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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG 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, PHƢỜNG
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

Tháng 6/2017


ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 3D GIS MÔ PHỎNG KHÔNG GIAN ĐÔ THỊ
TẠI KHU VỰC VEN SÔNG SÀI GÒN, PHƢỜNG BẾN NGHÉ, QUẬN 1,
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Tác giả
Trần Văn Khoa

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

Giáo viên hƣớng dẫn:
KS. Nguyễn Duy Liêm

Tháng 6 năm 2017

LỜI CẢM ƠN
Với tất cả lòng kính trọng và yêu thƣơng, lời đầu tiên tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc
nhất đến Ba Mẹ, là những ngƣời đã sinh thành, nuôi dƣỡng, dạy dỗ và yêu thƣơng để tôi
đƣợc 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, hƣớng dẫn
giúp đỡ tôi trong việc xây dựng ý tƣởng và truyền đạt những kiến thức chuyên ngành
trong suốt thời gian học tập tại trƣờng 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, trƣờng 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 trƣờng.
Cám ơn nhé các bạn của tôi, những ngƣời đã cùng tôi vƣợt qua biết bao thăng trầm
của cuộc đời sinh viên.
Trần Văn Khoa
Khoa Môi trƣờng và Tài nguyên
Trƣờng Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Số điện thoại: 0931105751
Email:

1


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, phƣờng Bến Nghé, quận 1, TP.HCM” đƣợc 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 phƣờng 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 dƣới 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 ƣu điểm nhƣ khả năng tích hợp mô hình 3D đơn giản,
thuận tiện; mô hình 3D có dung lƣợng nhỏ hơn nhƣng vẫn đảm bảo chất lƣợng, 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 nhƣ cảnh quan đô thị. Từ đó đƣa ra
các định hƣớng về quy hoạch trong không gian trong tƣơng lai.

2


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
CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 9
1.1. Tính cấp thiết của đề tài................................................................................................. 9
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................................... 9
1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 10
1.3.1. Đối tƣợng nghiên cứu........................................................................................... 10
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 10
CHƢƠNG 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 nƣớc ........................................................................................................... 15
2.4.2. Trong nƣớc ........................................................................................................... 15
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................ 17
3.1. Phƣơng pháp ................................................................................................................ 17
3.2. Thu thập dữ liệu ........................................................................................................... 18
3


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 trƣờng 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
CHƢƠNG 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
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ........................................................................... 51
5.1. Kết luận........................................................................................................................ 51
5.2. Kiến nghị ..................................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 52

4


DANH MỤC VIẾT TẮT
3D:

3-Dimension (3 chiều).

GML3: Geography Markup Language (chuẩn mã hóa cơ bản XML dùng cho thông tin địa
lý).
XML: Extensible Markup Language (Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng).

5


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

6


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 đƣợc tách lớp chung cƣ, 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 đƣợc Add vào ...................................................................... 28
Hình 3.15. Tƣơng 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 lƣu CityEngine Scene......................................................................... 34
Hình 3.22. CityEngine Scene đã đƣợc tạo trong Navigator ............................................... 34
Hình 3.23. Tab Import File OSM ....................................................................................... 35
7


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 đƣợc 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 đƣợc 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 đƣợc
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 trƣờng Mê Linh ......................................... 49
Hình 4.4. Mô hình 3D nhìn từ tòa nhà SaiGon One Tower ............................................... 50

8


CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Khu đô thị ven sông Sài Gòn thuộc Phƣờng 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 ngƣời dân càng bức thiết dẫn đến nhiều vi phạm
trong lĩnh vực về đất đai, xây dựng, gây không ít khó khăn, vƣớng 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 hƣớng phát triển trở thành khu đô thị bật nhất nƣớc nhằm quảng bá rộng
rãi trên thế giới về tiềm năng du lịch và định hƣớng thu hút vốn đầu tƣ, cần thiết xây dựng
mô hình 3D giúp nhà quản lý có cái nhìn tổng quan, hiện thực hơn về các đối tƣợng trong
kiến trúc cũng nhƣ cảnh quan không gian của đô thị. Từ đó, đƣa ra các định hƣớng về quy
hoạch trong không gian và quản lý trong tƣơng 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 tƣởng mô hình với hiệu quả chuyên sâu về kích thƣớc mô hình, vật liệu và ánh
sáng không gian 3D. Nhƣng ở giai đoạn sơ phác ý tƣởng, 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 tƣơng thích. Esri CityEngine là phần mềm 3D đơn giản,
hiệu quả khi có khả năng trực quan hóa mọi hoạt động trong môi trƣờng 3D tƣơng tự nhƣ
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, phƣờng Bến Nghé, quận 1, TP.HCM” đã đƣợc 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 phƣờng 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 dƣới dạng 3D nhằm phục vụ cho công tác quản lý.
Các mục tiêu cụ thể nhƣ sau:


Tạo cơ sở dữ liệu các vật thể (tòa nhà, giao thông) trong đô thị,
9




Tạo mô hình 3D các đối tƣợng trên CityEngine.

1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là các thực thể trong khu đô thị bao gồm tòa nhà,
chung cƣ, giao thông.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu đƣợc giới hạn tại khu đô thị ven sông Sài Gòn thuộc phƣờng
Bến Nghé, Quận 1, TP.HCM.

10


CHƢƠNG 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 phƣờng Bến Nghé, quận 1 có diện tích 50 ha. Khu đô
thị giới hạn bởi 4 đƣờng lớn là Hai Bà Trƣng, 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 lƣu, phát triển kinh tế - văn hóa - xã hội. Khu đô thị tiếp cận các đầu mối giao
thông đƣờng 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 ngƣợc lại. Dọc bờ sông, kinh, rạch của quận có cảng nhỏ, cầu
tàu, công xƣởng sửa chữa, đóng tàu, xà lan... tạo thành những yếu tố mở mang giao
thƣơng, dịch vụ. Mạng lƣới đƣờng bộ của quận 1 khá hoàn chỉnh, không những đảm bảo
sự thông thoáng cho lƣu thông nội thị mà còn có các trục đƣờng chính đi đến sân bay, nhà
ga, hải cảng và các cửa ngõ của thành phố để đi khắp các tỉnh, thành trong cả nƣớc (Ủy
Ban Nhân Dân Quận 1, 2013). Phạm vi khu vực nghiên cứu đƣợc thể hiện nhƣ hình 2.1.

11

Hình 2.1. Khu vực nghiên cứu
2.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội
a) Kinh tế
Phƣờng Bến Nghé, quận 1 luôn luôn giữ đƣợc vị trí trung tâm của thành phố, trở
thành trung tâm hành chính, văn hóa, dịch vụ, thƣơng mại, xuất nhập khẩu, đầu tƣ và sản
xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp của TP.HCM. Doanh thu dịch vụ - thƣơng 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 Phƣờng Bến Nghé, quận 1 vào năm 2010 là 16.906 ngƣời, mật độ 6.790
ngƣời/km2 và tiếp tục tăng thêm nên cần có phƣơng hƣớng 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).

12


2.2. Tổng quan về CityEngine
2.2.1. Giới thiệu
CityEngine là một phần mềm cung cấp cho ngƣời dùng trong kiến trúc, quy hoạch
đô thị, GIS và sản xuất nội dung 3D chung với một thiết kế ý tƣởng 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 nhƣ ESRI Shapefile hoặc DXF mà cho phép
xuất nhập bất kỳ dữ liệu GIS hoặc dòng dữ liệu để tạo ra mạng lƣới đƣờng phố.
Tính năng quan trọng nổi bật của ứng dụng CityEngine theo Pascal Mueller (2008)
gồm:


Công cụ trực quan đƣợc cung cấp để tƣơng tác, thiết kế, chỉnh sửa và sửa đổi

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

Street mẫu nhƣ lƣới, hữu cơ hoặc tròn có sẵn và các địa hình đƣợc đƣa vào mô

hình cho phép nhanh chóng tạo ra các quy tắc trong một hình ảnh hoặc khối lƣợng
một mô hình kết cấu bằng công cụ authoring.


Tƣơng tác kiểm soát đƣờng phố hoặc các thông số xây dựng nhƣ chiều cao hay

kích thƣớc.


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 đƣợc tạo ra để phân tích thiết kế đô

thị nhƣ tự động tính toán số lƣợng nhƣ GFA, FAR. Các báo cáo đƣợc cập nhật tự
động, ngay lập tức và có thể đƣợc 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).
13


Các phần mềm 3D nổi tiếng hiện nay rất chuyên nghiệp ở giai đoạn thể hiện chi tiết
ý tƣởng với hiệu quả chuyên sâu về ánh sáng, vật liệu. Nhƣng ở giai đoạn sơ phác ý
tƣởng, 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 thƣờng phức tạp và
đòi hỏi đầu tƣ 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 tƣơng tự nhƣ khi vẽ tay. Thao tác cơ bản trong Sketchup là
đƣờng mặt với chuỗi thao tác vẽ, chia, nối, di chuyển, xoay, thu phóng, nâng khối,
cắt khối, trƣợt 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 trƣờng 3D. Mọi
tính năng chỉ đƣợc xây dựng vừa đủ dùng nhƣng khả năng thể hiện ý tƣởng sơ phác
khá hiệu quả.


Nhanh nhƣng chính xác: Do đơn giản nên ngƣời dùng SketchUp có thể vẽ rất

nhanh, nhƣng 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 tƣơng 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.

14


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 nƣớc
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 tƣơng tác với các đối tƣợng 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 đƣợc 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 đƣợc phát triển trên nhiều

môi trƣờng khác nhau, bên cạnh đó đang nghiên cứu áp dụng cách hiển thị trên trên nền
Web.
2.4.2. Trong nƣớc
Nguyễn Văn Tuấn (2011) đã tiến hành nghiên cứu ”Ứng dụng GIS trong quản lý
quy hoạch xây dựng” dựa trên nguồn dữ liệu 2D hiện có của bản đồ địa hình và quy
15


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) đƣợc 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 trƣờng 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 trƣờng sinh động, thực tế hơn.
Nguyễn Bích Ngọc và Đào Đức Hƣởng (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 tƣơng 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 hƣớng phù
hợp cho công tác quy hoạch đô thị trong tƣơng lai dựa trên ứng dụng ArcScene.
Các nghiên cứu trong nƣớc 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 hƣớng vẫn chƣa đƣợc phát
triển và hiển thị trên Web. Ngoài ra tính ứng dụng của đề tài chƣa 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.

16


CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Phƣơng pháp
Phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc thể hiện qua hình 3.1.

Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu

17


Các bƣớc 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 đƣợc 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 đƣợc lấy trong quá trình khảo sát thực địa, kế
thừa từ các mô hình 3D trên Google Earth, bộ thƣ viện trên Google Sketchup và từ Sở Tài
nguyên Môi trƣờng TP.HCM, chi tiết xem trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Dữ liệu nghiên cứu
STT Dữ liệu
1
Dữ liệu sử dụng đất, giao
thông
2
Mô hình 3D trên Google
Sketchup của tòa nhà
3
Dữ liệu thuộc tính của giao
thông, tòa nhà

Loại dữ liệu
Shapefile,
OSM
SPK
Excel

Nguồn dữ liệu
Sở Tài nguyên Môi trƣờng

TP.HCM và OpenStreetMap.org
Từ dữ liệu các mô hình trong thƣ
viện Google Earth
Dữ liệu đƣợc thu thập trong quá
trình thực địa

3.2.1. Dữ liệu sử dụng đất và giao thông
Dữ liệu giao thông đƣợc 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 đƣợc mô tả bảng 3.2.

18


Bảng 3.2. Mô tả dữ liệu giao thông và dữ liệu sử dụng đất
STT
1

Tên dữ liệu
Giao thông

Mô tả
Dạng vùng
(polygon) thể
hiện toàn bộ
hiện trạng giao
thông

2

Sử dụng đất
2010

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

Mô tả không gian

3.2.2. Dữ liệu mô hình 3D
Dữ liệu thứ cấp 3D dạng File Sketchup của các tòa nhà đƣợc thừa kế từ những mô
hình có trong Google Earth và một số mô hình trong thƣ viện Sketchup. Dƣới 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

19


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
Dƣới đây là bảng mô tả một số mẫu đƣợc thu thập.
Bảng 3.3. Mẫu thu thập thông tin
STT

Tên tòa nhà

1

Bitexco Financial Tower

20

Hình ảnh


2

Time Square

3

Mê Linh Point Tower

4

Saigon One Tower

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.

21


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 trƣờng dữ liệu thuộc tính
Cơ sở dữ liệu của nghiên cứu dựa trên dữ liệu kế thừa, tuy nhiên vì tính chất
Geodatabase cũng nhƣ tiết kiệm về dung lƣợng của nhằm tránh sự dƣ thừa khi không đƣa
vào sử dụng và sự thay đổi so với hiện trạng, nên dữ liệu đƣợc hiệu chỉnh trên ArcGIS và
đƣa vào hai lớp dữ liệu cơ bản.

22


Trên cơ sở dữ liệu không gian, tiến hành xây dựng bảng thuộc tính cho đối tƣợng:
giao thông, chung cƣ, tòa nhà, theo mô hình Geodatabase.
Bảng 3.4. Mô tả lớp dữ liệu giao thông
STT
1
2
3

Tên trƣờng
OBJECTID
SHAPE
TEN DUONG

Kiểu dữ liệu
Object ID
Polygon
Text(50)

Mô tả
Số thứ tự
Kiểu hình học
Tên đƣờng

Bảng 3.5. Mô tả lớp dữ liệu chung cư, tòa nhà
STT
1
2
3
4
5
6

Tên trƣờng
OBJECTID
SHAPE
CHUCNANG
DIENTICH
CHIEUCAO
DANSO
MDDS

Kiểu dữ liệu
Object ID

Polygon
Text(50)
Double
Double
Double
Double

Mô tả
Số thứ tự
Kiểu hình học
Mục đích sử dụng
Diện tích của đối tƣợng
Chiều cao đối tƣợng
Dân số chứa tối đa
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 trƣờng, đất văn hóa giải
trí, đất văn phòng, đất y tế. Tổng cộng có 2.838 đối tƣợng. Một số mẫu đƣợc thể hiện ở
bảng 3.6, 3.7.
Bảng 3.6. Thuộc tính lớp dữ liệu giao thông
FID
D1
D2
D3
D4
D5

D6

Tên đƣờng
Hàm Nghi
Nguyễn Huệ
Lê Lợi
Hai Bà Trƣng
Đồng Khởi
Huỳnh Thúc kháng

Bảng 3.7. Thuộc tính lớp dữ liệu nền
FID
a1
a2
a3

Chức năng
Đất công viên cây xanh
Đất công viên cây xanh
Đất công viên cây xanh

2

Diện tích (m )
24.12725
123.7869895
705.2212
23

Dân

Số
0
0
0

Mật
Độ
0
3
3

Chiều
Cao
0
4
4