Ứng dụng công nghệ 3d GIS mô phỏng không gian đô thị tại khu vực ven sông sài gòn, phường bến nghé, quận 1, thành phố hồ chí minh

TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ 3D GIS mô phỏng không gian đô thị tại khu vực ven sông Sài Gòn, phường Bến Nghé, quận 1, TP.HCM” được thực hiện trong khoảng thời gian từ th

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 3D GIS MÔ PHỎNG KHÔNG GIAN

ĐÔ THỊ TẠI KHU VỰC VEN SÔNG SÀI GÒN, PHƯỜNG BẾN NGHÉ, QUẬN 1, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Họ và tên sinh viên: Trần Văn Khoa Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý Niên khóa: 2013 – 2017

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 3D GIS MÔ PHỎNG KHÔNG GIAN ĐÔ THỊ TẠI KHU VỰC VEN SÔNG SÀI GÒN, PHƯỜNG BẾN NGHÉ, QUẬN 1,

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Tác giả Trần Văn Khoa

Tiểu luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kĩ sư ngành Hệ thống Thông tin Địa lý

Giáo viên hướng dẫn:

KS Nguyễn Duy Liêm

LỜI CẢM ƠN

Với tất cả lòng kính trọng và yêu thương, lời đầu tiên tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Ba Mẹ, là những người đã sinh thành, nuôi dưỡng, dạy dỗ và yêu thương để tôi được khôn lớn và đi đến thành công ngày hôm nay

Xin chân thành cảm ơn thầy KS Nguyễn Duy Liêm đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn giúp đỡ tôi trong việc xây dựng ý tưởng và truyền đạt những kiến thức chuyên ngành trong suốt thời gian học tập tại trường trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

Xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô và anh chị khóa trên thuộc bộ môn GIS và Tài nguyên nói riêng, trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh nói chung đã tận tình giúp đỡ, giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Cám ơn nhé các bạn của tôi, những người đã cùng tôi vượt qua biết bao thăng trầm của cuộc đời sinh viên

Trần Văn Khoa Khoa Môi trường và Tài nguyên Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

Số điện thoại: 0931105751 Email: khoa10c1@gmail.com

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ 3D GIS mô phỏng không gian đô thị tại khu vực ven sông Sài Gòn, phường Bến Nghé, quận 1, TP.HCM” được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 3/2017 đến tháng 6/2017

Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng mô hình 3D không gian đô thị tại khu vực ven sông Sài Gòn thuộc phường Bến Nghé, quận 1, TP.HCM dựa trên sự liên kết về không gian của CityEngine và phần mềm Sketchup để thể hiện cái nhìn khái quát về hiện trạng không gian đô thị dưới dạng 3D nhằm phục vụ cho công tác quản lý

Kết quả của nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình 3D của khu vực nghiên

cứu bằng CityEngine với nhiều ưu điểm như khả năng tích hợp mô hình 3D đơn giản,

thuận tiện; mô hình 3D có dung lượng nhỏ hơn nhưng vẫn đảm bảo chất lượng, mức độ chi tiết so với thực tế; quá trình xây dựng nhanh chóng, đồng loạt và việc lập trình khối giống với thực tế nên tiết kiệm thời gian Qua đó, giúp quản lý hiện trạng các cơ sở vật chất và có cái nhìn hiện thực hơn trong kiến trúc cũng như cảnh quan đô thị Từ đó đưa ra các định hướng về quy hoạch trong không gian trong tương lai

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

TÓM TẮT 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC VIẾT TẮT 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH 7

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 9

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 9

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 9

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 10

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 10

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 10

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11

2.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 11

2.1.1 Vị trí địa lý 11

2.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 12

2.2 Tổng quan về CityEngine 13

2.2.1 Giới thiệu 13

2.2.2 Các tính năng nổi bật của CityEngine 13

2.3 Tổng quan về Sketchup 13

2.4 Tình hình nghiên cứu liên quan đến vấn đề nghiên cứu 15

2.4.1 Ngoài nước 15

2.4.2 Trong nước 15

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

3.1 Phương pháp 17

3.2 Thu thập dữ liệu 18

3.2.1 Dữ liệu sử dụng đất và giao thông 18

3.2.2 Dữ liệu mô hình 3D 19

3.2.3 Dữ liệu thuộc địa 20

3.3 Biên tập dữ liệu 21

3.3.1 Tách lớp dữ liệu 21

3.3.2 Tạo trường dữ liệu thuộc tính 22

3.3.3 Nhập dữ liệu thuộc tính 23

3.3.4 Tổng hợp thành bản đồ 2D hoàn chỉnh 24

3.4 Xây dựng mô hình 3D sơ bộ trên Sketchup 24

3.5 Xây dựng mô hình 3D hoàn chỉnh trong CityEngine 29

3.5.1 Thiết kế mô hình khối cơ bản 32

3.5.2 Thiết kế mô hình chi tiết thực tế 41

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ, THẢO LUẬN 48

4.1 Cơ sở dữ liệu các vật thể (tòa nhà, giao thông) trong đô thị 48

4.2 Mô hình 3D trên CityEngine 48

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 51

5.1 Kết luận 51

5.2 Kiến nghị 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Dữ liệu nghiên cứu 18

Bảng 3.2 Mô tả dữ liệu giao thông và dữ liệu sử dụng đất 19

Bảng 3.3 Mẫu thu thập thông tin 20

Bảng 3.4 Mô tả lớp dữ liệu giao thông 23

Bảng 3.5 Mô tả lớp dữ liệu dân cƣ tòa nhà 23

Bảng 3.6 Thuộc tính lớp dữ liệu giao thông 23

Bảng 3.7 Thuộc tính lớp dữ liệu dân cƣ 23

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Khu vực nghiên cứu 12

Hình 2.2 Giao diện của phần mềm Google Sketchup (Trimble Inc, 2017) 15

Hình 3.1 Sơ đồ nghiên cứu 17

Hình 3.2 Mô hình tòa nhà Vincom Tower trên Google Earth 19

Hình 3.3 Mô hình tòa nhà Caravel Hotel trên Google Earth 20

Hình 3.4 Mô hình tòa nhà Tour Saigon trên Google Earth 20

Hình 3.5 Bản đồ được tách lớp chung cư, tòa nhà, đất trống 22

Hình 3.6 Lớp dữ liệu giao thông 22

Hình 3.7 Bản đồ 2D tại khu vực nghiên cứu 24

Hình 3.8 Các mô hình 3D sẵn có trong khu vực nghiên cứu 25

Hình 3.9 Giao diện mô hình Sketchup 26

Hình 3.10 Chọn Location trên Sketchup 26

Hình 3.11 Chọn khu vực nghiên cứu trên bản đồ vừa mới hiện ra 27

Hình 3.12 Bản đồ vệ tinh hiển thị trên mặt OX trong Sketchup 27

Hình 3.13 Phần tìm kiếm Model Import vào Sketchup 28

Hình 3.14 Sau khi Model đã được Add vào 28

Hình 3.15 Tương tác dữ liệu trên CityEngine 29

Hình 3.16 Giao diện ứng dụng CityEngine 30

Hình 3.17 Mô hình khối cơ bản 31

Hình 3.18 Mô hình mức độ chi tiết thực tế 32

Hình 3.19 Sơ đồ tổ chức dữ liệu trong CityEngine 33

Hình 3.20 Tab tạo CityEngine Scene 33

Hình 3.21 Tab File lưu CityEngine Scene 34

Hình 3.22 CityEngine Scene đã được tạo trong Navigator 34

Hình 3.23 Tab Import File OSM 35

Hình 3.24 Tab Import file SHP 35

Hình 3.25 Cách lớp dữ liệu nền 36

Hình 3.26 Shape mô hình tòa nhà 37

Hình 3.27 Khối được xây dựng lên 38

Hình 3.28 Inspector công cụ chỉnh sửa mô hình bản đồ 39

Hình 3.29 Tab chỉnh sửa file Rule 40

Hình 3.30 Tab liên kết shapefile với dữ liệu thuộc tính 40

Hình 3.31 Mô hình khối sau khi xây dựng 41

Hình 3.32 Quá trình xây dựng mô hình chi tiết trên CityEngine 42

Hình 3.33 Mẫu file cơ bản của File Rule 42

Hình 3.34 Thanh công cụ xây dựng mô hình 43

Hình 3.35 Bitexco sau khi Add file Rule và chỉnh code 43

Hình 3.36 Đoạn Code chỉnh thông số xây dựng diện tích, chiều cao Bitexco 44

Hình 3.37 Tab công cụ chỉnh sửa giao diện hình ảnh của tòa nhà 45

Hình 3.38 Mô hình Bitexco được xây dựng trong CityEngine so với thực tế 45

Hình 3.39 Công cụ Hình ảnh Cắt có hai chế độ xem: ở bên trái khung phối cảnh được thao tác và ở bên phải có thể quan sát trực tiếp kết quả 46

Hình 4.1 Mô hình 3D nhìn từ phố đi bộ Nguyễn Huệ 48

Hình 4.2 Mô hình 3D nhìn từ tòa nhà Tower Saigon 49

Hình 4.3 Mô hình 3D nhìn từ vòng xay công trường Mê Linh 49

Hình 4.4 Mô hình 3D nhìn từ tòa nhà SaiGon One Tower 50

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Khu đô thị ven sông Sài Gòn thuộc Phường Bến Nghé, Quận 1, TP.HCM có diện tích 50 ha Với quy mô tại khu vực nghiên cứu rộng lớn, quá trình đô thị hoá ngày một cao, nhu cầu nhà ở, áp lực giao thông của người dân càng bức thiết dẫn đến nhiều vi phạm trong lĩnh vực về đất đai, xây dựng, gây không ít khó khăn, vướng mắc cho công tác quản

lý cơ sở hạ tầng Việc sử dụng bản đồ truyền thống hiển thị 2D không mang lại hiệu quả cao so với bản đồ 3D trong việc thể hiện góc nhìn, cụ thể và trực quan hóa về không gian

Để đáp ứng định hướng phát triển trở thành khu đô thị bật nhất nước nhằm quảng bá rộng rãi trên thế giới về tiềm năng du lịch và định hướng thu hút vốn đầu tư, cần thiết xây dựng

mô hình 3D giúp nhà quản lý có cái nhìn tổng quan, hiện thực hơn về các đối tượng trong kiến trúc cũng như cảnh quan không gian của đô thị Từ đó, đưa ra các định hướng về quy hoạch trong không gian và quản lý trong tương lai (Ủy Ban Nhân Dân Quận 1, 2013) Hiện nay, có rất nhiều phần mền xây dựng 3D chuyên nghiệp có khả năng thể hiện chi tiết ý tưởng mô hình với hiệu quả chuyên sâu về kích thước mô hình, vật liệu và ánh sáng không gian 3D Nhưng ở giai đoạn sơ phác ý tưởng, trình diễn sơ bộ với khách hàng hoặc thảo luận nội bộ nhóm thiết kế và khi liên kết với các phần mềm khác, chúng trở nên nặng nề không cần thiết và kém tương thích Esri CityEngine là phần mềm 3D đơn giản, hiệu quả khi có khả năng trực quan hóa mọi hoạt động trong môi trường 3D tương tự như khi vẽ tay

Chính vì vậy, đề tài “Ứng dụng công nghệ 3D GIS mô phỏng không gian đô thị tại khu vực ven sông Sài Gòn, phường Bến Nghé, quận 1, TP.HCM” đã được thực hiện

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chung của nghiên cứu là xây dựng mô hình 3D không gian đô thị tại khu vực ven sông thuộc phường Bến Nghé, Quận 1, TP.HCM dựa trên sự liên kết về không gian của CityEngine và phần mềm Sketchup để thể hiện cái nhìn khái quát về hiện trạng không gian đô thị, hiện nay dưới dạng 3D nhằm phục vụ cho công tác quản lý

Các mục tiêu cụ thể như sau:

 Tạo cơ sở dữ liệu các vật thể (tòa nhà, giao thông) trong đô thị,

 Tạo mô hình 3D các đối tượng trên CityEngine

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các thực thể trong khu đô thị bao gồm tòa nhà, chung cư, giao thông

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu được giới hạn tại khu đô thị ven sông Sài Gòn thuộc phường Bến Nghé, Quận 1, TP.HCM

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu

2.1.1 Vị trí địa lý

Đô thị ven sông Sài Gòn thuộc phường Bến Nghé, quận 1 có diện tích 50 ha Khu đô thị giới hạn bởi 4 đường lớn là Hai Bà Trưng, Lê Thánh Tôn, Hàm Nghi và Tôn Đức Thắng Vị trí địa lý thuận lợi với hệ thống giao thông thủy bộ thuận tiện cho việc mở mang, giao lưu, phát triển kinh tế - văn hóa - xã hội Khu đô thị tiếp cận các đầu mối giao thông đường thủy thông qua các cảng Sài Gòn, Khánh Hội Hệ thống kinh rạch Bến Nghé

- Thị Nghè tạo điều kiện dễ dàng cho việc vận chuyển hàng hóa, hành khách từ trung tâm Thành phố đi các nơi và ngược lại Dọc bờ sông, kinh, rạch của quận có cảng nhỏ, cầu tàu, công xưởng sửa chữa, đóng tàu, xà lan tạo thành những yếu tố mở mang giao thương, dịch vụ Mạng lưới đường bộ của quận 1 khá hoàn chỉnh, không những đảm bảo

sự thông thoáng cho lưu thông nội thị mà còn có các trục đường chính đi đến sân bay, nhà

ga, hải cảng và các cửa ngõ của thành phố để đi khắp các tỉnh, thành trong cả nước (Ủy Ban Nhân Dân Quận 1, 2013) Phạm vi khu vực nghiên cứu được thể hiện như hình 2.1

Hình 2.1 Khu vực nghiên cứu

2.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội

a) Kinh tế

Phường Bến Nghé, quận 1 luôn luôn giữ được vị trí trung tâm của thành phố, trở thành trung tâm hành chính, văn hóa, dịch vụ, thương mại, xuất nhập khẩu, đầu tư và sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp của TP.HCM Doanh thu dịch vụ - thương mại của quận trong năm 2010 đạt trên 425,7 tỷ đồng, giá trị xuất khẩu có năm đạt trên 53 triệu USD (Cục thống kê TP.HCM, 2011)

b) Xã hội

Dân số tại Phường Bến Nghé, quận 1 vào năm 2010 là 16.906 người, mật độ 6.790 người/km2 và tiếp tục tăng thêm nên cần có phương hướng xây dựng hạ tầng phù hợp để phù hợp với nhu cầu phát triển của quận 1 hiện nay (Cục thống kê TP.HCM, 2011)

2.2 Tổng quan về CityEngine

2.2.1 Giới thiệu

CityEngine là một phần mềm cung cấp cho người dùng trong kiến trúc, quy hoạch

đô thị, GIS và sản xuất nội dung 3D chung với một thiết kế ý tưởng độc đáo và giải pháp hiệu quả xây dựng mô hình thành phố và các tòa nhà 3D (Pascal Mueller, 2008)

2.2.2 Các tính năng nổi bật của CityEngine

CityEngine hỗ trợ định dạng chuẩn như ESRI Shapefile hoặc DXF mà cho phép xuất nhập bất kỳ dữ liệu GIS hoặc dòng dữ liệu để tạo ra mạng lưới đường phố

Tính năng quan trọng nổi bật của ứng dụng CityEngine theo Pascal Mueller (2008) gồm:

 Công cụ trực quan được cung cấp để tương tác, thiết kế, chỉnh sửa và sửa đổi

bố trí đô thị bao gồm đường phố, khối nhà thông qua các thông số, cho phép phản hồi thị giác ngay lập tức

 Street mẫu như lưới, hữu cơ hoặc tròn có sẵn và các địa hình được đưa vào mô hình cho phép nhanh chóng tạo ra các quy tắc trong một hình ảnh hoặc khối lượng một mô hình kết cấu bằng công cụ authoring

 Tương tác kiểm soát đường phố hoặc các thông số xây dựng như chiều cao hay kích thước

 Kiểm soát trên toàn cầu thông qua bản đồ, hình ảnh Điều này cho phép xây dựng mô hình thành phố trực quan và thay đổi nhanh chóng trên quy mô lớn

 Hỗ trợ Collada, Autodesk FBX, 3DS cho phép trao đổi dữ liệu 3D hoàn hảo

 Tùy chỉnh báo cáo dựa trên luật lệ có thể được tạo ra để phân tích thiết kế đô thị như tự động tính toán số lượng như GFA, FAR Các báo cáo được cập nhật tự động, ngay lập tức và có thể được thực hiện cho stoàn thành phố

2.3 Tổng quan về Sketchup

Google Sketchup là phần mềm đồ họa 3D do hãng @Last Software phát triển, chuyên ứng dụng vào thiết kế sơ phác, xây dựng mô hình trong các lĩnh vực kiến trúc, nội thất, cảnh quan, xây dựng, thiết kế cảnh quay trong điện ảnh, thiết kế sân khấu (Revit Rdsic, 2015)

Các phần mềm 3D nổi tiếng hiện nay rất chuyên nghiệp ở giai đoạn thể hiện chi tiết

ý tưởng với hiệu quả chuyên sâu về ánh sáng, vật liệu Nhưng ở giai đoạn sơ phác ý tưởng, trình diễn sơ bộ với khách hàng hoặc thảo luận nội bộ nhóm thiết kế… chúng trở nên nặng nề không cần thiết và kém thích ứng Các phần mềm này thường phức tạp và đòi hỏi đầu tư đào tạo rất cao

Đặc điểm nổi bật của Sketchup là:

 Tốn ít thời gian học cách sử dụng: Để đơn giản và hiệu quả, Sketchup trực quan hóa mọi hoạt động tương tự như khi vẽ tay Thao tác cơ bản trong Sketchup là đường mặt với chuỗi thao tác vẽ, chia, nối, di chuyển, xoay, thu phóng, nâng khối, cắt khối, trượt dẫn, tô màu, áp vật liệu, vẽ địa hình, cảnh quan, giả lập bóng đổ, xuất ảnh, làm slide show … Các hoạt động này đều trực quan trong môi trường 3D Mọi tính năng chỉ được xây dựng vừa đủ dùng nhưng khả năng thể hiện ý tưởng sơ phác khá hiệu quả

 Nhanh nhưng chính xác: Do đơn giản nên người dùng SketchUp có thể vẽ rất nhanh, nhưng không có nghĩa kém chính xác SketchUp có khả năng dò điểm nội suy, nhập liệu tới chính xác 6 số lẻ phần thập phân, giả lập bóng đổ theo thời gian thực, tạo mặt cắt tương tác…

Các chức năng chính của Google Sketchup bao gồm:

 Tạo các bản vẽ xây dựng, kỹ thuật

 Tích hợp nhiều định dạng file, dễ dàng chuyển đổi qua các phần mềm khác

 Có thể lấy các thiết kế có sẵn thông qua mạng trực tuyến Google Building Maker

Hình 2.2 Giao diện của phần mềm Google Sketchup (Trimble Inc, 2017)

2.4 Tình hình nghiên cứu liên quan đến vấn đề nghiên cứu

2.4.1 Ngoài nước

AbdulRahman và M Pilouk (2008) đã tiến hành nghiên cứu: “Spatial Data

Modelling for 3D GIS” chỉ ra cách tiếp cận áp dụng các mô hình 3D GIS và sử dụng ngôn

ngữ mô hình VRML là mô hình hóa thực tế ảo thể hiện tương tác với các đối tượng của

mô hình 3D để phát triển và hiển thị trên Web

Jiyeong và Sisi Zlatanova (2009) đã tiến hành nghiên cứu: “3D Geo-Information

Sciences” giới thiệu về CityGML là một mô hình dữ liệu mở và được định dạng trên

XML dựa trên phần mềm Geography 19 Markup Language phiên bản 3.1.1 (GML3) Các phần mềm này cho một cái nhìn tổng thể về việc quản lý mô hình các thành phố trong nền 3D

Nhìn chung tình hình mô hình 3D GIS trên thế giới đang được phát triển trên nhiều môi trường khác nhau, bên cạnh đó đang nghiên cứu áp dụng cách hiển thị trên trên nền Web

2.4.2 Trong nước

Nguyễn Văn Tuấn (2011) đã tiến hành nghiên cứu ”Ứng dụng GIS trong quản lý

hoạch tại khu vực Tp.HCM, ứng với yêu cầu theo dõi quản lý cơ sở hạ tầng dựa trên việc

sử dụng mô hình địa hình số (DTM) và mô hình bề mặt đất (DSM) được sử dụng và phát triển trên nền tảng GIS Ngoài ra nghiên cứu còn ứng dụng công nghệ 3D cho phép hiển thị trực quan cảnh quan kiến trúc đô thị phục vụ cho công tác quản lý quy hoạch theo chiều cao nhằm nghiên cứu và đẩy mạnh ứng dụng GIS trong công tác quản lý và quy hoạch đô thị

Nguyễn Lê Tấn Đạt (2014) đã tiến hành nghiên cứu ”Ứng dụng GIS và Google

sketchup xây dựng mô hình 3D tại trường đại học Nông Lâm TP.HCM” Đề tài đã ứng

dụng mô hình Sketchup xây dựng bản đồ 3D GIS về giao thông, hạ tầng trường đại học Nông Lâm TP HCM bằng ứng dụng Sketchup và ArcScene Dựa vào mô hình thiết kế 3D, việc quản lý quy hoạch của trường sinh động, thực tế hơn

Nguyễn Bích Ngọc và Đào Đức Hưởng (2015) đã tiến hành nghiên cứu: “Ứng dụng

GIS trong xây dựng mô hình 3D phục vụ cho quy hoạch không gian đô thị” nhằm xây

dựng bản đồ 3D-GIS hiện tại và tương lai của quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng, là một thành phố lớn nhất miền Trung Việt Nam có những lợi thế đặc biệt về địa lý, giao thông,

hạ tầng cơ sở và nhân văn Qua đó, giúp các nhà quản lý có cái nhìn thực tế về thế giới thực, những hạn chế của kiến trúc không gian đô thị hiện tại để từ đó có định hướng phù hợp cho công tác quy hoạch đô thị trong tương lai dựa trên ứng dụng ArcScene

Các nghiên cứu trong nước về 3D GIS hiện nay chỉ dừng lại ở mức hiển thị trên các

mô hình khác nhau phục vụ cho các công tác quản lý và định hướng vẫn chưa được phát triển và hiển thị trên Web Ngoài ra tính ứng dụng của đề tài chưa cao, chỉ thực hiện ở quy mô nhỏ và quá trình xây dựng còn nhiều khó khăn, cần có những nghiên cứu tiếp tục

để cải thiện và phát triển

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương pháp

Phương pháp nghiên cứu được thể hiện qua hình 3.1

Hình 3.1 Sơ đồ nghiên cứu

Các bước thực hiện nghiên cứu:

 Thu thập dữ liệu từ thực địa, các nguồn dữ liệu từ các cơ quan và thông tin trên Internet với 2 loại dữ liệu: dữ liệu nền (giao thông, sử dụng đất) và dữ liệu chuyên

đề (tòa nhà, giao thông)

 Sau khi có dữ liệu nền, sử dụng ArcGIS biên tập dữ liệu, cho ra bản đồ 2D khu vực nghiên cứu

 Dùng Sketchup xây dựng mô hình 3D sơ bộ tại khu vực nghiên cứu, tiếp tục chuyển vào CityEngine xây dựng bản đồ hoàn chỉnh

 Dữ liệu bản đồ 2D sau khi biên tập sẽ được chuyển sang CityEngine, kết hợp với mô hình 3D sơ bộ, để xây dựng bản đồ 3D hoàn chỉnh bằng CityEngine

3.2 Thu thập dữ liệu

Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu được lấy trong quá trình khảo sát thực địa, kế thừa từ các mô hình 3D trên Google Earth, bộ thư viện trên Google Sketchup và từ Sở Tài nguyên Môi trường TP.HCM, chi tiết xem trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Dữ liệu nghiên cứu

1 Dữ liệu sử dụng đất, giao

thông

Shapefile, OSM

Sở Tài nguyên Môi trường TP.HCM và OpenStreetMap.org

2 Mô hình 3D trên Google

Sketchup của tòa nhà

SPK Từ dữ liệu các mô hình trong thư

viện Google Earth

3 Dữ liệu thuộc tính của giao

thông, tòa nhà

Excel Dữ liệu được thu thập trong quá

trình thực địa

3.2.1 Dữ liệu sử dụng đất và giao thông

Dữ liệu giao thông được lấy trực tiếp từ OpenStreetMap.org, giới hạn tại khu vực nghiên cứu sau đó xuất sang phần mềm ArcGIS để chuyển đổi thành dạng shapefile và khai báo hệ tọa độ địa lý WGS1984 Sau đó, tích hợp với bản đồ hiện trạng sử dụng đất

2010, hệ tọa độ địa lý WGS1984 Dữ liệu được mô tả bảng 3.2

Bảng 3.2 Mô tả dữ liệu giao thông và dữ liệu sử dụng đất

3.2.2 Dữ liệu mô hình 3D

Dữ liệu thứ cấp 3D dạng File Sketchup của các tòa nhà được thừa kế từ những mô hình có trong Google Earth và một số mô hình trong thư viện Sketchup Dưới đây là hình ảnh về một số mẫu mô hình 3D trong Sketchup

Hình 3.2 Mô hình tòa nhà Vincom Tower trên Google Earth

1 Giao thông Dạng vùng

(polygon) thể hiện toàn bộ hiện trạng giao thông

2 Sử dụng đất

2010

Dạng vùng (polygon) lưu trữ mục đích sử dụng đất theo từng thửa đất

Hình 3.3 Mô hình tòa nhà Caravel Hotel trên Google Earth

Hình 3.4 Mô hình tòa nhà Tour Saigon trên Google Earth

3.2.3 Dữ liệu thuộc địa

Dưới đây là bảng mô tả một số mẫu được thu thập

Bảng 3.3 Mẫu thu thập thông tin

2 Time Square

3.3 Biên tập dữ liệu

3.3.1 Tách lớp dữ liệu

Dữ liệu sử dụng đất đƣợc đƣa vào ArcGIS để cắt khu vực nghiên cứu và phân tách từng lớp dữ liệu ra chi tiết nhƣ chung cƣ, tòa nhà, đất trống Dữ liệu đƣợc chồng lớp thêm nền file OSM tại khu vực nghiên cứu, để làm cơ sở cho việc tách lớp Sau khi tách lớp, số hóa và chỉnh sửa kết quả đƣợc thể hiện hình 3.5

Từ dữ liệu thứ cấp file OSM tại khu vực, đƣa vào ArcGIS biên tập thuộc tính và xử

lý dữ liệu giao thông, kết quả đƣợc thể hiện hình 3.6

Hình 3.5 Bản đồ được tách lớp chung cư, tòa nhà, đất trống

Hình 3.6 Lớp dữ liệu giao thông

3.3.2 Tạo trường dữ liệu thuộc tính

Cơ sở dữ liệu của nghiên cứu dựa trên dữ liệu kế thừa, tuy nhiên vì tính chất Geodatabase cũng như tiết kiệm về dung lượng của nhằm tránh sự dư thừa khi không đưa

Trên cơ sở dữ liệu không gian, tiến hành xây dựng bảng thuộc tính cho đối tượng: giao thông, chung cư, tòa nhà, theo mô hình Geodatabase

Bảng 3.4 Mô tả lớp dữ liệu giao thông

1 OBJECTID Object ID Số thứ tự

2 SHAPE Polygon Kiểu hình học

3 TEN DUONG Text(50) Tên đường

Bảng 3.5 Mô tả lớp dữ liệu chung cư, tòa nhà

1 OBJECTID Object ID Số thứ tự

2 SHAPE Polygon Kiểu hình học

3 CHUCNANG Text(50) Mục đích sử dụng

4 DIENTICH Double Diện tích của đối tượng

5 CHIEUCAO Double Chiều cao đối tượng

6 DANSO Double Dân số chứa tối đa

MDDS Double Mật độ dân số

3.3.3 Nhập dữ liệu thuộc tính

Kết hợp dữ liệu thu thập điều tra xuất sang phần mềm ArcGIS với shapefile ở cùng

hệ tọa độ, tiến hành biên tập dữ liệu thuộc tính cơ bản sử dụng ứng dụng Exel

Dữ liệu sử dụng đất chứa 8 chức năng bao gồm: đất công viên cây xanh, đất giáo dục, đất hành chính, đất phức hợp khách sạn- nhà ở, đất quảng trường, đất văn hóa giải trí, đất văn phòng, đất y tế Tổng cộng có 2.838 đối tượng Một số mẫu được thể hiện ở bảng 3.6, 3.7

Bảng 3.6 Thuộc tính lớp dữ liệu giao thông

a1 Đất công viên cây xanh 24.12725 0 0 0

a2 Đất công viên cây xanh 123.7869895 0 3 4

a4 Đất công viên cây xanh 310.7697309 0 3 4

a5 Đất công viên cây xanh 310.7697309 0 3 4

a6 Đất công viên cây xanh 67.55695001 0 3 4

a7 Đất công viên cây xanh 56.7867 0 3 4

a8 Đất công viên cây xanh 56.61614999 0 0 0

Hình 3.7 Bản đồ 2D tại khu vực nghiên cứu

3.4 Xây dựng mô hình 3D sơ bộ trên Sketchup

Với nguồn Model có sẵn trong Google Earth, giúp ta tận dụng đƣợc một phần nhỏ

Để giải quyết vấn đề xuất dữ liệu từ Google Earth cần phải có công cụ hỗ trợ từ Google Sketchup Components là một công cụ trên Sketchup để hỗ trợ việc xuất dữ liệu vào Sketchup từ Google Earth Tất cả File mô hình xuất ra dạng File SPK và có tọa độ chính xác trên bản đồ việc này sẽ giúp ta hạn chế việc đi khảo sát thực địa

Nhược điểm trong công cụ trên là chỉ xuất ra từng mô hình và cần phải biết tên tòa nhà trong bản đồ hiện có để truy vấn tìm Model Tại Việt Nam thì chưa phổ biến về mô 3D trên Google Earth Chất lượng mô hình chưa tỉ mỉ về kiến trúc bên ngoài, chỉ hiển thị hình dáng giống với thực tế nhờ phương pháp Corp Image Với đề tài, dữ liệu trên đủ để thể hiện độ chi tiết cho đề tài Ảnh minh họa như hình 3.8

Hình 3.8 Các mô hình 3D sẵn có trong khu vực nghiên cứu

Cách bước xuất mô hình từ Google Earth ra File SPK

 Mở Sketchup và tạo File lưu trữ mới, bằng cách chọn vào File trên thanh công

cụ chọn phần New tiếp tục chọn vùng lưu trữ kết thúc chọn OK ở góc bên dưới màn hình Sau khi tạo File mới, phần mềm sẽ hiển thị giao diện chính Sketchup được thể hiện hình 3.9