Xây dựng bản đồ số về giao thông dựa trên ứng dụng gps và google maps api
- 98 trang
- file .pdf
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
HÀ NGỌC ĐOÀN
XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SỐ VỀ GIAO THÔNG DỰA TRÊN
ỨNG DỤNG GPS VÀ GOOGLE MAPS API
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông
Mã số: 60580205
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2016
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TPHCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Chu Công Minh
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Xuân Long
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Trần Vũ Tự
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM
ngày 27 tháng 08 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm:
1. Chủ tịch hội đồng: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy
2. Ủy viên: TS Tôn Thất Tú
3. Thư ký: TS Văn Hồng Tấn
4. Cán bộ phản biện 1: TS Trần Vũ Tự
5. Cán bộ phản biện 2: TS Nguyễn Xuân Long
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KTXD
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: HÀ NGỌC ĐOÀN .......................................MSHV: 13011257 .............
Ngày, tháng, năm sinh: 15/11/1989 .........................................Nơi sinh: Gia Lai
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông .....Mã số: 60580205
I. TÊN ĐỀ TÀI:
XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SỐ VỀ GIAO THÔNG DỰA TRÊN ỨNG DỤNG
GPS VÀ GOOGLE MAPS API
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
Chương I: Mở đầu
Chương II: Các nghiên cứu đã thực hiện
Chương III: Nội dung nghiên cứu
Chương IV: Kết quả nghiên cứu
Chương V: Kết luận
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/07/2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2016
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS CHU CÔNG MINH
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành
thông qua.
Tp. HCM, ngày tháng năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
PGS.TS CHU CÔNG MINH TS. LÊ BÁ KHÁNH
TRƯỞNG KHOA KTXD
2
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Chu Công Minh, là người đã
trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn và tận tình chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành luận văn
cao học này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô tại trường Đại học Bách Khoa
Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu, quan
tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên
cứu tại trường.
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, cơ quan và bạn bè thân hữu đã động viên,
giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và thực hiện luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất,
nhưng do còn nhiều hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm thực hành nên
không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được. Vì vậy,
tôi rất mong nhận được nhiều sự góp ý của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để
luận văn được hoàn chỉnh hơn.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
Học viên
Hà Ngọc Đoàn
3
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong nghiên cứu này tác giả trình bày việc xây dựng bản đồ số về giao thông
dựa trên ứng dụng GPS và Google Maps API. Bản đồ số này sẽ được hiển thị cho
người dùng thông qua một ứng dụng điện thoại chạy trên hệ điều hành Android.
Trong thời đại hiện nay, sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật
công nghệ đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ thông tin đã tạo ra cho người dùng
vô số những thiết bị công nghệ, ứng dụng điện thoại phục vụ cho người dùng ở
nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó có lĩnh vực giao thông. Đây là một trong lĩnh vực
đang ngày càng thu hút được sự quan tâm của giới công nghệ thông tin, đặc biệt là
ở nước ta khi tình trạng kẹt xe đang ngày càng trở nên trầm trọng ở những thành
phố lớn.
Để góp phần nhỏ vào việc giảm tình trạng trên, dựa trên những ứng dụng định
vị toàn cầu GPS và Google Maps API, tác giả đã thành công trong việc xây dựng
một ứng dụng điện thoại nhằm thu thập dữ liệu về hành trình di chuyển của người
dùng, lưu trữ dữ liệu, hiển thị dữ liệu về tình hình giao thông ở thời gian thực, đồng
thời đề xuất cho người dùng tuyến đường di chuyển có vận tốc tối ưu nhất, tránh
được những điểm có vận tốc di chuyển thấp.
Để xây dựng được ứng dụng trên, tác giả đã sử dụng phần mềm Eclipse để
phát triển ứng dụng, máy chủ đám mây red hat cloud và phpMyAdmin để lưu trữ và
xử lý dữ liệu. Quá trình phát sinh và hiển thị dữ liệu được thực hiện thông qua ứng
dụng định vị GPS và Google Maps API.
4
ABSTRACT
In this study, authors present the development progress of a traffic digital map
based on GPS and Gooogle Maps API applications. This map is displayed to users
through a smartphone application using Android operating system.
Nowadays, the continuous development of technological science, especially in
information technology field, has been creating a lot of technological devices,
smartphone applications for users in various fields including transport field. This is
one of the fields which is increasingly attracting the interest of people working in
the information technology sector, particularly in our country when traffic
congestion is becoming more complicated in the large cities.
To contribute to the reduction of traffic congestion situation, based on GPS
and Google Maps API applications, authors developed a smartphone application to
collect, store and analyze data on commuting routes of users and display the traffic
status in real time, besides propose the most optimal speed route to users.
To develope this application, author has used Eclipse software to create
application, red hat cloud server and phpMyAdmin to store and analyze data. Data
generation and display are developed relied on GPS and Google Maps API.
5
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan toàn bộ nội dung của nghiên cứu này được trình bày
theo kết cấu và dàn ý của tác giả.
Các số liệu và kết quả trong nghiên cứu này là trung thực và chưa được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam kết trên.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
Học viên
Hà Ngọc Đoàn
6
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................. 6
DANH MỤC H NH ẢNH ......................................................................................... 8
Chương 1: MỞ Đ U............................................................................................... 10
1.1 Lý do lựa chọn đề tài.................................................................................... 10
1.2 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 11
1.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ......................................................................... 12
1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu ................................................................... 12
Chương 2: CÁC NGHIÊN CỨU ĐÃ THỰC HIỆN ............................................ 13
2.1 Hệ thống thông tin giao thông tại các trục đường chính trên nền Google
Map [1] ......................................................................................................... 13
2.2 Thiết kế ứng dụng Android cung cấp vị trí của xe buýt ở thời gian thực [2]15
2.3 Hệ thống theo dõi vị trí và tuyến đường di chuyển của người sử dụng điện
thoại Android [3] .......................................................................................... 17
2.4 My Tracks - Ứng dụng ghi lại hành trình di chuyển [5] .............................. 18
2.5 Google Traffic – Bản đồ số về hiện trạng giao thông ở thời gian thực ....... 20
2.6 VOV Bản đồ giao thông............................................................................... 22
Chương 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................ 26
3.1 Cơ sở nghiên cứu ......................................................................................... 26
3.1.1. Google Maps API ................................................................................ 26
3.1.2. Hệ thống GPS ...................................................................................... 27
3.1.3. Máy chủ Server ................................................................................. 29
3.1.4. Phần mềm Eclipse ............................................................................... 30
3.2 Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 32
7
3.2.1. Thiết kế giao diện ................................................................................ 32
3.2.2. Xây dựng hệ thống lưu trữ dữ liệu ...................................................... 36
3.2.3. Thiết kế chức năng định vị và vẽ lại lộ trình di chuyển của người dùng40
3.2.4. Xây dựng bản đồ màu vận tốc ............................................................. 43
3.2.5. Xây dựng chức năng tìm đường từ nền tảng cơ sở dữ liệu ................. 47
3.2.6. Mô hình chức năng hoạt động của ứng dụng ...................................... 49
Chương 4: K T QUẢ NGHIÊN CỨU.................................................................. 52
4.1 Ghi lại hành trình di chuyển của người dùng ............................................... 52
4.2 Bản đồ số về giao thông ............................................................................... 54
4.3 Chức năng tìm đường ................................................................................... 55
4.4 Một số kết quả khác liên quan ..................................................................... 57
Chương 5: K T LUẬN .......................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 61
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 62
8
DANH MỤC H NH ẢNH
Hình 2-1: Giao diện của ứng dụng GATI [1] ...................................................13
Hình 2-2: Nguyên lý làm việc của ứng dụng GATI [1] ...................................14
Hình 2-3: Mô hình xây dựng ứng dụng [2] ......................................................16
Hình 2-4: Kết quả của BIS [2].........................................................................16
Hình 2-5: Giao diện chính của ứng dụng [3]....................................................17
Hình 2-6: Giao diện và hiển thị chức năng của ứng dụng MyTracks [5].........18
Hình 2-7: Các chức năng hiển thị của ứng dụng MyTracks [5] .......................19
Hình 2-8: Bản đồ google traffic [9] ..................................................................21
Hình 2-9: Chức năng dự báo của google traffic [8] .........................................22
Hình 2-10: Giao diện và các chức năng của ứng dụng 10] .............................23
Hình 2-11: Chức năng camera giao thông 10 ................................................24
Hình 2-12: Chức năng tìm đường và hiển thị bến xe buýt 10 .......................24
Hình -1: Vị tr các trạm quan sát của Phần điều khiển 12] ...........................28
Hình -2: Giao diện phần mềm clipse ...........................................................31
Hình 3-3: Sơ đồ nội dung nghiên cứu ..............................................................32
Hình 3-4: Giao diện Ghi chép hành trình di chuyển ........................................33
Hình 3-5: Chức năng tải lộ trình đã lưu ...........................................................34
Hình 3-6: Giao diện Bản đồ màu giao thông ...................................................35
Hình 3-7: Giao diện Tìm đường .......................................................................35
Hình 3-8: Quá trình lưu trữ và xử lý dữ liệu ....................................................36
Hình 3-9: Sơ đồ quá trình gửi dữ liệu lên server ..............................................36
Hình 3-10: Minh họa một đoạn dữ liệu lưu dưới dạng JSON ..........................37
9
Hình 3-11: Giao diện của máy chủ đám mây Openshift ..................................38
Hình 3-12: Giao diện của phpMyAdmin ..........................................................39
Hình 3-13: Sơ đồ quá trình tải dữ liệu từ server...............................................40
Hình 3-14: So sánh hiệu quả của chức năng Snap to Roads ............................41
Hình 3-15: Chu trình phát sinh và xử lý dữ liệu trong chức năng Tracking ....42
Hình 3-16: Sơ đồ thực hiện chức năng Tracking .............................................43
Hình -1 : Sơ đồ hóa nguyên tắc dịch chuyển tọa độ theo chiều vector .........46
Hình 3-18: Chu trình xử lý dữ liệu trong chức năng Traffic ............................46
Hình 3-19: Lưu đồ thuật toán Dijkstra .............................................................48
Hình 3-20: Chu trình xử lý dữ liệu trong chức năng Direction ........................49
Hình -21: Mô hình chức năng hoạt động của ứng dụng .................................50
Hình 4-1: Khu vực nghiên cứu .........................................................................52
Hình 4-2: Chức năng định vị, theo dõi người dùng trên nền Google Map ......53
Hình 4-3: Bản đồ thể hiện tình hình giao thông ở thời gian thực ....................54
Hình - : Kết quả tìm lộ trình di chuyển nhanh nhất (trái) và ngắn nhất (phải)
...................................................................................................................................55
Hình 4-5: Sơ đồ các lộ trình di chuyển.............................................................56
Hình -6: Biểu đồ so sánh vận tốc của ViTraffic và MyTracks ......................57
Hình - : Biểu đồ so sánh vận tốc của xe buýt và xe máy 1 .........................59
Hình -8: Biểu đồ so sánh vận tốc của xe buýt và xe máy (2) .........................59
10
Chương 1: MỞ Đ U
1.1 Lý do lựa chọn đề tài
Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa ở nước ta đã và đang diễn ra rất
nhanh, đặc biệt là ở các đô thị lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Ch Minh… cho thấy
mức độ tăng trưởng và phát triển nhanh của nền kinh tế đất nước. Tuy vậy, nó cũng
mang đến những thách thức không nhỏ cho các cấp quản lý về các vấn đề như môi
trường, dân số, việc làm… đặc biệt là về vấn đề giao thông. Đô thị hóa diễn ra quá
nhanh dẫn đến việc phát triển hạ tầng kỹ thuật không theo kịp, trong đó có hạ tầng
giao thông và cùng với việc tập trung đông dân số tại các thành phố lớn, số lượng
phương tiện gia tăng dẫn đến tình trạng quá tải cho mạng lưới giao thông, điển hình
là tình trạng ùn tắc giao thông đang diễn biến theo hướng ngày càng phức tạp tại
các thành phố lớn.
Đã có nhiều những biện pháp nhằm cải thiện tình trạng giao thông hiện nay
như thay đổi chính sách nhằm hạn chế phương tiện cá nhân, thay đổi giờ học giờ
làm, tăng cường phát triển hạ tầng giao thông, xây dựng hệ thống tàu điện ngầm…
Và trên thực tế, những biện pháp này đã phần nào phát huy được hiệu quả khi kết
hợp những giải pháp về ch nh sách vĩ mô với việc xây dựng hệ thống phương tiện
vận tải hành khách khối lượng lớn cũng như phù hợp với đặc điểm d ng giao thông
nhiều xe máy ở nước ta. Tuy nhiên, hầu hết trong số những biện pháp đó đều xuất
phát từ cơ quan quản lý Nhà nước mà vẫn chưa có những biện pháp từ chính những
hành vi của người tham gia giao thông nhằm góp phần làm giảm tình trạng ùn tắc
giao thông.
Hiện nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, sự bùng nổ của điện thoại
thông minh thì chiếc điện thoại đã không chỉ còn chức năng đàm thoại thông
thường mà nó đã trở thành một công cụ hỗ trợ thực sự cần thiết cho người sử dụng.
Với một chiếc điện thoại thông minh, người dùng có thể sử dụng được rất nhiều các
chức năng khác nhau từ cập nhật tin tức, lưu trữ đến giải trí… Chính vì những tiện
ích của nó mà số lượng người dùng đang tăng lên ngày càng nhiều. Với chiếc điện
11
thoại thông minh, người dùng không chỉ được sử dụng những t nh năng được tích
hợp sẵn có của nhà sản xuất mà còn có thể sử dụng những ứng dụng được các nhà
lập trình thiết kế nhằm đáp ứng những nhu cầu ngày càng đa dạng của người dùng.
Nguồn tài nguyên từ những chiếc điện thoại thông minh là vô cùng lớn nhưng
sử dụng nguồn tài nguyên này để giải quyết những bài toán cụ thể thì yêu cầu cần
phải có những nghiên cứu đánh giá cụ thể, chi tiết để sao cho phát huy hết khả năng
của nó. Việc đưa chiếc điện thoại thông minh trở thành một công cụ nhằm giải
quyết một bài toán trong giao thông cũng không phải ngoại lệ.
Với mong muốn nghiên cứu xây dựng một ứng dụng điện thoại sử dụng mã
nguồn mở API của Google Maps nhằm giúp người dùng chủ động trong việc cập
nhật tình hình giao thông và tránh được các điểm ùn tắc giao thông thông qua một
bản đồ thể hiện tốc độ di chuyển của các phương tiện khác đang di chuyển trên
đường ở thời gian thực để tìm ra một hành trình di chuyển khác nhanh hơn, thuận
lợi hơn, tác giả đã xây dựng đề tài “Xây dựng bản đồ số về giao thông dựa trên
ứng dụng GPS và Google Maps API”.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Kết quả của nghiên cứu là một ứng dụng điện thoại cung cấp một bản đồ số về
giao thông theo thời gian thực nhằm hỗ trợ người sử dụng trong việc lựa chọn tuyến
đường có vận tốc di chuyển tối ưu nhất cho chuyến đi của mình, tránh được những
điểm có lưu lượng giao thông lớn hoặc ùn tắc giao thông. Để đạt được kết quả đó,
đề tài sẽ thực hiện các mục tiêu sau:
(1) Thu thập số liệu giao thông bằng cách sử dụng các thiết bị điện thoại di
động có ứng dụng GPS và kết nối internet;
(2) Xây dựng cơ sở dữ liệu về vị trí, thời gian và vận tốc dựa trên dữ liệu thu
thập được;
(3) Xây dựng bản đồ số về giao thông theo thời gian thực dựa trên nền tảng
Google Maps API;
(4) Đề xuất cho người dùng lộ trình di chuyển phù hợp.
12
1.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Ngoài chức năng giúp người dùng định vị được vị trí của họ trên bản đồ, ghi
và lưu lại quá trình di chuyển, kết quả của đề tài này còn cung cấp cho người dùng
một bản đồ số về giao thông ở thời gian thực, giúp người dùng có thể biết được hiện
trạng giao thông thông qua một bản đồ thể hiện vận tốc di chuyển của các phương
tiện trên các tuyến đường.
Dựa trên ứng dụng này, người dùng sẽ thực sự chủ động tham gia vào việc
giảm ùn tắc giao thông thông qua việc góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu về giao
thông trên các tuyến đường mình di chuyển đồng thời lựa chọn những tuyến đường
có điều kiện di chuyển tốt hơn dựa trên cơ sở dữ liệu từ những người dùng khác.
1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Do đặc điểm d ng phương tiện ở Việt Nam chủ yếu là xe máy nên đề tài
nghiên cứu được thực hiện tập trung trên đối tượng sử dụng xe máy. Tuy người
dùng vẫn có thể sử dụng ứng dụng cho phương tiện giao thông khác nhưng có thể
độ chính xác sẽ không cao do đặc điểm di chuyển của d ng phương tiện và dữ liệu
đầu vào là khác nhau.
Việc phát triển ứng dụng sẽ được giới hạn với ngôn ngữ lập trình cũng như
khả năng t ch hợp để nó hoạt động tốt trên những điện thoại hoặc thiết bị cầm tay sử
dụng hệ điều hành Android.
Ngoài ra, để đánh giá được tính hiệu quả của ứng dụng, khu vực nghiên cứu
để thu thập dữ liệu và kiểm tra các chức năng trong giai đoạn nghiên cứu sẽ được
giới hạn trong khu vực trung tâm quận 3, Thành phố Hồ Chí Minh.
13
Chương 2: CÁC NGHIÊN CỨU ĐÃ THỰC HIỆN
2.1 Hệ thống thông tin giao thông tạ c c trục đường chính trên nền Google
Map [1]
Mục tiêu của nghiên cứu là nhằm tạo ra một trình duyệt web bản đồ về lưu
lượng dòng giao thông trên các trục đường chính của thành phố ở thời gian thực,
giúp người sử dụng có thể truy cập và lựa chọn hành trình đi cho riêng mình dựa
trên sự quan sát bản đồ. Giao diện chính của trang web được xây dựng trên nền của
Google Maps nhưng được phủ thêm một lớp về lưu lượng giao thông với các màu
sắc khác nhau được thể hiện như hình dưới.
Hình 2-1: Giao diện của ứng dụng GATI [1]
Để thể hiện được các lớp lưu lượng giao thông với nhiều màu sắc khác nhau
trên nền Google Maps của trang web thì nhóm tác giả đã sử dụng công cụ Google
Maps Application Programming Interface (Google Maps API . Trong khi đó, việc
xây dựng trang web được thực hiện trên nền tảng ngôn ngữ lập trình Ajax
(Asynchronous JavaScript and XML).
14
Nguyên lý làm việc của trang web được mô tả như sau:
Máy chủ FTP
(Thành phố Bellevue)
Máy chủ hệ thống (STAR Lab)
Công cụ tải file từ FTP
(viết bằng C#)
Dữ liệu giao thông thời
CSDL MySQL gian thực (file CSV)
Ngôn ngữ lập trình PHP
File
XML
Giao diện người dùng
Công cụ
Google Maps Ngôn ngữ Java/Ajax
Thể hiện dữ liệu trên bản đồ Yêu cầu từ người dùng
Hình 2-2: Nguyên lý làm việc của ứng dụng GATI [1]
- Dữ liệu về lưu lượng giao thông thể hiện trên trang web được cung cấp từ
chính quyền thành phố Bellevue thông qua Trung tâm Quản lý Giao thông
(Traffic Management Center - TMC) với hệ thống đếm lưu lượng giao
thông được đặt tại 177 nút giao thông nằm trên các trục đường chính của
thành phố. Cứ mỗi 05 phút, hệ thống này sẽ cung cấp dữ liệu giao thông
dưới dạng file CSV (Comma-Separated-Value và sau đó sẽ được xử lý để
làm cơ sở dữ liệu đầu vào cho trang web dưới dạng MySQL.
- Để thể hiện được dữ liệu này lên trên bản đồ thì cần phải dùng ngôn ngữ
lập trình PHP Hypertext Preprocessor. Sử dụng PHP, sẽ giúp máy chủ lưu
định dạng lại dữ liệu, lưu trữ dữ liệu thành cơ sở dữ liệu cho hệ thống và
tạo ra file dưới dạng XML là định dạng dữ liệu đầu vào cho bước thể hiện
dữ liệu lên bản đồ Google Maps.
15
- Với ngôn ngữ lập trình Ajax và công cụ Google Maps API, các dữ liệu đầu
vào sẽ được thể hiện lên trên bản đồ nền của trang web.
Với mục tiêu được nêu ban đầu thì nghiên cứu này đã rất thành công trong
việc cung cấp cho người dùng một bản đồ trực quan về lưu lượng giao thông trên
các tuyến đường chính của thành phố Bellevue. Tuy nhiên, nó vẫn có một số các
vấn đề chưa giải quyết được như:
(1) Chỉ áp dụng được cho các thành phố có hệ thống đếm lưu lượng giao thông
tự động được lắp đặt trên đường;
(2) Mặc dù giao diện trực quan nhưng người dùng vẫn phải tự chọn lộ trình để
tránh những điểm có lưu lượng giao thông lớn;
(3) Lưu lượng giao thông trên các tuyến đường chính sẽ thay đổi do đó, với
những người dùng có lịch trình di chuyển dài, vẫn có nguy cơ gặp phải
những điểm giao thông lưu lượng cao nếu không thể truy cập để cập nhật
tình hình giao thông.
2.2 Thiết kế ứng dụng Android cung cấp vị trí của xe buýt ở thời gian thực
[2]
Xuất phát mục tiêu giúp người dùng xe buýt có thể dễ dàng hơn trong việc
truy cập các thông tin về hoạt động của các xe buýt, nhóm tác giả đã xây dựng một
ứng dụng android có tên là BIS (Bus Information System) nhằm chia sẻ, cung cấp
và cập nhật các thông tin về hoạt động của mạng lưới xe buýt đang hoạt động.
Thành phần chính của ứng dụng gồm ba phần đó là bộ phận tải dữ liệu (chia sẻ
thông tin), bộ phận yêu cầu dữ liệu và server lưu trữ.
Với giả thiết là người ngồi trên xe buýt sẵn sàng chia sẻ các thông tin về hành
trình mình đang di chuyển thông qua bộ phận tải dữ liệu, các dữ liệu này sẽ được
truyền về server, được đồng bộ hóa với các thông tin về mạng lưới xe buýt để tạo
thành cơ sở dữ liệu với các thông tin về tên tuyến buýt, trạm dừng, người sử dụng
và số xe buýt ở thời gian thực. Cũng tại thời điểm này, khi có người sử dụng khác
yêu cầu về thông tin xe buýt trên tuyến xe buýt đó thì họ sẽ nhận được các thông tin
16
từ chính những người đã cung cấp thông tin trước đó, bao gồm những thông tin về
vị trí của xe buýt, tốc độ xe buýt và ước tính thời gian xe buýt đó đến vị trí của
người yêu cầu.
Chia sẻ thông tin
GPS (thời gian, tọa độ)
Người dùng gửi yêu cầu
CSDL
Trạm buýt
Tuyến buýt
Người dùng
Xe buýt
Hình 2-3: Mô hình xây dựng ứng dụng [2]
Ứng dụng này được xây dựng trên nền là Google Maps và sử dụng các chức
năng ch nh của Google Maps API nhằm thể hiện các thông tin về hành trình xe
buýt, vị trí xe buýt trên bản đồ trực quan trên cơ sở nền dữ liệu được cung cấp.
Ngôn ngữ được sử dụng để thiết kế ứng dụng là ngôn ngữ lập trình JAVA với sự hỗ
trợ tương tác với PHP interpreter để lưu và truy xuất dữ liệu từ server.
Các tiện ích của ứng dụng này cung
cấp những thông tin rất hữu ch cho người có
nhu cầu sử dụng xe buýt, giúp họ có thể chủ
động lựa chọn những xe buýt tại thời điểm
ấn định, tránh việc phải chờ xe buýt trong
thời gian lâu. Tuy nhiên, tất cả những tiện
ch đó chỉ có được khi người đang ngồi trên
xe buýt sẵn sàng chia sẻ các thông tin của họ
về lịch trình di chuyển trên xe buýt đó và dữ
liệu không được thu thập từ những nguồn
cung cấp khác. Hình 2-4: Kết quả của BIS [2]
17
2.3 Hệ thống theo dõi vị trí và tuyến đường di chuyển của người sử dụng
đ ện thoại Android [3]
Hệ thống này xây dựng cho phép người dùng có thể biết được vị trí của một
người khác và tuyến đường di chuyển ngắn nhất từ vị trí hiện tại của người dùng
đến vị trí của người kia.
Được xây dựng trên giao diện của Google Map, sử dụng ngôn ngữ lập trình
Java trên phần mềm hỗ trợ lập trình ứng dụng android là Eclipse, hệ thống đã sử
dụng các chức năng định vị, điều hướng cũng như theo dõi vị tr người dùng của
Google API thông qua các dịch vụ LBS (Location Based Services) nhằm tạo ra một
giao diện hoàn toàn dễ hình dung cho người dùng.
Hình 2-5: Giao diện chính của ứng dụng [3]
Để sử dụng được hệ thống này người dùng phải sử dụng chính số điện thoại
của điện thoại đang sử dụng hệ thống làm ID truy cập. Để xác định được vị trí của
người dùng khác, người sử dụng hệ thống này cần cung cấp số điện thoại của người
dùng đó cho hệ thống. Sau đó, hệ thống sẽ gửi yêu cầu tới Google server thông qua
18
ngôn ngữ Google API để xác định vị trí của cả hai người dùng trước khi cung cấp lộ
trình di chuyển giữa hai người dùng.
Với ứng dụng này, chức năng của nó không chỉ dừng lại ở khả năng tìm đường
di chuyển giữa hai người sử dụng mà nó còn có thể cung cấp các chức năng đầy hữu
ch khác như theo dõi trẻ em, tìm điện thoại mất….
Tuy vậy, việc cấp ID của người dùng trùng với số điện thoại của người đó sẽ
mang đến khả năng khả năng không đảm bảo được thông tin vị trí cá nhân khi
người dùng không muốn ai đó biết vị trí của mình.
2.4 My Tracks - Ứng dụng ghi lại hành trình di chuyển [5]
My Tracks là một ứng dụng chính thức của Google sử dụng GPS trên điện
thoại của người dùng và sự hỗ trợ của Google API để ghi lại những vị tr mà người
dùng đã đi qua cũng như thời gian và quãng đường đã di chuyển.
Ứng dụng này được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Java trên phần mềm hỗ
trợ lập trình ứng dụng android là Eclipse.
Hình 2-6: Giao diện và hiển thị chức năng của ứng dụng MyTracks [5]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
HÀ NGỌC ĐOÀN
XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SỐ VỀ GIAO THÔNG DỰA TRÊN
ỨNG DỤNG GPS VÀ GOOGLE MAPS API
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông
Mã số: 60580205
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 8 năm 2016
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG TPHCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Chu Công Minh
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Xuân Long
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Trần Vũ Tự
Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM
ngày 27 tháng 08 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ bao gồm:
1. Chủ tịch hội đồng: PGS.TS Lê Thị Bích Thủy
2. Ủy viên: TS Tôn Thất Tú
3. Thư ký: TS Văn Hồng Tấn
4. Cán bộ phản biện 1: TS Trần Vũ Tự
5. Cán bộ phản biện 2: TS Nguyễn Xuân Long
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KTXD
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: HÀ NGỌC ĐOÀN .......................................MSHV: 13011257 .............
Ngày, tháng, năm sinh: 15/11/1989 .........................................Nơi sinh: Gia Lai
Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thông .....Mã số: 60580205
I. TÊN ĐỀ TÀI:
XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SỐ VỀ GIAO THÔNG DỰA TRÊN ỨNG DỤNG
GPS VÀ GOOGLE MAPS API
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
Chương I: Mở đầu
Chương II: Các nghiên cứu đã thực hiện
Chương III: Nội dung nghiên cứu
Chương IV: Kết quả nghiên cứu
Chương V: Kết luận
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/07/2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2016
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS CHU CÔNG MINH
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành
thông qua.
Tp. HCM, ngày tháng năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
PGS.TS CHU CÔNG MINH TS. LÊ BÁ KHÁNH
TRƯỞNG KHOA KTXD
2
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Chu Công Minh, là người đã
trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn và tận tình chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành luận văn
cao học này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô tại trường Đại học Bách Khoa
Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình truyền đạt những kiến thức quý báu, quan
tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên
cứu tại trường.
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, cơ quan và bạn bè thân hữu đã động viên,
giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và thực hiện luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất,
nhưng do còn nhiều hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm thực hành nên
không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được. Vì vậy,
tôi rất mong nhận được nhiều sự góp ý của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để
luận văn được hoàn chỉnh hơn.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
Học viên
Hà Ngọc Đoàn
3
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong nghiên cứu này tác giả trình bày việc xây dựng bản đồ số về giao thông
dựa trên ứng dụng GPS và Google Maps API. Bản đồ số này sẽ được hiển thị cho
người dùng thông qua một ứng dụng điện thoại chạy trên hệ điều hành Android.
Trong thời đại hiện nay, sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật
công nghệ đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ thông tin đã tạo ra cho người dùng
vô số những thiết bị công nghệ, ứng dụng điện thoại phục vụ cho người dùng ở
nhiều lĩnh vực khác nhau trong đó có lĩnh vực giao thông. Đây là một trong lĩnh vực
đang ngày càng thu hút được sự quan tâm của giới công nghệ thông tin, đặc biệt là
ở nước ta khi tình trạng kẹt xe đang ngày càng trở nên trầm trọng ở những thành
phố lớn.
Để góp phần nhỏ vào việc giảm tình trạng trên, dựa trên những ứng dụng định
vị toàn cầu GPS và Google Maps API, tác giả đã thành công trong việc xây dựng
một ứng dụng điện thoại nhằm thu thập dữ liệu về hành trình di chuyển của người
dùng, lưu trữ dữ liệu, hiển thị dữ liệu về tình hình giao thông ở thời gian thực, đồng
thời đề xuất cho người dùng tuyến đường di chuyển có vận tốc tối ưu nhất, tránh
được những điểm có vận tốc di chuyển thấp.
Để xây dựng được ứng dụng trên, tác giả đã sử dụng phần mềm Eclipse để
phát triển ứng dụng, máy chủ đám mây red hat cloud và phpMyAdmin để lưu trữ và
xử lý dữ liệu. Quá trình phát sinh và hiển thị dữ liệu được thực hiện thông qua ứng
dụng định vị GPS và Google Maps API.
4
ABSTRACT
In this study, authors present the development progress of a traffic digital map
based on GPS and Gooogle Maps API applications. This map is displayed to users
through a smartphone application using Android operating system.
Nowadays, the continuous development of technological science, especially in
information technology field, has been creating a lot of technological devices,
smartphone applications for users in various fields including transport field. This is
one of the fields which is increasingly attracting the interest of people working in
the information technology sector, particularly in our country when traffic
congestion is becoming more complicated in the large cities.
To contribute to the reduction of traffic congestion situation, based on GPS
and Google Maps API applications, authors developed a smartphone application to
collect, store and analyze data on commuting routes of users and display the traffic
status in real time, besides propose the most optimal speed route to users.
To develope this application, author has used Eclipse software to create
application, red hat cloud server and phpMyAdmin to store and analyze data. Data
generation and display are developed relied on GPS and Google Maps API.
5
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan toàn bộ nội dung của nghiên cứu này được trình bày
theo kết cấu và dàn ý của tác giả.
Các số liệu và kết quả trong nghiên cứu này là trung thực và chưa được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam kết trên.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
Học viên
Hà Ngọc Đoàn
6
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................. 6
DANH MỤC H NH ẢNH ......................................................................................... 8
Chương 1: MỞ Đ U............................................................................................... 10
1.1 Lý do lựa chọn đề tài.................................................................................... 10
1.2 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 11
1.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ......................................................................... 12
1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu ................................................................... 12
Chương 2: CÁC NGHIÊN CỨU ĐÃ THỰC HIỆN ............................................ 13
2.1 Hệ thống thông tin giao thông tại các trục đường chính trên nền Google
Map [1] ......................................................................................................... 13
2.2 Thiết kế ứng dụng Android cung cấp vị trí của xe buýt ở thời gian thực [2]15
2.3 Hệ thống theo dõi vị trí và tuyến đường di chuyển của người sử dụng điện
thoại Android [3] .......................................................................................... 17
2.4 My Tracks - Ứng dụng ghi lại hành trình di chuyển [5] .............................. 18
2.5 Google Traffic – Bản đồ số về hiện trạng giao thông ở thời gian thực ....... 20
2.6 VOV Bản đồ giao thông............................................................................... 22
Chương 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................ 26
3.1 Cơ sở nghiên cứu ......................................................................................... 26
3.1.1. Google Maps API ................................................................................ 26
3.1.2. Hệ thống GPS ...................................................................................... 27
3.1.3. Máy chủ Server ................................................................................. 29
3.1.4. Phần mềm Eclipse ............................................................................... 30
3.2 Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 32
7
3.2.1. Thiết kế giao diện ................................................................................ 32
3.2.2. Xây dựng hệ thống lưu trữ dữ liệu ...................................................... 36
3.2.3. Thiết kế chức năng định vị và vẽ lại lộ trình di chuyển của người dùng40
3.2.4. Xây dựng bản đồ màu vận tốc ............................................................. 43
3.2.5. Xây dựng chức năng tìm đường từ nền tảng cơ sở dữ liệu ................. 47
3.2.6. Mô hình chức năng hoạt động của ứng dụng ...................................... 49
Chương 4: K T QUẢ NGHIÊN CỨU.................................................................. 52
4.1 Ghi lại hành trình di chuyển của người dùng ............................................... 52
4.2 Bản đồ số về giao thông ............................................................................... 54
4.3 Chức năng tìm đường ................................................................................... 55
4.4 Một số kết quả khác liên quan ..................................................................... 57
Chương 5: K T LUẬN .......................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 61
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 62
8
DANH MỤC H NH ẢNH
Hình 2-1: Giao diện của ứng dụng GATI [1] ...................................................13
Hình 2-2: Nguyên lý làm việc của ứng dụng GATI [1] ...................................14
Hình 2-3: Mô hình xây dựng ứng dụng [2] ......................................................16
Hình 2-4: Kết quả của BIS [2].........................................................................16
Hình 2-5: Giao diện chính của ứng dụng [3]....................................................17
Hình 2-6: Giao diện và hiển thị chức năng của ứng dụng MyTracks [5].........18
Hình 2-7: Các chức năng hiển thị của ứng dụng MyTracks [5] .......................19
Hình 2-8: Bản đồ google traffic [9] ..................................................................21
Hình 2-9: Chức năng dự báo của google traffic [8] .........................................22
Hình 2-10: Giao diện và các chức năng của ứng dụng 10] .............................23
Hình 2-11: Chức năng camera giao thông 10 ................................................24
Hình 2-12: Chức năng tìm đường và hiển thị bến xe buýt 10 .......................24
Hình -1: Vị tr các trạm quan sát của Phần điều khiển 12] ...........................28
Hình -2: Giao diện phần mềm clipse ...........................................................31
Hình 3-3: Sơ đồ nội dung nghiên cứu ..............................................................32
Hình 3-4: Giao diện Ghi chép hành trình di chuyển ........................................33
Hình 3-5: Chức năng tải lộ trình đã lưu ...........................................................34
Hình 3-6: Giao diện Bản đồ màu giao thông ...................................................35
Hình 3-7: Giao diện Tìm đường .......................................................................35
Hình 3-8: Quá trình lưu trữ và xử lý dữ liệu ....................................................36
Hình 3-9: Sơ đồ quá trình gửi dữ liệu lên server ..............................................36
Hình 3-10: Minh họa một đoạn dữ liệu lưu dưới dạng JSON ..........................37
9
Hình 3-11: Giao diện của máy chủ đám mây Openshift ..................................38
Hình 3-12: Giao diện của phpMyAdmin ..........................................................39
Hình 3-13: Sơ đồ quá trình tải dữ liệu từ server...............................................40
Hình 3-14: So sánh hiệu quả của chức năng Snap to Roads ............................41
Hình 3-15: Chu trình phát sinh và xử lý dữ liệu trong chức năng Tracking ....42
Hình 3-16: Sơ đồ thực hiện chức năng Tracking .............................................43
Hình -1 : Sơ đồ hóa nguyên tắc dịch chuyển tọa độ theo chiều vector .........46
Hình 3-18: Chu trình xử lý dữ liệu trong chức năng Traffic ............................46
Hình 3-19: Lưu đồ thuật toán Dijkstra .............................................................48
Hình 3-20: Chu trình xử lý dữ liệu trong chức năng Direction ........................49
Hình -21: Mô hình chức năng hoạt động của ứng dụng .................................50
Hình 4-1: Khu vực nghiên cứu .........................................................................52
Hình 4-2: Chức năng định vị, theo dõi người dùng trên nền Google Map ......53
Hình 4-3: Bản đồ thể hiện tình hình giao thông ở thời gian thực ....................54
Hình - : Kết quả tìm lộ trình di chuyển nhanh nhất (trái) và ngắn nhất (phải)
...................................................................................................................................55
Hình 4-5: Sơ đồ các lộ trình di chuyển.............................................................56
Hình -6: Biểu đồ so sánh vận tốc của ViTraffic và MyTracks ......................57
Hình - : Biểu đồ so sánh vận tốc của xe buýt và xe máy 1 .........................59
Hình -8: Biểu đồ so sánh vận tốc của xe buýt và xe máy (2) .........................59
10
Chương 1: MỞ Đ U
1.1 Lý do lựa chọn đề tài
Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa ở nước ta đã và đang diễn ra rất
nhanh, đặc biệt là ở các đô thị lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Ch Minh… cho thấy
mức độ tăng trưởng và phát triển nhanh của nền kinh tế đất nước. Tuy vậy, nó cũng
mang đến những thách thức không nhỏ cho các cấp quản lý về các vấn đề như môi
trường, dân số, việc làm… đặc biệt là về vấn đề giao thông. Đô thị hóa diễn ra quá
nhanh dẫn đến việc phát triển hạ tầng kỹ thuật không theo kịp, trong đó có hạ tầng
giao thông và cùng với việc tập trung đông dân số tại các thành phố lớn, số lượng
phương tiện gia tăng dẫn đến tình trạng quá tải cho mạng lưới giao thông, điển hình
là tình trạng ùn tắc giao thông đang diễn biến theo hướng ngày càng phức tạp tại
các thành phố lớn.
Đã có nhiều những biện pháp nhằm cải thiện tình trạng giao thông hiện nay
như thay đổi chính sách nhằm hạn chế phương tiện cá nhân, thay đổi giờ học giờ
làm, tăng cường phát triển hạ tầng giao thông, xây dựng hệ thống tàu điện ngầm…
Và trên thực tế, những biện pháp này đã phần nào phát huy được hiệu quả khi kết
hợp những giải pháp về ch nh sách vĩ mô với việc xây dựng hệ thống phương tiện
vận tải hành khách khối lượng lớn cũng như phù hợp với đặc điểm d ng giao thông
nhiều xe máy ở nước ta. Tuy nhiên, hầu hết trong số những biện pháp đó đều xuất
phát từ cơ quan quản lý Nhà nước mà vẫn chưa có những biện pháp từ chính những
hành vi của người tham gia giao thông nhằm góp phần làm giảm tình trạng ùn tắc
giao thông.
Hiện nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, sự bùng nổ của điện thoại
thông minh thì chiếc điện thoại đã không chỉ còn chức năng đàm thoại thông
thường mà nó đã trở thành một công cụ hỗ trợ thực sự cần thiết cho người sử dụng.
Với một chiếc điện thoại thông minh, người dùng có thể sử dụng được rất nhiều các
chức năng khác nhau từ cập nhật tin tức, lưu trữ đến giải trí… Chính vì những tiện
ích của nó mà số lượng người dùng đang tăng lên ngày càng nhiều. Với chiếc điện
11
thoại thông minh, người dùng không chỉ được sử dụng những t nh năng được tích
hợp sẵn có của nhà sản xuất mà còn có thể sử dụng những ứng dụng được các nhà
lập trình thiết kế nhằm đáp ứng những nhu cầu ngày càng đa dạng của người dùng.
Nguồn tài nguyên từ những chiếc điện thoại thông minh là vô cùng lớn nhưng
sử dụng nguồn tài nguyên này để giải quyết những bài toán cụ thể thì yêu cầu cần
phải có những nghiên cứu đánh giá cụ thể, chi tiết để sao cho phát huy hết khả năng
của nó. Việc đưa chiếc điện thoại thông minh trở thành một công cụ nhằm giải
quyết một bài toán trong giao thông cũng không phải ngoại lệ.
Với mong muốn nghiên cứu xây dựng một ứng dụng điện thoại sử dụng mã
nguồn mở API của Google Maps nhằm giúp người dùng chủ động trong việc cập
nhật tình hình giao thông và tránh được các điểm ùn tắc giao thông thông qua một
bản đồ thể hiện tốc độ di chuyển của các phương tiện khác đang di chuyển trên
đường ở thời gian thực để tìm ra một hành trình di chuyển khác nhanh hơn, thuận
lợi hơn, tác giả đã xây dựng đề tài “Xây dựng bản đồ số về giao thông dựa trên
ứng dụng GPS và Google Maps API”.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Kết quả của nghiên cứu là một ứng dụng điện thoại cung cấp một bản đồ số về
giao thông theo thời gian thực nhằm hỗ trợ người sử dụng trong việc lựa chọn tuyến
đường có vận tốc di chuyển tối ưu nhất cho chuyến đi của mình, tránh được những
điểm có lưu lượng giao thông lớn hoặc ùn tắc giao thông. Để đạt được kết quả đó,
đề tài sẽ thực hiện các mục tiêu sau:
(1) Thu thập số liệu giao thông bằng cách sử dụng các thiết bị điện thoại di
động có ứng dụng GPS và kết nối internet;
(2) Xây dựng cơ sở dữ liệu về vị trí, thời gian và vận tốc dựa trên dữ liệu thu
thập được;
(3) Xây dựng bản đồ số về giao thông theo thời gian thực dựa trên nền tảng
Google Maps API;
(4) Đề xuất cho người dùng lộ trình di chuyển phù hợp.
12
1.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Ngoài chức năng giúp người dùng định vị được vị trí của họ trên bản đồ, ghi
và lưu lại quá trình di chuyển, kết quả của đề tài này còn cung cấp cho người dùng
một bản đồ số về giao thông ở thời gian thực, giúp người dùng có thể biết được hiện
trạng giao thông thông qua một bản đồ thể hiện vận tốc di chuyển của các phương
tiện trên các tuyến đường.
Dựa trên ứng dụng này, người dùng sẽ thực sự chủ động tham gia vào việc
giảm ùn tắc giao thông thông qua việc góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu về giao
thông trên các tuyến đường mình di chuyển đồng thời lựa chọn những tuyến đường
có điều kiện di chuyển tốt hơn dựa trên cơ sở dữ liệu từ những người dùng khác.
1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Do đặc điểm d ng phương tiện ở Việt Nam chủ yếu là xe máy nên đề tài
nghiên cứu được thực hiện tập trung trên đối tượng sử dụng xe máy. Tuy người
dùng vẫn có thể sử dụng ứng dụng cho phương tiện giao thông khác nhưng có thể
độ chính xác sẽ không cao do đặc điểm di chuyển của d ng phương tiện và dữ liệu
đầu vào là khác nhau.
Việc phát triển ứng dụng sẽ được giới hạn với ngôn ngữ lập trình cũng như
khả năng t ch hợp để nó hoạt động tốt trên những điện thoại hoặc thiết bị cầm tay sử
dụng hệ điều hành Android.
Ngoài ra, để đánh giá được tính hiệu quả của ứng dụng, khu vực nghiên cứu
để thu thập dữ liệu và kiểm tra các chức năng trong giai đoạn nghiên cứu sẽ được
giới hạn trong khu vực trung tâm quận 3, Thành phố Hồ Chí Minh.
13
Chương 2: CÁC NGHIÊN CỨU ĐÃ THỰC HIỆN
2.1 Hệ thống thông tin giao thông tạ c c trục đường chính trên nền Google
Map [1]
Mục tiêu của nghiên cứu là nhằm tạo ra một trình duyệt web bản đồ về lưu
lượng dòng giao thông trên các trục đường chính của thành phố ở thời gian thực,
giúp người sử dụng có thể truy cập và lựa chọn hành trình đi cho riêng mình dựa
trên sự quan sát bản đồ. Giao diện chính của trang web được xây dựng trên nền của
Google Maps nhưng được phủ thêm một lớp về lưu lượng giao thông với các màu
sắc khác nhau được thể hiện như hình dưới.
Hình 2-1: Giao diện của ứng dụng GATI [1]
Để thể hiện được các lớp lưu lượng giao thông với nhiều màu sắc khác nhau
trên nền Google Maps của trang web thì nhóm tác giả đã sử dụng công cụ Google
Maps Application Programming Interface (Google Maps API . Trong khi đó, việc
xây dựng trang web được thực hiện trên nền tảng ngôn ngữ lập trình Ajax
(Asynchronous JavaScript and XML).
14
Nguyên lý làm việc của trang web được mô tả như sau:
Máy chủ FTP
(Thành phố Bellevue)
Máy chủ hệ thống (STAR Lab)
Công cụ tải file từ FTP
(viết bằng C#)
Dữ liệu giao thông thời
CSDL MySQL gian thực (file CSV)
Ngôn ngữ lập trình PHP
File
XML
Giao diện người dùng
Công cụ
Google Maps Ngôn ngữ Java/Ajax
Thể hiện dữ liệu trên bản đồ Yêu cầu từ người dùng
Hình 2-2: Nguyên lý làm việc của ứng dụng GATI [1]
- Dữ liệu về lưu lượng giao thông thể hiện trên trang web được cung cấp từ
chính quyền thành phố Bellevue thông qua Trung tâm Quản lý Giao thông
(Traffic Management Center - TMC) với hệ thống đếm lưu lượng giao
thông được đặt tại 177 nút giao thông nằm trên các trục đường chính của
thành phố. Cứ mỗi 05 phút, hệ thống này sẽ cung cấp dữ liệu giao thông
dưới dạng file CSV (Comma-Separated-Value và sau đó sẽ được xử lý để
làm cơ sở dữ liệu đầu vào cho trang web dưới dạng MySQL.
- Để thể hiện được dữ liệu này lên trên bản đồ thì cần phải dùng ngôn ngữ
lập trình PHP Hypertext Preprocessor. Sử dụng PHP, sẽ giúp máy chủ lưu
định dạng lại dữ liệu, lưu trữ dữ liệu thành cơ sở dữ liệu cho hệ thống và
tạo ra file dưới dạng XML là định dạng dữ liệu đầu vào cho bước thể hiện
dữ liệu lên bản đồ Google Maps.
15
- Với ngôn ngữ lập trình Ajax và công cụ Google Maps API, các dữ liệu đầu
vào sẽ được thể hiện lên trên bản đồ nền của trang web.
Với mục tiêu được nêu ban đầu thì nghiên cứu này đã rất thành công trong
việc cung cấp cho người dùng một bản đồ trực quan về lưu lượng giao thông trên
các tuyến đường chính của thành phố Bellevue. Tuy nhiên, nó vẫn có một số các
vấn đề chưa giải quyết được như:
(1) Chỉ áp dụng được cho các thành phố có hệ thống đếm lưu lượng giao thông
tự động được lắp đặt trên đường;
(2) Mặc dù giao diện trực quan nhưng người dùng vẫn phải tự chọn lộ trình để
tránh những điểm có lưu lượng giao thông lớn;
(3) Lưu lượng giao thông trên các tuyến đường chính sẽ thay đổi do đó, với
những người dùng có lịch trình di chuyển dài, vẫn có nguy cơ gặp phải
những điểm giao thông lưu lượng cao nếu không thể truy cập để cập nhật
tình hình giao thông.
2.2 Thiết kế ứng dụng Android cung cấp vị trí của xe buýt ở thời gian thực
[2]
Xuất phát mục tiêu giúp người dùng xe buýt có thể dễ dàng hơn trong việc
truy cập các thông tin về hoạt động của các xe buýt, nhóm tác giả đã xây dựng một
ứng dụng android có tên là BIS (Bus Information System) nhằm chia sẻ, cung cấp
và cập nhật các thông tin về hoạt động của mạng lưới xe buýt đang hoạt động.
Thành phần chính của ứng dụng gồm ba phần đó là bộ phận tải dữ liệu (chia sẻ
thông tin), bộ phận yêu cầu dữ liệu và server lưu trữ.
Với giả thiết là người ngồi trên xe buýt sẵn sàng chia sẻ các thông tin về hành
trình mình đang di chuyển thông qua bộ phận tải dữ liệu, các dữ liệu này sẽ được
truyền về server, được đồng bộ hóa với các thông tin về mạng lưới xe buýt để tạo
thành cơ sở dữ liệu với các thông tin về tên tuyến buýt, trạm dừng, người sử dụng
và số xe buýt ở thời gian thực. Cũng tại thời điểm này, khi có người sử dụng khác
yêu cầu về thông tin xe buýt trên tuyến xe buýt đó thì họ sẽ nhận được các thông tin
16
từ chính những người đã cung cấp thông tin trước đó, bao gồm những thông tin về
vị trí của xe buýt, tốc độ xe buýt và ước tính thời gian xe buýt đó đến vị trí của
người yêu cầu.
Chia sẻ thông tin
GPS (thời gian, tọa độ)
Người dùng gửi yêu cầu
CSDL
Trạm buýt
Tuyến buýt
Người dùng
Xe buýt
Hình 2-3: Mô hình xây dựng ứng dụng [2]
Ứng dụng này được xây dựng trên nền là Google Maps và sử dụng các chức
năng ch nh của Google Maps API nhằm thể hiện các thông tin về hành trình xe
buýt, vị trí xe buýt trên bản đồ trực quan trên cơ sở nền dữ liệu được cung cấp.
Ngôn ngữ được sử dụng để thiết kế ứng dụng là ngôn ngữ lập trình JAVA với sự hỗ
trợ tương tác với PHP interpreter để lưu và truy xuất dữ liệu từ server.
Các tiện ích của ứng dụng này cung
cấp những thông tin rất hữu ch cho người có
nhu cầu sử dụng xe buýt, giúp họ có thể chủ
động lựa chọn những xe buýt tại thời điểm
ấn định, tránh việc phải chờ xe buýt trong
thời gian lâu. Tuy nhiên, tất cả những tiện
ch đó chỉ có được khi người đang ngồi trên
xe buýt sẵn sàng chia sẻ các thông tin của họ
về lịch trình di chuyển trên xe buýt đó và dữ
liệu không được thu thập từ những nguồn
cung cấp khác. Hình 2-4: Kết quả của BIS [2]
17
2.3 Hệ thống theo dõi vị trí và tuyến đường di chuyển của người sử dụng
đ ện thoại Android [3]
Hệ thống này xây dựng cho phép người dùng có thể biết được vị trí của một
người khác và tuyến đường di chuyển ngắn nhất từ vị trí hiện tại của người dùng
đến vị trí của người kia.
Được xây dựng trên giao diện của Google Map, sử dụng ngôn ngữ lập trình
Java trên phần mềm hỗ trợ lập trình ứng dụng android là Eclipse, hệ thống đã sử
dụng các chức năng định vị, điều hướng cũng như theo dõi vị tr người dùng của
Google API thông qua các dịch vụ LBS (Location Based Services) nhằm tạo ra một
giao diện hoàn toàn dễ hình dung cho người dùng.
Hình 2-5: Giao diện chính của ứng dụng [3]
Để sử dụng được hệ thống này người dùng phải sử dụng chính số điện thoại
của điện thoại đang sử dụng hệ thống làm ID truy cập. Để xác định được vị trí của
người dùng khác, người sử dụng hệ thống này cần cung cấp số điện thoại của người
dùng đó cho hệ thống. Sau đó, hệ thống sẽ gửi yêu cầu tới Google server thông qua
18
ngôn ngữ Google API để xác định vị trí của cả hai người dùng trước khi cung cấp lộ
trình di chuyển giữa hai người dùng.
Với ứng dụng này, chức năng của nó không chỉ dừng lại ở khả năng tìm đường
di chuyển giữa hai người sử dụng mà nó còn có thể cung cấp các chức năng đầy hữu
ch khác như theo dõi trẻ em, tìm điện thoại mất….
Tuy vậy, việc cấp ID của người dùng trùng với số điện thoại của người đó sẽ
mang đến khả năng khả năng không đảm bảo được thông tin vị trí cá nhân khi
người dùng không muốn ai đó biết vị trí của mình.
2.4 My Tracks - Ứng dụng ghi lại hành trình di chuyển [5]
My Tracks là một ứng dụng chính thức của Google sử dụng GPS trên điện
thoại của người dùng và sự hỗ trợ của Google API để ghi lại những vị tr mà người
dùng đã đi qua cũng như thời gian và quãng đường đã di chuyển.
Ứng dụng này được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Java trên phần mềm hỗ
trợ lập trình ứng dụng android là Eclipse.
Hình 2-6: Giao diện và hiển thị chức năng của ứng dụng MyTracks [5]