Quản lý hạ tầng đô thị bằng công nghệ 3D GIS City

Trong những năm qua, để khắc phục tình trạng trên, các nhà quản lý Việt Nam thay đổi hình thức quản lý hạ tầng đô thị truyền thống bằng hình thức mới đó là ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information System) và được thể hiện bằng các phần mềm 2D như: Mapinfo, ArcGIS... Mặc dù hình thức quản lý mới này cũng đã đem lại hiệu quả cho nhà quản lý trong việc cung cấp thông tin theo các lớp dữ liệu từ cấu trúc địa chất, địa hình, thủy văn, cho đến các công việc cụ thể như xác định các công trình ngầm hiện có, các thông tin về diện tích, ranh giới tọa độ, thông tin về mật độ dân số.... Tuy nhiên, hình thức quản lý này vẫn không đủ các tính năng đáp ứng đối với tốc độ đô thị hóa cùng với sự bùng nổ của dân số và sự phát triển nhanh chóng về công sở, nhà ở, các khu công nghiệp, khu du lịch, hệ thống điện, nước… gây khó khăn trong việc quản lý tổng thể hạ tầng đô thị như: Các đối tượng cùng một vị trí có thể chồng lên nhau, khó xác định các tòa nhà vượt quá chiều cao cho phép trong khu vực xây dựng nào đó, chỉ cung cấp được thông tin trên bề mặt đô thị còn các lớp đối tượng ngầm chỉ hiển thị tượng trưng chưa đúng với độ sâu thực.

Do đó, nhiều phần mềm quản lý đô thị được nghiên cứu để thay thế GIS 2D. Một trong những phần mềm được các nước phát triển trên thế giới ứng dụng rộng rãi và thành công trong việc quản lý hạ tầng đô thị đó là công nghệ 3D GIS City - đây là phần mềm của hãng Bentley - Mỹ nghiên cứu và đưa vào ứng dụng thực tế.

Công nghệ 3D GIS City có khả năng cung cấp các chức năng cần thiết cho việc quản lý dữ liệu, quy trình công việc của người dùng và các quá trình liên quan đến hạ tầng đô thị. 3D GIS City có nhiều lợi ích cả trong công tác quản lý và phát triển đô thị, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng phát triển đô thị… nhờ hiển thị đầy đủ và sinh động nhất về điện, nước, viễn thông, nhà cửa, đất đai… cả trên bề mặt và công trình ngầm dưới lòng đất của đô thị một cách nhanh chóng và chính xác, cụ thể là: Nó cung cấp toàn bộ hiện trạng đô thị giúp nhà quản lý có cái nhìn toàn diện khi phân tích hiện trạng và xu hướng phát triển đô thị, nhất là khi các đô thị hiện nay đang thực hiện chương trình ngầm hóa toàn bộ hệ thống hạ tầng; hiển thị trực quan cảnh quan kiến trúc đô thị phục vụ công tác quản lý quy hoạch theo chiều cao; cập nhật kịp thời thông tin quy hoạch xây dựng, bổ sung vào nguồn dữ liệu hiện trạng phục vụ kịp thời cho công tác cấp phép thẩm định quy hoạch. Thậm chí, phần mềm này cung cấp những thông tin chi tiết tại mỗi khu vực như: Chủ căn hộ, tên đường, bề rộng của mặt đường, hệ thống cấp thoát nước, đường dây điện…

Hệ thống 3D GIS City được xây dựng dựa trên các yêu cầu chung của GIS 2D như: Chuẩn chung để lưu dữ liệu; cung cấp các chức năng GIS để thu thập, chỉnh sửa, thao tác và phân tích dữ liệu;…Bên cạnh đó, cấu trúc hệ thống và các thành phần để tạo một mô hình 3D GIS City theo hệ thống Bently Map còn có:

Bản đồ Bentley: Giúp các nhà quản lý có thể lập bản đồ, lập kế hoạch, tạo dựng và quản lý cơ sở hạ tầng của thế giới và tạo điều kiện cho việc thành lập, duy trì, chia sẻ và phân tích các thông tin địa lý 2D/3D, đồng thời tùy chỉnh các ứng dụng, cụ thể là: Phân tích dữ liệu không gian 2D và 3D; tạo ra những cảnh phim 3D chất lượng cao và sinh động; cho in các bản đồ chất lượng cao; khởi động nhanh chóng các dự án thành phố 3D GIS bằng cách sử dụng City GML của bản đồ Bentley dựa vào mô hình dữ liệu; lưu giữ và chỉnh sửa tất cả các loại dữ liệu trong không gian. Đặc biệt, bản đồ Bentley có 3 phiên bản để người dùng sử dụng đó là: Bentley map powerview (hình dung và chỉnh sửa các thông tin không gian địa lý 2D/3D); Bentley map (chỉnh sửa, phân tích và quản lý các thông tin không gian địa lý 2D/3D bao gồm việc hoàn thành bản đồ và nâng cao các công cụ quản lý (chạy độc lập hoặc trên MicroStation) và Bentley map Enterprise (chỉnh sửa, phân tích và quản lý thông tin không gian địa lý 2D/3D cùng với việc nâng cao quản lý hình ảnh quét và khung chất rắn cho quy trình công việc thành phố 3D).

Bentley Geospatial Server: Cung cấp các thông tin về dữ liệu không gian, bản vẽ, hồ sơ kinh doanh và các tài liệu khác thông qua việc tiếp cận quản lý thông tin liên quan. Thông tin cơ sở dữ liệu của doanh nghiệp, tài sản, hệ thống các phòng ban và dữ liệu liên quan đến dự án được lưu giữ gần như dưới bất kỳ một định dạnh nào để người dùng có thể sử dụng thông qua giao diện không gian. Một trong những tính năng ưu việt của Bentley Geospatial Server đó là việc quản lý thông tin thông qua cách tiếp cận riêng biệt phụ thuộc vào việc lập mục lục thông tin thay cho việc chuyển đổi nó thành định dạng thông thường, cho phép thông tin dễ truy cập hơn, xem và chỉnh sửa với sự giúp đỡ của người sử dụng trực tiếp các công cụ từ Bentley Geospatial Server.

Bentley Descartes: Tích hợp đầy đủ với MicroStation, phần mềm hình ảnh Bentley Descartes cho phép người sử dụng đính kèm/xem, chỉnh sửa, chuyển và xử lý tất cả các dữ liệu quét trong một ứng dụng độc lập. Nó có thể hiển thị gần như tất cả các tập file quét công nghiệp thông dụng cũng như các dữ liệu thông qua Web Map Service (WMS). Ngoài việc hiển thị mô hình số độ cao, công cụ hiển thị riêng biệt của Bentley Descarte có thể hiển thị độ dốc, độ cao và khía cạnh sử dụng màn hình màu tùy chỉnh. Phần mềm này cũng có thể được sử dụng để trình duyệt, truy vấn, đính kèm và hiển thị các đường quét lưu giữ ở không gian Oracle.

Bentley Descartes bao gồm các công cụ như sơn, xóa, loại bỏ, làm lốm đốm và lũ lụt để hoàn thành kỹ thuật và hoàn thành công việc lập bản đồ trên dữ liệu quét. Các công cụ chuyên ngành khác bao gồm thay đổi địa phương, di chuyển, cân, xoay, phản chiếu và làm công cũng có sẵn. Tất cả các hoạt động có thể thực hiện trên raster 2D hoặc 3D và được sử dụng để ứng dụng kết cấu rắn trong việc hỗ trợ quy trình công việc của thành phố 3D.

Bentley Geo Web Publisher: Cung cấp lợi ích của việc xuất bản hiệu xuất cao để kết hợp với các nguồn dữ liệu khác nhau, tác giả và nhà quản lý ứng dụng Web GIS và lấy được phần lớn thông tin không gian địa lý của người sử dụng. Tích hợp vector và hình ảnh máy xuất bản các tập dữ liệu vector và các định dạnh khác, làm cho dễ dàng hơn khi kết hợp các bản vẽ, bản đồ, mô hình, chụp ảnh trên không và hình ảnh trong thuyết trình trình duyệt tùy chỉnh. Đồng thời, Bentley Geo Web publisher còn được xây dựng trên một quy trình xuất bản tối ưu cho các dữ liệu không gian địa lý, cho phép nó xuất bản từ lựa chọn nguồn dữ liệu phong phú bao gồm DGN, SHP, TAB, DWG, hình ảnh quét và thông tin tạo ra bởi sản phẩm của Bentley GIS cũng như thông tin trong cơ sở dữ liệu liên quan bao gồm Oracle Spatial…

3D GIS City có thể tổng hợp toàn diện hiện trạng hạ tầng đô thị từ thu thập, xử lý, quản lý, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian và phi không gian trên cùng một môi trường giúp các nhà quản lý dễ dàng tạo một mô hình 3D GIS City động phục vụ công tác quản lý và quy hoạch đô thị hiệu quả. Việc ứng dụng 3D GIS City trong quản lý và phát triển đô thị Việt Nam là giải pháp tối ưu và phù hợp với xu thế hội nhập có thể giải quyết được các vấn đề còn tồn tại hiện nay trong công tác quản lý hạ tầng đô thị.

Tuy nhiên, để ứng dụng 3D GIS City vào quản lý hạ tầng đô thị tại Việt Nam còn nhiều khó khăn, vì công nghệ còn mới; chưa có sự đồng nhất hệ thống, nên nếu triển khai ứng dụng hệ thống 3D GIS City không những không thể phát huy hết các ứng dụng mà còn gặp phải những rào cản, hạn chế về nguồn kinh phí và nguồn nhân lực để vận hành hệ thống 3D GIS City. Ngoài ra, ngân hàng dữ liệu như thông tin về đất đai, quy hoạch, cấp thoát nước, điện… để cung cấp cho hệ thống lưu trữ phần mềm GIS còn trong giai đoạn mới hình thành, nên chưa đầy đủ. Vì vậy, đòi hỏi cần có sự quan tâm của các cấp, các ngành trong công tác quản lý đô thị để tận dụng tối đa hiệu quả của 3D GIS City khi được ứng dụng tại các đô thị Việt nam.