Giáo trình Nghiên cứu ứng dụng GIS trong công tác quản lý mạng lưới giao thông đường bộ trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc - Đinh Thị Phượng

Nội dung text: Giáo trình Nghiên cứu ứng dụng GIS trong công tác quản lý mạng lưới giao thông đường bộ trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc - Đinh Thị Phượng

1. 1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG ĐINH THỊ PHƯỢNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIS TRONG CÔNG TÁC QUẢN LÝ MẠNG LƯỚI GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘTRÊN ĐỊA BÀN TỈNH VĨNH PHÚC Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: : 60.48.01 Người hướng dẫn khoa học: TS PHÙNG VĂN ỔN TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT HÀ NỘI – 2012
2. 2 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra quyết định một cách nhanh chóng. Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số. Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS. GIS đã được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong các công tác thu thập đo đạc địa lý mà còn trong các công tác điều tra tài nguyên thiên nhiên, phân tích hiện trạng và quản lý hạ tầng giao thông vận tải. Vĩnh Phúc là tỉnh có hệ thống giao thông vận tải tương đối đa dạng bao gồm: đường bộ, đường sắt và đường sông. Hệ thống giao thông Vĩnh Phúc có khả năng liên kết rộng rãi địa bàn tỉnh với các tỉnh lân cận và cả nước; hoạt động vận tải trên địa bàn tỉnh
3. 3 chủ yếu vẫn là giao thông đường bộ, chiếm 80-85% tổng giá trị sản xuất của ngành vận tải. Nghiên cứu về GIS và ứng dụng Quản lý giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc trên GIS để nâng cao năng lực quản lý nhà nước về giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc nói chung và về quy hoạch giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc nói riêng. 2. Mục đích nghiên cứu + Hỗ trợ quản lý hiện trạng hạ tầng giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc. + Hỗ trợ quản lý thông tin quy hoạch giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống thông tin địa lý GIS, cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ. - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu về hệ thống thông tin địa lý GIS và ứng dụng để quản lý mạng lưới giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc. 4 Phương pháp nghiên cứu
4. 4 Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và tìm hiểu về mạng lưới giao thông đường bộ trên địa bàn tỉnh để xây dựng ứng dụng quản lý mạng lưới giao thông đường bộ cho tỉnh Vĩnh Phúc. NỘI DUNG Chương 1: TỔNG QUAN VỀ GIS Chương 1 giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin địa lý GIS. Hệ thống thông tin địa lý GIS có rất nhiều ứng dụng, nếu con người biết sử dụng và khai thác những tiềm năng của nó thì GIS sẽ như lắp thêm đôi mắt, đôi tay, đôi cánh giúp con người nhìn thế giới xung quanh trực quan hơn, chính xác hơn và nhanh chóng thu phục được thế giới trong tiềm năng vốn có của mình nói chung và ngành giao thông vận tải nói riêng. 1.1 Hệ Thông tin địa lý
5. 5 GIS (Geographical Information System) là một công cụ máy tính để lập bản đồ và 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). 1.2 Các thành phần của GIS GIS được kết hợp bởi năm thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp. Phần cứng: Phần cứng là hệ thống máy tính trên đó một hệ GIS hoạt động. Phần mềm: Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích và
6. 6 hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần mềm GIS là: + Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý + Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) + Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý + Giao diện đồ hoạ người-máy (GUI) để truy cập các công cụ dễ dàng Dữ liệu: Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu. Các dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp hoặc được mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu. Con người: Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS trong thực tế. Người sử dụng GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người
7. 7 thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc. Phương pháp: Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức. 1.3 GIS làm việc như thế nào? GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên đề có thể liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý. Điều này đơn giản nhưng vô cùng quan trọng và là một công cụ đa năng đã được chứng minh là rất có giá trị trong việc giải quyết nhiều vấn đề thực tế, từ thiết lập tuyến đường phân phối của các chuyến xe, đến lập báo cáo chi tiết cho các ứng dụng quy hoạch, hay mô phỏng sự lưu thông khí quyển toàn cầu. 1.4 Các nhiệm vụ của GIS. Mục đích chung của các Hệ Thông tin địa lý là thực hiện các nhiệm vụ sau: + Nhập dữ liệu + Thao tác dữ liệu
8. 8 + Quản lý dữ liệu + Hỏi đáp và phân tích + Hiển thị 1.5 Dữ liệu cho GIS. Những dữ liệu bản đồ nào là cần thiết? Nhìn chung có một số loại dữ liệu bản đồ phổ biến sau: Bản đồ nền: bao gồm các bản đồ đường phố, đường quốc lộ; đường ranh giới hành chính, ranh giới vùng dân cư; sông, hồ; mốc biên giới; tên địa danh và bản đồ raster. Bản đồ và dữ liệu thương mại: Bao gồm dữ liệu liên quan đến dân số/nhân khẩu, người tiêu thụ, dịch vụ thương mại, bảo hiểm sức khoẻ, bất động sản, truyền thông, quảng cáo, cơ sở kinh doanh, vận tải, tình trạng tội phạm. Bản đồ và dữ liệu môi trường: Bao gồm các dữ liệu liên quan đến môi trường, thời tiết, sự cố môi trường, ảnh vệ tinh, địa hình và các nguồn tài nguyên thiên nhiên.
9. 9 Bản đồ tham khảo chung: Bản đồ thế giới và quốc gia; các dữ liệu làm nền cho các cơ sở dữ liệu riêng. 1.6 Ứng dụng của GIS Vì GIS được thiết kế như một hệ thống chung để quản lý dữ liệu không gian, nó có rất nhiều ứng dụng trong việc phát triển đô thị và môi trường tự nhiên như là: quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống công ích, lộ trình, nhân khẩu, bản đồ, giám sát vùng biển, cứu hoả và y tế, . - Một số giải pháp ứng dụng tiêu biểu trong ngành giao thông vận tải: + Giải pháp công nghệ của Intergraph. + Giải pháp công nghệ của ESRI (Environmental Systems Research Institute). Hệ thống thông tin địa lý GIS có rất nhiều ứng dụng, nếu con người biết sử dụng và khai thác những tiềm năng của nó thì GIS sẽ như lắp thêm đôi mắt, đôi tay, đôi cánh giúp con người nhìn thế giới xung quanh
10. 10 trực quan hơn, chính xác hơn và nhanh chóng thu phục được thế giới trong tiềm năng vốn có của mình nói chung và ngành giao thông vận tải nói riêng. Chương 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ CỦA TỈNH VĨNH PHÚC 2.1. Hiện trạng giao thông đường bộ trên đỉa bàn tỉnh Vĩnh Phúc. Hệ thống quốc lộ: Tổng chiều dài các QL là 105,3 km, đạt từ cấp đường phố chính, đường cấp I đồng bằng đến cấp V miền núi, cơ bản đã được nhựa hoá, trong đó chất lượng mặt đường loại tốt và khá có 48 km, chiếm 45,6%; trung bình có 45 km, chiếm 42,7%. Thậm chí vẫn còn 12,25 km mặt đường loại xấu là đoạn cuối QL2C. Hệ thống đường tỉnh : Tỉnh Vĩnh Phúc có 18 tuyến đường, được phân bố khắp các huyện của tỉnh, nhưng chỉ có 05 tuyến nối thông ngoại tỉnh có chiều
11. 11 dài 93,5km với các loại đường từ cấp II đến cấp V miền núi. Đường sắt: Hiện tại, Vĩnh Phúc có 01 đường sắt đơn khổ 1 m chạy qua, đây là một thuận lợi lớn cho việc vận chuyển hành khách và hàng hóa đường dài. 2.1.1. Mạng lưới giao thông đường bộ đối nội Hệ thống Quốc lộ: QL2B (Km33 QL.2 - Thị trấn Tam Đảo): chiều dài 25km, hiện trạng cấp đường và chất lượng: Hệ thống đường tỉnh Vĩnh Phúc có 18 tuyến đường có tổng chiều dài 297,55 km. Về chất lượng mặt đường cơ bản đã được rải nhựa hoặc bê tông xi măng (BTXM): mặt đường loại tốt và khá 160,25 km chiếm 52,2%, mặt đường loại trung bình 114,9 km chiếm 40%, còn có 22,4 km (có 8 km đang thi công mặt mặt đường loại xấu). Hệ thống đường đô thị:
12. 12 Vĩnh Phúc có 2 đô thị lớn thuộc tỉnh, hệ thống đường đô thị có 103,5 km, chiếm 2,6% tổng chiều dài hệ thống đường bộ của tỉnh, bề rộng nền đường từ 7,5m đến 40,5m, bề rộng mặt đường từ 3,5m đến 22m, có 90,7km được rải nhựa hoặc BTXM chiếm 87,6%; vẫn còn 12,8km là đường cấp phối thuộc thị xã Phúc Yên chiếm 12,4%. Hệ thống đường giao thông nông thôn: Đường huyện: Hệ thống đường huyện Vĩnh Phúc có tổng chiều dài 426km (không tính huyện Mê Linh), chiếm 10,5% tổng chiều dài hệ thống đường bộ của tỉnh. Tỉ lệ rải nhựa mặt đường huyện đạt 68,2% (290,5 km), chủ yếu tập trung cao ở các huyện Yên Lạc, Bình Xuyên, Tam Đảo, Lập Thạch, Vĩnh Tường. 2.1.2. Mạng lưới giao thông đường bộ đối ngoại. Hiện tại chỉ có 2 quốc lộ đối ngoại là QL2 và QL 2C có chiều dài 84,75 km với cấp đường đạt từ Đường đô thị, đường cấp I đến cấp IV
13. 13 2.3. Đánh giá thực trạng hệ thống giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc. Vĩnh Phúc là tỉnh có hệ thống giao thông vận tải tương đối đa dạng bao gồm: đường bộ, đường sắt và đường sông. Hệ thống giao thông Vĩnh Phúc có khả năng liên kết rộng rãi địa bàn tỉnh với các tỉnh lân cận và cả nước; hoạt động vận tải trên địa bàn tỉnh chủ yếu vẫn là giao thông đường bộ, chiếm 80-85% tổng giá trị sản xuất của ngành vận tải. 2.4. Xác định và phân tích nhu cầu cụ thể trong công tác quản lý mạng lưới giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc. Hệ thống ứng dụng GIS trong việc quản lý hạ tầng giao thông đường bộ cung cấp cho người quản lý, lãnh đạo những thông tin đặc thù mà rất khó có thể cung cấp bởi các hệ thống khác như mối tương quan giữa hạ tầng giao thông với các đối tượng địa lý. Vì thế việc ứng dụng GIS trong việc quản lý hạ tầng giao thông đường bộ là không thể tách rời. GIS
14. 14 là công cụ đắc lực trong việc trợ giúp ra quyết định của người lãnh đạo. Chương 3: ỨNG DỤNG GIS ĐỂ QUẢN LÝ HỆ THỐNG GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH VĨNH PHÚC Việc phát triển và quản lý mạng lưới giao thông đường bộ trong tỉnh vẫn còn nhiều hạn chế: quản lý thông tin rời rạc, chưa khoa học; công nghệ thấp; cơ chế, chính sách, quy hoạch còn thiếu và chưa đồng bộ; một số quy định chưa cụ thể và khả thi; công tác thực thi pháp luật còn hạn chế ; Điều này đặt ra bài toán cho công tác quản lý, nhất là trong việc quản lý hiện trạng, thông tin quy hoạch mạng lưới giao thông đường bộ. Nếu chỉ bằng những phương pháp khai thác thông tin truyền thống qua bảng biểu, đồ thị, người lãnh đạo sẽ rất khó khăn cho việc xác định thông tin chi tiết các tuyến đường, thông tin liên quan đến đơn vị hành chính, phạm vi triển khai, thông tin qui hoạch
15. 15 Để khắc phục những tồn tại trên, hệ thống GIS là hệ thống thích hợp nhất để cung cấp thông tin tổng quan về hiện trạng cơ sở hạ tầng được triển khai mang tính không gian địa lý. Hệ thống GIS được xây dựng sẽ mang đến cho người quản lý điều hành những thông tin toàn diện về hiện trạng hạ tầng giao thông đường bộ gắn với vị trí địa lý, dữ liệu được cung cấp dưới dạng đơn giản và xúc tích nhưng vẫn đầy đủ thông tin. 3.1 . Mô hình chức năng tổng quan hệ thống
16. 16 3.2 . Phân tích và đề xuất giải pháp 3.3.1. Giải pháp hạ tầng kỹ thuật. 3.3.2. Giải pháp về hệ quản trị cơ sở dữ liệu
17. 17 Lựa chọn cơ sở dữ liệu SQL Server là phù hợp nhất. 3.3.3. Giải pháp về GIS. Xử lý bản đồ học: + Quản lý bản đồ ở các hệ thống toạ độ và lưới chiếu khác nhau và có thể chuyển đổi từ hệ này sang hệ khác theo yêu cầu. + Các thao tác biên tập, chia mảnh, tạo khung, đặt nét, tô màu, vv và trình bày bản đồ các lọai ở các tỷ lệ khác nhau. + In ấn bản đồ. Xử lý GIS : Bằng công nghệ ArcGIS và phần mềm Desktop GIS. 3.3. Thiết kế hệ thống quản lý giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc 3.3.1. Kiến trúc hệ thống giao thông đường bộ. 3.3.2. Thiết kế cơ sở dữ liệu GIS giao thông đường bộ.
18. 18 Mô hình CSDL không gian: - Mô hình CSDL thuộc tính. TTDuong TTDuAn TTCau TTNguoiDung TTDonVi ObjectID Column NameCondensed Type ObjectID Column CondensedName Type MaDV Code MaDA bigint Code ID bigint TenDonVi LoaiDuong TenDA nvarchar(50) SoNhip TenDangNhapnchar(100) DiaChi DiemDau ChuDauTunvarchar(50) NamXayDung MatKhaunchar(100) GiayPhep DiemCuoi DonViThiCongnvarchar(50) KetCauDam TenDayDunvarchar(50) MoTa ChieuDai DonViThietKenvarchar(50) KetCauMo Email nchar(100) ChieuRongMatDuong NgayKhoiCongnchar(10) KetCauTru SoDienThoainchar(10) BeRongMatDuong ThoiGianThucHiennchar(10) KietCau DonVi nvarchar(100) HanhLangAnToan TienDoDuAnnchar(10) DonViQuanLy SoLuongCau LoaiDuAnnchar(10) NamKhoiCong DonViQuanLy NamKhaiThac NamKhoiCong GhiChu NamKhaiThac GhiChu
19. 19 3.3.3. Thiết kế các phân hệ quản lý hiện trạng giao thông đường bộ Quan ly he thong duong giao thong Quan ly he thong cau > > Tac nghiep ban do > Quan ly giao thong duong bo Nguoi quan tri he thong (from Tac nhan he thong) > > Quan ly ban do chuyen de > Tien ich Quan ly du an quy hoach 3.4. Xây dựng hệ thống thử nghiệm
20. 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn ” Nghiên cứu ứng dụng GIS trong công tác quản lý mạng lưới giao thông đường bộ trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc ” đã đạt được một số kết quả như sau : Kết quả về lý thuyết : Đã tổng hợp, nghiên cứu được các kiến thức cơ bản về GIS và các ứng dụng của GIS trong các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong ngành Giao thông vận tải. Kết quả về ứng dụng : Qua tìm hiểu về hiện trạng cũng như nhu cầu quản lý giao thông đường bộ dựa trên GIS cho Sở GTVT Vĩnh phúc, luận văn đã đề xuất được phương án, đưa ra được các giải pháp về cơ sở dữ liệu, giải pháp về hạ tầng kỹ thuật, giải pháp về GIS để từ đó xây dựng phần mềm phù hợp hiện trạng của Tỉnh. Hạn chế cần khắc phục : Hệ thống còn sơ sài, mới chỉ tập trung quản lý hiện trạng giao thông đường bộ, chưa hỗ trợ được nhiều cho công tác quản lý quy
21. 21 hoạch mạng lưới giao thông đường bộ của Tỉnh. Ngoài ra, hệ thống cũng chưa công khai hóa được trên Internet. Do thời gian và năng lực còn hạn chế, trong thời gian tới học viên sẽ tiếp tục nghiên cứu theo hướng ứng dụng GIS quản lý giao thông vận tải trên địa bàn tỉnh để kết quả nghiên cứu của luận văn được hoàn thiện hơn và có thể ứng dụng trong thực tế tại Sở Giao thông vận tải Vĩnh Phúc.