ liệu raster biểu diễn các đối tƣợng bằng cách sử 12 dụng một lƣới bao gồm nhiều ô. Các giá trị của các ô sẽ mô tả vị trí của các đối tƣợng. Mức độ chi tiết của đối tƣợng phụ thuộc vào kích thƣớc của các ô trong lƣới. Định dạng dữ liệu raster rất phù hợp cho các bài toán phân tích không gian cũng nhƣ việc lƣu các dữ liệu dạng ảnh. Dữ liệu dạng raster không thích hợp cho các ứng dụng nhƣ quản lý thửa đất vì ranh giới của các đối tƣợng cần phải đƣợc phân biệt rõ ràng. Cả mô hình vector và raster đều đƣợc dùng để lƣu dữ liệu địa lý với nhƣng ƣu điểm, nhƣợc 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 nhƣ sau: tài liệu không gian, ngƣời 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 tƣ liệu 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 số liệu đo đạc. Việc tích hợp các tƣ liệu địa lý từ nhiều nguồn khác nhau là đặc điểm cơ bản của một phần mềm GIS. Thông thƣờng, tƣ liệu không gian đƣợc trình bày dƣới dạng các bản đồ giấy với các thông tin chi tiết đƣợc tổ chức ở một file riêng. Các tƣ liệu đó không đáp ứng đƣợc các nhu cầu hiện nay về tƣ liệu không gian là vì những lý do sau: 13  Đòi hỏi không gian lƣu trữ rất lớn, tra cứu khó khăn. Để nhập và khai thác dữ liệu, nhất thiết phải liên kết đƣợc với các thông tin địa lý trên bản đồ và các dữ liệu thuộc tính khác đƣợc lƣu trữ riêng biệt và điều này trở nên rất khó khăn với hình thức lƣu trữ dạng kho hoặc thƣ viện.  Các khuôn dạng lƣu trữ truyền thống thƣờng không tƣơng thích với các tiêu chuẩn dữ liệu hiện nay. Thay thế cho các dữ liệu dạng truyền thống, hiện nay tƣ liệu dạng số với một khối lƣợng rất lớn có thể đƣợc lƣu trữ trong các đĩa CD, tƣơng ứng với những khối lƣợng rất lớn của tƣ liệu analoge. Tƣ liệu số còn cho khả năng xử lý tự động trên máy tính. Nhƣ 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 tƣ liệu 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 ngƣời điều hành phải đƣợc đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực. Ngƣời điều hành là một phần không thể thiếu đƣợc 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 ngƣời điều hành phải luôn đƣợc đào tạo. Những yêu cầu cơ bản về ngƣời 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 đƣợc 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: Lƣới 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 chƣơng trình liên kết phần cứng.  Có kinh nghiệm trong việc sử dụng các phần mềm GIS: việc đào tạo các phần mềm chủ yếu thƣờng tập trung vào việc 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 biết 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 đƣợc đào tạo về các phƣơng pháp xử lý thống kê và xử lý định tính trong địa lý, việc đào tạo cho ngƣời xử lý có thể lựa chọn phƣơng pháp tốt nhất để phân tích và áp dụng nhằm đƣa ra kết quả tốt nhất. Các yêu cầu trên là cần thiết đối với ngƣời điều hành Hệ thống thông tin địa lý. Các huấn luyện chi tiết sẽ tùy thuộc nội dung và mục tiêu cũng nhƣ khả năng của máy tính và phần mềm để lực chọn những chƣơng 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, lƣu 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 trƣớc đây, phần lớn đều chạy trong trạm Unix. Trạm Unix cho phép lƣu trữ cơ sở dữ liệu lớn và nhiều chức năng xử lý khác nhau. Tất nhiên với sự trợ giúp của window NT thì PC cũng có thể so sánh đƣợc 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 đƣợc nâng cấp và khoảng cách giữa trạm Unix và PC càng hẹp dần. Nhập, lƣu 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 phƣơng 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). Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ tin học và điện tử, đặc biệt là khi có thiết bị mạng cho phép san sẻ các chức năng và trao đổi giữa những ngƣời 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 triển 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 sự 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 phƣơng diện nhƣ sau:  Trƣớc 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 việc 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 hiện đƣợc. Khi đó, bản đồ sẽ đƣợc hoàn thiện và lƣợng thông tin sẽ đƣợc nâng lên. Đặc biệt, việc bổ sung thông tin cho bản đồ cũng dễ dàng thực hiện đƣợc.  Thứ hai, quá trình tạo chú giải và các chỉ dẫn lên bản đồ đƣợc 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 đƣợc thực hiện một cách khoa học. Quá trình thiết kế và khái quát hóa bản đồ cũng đƣợc lập trình và tạo nên các chức năng cụ thể của phần mềm. Kết quả nhƣ mong muốn có thể đạt đƣợc bởi nhiều cán bộ bản đồ hoặc do chính một cán bộ bản đồ làm trong nhiều thời gian khác nhau.  Thứ ba, thiết kế bản đồ có thể đƣợc hoàn thiện hơn qua việc thử và chỉnh sửa lỗi. Kích thƣớc, hình dạng hoặc vị trí của chữ hoặc ký hiệu trên bản đồ có thể dễ dàng đƣợc thay đổi và đƣa về vị trí chính xác nhƣ 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 lƣợng 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 ƣu thế nổi bật của việc vận hành Hệ thống thông tin địa lý:  Thứ nhất: các tài liệu liệu thuộc tính nhất thiết phải đƣợc thể hiện trên những chi tiết của bản đồ. Ví dụ số liệu về dân số của một thành phố cũng đƣợc 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 thƣờng phải làm độc lập, không thực hiện tự động đƣợc. Ngoài ra việc bổ sung số liệu cũng đòi hỏi phải đƣợc cập nhật thƣờng xuyên nên chỉ hệ thống thông tin địa lý mới có thể đáp ứng đƣợc 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 tƣơng xứng với sự thay đổi về đƣờng ranh giới thành phố. Khi thay đổi ranh giới thì số liệu tính toán về diện tích cũng tự động đƣợc thay đổi. 2.4 Các chức năng của GIS Một phần mềm GIS các các chức năng cơ bản nhƣ sau: nhập dữ liệu, lƣu trữ dữ liệu, điều khiển dữ liệu, hiển thị dữ liệu theo cơ sở địa lý và đƣa ra những quyết định (decision making) (Calkins và Tomlinson 1997). Có thể khái quát về các chức năng đó nhƣ sau: Nhập và bổ sung dữ liệu (entry and updating): Một trong những chức năng quan trọng của hệ thống thông tin địa lý là nhập và bổ 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 đƣợc xem là một hệ thống thông tin địa lý vì chức năng đó là một yêu cầu bắt buộc phải có. Việc nhập và bổ sung dữ liệu phải cho phép sử dụng nguồn tự liệu dƣới dạng số hoặc dạng analog. Dạng tƣ liệu không gian nhƣ bản đồ giấy hoặc ảnh vệ tinh, ảnh máy bay phải đƣợc chuyển thành dạng số và các nguồn tƣ liệu số khác cũng phải chuyển đổi đƣợc để tƣơng thích với cơ sở 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 thƣơng mại cố gắng giữ độc quyền bằng cách hạn chế đƣa các khuôn dạng dữ liệu theo loại phổ cập. Tuy nhiên ngƣời 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 tƣ liệu nhƣng có thể tồn tại ở nhiều khuôn dạng khác nhau. Vì vậy, đối với tƣ liệu quốc gia, không thể chỉ lƣu giữ ở một dạng thuộc tính riêng biệt mà cần thiết phải lƣu giữ ở nhiều khuôn dạng có tích chất phổ biến để sử dụng đƣợc trong nhiều ứng dụng khác nhau. Nhƣ vậy, một phần mềm GIS cần phải có chức năng nhập và chuyển đổi nhiều khuôn dạng dữ liệu khác nhau. Lƣu giữ tƣ liệu: Một chức năng quan trọng của hệ thống thông tin địa lý là lƣu giữ và tổ chức cơ sở dữ liệu do sự đa dạng và với một khối lƣợng 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 lƣu trữ dữ liệu là: thứ nhất là 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 đƣợc 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 tƣ liệu không gian phải đƣợc lựa chọn với một chỉ tiêu nhất định đƣợc phân loại theo một phƣơng thức riêng, tổng hợp thành những đặc điểm riêng của hệ thống, do đó hệ thống thông tin địa lý phải đảm nhiệm đƣợc 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 thông qua các dữ liệu thuộc tính và thuộc tính địa lý đƣợc nhập vào hệ thống. Các thuộc tính khác nhau có thể đƣợc tổng hợp, nắm bắt một cách riêng biệt và những sự khác biệt có thể đƣợc xác định, đƣợc tính toán và đƣợc 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 dƣới dạng tài liệu nguyên thủy hay tài liệu đƣợc xử lý cần đƣợc hiển thị dƣới các khuôn dạng nhƣ: chữ và số (text), dạng bảng biểu (tabular) hoặc dạng bản đồ. Các tính toán chung và kết quả phân tích đƣợc lƣu 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 đƣợc lƣu ở dạng bảng biểu hoặc các dạng cố định khác. Bản đồ đƣợc thiết kế để hiển thị trên màn hình hoặc lƣu dƣới dạng điểm (plot file) để in. Nhƣ 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: Trƣớc đây, chỉ có 5 chức năng mô tả ở trên là đƣợc tập trung, phát triển bởi những ngƣời xây dựng Hệ thống thông tin địa lý. Chức năng thứ sáu là phân tích không gian đƣợc phát triển một cách thần kỳ dựa vào sự tiến bộ của công nghệ và nó trở nên thực sự hữu ích cho ngƣời ứng dụng. Những định nghĩa về hệ thống thông tin địa lý trƣớc 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 đƣợc gọi là Hệ 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 tƣ liệu bản đồ thì chức năng đó là băt buộc. Với một hệ thống nhƣ vậy thì các mô tả bằng lời có thể tổ chức thành các tham số 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 hiểu ba phép chiếu cơ bản và thƣờng đƣợc sử dụng nhất đó là phép chiếu với mặt chiếu: mặt hình nón, mặt hình trụ và mặt phẳng phƣơng vị. 18 Bƣớc đầu tiên khi tiến hành phép chiếu này là tạo ra một hay một tập các điểm tiếp xúc. Các điểm tiếp xúc này đƣợc gọi là các tiếp điểm hay là tiếp tuyến (trong trƣờng hợp là đƣờng thẳng). Các điểm này có vai trò rất quan trọng, vì độ 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 ngƣời ta cho dùng một mặt hình nón “úp” lên bề mặt cầu. Đƣờng thẳng tiếp xúc giữa mặt nón và mặt cầu là một vĩ tuyến và đƣợc gọi là vĩ tuyến chuẩn. Các đƣờng kinh tuyến sau khi chiếu mặt nón sẽ thành những đƣờng thẳng đứng, các đƣờng vĩ tuyến sẽ tạo thành những đƣờng tròn. Sau khi thực hiện phép chiếu, ngƣời ta sẽ cắt hình nón dọc theo một kinh tuyến bất kỳ, lúc này ta sẽ đƣợc kết quả của phép chiếu trên bề mặt nón. Sự giao nhau giữa những đƣờng thẳng và cung tròn sẽ tạo nên một mặt lƣới. Đƣờng thẳng đối diện với đƣờng cắt đƣợc gọi là kinh tuyến trung tâm. Càng xa vĩ tuyến chuẩn độ biến dạng càng tăng. Do đó để tăng độ chính xác ngƣời ta cắt bỏ phần đỉnh của mặt nón hay ta không tiến hành chiếu lên vùng này. Phép chiếu này thƣờng đƣợc dùng cho việc chiếu các vùng có các vĩ tuyến trung bình chạy quavà hƣớng theo chiều đông - tây. Hình 1.3: Mặt chiếu hình nón Mặt hình trụ Giống nhƣ phép chiếu mặt nón, phép chiếu này cũng có một đƣờng thẳng tiếp tuyến. Khi sử dụng mặt trụ, ngƣời ta phân làm 3 loại tuỳ thuộc vào vị trí tƣơng đối của mặt trụ so với mặt cầu:  Hình trụ đƣợc đặt theo phƣơng thẳng đứng và tiếp xúc với mặt cầu theo một vĩtuyến, thƣờng là đƣờng xích đạo. Gọi là phép chiếu Mercator.  Hình trụ đƣợc đặt theo phƣơng nằm ngang, đƣờng thẳng tiếp xúc là một kinh tuyến. Gọi là phép chiếu Transverse.  Hình trụ đặt xiên và tiếp xúc với mặt cầu theo một đƣờng tròn có bán kính lớn nhất (bằng với bán kính đƣờng xính đạo). Gọi là phép chiếu Oblique. 19 Phép chiếu thƣờng đƣợc sử dụng nhất là Mercator. Trong phép chiếu này, các đƣờng kinh tuyến sẽ đƣợc chiếu thành những đƣờng thẳng đứng cách đều nhau, các đƣờng vĩ tuyến sẽ trở thành những đƣờng 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, ngƣời ta sẽ cắt mặt hình trụ dọc theo một kinh tuyến, trải ra trên mặt phẳng ta sẽ thu đƣợc kết quả. Hình 1.4: Mặt chiếu hình trụ Mặt phẳng phƣơng 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 đƣờng xích đạo, hoặc tại một vị trí bất kỳ nằm giữa. Vị trí của điểm tiếp xúc cho ta biết vị trí tƣơng đối của mặt phẳng chiếu với mặt cầu và tạo nên ba kiểu 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 đƣờng kinh tuyến sẽ đƣợc chiếu thành một chùm 20 đƣờng thẳng giao nhau ở điểm cực, vĩ tuyến là các đƣờng tròn có cùng tâm là cực của mặt cầu. Góc giữa các đƣờng kinh tuyến đƣợc bảo tồn.1 2.6 Một số ứng dụng của GIS GIS có phổ ứng dụng rất rộng, từ hỗ trợ quản lý tài nguyên/môi trƣờng, quy hoạch, phát triển, giao thông, …[7]. Một ứng dụng quan trọng của GIS là mô hình hoá các cấu trúc căn bản thực của thế giới trên dữ liệu con số. Các mô hình này có thể cho phép phân tích những khuynh hƣớng, định nghĩa những nhân tố gây ra chúng, trình bày các khả năng cho phép chọn lựa các giải pháp để giải quyết những vấn đề đƣợc đặt ra, hoặc chỉ ra các mối quan hệ mật thiết và các kết quả của một quyết định. Thí dụ, GIS có thể chỉ ra các nguồn tài nguyên thiên nhiên có khả năng bị ảnh hƣởng do các quyết định nào đó trên cơ sở các dữ liệu của ảnh vệ tinh. Những vùng chịu tổn thất từ vùng khai hoang có thể đƣợc định nghĩa và phân tích trên cơ sở dữ liệu chồng lấp của các yêu cầu về loại đất, sự gia tăng năng suất, thời gian, loại, tỷ lệ, và khả năng quản lý, nhu cầu thực tế có thể đƣợc chỉ ra và định rõ kết quả. Trong nông nghiệp, sự thiệt hại về tiềm năng tài nguyên thiên nhiên do việc mở rộng diện tích trồng lúa có thể đƣợc đánh giá về mặt số lƣợng, việc đánh giá trên cơ sở về mặt kinh tế của nơi có sự thay đổi về mặt kỹ thuật. GIS có thể chỉ ra sự thay đổi ở mặt giới hạn về số lƣợng (trong việc phát triển diện tích của một vùng mới). GIS cũng đƣợc sử dụng để chỉ ra những tuyến đƣờng tốt nhất cho giao thông đƣờng bộ và thuỷ lợi. Một hƣớng sử dụng quan trọng khác của GIS là trong phân tích thống kê những đặc điểm (nhƣ diện tích của khu rừng hay chiều dài của con sông, kênh, đƣờng, vùng) qua việc xác định các vùng đệm. Ví dụ, đất xung quanh một khu rừng đƣợc giới hạn có thể đƣợc nghiên cứu để quyết định cách sử dụng đất thích hợp nhất, vùng đệm xung quanh có thể đƣợc chồng lấp với hiện trạng đất có khả năng tiềm tàng lý tƣởng để chọn ra cách sử dụng có hiệu quả nhất. Một phƣơng pháp khác có thể đƣợc sử dụng để đánh giá thích nghi đất cho việc canh tác các vụ riêng biệt. Phƣơng pháp bao gồm sử dụng một vài bản đổ có chủ đề từ dữ liệu của vệ tinh cũng nhƣ dữ liệu không ảnh. Thí dụ, tài nguyên đất có thể đƣợc dùng để đánh giá cho sự phát triển ruộng lúa. Các dữ liệu về điều kiện đất, sức sản xuất của đất và yêu cầu điều kiện ẩm độ đất cần phải đƣợc thu thập và đánh giá khả năng thích nghi cho các vùng trồng lúa . Có thể nói GIS là một hệ thống dƣới dạng số dùng cho việc phân tích và quản lý các số liệu thuộc về địa lý đƣợc kết hợp với các hệ thống phụ dùng cho việc nhập các dữ 1 Chi tiết tham khảo tại http://my.opera.com/hapn2/blog/t-ng-quan-gis-ph-n-2 21 liệu và quyết định một kế hoạch phát triển nào đó. Thí dụ nhƣ các bản đổ đất, mƣa, địa hình, mật độ dân số, sử dụng đất, ... có thể đƣợc kết hợp để phát triển thành một bản đổ mới sẽ chỉ ra đƣợc những vùng có khả năng đất bị xói mòn hoặc những vùng đất thích nghi cho sự phát triển của các loại cây ăn trái hoặc lúa 2, 3 vụ, ... với các mức độ khác nhau tuỳ vào các yêu cầu mà ta đã đặt ra trƣớc đó.[7] 3. Tổng quan về hệ thống định vị toàn cầu Từ những năm 1960, Bộ quốc phòng Mỹ và cơ quan hàng không và không gian quốc gia (NASA) đã triển khai hệ thống đạo hàng mang tên TRANSIT. Hệ thống này đã sớm đạt đƣợc các ƣu điểm của hệ thống đạo hàng và trở thành dịch vụ dẫn đƣờng từ năm 1967. Hệ thống TRANSIT hoạt động trên nguyên lý Doppler, các vệ tinh của TRANSIT phát tín hiệu ở hai tần số là 150MHz và 400MHz. Với tần số này các tín hiệu truyền từ vệ tinh dễ bị tầng điện ly làm chậm và bị nhiễu. Việc quan sát vệ tinh TRANSIT chỉ kéo dài 20', trong khi đó yêu cầu của định vị điểm phải quan sát vệ tinh 1-3h. Theo ƣớc tính có khoảng 80.000 đơn vị dân sự đã sử dụng hệ thống TRANSIT cho đạo hàng. Hệ thống TRANSIT kết thúc sử dụng vào năm 1996. Hệ thống định vị toàn cầu GPS đƣợc viết đầy đủ là NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Timing and Global Positioning System). Ngày 22 tháng 2 năm 1978 vệ tinh đầu tiên của hệ thống định vị toàn cầu GPS đó đƣa lờn quỹ đạo. Từ năm 1978 - 1985 có 11 vệ tinh Block I đƣợc phóng lên quỹ đạo. Hiện nay hầu hết số vệ tinh thuộc Block I đó hết thời hạn sử dụng. Việc phóng vệ tinh thế hệ Block II bắt đầu vào năm 1989, sau giai đoạn này hệ thống gồm 24 vệ tinh triển khai trên 6 quỹ đạo nghiêng 55o so với mặt phẳ ng xích đạo trái đất với chu kỳ 12h ở độ cao khoảng 20.200 km. Loại vệ tinh thế hệ II (Block IIR) đƣợc đƣa lên quỹ đạo năm 1995 , cho đến nay có 32 vệ tinh GPS đang hoạt động. Trƣớc năm 1980 hệ thống GPS chỉ đƣợc sử dụng cho mục đích quân sự,sau năm 1980 chính phủ Mỹ đó cho phép đƣa vào sử dụng trong các lĩnh vực về dân sự.[10] 3.1 Cấu trúc của hệ thống định vị toàn cầu GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS gồm 3 bộ phận chính là: - Bộ phận không gian. - Bộ phận điều khiển. - Bộ phận sử dụng. 3.1.1 Bộ phận không gian Gồm các vệ tinh nhân tạo phát tín hiệu bay trên các quỹ đạo xác định quanh trái đất, các vệ tinh bay trên 6 mặt phẳng quỹ đạo nghiêng 55o so với mặt phẳng xích đạo trái đất, mỗi quỹ đạo có 4-5 vệ tinh. 22