GIS Và Ứng Dụng Quản Lý Thông Tin Điện Lực (2)

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ,

sự giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù là trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt

thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường Đại Học đến nay, chúng em đã nhận

được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của Thầy Cô, gia đình và bạn bè.

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến Thầy Cô ở Khoa Công Nghệ

Thông Tin – trường Đại Học Điện Lực đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để

truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường.

Và đặc biệt, trong kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với môn học

rất hữu ích đối với sinh viên ngành Công Nghệ Thông Tin. Đó là môn: “Thực tập Các

hệ thống thông tin điện lực”.

Chúng em xin chân thành cám ơn cô Thạc sĩ Nguyễn Thị Trang Linh đã tận tâm

hướng dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện,

thảo luận về môn học. Trong thời gian được học tập và thực hành dưới sự hướng dẫn

của thầy cô, chúng em không những thu được rất nhiều kiến thức bổ ích, mà còn được

truyền sự say mê và thích thú đối với bộ môn “Thực tập Các hệ thống thông tin điện

lực”. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy cô thì chúng em nghĩ đồ án

này của chúng em rất khó có thể hoàn thành được.

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bè bạn, đã luôn là nguồn động viên

to lớn, giúp chúng em vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình học tập và thực

hiện đồ án.

Mặc dù đã rất cố gắng hoàn thiện đồ án với tất cả sự nỗ lực, tuy nhiên, do bước

đầu đi vào thực tế, tìm hiểu và xây dựng đồ án trong thời gian có hạn, và kiến thức còn

hạn chế, nhiều bỡ ngỡ, nên đồ án “Trình bày hệ thống GIS và ứng dụng trong hệ thống

điện trong việc quản lý hệ thống thông tin điện lực. Xu hướng hiện nay trên thế giới”

chắc chắn sẽ khôn thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự

quan tâm, thông cảm và những đóng góp quý báu của các thầy cô và các bạn để đồ án

này ngày càng hoàn thiện hơn.

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cám ơn và luôn mong nhận được sự đóng

góp của mọi người.

Sau cùng, chúng em xin kính chúc các thầy cô trong Khoa Công Nghệ Thông Tin

dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền

đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.

Trân trọng!

Hà Nội, ngày 22 tháng 05 năm 2014

Sinh viên thực hiện:

Lương Đức Nam

Phạm Văn Tứ

NHẬN XÉT

(của giảng viên hướng dẫn)

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC......1

1.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin điện lực...................................1

1.1.1. Khái niệm hệ thống...............................................................................1

1.1.2. Khái niệm thông tin..............................................................................1

1.1.3. Khái niệm về hệ thống thông tin (HTTT).............................................1

1.2. Cấu trúc và cơ sở hạ tầng hệ thống thông tin điện lực................................2

1.2.1. Mạng đường trục chính (bachbone)......................................................3

1.2.1. Mạng đường khu vực.........................................................................5

1.2.2. Mạng nhánh......................................................................................11

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ GIS................................................................12

2.1. Hệ thống thông tin địa lý GIS....................................................................12

2.1.1. GIS là gì?............................................................................................12

2.1.2. GIS với Việt Nam...............................................................................12

2.1.3. Mô hình công nghệ GIS......................................................................12

2.2. Các thành phần của GIS............................................................................13

2.2.1. Phần cứng...........................................................................................14

2.2.2. Phần mềm...........................................................................................14

2.2.3. Dữ liệu................................................................................................14

2.2.4. Con người...........................................................................................15

2.2.5. Phương pháp.......................................................................................15

2.3. Cách thức làm việc của GIS......................................................................15

2.3.1. Tham khảo địa lý................................................................................16

2.3.2. Mô hình Vector và Raster...................................................................16

2.4. Nhiệm vụ của GIS.....................................................................................22

2.4.1. Thu thập dữ liệu (Capture).................................................................23

2.4.2. Lưu giữ và truy cập dữ liệu................................................................24

2.4.3. Tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian.........................................25

2.4.4. Hiển thị bản đồ...................................................................................30

2.4.5. Xuất dữ liệu........................................................................................31

2.5. Dữ liệu cho GIS.........................................................................................32

2.5.1. Mô hình dữ liệu trong GIS..................................................................32

2.5.2. DBMS của GIS...................................................................................40

2.5.3. Các thành phần dữ liệu bản đồ chức năng..........................................41

2.6. Các công nghệ liên quan............................................................................41

2.7. Các bài toán ứng dụng GIS........................................................................42

2.7.1. Các lĩnh vực dùng chung, chia sẻ kỹ thuật và cung cấp dữ liệu cho

GIS........................................................................................................................42

2.7.2. Các ứng dụng áp dụng công nghệ GIS như là một công cụ để quản lý,

phân tích dữ liệu và trợ giúp tạo quyết định..........................................................42

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG VIỆC

QUẢN LÝ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC.................................................43

3.1. Giới thiệu chung về công ty điện lực Phú Thọ..........................................44

3.1.1. Tên đơn vị...........................................................................................44

3.1.2. Nơi đặt trụ sở......................................................................................44

3.1.3. Ngày thành lập....................................................................................44

3.1.4. Chức năng nhiệm vụ :.........................................................................44

3.2. Hiện trạng ứng dụng GIS của Công ty điện lực Phú Thọ..........................45

3.2.1. Mô hình tổng quát của hệ thống.........................................................45

3.2.2. Quản lý tài sản, thiết bị trên bản đồ....................................................46

3.3. Các chức năng của Hệ thống quản lý lưới điện Phú Thọ ứng dụng GIS...50

3.3.1. Cách thức thu nhập dữ liệu cho GIS của Điện lực Phú Thọ...............50

3.3.2. Nhập lưới trực quan............................................................................50

3.3.3. Xem lưới trực quan.............................................................................51

3.3.4. Tạo báo cáo, biểu đồ gắn với lớp bản đồ............................................53

3.4. Xu hướng thế giới hiện nay.......................................................................54

KẾT LUẬN.........................................................................................................57

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................58

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

STT Từ viết tắt Ý nghĩa

1 HTTT Hệ thống thông tin (Information System - IS)

2 GIS Geographical Information Systems (Hệ thống thông tin địa

lý)

3 CSDL Cơ sở dữ liệu

4 HTTTDL Hệ thống thông tin địa lý

5 VDU Visual Display Unit – màn hình máy tính

6 DBMS Database Management System – hệ quản trị cơ sở dữ liệu

7 TIN Triangular Irregular Networks – mạng lưới tam giác không

đều

8 GPS Global Positoning System – hệ thống định vị toàn cầu

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Biểu diễn mối liên hệ các thành phần trong hệ thống thông tin.............1

Hình 1.2: Sơ đồ kết cấu mạng................................................................................4

Hình 1.3: Các ring trên đường trục chính...............................................................5

Hình 1.4: Mô tả toàn bộ mạng đường trục khu vực này và các nút thông tin quan

trọng................................................................................................................................6


trọng................................................................................................................................7

Hình 1.6: Các tuyến thông tin và các nút trên đường trục khu vực miền Bắc........9

Hình 1.7: Mạng nhánh HTTT điện lực khu vực miền Bắc...................................11

Hình 2.1: Mô hình công nghệ GIS.......................................................................12

Hình 2.2: Các thành phần của GIS.......................................................................13

Hình 2.3: Cơ sở dữ liệu GIS.................................................................................15

Hình 2.4: Định dạng dữ liệu Vector và Raster.....................................................17

Hình 2.5: Quan hệ tọa độ địa lý trực quan............................................................18

Hình 2.6: Mặt cầu ( vàng) và mặt Elip.................................................................19

Hình 2.7: Mặt phẳng hệ tọa độ quy chiếu.............................................................19

Hình 2.8: Cách chiếu bề mặt cong lên mặt phẳng................................................20

Hình 2.9: Mặt chiếu hình nón...............................................................................21

Hình 2.10: Mặt chiếu hình trụ..............................................................................21

Hình 2.11: Các vị trí mặt phẳng phương vị..........................................................22

Hình 2.12: Quan hệ giữa các nhóm chức năng của GIS.......................................23

Hình 2.13: Buffer bên trong một hình có bán kính xác định................................26

Hình 2.14: Kết quả tìm kiếm theo địa chỉ.............................................................27

Hình 2.15: Kết quả tìm kiếm trên mạng giao thông.............................................28

Hình 2.16: Phép hợp.............................................................................................29

Hình 2.17: Phép giao............................................................................................29

Hình 2.18: Phép đồng nhất...................................................................................30

Hình 2.19: Bản đồ với mô hình dữ liệu Vector....................................................32

Hình 2.20: Đối tượng point trên bản đồ................................................................33

Hình 2.21: Đối tượng line trên bản đồ..................................................................33

Hình 2.22: Đối tượng polygon trên bản đồ...........................................................33

Hình 2.23: Buffer..................................................................................................34

Hình 2.24: Defference..........................................................................................34

Hình 2.25: Clip.....................................................................................................35

Hình 2.26: Intesect................................................................................................35

Hình 2.27: Convex hull........................................................................................35

Hình 2.28: Symmetric difference.........................................................................36

Hình 2.29: Cut......................................................................................................36

Hình 2.30: Unicon................................................................................................36

Hình 2.31: Bản đồ dữ liệu Raster.........................................................................37

Hình 2.32: Hình chụp từ máy bay........................................................................38

Hình 2.33: Biến đổi từ dữ liệu Vector sang Raster...............................................38

Hình 2.34: Bảng cell và các thuộc tính.................................................................38

Hình 2.35: Biểu diễn các đối tượng cơ sở trong Raster........................................40

Hình 2.36: Chuyển đổi dữ liệu Raster sang Vector..............................................40

Hình 3.1: Mô hình tổng quát hệ thống..................................................................46

Hình 3.2: Giao diện Hệ thống quản lý lưới điện ứng dụng GIS Phú Thọ............50

Hình 3.3: Nhập dữ liệu trực quan trên bản đồ......................................................51

Hình 3.4: Xem lưới điện trực quan.......................................................................52

Hình 3.5: Sửa thông tin và xóa đối tượng trên bản đồ trực quan dễ dàng............52

Hình 3.6: Xem thông số thuộc tính các đối tượng................................................53

Hình 3.7: Xem chi tiết thông số thuộc tính đối tượng trên bản đồ.......................53

Hình 3.8: Báo cáo thống kê theo yêu cầu.............................................................54

Hình 3.9: In ấn báo cáo thống kê..........................................................................54

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Các loại tổng đài và thiết bị truyền dẫn trên đường trục thông tin Bắc-

Nam.................................................................................................................................3

Bảng 1.2: Các nút thông tin, kênh truyền dẫn trên mạng đường trục miền Nam.. .7

Bảng 1.3: Các nút thông tin và kênh truyền dẫn trên mạng đường trục miền

Trung...............................................................................................................................8

Bảng 1.4: Các nút thông tin và kênh truyền đẫn trên mạng đường trục miền Bắc.

.......................................................................................................................................10

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, Công Nghệ Thông Tin là một ngành rất phát triển trong xã hội. Nó

được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành, lĩnh vực khác nhau và đạt được hiệu

quả cao trong cuộc sống. Tin học hóa được xem như một trong những yếu tố mang

tính quyết định trong các hoạt động kinh doanh, dịch vụ, xã hội, khoa học, giáo dục,…

Ứng dụng công nghệ thông tin đóng vai trò hết sức quan trọng, có thể tạo ra các bước

đột phá.

Từ vài thập niên trở lại đây, công nghệ hệ thống thông tin địa lý GIS

(Geographical Information Systems) đã có những bước phát triển và ứng dụng không

chỉ trong lĩnh vực địa lý mà trong nhiều lĩnh vực khác của khoa học và của cuộc sống

hàng ngày như: đô thị hóa, thuơng mại, phát triển cơ sở hạ tầng, bản đồ điện tử, hoạt

động quân sự, mạng lưới điện,…Hiểu cách đơn giản nhất, GIS bao gồm các lớp thông

tin về một địa điểm nhằm tăng thêm khả năng hiểu biết về địa điểm này.

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 thiên nhiên, phân tích hiện trạng, quản lý hạ tầng giao thông vận tải, quản lý hạ

tầng lưới điện…

Hiện nay, đời sống kinh tế tăng, kéo theo các nhu cầu về điện tăng theo, cơ sở hạ

tầng lưới điện rất lớn trên toàn quốc. Áp dụng GIS vào hệ thống điện trong việc quản

lý hệ thống thông tin điện lực là rất cần thiết, nâng cao năng lực quản lý nhà nước về

mạng lưới điện.

Tên đề tài:

“Trình bày hệ thống GIS và ứng dụng trong hệ thống điện trong việc quản

lý hệ thống thông tin điện lực. Xu hướng hiện nay trên thế giới”.

Mục đích nghiên cứu: Hỗ trợ quản lý hiện trạng hệ thống thông tin điện lực.

Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống GIS, hệ thống thông tin điện lực.

Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu về hệ thống thông tin địa lý GIS và ứng dụng

trong hệ thống điện trong việc quản lý hệ thống thông tin điện lực.

Phương pháp nghiên cứu: kết hợp nghiên cứu lý thuyết và tìm hiểu về hệ thống

thông tin điện lực.

CẤU TRÚC ĐỀ TÀI

Lời mở đầu: nêu rõ mục đích, ý nghĩa khi chọn đề tài.

Chương 1: Tổng quan về hệ thống thông tin điện lực

o Khái niệm hệ thống thông tin điện lực.

o Cấu trúc và cơ sở hạ tầng hệ thống thông tin điện lực.

Chương 2: Tổng quan về GIS

o Hệ thống thông tin địa lý GIS.

o Các thành phần của GIS.

o Cách thức làm việc GIS.

o Nhiệm vụ của GIS.

o Dữ liệu cho GIS.

o Ứng dụng của GIS.

Chương 3: Ứng dụng ứng dụng trong hệ thống điện trong việc quản lý hệ

thống thông tin điện lực

o Ứng dụng trong hệ thống thông tin điện lực Phú Thọ.

o Xu hướng thế giới hiện nay.

Kết luận: Kết quả đạt được và phương hướng phát triển.

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC

1.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống thông tin điện lực.

1.1.1. Khái niệm hệ thống

Trong các hoạt động của con người, các thuật ngữ như hệ thống triết học, hệ

thống pháp luật, hệ thống kinh tế, hệ thống thông tin đã trở nên quen thuộc. Một cách

đơn giản và vấn tắt, ta có thể hiểu: Hệ thống là một tập hợp vật chất và phi vật chất

như người, máy móc, thông tin, dữ liệu, các phương pháp xử lý, các qui tắc, quy trình

xử lý, gọi là các phần tử của hệ thống. Trong hệ thống, các phần tử tương tác với nhau

và cùng hoạt động để hướng tới mục đích chung.

1.1.2. Khái niệm thông tin

Là một loại tài nguyên của tổ chức, phải được quản lý chu đáo giống như mọi tài

nguyên khác. Việc xử lý thông tin đòi hỏi chi phí về thời gian, tiền bạc và nhân lực.

Việc xử lý thông tin phải hướng tới khai thác tối đa tiềm năng của nó.

1.1.3. Khái niệm về hệ thống thông tin (HTTT)

Hệ thống thông tin (Information System - IS) là một hệ thống mà mục tiêu tồn tại của

nó là cung cấp thông tin phục vụ cho hoạt động của con người trong một tổ chức nào

đó. Ta có thể hiểu hệ thống thông tin là hệ thống mà mối liên hệ giữa các thành phần

của nó cũng như mối liên hệ giữa nó với các hệ thống khác là sự trao đổi thông tin.

Hình 1.1: Biểu diễn mối liên hệ các thành phần trong hệ thống thông tin.

Hệ thống thông tin là một hệ thống bao gồm con người, dữ liệu, các quy trình và

công nghệ thông tin tương tác với nhau để thu thập, xử lý, lưu trữ và cung cấp thông

tin cần thiết ở đầu ra nhằm hỗ trợ cho một hệ thống. Hệ thống thông tin hiện hữu dưới

mọi hình dạng và quy mô.

GVHD: ThS. Lê Thị Trang Linh SVTH: Lương Đức Nam, Phạm Văn Tứ

2

Hệ thống thông tin trong một tổ chức có chức năng thu nhận và quản lý dữ liệu

để cung cấp những thông tin hữu ích nhằm hỗ trợ cho tổ chức đó và các nhân viên,

khách hàng, nhà cung cấp hay đối tác của nó. Ngày nay, nhiều tổ chức xem các hệ

thống thông tin là yếu tố thiết yếu giúp họ có đủ năng lực cạnh tranh và đạt được

những bước tiến lớn trong hoạt động. Hầu hết các tổ chức nhận thấy rằng tất cả nhân

viên đều cần phải tham gia vào quá trình phát triển các hệ thống thông tin. Do vậy,

phát triển hệ thống thông tin là một chủ đề ít nhiều có liên quan tới bạn cho dù bạn có

ý định học tập để trở nên chuyên nghiệp trong lĩnh vực này hay không.

Các HTTT có thể được phân loại theo các chức năng chúng phục vụ.

Hệ thống xử lý giao dịch (Transaction processing system - TPS) là một hệ

thống thông tin có chức năng thu thập và xử lý dữ liệu về các giao dịch nghiệp vụ.

Hệ thống thông tin quản lý (Management information system - MIS) là một hệ

thống thông tin cung cấp thông tin cho việc báo cáo hướng quản lý dựa trên việc xử lý

giao dịch và các hoạt động của tổ chức.

Hệ thống hỗ trợ quyết định (Decision support system - DSS) là một hệ thống

thông tin vừa có thể trợ giúp xác định các thời cơ ra quyết định, vừa có thể cung cấp

thông tin để trợ giúp việc ra quyết định.

Hệ thống thông tin điều hành (Excutive information system - EIS) là một hệ

thống thông tin hỗ trợ nhu cầu lập kế hoạch và đánh giá của các nhà quản lý điều hành.

Hệ thống chuyên gia (Expert System) là hệ thống thông tin thu thập tri thức

chuyên môn của các chuyên gia rồi mô phỏng tri thức đó nhằm đem lại lợi ích cho

người sử dụng bình thường.

Hệ thống truyền thông và cộng tác (Communication and collaboration

system) là một hệ thống thông tin làm tăng hiệu quả giao tiếp giữa các nhân viên, đối

tác, khách hàng và nhà cung cấp để củng cố khả năng cộng tác giữa họ.

Hệ thống tự động văn phòng (Office automation system) là một hệ thống

thông tin hỗ trợ các hoạt động nghiệp vụ văn phòng nhằm cải thiện luồng công việc

giữa các nhân viên.

1.2. Cấu trúc và cơ sở hạ tầng hệ thống thông tin điện lực.

Căn cứ trên kết cấu hiện có của Hệ thống thông tin Điện Lực Việt Nam, ta có thể

nghiên cứu cấu trúc của HTTT Điện Lực Việt Nam theo mô hình phân lớp. Theo mô

hình này, cấu trúc Hệ thống thông tin Điện Lực Việt Nam được phân thành 3 lớp rõ

rệt.

Lớp thứ nhất: là mạng đường trục chính (bachbone).


3

Lớp thứ hai: là mạng đường trục các khu vực bắc, trung, nam.

Lớp thứ ba: là mạng con, các mạch nhánh.

Với mỗi lớp có các đặc điểm riêng về chức năng hay kết cấu, thể hiện nét đặc trưng riêng.

1.2.1. Mạng đường trục chính (bachbone)

Mạng đường trục chính sử dụng kênh truyền dẫn cáp quang dung lượng 2.5 gbps,

nó có tính chất là đường xương sống của HTTT điện lực, với tính chất trải dài dọc theo

đất nước qua ba miền Bắc – trung - nam từ điểm nút đầu tiên là trung tâm điều độ quốc

gia A0 (Hà Nội) và điểm nút cuối là trung tâm điều độ điện lực miền Nam A2 (thành

phố Hồ Chí Minh).

Các nút trên đường trục chính được trang bị thiết bị truyền dẫn SDH/STM 16,

thiết bị chuyển mạch đường trục PCM-16, các loại tổng đài PABX, gồm các nút sau:

TT Tên nút Thiết bị truyền dẫn Tổng đài Ghi chú

1 A0 SDH/STM-16 Plexicom-6000 TTĐĐ quốc gia

2 Hà Đông SDH/STM-16 Acatel-4400 Trạm 220kV

3 Hoà Bình SDH/STM-16 Acatel-4000 Trạm 500kV

4 Hà Tĩnh SDH/STM-16Acatel-4300Plexicom-6000

Trạm 500kV

5 Đà Nẵng SDH/STM-16Acatel-4300Plexicom-6000

Trạm 500kV

6 Playku SDH/STM-16 Acatel-4300 Trạm 500kV

7 Phú Lâm SDH/STM-16Acatel-4300Plexicom-6000

Trạm 500kV

8 A2 SDH/STM-16 Plexicom-6000 TTĐĐ miền Nam

Bảng 1.1: Các loại tổng đài và thiết bị truyền dẫn trên đường trục thông tin Bắc-Nam.


4

Hình 1.1: Sơ đồ kết cấu mạng.

Mạng đường trục chính (bachbone) HTTT Điện Lực Việt Nam

Mạng đường trục chính kết nối các các trung tâm điều độ A0, A1, A2, A3, các

trạm biến áp 500 kV bắc-trung-nam. Các nút thông tin trên mạng đường trục tạo thành

năm mạch vòng (ring) như sau:

Ring 1: A0 - Nho Quan: gồm các trạm: A0 - Hoà Bình - Nho Quan. Ring 2: Nho Quan – Hà Tĩnh, gồm các trạm: Nho Quan - Thanh Hoá - Nghệ

An - Hà Tĩnh. Ring 3: Hà Tĩnh - Đà Nẵng, gồm: Hà Tĩnh - Quảng Bình - Quảng Trị - Huế -

Đà Nẵng. Ring 4: Đà Nẵng – Pleiku, gồm: Đà Nẵng - Quảng Nam – Kontum – Pleiku. Ring 5: Pleiku - A2, gồm: Pleiku – Kontum – Cujut – Dacklac - Bình Dương -

Phú Lâm - A2. Các ring được thể hiện trên hình 1.2 như sau:


5

Hình 1.2: Các ring trên đường trục chính.

1.2.1. Mạng đường khu vực

Mạng đường trục khu vực của HTTT Điện Lực Việt Nam, được chia làm 3 miền

Bắc, trung, nam. Mạng đường trục này nối các nút thông tin trong khu vực với các nút

các nút thông tin trên đường trục chính. Các nút thông tin khu vực là các TBA-110,

TBA-220 quan trọng, các nhà máy điện lớn, các điện lực.

Mạng đường trục sử dụng các kênh truyền dẫn quang, vi ba, PLC, hiện nay do

nhu cầu thông tin không ngừng thay đổi với xu hướng ngày một nhiều hơn, để đáp ứng

được kênh truyền đã đưa đến một xu thế dần thay thế các kênh PLC bằng các kênh dẫn

quang như các tuyến Hoà Bình – Việt Trì, Thái Nguyên – Sóc Sơn, Mộc Châu - Hoà

Bình, Mộc Châu - Sơn La, ... , điều này đồng nghĩa với việc mở rộng các đường trục

chính mạng thông tin khu vực.

Việc thay thế dần các kênh truyền dẫn PLC bằng các kênh truyền dẫn quang đã

cải thiện đáng kể về dung lượng đường truyền và nâng cao tính ổn định và tin cậy cho

các tuyến thông tin.

Xét về mặt địa lý, chia mạng đường trục khu vực thành 3 phần (bắc, trung, nam)

nhưng nếu xét về mặt kỹ thuật thì mạng đường trục của 3 khu vực này tương đối giống

nhau.


6

Trên thực tế sơ đồ ghép nối các kênh truyền dẫn của mạng đường trục khu vực

được thể hiện như sau:

Mạng đường trục miền Nam

Mạng đường trục miền Nam liên kết các nút thông tin đặt tại các khu vực như:

trung tâm viễn thông điện lực 4 (TTĐ4), ga Vòng Tàu, các trạm điện 220kV quan

trọng như: Long Thành, Long Bình, các nhà máy điện lớn như: Phú Mỹ 1, Phú Mỹ 2,

Đa Nhim, Thác Mơ, Trị An, Hàm Thuận, Đa My, Thủ Đức, Hoà Phước. Mạng đường

trục này được nối với mạng trục chính qua 2 nút là trạm 500kV Phú Lâm và trung tâm

điều độ điện lực miền Nam (A2).


trọng.

Mạng đường trục HTTT điện lực khu vực miền Nam

Mạng đường trục khu vực miền Nam hiện nay đạng sử dụng các kênh truyền

quang, viba, PLC, nối các nút thông tin, toàn bộ các kênh truyền và các nút đó thông

tin được thống kê trong bảng sau:

TT Nút đầu Nút cuối Loại kênh truyền dẫn

1 TTĐ4 500kV Phú Lâm vi ba

2Phú Mỹ 1

Phú Mỹ 2500kV Phú Lâm cáp quang

3 220kV Long Bình NMĐ Thủ Đức vi ba

4 220kV Long Bình ga Vòng Tàu vi ba

5 220kV Long Bình NMĐ Đa My vi ba

6 220kV Long Bình NMĐ Trị An vi ba


7

7 220kV Long Bình A2 vi ba

8 NMĐ Hoà Phước A2 vi ba

9 NMĐ Hàm Thuận NMĐ Đa My vi ba

10 NMĐ Thác Mơ NMĐ Trị An vi ba

11 220 Long Bình NMĐ Đa Nhim vi ba

Bảng 1.2: Các nút thông tin, kênh truyền dẫn trên mạng đường trục miền Nam.

Mạng đường trục miền Trung

Mạng đường trục miền Trung liên kết các nút thông tin đặt tại các khu vực như:

trung tâm viễn thông điện lực 2 (TTĐ2), trung tâm viễn thông điện lực 3 (TTĐ3),

trung tâm điều độ điên lực 3 (A3). Các trạm điện quan trọng như: Ialy, Hưng Đông,

Nghi Sơn, Ba Trè, nói 1, trạm 110kV Thanh Hoá, Bỉm Sơn. Mạng đường trục này

được nối với mạng trục chính qua 3 nút, trạm 500 kV Hà Tĩnh, trạm 500kV Đà Nẵng,

trạm 500kV Playku.


trọng.

Mạng đường trục HTTT điện lực khu vực miền Trung

Mạng đường trục khu vực miền Trung hiện nay đạng sử dụng các kênh truyền


tin được thống kê trong bảng sau.


1 500kV Playku 500kV Ialy cáp quang

2 TTĐ3 500kV Playku vi ba

3 TTĐ4 A3 cáp quang


8

4 A3 500kV Đà Nẵng vi ba và cáp quang

5 điện lực Nghệ An 500kV Hà Tĩnh vi ba

6 trạm Hưng Đông 500kV Hà Tĩnh PLC

7 trạm Hưng Đông trạm Nghi Sơn PLC

8 trạm Ba Chè trạm nối 1 cáp quang

9 trạm Ba Chè 220kV Ninh Bình cáp quang

10 trạm Ba Chè điện lực Thanh Hoá vi ba

11 trạm Ba Chè trạm Nghi Sơn PLC

12 trạm Ba Chè 100kV Thanh Hoá cáp quang

13 110kV Bỉm Sơn 100kV Thanh Hoá cáp quang

Bảng 1.3: Các nút thông tin và kênh truyền dẫn trên mạng đường trục miền Trung.

Mạng đường trục miền Bắc

Mạng đường trục miền Bắc, hình 1.5, trên mạng khu vực này các nút thông tin

quan trọng được nối với mạng trục chính qua 3 nút, trạm 500 kV Hoà Bình, trạm 200

kV hà đông, trung tâm điều độ quốc gia (A0), trung tâm điều độ miền Bắc (A1), trung

tâm thông tin điện lực miền Bắc (VT1). các nút của mạng đường trục miền Bắc gồm

các nút sau:

Nút tại trạm 220kV quan trọng: Ninh Bình, Nam Định, Thái Bình, Boà Bình,

Mai Động, Hà Đông, Việt Trì, Thái Nguyên, Tràng Bạch,...

Nút tại các nhà máy điện quan trọng: Hoà Bình, Ninh Bình, Phả Lại 1, 2, Uông

Bí, Thác Bà. Toàn bộ các tuyến thông tin và các nút trên đường trục khu vực miền Bắc

được thể hiện trên hình 1.5.


9

Hình 1.5: Các tuyến thông tin và các nút trên đường trục khu vực miền Bắc

Mạng đường trục HTTT điện lực khu vực miền Bắc.

Mạng đường trục khu vực miền Bắc hiện nay đạng sử dụng các kênh truyền


tin được thống kê trong bảng sau:


1 500kV Hoà Bình TĐ.Hoà Bình cáp quang

2 500kV Hoà Bình 110kV Mộc Châu PLC, cáp quang

3 500kV Hoà Bình 220kV Việt Trì cáp quang

4 500kV Hoà Bình Ba Chè vi ba

5 500kV Hoà Bình 220kV Hà Đông vi ba, cáp quang

6 220kV Hà Đông 220kV Mai Động cáp quang

7 A0 220kV Mai Động cáp quang

8 A0 220kV Hà Đông vi ba

9 A0 220kV Đông Anh cáp quang


10

10 A0 220kV Chèm cáp quang

11 220kV Đông Anh 110kV Sóc Sơn cáp quang

12 110kV Sóc Sơn Bắc Giang cáp quang, PLC

13 110kV Sóc Sơn 110kV Tuyên Quang PLC

14 110kV Tuyên Quang TĐ.Thác Bà PLC

15 110kV sóc sơn Gò Đầm cáp quang

16 Gò Đầm Thái Nguyên cáp quang

17 Bắc Giang NĐ.Phả Lại 1, 2 cáp quang, PLC

18 NĐ.Phả Lại 1,2 220kV Tràng Bạch PLC

19 220kV Tràng Bạch 220kV Vật Cách PLC

20 Ba Chè 220kV Ninh Bình cáp quang

21 220kV Ninh Bình 220kV Nam Định cáp quang

22 220kV Thái Bình 220kV Nam Định cáp quang

23 220kV Hải Phòng 220kV Thái Bình cáp quang

24 220kV Ninh Bình NĐ.Ninh Bình cáp quang, viba

25 220kV Vật Cách 220kV Hoành Bồ cáp quang

Bảng 1.4: Các nút thông tin và kênh truyền đẫn trên mạng đường trục miền Bắc.

1.2.2. Mạng nhánh

Mạng nhánh là các tuyến thông tin có dung lượng nhỏ thực hiện nhiệm vụ kết nối

các công trình điện với các nút thông tin mạch đường trục khu vực. các nút thông tin

mạch nhánh bao gồm các nhà máy điện có công suất nhỏ, các tba - 220kV nhánh cụt

hoặc có vị trí địa lý hẻo lánh cự ly liên lạc xa, các tba -110kV, các công ty điện lực,

các điều độ điện lực địa phương.Phương tiện truyền dẫn sử dụng tại các nhánh này là

PLC hoặc kênh dẫn quang hoặc vi ba.


11

Hình 1.6: Mạng nhánh HTTT điện lực khu vực miền Bắc.

Ở mạch nhánh trên các nút thông tin kiên kết với nhau bằng kênh thông tin viba

và PLC, các nhánh này ghép nối vào mạng đường trục khu vực thông qua hai nút

thông tin Mai Động và Phả Lại.


12

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ GIS

2.1. Hệ thống thông tin địa lý GIS

2.1.1. GIS là gì?

GIS ( Geographical Information Systems – Hệ thống thông tin địa lý) được hình

thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi cho đến nay, 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 CSDL 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 động tác và hoạch định chiến lược).

Ngày nay, GIS là một ngành công nghiệp hàng tỷ đô la với sự tham gia của hàng

trăm nghìn người trên toàn thế giới. Các chuyên gia của mọi lĩnh vực đều nhận thức

được những ưu điểm của sự kết hợp công việc của họ và GIS.

2.1.2. GIS với Việt Nam

Ở nước ta, mặc dù được biết đến từ khá sớm, nhưng mãi đến sau năm 2000.

Hàng loạt chương trình GIS với sự tham gia của các trường đại học, viện nghiên cứu,

các chuyên gia trong và ngoài nước đã được triển khai. Trong đó tiểu biểu phải kể đến

Dự án quản lý nước sạch ở Hà Nam, Dự án quản lý nước ở Hòa Bình, Dự án thử

nghiệm trong quản lý khách du lịch ở động Phong Nha hay Dự án hợp tác với đại học

Quản Nam làm về GIS của các chuyên gia Nhật Bản, Dự án quản lý lưới điện tỉnh Phú

Thọ…

2.1.3. Mô hình công nghệ GIS


Dữ

liệu

vào

Quản lý

dữ liệu

Xử lý

dữ

liệu

Phân tích

và mô hìnhDữ liệu ra

13

Hình 2.1: Mô hình công nghệ GIS.

Dữ liệu vào: dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như: biểu diễn dữ liệu,

máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, ảnh chụp…

Quản lý dữ liêu: sau khi dữ liệu được thu thập tổng hợp, GIS cần cung cấp cá

thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo: bảo mật số liệu, tích hợp số liệu,

lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì. GIS lưu thông tin thế giới thực thành các tầng

dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt trong cùng mộ hệ trục tọa độ và chúng có khả năng

liên kết với nhau.

Xử lý dữ liệu: các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thông tin. Nó

giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp công việc gì. Kết quả cảu xử lý dữ

liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ.

Phân tích và mô hình: số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS.

Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định

lượng thông tin đã thu thập.

Dữ liệu ra: một trong các phương diện công nghệ GIS là sự thay đổi của các

phương pháp khác nhau trong đó thông tin có thể hiển thị khi nó được xử lý bằng GIS.

Các phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể cung cấp bằng các bản đồ và

ảnh 3 chiều.

2.2. Các thành phần của GIS

GIS được hình thành bởi 5 thành phần chính là: phần cứng, phần mềm, dữ liệu,

cong người, phương pháp.


14

Hình 2.1: Các thành phần của GIS.

2.2.1. Phần cứng

Là hệ thống máy tính trên đó có một hệ GIS hoạt động. Ngày nay, phần mềm

GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy chủ trung tâm đến các

máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng.

Là các máy tính điện tử: PC, mini Computer, MainFrame,… là các thiết bị mạng

cần thiết khi triển khai GIS trên môi trường mạng. GIS cũng đòi hỏi các thiết bị ngoại

vi đặc biệt cho việc nhập và xuất dữ liệu như: máy số hóa ( digitizer), máy vẽ

( plotter), máy quét ( scanner),…

2.2.2. Phần mềm

Hệ thống phần mềm GIS rất đa dạng. Mỗi công ty xây dựng GIS đều có phần

mềm riêng của mình. Tuy nhiên, có một dạng phần mềm mà các công ty phải xây

dựng là DBMS địa lý. Dạng phần mềm này nhằm mục đích nâng cao khả năng cho các

phần mềm CSDL thương mại trong việc: sao lưu dữ liệu, định nghĩa bảng, quản lý các

giao dịch do đó ta có thể lưu các dữ liệu đồ địa lý duới dạng các đối tượng hình học

trực tiếp trong các cột của bảng quan hệ và nhiều công việc khác.

Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và công cụ cần thiết để lưu giữ, phân tích

và 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.

- DBMS ( Database Management System).

- Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý.

- Giao diện đồ họa người dùng (Graphical User Interface) để truy cập các công

cụ dễ dàng.

2.2.3. Dữ liệu

Là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS. 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 dùng DBMS để tổ chức lưu giữ và quản lý dữ liệu.

Gồm 2 loại:


15

- Dữ liệu không gian ( spatial) cho ta biết kích thước vật lý và vị trí địa lý của

các đối tượng trên bề mặt trái đất.

- Dữ liệu thuộc tính ( non - spatial) là các dữ liệu ở dạng văn bản cho ta biết

thêm thông tin thuộc tính của đối tượng.

Hình 2.1: Cơ sở dữ liệu GIS

2.2.4. Con người

Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý hệ thống

và phát triển ứng dụng GIS trong thực tế. Người sử dụng GIS có thể là những chuyên

gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người dùng GIS để giải

quyết các vấn đề trong công việc.

Người dùng GIS là những người sử dụng các phần mềm GIS để giải quyết các

bài toán không gian theo mục đích của họ. Họ thường là những người được đào tạo tốt

về lĩnh vực GIS hay là các chuyên gia.

- Người xây dựng bản đồ.

- Người xuất bản.

- Người phân tích.

- Người xây dựng dữ liệu.

- Người quản trị CSDL.

- Người thiết kế CSDL.

2.2.5. 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.


16

2.3. Cách thức làm việc của GIS

GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên đề có

liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý.

2.3.1. Tham khảo địa lý

Các thông tin địa lý hoặc chứa những tham khảo địa lý hiện ( kinh độ, vĩ độ, tọa

độ lưới quốc gia…), hoặc chứa những tham khảo địa lý ẩn ( địa chỉ, mã bưu điện, tên

vùng điều tra dân số, bộ dịnh dạng các khu vực rừng hoặc tên đường…). Mã hóa địa lý

là quá trình tự động thường được dùng để tạo ra các tham khảo địa lý hiện ( vị trí bội)

từ các tham khảo địa lý ẩn. Các tham khảo địa lý cho phép định vị đối tượng và sự

kiện trên bề mặt trái đất phục vụ mục đích phân tích.

2.3.2. Mô hình Vector và Raster

HTTTDL làm việc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lý khác nhau về cơ bản: mô

hình Vector và mô hình Raster.

2.3.2.1. Mô hình Vector

Trong mô hình Vector, thông tin về địa điểm, đường và vùng được mã hóa và lưu

dưới dạng tập hợp các tọa độ x, y. Vị trí của đối tượng điểm, như lỗ khoan, có thể

được biểu diễn bở một tọa độ đơn x, y. Đối tượng dạng đường, như đường giao thông,

sông suối, có thể được lưu dưới dạng tập hợp các tọa 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 tọa độ.

2.3.2.2. Mô hình Raster

Mô hình Vector rất hữu ích với việc mô tả các đối tượng riêng biệt, nhưng kém

hiệu quả hơn trong việc miêu tả các đối tượng có sự chuyển đổi liên tục như kiểu đất

hoặc chi phí ước tính cho các bệnh viện. Mô hình Raster được phát triển cho mô

phỏng các đối tượng liên tục chuyển đổi như vậy. Một ảnh Raster là một tập hợp các ô

lưới. Với dữ liệu Raster thì các tệp thuộc tính thông thường chứa dữ liệu liên quan đến

lớp hiện tượng tự nhiên thay cho các đối tượng rời rạc.

2.3.2.3. Phân tích các yếu tố

Trong định dạng Vector, các đối tượng được biểu diễn bởi các đối tượng hình

học cơ bản point ( điểm), line ( đường), polygon ( vùng). Point dùng để xác định các

đối tượng không có hình dạng kích thước cụ thể, hay kích thước quá nhỏ so với tỉ lệ

bản đồ. Line để xác định các đối tượng có chiều dài xác định. Polygon để xác định các


17

vùng, miền trên mặt đất. Trong định dạng này, thông tin được mô tả có tính chính xác

cao đồng thời tiết kiệm không gian lưu trữ. Thông tin trong định dạng Vector chủ yêu

được ứng dụng trong bài toán về mạng, hệ thống thông tin đất đai.

Trong định dạng Raster, các đối tượng bản đồ biểu diễn trong một chuỗi các

điểm ảnh trong một lưới hình chữ nhật. Mỗi điểm ảnh được xác định thông qua chỉ số

hàng và cột trong lưới. Trong Raster, point sẽ được biểu diễn bởi 1 điểm ảnh đơn, line

được biểu diễn bởi một chuỗi các điểm ảnh liên tiếp nhau. Polygon xác định bởi một

nhóm các điểm ảnh kề sát nhau. Dữ liệu lưu trong định dạng này rất đơn giản nhưng

lại đòi hỏi dung lượng bộ nhớ lớn. Raster phù hợp với các dạng dữ liệu có đường biên

không rõ ràng. Raster được ứng dụng nhiều trong phân tích bề mặt liên tục.

Hình 2.1: Định dạng dữ liệu Vector và Raster.

a) Hệ tọa độ địa lý và hệ tọa độ quy chiếu

Vị trí của vật thể trong không gian đều phải gắn liền với một hệ tọa độ. Trong

GIS, để biểu diễn dữ liệu không gian người ta thường dùng 2 hệ tọa độ là hệ tọa độ địa

lý và hệ tọa độ quy chiếu.

b) Hệ tọa độ địa lý

Là hệ tọa độ sử dụng bề mặt hình cầu để xác định vị trí của một điểm trên trái

đất.

Đơn vị đo: độ. Vì đây là hệ tọa độ gắn liền với trục trái đất nên xác định vị trí của

đối tượng người ta chia bề mặt trái đất thành các đường kinh tuyến, vĩ tuyễn. Kinh

tuyến là các đường cong cách đều nhau chạy qua hai điểm cực Bắc và Nam, vĩ tuyến


18

là các đường tròn song song có tâm nằm trên truc của trái đất. Giao điểm giữa kinh

tuyến với vĩ tuyến tạo thành các ô lưới.

Trong số các kinh tuyến và vĩ tuyến có 2 đường quan trong nhất được lấy làm

gốc tọa độ đó là: vĩ tuyến có bán kính lớn nhất – xích đạo và kinh tuyến chay qua vùng

Greenland nước Anh. Giao điểm giữa hai đường này là gốc tọa độ.

Miền giá trị của vĩ độ: -900 ÷ 900, kinh độ: -1800 ÷ 1800.

Hình 2.2: Quan hệ tọa độ địa lý trực quan.

Trên đường xích đạo thì khoảng cách một độ của vĩ tuyến = khoảng cách một độ

của kinh tuyến, còn trên các vĩ tuyến khác thì khác nhau. Cho nên ta không thể đo

chính xác được chiều dài và diện tích của đối tượng khi dữ liệu bản đồ được chiếu lên

mặt phẳng.

Mặt cầu và mặt Ellipsoid

Trong hệ tọa độ địa lý có hai bề mặt hình cầu được sử dụng đó là mặt cầu và mặt

Ellipsoid.

Vì bề mặt trái đất của ta không phải là hình cầu tuyệt đối mà nó gần với hình

Ellipsoid nên mặt Ellipsoid thường được dùng để biểu diễn. Tuy nhiên đôi khi người ta

cũng sử dụng mặt cầu đề công việc tính toán dễ dàng hơn. Khi tỉ lệ bản đồ rất nhỏ < 1 :

5.000.000, ở tỉ lệ này sự khác biệt giữa mặt cầu và mặt Ellipsoid không thể phân biệt

bằng mắt thường. Nhưng khi tỉ lệ > 1: 1.000.000 thì người ta cần thiết phải dùng mặt

Ellipsoid để đảm bảo độ chính xác. Do đó, việc lựa chọn mặt cầu hay Ellipsoid phụ

thuộc vào muc đích của bản đồ và độ chính xác dữ liệu.


19

Hình 2.3: Mặt cầu ( vàng) và mặt Elip.

c) Hệ tọa độ quy chiếu

Để thuận tiện cho sử dụng người ta phải nghiên cứu cách thể hiện bề mặt trái đất

trên mặt phẳng của bản đồ. Do đó phải thực hiện phép chiếu bề mặt cong của trái đất

lên mặt phẳng và hệ tọa độ quy chiếu ra đời.. Hệ tọa độ này luôn lấy hệ tọa độ địa lý

làm cơ sở.

Được đặc trưng bởi hai trục x, y. Một điểm trên mặt phẳng được xác định bởi cặp

giá trị (x, y).

Hình 2.4: Mặt phẳng hệ tọa độ quy chiếu.

Có rất nhiều phép chiếu bề mặt cong của trái đất lên mặt phẳng song song. Ta có

thể hình dung: lấy một mảnh bìa cuộn xung quanh bề mặt cầu trong hệ tọa độ địa lý

theo một hình trụ đứng. Từ tâm bề mặt cong ta vẽ các tia cắt các điểm giao giữa kinh

tuyến, vĩ tuyến, đồng thời kéo dài cắt mặt trụ. Thực chất là chiếu các ô lên bề mặt

phẳng. Khi ta mở tờ bìa ra thì được kết quả phép chiếu. Ta thấy, các ô lưới đã thay đổi

khá nhiều, co lại hoặc dãn ra. Càng xa đường xích đạo thì biến dạng càng lớn. Điều

này gây nên sự thay đổi về hình dạng, kích thước, khoảng cách của dữ liệu không gian.


20

Hình 2.5: Cách chiếu bề mặt cong lên mặt phẳng.

Sau đó người ta dùng các công thức toàn học để tương ứng tọa độ của bề mặt

cong lên tọa độ mặt phẳng chiếu.

Các phép chiếu khác nhau gây ra các biến dạng bản đồ khác nhau nên việc sử

dụng phép chiếu nào là dựa vào mục đích của bản đồ và độ chính xác của dữ liệu.

Các phép chiếu cơ bản

Ta tìm hiểu 3 phép chiếu được sử dụng nhiều nhất: mặt hình nón, mặt hình trụ,

mặt phẳng phương vị.

Bước đầu tiên khi tiến hành phép chiếu này là tạo ra một hay một tập hợp các

điểm tiếp xúc. Các điểm tiếp xúc này được gọi là các tiếp điểm hay tiếp tuyến ( nếu là

đường thẳng). Các điểm này có vai trò rất quan trọng, vì độ biến dạng của phép chiếu

trên những điểm này bằng 0. Độ biến dạng sẽ tăng khi khoảng cách giữa điểm chiếu và

điểm tiếp xúc tăng.

Mặt hình nón: ta úp mặt hình nón lên bề mặt cầu. Đường thẳng tiếp xúc giữa mặt

nón và mặt cầu là một vĩ tuyến chuẩn. Các đường kinh tuyến sau khi chiếu mặt nón sẽ

thành đường thẳng đứng, các đường vĩ tuyến sẽ tạo thành những đường tròn. Sau đó ta

cắt theo đường kinh tuyến bất kỳ => kết quả phép chiều trên bề mặt nón. Đường thẳng

đối diện với đường cắt được gọi là kinh tuyến trung tâm. Do càng xa vĩ tuyến chuẩn

thì độ biến dạng càng tăng. Do đó người ta cắt bỏ phần đỉnh của mặt nón để tăng độ

chính xác. Phép chiếu này được dùng cho việc chiếu các vùng có các vĩ tuyến trung

bình chạy qua và hướng theo chiều Đông – Tây.


21

Hình 2.6: Mặt chiếu hình nón.

Mặt chiếu hình trụ: tương tự như mặt chiếu hình nón, phép chiếu nay cũng có

một đường thẳng tiếp tuyến. Khi sử dụng mặt trụ, người ta phân làm 3 loại tùy thuộc

vào vị trí tương đối của mặt trụ so với mặt cầu:

- Hình trụ được đặt theo phương thẳng đừng và tiếp xúc với mặt cầu theo một

vĩ tuyến, thường là xích đạo. Gọi là phép chiếu Mercator ( Normal).

- Hình trụ theo phương nằm ngang, đường 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 kích thước xích đạo. Gọi là phép chiếu Oblique.

Phép chiếu sử dụng nhiều nhất là Mercator.

Hình 2.7: 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 bắt 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 khác nhau: polar, equatorial và oblique.


22

Hình 2.8: Các vị trí mặt phẳng phương vị.

Mặt phẳng chiếu tiếp xúc với cực của mặt cầu là kiểu đơn giản nhất và hay dùng

nhất. Kinh tuyến sẽ được chiếu thành một chùng đường thẳng giao nhau ở điểm cực, vĩ

tuyến là các đường tròn cùng tâm là cực của mặt cầu. Góc giữa các đường kinh tuyến

được bảo tồn.

2.4. Nhiệm vụ của GIS

Một hệ thống GIS phải đảm bảo được 6 chức năng cơ bản sau:

- Capture: thu thập dữ liệu. Dữ liệu có thể lấy từ rất nhiều nguồn, có thể là

bản đồ, ảnh chụp, bản đồ số…

- Store: lưu trữ. Dữ liệu có thể được lưu dưới dạng vector hay raster.

- Query: truy vấn ( tìm kiếm). Người dùng có thể truy vấn thông tin đồ họa

hiển thị trên bản đồ.

- Analyze: phân tích. Đây là chức năng hỗ trợ việc ra quyết định của người

dùng. Xác định những tình huống có thể xảy ra khi bản đồ có sự thay đổi.

- Display: hiển thị. Hiển thị bản đồ.

- Output: xuất dữ liệu. Hỗ trợ kết xuất dữ liệu bản đồ dưới dạng nhiều định

dạng: giấy in, Web, ảnh, file,…


23

Hình 2.1: Quan hệ giữa các nhóm chức năng của GIS.

2.4.1. Thu thập dữ liệu (Capture)

Là quá trình thu nhận dữ liệu theo khuôn mẫu được áp dụng cho GIS. Mức độ

đơn giản nhất của thu thập dữ liệu là chuyển đổi khuôn dạng mẫu có sẵn từ bên ngoài.

Trong trường hợp này, GIS phải có các tiện ích để hiểu được các khuôn dạng mẫu dữ

liệu chuẩn khác nhau để trao đổi. GIS còn phải có khả năng nhập các ảnh bản đồ.

Trong thực tế, nhiều kỹ thuật trắc địa được áp dụng để thu thập dữ liệu thô, bao gồm

thu thập dữ liệu về bề mặt trái đất như địa hình, địa chất học và thảm thực vật nhờ trắc

địa đo đạc, chụp ảnh vệ tinh, máy bay. Các dữ liệu như kinh tế - xã hội thu thập từ

điều tra phỏng vấn hay chuyển đổi từ các bài tư liệu viết. Bản đồ vẽ bằng tay trên giấy

phải được số hóa sáng dạng Raster. Việc sử dụng ảnh vệ tinh hay ảnh chụ từ máy bay

được xem là nguồn dữ liệu quan trọng khi nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên và đo vẽ

bản đồ địa hình.

Đa số nguồn gốc thông tin không gian là các bản đồ in hay bản đồ dưới dạng

khuôn mẫu tương tự. Để các dữ liệu này được sử dụng trong GIS thì cần được số


Tài liệu, bản đồ

giấyQuan sát thực thế

Thu thập

dữ liệu

Dữ liệu thô

Lưu trữ Phân tích Truy vấn Hiển thị

Dữ liệu có cấu trúc VDU

Xuất dữ

liệuThiết bị ra

24

hóa.Việc thu thập dữ liệu là nhiệm vụ khó khăn và quan trọng nhất khi xây dựng bản

đồ.

Quá trình thu thập dữ liệu luôn gắn liền với quá trình xử lý dữ liệu. Chúng ta có 3

mô hình quan niệm của thông tin không gian là: mô hình hướng đối tượng, mạng, bề

mặt. Quá trình phân tích trên cơ sở các cách nhìn khác nhau đòi hỏi dữ liệu phải được

biểu diễn và tổ chức cho phù hợp. Vì vậy cần cung cấp phương tiện cho người dùng

GIS thay đổi cấu trúc dữ liệu để thích nghi với các yêu cầu khác nhau. Điều này đòi

hỏi cần phải có các chức năng thay đổi cách biểu diễn, thay đổi phân lớp, làm đơn giản

hóa hay tổng quát hoát dữ liệu, biến đổi quan hệ giữa hệ thống trục tọa độ khác nhau

va biến đổi các phép chiếu bản đồ. Các thao tác này được xem là tiền phân tích không

gian. Mức độ xử lý dữ liệu thô khác nhau phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng GIS.

Khi so sánh dữ liệu từ các nguồn khác nhau, vấn đề thường nảy sinh là sử dụng

hai hay nhiều phân lớp để mã hóa cho cùng hiện tượng. Để nhận ra các khía cạnh khác

nhau cảu hiện tượng với mức độ chi tiết khác nhau, cần phải có tiến trình xấp xỉ hóa để

biến đổi về cùng một phân lớp.

Trong việc tích hợp dữ liệu bản đồ, vấn đề nảy sinh là hệ thống tọa độ của chúng

được đo, vẽ trên cơ sở nhiều phép chiếu bản đồ khác nhau. Các dữ liêu này không thể

tích hợp trên cùng bản đồ nếu không biến đổi chúng về cùng một hệ trục tọa độ.

2.4.2. Lưu giữ và truy cập dữ liệu

Lưu trữ dữ liệu liên quan đến tạo lập CSDL không gian ( đồ họa, bản đồ). Nội

dung của CSDL này có thể bao gồm tổ hợp dữ liệu Vector hoặc/ và dữ liệu Raster, dữ

liệu thuộc tính để nhận diện hiện tượng tham chiếu không gian. Thông thường dữ liệu

thuộc tính của GIS trên cơ sở đối tượng được lưu trong bảng, chúng chứa khóa chính

là một chỉ danh duy nhất tương ứng với đối tượng không gian, kèm theo nhiều mục dữ

liệu thuộc tính khác. Chỉ danh đối tượng không gian duy nhất được dùng để liên kết dữ

liệu thuộc tính và dữ liệu không gian tương ứng. Trong bảng thuộc tính cũng có thể

bao gồm cả giá trị không gian như độ dài đường, diện tích vùng mà chúng đã được dẫn

uất từ biểu diễn dữ liệu hình học.

Với dữ liệu Raster thì các tệp thuộc tính thông thường chứa dữ liệu liên quan đến

lớp hiện tượng tự nhiên thay cho các đối tượng rời rạc. Việc lựa chọn mô hình Raster

hay mô hình Vector để tổ chức dữ liệu không gian được thực hiện khi thu thập dữ liệu

vì mỗi mô hình tương ứng với các cách tiếp cận khác nhau. Thông thường CSDL GIS


25

cho khả năng quản trị cả hai mô hình không gian nói trên, khi xây dựng CSDL không

gian thì nhất thiết phải liên kết bảng dữ liệu liên quan đến hiện tượng tương ứng.

Phương tiện truy cập trong CSDL GIS bao gồm cả phương tiện có sẵn của CSDL

quan hệ chuẩn và khả năng xây dựng câu hỏi truy vấn để tìm thông tin mà giá trị của

chúng bằng hoặc nằm trong khoảng xác định. Đặc tính đặc biệt theo vị trí đối với hệ

tọa độ nào đó và theo các quan hệ không gian. Do nhu cầu khai thác thông tin trên

CSDL không gian thường bao gồm phương pháp chỉ số không gian đặc biệt. Câu hỏi

không gian thường là tìm ra đối tượng nằm trong hay trên các biên của cửa sổ hình chữ

nhật. Khai thác dữ liệu trên cơ sở vị trí hay quan hệ không gian được xem như là nền

tảng cảu thâm nhập CSDL GIS.

2.4.3. Tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian

Đây là chức năng đóng vai trò rất quan trọng trong GIS. Nó tạo nên sức mạnh

thực sự của GIS so với các phương pháp khác. Tìm kiếm và phân tích dữ liệu không

gian giúp tìm ra những đối tượng đồ họa theo các điều kiện đặt ra hay hỗ trợ việc ra

quyết định của người dùng GIS.

Có rất nhiều các phương pháp tìm kiếm và phân tích dữ liệu không gian, các

phương pháp khác nhau thường tạo ra các ứng dụng GIS khác nhau. Sau đây là một số

phương pháp được được dùng phổ biến nhất.

2.4.3.1. Buffer ( Tìm kiếm dữ liệu trong vùng không gian)

Buffer hay còn gọi là truy vấn không gian trên cơ sở các quan hệ không gian giữa

các đối tượng. Các quan hệ này thông thường nói lên vị trí tương đối của đối tượng

này với đối tượng kia. Phương pháp buffer được chia làm nhiều loại ( phép toán) khác

nhau, nhưng cách thức xử lý thì luôn tuân theo các bước cơ bản sau đây:

- Chọn ra một hay nhiều đối tượng trên bản đồ, gọi là các đối tượng gốc.

- Áp dụng một quan hệ không gian để tìm ra các đối tượng khác mà có quan hệ

đặc biệt với các đối tượng gốc.

- Hiển thị tập đối tượng tìm thấy cả trên dữ liệu không gian và thuộc tính.

Một số phép toán buffer thông dụng

Tìm các đối tượng nằm bên trong các đối tượng khác: phép toán này xác định hệ

bao kín giữa các các đối tượng không gian. Đường thẳng bao gồm nhiều điểm, một đa

giác ( polygon) có thể bao gồm nhiều đường thẳng hoặc gồm các đa giác con khác.


26

Tìm các đối tượng liền kề với các đối tượng khác: đây là kiểu tìm kiếm trong đó

các đối tượng có chung đường biên. Quan hệ này chỉ áp dụng cho đường thẳng hoặc

đa giác.

Tìm các đối tượng nằm bên trong hoặc bên ngoài một khoảng cách xác định:

kiểu tìm kiếm này được sử dụng trong việc xác định các đối tượng xugn quanh một

hay nhiều các điểm mốc. Quá trình thực hiện bao gồm việc tạo ra một vùng đện quanh

các điểm mốc này và sau đó xác định các đối tượng căn cứ vào vị trí của chúng so với

vùng đệm tạo ra.

Hình 2.1: Buffer bên trong một hình có bán kính xác định.

2.4.3.2. Geocoding ( Tìm kiếm theo địa chỉ)

Một đối tượng trên bản đồ bao giờ cũng được biểu diễn bằng một kiểu dữ liệu đồ

họa. Phần đồ họa này có thể thu được bằng cách số hóa hay quét ảnh bản đồ.

Tuy nhiên, khi ta đã có bản đồ ( bản đồ số), chúng ta cũng có thể xác định được

phần đồ họa biểu diễn đối tượng hay là vị trí, hình dạng của đối tượng thông qua các

dữ liệu mô tả vị trí, hình dạng của đối tượng thông qua các dữ liệu mô tả vị trí của nó

ví dụ: số nhà, tên đường, tên quận,…

Geocoding ( hay address matching) là một tiến trình nhằm xác định các đối

tượng trên cơ sở mô tả vị trí của chúng. Đây là một kỹ thuật rất nổi tiếng, có mặt trong

nhiều ứng dụng của GIS. Người ta gọi một Geocoding service là quá trình chuyển đổi

toàn bộ mô tả thuộc tính về vị trí sang mô tả không gian.

Để tìm được vị trí thông qua địa chỉ, Geocoding service phải tham chiếu đến ít

nhất một nguồn dữ liệu bao gồm cả thông tin về địa chỉ ( thuộc tính) và thông tin

không gian ( vị trí, hình dạng). Dữ liệu này được gọi là dữ liệu tham chiếu. Các

Geocoding service có thể thao tác trên nhiều kiểu dữ liệu tham chiếu khác nhau. Sau


27

khi đã Geocoding dữ liệu tham chiếu ( tức ánh xạ mô tả thuộc tính vào mô tả không

gian). Ta có thể nhập địa chỉ của đối tượng cần tìm. Quy trình xử lý trải qua các bước

sau:

- Chuẩn hóa giá trị địa chỉ vừa nhập bằng cách tách nó thành các thành phần

địa chỉ nhỏ.

- Geocoding service sau đó sẽ tìm trong nguồn dữ liệu tham chiếu để xác định

các đối tượng có các thành phần địa chỉ tương ứng với dữ liệu nhập vào. Mỗi

kiểu Geocoding service sẽ quy định các định dạng của các thành phần địa chỉ

này.

- Tập kết quả trả về sẽ được gán các trọng số ( điểm) để tìm ra kết quả gần

đúng nhất.

- Geocoding service sẽ đánh dấu đối tượng vừa được tìm thấy trên bản đồ bằng

một đối tượng đồ họa.

Hình 2.1: Kết quả tìm kiếm theo địa chỉ.

2.4.3.3. Network ( phân tích mạng)

Network là kĩ thuật được ứng dụng rất rộng rãi trong giao thông, phân phối hàng

hóa và dịch vụ, vận chuyển nước hay xăng dầu trong các đường ống dài, trao đổi thông

tin qua mạng viễn thông,… Trong GIS, network được mô hình dưới dạng các đồ thị

một chiều hay mạng hình học. Mạng hình học này bao gồm các đối tượng đang được

hiển thị trên bản đồ, mỗi đối tượng trong vai trò là cạnh hoặc nút trong mạng.

Trong GIS để thiết lập nên mối quan hệ giữa nút – cạnh và cạnh – cạnh ta cần tạo

các Topology cho CSDL. Topology được hiểu là mối quan hệ giữa các đối tượng trong

bảng dữ liệu. Quan hệ Topology giữa các đối tượng gần giống quan hệ giữa các bảng

(relationship).


28

Nút - cạnh là luật liên kết được thiết lập giữa một nút của đối tượng kiểu A với

một cạnh của đối tượng kiểu B. Cạnh – cạnh là luật liên kết giữa một cạnh của đối

tượng kiểu A và một cạnh của đối tượng kiểu B qua một tập các nút.

Khi đã tạo Topology và xác lập luật liên kết, một mạng logic đã được hình thành.

Lúc này ta có thể áp dụng các thuật toán về mạng để giải quyết các bài toán đặt ra.

Hình 2.1: Kết quả tìm kiếm trên mạng giao thông.

2.4.3.4. Overlay ( phủ trùm hay chồng bản đồ)

Đây là kỹ thuật khó khăn nhất và cũng là mạnh nhất của GIS. Overlay cho phép

ta tích hợp dữ liệu bản đồ từ hai nguồn dữ liệu khác nhau. Người ta định nghĩa:

“Overlay là quá trình chồng khít hai lớp dữ liệu bản đồ với nhau để tạo ra một lớp bản

đồ mới”. Điều này tương tự như việc nhân hai ma trận để tạo ra một ma trận mới. Với

Overlay là gộp hai lớp trên bản đồ để tạo ra bản đồ mới. Overlay thực hiện điều này

bằng cách kết hợp thông tin một lớp này với một lớp khác để lấy ra dữ liệu thuộc tính

từ một trong hai lớp.

Overlay có 3 dạng phân tích khác nhau:

- Point – in – polygon: chồng khít hai lớp point và polygon, đầu ra là lớp point.

- Line – in – polygon: chồng khít hai lớp line và polygon, đầu ra là lớp line.

- Polygon – in – polygon: chồng khít hai lớp polygon, đầu ra là lớp polygon.

Một bài toán rất điển hình cho kỹ thuật này là bài toán về kiểm tra tình hình ngập

lụt của các thửa đất trong một vùng có thiên tai. Ở đây chúng ta thấy có 2 lớp: một lớp

cho biết tình trạng lũ lụt trong vùng, một lớp thuộc về đất đai. Thông thường hai lớp

này sẽ nằm trên hai bản đồ khác nhau vì mục đích sử dụng của chúng khác nhau. Khi


29

cần biết tình trạng ngập lụt của từng thửa đất, người ta tiến hành chồng khít hai lớp

bản đồ. Lúc này thông tin về tình trạng của thửa đất sẽ được lấy từ lớp lũ lụt chứ

không phải lấy từ lớp thửa đất vì lớp thửa đất không chứa thông tin này. Ví dụ này mô

tả bài toán thuộc loại “ polygon – in - polygon”.

Qua bài toán chúng ta có thể thấy một điều rằng hai lớp mà ta đưa vào Overlay

phải có sự thống nhất với nhau. Thống nhất về hội tụ quy chiếu, thống nhất về tỉ lệ, có

được điều kiện này ta mới tiến hành Overlay được.

Các bước tiến hành Overlay:

- Xác định tọa độ các giao điểm và tiến hành chồng khít hai lớp bản đồ tại giao

điểm này.

- Kết hợp dữ liệu không gian và thuộc tính của hai lớp bản đồ.

Các phép toán Overlay bao gồm: phép hợp ( Unicon), phép giao ( Intersect) và

phép đồng nhất ( Identity).

a) Phép hợp

Hoạt động như toán tử Or, đầu vào là 2 lớp bản đồ kiểu polygon, kết quả đầu ra

là một lớp bản đồ mới bằng cách Overlay hai miền dữ liệu đầu vào và dữ liệu thuộc

tính của chúng. Điều kiện: miền dữ liệu phải là polygon.

Hình 2.1: Phép hợp.

b) Phép giao

Hoạt động như toán tử and. Tạo ra một vùng bao phủ mới bằng Overlay hai tập

dữ liệu đầu vào, kết quả đầu ra bao gồm dữ liệu thuộc vào cả 2 tập dữ liệu đầu vào.

Hình 2.2: Phép giao.

c) Phép đồng nhất

Tạo ra một vùng bao phủ mới bằng cách Overlay hai tập dữ liệu đầu vào. Kết quả

đầu vào gồm toàn bộ phần dữ liệu của lớp đầu tiên và chỉ những phần nào của lớp thứ

hai được chồng khít.


30

Hình 2.3: Phép đồng nhất.

2.4.3.5. Proximity ( Tìm kiếm trong khoảng cận kề)

Là phép tìm kiếm trên cơ đo khoảng cách quanh hoặc giữa các đối tượng.

Khoảng cách này được tính theo khoảng cách Euclidean. Có 3 phương pháp phân tích

Proximity:

- Tìm kiếm nội dung trong vùng: trong đó vùng tìm kiếm được xác định bởi

xấp xỉ tới hiện tượng có sẵn, đó chính là phương pháp buffer. Việc tìm kiếm

này được thực hiện trong vùng tạo bởi mở rộng đối tượng cho trước theo một

khoảng cách cho trước. Trong GIS vùng này được gọi là vùng đệm, nó được

xây dựng xung quanh đối tượng điểm, đường, vùng. Trong các hệ thống trên

cơ sở Raster thì việc tạo lập vùng đệm được thực hiện nhờ chức năng spread.

- Tìm ra các vùng nối trực tiếp với đối tượng xác định trước: chẳng hạn tìm các

mảnh đất liền kề với mảnh đất sẽ xây dựng nhà máy.

- Tìm kiếm cận kề: xảy ra khi cần phải tìm kiếm những vùng gần nhất tới tập

các vị trí mẫu phân tán không đều. Các mẫu thường là các điểm. Tìm kiếm

này thực hiện bằng cách tạo lập đa giác Thiessen, nó xác định các vùng xung

quanh mỗi điểm mà gần điểm này hơn mọi điểm khác. Sơ đồ đa giác

Thiessen còn được gọi là sơ đồ Voronoi. Chúng sử dụng để tạo lập ra bản đồ

sử dụng từ các mẫu đất cách biệt.

2.4.4. Hiển thị bản đồ

Trong GIS, các đối tượng CSDL không gian trong thế giới thực được mô tả dưới

dạng bản đồ. Điểm mạnh của các hệ thống GIS là khả năng thể hiện nội dung địa lý

các mối quan hệ về không gian giữa chúng. Cách mà GIS hiển thị các đối tượng thực

thể để được quy ra làm 4 loại đối tượng số cơ bản:

- Đối tượng kiểu điểm ( point).

- Đối tượng kiểu đường ( line, polyline).

- Đối tượng kiểu vùng ( area, polygon).

- Đối tượng kiểu mô tả ( annotation, text, symbol).

Cách phản ánh các đối tượng trên bản đồ:


31

- Bản đồ thể hiện các đối tượng địa lý thông qua mô tả bằng tập hợp các thành

phần của: đường, màu sắc, ký hiệu, từ ngữ.

- Các thông tin đồ họa và mô tả cho chúng ta biết về vị trí địa lý và các thuộc

tính của các đối tượng địa lý.

- Mô hình dữ liệu số phản ánh lại các vị trí, tính chất và các quan hệ không

gian dưới định dạng số.

- Bản đồ số lưu trữ dữ liệu theo loại đối tượng. Bản đồ số lưu theo loại đối

tượng dưới đây:

o Điểm (points): đối tượng đơn có vị trí.

o Đường (Arcs): đối tượng dạng tuyến.

o Vùng (polygons): vùng có diện tích, định nghĩa bởi đường.

Để phản ánh toàn bộ các thông tin cần thiết của bản đồ dưới dạng đối tượng số,

các đối tượng địa lý còn được phản ảnh theo cáu trúc phân mảnh và phân lớp thông

tin.

Cấu trú phân mảnh: một đối tượng địa lý về mặt không gian có thể liên tục trên

một phạm vi rộng. Tuy nhiên trong CSDL GIS, do hạn chế về các lý do kỹ thuật như

khẳ năng lưu trữ, xử lý, quản lý dữ liệu mà các đối tượng địa lý lưu trữ dưới dạng cách

mảnh ( mapsheet, tile).

Cấu trúc phân lớp thông tin: một trong những bước quan trọng xây dựng CSDL

GIS là phân loại các lớp thông tin ( layer, class). Hệ thống GIS lưu trữ các đối tượng

địa lý theo các lớp thông tin. Mỗi lớp thông tin lưu trữ một loại các đối tượng có chung

một tính chất, đặc điểm giống nhau. Thiết kế cá lớp thông tin rất quan trọng đối với bất

kỳ một hệ thống GIS nào. Cách phân lớp thông tin sẽ ảnh hưởng rất lớn đến tính hiệu

quả, khả nưng xử lý và sử dụng lâu dài của CSDL không gian.

Một số nguyên tắc khi thiết kế các lớp thông tin:

- Có các lớp thông tin cơ bản: các ứng dụng khác nhằm cần đến những lớp

thông tin cơ bản.

- Đủ các lớp thông tin chuyên đề: tùy từng ứng dụng yêu cầu cụ thể trước mắt,

việc chọn lựa các lớp thông tin chuyên đề được lưu trữ trong CSDL và thứ tự

nhập vào là quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành và thời gian

xây dựng CSDL GIS.

- Gộp các đối tượng thành một lớp thông tin: không quá chi tiết cũng như

không tổng quát.


32

2.4.5. Xuất dữ liệu

Hầu hết các phần mềm GIS đều hỗ trợ việc kết nối và truy xuất dữ liệu dưới

nhiều định dạng: giấy in, web, hình ảnh, file,…

2.5. Dữ liệu cho GIS

Trong các mô hình biểu diễn dữ liệu của GIS, chúng ta thường nhắc đến một khái

niệm là feature. Feature là sự trừu tượng hóa của một sự vật trong thế giới thực, trong

đó, thuộc tính của feature chính là đặc điểm mô tả feature đó.

2.5.1. Mô hình dữ liệu trong GIS

2.5.1.1. Mô hình dữ liệu Vector

Mô hình dữ liệu Vector xem các sự vật, hiện tượng là tập các thực thể không gian

cơ sở và tổ hợp của chúng. Trong mô hình 2D thì các thực thể bao gồm: điểm, đường,

vùng. Các thực thể sơ đẳng được hình thành trên cơ sở các Vector hay tọa độ của các

điểm trong một hệ trục tọa độ nào đó. Loại thực thể cơ sở được sử dụng phụ thuộc vào

tỉ lệ quan sát hay mức độ khái quát. Với bản đồ có tỉ lệ nhỏ thì thành phố được biểu

diễn bằng điểm, đường đi, sông ngòi được biểu diễn bằng đường. Khi tỉ lệ thay đổi kéo

theo sự thay đổi về thực thể biểu diễn. Thành phố lúc này sẽ được biểu diễn bởi vùng

có các đường ranh giới. Khi tỉ lệ lớn hơn, thành phố có thể được biểu diễn bởi tập các

thực thể tạo nên các đối tượng nhà cửa, đường sá, các trình tiện ích,…Nói chung mô

hình dữ liệu Vector sử dụng các đoạn thẳng hay các điểm rời rạc để nhận biết các vị trí

của thế giới thực.

Trong mô hình Vector người ta trừu tượng hóa các sự vật hiện tượng và gọi

chúng là các feature. Các feature được biểu diễn bằng các đối tượng hình học: điểm,

đường ,vùng. Các biểu diễn này áp dụng cho những đối tượng đơn có hình dạng và

đường bao cụ thể.

Hình 2.1: Bản đồ với mô hình dữ liệu Vector.

Trong cách biểu diễn này, người ta định nghĩa:


33

- Feature là một đối tượng trên bản đồ có hình dạng và vị trí xác định, có các

thuộc tính cùng với hành vi cụ thể.

- Feature Class là một tập hộ các feature có cùng kiểu tức là tập các điểm,

đường, hay vùng. Các feature Class tương đương với một lớp trên bản đồ.

- Feature Dataset là tập các feature Class hay tập hợp các lớp trên cùng hệ tọa

độ. Feature Dataset tương đương với một bản đồ.

Các thành phần dữ liệu

Trong feature dataset, mỗi điểm được lưu dưới một tọa độ đơn tương ứng, đường

được lưu dưới một chuỗi các điểm có tọa độ x, y cho trước, vùng được lưu thành một

tập các điểm có tọa độ x, y xác định những đoạn thẳng và đóng kín.

Point: biểu diễn các feature không có miền bao hay độ dài, nhiều khi nó biểu

diễn các feature có kích thước quá nhỏ so với tỉ lệ bản đồ.

Hình 2.2: Đối tượng point trên bản đồ.

Line: dùng dể biểu diễn các feature có chiều dài xác định nhưng không có miền

bao hay những feature rất hẹp so với tỉ lệ bản đồ.

Hình 2.3: Đối tượng line trên bản đồ.

Polygon: được dùng để biểu diễn các fuature có miền bao xác định: ruộng, ao,

hồ,…

Hình 2.4: Đối tượng polygon trên bản đồ.

Các phép toán phân tích không gian trên mô hình Vector


34

GIS cung cấp rất nhiều phép toán phân tích không gian trên mô hình dữ liệu

Vector. Các phép toán này dựa trên cơ sở so sánh logic tập các đối tượng này với đối

tượng khác.

- Buffer: cho trước một đối tượng và một giá trị khoảng cách, phép toán buffer

sẽ tạo ra vùng đệm là một polygon bao phủ xung quanh tất cả các điểm mà

khoảng cách từ chúng đến đối tượng nhỏ hơn hoặc bằng khoảng cách đề ra.

Hình 2.5: Buffer.

- Defference: cho trước hai đối tượng giao nhau là đối tượng cơ sở và đối

tượng so sánh. Phép toán defference sẽ tạo ra một đối tượng mới trong đó giữ

nguyên phần của đối tượng cơ sở không nằm trong đối tượng so sánh.

Hình 2.6: Defference.

- Clip: cho trước một đối tượng và một hình chữ nhật. Phép toán clip sẽ tạo ra

một đối tượng mới bằng cách cắt đôi đối tượng đầu vào theo hình chữ nhật.


35

Hình 2.7: Clip.

- Intersect: cho trước 2 đối tượng. Phép toán intersest sẽ tạo ra một đối tượng

mới chính là phần giao của 2 đối tượng.

Hình 2.8: Intesect.

- Convex hull: cho trước một đối tượng, phép toán convex hull sẽ tạo ra một

đối tượng mới làm một polygon bằng cách nối tất cả các điểm ở biên của đối

tượng đó. Nói cách khác, đây là polygon nhỏ nhất bao kín đối tượng.

Hình 2.9: Convex hull.

- Symmetric difference: phép toán symmetric difference sẽ tiến hành so sánh vị

trí hai đối tượng và tạo ra một đối tượng mới từ hai đối tượng ban đầu và bỏ

đi phần giao nhau giữa chúng.


36

Hình 2.10: Symmetric difference.

- Cut: cho một đường cong và một đối tượng, phép toán cut sẽ tách đối tượng

này thành hai phần nửa phải và nửa trái theo hướng đường cong. Point và

multipoint không được áp dụng. Line và polygon phải cắt đường cong.

Hình 2.11: Cut.

- Union: phép toán này tiến hành so sánh vị trí tương đối của hai đối tượng và

trả về một đối tượng trên cơ sở hợp hai đối tượng ban đầu.

Hình 2.12: Unicon.

Mô hình dữ liệu Vector cho ta nhiều thao tác hơn trên các đối tượng so với mô

hình Raster. Việc tính diện tích, đo khoảng cách các đối tượng được thực hiện bằng

các tính toán hình học từ tọa độ của các đối tượng thay vì việc tính toán trên các điểm

ảnh của mô hình Raster. Các thao tác trong mô hình này nói chung thường chính xác

hơn. Tuy nhiên ở một số thao tác khác thì mô hình này sẽ chậm hơn so với mô hình

Raster, chẳng khi thực hiện nạp chồng các lớp của bản đồ, các thao tác vùng đệm.


37

Mô hình dữ liệu Vector hình thành trên cơ sở quan sát đối tượng của thế giới

thực. Quan sát các đặc trưng theo hướng đối tượng là phương pháp tổ chức thông tin

trong các hệ GIS để định hướng các hệ thống quản trị CSDL. Chúng tối ưu trong việc

lưu trữ số liệu bản đồ vì chỉ cần lưu các đường biên của các đặc trưng mà không cần

phải lưu toàn bộ vùng của chúng. Do các thành phần đồ họa biểu diễn các đăc trưng

của bản đồ liên kết trực tiếp với các thuộc tính của CSDL nên người dùng dễ dàng tìm

kiếm và hiển thị các thông tin từ CSDL.

Ưu nhược điểm

- Ưu điểm:

o Biểu diễn chính xác các đối tượng địa lý.

o Dữ liệu nhỏ gọn.

o Các quan hệ topo được được thể hiện đầy đủ.

o Khả năng sửa chữa, bổ sung, chuyển đổi nhanh gọn.

- Nhược điểm:

o Cấu trúc dữ liệu phức tạp.

o Khó khăn khi chồng xếp bản đồ.

o Cập nhật thông tin khó khăn.

o Thu thập thông tin đầu vào kém.

2.5.1.2. Mô hình dữ liệu Raster

Biểu diễn các đặc trưng địa lý bằng các điểm ảnh. Dữ liệu Raster gắn liền với dữ

liệu dạng ảnh hoặc dữ liệu có tính liên tục cao. Dữ liệu Raster có thẻ biểu diễn được

rất nhiều đối tượng từ hình ảnh bề mặt đến hình nahr chụp từ vệ tinh, ảnh quét, ảnh

chụp. Định dạng dữ liệu Raster rất đơn giản nhưng hỗ trợ rất nhiều kiểu dữ liệu khác

nhau.

Hình 2.1: Bản đồ dữ liệu Raster.

a) Nguồn dữ liệu Raster


38

Ảnh chụp từ vệ tinh, từ máy bay, ảnh quét,…Trong đó ảnh từ vệ tinh là cách lấy

dữ liệu tốn kém nhất nhưng lại có ý nghĩa to lớn trong việc nghiên cứu tình hình biến

đổi của các sự vật trên trái đất theo thời gian. Ảnh chụp từ máy bay giúp ta vẽ bản đồ

một cách chi tiết.

Ngoài ra Raster còn có thể được tạo ra bằng cách chuyển đổi từ nhiều nguồn dữ

liệu khác như Vector hay TIN.

Hình 2.2: Hình chụp từ máy bay.

Hình 2.3: Biến đổi từ dữ liệu Vector sang Raster.

b) Các thành phần dữ liệu

Raster được tạo bởi một mảng 2 chiều các điểm ảnh hay cell. Cell là một đơn vị

đồng nhất biểu diễn một vùng xác định trên trái đất. Các cell đều có cùng kích thước.

Gốc tọa độ của hệ được đặt tại cell nằm tại đỉnh góc trái. Mỗi cell được xác định bởi

chỉ số dòng và chỉ số cột, đồng thời nó chứa một số nguyên ( hoặc số thực) biểu diễn

kiểu hay giá trị thuộc tính xuất hiện trên bản đồ.


39

Hình 2.4: Bảng cell và các thuộc tính.

Kích thước của cell trong Raster phụ thuộc nhiều vào độ phân giải dữ liệu. Cell

phải có kích thước đủ nhỏ để có thể thu thập được chi tiết dữ liệu, nhưng cũng phải có

kích thước đủ lớn để có thể phân tích dữ liệu một cách thuận tiện.

Giá trị của cell sẽ định nghĩa các nhóm, lơp tại vị trí của cell. Cell tại những điểm

có cùng một giá trị xác định một vùng, miền. Các cell trong cùng một miền không cần

phải liên kết với nhau. Khi một số nguyên được chỉ định cho một tập các cell, thì số

nguyên này có thể là mã phân biệt giữa các nhóm cell. Điều này tạo nên một quan hệ

một – nhiều giữa mã và các cell có cùng giá trị. Mỗi cell trong một Raster đều có một

giá trị. Giá trị này biểu diễn một trong bốn kiểu dữ liệu sau:

- Nominal (biến tên): một giá trị thuộc kiểu dữ liệu này sẽ xác định một thực

thể từ một thực thể khác. Những giá trị này được phân loại để tạo thành các

nhóm. Trong mỗi nhóm, thực thể địa lý sẽ liên kết với cell tại vị trí của cell

đó. Nominal được dùng trong rất nhiều kiểu mã như mã sử dụng đất, kiểu đất

trồng…

- Ordinal ( biến thứ tự): một giá trị thuộc dữ liệu này sẽ xác định vị trí một thực

thể so với các thực thể khác như thực thể được đặt ở vị trí thứ nhất, thứ hai,

thứ ba. Nhưng các giá trị này không thiết lập tỉ lệ tương quan giữa các thực

thể. Chúng ta không thẻ suy luận được thực thể này lớn hơn, cao hơn, hay

nặng hơn thực thể khác bao nhiêu được.

- Interval ( biến thời gian): biểu diễn một phép đo trên một tỉ lệ như thời gian

trong ngày. Những giá trị này nằm trên một tỉ lệ xác định và không liên hệ

với một điểm thực nào.


40

- Ratio ( biến tỉ lệ): biểu diễn một phép đo trên một tỉ lệ với một điểm cố định

và mang ý nghĩa.

c) Biểu diễn Point, Line và Polygon trong Raster

Trong cấu trúc Raster, point có thể được biểu diễn bằng một cell. Line được biểu

diễn bởi một tập các cell có hướng xác định, độ rộng của line bằng chiều rộng một

cell. Polygon được biểu diễn bởi một dãy các cell nằm kề sát nhau.

Hình 2.5: Biểu diễn các đối tượng cơ sở trong Raster.

Mặc dù ta có thể xác định các point, line, polygon trong Raster một cách trực

quan, nhưng nếu ta mốn tương tác với các đối tượng này hiệu quả, cách tốt nhất là ta

chuyển đổi chúng từ dữ liệu Raster sang dữ liệu Vector. Sự chuyển đổi này gọi là

Vector hóa.

Hình 2.6: Chuyển đổi dữ liệu Raster sang Vector.

Trên hình vẽ ta thấy một quá trình chuyển đổi từ Raster sang Vector. Độ phân

giải của ảnh chụp sẽ ảnh hướng rất nhiều đến độ chính xác của dữ liệu Vector.

d) Các ưu và nhược điểm của mô hình Raster

- Ưu điểm:

o Cấu trúc đơn giản.

o Dễ dàng chồng xếp và mô hình hóa.

o Thích hợp cho việc thiết lập mô hình 3D.

o Dễ thực hiện nhiều phép toán phân tích dữ liệu.

o Chi phí thấp cho việc thu thập thông tin đầu vào và có khả năng thực

hiện tự động (ảnh vệ tinh).

- Nhược điểm:

o Dung lượng lưu trữ lớn, độ chính xác thấp.

o Khó khăn với các bài toán phân tích mạng lưới.


41

o Thực thi và chuyển đổi dữ liệu chậm.

2.5.2. DBMS của GIS

DBMS là hệ thống quản lý, lưu trữ, bảo trì toàn bộ CSDL. DBMS cũng cung cấp

công cụ cho phép người dùng hỏi đáp, tra cứu và tác động vào CSDL. CSDL cho một

hệ thống GIS gồm 2 CSDL thành phần chính:

- CSDL địa lý ( không gian).

- CSDL thuộc tính ( phi không gian).

Trong hệ thống GIS, DBMS GIS được xây dựng bao gồm 2 DBMS riêng cho

từng phần hoặc xây dựng một DBMS chung cho cả 2 CSDL kể trên. Thông thường

DBMS GIS được xây dựng gồm 3 DBMS con:

- DBMS cho CSDL địa lý.

- DBMS quan hệ ở mức tra cứu, hỏi đáp. Hệ này được tích hợp cùng với

DBMS địa lý cho phép người ta dùng truy cập dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc

tính đồng thời. Tuy nhiên, DBMS này cho thao tác trên CSDL thuộc tính bị

hanh chế.

- DBMS thuộc tính. Thông thường các hệ thống GIS đều láy một DBMS quan

hệ hiện có để quản trị và thực hiện các bài toán trên dữ liệu thuộc tính mà

không liên quan đến dữ liệu không gian. Ví dụ: FOX, MS SQL, ORACLE.

Về DBMS quản lý CSDL thuộc tính, chúng ta xem xét chi tiết trong phần “Hệ

thống cơ sở dữ liệu”. Vì vậy, ở đây chúng ta chỉ đi sâu vào DBMS cho dữ liệu không

gian.

DBMS cho dữ liệu không gian bao gồm các hệ con sau:

- Hệ thống nhập bản đồ.

- Hệ thống hiển thị bản đồ.

- Hệ thống tra cứu, hỏi đáp CSDL.

- Hệ thống phân tích địa lý.

- Hệ thống phân tích thống kê.

- Hệ thống đầu ra.

2.5.3. Các thành phần dữ liệu bản đồ chức năng

Thành phần quan trọng trong DBMS GIS là bản đồ. Thông tin địa lý được mô tả

khái quát trong các loại bản đồ địa lý:


42

- Bản đồ nền: bao gồm các bản đồ đường phố, đường quốc lộ, ranh giới hành

chính, 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 khỏe,…

- Bản đồ và dữ liệu môi trường: bao gồm dữ liệu liên quan đến môi trường,

thời tiết, sự cố môi trường, ảnh vệ tinh,…

- Bản đồ và dữ liệu tham khảo chung: bản đồ thế giới và các quốc gia, dữ liệu

làm nền cho các dữ liệu riêng.

Mỗi loại bản đồ phục vụ cho một lĩnh vực hoặc nhiều lĩnh vực nghiên cứu trong

hệ thống GIS, chúng đều diễn tả chi tiết hệ thống thông tin địa lý không gian thực.

2.6. Các công nghệ liên quan

- Thành lập bản đồ

o Desktop mapping.

o Mapinfo.

o ArcGIS desktop.

- CAD (trợ giúp thiết kế nhờ máy tính).

- Viễn thám và GPS.

- DBMS.

- Internet và network computer ( mạng máy tính và truyền thông).

2.7. Các bài toán ứng dụng GIS

2.7.1. Các lĩnh vực dùng chung, chia sẻ kỹ thuật và cung cấp dữ liệu cho GIS.

- Trắc địa: là khoa học về đo đạc và xác định vị trí của các đối tượng trên bề

mặt trái đất.

- Bản đồ: một hệ thống GIS liên quan đến bản đồ địa lý, hơn thế bản đồ là yếu

tố quan trọng nhất trong DBMS trong GIS.

- Viễn thám: cung cấp dữ liệu cho GIS. Viễn thám cho phép thu thập thông tin

về trái đất từ vệ tinh, máy bay.

2.7.2. Các ứng dụng áp dụng công nghệ GIS như là một công cụ để quản lý, phân

tích dữ liệu và trợ giúp tạo quyết định

- Quản lý và điều tra tài nguyên thiên nhiên:

o Tài nguyên nước.

o Quy hoạch sử dụng tài nguyên đất.


43

o Phân tích xu hướng xây dựng.

- GIS với môi trường.

- Ứng dụng trong hệ thống điện trong việc quản lý hệ thống thông tin điện lực.

- …


44

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG VIỆC

QUẢN LÝ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐIỆN LỰC

Đối với hệ thống điện của Việt Nam, từ trước đến nay khi giải các bài toán trong

hệ thống từ mạng truyền tải đến phân phối cũng như quản lý và vận hành hệ thống đa

phần đều dựa trên sơ đồ đơn tuyến. Với ý tưởng ứng dụng công nghệ GIS vào việc

quản lý và vận hành lưới điện phân phối nhằm đem lại hiệu quả cao trong vận hành

sản xuất, bắt nhập với xu thế hiện đại hóa ngành Điện, thời gian qua việc ứng dụng

GIS trong quản lý, vận hành hệ thống điện đã được triển khai thí điểm tại một số đơn

vị điện lực và truyền tải điện như: Điện lực Phú Thọ, Điện lực Đà Nẵng, Điện lực

Khánh Hòa….Với việc ứng dụng trong hệ thống điện trong việc quản lý hệ thống

thông tin điện lực, ta có thể:

- Cho phép cập nhật, quản lý và lưu trữ thông tin về thiết kế tuyến đường dây

truyền tải và phân phối mới…

- Quản trị cơ sơ dữ liệu không gian hạ tầng lưới điện;

- Nhập dữ liệu không gian từ các định dạng khác nhau;

- Kết xuất dữ liệu không gian ra các định dạng khác nhau

- Quản trị các lớp bản đồ nền

- Thu nhận, cập nhật các lớp dữ liệu không gian hạ tầng lưới điện bằng các

phương pháp định vị khác nhau: qua địa chỉ/địa danh, trị đo GPS,...

- Xây dựng và biên tập các bản đồ lưới điện trên các bản đồ nền khác nhau

(ảnh vệ tinh, bản đồ địa hình, hành chính) phục vụ quản lý, vận hành mạng

lưới

- Tìm kiếm, tra cứu các lớp dữ liệu bản đồ lưới điện trên bản đồ;

- Liên kết các lớp dữ liệu bản đồ lưới điện với các cơ sở dữ liệu của các phần

mềm, hệ thống quản lý, vận hành khác như: quản lý thiết bị, sự cố, thí

nghiệm,...

- Xử lý phân tích không gian trên các lớp bản đồ lưới điện

- Cung cấp các dịch vụ bản đồ, dịch vụ GIS để tích hợp bản đồ/GIS vào các hệ

thống quản lý, hệ thống nghiệp vụ hiện có khác.

Nhằm đạt được những lợi ích trên của GIS đem lại , cũng như EVN đang chủ

trương tối ưu hóa chi phí và phát triển lưới điện thông minh hiện nay Công ty điện lực

Phú Thọ đã đang ứng dụng GIS trong quản lý lưới điện do Trường đại học Điện Lực

xây dựng. Bước đầu đã đáp ứng được nhu cầu cơ bản của việc quản lý lưới điện bằng

sơ đồ tuyến tính.


45

3.1. Giới thiệu chung về công ty điện lực Phú Thọ

3.1.1. Tên đơn vị

Công ty Điện lực Phú Thọ thuộc Tổng Công ty Điện lực miền Bắc-Tập đoàn

Điện lực Việt Nam.

Địa chỉ website: http://pcphutho.npc.com.vn/

Tổng số lao động : 720 CBCNVC-LĐ

3.1.2. Nơi đặt trụ sở

1520 Đường Hùng vương - Thành phố Việt Trì – Tỉnh Phú Thọ.

3.1.3. Ngày thành lập

- Ngày 23/6/1971: Sở quản lý phân phối điện khu vực 4. Được thành lập theo QĐ

số 189/NCQLKT-1 ngày 23/6/1971 của Bộ Điện và Than.(Tách bộ phận quản

lý phân phối điện của Nhà máy điện Việt Trì để thành lập Sở quản lý phân phối

điện khu vực 4).

- Ngày 08//3/1996: Điện lực Vĩnh Phú. Đổi tên từ Sở quản lý phân phối điện khu

vực 4 theo QĐ số 216 ĐVN/TCCB-LĐ ngày 8/3/1996 của Tổng Công ty Điện

lực Việt Nam.

- Ngày 01//4/1997: Điện lực Phú Thọ.Đổi tên từ Điện lực Vĩnh Phú theo QĐ số

244 ĐVN/TCCB-LĐ ngày 14/3/1997 của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam.

- Ngày 01//6/2010: Công ty Điện lực Phú Thọ. Đổi tên từ Điện lực Phú Thọ theo

QĐ số 223/QĐ-EVN ngày 14/4/2010 của Tập đoàn Điện lực Việt Nam.

3.1.4. Chức năng nhiệm vụ :

- Sản xuất kinh doanh điện năng.

- Quản lý, vận hành lưới điện phân phối cấp điện áp từ 35 kV trở xuống và kinh

doanh điện trong phạm vi tỉnh Phú Thọ.

- Đầu tư, xây dựng và cải tạo lưới điện đến cấp điện áp 35 KV.

- Sửa chữa, thí nghiệm, hiệu chỉnh các thiết bị điện.

- Kinh doanh các dịch vụ Internet, viễn thông công cộng, truyền thông và quảng

cáo.

- Kinh doanh vật tư, thiết bị điện, vật liệu điện, thiết bị viễn thông; truyền hình

cáp và Internet.

- Xây lắp các công trình viễn thông, truyền hình cáp và Internet.

- Lập dự án đầu tư xây dựng công trình.


http://pcphutho.npc.com.vn/

46

- Quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình.

- Tư vấn, thiết kế đường dây và trạm biến áp đến cấp điện áp 35 KV.

- Tư vấn, giám sát thi công các công trình đường dây và trạm biến áp đến cấp

điện áp 110 KV.

- Gia công chế tạo các phụ tùng, phụ kiện cho lưới điện.

- Kinh doanh và cho thuê phương tiện vận tải, thiết bị nâng, nhà xưởng, kho bãi.

- Bán lẻ đồ điện gia dụng, đèn và bộ đèn điện trong các cửa hàng chuyên doanh.

- Sản xuất bê tông và các sản phẩm từ xi măng và thạch cao.

- Đại lý bảo hiểm.

3.2. Hiện trạng ứng dụng GIS của Công ty điện lực Phú Thọ

3.2.1. Mô hình tổng quát của hệ thống

Bằng việc kết hợp GIS trên nền tảng Web được gọi là WebGIS. Hiện nay Hệ

thống quản lý lưới điện Phú Thọ đang sử dụng WebGIS của Google Map V2 phiên

bản miễn phí. Đây là WebGIS được cung cấp API để lập trình , cũng như cung cấp sẵn

bản đồ nền miễn phí vì chi phí xây dựng bản đồ nền cũng như thời gian xây dựng là rất

lớn, và cần nhiều thiết bị công nghệ hiện đại. Đặc biệt khi xây dựng trên nền tảng Web

nó cho phép nhiều thiết bị trên nhiều nền tảng khác nhau dễ dàng truy cập hơn.

Phạm vi ứng dụng GIS quản lý lưới điện: Thành phố Việt Trì – tỉnh Phú Thọ.


47

Hình 3.1: Mô hình tổng quát hệ thống.

3.2.2. Quản lý tài sản, thiết bị trên bản đồ

Ứng dụng công nghệ GIS giúp mô phỏng hiển thị trực quan đầy đủ tất cả các đối

tượng hạ tầng, tài sản, trang thiết bị trên toàn mạng lưới điện, bao gồm đồng thời về

thông tin, ký hiệu, hình ảnh và bản đồ với vị trí tương ứng với vị trí của chúng trong

thực tế.

Quản lý toàn diện thông tin từng loại thiết bị như máy biến áp lực, máy biến áp

tự dùng, máy cắt, dao cách ly, chống sét, tụ bù, máy biến điện áp, với từng loại điện

áp, máy biến dòng điện, thiết bị đo đếm điện năng,… trên toàn mạng lưới điện.

Quản lý toàn diện thông tin về tình trạng vận hành, lịch sử duy tu, bảo dưỡng

thiết bị, quản lý lịch sử vận hành thiết bị, thí nghiệm, kiểm tra kỹ thuật định kỳ thiết bị.

Quản lý phòng cháy chữa cháy.

Quản lý kho vật tư thiết bị.

Tìm kiếm, và định vị thiết bị trong mạng lưới điện trở nên thuận tiện, dễ dàng

thông qua hệ thống và trên bản đồ GIS.


48

3.2.2.1. Các đối tượng quản lý trong Hệ thống lưới điện Phú Thọ trên bản đồ

( Số liệu ngày 21/5/2014)

- Trạm , với 354 trạm

- Cột , với 703 cột trong đó có 508 cột đơn, 195 cột kép

- Đường dây , với 669 đường dây

- Đoạn dây , với 1062 đoạn

- Tủ trung thế , với 1 tủ

- Cầu dao , với 1 cầu dao

- Máy cắt , với 1máy cắt

- Điểm giao chéo , chưa có

Đối tượng trạm

- Các thuộc tính chung:

o Mã trạm, tên trạm, đơn vị quản lý, kiểu trạm, số lượng máy biến áp, loại

trạm, công suất trạm, cấp điện áp, tình trạng, tọa độ, địa chỉ, DS lộ đến,

DS lộ xuất tuyến, số máy vận hành thời điểm hiện tại

- Các thiết bị trong trạm:

o Cầu giao: số lượng, chủng loại, nước sản xuất, thời gian lắp đặt, dòng

điện định mức, điện áp định mức.

o Cầu trì: số lượng, chủng loại, nước sản xuất, thời gian lắp đặt, dòng điện

định mức, điện áp định mức, dòng cắt định mức.

o Máy cắt: số lượng, chủng loại, nước sản xuất, thời gian lắp đặt, dòng

điện định mức, điện áp định mức, dòng cắt định mức.

o Thiết bị chống sét: số lượng, chủng loại, nước sản xuất, thời gian lắp đặt,

môi trường làm việc, tần số, điện áp.

Máy biến áp:

- Mã máy biến áp, kiểu máy, công suất, số pha, điện áp, tần số, tổ đấu dây, chế

tạo theo tiêu chuẩn, điều chỉnh điện áp, phương pháp làm mát, chế độ làm việc,

điện áp ngắn mạch, dòng điện không tải, tổn hao ngắn mạch, tổn hao không tải,

nước sản xuất, thời gian lắp đặt, tình trạng vận hành, tình trạng vận hành, thời

gian sửa chữa,

Tủ tổng:


49

- Điện áp định mức, dòng điện thanh cái định mức, dòng điện ngắn mạch định

mức, dòng điện ngắn mạch định mức trong 1s, khả năng đóng cắt (kA), tiêu

chuẩn lắp đặt, Cấp bảo vệ, Dây cáp cực máy, Thiết bị atomat, Vỏ tủ, Mã lộ

đường dây vào, Tên lộ đường dây, Thời gian lắp đặt, Thời gian sửa chữa gần

nhất,

Tụ bù:

- Mã tụ bù, Điện áp định mức, Công suất định mức, Kiểu tụ bù, Vị trí lắp đặt,

Phương thức bù, Số lượng tụ bù, Nước sản xuất, Thời gian lắp đặt, Thời gian

sữa chữa gần nhất

Thiết bị đo lường trạm:

- Tên công tơ, Nước sản xuất, Loại sử dụng, Sổ ghi chỉ số công tơ, Mã đơn vị

quản lý, Mã điểm đo, Mã Trạm, Mã lộ, Mã chủng loại, Số serial điện tử, Hạn

kiểm định, Loại công tơ

Các thông số của trạm tại công tơ:

- Dòng điện pha A, Dòng điện pha B, Dòng điện pha C, Điện áp pha A, Điện áp

pha B, Điện áp pha C, Hệ số cos (fi), Công suất tác dụng, Công suất phản

kháng, Công suất biểu kiến, Thứ tự pha, Tần số pha A, Tần số pha B, Tần số

pha C, Góc lệch pha A, Góc lệch pha B, Góc lệch pha C,

Nhật ký sửa chữa:

- Mã phiếu sữa chữa, Thời gian sửa chữa, Thiết bị phải sửa chữa, Loại sửa chữa,

Đơn vị sữa chữa, Người thực hiện, Tình trạng trước sữa chữa, Tình trạng sau

sữa chữa.

Đối tượng cột

- Mã cột.

- Loại cột.

- Chủng loại cột.

- Chiều cao cột.

- Thời gian lắp đặt.

- Vị trí cột (gần trạm, trên đồi, ven đường).

- Đơn vị sản xuất.

- Hình ảnh cột.

- Kinh độ, vĩ độ.

Đối tượng dây

- Tên đoạn.

- Chủng loại dây (AC.185, AC.50, AC.35, AC.70, AC.95).


50

- Loại dây (trên không, ngầm).

- Loại cáp (trần, bọc).

- Chiều dài.

- Thông tin.

- Tình trạng.

- Thông tin chung đường dây: Mã đường dây, Tên lộ đường dây, Điểm đầu,

Điểm cuối, Đơn vị quản lý đường dây, Chiều dài tuyến dây, Loại dây, Số mạch,

Cấp điện áp, Số pha, Tình trạng vận hành.

- Nhật ký sửa chữa: Thời gian sửa chữa, Vị trí sửa chữa, Loại sửa chữa, Đơn vị

sữa chữa, Người thực hiện, Tình trạng trước sữa chữa, Tình trạng sau sữa chữa,

Mã phiếu sữa chữa.

Đối tượng tủ trung thế

- Cấp điện áp.

- Dòng định mức.

- Số lộ vào.

- Số lộ ra.

- Số cầu dao.

- Hãng – Nước sản xuất.

Đối tượng cầu dao

- Chủng loại (có tải , không tải).

- Hãng, Nước sản xuất.


- Dòng điện định mức.

- Điện áp định mức.

- Vị trí lắp đặt.

- Chủng loại (có tải , không tải).

- Hãng, Nước sản xuất.





Đối tượng máy cắt

- Chủng loại.

- Hãng, nước sản xuất.



51



- Dòng cắt định mức.


Đối tượng điểm giao chéo

- Mã điểm giao chéo.

- Tên điểm giao chéo.

- Vị trí giao chéo.

- Loại giao chéo (Q.Lộ , Q.Lộ+Đ.Sắt, ĐDK.110KV+35KV , Đường dân sinh,

Đường Sắt, ).

- Ghi chú.

3.3. Các chức năng của Hệ thống quản lý lưới điện Phú Thọ ứng dụng GIS

3.3.1. Cách thức thu nhập dữ liệu cho GIS của Điện lực Phú Thọ

- Thông qua các thiết bị thông minh tích hợp GPS để định vị vị trí, hoặc các thiết

bị tự kết nối với máy chủ để truyền dữ liệu.

- Thông qua CMIS.

- Thông qua nhập dữ liệu bằng tay khi biết chính xác thông tin, vị trí của đối

tượng quản lý.


52

Hình 3.1: Giao diện Hệ thống quản lý lưới điện ứng dụng GIS Phú Thọ.

3.3.2. Nhập lưới trực quan

- Trạm biến áp (tách GPS từ ảnh, mã, tên trạm lấy tự động từ CMIS).

- Cột đơn, kép (tách GPS từ ảnh, cột tự nhận thuộc cấp điện áp nào khi kéo dây

đến).

- Đường dây đơn, kép (đoạn dây, trên không, ngầm, trần, bọc,..).

- Tủ trung thế (tách GPS từ ảnh).

- Cầu dao, Máy cắt.

- Điểm giao chéo (tự động bắt điểm giao).

- Nhập liệu khắp nơi.

Hình 3.1: Nhập dữ liệu trực quan trên bản đồ.

3.3.3. Xem lưới trực quan

- Xem toàn bộ lưới hoặc riêng từng cấp điện áp: 35, 22, 10, 6.

- Xem thông tin và ảnh hiện trường của từng đối tượng trên lưới.

- Thống kê từng đối tượng trên lưới.

- Xem số liệu trực tuyến từ các điểm đo.

- Tìm kiếm đối tượng theo vị trí trên bản đồ.

- Xem ở chế độ bản đồ và ảnh vệ tinh.

- Phóng to thu nhỏ ở các mức độ khác nhau (vẫn đảm bảo độ rõ).

- Sửa thông tin và xóa các đối tượng trên bản đồ trực quan và dễ dàng.


53

- Xem thông số công tơ điện tử trực tuyến (theo mã điểm đo).

Hình 3.1: Xem lưới điện trực quan.

Hình 3.2: Sửa thông tin và xóa đối tượng trên bản đồ trực quan dễ dàng.


54

Hình 3.3: Xem thông số thuộc tính các đối tượng.

Hình 3.4: Xem chi tiết thông số thuộc tính đối tượng trên bản đồ.

3.3.4. Tạo báo cáo, biểu đồ gắn với lớp bản đồ

- Báo cáo thống theo yêu cầu của các cấp quản lý.

- In vùng bản đồ được chọn theo khổ A0,1,2,3,4.


55

Hình 3.1: Báo cáo thống kê theo yêu cầu.

Hình 3.2: In ấn báo cáo thống kê.

3.4 Quản lý hệ thống

- Phân quyền quản lý lưới theo từng quận huyện.

- Sao lưu dữ liệu tự động theo thời gian qui định.

- Nhập dữ liệu từ file excel theo form qui định.

3.4. Xu hướng thế giới hiện nay

Trên cơ sở biểu diễn mạng lưới điện dạng đồ thị, nhiều thuật toán của lý thuyết

đồ thị có thể được ứng dụng trong các bài toán vận hành lưới điện. Nội dung của bài


56

toán là tìm đường đi đến tất cả các đỉnh của đồ thị xuất phát từ một điểm cho trước.

Điểm cho trước đó chính là nguồn cung cấp và đường đi đến tất cả các đỉnh của đồ thị

chính là chiều của dòng điện đi đến các đầu cuối tiêu thụ. Để giải quyết bài toán này

thì có thể áp dụng giải thuật Dijsktra, Floyd, Bellman,… tìm đường đi ngắn nhất từ

đỉnh ban đầu (source) đến tất cả các đỉnh còn lại với giả thiết các cạnh đều có trọng số

bằng đơn vị, hoặc một số giải thuật khác. Bài toán này được xem là bài toán xuôi chiều

(downstream).

Ngược với bài toán trên là bài toán tìm nguồn cung cấp khi biết nơi tiêu thụ hay

còn gọi là bài toán tìm ngược chiều (upstream). Để giải quyết bài toán này thì có thể

dùng phương pháp đổi hướng tất cả các cạnh trong đồ thị và áp dụng lại giải thuật

trong bài toán xuôi chiều. Do đặc trưng của mạng điện hở là đầu cuối tiêu thụ chỉ được

cung cấp bởi một nguồn, cho nên khi đổi tất cả các cạnh của đồ thị thì nguồn cung cấp

thành hộ tiêu thụ và hộ tiêu thụ trở thành nguồn cung cấp. Đặc điểm của đồ thị này là

chỉ có duy nhất một đỉnh là nơi tiêu thụ và tất cả các đỉnh còn lại là nguồn cung cấp và

như vậy bài toán ngược dòng đã được giải quyết tương tự bài toán xuôi chiều cơ sở

biểu diễn mạng lưới điện dưới dạng đồ thị, nhiều thuật toán của lý.

Dựa trên các chức năng của GIS là thu thập dữ liệu, lưu trữ, phân tích và hiển thị.

Những nghiên cứu trong và ngoài nước được ứng dụng trong thực tế đã đạt được một

số thành tựu đáng kể trong đó có nghành điện, cụ thể:

- Năm 1993, điện lực Liban xây dựng bản đồ động, phục vụ trong công tác quản

lý của điện lực bằng công nghệ GIS. Dự án này có tên là GISEL (GIS at

Electricity of Lebanon) có thời gian thực hiện trong 4 năm. Sau khi hoàn thành,

GISEL cung cấp dịch vụ cho hơn 800.000 khách hàng trong phạm vi phục vụ

10.000 km2.

- Công ty Điện lực Bangkok, Thailand thực hiện dự án triển khai ứng dụng GIS

trong hệ thống. Dự án thực hiện từ năm 1996 đến năm 2002, được phân ra

thành ba giai đoạn. Tổng cộng có 15 chi nhánh điện lực được ứng dụng và

phạm vị quản lý 2639.91km .

- Dự án ứng dụng GIS giám sát sự cố phục vụ cho 7 Công ty Điện lực của bang

New York và Bộ Công Ích (Departement of Public Service - DPS), Hoa Kỳ. Dự

án thực hiện từ năm 1999 đến năm 2001. Dự án này xây dựng hệ thống GIS

giám sát sự cố bao gồm: nhận thông tin, xử lý, phân tích và thông báo cho các

đơn vị liên quan để giải quyết sự cố trong thời gian sớm nhất, nhanh nhất.


57

- Năm 2003, Điện lực Thủ Đức nghiên cứu và ứng dụng GIS phục vụ công tác

quản lý tổn thất điện năng thông qua việc quản lý sơ đồ lưới điện và thông tin

khách hàng trên phần mềm Mapinfo. Kết quả, năm 2003 tổn thất là 5% thì đến

năm 2006 tổn thất đã giảm xuống, chỉ còn 4,19%.

Rõ ràng hệ thống thông tin địa lý (GIS) đang được ứng dụng rộng rãi và đem lại

hiệu quả rõ rệt trong ngành điện. Tuy nhiên ở nước ta hầu hết các nghiên cứu và ứng

dụng mới chỉ được triển khai trên phần mềm Mapinfo, đây là phần mềm khá phổ biến

ở nước ta, dễ sử dụng có nhiều tính năng mạnh nhưng lại mang tính cá nhân. Để khắc

phục nhược điểm trên, bài báo nghiên cứu sử dụng phần mềm ArcGIS 9 đây là công

cụ mới, linh hoạt và mạnh nhất cho GIS đi theo nó là “Oracle 9”, đây là hệ quản trị cơ

sở dữ liệu lớn nhiều người dùng phù hợp với đại đa số các cơ quan quản lý hiện nay,

tuy nhiên tuỳ theo mục đích ta cũng có thể lựa chọn hệ quản trị dữ liệu Microsoft

Access, đây là hệ quản trị dữ liệu cá nhân mạnh nhất. Mặt khác Microsoft Access có

ngay trong bộ Microsoft Office, sử dụng thành thạo Access sẽ nhanh chóng làm quen

với các hệ quản trị dữ liệu khác. Ngoài ra, ngôn ngữ lập trình đi kèm với ArcGIS 9 là

VBA rất gần gũi với mọi người, tạo điều kiện cho người lập trình dễ dàng xây dựng

các công cụ phục vụ chuyên môn hiệu quả hơn so với ngôn ngữ MapBasic của

Mapinfo còn tương đối mới đối với chúng ta.


58

KẾT LUẬN

Kết quả đạt được

Sau một thời gian nghiên cứu và bắt tay vào thực hiện, với mong muốn tìm hiểu

về công nghệ, kỹ thuật mới, được sự quan tâm và hướng dẫn tận tình của ThS. Lê Thị

Trang Linh, nhóm đã bước đầu hoàn thành đề tài:” Trình bày hệ thống GIS và ứng

dụng trong hệ thống điện trong việc quản lý hệ thống thông tin điện lực. Xu hướng

hiện nay trên thế giới”.

Kết quả đạt được:

o Tìm hiểu được hệ thống thông tin địa lý GIS.

o Ứng dụng trong hệ thống điện trong việc quản lý hệ thống thông tin điện

lực.

o Biết thêm một số phần mềm ứng dụng liên quan: Mapinfo, ArcGIS,…

o Tìm hiểu phần mềm quản lý lưới điện của tỉnh Phú Thọ do Trường Đại học

Điện Lực xây dựng.

Vì thời gian triển khai có hạn, và việc tìm hiểu công nghệ mới cón gặp nhiều khó

khăn do không có nhiều tài liệu nên không tránh được những sai sót. Nhóm em rất

mong nhận được sự đóng góp ý kiến và hướng dẫn của thầy cô để đồ án thêm hoàn

thiện.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hướng phát triển

Với mục đích ngày càng hoàn thiện để đáp ứng tốt nhất cho việc tìm hiểu hệ

thống GIS và ứng dụng vào quản lý hệ thống thông tin điện lực, trong tương lai nhóm

em sẽ cố gắng tìm hiểu kỹ hơn, đi sâu hơn, và cố gắng hoàn thành tốt đề tài hơn.


59

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Tiểu luận “Tìm hiểu về hệ thống thông tin địa lý – GIS và các ứng dụng của

GIS”.

2. Hệ thống quản lý lưới điện tỉnh Phú Thọ do trường Đại học Điện Lực xây

dựng.

3. http://gelectric.cloudgis.vn/

4. http://doc.edu.vn

5. http://pcphutho.npc.com.vn/


http://pcphutho.npc.com.vn/

http://doc.edu.vn/

http://gelectric.cloudgis.vn/

Documents

GIS Và Ứng Dụng Quản Lý Thông Tin Điện Lực (2)