Ứng dụng gis trong quản lý quy hoạch dự án đại học quốc gia hà nội tại hòa lạc

Với hệ thống thông tin địa lý GIS được vận hành, liên kết, cập nhật đầy đủ và quản lý thông tin theo các lớp dữ liệu như địa hình, địa vật, giao thông, công trình ngầm…, người quản lý vớ

NGUYỄN DUY NGHĨA

ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ QUY HOẠCH

DỰ ÁN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TẠI HÒA LẠC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014

NGUYỄN DUY NGHĨA

ỨNG DỤNG GIS TRONG QUẢN LÝ QUY HOẠCH

DỰ ÁN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TẠI HÒA LẠC

Ngành: Kỹ thuật trắc địa – bản đồ

Mã số: 60520503

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Đào Quang Hiếu

HÀ NỘI - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu thu đƣợc và kết quả trong luận văn là trung thực, rõ ràng và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ DỰ ÁN KHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC QUỐC GIA

HÀ NỘI TẠI HÒA LẠC 4

1.1 Tổng quan về dự án 4

1.1.1 Sự cần thiết của Dự án 4

1.1.2 Mục tiêu đầu tư 4

1.2 Địa điểm, quy mô dự án 5

1.2.1 Địa điểm xây dựng 5

1.2.2 Quy mô dự án 5

1.3 Đặc điểm tự nhiên khu đất quy hoạch dự án 7

1.3.1 Địa hình địa mạo 7

1.3.2 Khí hậu, thủy văn 7

1.3.3 Địa chất thủy văn và địa chất công trình 8

1.4 Đặc điểm xã hội, giao thông và hạ tầng kỹ thuật khu vực lập dự án …8

1.4.1 Hiện trạng dân cư 8

1.4.2 Hiện trạng sử dụng đất 9

1.4.3 Hiện trạng kiến trúc 9

1.4.4 Hiện trạng giao thông 9

1.4.5 Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật 10

1.5 Quy hoạch và thiết kế kỹ thuật dự án 12

1.5.1 Quy hoạch sử dụng đất 12

1.5.2 Tổ chức không gian kiến trúc cảnh quan 14

1.5.3 Quy hoạch hạ tầng giao thông 16

Chương 2: GIS VÀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ QUY HOẠCH ĐÔ THỊ 19

2.1 Tổng quan về GIS 19

2.1.1 Khái niệm về GIS 19

2.1.2 Các thành phần của GIS 21

2.1.3 Các chức năng của GIS 26

2.1.4 Dữ liệu trong GIS 30

2.1.5 Các hệ toạ độ dùng trong hệ GIS 37

2.2 GIS 3D 38

2.2.1 Một số khái niệm cơ bản về mô hình số 40

2.2.2 Lưu trữ dữ liệu 3D 40

2.2.3 Biểu diễn đối tượng 3D 42

2.2.4 Một số ứng dụng của mô hình địa hình số 3D 45

2.3 Công tác quản lý quy hoạch dự án xây dựng đô thị tại Việt Nam 49

2.3.1 Thực trạng công tác quản lý quy hoạch dự án xây dựng đô thị tại Việt Nam 49

2.3.2 Một số nhân tố tác động đến công tác lập đồ án quy hoạch dự án xây dựng đô thị 50

2.3.3 Các khó khăn trong công tác quản lý quy hoạch dự xây dựng án đô thị hiện nay 51

2.4 Ứng dụng GIS trong quản lý quy hoạch dự án xây dựng đô thị 52

2.4.1 Sự cần thiết của GIS trong quy hoạch quản lý đô thị 52

2.4.2 Các bước GIS hóa đồ án quy hoạch trong quản lý quy hoạch đô thị 53

2.5 Cơ sở dữ liệu GIS trong quản lý quy hoạch dự án 54

2.5.1 Khái quát về cơ sở dữ liệu (CSDL) 54

2.5.2 Sơ đồ cập nhật và sử dụng CSDL 57

2.6 Giới thiệu về phần mềm ArcGIS Desktop 58

2.6.1 Các gói thành phần của ArcGIS Desktop 58

2.6.2 Chức năng cơ bản của ArcGIS Desktop 59

2.6.3 Những công cụ ứng dụng chính trong ArcGIS Desktop 60

Chương 3: ỨNG DỤNG GIS TRONG CÔNG TÁC QUẢN LÝ QUY

HOẠCH DỰ ÁN KHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TẠI HÒA

LẠC 62

3.1 Nguồn dữ liệu đầu vào 62

3.2 Yêu cầu đặt ra 62

3.3 Thiết kế hệ thống CSDL GIS 63

3.3.1 Mô hình tổng thể của hệ thống 63

3.3.2 Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống GIS 3D 64

3.4 Xây dựng CSDL GIS dự án ĐHQGHN tại Hòa Lạc 65

3.4.1 Quy trình xây dựng 65

3.4.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS2D 68

3.5 Xây dựng mô hình 3D và Quản lý quy hoạch 82

3.5.1 Xây dựng bề mặt địa hình 3D 82

3.5.2 Xây dựng mô hình không gian 3D 86

3.5.3 Quản lý quy hoạch 86

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

GIS Geographic Imformation

DTM Digital Terrain Model Mô hình số địa hình

DEM Digital Elevation Model Mô hình số độ cao

DSM Digital Surface Model Mô hình số bề mặt

TIN Triangulated Irregular Network Mạng lưới tam giác không đều

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

Bảng 1.1: Tổng hợp quy mô của 21 dự án thành phần 6

Bảng 1.2 : Quy hoạch sử dụng đất theo phân khu chức năng 13

Bảng 3.1: Nội dung gói dữ liệu Địa hình 68

Bảng 3.2: Nội dung gói dữ liệu giao thông 69

Bảng 3.3: Nội dung gói dữ liệu sử dụng đất 69

Bảng 3.4: Nội dung gói dữ liệu thông tin liên lạc 70

Bảng 3.5: Nội dung gói dữ liệu cấp điện 70

Bảng 3.6: Nội dung gói dữ liệu cấp nước 71

Bảng 3.7: Nội dung gói dữ liệu thoát nước 72

Bảng 3.8: Nội dung gói dữ liệu địa vật 73

Hình 1.1: Vị trí dự án ĐHQGHN tại Hòa Lạc……… ……5

Hình 1.2: Hiện trạng đường Láng – Hòa Lạc và Quốc lộ 21A 10

Hình 1.3: Bản đồ sử dụng đất theo phân khu chức năng 14

Hình 1.4: Hệ thống hạ tầng giao thông dự án ĐHQGHN 16

Hình 2.1: Các thành phần cơ bản của GIS 21

Hình 2.2: Các modul phần mềm GIS 23

Hình 2.3: Công tác nhập dữ liệu 23

Hình 2.4: Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu 24

Hình 2.5: Các hình thức thể hiện dữ liệu 24

Hình 2.6: Các chức năng của GIS 26

Hình 2.7: Mô hình cấu trúc dữ liệu Raster 32

Hình 2.8: Mô hình vector điểm đường vùng 33

Hình 2.9: Chuyển đổi dữ liệu Raster sang Vector và ngược lại 35

Hình 2.10: Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính 36

Hình 2.11: Hệ tọa độ tham chiếu trong GIS 37

Hình 2.12: Vật thể ba chiều được biểu diễn bằng mô hình khung nối kết 45

Hình 2.13: Phân tích đa tiêu chí (khu vực nhiều tiếng ồn, vùng ngập lụt) 48

Hình 2.14: Sử dụng GIS Đánh giá mức độ tiếng ồn tại sân bay Gia Lâm bằng phương pháp nội suy 48

Hình 2.15: Sơ đồ cập nhật và sử dụng CSDL 57

Hình 2.16: Sơ đồ hệ thống phần mềm ArcGIS Desktop 58

Hình 3.1: Kiến trúc tổng thể của hệ thống quản lý quy hoạch xây dựng 63

Hình 3.2: Mô hình phân cấp chức năng của phân hệ GIS 3D 64

Hình 3.3: Quy trình xây dựng CSDL GIS 65

Hình 3.4: Các gói dữ liệu thành phần 68

Hình 3.5: Mô hình cấu trúc dữ liệu trong ArcGIS 73

Hình 3.6: Tạo Geodatabase 74

Hình 3.7: Cách tạo Feafure Dataset 74

Hình 3.8: Chọn hệ quy chiếu cho Feature Dataset 75

Hình 3.9: Cách tạo Feature Class 75

Hình 3.10: Tạo trường thuộc tính cho Feature Class 76

Hình 3.11: Cấu trúc CSDL GIS dự án ĐHQGHN 77

Hình 3.12: Gói CSDL dữ địa hình 78

Hình 3.13: Gói CSDL địa vật 78

Hình 3.14: Gói CSDL giao thông 79

Hình 3.15: Gói CSDL sử dụng đất 79

Hình 3.16: Gói CSDL thông tin liên lạc 80

Hình 3.17: Gói CSDL cấp điện 80

Hình 3.18: Gói CSDL cấp nước 81

Hình 3.19: Gói CSDL thoát nước mặt 81

Hình 3.20: Quy trình xây dựng bề mặt địa hình 3D 82

Hình 3.21: Bản đồ đường bình độ 84

Hình 3.22: Bản đồ độ dốc 84

Hình 3.23: Mô hình DTM 85

Hình 3.24: Mô hình DEM 85

Hình 3.25: Mô hình không gian 3D 86

Hình 3.26: Mô hình không gian cảnh quan (góc nhìn xa) 87

Hình 3.27: Mô hình không gian cảnh quan (góc nhìn gần) 87

Hình 3.28: Phân khu học tập 88

Hình 3.29: Phân khu ký túc xá 88

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Dự án Đại học Quốc gia Hà Nội tại Hòa Lạc nằm trong chuỗi đô thị vệ tinh phía Tây của thành phố Hà Nội Đây là một dự án trọng điểm quốc gia,

có diện tích 1000 ha, với tổng mức đầu tư 2.5 tỉ USD , bao gồm 21 dự án thành phần Quy mô đào tạo của dự án đến năm 2020 là 60.000 sinh viên và tầm nhìn đến năm 2050 là 100.000 sinh viên Diện tích hạ tầng kỹ thuật chung

275 ha, diện tích sàn xây dựng 195 ha, chiếm 47% tổng diện tích dự án Mật

độ dân số, mật độ xây dựng và hệ thống hạ tầng kỹ thuật chung của dự án tương đương với một khu đô thị hạng 4

Để tránh tình trạng quy hoạch chắp vá, thiếu tính hệ thống và nguy cơ chồng lấn giữa các dự án thành phần, yêu cầu cấp thiết được đặt ra là phải xây dựng một hệ thống thông tin địa lý đầy đủ và chính xác Với hệ thống thông tin địa lý (GIS) được vận hành, liên kết, cập nhật đầy đủ và quản lý thông tin theo các lớp dữ liệu như địa hình, địa vật, giao thông, công trình ngầm…, người quản lý với một số thao tác đơn giản có thể tìm kiếm được đầy đủ thông tin trên một phạm vi lớn để đưa ra những quyết định nhanh chóng Vì vậy, ứng dụng GIS trong quản lý quy hoạch các dự án đô thị là rất cần thiết

Vì thế, đề tài “Ứng dụng GIS trong quản lý quy hoạch dự án Đại học

Quốc gia Hà Nội tại Hòa Lạc” được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu của

luận văn là xuất phát từ nhu cầu thực tiễn

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích nghiên cứu của đề tài là ứng dụng GIS để xây dựng một cơ sở

dữ liệu (CSDL) và mô hình 3D phục vụ cho công tác quản lý quy hoạch dự

án

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là sử dụng các tiện ích của GIS nói chung và phần mềm ArcGIS nói riêng trong công tác quản lý dự án quy hoạch

Phạm vi nghiên cứu là thiết lập CSDL và mô hình 3D trên GIS để quản

lý quy hoạch dự án Đại học Quốc gia Hà Nội tại Hòa Lạc

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài

Nội dung nghiên cứu của luận văn tập trung vào các vấn đề chính sau:

- Xây dựng và biên tập cấu trúc CSDL các lớp đối tượng thuộc dự án như địa hình, địa vật, giao thông, sử dụng đất, cấp nước, thoát nước, cấp điện

và thông tin liên lạc

- Xây dựng mô hình 3D của dự án

5 Phương pháp nghiên cứu

Thu thập thông tin, chuyển đổi dữ liệu quy hoạch vào môi trường ArcGIS phục vụ cho việc ứng dụng GIS trong quản lý quy hoạch xây dựng dự

Việc ứng dụng GIS trong quy hoạch dự án Đại học Quốc gia Hà Nội tại Hòa Lạc giúp cho người quản lý có một cái nhìn nhất quán, hệ thống và tránh được sự chồng lấn, căn bệnh trầm kha mà lâu nay các nhà quy hoạch xây dựng đang loay hoay tìm giải pháp tháo gỡ

7 Cấu trúc luận văn

Luận văn bao gồm phần mở đầu, 2 chương lý thuyết, 1 chương thực nghiệm, và phần kết luận kiến nghị, được trình bày trong 90 trang, 49 hình vẽ

và 10 bảng

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ DỰ ÁN KHU ĐÔ THỊ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TẠI HÒA LẠC 1.1 Tổng quan về dự án

1.1.1 Sự cần thiết của Dự án

Đại học Quốc gia Hà Nội (ĐHQGHN) được thành lập theo Nghị định

số 97/NĐ-CP ngày 10/12/1993 và được tổ chức lại theo Nghị định số 07/2001/NĐ-CP ngày 01/02/2001 của Chính phủ với mục tiêu phát triển thành một trung tâm đào tạo đại học và sau đại học, nghiên cứu ứng dụng khoa học công nghệ đa ngành, đa lĩnh vực chất lượng cao, đạt tiêu chuẩn trường đại học tiên tiến trong khu vực, từng bước tiến tới trình độ của các trường đại học chất lượng cao trên thế giới

Thực hiện việc đầu tư xây dựng phát triển ĐHQGHN theo mục tiêu đã

đề ra, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 72/TTg ngày 27/01/1995 xác định địa điểm và quy mô đất của ĐHQGHN tại Hòa Lạc và thông qua Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi đầu tư xây dựng ĐHQGHN tại Hoà Lạc tại văn bản số 181/CP-KG ngày 21/2/2003 Đây là căn cứ để ĐHQGHN triển khai một số công tác chuẩn bị và thực hiện đầu tư một số hạng mục của dự án

1.1.2 Mục tiêu đầu tư

ĐHQGHN được đầu tư xây dựng nhằm phát triển ngang tầm với các trường đại học tiên tiến trong khu vực và thế giới, được xây dựng cơ sở vật chất tạo lập môi trường đào tạo, nghiên cứu, ứng dụng hiện đại, tiếp cận trình

độ Quốc tế để đào ta ̣o cán bộ khoa học chất lượng cao cho đất nước trong thời

kỳ công nghiệp hóa, hiê ̣n đa ̣i hóa

Việc đầu tư xây dựng ĐHQGHN tại Hòa Lạc nhằm thực hiện chủ trương của Chính phủ trong việc di dời các trường đại học ra khỏi khu vực trung tâm

thành phố Hà Nội, giảm tải về hạ tầng kỹ thuật và hạ tầng xã hội cho khu vực nội thành, tạo điều kiện để phát triển Thủ đô Hà Nội theo đúng quy hoạch Mục tiêu đầu tư xây dựng của Đề án phù hợp với các định hướng của Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội mở rộng đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 và Đi ̣nh hướng chiến lược phát triển Đại học Quốc gia Hà Nội đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2050

1.2 Địa điểm, quy mô dự án

1.2.1 Địa điểm xây dựng

Địa điểm quy hoạch và xây dựng mới ĐHQGHN nằm trên huyện Thạch Thất, Hà Nội, cách trung tâm Hà Nội khoảng 30 km về phía Tây

Theo Quy hoạch chi tiết xây dựng tỉ lệ 1/2000 đã được Bộ Xây dựng phê duyệt tại quyết định số 234/QĐ-BXD ngày 11/03/2011, phạm vi ranh giới của khu đất lập Đề án quy hoạch xây dựng tổng thể được xác định như hình 1.1:

Hình 1.1: Vị trí dự án ĐHQGHN tại Hòa Lạc

1.2.2 Quy mô dự án

a) Quy mô sử dụng đất

Quy mô sử dụng đất: 1113,7ha, trong đó

- Khu vực dự án ĐHQGHN:1000ha;

- Khu tái định cư:113,7 ha

b) Quy mô đào tạo

Dự án ĐHQGHN tại Hòa Lạc bao gồm 21 dự án thành phần được mô tả

ở bảng 1.1; quy mô đào tạo của dự án đến năm 2020 được mô tả ở bảng 1.2

Bảng 1.1: Tổng hợp quy mô của 21 dự án thành phần (Nguồn: Ban QLDA ĐHQGHN tại Hòa Lạc)

TT Ký hiệu Công trình

Quy mô

SV đến năm 2020

Quy mô

CB đến năm 2020

1 QG-HN01 Dự án Khu tái định cư

2 QG-HN02 Dự án HTKT chung

3 QG-HN03 Dự án ĐTXD Khu trung tâm ĐHQG 63500

4 QG-HN04 Dự án ĐTXD trung tâm giáo dục quốc

11 QG-HN11 Dự án ĐTXD trường Đại học kinh tế

(bao gồm cả Khoa quản trị kinh doanh) 6,200 646

12 QG-HN12 Dự án ĐTXD các viện, trung tâm NCKH 2,910

TT Ký hiệu Công trình

Quy mô

SV đến năm 2020

Quy mô

CB đến năm 2020

20 QG-HN20 Dự án Khoa đô thị học 500 52

21 QG-HN21 Dự án ĐTXD Khoa Chính sách công 400 42

Tổng

1.3 Đặc điểm tự nhiên khu đất quy hoạch dự án

1.3.1 Địa hình địa mạo

Đặc trưng của khu đất quy hoạch là vùng bán sơn địa Địa hình có dạng

gò đồi thấp, xen lẫn các dải ruộng trũng và khe suối Hướng dốc dần từ Tây sang Đông, từ Tây Nam xuống Đông Bắc, độ dốc bình quân 50%-100%, cao

độ thấp nhất là +12m, cao độ cao nhất là +43m (trừ núi Múc có cao độ +99,81m, sườn có độ dốc > 20%) Cao độ bình quân của khu vực quy hoạch này là + 25m

1.3.2 Khí hậu, thủy văn

a) Khí hậu

Khu vực Hòa La ̣c n ằm trong vùng khí hậu đồng bằng, trung du Bắc Bộ, với đă ̣c điểm khí h ậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh và ít mưa, cuối mùa ẩm ướt với hiện tượng mưa phùn và mùa hè nóng ẩm, nhiều mưa

Nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 210C-22,80C Hàng năm có 03 tháng (từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau) nhiệt độ trung bình dưới 200C Tháng 1 là tháng lạnh nhất có nhiệt độ trung bình 160C Mùa hè từ tháng 5 đến tháng 9 nhiệt độ trung bình trên 250

tập trung khá nhanh Tuy nhiên do đă ̣c điểm lưu vực nhỏ và lòng sông quanh

co, bãi và thềm sông rộng nên lũ trên các sông nhánh thường lệch pha nhau

1.3.3 Địa chất thủy văn và địa chất công trình

a) Địa chất thủy văn:

Các đặc điểm thuỷ văn nước mặt và nước ngầm sẽ là những yếu tố tác

đô ̣ng đến giải pháp xây dựng công trình ta ̣i khu vực dự án Hiện trạng đi ̣a chất, thủy văn tại khu vực như sau:

- Thuỷ văn nước mặt: Khu vực dự án ĐHQGHN nằm trong lưu vực sông Tích Giang, một nhánh của sông Hồng Sông Tích Giang bắt nguồn từ núi Tản Viên và nhìn chung chảy theo hướng Bắc-Nam Độ dốc của sông rất thấp, chỉ khoảng 1/20.000 đến 1/30.000 và có nhiều chỗ uốn khúc trước khi

đổ vào sông Hồng Lòng sông rộng khoảng 30-40m Sông Tích Giang thường xuyên xảy ra lũ lụt Hầu như toàn bộ khu vực dự án ĐHQGHN đều nằm ở độ cao lớn hơn 10m so với mặt nước biển

- Nước ngầm: Các quan sát rút ra từ các mẫu bơm thử tiến hành cho quy hoạch tổng thể khu Hoà Lạc tại 3 hố khoan sâu (74 m) (BW1, BW2 và BW5),

đã cho thấy nước ngầm khá nông ở những khu đất bằng phẳng (với mực nước tĩnh là 6 mét vào tháng 12 và 7m vào tháng 4) Tầng ngậm nước thường nằm

ở độ sâu 30-50 mét

b) Địa chất công trình

Theo tài liệu khoan khảo sát địa chất công trình do Công ty TNHH Nhà nước MTV Khảo sát và Xây dựng Usco đã lập năm 2005 thì mức độ phức tạp của điều kiện địa chất công trình của khu vực xây dựng thuộc loại 3 (phức tạp)

1.4 Đặc điểm xã hội, giao thông và hạ tầng kỹ thuật khu vực lập dự án 1.4.1 Hiện trạng dân cư

Dân cư trong khu vực nghiên cứu chủ yếu thuộc Nông trường 1A Đây là

đơn vị quân đội làm kinh tế, dân cư chủ yếu là chiến sĩ và sĩ quan quân đội,

họ ở tập trung thành cụm có tổng số khoảng 1.405 hộ với khoảng 6.180 nhân khẩu

1.4.3 Hiện trạng kiến trúc

Hình thức kiến trúc nhà ở của các hộ dân chủ yếu là nhà kiên cố và bán kiên cố Các đặc điểm hiện trạng của các công trình nhà ở:

Về chỉ tiêu đất ở:

+ Các hộ ven đường Quốc lộ 21A: khoảng 200m2/hộ

+ Các hộ sinh sống trong nội khu: khoảng 300m2/hộ

Về chất lượng nhà ở:

+ Nhà kiên cố: 15%

+ Nhà bán kiên cố: 70%

Về hình thức quản lý và xây dựng:

+ Nhà ở do cơ quan, Nhà nước xây là: 0%

+ Nhà ở do người dân, cán bộ công nhân viên chức tự xây dựng 100%

1.4.4 Hiện trạng giao thông

Hiện tại, các tuyến quốc lộ nối trung tâm Thủ đô Hà Nội với khu vực

quy hoạch xây dựng ĐHQGHN gồm có Đại lộ Thăng Long (đoạn kéo dài) và Quốc lộ 21A (Hình 1.2)

Đa ̣i lô ̣ Thăng Long là trục giao thông quan trọng trong kết nối Hòa La ̣c với đô thi ̣ trung tâm , chạy qua phía Nam khu vực thiết kế Hiện trạng tuyến đường này đang được nâng cấp mở rộng quy mô từ 2 làn xe (quy mô nền 12m) lên 6 làn xe cao tốc và 6 làn xe phục vụ dân sinh hai bên (tổng quy mô 140m)

Quốc lộ 21A (còn gọi là tuy ến Đường Hồ Chí Minh) là vành đai 5 nằm ngoài vùng thủ đô Hà Nội, nối các đô thị quan trọng như thành phố Bắc Giang, thị xã Sông Công, thành phố Vĩnh Yên, chuỗi đô thị Sơn Tây– Hoà Lạc – Xuân Mai – Miếu Môn, thị xã Hưng Yên, thành phố Hải Dương, thị trấn Sao Đỏ Quốc lộ 21A mới được nâng cấp đạt tiêu chuẩn đường cấp III đồng bằng, quy mô nền rộng 12m

Hình ảnh hiện trạng Đại lội Thăng Long đoạn kéo dài và Quốc lộ 21A được thể hiện trong hình 1.2

Hình 1.2: Hiện trạng đường Láng – Hòa Lạc và Quốc lộ 21A

1.4.5 Hiện trạng hạ tầng kỹ thuật

a) Cấp nước

Hiện trạng cấp nước khu vực lập dự án:

- Phía nam dự án có tuyến đường ống cấp nước D1600mm, cách 5km có

bể chứa nước của nhà máy nước sông Đà

- Trên tuyến ống dẫn nước D1600mm đã được lắp tê chờ cấp nước D600mm cho khu vực Hòa Lạc Điểm đấu nối cách ngã ba đường Láng và đường QL21A đi Sơn Tây 525m, cách bể chứa nước 5700m, áp lực tự do tối thiểu tại điểm đấu nối 30m

b) Cấp điện

Lưới điện trung thế trong ranh giới thiết kế hiện đã được dừng đầu tư mới để triển khai dự án ĐHQGHN Hiện tại trong khu vực còn 6 trạm lưới 10/0,4kV thuộc điện lực Thạch Thất quản lý, cụ thể:

- Một trạm cố định nằm sát Nông trường quốc doanh, cạnh đường quốc

lộ 21A, công suất 320kVA, cấp điện cho nông trường bộ và dân cư ven đường quốc lộ 21A;

- Một trạm có công suất 180kVA, nằm giữa Nông trường 1A cấp điện sinh hoạt cho công nhân một số đội sản xuất của nông trường;

- Bốn trạm treo phục vụ các đội sản xuất của nông trường, công suất của mỗi trạm là 50kVA;

- Ngoài ra có tuyến 35KV từ trạm 110KV Sơn Tây đi trạm trung gian Thạch Thất 3 chạy cắt qua một phần ranh giới phía Đông, giáp đường quốc lộ 21A

c) Hiện trạng thoát nước thải và vệ sinh môi trường

- Khu vực nghiên cứu hầu hết là khu xây dựng mới, chưa có hệ thống thoát nước tập trung Nước mưa, nước thải một phần tự thấm, một phần theo các khe rãnh tự nhiên thoát xuống các ao hồ, ruộng trũng

1.5 Quy hoạch và thiết kế kỹ thuật dự án

1.5.1 Quy hoạch sử dụng đất

Tổng diện tích khu vực nghiên cứu quy hoạch ĐHQGHN là 1000ha, bao gồm:

- Khu trung tâm có diê ̣n tích đất 62,8ha, chiếm 6,3% diê ̣n tích toàn khu

đa ̣i ho ̣c Mật độ xây dựng tối đa 30%, tầng cao công trình tối đa 20 tầng

- Khu các khoa , trường đa ̣i ho ̣c thành viên và khu giáo d ục quốc phòng

có diện tích 345,5ha, chiếm 34,6% diê ̣n tích toàn khu đa ̣i ho ̣c Mâ ̣t đô ̣ xây dựng tối đa 25% tại các khu vực xây dựng tập trung , tầng cao trung bình là 4-

5 tầng, tầng cao tối đa 15 tầng Quỹ đất dự trữ phát triển 30 – 40% tại c ác trường thành viên được sử du ̣ng làm sân bãi và công viên cây xanh gắn với không gian xanh chung của toàn khu đa ̣i ho ̣c Các khu vực học tập được đảm bảo cách ly tối thiểu 20m với các tuyến đường giao thông

- Khu ký túc xá s inh viên có diện tích đất 101,32ha, chiếm 10,1% diê ̣n tích toàn khu đại học ,bố trí thành 6 khu ký túc xá, đáp ứng chỗ ở cho 60.000 sinh viên Mật độ xây dựng tối đa 40%, tầng cao 4-5 tầng cho những công trình xây dựng giai đoa ̣n 1 và 12-15 tầng cho những công trình xây dựng giai đoa ̣n 2 Tăng cường các công trình di ̣ch vu ̣ công cô ̣ng trong các khu ở sinh viên đáp ứng nhu cầu sinh hoa ̣t đă ̣c thù của sinh viên

- Khu nhà ở công vu ̣ có diê ̣n tích đất 26,7ha, chiếm 2,7% diê ̣n tích đất toàn khu đại học Mâ ̣t đô ̣ xây dựng tối đa 30%, tầng cao tối đa 5 tầng

- Khu Viện và trung tâm nghiên cứu với tổng diê ̣n tích đất 147,3ha, chiếm 14,7% diê ̣n tích đất toàn khu, được bố trí thành 5 khu tâ ̣p trung đáp ứng chỗ làm viê ̣c cho 28 đơn vi ̣ đến năm 2020 và dự trữ phát triển tại chỗ cho giai đoa ̣n ngoài năm 2020 Mâ ̣t đô ̣ xây dựng tối đa 30% và tầng cao công trình tối

đa là 5 tầng.Các phòng thí nghiệm đặc thù có kiểm soát xây dựng riêng biê ̣t

- Khu trung tâm thể dục thể thao với tổng diê ̣n tích 40,6ha, chiếm tỷ lê ̣ 4,1% diện tích đất toàn khu đa ̣i ho ̣c , bố trí ở phía Tây Bắc với những công trình thi đấu trong nhà , sân bãi chất lượng cao , mâ ̣t đô ̣ xây dựng tối đa 20%, tầng cao tối đa 3 tầng

- Đất cây xanh công viên với tổng diện tích 140,6 ha, chiếm 14,1% diện tích đất toàn khu đại học , cho phép xây dựng các công trình di ̣ch vu ̣ công

cô ̣ng, hạ tầng đầu mối với mật độ xây dựng tối đa 10%, tầng cao tối đa 2 tầng

- Đất giao thông với diện tích 129,1 ha, chiếm 13,8% và hạ tầng đầu mối

6 ha chiếm 0,6% diện tích đất toàn khu Quỹ đất này chủ yếu là hệ thống hạ tầng khung của toàn khu đa ̣i ho ̣c, tại các khu vực chức năng còn quỹ đất bố trí cho ha ̣ tầng và sân bãi chung cho toàn khu

Bảng 1.8 trình bày các khu đất trong quy hoạch phân khu chức năng và hình 1.4 là bản đồ mô tả cụ thể

Bảng 1.2 : Quy hoạch sử dụng đất theo phân khu chức năng

(Nguồn: Ban QLDA ĐHQGHN tại Hòa Lạc)

(ha)

Tỷ lệ % so với tổng diện tích

Tỷ lệ % so với đất các trường ĐH

Hình1.3: Bản đồ sử dụng đất theo phân khu chức năng

1.5.2 Tổ chức không gian kiến trúc cảnh quan

- Xác định các giải pháp, nguyên tắc liên kết, kết nối không gian, hạ tầng

và kiến trúc trong toàn khu đại học;

- Xác định các khu vực có giá trị cảnh qu an để bảo vê ̣ và khai thác cảnh quan không gian đô thị

b) Tổ chức không gian tổng thể

- Khu đại ho ̣c quốc gia được liên kết , kết nối với các khu vực chức năng khác của đô thị Hòa Lạc về không gian, hạ tầng xã hội, hạ tầng kỹ thuật nhằm

hướng tới hình thành Đô thi ̣ khoa ho ̣c Hò a La ̣c – đô thi ̣ vê ̣ tinh đối tro ̣ng và quan tro ̣ng nhất của thủ đô Hà Nô ̣i

- Không gian Khu đại ho ̣c được phát triển theo mô hình hướng tâm , tâ ̣p trung với các lớp không gian theo các vành đai bao quanh khu trung tâm Khu trung tâm bao gồm các công trình công cô ̣ng chung của toàn khu đa ̣i ho ̣c được bố trí bao quanh khu vực hồ Đa Lát với hê ̣ thống không gian mở , quảng trường ta ̣i những vi ̣ trí các nút giao cắt với các tuyến giao thông hướng tâm và các trục cảnh quan Vành đai thứ nhất là các khu, trường đại học bao gồm các khoa trường đa ̣i ho ̣c thành viên Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn, Đại học Công nghệ, Đại học Ngoại ngữ, Đại học Kinh tế, Đại học Giáo dục, và một số Khoa, trường khác xung quanh khu vực trung tâm Vành đai tiếp theo là hệ thống các Viện, trung tâm nghiên cứu, đan xen là các khu ký túc xá và một số khu chức năng chính khác

- Các vị trí có độ cao lớ n như núi Thằn Lằn, núi Múc… được giữ la ̣i và tổ chức thành các công viên phu ̣c vu ̣ nhu cầu vui chơi giải trí của sinh viên cũng như điểm ngắm cảnh toàn khu cho du khách đến với khu đại học

- Phát triển khu đại học với mật độ xây dựng thấp , tại các khu chứ c năng được xây dựng nén, hợp khối để ta ̣o không gian và đáp ứng yêu cầu đi bô ̣ của sinh viên trong quá trình đi la ̣i trong khu đa ̣i ho ̣c

- Tầng cao công trình trong khu đa ̣i ho ̣c ch ủ yếu từ 3-5 tầng, tại các khu vực cửa n gõ, khu trung tâm và điểm chốt các tru ̣c không gian phát triển các công trình cao tầng làm điểm nhấn không gian và đi ̣nh hướng kiến trúc cho toàn khu đại học

- Hệ thống các phố đa ̣i ho ̣c , các công trình sử dụng chung được đặc biê ̣t quan tâm và quản lý theo những nguyên tắc chung, thống nhất về mâ ̣t đô ̣, tầng cao, hình thái kiến trúc, vật liê ̣u, màu sắc, ký hiệu kiến trúc

1.5.3 Quy hoạch hạ tầng giao thông

a) Tổ chức không gian các tuyến trục chính

Tổ chức giao thông theo mô hình ba lưới đường chính có rặng bóng mát cảnh quan dẫn đến hồ nước ở vị trí trung tâm của khu đất Các lối vào từ 2 đường cao tốc chính hướng vào khu trung tâm được thiết kế uốn cong mềm mại trên nền tảng cảnh quan tự nhiên và địa hình hiện tại tạo ra ấn tượng mạnh mẽ cho khuôn viên, đồng thời hạn chế giao thông không liên quan từ bên ngoài ra vào khuôn viên

Hai lưới trục được áp dụng để hướng khối đào tạo về không gian mở tại Khu trung tâm Giữa hai khối đào tạo chính là một dải không gian cảnh quan đẹp và ấn tượng nhằm một mặt tạo ra sự tách bạch tương đối giữa hai khu, mặt khác phục vụ cho giao thông bộ hành ra vào Khu trung tâm

Hình 1.4: Hệ thống hạ tầng giao thông dự án ĐHQGHN

b) Tổ chức các tuyến không gian đặc trưng

- Tổ chức không gian trên các tuyến ưu tiên cho đi bộ

Hầu hết các tuyến giao thông nội bộ trong trường, trong viện nghiên cứu

và ký túc xá ưu tiên sử dụng đi xe đạp và đi bộ Xây dựng ba tuyến đường chính ưu tiên đi bộ có cảnh quan đẹp nối kết trực tiếp các trường đại học với khu trung tâm Trên tuyến này hình thành chuỗi các quảng trường, vườn hoa

và các tiểu kiến trúc nghệ thuật và liên kết trực tiếp với các khu trường học Kết thúc trục đi bộ sẽ xây dựng một công trình có kiến trúc đặc trưng Ba trục không gian này đều được hướng tầm về tâm điểm của khu trung tâm Tâm điểm này dự kiến xây dựng tháp Ghi danh

Khu vực cửa ngõ ta ̣i vi ̣ trí các tuyến giao thông chính kết nối với bên ngoài được quan tâm xử lý đă ̣c biê ̣t nhằm ta ̣o ấn tượng đă ̣c trưng cho toàn khu

đa ̣i ho ̣c Sử du ̣ng không gian xanh , công trình cao tầng và kiến trúc đă ̣c biê ̣t

để tạo nên hình kiến trúc theo các khu vực Có 4 của ngõ chính Bắc, Nam, Đông, Tây kết nối ĐHQGHN với đô thị Hòa Lạc và các vùng lân cận trong tương lai

- Cử a ngõ phía Đông

Cửa ngõ phía Đông kết nối ĐHQGHN với khu công nghệ cao Hòa Lạc Tại đây tổ chức khu cổng chào, vườn hoa, tiểu cảnh kết hợp một trục không gian rộng, trải dài kết nối với khu trung tâm

- Cửa ngõ phía Nam

Cửa ngõ phía Nam kết nối với khu đô thị Hòa Lạc và mở ra phía đường Láng- Hòa Lạc Tại đây hình thành khu cổng chào, tổ chức tiểu cảnh, vườn hoa với điểm nhấn là công trình khối Hiệu bộ của ĐH Quốc Tế

- Cửa ngõ phía Tây

Các khu cửa ngõ phía Bắc và Tây được đánh dấu bởi hệ thống các công trình của khối các Viện nghiên cứu Tại đây các tổ hợp công trình hiện đại, màu sắc nổi bật kết hợp các nút giao thông hình thành không gian quảng trường đồng thời là cổng chào cho khu vực

Chương 2 GIS VÀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ QUY HOẠCH ĐÔ THỊ

2.1 Tổng quan về GIS

2.1.1 Khái niệm về GIS

Khái niệm Hệ thống thông tin địa lý (HTTTĐL) được hình thành từ ba khái niệm “địa lý, thông tin và hệ thống” được viết tắt là GIS Ý nghĩa của chúng được diễn giải như sau:

Tại Mỹ: Geographic Information Systems

Tại Anh, Australia, Canada: Geographical Information Systems

Theo “Nghiên cứu lý thuyết và quan niệm của hệ thống thông tin địa lý

và các công nghệ thông tin địa lý”: Geographic Information Science

Hệ thống máy tính ngay từ ban đầu đã nhanh chóng được sử dụng hữu hiệu vào các công việc liên quan đến địa lý và phân tích địa lý Cùng với sự ứng dụng máy tính ngày càng tăng, khái niệm mới GIS được phát triển từ những năm 1960

Có nhiều định nghĩa GIS đã ra đời, dưới đây là một vài định nghĩa hay được sử dụng:

Burrough, 1986: GIS là những công cụ mạnh để tập hợp lưu trữ, truy cập, khôi phục, biểu diễn dữ liệu không gian từ thế giới thực đáp ứng những yêu cầu đặc biệt

Lord Chorley, 1987: GIS là hệ thống thu nạp, lưu trữ, kiểm tra, tích hợp, vận dụng, phân tích và biểu diễn dữ liệu tham chiếu tới mặt đất Những dữ liệu này thông thường là cơ sở dữ liệu tham chiếu không gian dựa trên những phần mềm ứng dụng

Michael Zeiler: Hệ thông tin địa lý GIS là sự kết hợp giữa con người thành thạo công việc, dữ liệu mô tả không gian, phương pháp phân tích, phần

mềm và phần cứng máy tính Tất cả được tổ chức quản lý và cung cấp thông tin qua sự trình diễn địa lý

Francois Charbonneau Ph.D: GIS là một tổng thể hài hoà của một công

cụ phần cứng và ngôn ngữ sử dụng để điều khiển và quản lý từ dữ liệu cho đến phép chiếu không gian và của các dữ liệu mô tả có liên quan

David Cowen, NCGIA, Mỹ: GIS là hệ thống phần cứng, phần mềm và các thủ tục được thiết kế để thu thập, quản lý, xử lý, phân tích, mô hình hoá

và hiển thị các dữ liệu quy chiếu không gian, để giải quyết các vấn đề quản lý

và lập kế hoạch phức tạp

Theo định nghĩa của dự án The Geographer’s Craft, khoa Địa lý, trường Đại học Texas: GIS là cơ sở dữ liệu số chuyên dụng trong đó hệ trục toạ độ không gian là phương tiện tham chiếu chính GIS bao gồm các công cụ để thực hiện các công việc sau đây:

- Nhập dữ liệu từ bản đồ giấy, ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, số liệu điều tra

và các nguồn khác

- Lưu trữ dữ liệu, khai thác, truy vấn cơ sở dữ liệu

- Biến đổi dữ liệu, phân tích mô hình hoá, bao gồm cả dữ liệu thống kê

và dữ liệu không gian

- Lập báo cáo bao gồm bản đồ chuyên đề, các bảng biểu, biểu đồ, kế hoạch

Theo định nghĩa của Viện Nghiên Cứu Hệ Thống Môi Trường ESRI, Mỹ: GIS là công cụ trên cơ sở máy tính để lập bản đồ và phân tích những cái đang tồn tại và các sự kiện xảy ra trên Trái đất Công nghệ GIS tích hợp các thao tác cơ sở dữ liệu như truy vấn và phân tích thống kê với lợi thế quan sát

và phân tích thông kê bản đồ

Nhìnchung các định nghĩa về GIS đều có các đặc điểm giống nhau như: bao hàm khái niệm dữ liệu không gian (spatial data), phân biệt giữa hệ thông

tin quản lý MIS (Management Information System) và GIS Về khía cạnh bản

đồ học, GIS là kết hợp của lập bản đồ trợ giúp máy tính và công nghệ cơ sở

dữ liệu.GIS có thể thực hiện tách biệt hai công việc lưu trữ và biểu diễn dữ liệu, cho khả năng quan sát từ các góc độ khác nhau trên cùng tập dữ liệu Cho đến nay các quan điểm về GIS đã thống nhất chung như sau: “GIS

là một hệ thống kết hợp giữa con người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi lưu trữ, xử lý, phân tích, hiển thị các thông tin địa lý để phục vụ một mục đích nghiên cứu nhất định”

Hệ thống phần mềm trong GIS có thể kết nối thông tin về vị trí địa lý của

sự vật với những thông tin của bản thân sự vật Khác với bản đồ trên giấy, GIS có thể tổ hợp nhiều lớp thông tin, mỗi loại thông tin trên bản đồ có thể tổ hợp nhiều lớp thông tin riêng, người sử dụng có thể bật hoặc tắt các lớp thông tin theo nhu cầu của mình

2.1.2 Các thành phần của GIS

Hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 hợp phần cơ bản là: Phần cứng (Hardware), Phần mềm (Software), Dữ liệu địa lý (Geographic data), Chuyên viên (Expertise), Chính sách và cách thức quản lý (Policy and Management) Tất cả các hợp phần này cần được kết hợp một cách cân đối để hệ thống có thể hoạt động có hiệu quả

Hình 2.1: Các thành phần cơ bản của GIS

a) Phần cứng

Thiết bị bao gồm máy tính, máy vẽ, máy in, bàn số hoá, thiết bị quét ảnh,

và các phương tiện lưu trữ số liệu

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Bộ xử lý trung tâm hay còn gọi là CPU, là phần quan trọng nhất của máy

vi tính CPU không những thực hành tính toán trên dữ liệu, mà còn điều khiển lắp đặt phần cứng khác, nó thì cần thiết cho việc quản lý thông tin theo sau

thông qua hệ thống

Bộ nhớ trong (RAM)

Tất cả máy vi tính có bộ nhớ trong mà chức năng như là “không gian làm việc” cho chương trình và dữ liệu Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (RAM) này có khả năng giữ một giới hạn dữ liệu ở một số hạng thời gian Điều đó có nghĩa nó ít có khả năng thực hiện điều hành phức tạp trên bộ dữ liệu lớn trong

hệ điều hành

Bộ sắp xếp và lưu trữ ngoài (diskette, harddisk, CD-ROM, DVD-ROM)

Băng có từ tính được giữ không những trong cuộn băng lớn mà còn trong cuộn băng nhỏ Thuận lợi của dây băng có từ tính là nó có thể lưu trữ một số lượng lớn dữ liệu Sự gia tăng khả năng lưu trữ thực hiện bằng các đĩa

có từ tính Các đĩa cứng có khả lưu trữ rất lớn còn các đĩa mềm thì với khả năng rất giới hạn, mà hiện nay gần như không còn khả năng sử dụng nữa Công nghệ phát triển cũng tạo ra thêm nhiều loại thiết bị có thể lưu trữ và truyền số liệu đọc qua cổng USB của máy vi tính và đĩa DVD

b) Phần mềm

Là tập hợp các câu lệnh, chỉ thị nhằm điều khiển phần cứng của máy tính thực hiện một nhiệm vụ xác định, phần mềm hệ thống thông tin địa lý có thể

là một tổ hợp các phần mềm máy tính Phần mềm được sử dụng trong kỹ thuật GIS phải bao gồm các tính năng cơ bản sau:

Hình 2.2: Các modul phần mềm GIS

Nhập và kiểm tra dữ liệu (Data input): Bao gồm tất cả các khía cạnh về biến đổi dữ liệu đã ở dạng bản đồ, trong lĩnh vực quan sát vào một dạng số tương thích Có một loạt các công cụ máy tính dành cho công việc này, kể cả terminal trao đổi hoặc màn hình, bàn số hoá, các file văn bản dữ liệu, máy quét (dùng trong các vệ tinh hoặc máy bay để ghi lại trực tiếp dữ liệu hay chuyển đổi các loại bản đồ) và các thiết bị cần thiết để ghi lại dữ liệu đã có sẵn trên các vật mang tin từ tính như băng, trống từ và đĩa Việc nhập và chỉnh sửa dữ liệu đòi hỏi phải xây dựng một cơ sở dữ liệu Đây là giai đoạn rất quan trọng cho việc xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý

Hình 2.3: Công tác nhập dữ liệu

Hình 2.4: Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu

Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu (Geographic database): Lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu đề cập đến phương pháp kết nối thông tin vị trí (topology) và thông tin thuộc tính (attributes) của các đối tượng địa lý (điểm, đường) đại diện cho các đối tượng trên bề mặt Trái đất Hai thông tin này được tổ chức và liên hệ qua các thao tác trên máy tính và sao cho chúng có thể lĩnh hội được bởi người sử dụng hệ thống

- Xuất dữ liệu (Display and reporting): Dữ liệu đưa ra là các báo cáo kết quả quá trình phân tích tới người sử dụng, có thể bao gồm các dạng: bản đồ, bảng biểu, biểu đồ, lưu đồ được thể hiện trên máy tính, máy in, máy vẽ…

Hình 2.5: Các hình thức thể hiện dữ liệu

- Biến đổi dữ liệu (Data Transformation): Biến đổi dữ liệu gồm hai lớp điều hành nhằm mục đích khắc phục lỗi từ dữ liệu và cập nhật chúng Biến đổi dữ liệu có thể được thực hiện trên dữ liệu không gian và thông tin thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai

- Tương tác với người dùng (Query input): Giao tiếp với người dùng là yếu tố quan trọng nhất của bất kỳ hệ thống thông tin nào Các giao diện người dùng ở một hệ thông tin được thiết kế phụ thuộc vào mục đích của ứng dụng

đó

c) Chuyên gia

Đây là một trong những hợp phần quan trọng của GIS, đòi hỏi những chuyên viên hướng dẫn sử dụng hệ thống để thực hiện các chức năng phân tích và xử lý các số liệu, phải thông thạo về việc lựa chọn các công cụ GIS để

sử dụng, có kiến thức về các số liệu đang được sử dụng và thông hiểu các tiến trình đang và sẽ thực hiện

d) Dữ liệu địa lý

Số liệu được sử dụng trong GIS không chỉ là số liệu địa lý riêng lẻ mà còn phải được thiết kế trong một cơ sở dữ liệu Những thông tin địa lý có nghĩa là sẽ bao gồm các dữ liệu về vị trí địa lý, thuộc tính của thông tin, mối liên hệ không gian của các thông tin và thời gian

Để hoạt động thành công, hệ thống GIS phải được đặt trong một khung

tổ chức phù hợp và có những hướng dẫn cần thiết để quản lý, thu thập, lưu trữ

và phân tích số liệu, đồng thời có khả năng phát triển được hệ thống GIS theo yêu cầu Hệ thống GIS cần được điều hành bởi một bộ phận quản lý, bộ phận này cần được bổ nhiệm để tổ chức hoạt động hệ thống GIS một cách có hiệu quả để phục vụ người sử dụng thông tin Trong quá trình hoạt động, mục đích chỉ có thể đạt được và tính hiệu quả của kỹ thuật GIS chỉ được minh chứng khi công cụ này có thể hỗ trợ những người sử dụng thông tin để giúp họ thực hiện được những mục tiêu công việc Ngoài ra, việc phối hợp giữa các cơ quan chức năng có liên quan cũng phải được đặt ra, nhằm tăng gia hiệu quả

sử dụng của GIS cũng như các nguồn số liệu hiện có

Trong 5 hợp phần của GIS, hợp phần chính sách và quản lý đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo khả năng hoạt động của hệ thống, nó tác động đến toàn bộ các hợp phần nói trên đồng thời là yếu tố quyết định sự thành công của việc phát triển công nghệ GIS

2.1.3 Các chức năng của GIS

Hệ thống thông tin địa lý bao gồm 5 chức năng cơ bản sau, (hình 2.2):

- Thu thập dữ liệu;

- Xử lý sơ bộ dữ liệu;

- Lưu trữ và truy cập dữ liệu;

- Tìm kiếm và phân tích không gian;

- Hiển thị đồ hoạ và tương tác

Hình 2.6: Các chức năng của GIS

a) Thu thập dữ liệu

Là tiến trình thu thập theo khuôn mẫu được áp dụng cho GIS Mức độ đơn giản nhất của thu thập dữ liệu là chuyển đổi khuôn mẫu dữ liệu có sẵn từ các nguồn bên ngoài như bản đồ, số liệu đo đạc ngoại nghiệp, ảnh hàng không, ảnh vệ tinh và các thiết bị ghi thành một hình thức tương thích

Việc nhập dữ liệu phải đảm bảo những yêu cầu:

- Tất cả các thông tin đầu vào phải đảm bảo tính chính xác duy nhất và không có lỗi khi miêu tả thuộc tính

- Kiểm tra các lỗi sai lệch vị trí, tỷ lệ, độ méo hình, tính không đầy đủ của thông tin dữ liệu không gian bằng cách vẽ ra cùng tỷ lệ và so sánh với thông tin gốc

b) Xử lý sơ bộ dữ liệu

Xử lý dữ liệu thô bao gồm hai thao tác:

- Những biến đổi cần thiết để khử các sai số (các sai sót từ các dữ liệu) hoặc đưa chúng vào số liệu mới hoặc so sánh với các tập hợp dữ liệu khác

- Sử dụng các phương pháp phân tích khác nhau đối với dữ liệu ảnh vệ tinh

Mức độ xử lý dữ liệu thô là khác nhau và phụ thuộc vào mục đích sử dụng GIS Việc biến đổi dữ liệu được thực hiện trên dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính một cách tách biệt hoặc tổng hợp cả hai Những phương pháp ứng dụng được áp dụng rộng rãi nhất là phân tích mô hình không gian hay mô hình hoá địa lý Mô hình này quan niệm thông tin không gian bao gồm mô hình hướng đối tượng, mạng và bề mặt Điều này đòi hỏi không chỉ chức năng tạo lập mô hình dữ liệu Vector có cấu trúc topo và mô hình dữ liệu Raster mà còn có khả năng thay đổi cách biểu diễn, thay đổi phân lớp và sơ đồ mẫu, làm đơn giản hoá hay tổng quát hoá dữ liệu

c) Lưu trữ và quản lý dữ liệu

Việc lưu trữ và quản lý cơ sở dữ liệu đề cập đến việc tổ chức các dữ liệu và vị trí, các mối liên kết topo, các tính chất của các yếu tố địa lý (điểm, đường, vùng)

d)Tìm kiếm và phân tích không gian

Việc tìm kiếm và phân tích không gian là cốt lõi chung nhất của GIS phải đáp ứng đòi hỏi của mọi ứng dụng

 Tìm kiếm

- Tìm kiếm nội dung trong vùng không gian: là tìm các đối tượng bản đồ hay một phần của chúng nằm trong một vùng cho trước Vùng đó có thể là cửa sổ chữ nhật và được xác định bởi hai cặp toạ độ và nó được xem như là phép truy vấn cơ sở dữ liệu đơn giản

- Tìm kiếm trong khoảng cận kề: là tìm ra các vùng nối trực tiếp với đối tượng xác định trước

- Tìm kiếm hiện tượng và thao tác phủ (overlay) Việc tìm kiếm hiện tượng được chia thành hai nhóm chức năng:

+ Tìm một loại hiện tượng mà không quan tâm đến các hiện tượng còn lại Đây là trường hợp tìm kiếm không gian dựa trên thuộc tính đã xác định trước

+ Tìm kiếm những vùng được xác định bởi các hiện tượng: Đây là trường hợp tìm kiếm một vùng thoả mãn các điều kiện cho trước

- Phân tích đường đi và dẫn đường: Là sử dụng mô hình dữ liệu mạng hay sử dụng mô hình dữ liệu Raster để tìm đến con đường dẫn đến các đối tượng cần tìm một cách ngắn nhất, giá rẻ nhất

- Mô hình hoá tương tác không gian: Là sử dụng GIS để tìm ra những vùng tối ưu phục vụ cho các mục đích sử dụng

 Khả năng phân tích không gian của GIS

Các chức năng xử lý phân tích thông tin địa lý có thể chia thành các

nhóm phép tính sau:

- Các phép toán về xử lý cơ sở toán học thông tin không gian:

+ Chuyển đổi phép chiếu, chuyển đổi toạ độ, múi chiếu, chuyển đổi tỷ lệ nền địa lý

+ Chuyển đổi giữa các đơn vị đo khác nhau

+ Nắn chỉnh hình học, thực hiện việc điều chỉnh hình ảnh bản đồ theo điều kiện hình học để chuyển về đồ hình thực của nó, nhằm loại bỏ các sai số biến dạng hình học

+ Xử lý thông tin bản đồ: tiếp biên, ghép bản đồ, chồng lớp không gian, lập bản đồ chuyên đề, phân tích hoặc chồng phủ các vùng

- Các phép toán về chỉnh sửa, chuẩn hoá dữ liệu

- Các phép phân tích dữ liệu địa lý

Các công cụ về phân tích dữ liệu địa lý chia thành các nhóm chính là hỏi đáp CSDL (Database Query), đại số bản đồ (Map Algbra) và các toán tử nội suy bề mặt

- Hỏi đáp cơ sở dữ liệu thường có hai định hướng:

+ Hỏi đáp dữ liệu không gian (Spatial Query) để trả lời câu hỏi chúng ta

có gì tại vị trí này

+ Hỏi đáp dữ liệu thuộc tính (Attribute Query) để trả lời câu hỏi những

vị trí nào mang thuộc tính này Thao tác này gồm hai bước: chọn các đối tượng thoả mãn điều kiện tìm kiếm theo từng lớp thông tin riêng rẽ và chồng xếp các đối tượng tìm riêng rẽ trên từng lớp ra tập các đối tượng thoả mãn toàn bộ các điều kiện chung cho các lớp thông tin

- Đại số bản đồ (Map Algra): Có thể coi là phần mở rộng của phân tích không gian, là cốt lõi của việc tạo ra các dữ liệu bản đồ mới từ các dữ liệu cũ Thông thường nó được dùng để xử lý ảnh số, tính toán, phân tích bề mặt + Các phép toán nội suy bề mặt: Bao gồm các phép toán liên quan đến

nội suy địa hình hoặc bề mặt liên tục nào đó trong không gian ba chiều:

Nội suy bề mặt địa hình từ các số liệu đầu vào

Các phép toán giải quyết các bài toán liên quan đến khoảng cách

Các phép toán về tính lân cận

e) Hiển thị đồ hoạ và tương tác

Việc hiển thị bản đồ và các dữ liệu GIS cộng với tương tác người sử dụng là yếu tố hoàn toàn thiết yếu cho sự thừa nhận bất cứ một thứ thông tin nào Thành phần này cũng như giao diện với người sử dụng ở một hệ thống tin học bất kỳ được thiết kế phụ thuộc vào mục đích sử dụng

2.1.4 Dữ liệu GIS

Cơ sở dữ liệu trong GIS là một tập hợp các lớp thông tin (các tệp dữ liệu) ở dạng vector, raster, bảng số liệu, văn bản, hình ảnh được lưu giữ theo khuôn dạng nhất định, có cấu trúc chuẩn bảo đảm cho các phần mềm máy tính

có thể đọc, xử lý, phân tích các bài toán chuyên đề có mức độ phức tạp khác nhau

Cũng có thể hiểu đơn giản một cơ sở dữ liệu thông tin địa lý là tập hợp

hệ thống hóa các tài liệu bản đồ, số liệu thống kê, các văn bản và chuyển chúng sang ngôn ngữ của máy tính Có thể nói dữ liệu là thành phần quan trọng nhất trong GIS Việc xây dựng một CSDL là vấn đề quan trọng nhất và tiêu tốn nhiều thồi gian nhất chiếm 75% giá thành để xây dựng một HTTTĐL hoàn chỉnh Có thể gọi CSDL là “linh hồn” của một HTTTĐL CSDL của HTTTĐL là tập hợp dữ liệu liên quan đến nhau được lưu trữ dưới dạng số Phần lớn các thông tin trong CSDL của HTTTĐL là những số liệu thay đổi theo thời gian và có những mối quan hệ phức tạp Chúng bao gồm những mô

tả số của các hình ảnh không gian, mối quan hệ logic giữa các hình ảnh đó, những số liệu thể hiện các đặc tính của hình ảnh và các thông tin về các hiện tượng xảy ra tại các vị trí địa lý xác định Nội dung thông tin của CSDL tuỳ