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 NỘI - 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 rõ 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 cảm 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
Mục 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 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
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH
GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG ..............................................................................30
1.
2.
3.
4.
Bài toán đặt ra ...........................................................................................30
Quy trình chung ........................................................................................30
Đặc tả chi tiết quá trình giao vận trong ngân hàng.................................31
Quy định vận chuyển hàng đặc biệt.........................................................32
Thẩm quyền cấp lệnh và giấy ủy quyền vận chuyển hàng đặc biệt.......32
Phương tiện vận chuyển hàng đặc biệt ....................................................33
Đảm bảo bí mật thông tin vận chuyển hàng đặc biệt..............................33
Đảm bảo an toàn trên đường vận chuyển hàng đặc biệt.........................34
Phối hợp bảo vệ trên tuyến đường vận chuyển hàng đặc biệt................34
Tổ chức tiếp nhận hàng đặc biệt ..............................................................34
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
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
Trách nhiệm của người điều khiển phương tiện .....................................36
Sổ sách theo dõi vận chuyển hàng đặc biệt.............................................36
Tích hợp công nghệ trong quản lý giao vận............................................36
Mô hình tích hợp hệ thống .......................................................................36
Thiết bị định vị giám sát...........................................................................36
Modem GSM.............................................................................................37
Phần mềm GIS ..........................................................................................40
Kết luận......................................................................................................43
4.9
4.10
5.
6.
5.1
5.2
5.3
5.4
CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG.......................................................................44
1.
2.
Mục đích và yêu cầu chung......................................................................44
Phân tích và thiết kế hệ thống ..................................................................45
Mô hình kiến trúc......................................................................................45
User Case của chương trình .....................................................................45
Use case khai báo xe.................................................................................46
Use case khai báo lộ trình.........................................................................47
Cài đặt chương trình .................................................................................48
Tổ chức dữ liệu hệ thống..........................................................................48
Môi trường phát triển................................................................................50
Thực nghiệm .............................................................................................51
Đánh giá.....................................................................................................55
2.1
2.2
2.3
2.4
3.
4.
3.1
3.2
4.2
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
13
19
20
Hình 1.2: Mô hình chức năng của GIS
Hình 1.3: Mặt chiếu hình nón
Hình 1.4: Mặt chiếu hình trụ
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
20
24
31
36
38
41
45
46
46
50
52
53
53
54
54
55
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
CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Global Positioning System
GPS
GIS
Geographic Information System
Database Management System
Decision support system
Internet Service Provider
International Civil Aviation Organization
Global System for Mobile Communications
Bank for Intevestment and Development Of VietNam
Usercase
DBMS
DDS
ISP
ICAO
GSM
BIDV
UC
BD
Brief description
Ex
Exception
FE
Flow of Event
CSDL
HSC
PGD
QTK
Cơ sở dữ liệu
Hội sở chính
Phòng giao dịch
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 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, 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 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 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 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 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.
-
Chương 2. Nghiên 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 hiểu, 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 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.
Deleted: tác giả
Deleted: tiến hành
Deleted: với
-
Chương 3.Thực nghiệm: Chương này trình bày những kết quả thực nghiệmvới
hệ thống kiểm soát quá trình giao vận cho Ngân hàng Đầu tư và Phát triển Việt
Nam (BIDV)gồm các chức năng chính như:
o
o
o
Quản lý bản đồ
Khai báo lộ trình khi có xe mới. Hoặc khai báo lại lộ trình của xe
Giám sát được chính xác vị trí và các tình huống xảy ra như: 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
Deleted: Cuối cùng tiến hành đánh giá
mô hình đề xuất.
Phần cuối của luận văn được tác giả tóm tắt những đóng góp chính của luận văn,
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 - GPS) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong
các lĩnh vực có liên quan đến xác địnhvị trí không gian đối 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 việc lưu trữ, xử lý, quản lý, truy cập và biểu
diễn chung. Đó chính là mối liên quan giữa GIS và GPS được 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 tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác
cơ sở 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
nhiễm, phá rừng, thiên tai-chiếm 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 viễn cảnh, giải quyết các vấn đề phức tạp, và phát triển các giải pháp
hiệu quả mà trước đây không thực hiện được. GIS là 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 đến 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 được số hoá thông qua việc sử dụng những kỹ
thuật biểu diễn. Những dữ liệu thu được 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 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,
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 đơn (x,y). Đối tượng
dạng đường, như đường giao thông, sông suối, có thể được 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 được 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 tượng 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 tượng 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 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 tư liệu địa lý từ nhiều nguồn khác
nhau là đặc điểm cơ bản của một phần mềm GIS.
Thông thường, tư liệu không gian được trình bày dưới dạng các bản đồ giấy với
các thông tin chi tiết được tổ chức ở một file riêng. Các tư liệu đó không đáp ứng được
các nhu cầu hiện nay về tư 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 bản 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 thường không tương thích với các tiêu chuẩn
dữ liệu hiện nay. Thay thế cho các dữ liệu dạng truyền thống, hiện nay tư liệu dạng
số với một khối lượng rất lớn có thể được lưu trữ trong các đĩa CD, tương ứng với
những khối lượng rất lớn của tư liệu analoge. Tư liệu 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 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 người điều hành phải được đào tạo và có kinh nghiệm trong nhiều lĩnh
vực. Người điều hành là một phần không thể thiếu được 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 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 được đào tạo về các phương pháp xử
lý thống kê và xử lý định tính trong địa lý, việc đào tạo cho người 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 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 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). 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 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 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 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 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 được. Khi đó, bản đồ sẽ được hoàn thiện và lượng thông
tin sẽ 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 được 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 được hoàn thiện 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 Hệ thống thông tin địa lý:
Thứ nhất: các tài liệu liệu thuộc tính nhất thiết phải được 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 việc 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 xứng với sự thay đổi về đường ranh giới thành phố. Khi thay đổi ranh giới
thì số 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 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 được 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 dưới dạng số
hoặc dạng analog. Dạng tư liệu không gian như bản đồ giấy hoặc ảnh vệ tinh, ảnh máy
bay phải được chuyển thành dạng số và các nguồn tư liệu số khác cũng phải chuyển đổi
được để tương 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 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 tư liệu 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
nhiều 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 sở 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 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 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 thông 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 số (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 được 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 triển 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 người 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 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 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 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 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 điểm 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 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 người ta cho dùng một mặt hình nón “úp” lên bề
mặt cầu. Đường thẳng tiếp xúc giữa mặt nón và mặt cầu là một vĩ tuyến và được gọi là
vĩ tuyến chuẩn. Các đường kinh tuyến 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 để tăng độ chính xác người ta cắt
bỏ phần đỉnh của mặt nón hay ta không tiến hành chiếu lên vùng này. Phép chiếu này
thường được dùng cho việc 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 chiếu 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 được đặt theo phương thẳng đứng và tiếp xúc với mặt cầu theo một
vĩtuyến, thường là đường xích đạo. Gọi là phép chiếu Mercator.
Hình trụ được đặt theo phương nằm ngang, đường thẳng tiếp xúc là một kinh
tuyến. Gọi là phép chiếu Transverse.
Hình trụ đặt xiên và tiếp xúc với mặt cầu theo một đường tròn có bán kính lớn
nhất (bằng với bán kính đường xính đạo). Gọi là phép chiếu 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 đường 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 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 đường kinh tuyến sẽ được chiếu thành một chùm
20
đường thẳng giao nhau ở điểm cực, vĩ tuyến là các đường tròn có cùng tâm là cực của
mặt cầu. Góc giữa các đường kinh tuyến được 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 trường, 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
hướng, 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 được 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 hưởng 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 được 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 được 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 được đánh giá về mặt số lượng, 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 lượng (trong việc phát triển diện tích của một vùng mới). GIS cũng
được sử dụng để chỉ ra những tuyến đường tốt nhất cho giao thông đường bộ và thuỷ
lợi.
Một hướng sử dụng quan trọng khác của GIS là trong phân tích thống kê những
đặc điểm (như diện tích của khu rừng hay chiều dài của con sông, kênh, đường, vùng)
qua việc xác định các vùng đệm. Ví dụ, đất xung quanh một khu rừng được giới hạn có
thể được nghiên cứu để quyết định cách sử dụng đất thích hợp nhất, vùng đệm xung
quanh có thể được chồng lấp với hiện trạng đất có khả năng tiềm tàng lý tưởng để chọn
ra cách sử dụng có hiệu quả nhất.
Một phương pháp khác có thể được sử dụng để đánh giá thích nghi đất cho việc
canh tác các vụ riêng biệt. Phương pháp bao gồm sử dụng một vài bản đổ có chủ đề từ
dữ liệu của vệ tinh cũng như dữ liệu không ảnh. Thí dụ, tài nguyên đất có thể được 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 được thu thập và đánh giá khả năng thích
nghi cho các vùng trồng lúa .
Có thể nói GIS là một hệ thống dưới dạng số dùng cho việc phân tích và quản lý
các số liệu thuộc về địa lý được kết hợp với các hệ thống phụ dùng cho việc nhập các dữ
21
liệu và quyết định một kế hoạch phát triển nào đó. Thí dụ như các bản đổ đất, mưa, địa
hình, mật độ dân số, sử dụng đất, ... có thể được kết hợp để phát triển thành một bản đổ
mới sẽ chỉ ra được 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 trước 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 được các ưu điểm của hệ thống đạo hàng và trở thành dịch vụ dẫn đường 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 ước 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 được 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 đưa lờn quỹ đạo. Từ năm 1978 - 1985 có 11
vệ tinh Block I được 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) được đưa lên quỹ đạo năm 1995 , cho đến nay có 32 vệ tinh GPS đang
hoạt động.
Trước năm 1980 hệ thống GPS chỉ được sử dụng cho mục đích quân sự,sau năm
1980 chính phủ Mỹ đó cho phép đưa 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
Quỹ đạo vệ tinh gần hình tròn, ở độ cao 20.200 km, chu kỳ 12h. Mỗi vệ tinh có trang bị
tên lửa đẩy để điều chỉnh quỹ đạo và thời gian sử dụng của mỗi vệ tinh khoảng 7,5 năm.
3.1.2 Bộ phận điều khiển
Bộ phậnđiều khiển gồm 5 trạm mặt đất phân bố đều quanh trái đất trong đó có
trạm chủ (Master Station) đặt tại căn cứ không quân Falcon ở Colorado Sping, bang
Colorado, USA và 4 trạm theo dõi (Monitor Station). Trạm chủ là nơi nhận và xử lý các
tín hiệu thu từ vệ tinh tại 4 trạm theo dõi.
Sau khi số liệu GPS được thu thập, xử lý, toạ độ và độ lệch đồng hồ của từng vệ
tinh được tính toán và hiệu chỉnh tại trạm chủ và sau đó truyền tới các vệ tinh hàng ngày
qua các trạm theo dõi.[10]
3.1.3 Bộ phận sử dụng
Gồm tất cả các máy móc thiết bị nhận thông tin từ vệ tinh để khai thác, sử dụng
cho mục đích và yêu cầu khác nhau như dẫn đường trên biển, trên không và đất liền,
phục vụ cho các công tác đo đạc ở nhiều nơi trên thế giới.
Tín hiệu vệ tinh được thu qua anten của máy thu. Cấu tạo anten đẳng hướng của
máy thu GPS có thể bắt tín hiệu GPS ở mọi hướng, tâm pha của anten là điểm thu tín
hiệu và là điểm xác định toạ độ. Tuỳ theo mục đích của các ứng dụng mà các máy thu
GPS có thiết kế cấu tạo khác nhau cùng với các phần mềm xử lý và quy trình thao tác
thu thập số liệu ngoài thực địa.[10]
3.2 Nguyên lý định vị GPS
3.2.1 Các đại lượng đo
Việc định vị bằng GPS thực hiện trên cơ sở sử dụng hai dạng đại lượng đo cơ
bản, đó là đo khoảng cách giả theo các code tựa ngẫu nhiên (C/A-code và P-code) và đo
pha của sóng tải (L1, L2).
a) Đo khoảng cách giả theo C/A-code và P-code
Code tựa ngẫu nhiên được phát đi từ vệ tinh cùng với sóng tải. Máy thuGPS cũng
tạo ra code tựa ngẫu nhiên đúng như vậy. Bằng cách so sánh code thu từ vệ tinh và code
của chính máy thu tạo ra có thể xác định được khoảngthời gian lan truyền của tín hiệu
code, từ đó dễ dàng xác định được khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu (đến tâm anten
của máy thu). Do có sự không đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và máy thu, do có ảnh
hưởng của môitrường lan truyền tín hiệu nên khoảng cách tính theo khoảng thời gian đo
đượckhông phải là khoảng cách thực giữa vệ tinh và máy thu, đó là khoảng cách giả.
23
Hình 1.6: Xác định hiệu số giữa các thời điểm
Nếu ký hiệu toạ độ của vệ tinh là xs, ys, zs; toạ độ của điểm xét (máy thu)
là x,y,z; thời gian lan truyền tín hiệu từ vệ tinh đến điểm xét là t, sai số không đồng bộ
giữa đồng hồ trên vệ tinh và trong máy thu là Δt, khoảng cách giả đo được là R, ta có
phương trình:
trong đó c là tốc độ lan truyền tín hiệu.
Trong trường hợp sử dụng C/A-code, theo dự tính của các nhà thiết kế hệ thống
GPS, kỹ thuật đo khoảng thời gian lan truyền tín hiệu chỉ có thể đảm bảo độ chính xác
đo khoảng cách tương ứng cỡ 30m. Nếu tính đến ảnh hưởng của điều kiện lan truyền tín
hiệu, sai số đo khoảng cách theo C/A code sẽ ở mức 100m là mức có thể chấp nhận
được để cho khách hàng dân sự được khai thác. Song kỹ thuật xử lý tín hiệu code này đã
được phát triển đến mức có thể đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách cỡ 3m, tức là hầu
như không thua kémso với trường hợp sử dụng P-code vốn không dành cho khách hàng
đại trà.Chính vì lý do này mà Mỹ đã đưa ra giải pháp SA để hạn chế khả năng thực tếcủa
C/A code. Nhưng ngày nay do kỹ thuật đo GPS có thể khắc phục được nhiễu SA, Chính
phủ Mỹ đã tuyên bố bỏ nhiễu SA trong trị đo GPS từ tháng 5năm 2000.[4,6]
b) Đo pha sóng tải
Các sóng tải L1,L2 được sử dụng cho việc định vị với độ chính xác cao.Với mục
đích này người ta tiến hành đo hiệu số giữa pha của sóng tải do máythu nhận được từ vệ
tinh và pha của tín hiệu do chính máy thu tạo ra. Hiệu số pha do máy thu đo được ta hãy
ký hiệu là Φ (0<Φ<2π).
Khi đó ta có thể viết:
trong đó:
R là khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu;
λ là bước sóng của sóng tải;
24
N là số nguyên lần bước sóng λ chứa trong R;
Δt là sai số đồng bộ giữa đồng hồ của vệ tinh và máy thu;
N còn được gọi là số nguyên đa trị, thường không biết trước mà cần
phải xác định trong thời gian đo.
Trong trường hợp đo pha theo sóng tải L1 có thể xác định khoảng cách giữa vệ
tinh và máy thu với độ chính xác cỡ cm thậm chí nhỏ hơn. Sóng tải L2 cho độ chính xác
thấp hơn nhiều, nhưng tác dụng của nó là cùng với L1 tạo ra khả năng làm giảm đáng kể
tầng điện ly và việc xác định số nguyên đa trị được đơn giản hơn.[4,6]
3.2.2 Định vị tuyệt đối (point positioning)
Đây là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định ngay toạ độ củađiểm quan
sát trong hệ toạ độ WGS84. Đó có thể là các thành phần toạ độ vuông góc không gian
(X,Y,Z) hoặc các thành phần toạ độ mặt cầu (B,L,H).Hệ thống toạ độ WGS 84 là hệ
thống toạ độ cơ sở của GPS, toạ độ của vệ tinhvà điểm quan sát đều lấy theo hệ thống
toạ độ này. Nó được thiết lập gắn với elipxoid có kích thước như sau:
a= 6378137
1/α = 298,2572 ...
Việc đo GPS tuyệt đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đại lượng đo là khoảng
cách giả từ vệ tinh đến máy thu theo nguyên tắc giao hội cạnh không gian từ các điểm
đã biết toạ độ là các vệ tinh.
Nếu biết chính xác khoảng thời gian lan truyền tín hiệu code tựa ngẫu nhiên từ vệ
tinh đến máy thu, ta sẽ tính được khoảng cách chính xác giữa vệ tinh và máy thu. Khi đó
3 khoảng cách được xác định đồng thời từ 3 vệ tinh đến máy thu sẽ cho ta vị trí không
gian đơn trị của máy thu. Song trên thực tếcả đồng hồ trên vệ tinh và đồng hồ trong máy
thu đều có sai số, nên khoảng cách đo được không phải là khoảng cách chính xác. Kết
quả là chúng khôngthể cắt nhau tại một điểm, nghĩa là không thể xác định được vị trí
của máy thu. Để khắc phục tình trạng này cần sử dụng thêm một đại lượng đo nữa, đólà
khoảng cách từ vệ tinh thứ 4, ta có hệ phương trình:
(xs1- x)2 +(ys1- y)2 +(zs1- z)2 = (R1-cΔt)2
(xs2- x)2 +(ys2- y)2 +(zs2- z)2 = (R2-cΔt)2
(xs3- x)2 +(ys3- y)2 +(zs3- z)2 = (R3-cΔt)2
(xs4- x)2 +(ys4- y)2 +(zs4- z)2 = (R4-cΔt)2
Với 4 phương trình 4 ẩn số (x, y, z, Δt) ta sẽ tìm được nghiệm là toạ độ tuyệt đối
của máy thu, ngoài ra còn xác định thêm được số hiệu chỉnh của đồng hồ (thạch anh)
của máy thu.
Trên thực tế với hệ thống vệ tinh hoạt động đầy đủ như hiện nay, sốlượng vệ tinh
mà các máy thu quan sát được thường từ 6-8 vệ tinh, khi đónghiệm của phương trình sẽ
tìm theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất.[4,6]
25
3.2.3 Định vị tương đối (Relative Positioning)
Đo GPS tương đối là trường hợp sử dụng hai máy thu GPS đặt ở hai điểm quan
sát khác nhau để xác định ra hiệu toạ độ vuông góc không gian (ΔX, ΔY, ΔZ) hay hiệu
toạ độ mặt cầu (ΔB,ΔL,ΔH) giữa chúng trong hệ toạ độ WGS 84.
Nguyên tắc đo GPS tương đối được thực hiện trên cơ sở sử dụng đạilượng đo là
pha của sóng tải. Để đạt được độ chính xác cao và rất cao cho kếtquả xác định hiệu toạ
độ giữa hai điểm xét, người ta đã tạo ra và sử dụng các sai phân khác nhau cho pha sóng
tải nhằm làm giảm ảnh hưởng đến các nguồnsai số khác nhau như: Sai số của đồng hồ
vệ tinh cũng như của máy thu, sai số toạ độ vệ tinh, sai số số nguyên đa trị ...
Ta ký hiệu Φ(ti) là hiệu pha của sóng tải từ vệ tinh j đo được tại trạm r vào thời
điểm ti, khi đó nếu hai trạm đo 1 và 2 ta quan sát đồng thời vệ tinh jvào thời điểm ti, ta
sẽ có sai phân bậc một được biểu diễn như sau:
trong sai phân này hầu như không còn ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh.
Nếu hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào thờiđiểm ti,
ta có phân sai bậc hai:
trong công thức này ta thấy không còn ảnh hưởng của sai số đồng hộ vệ tinhvà máy thu.
Nếu xét hai trạm cùng tiến hành quan sát đồng thời hai vệ tinh j và k vào
thời điểm ti và ti+1, ta sẽ có phân sai bậc ba:
sai phân này cho phép loại trừ sai số số nguyên đa trị.
Hiện nay hệ thống GPS có khoảng 27-28 vệ tinh hoạt động. Do vậy, tạimỗi thời
điểm ta có thể quan sát được số vệ tinh nhiều hơn 4. Bằng cách tổng hợp theo từng cặp
vệ tinh sẽ có rất nhiều trị đo, mặt khác thời gian thu tín hiệu trong đo tương đối thường
khá dài vì vậy số lượng trị đo để xác định ra hiệutoạ độ giữa hai điểm là rất lớn, khi đó
bài toán sẽ giải theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất. [4.6]
3.3 Các ứng dụng của GPS
3.3.1 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ mặt đất
Độ chính xác cao của các trị số đo Phase sóng mang GPS cùng với những thuật
toán bình sai xấp xỉ dần cung cấp một công cụ thích hợp cho nhiều nhiệm vụ khác nhau
trong công tác trắc địa và bản đồ. Chúng ta có thể chia các ứng dụng này làm 4 loại:
- Đo đạc địa chính
- Lập lưới khống chế trắc địa.
- Theo dõi độ biến dạng cục bộ.
26
- Theo dõi độ biến dạng toàn bộ.
Đo đạc địa chính đòi hỏi độ chính xác vị trí tương đối khoảng 10-4. Người ta có
thể đạt được độ chính xác này một cách dễ dàng bằng cách quan trắc GPS.
Lưới khống chế trắc địa là những lưới trắc địa có độ chính xác cao. Độ chính xác
yêu cầu về vị trí tương đối khoảng 5.10-6 đến 1.10-6 ứng với các cự ly 20 - 100 km. Độ
chính xác này có thể đạt được bằng cách xử lý sau các trị đo phase sóng mang GPS bằng
những phần mềm tiêu chuẩn. Các cấp hạng khống chế thấp hơn (ví dụ lưới đo vẽ bản
đồ) có thể cũng được thành lập bằng phương pháp GPS.
3.3.2 Các ứng dụng trong giao thông và thông tin trên mặt đất
Việc phổ biến rộng rãi phép định vị hàng hải bằng GPS trong giao thông dân
dụng hầu như tăng dần dần thay thế các phương pháp truyền thống. Trong việc xác định
các hành trình trên mặt đất, một màn hình tự động thể hiện vị trí của phương tiện (được
xác định bằng GPS) trên một sơ đồ điện tử có thể sẽ thay thế sự so sánh có tính thủ công
các vật thể xung quanh phương tiện với bản đồ truyền thống. Ứng dụng này thuộc loại
cực kỳ quan trọng đối với các phương tiện thi hành luật pháp, công tác tìm kiếm hoặc
cứu hộ....
Việc theo dõi vị trí và sự chuyển động của các phương tiện có thể đạt được nếu
các phương tiện này được trang bị những máy phát chuyển tiếp tự động để hỗ trợ máy
thu GPS. Vị trí được xác định bằng các thiết bị thu và xử lý GPS có thể được truyền đến
một địa điểm trung tâm được thể hiện trên màn hình.
3.3.3 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ trên biển:
Nhờ độ chính xác cao và thời gian cần thiết để đo một vị trí chỉ định (Fix) ngắn,
hệ GPS đặc biệt phù hợp với công việc định vị ven bờ và ngoài khơi. Đối với công tác
trắc địa biển, yêu cầu độ chính xác về vị trí mặt phẳng thường thay đổi trong khoảng từ
một vài decimet đến một vài chục mét. Để đáp ứng các yêu cầu này cần phải sử dụng
những kỹ thuật quan sát và xử lý số liệu khác nhau bằng cách sử dụng các phép đo giả
cự ly hoặc phép đo phase sóng mang. Các ứng dụng trên biển bao gồm đo vẽ bản đồ, các
chướng ngại dẫn đường tàu thuyền (đo vẽ bãi cạn, đo vẽ phao nổi) và đo vẽ các cầu tàu
và bến cảng. Các yêu cầu định vị trong thám hiểm địa lý đáy biển (ví dụ đo địa chấn)
cũng như các yêu cầu về định vị hố khoan đều có thể được đáp ứng bằng GPS.Trong
trắc địa biển (địa hình đáy biển, trường trọng lực của trái đất...) đều có thể dùng GPS
làm công cụ định vị.
3.3.4 Các ứng dụng trong giao thông và hải dương học trên biển
Hệ thống địnhvị GPS đã trở thành một công cụ dẫn đường hàng hải trên biển lý
tưởng. Yêu cầu độ chính xác dẫn hướng đi trên biển thay đổi trong khoảng từ một vài
27
mét (trên bãi biển, bến tàu và dẫn hướng trên sông) đến một vài trăm mét (dẫn hướng
trên đường đi). Thủ tục định vị GPS chính xác sử dụng cả phép đo giả ngẫu nhiên và
phép đo phase sóng mang có thể đưa đến việc dẫn hướng đi của tàu thuyền trên sông và
ven biển không cần đến phao nổi, công tác tìm kiếm và cứu hộ ngoài khơi xa cũng sẽ có
hiệu quả hơn nhờ được nâng cao độ chính xác việc dẫn hướng đường đi.
Các nhu cầu định vị đối với công tác dã ngoại trong vật lý đại dương cũng có thể
được đáp ứng nhờ hệ GPS. Phép đo phase của sóng mang bổ túc cho ta tốc độ tàu
thuyền chính xác, là số liệu cần thiết trong nghiên cứu các dòng chảy của đại dương.
3.3.5 Các ứng dụng trong trắc địa và bản đồ hàng không
Trong ứng dụng đo đạc và đo vẽ bản đồ từ ảnh máy bay, hệ định vị GPS cung
cấp kỹ thuật dẫn đường bay, xác định tâm chính ảnh.
Trong đo vẽ ảnh hàng không, yêu cầu độ chính xác dẫn đường bay khoảng một
vài chục mét - có thể thực hiện được một cách dễ dàng nhờ hệ GPS. Phép xử lý sau với
độ chính xác cao bằng GPS có thể thay thế kỹ thuật tam giác ảnh không gian và do đó
có thể đóng vai trò của các điểm khống chế mặt đất một cách tuyệt hảo. Yêu cầu về độ
chính xác của phép định vị trong lĩnh vực ứng dụng này thay đổi trong khoảng từ 0.5m
đến 26m tuỳ theo từng loại tỉ lệ bản đồ khác nhau.
Phép đo sâu laze hàng không và phép xạ ảnh rada đòi hỏi độ chính xác định vị bộ
cảm biến không cao có thể thực hiện một cách dễ dàng bằng các số đo GPS.
3.3.6 Ứng dụng GPS trong Cơ quan chính phủ
Ngay từ những ngày đầu tiên phát triển công nghệ GPS, chính phủ vẫn luôn dẫn
đầu trong việc khai thác và sử dụng. Từ cấp trung ương đến địa phương, từ đô thị
tớinông thôn, GPS và GIS tạo điều kiện thực sự thuận lợi giúp các cơ quan công quyền
hoànthành tốt nhiệm vụ được giao.
Có thể bạn chỉ là người duy nhất trong bộ phận thành lập bản đồ của một tổ chức
chính phủ chuyên trách về phòng cháy chữa cháy, hay bạn là thành viên của bộ lâm
nghiệp chuyên quản lý rừng và các khu bảo tồn thiên nhiên rộng hàng nghìn héc ta,
chúng tôi luôn có giải pháp tốt nhất dành cho bạn
Những công nghệ thu thập số liệu Bản đồ và GPS/GIS của Trimble làm cho công
việc của các cơ quan chính phủ trở nên đơn giản hơn rất nhiều mà không phụ thuộc vào
kiểu, khối lượng số liệu được thu thập, lưu trữ, xử lý và phân tích cho dù đó có thể là
một lượng số liệu không gian rất lớn. Các sản phẩm Bản đồ và GIS của Trimble đảm
bảo cung cấp giải pháp hoàn chỉnh cho các cơ quan thành phố, các đơn vị quân sự, các
cục bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và bất kỳ cơ quan chính phủ nào có nhu cầu quản lý
số liệu nhằm mục đích hỗ trợ việc ra các quyết định nhanh chính xác nhất. Nếu bạn là
28
nhân viên công quyền của chính phủ, không cần phải lo lắng, Trimble và chúng tôi có
giải pháp công nghệ GPS và GIS dễ sử dụng, giá thành hợp lý dành riêng cho bạn [4,6]
4. Kết luận
Trong phần này, chúng tôi đã trình bày những kiến thức liên quan đến hệ thống
thông tin địa lý và hệ thống định vị toàn cầu, làm nền tảng để xây dựng giải pháp cho
mục tiêu chính của luận văn. Trong chương tới, chúng tôi sẽ tập trung nghiên cứu tích
hợp hệ thống kiểm soát quá trình giao vân trong ngân hàng.
29
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH
GIAO VẬN TRONG NGÂN HÀNG
1. Bài toán đặt ra
- 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, tổ chức tài chính. Thông qua hệ thống
GIS, GPS các ngân hàng, tổ chức tài chính có thể kiểm soát được cung đường, thời gian
vận chuyển và độ an toàn, chính xác của các phương tiện vận chuyển, phản hồi thông tin
nhanh chóng, kịp thời cho bộ phận quản trị đặt tại Hội sở chính. Những thông tin phản
hồi có thể cho biết những rủi ro hoặc sự cố xảy ra trong quá trình vận chuyển giúp người
quản trị nắm bắt được tình hình và có phương án khắc phục kịp thời.
- Sự phát triển nhanh chóng của chi nhánh, phòng giao dịch, quỹ tiết kiệm trong
một định chế tài chính đòi hỏi việc giao vận tiền giữa các tổ chức phải thực hiện nhanh
chóng và chính xác, giảm tối đa rủi ro. Ứng dụng hệ thống GIS, GPS có thể đáp ứng
được nhu cầu này trong điều kiện mạng lưới của các ngân hàng, định chế tài chính ngày
càng được mở rồng, thông qua đó góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả hoạt động
kinh doanh.
2. Quy trình chung
Quy trình kiểm soát quá trình giao vận trong ngân hàng được thực hiện theo các
bước sau:
Bước 1: Xác định vị trí, địa điểm của các chi nhánh/phòng giao dịch cần thực
hiện quá trình giao vận.
Bước 2: Xác định số lượng xe, lộ trình thực hiện để đảm bảo quá trình giao vận là
ngắn nhất, hợp lý và hiệu quả nhất.
Bước 3: Gắn lộ trình di chuyển với từng xe với từng cung đường, xác lập thời
gian di chuyển trung bình, các cảnh báo cần thiết trong trường hợp xe gặp sự cố hoặc
thời gian di chuyển quá lâu, xe dừng di chuyển…
Bước 4: Kiểm soát quá trình di chuyển của xe thông qua hệ thống GPS, nhận các
thông báo từ xe hoặc phát tín hiệu cảnh báo xe trong trường hợp xe vi phạm thời gian di
chuyển hoặc có dấu hiệu bất thường trong quá trình di chuyển.
30
Tải về để xem bản đầy đủ
59 trang
19/04/2025
50
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nghiên cứu tích hợp hệ thống kiểm soát quá trình giao vận trong ngân hàng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- luan_van_nghien_cuu_tich_hop_he_thong_kiem_soat_qua_trinh_gi.pdf
