Ứng dụng công nghệ thông minh trong quy hoạch đô thị

1. Ứng dụng công nghệ thông minh trong quy hoạch đô thị trên thế giới

• Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Trên thế giới, hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã được một số quốc gia phát triển ứng dụng trong quy hoạch đô thị như tại Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc, và một số nước thuộc khu vực Châu Âu. Tại các quốc gia này, hệ thống dữ liệu quốc gia được xây dựng rất hoàn chỉnh dựa trên hệ thống tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế. Trên nền tảng dữ liệu quốc gia, các dữ liệu GIS chuyên ngành được xây dựng và phát triển. Từ cơ sở dữ liệu GIS đã được xây dựng, thông qua siêu kết nối, hệ thống đã hỗ trợ các nhà lãnh đạo và quản lý đầy đủ thông tin chính xác và phân tích kỹ lưỡng phục vụ cho những quyết sách dù nhỏ hay lớn.

Mỹ là một trong những nước đi đầu về công nghệ GIS, hệ thống dữ liệu quốc gia được xây dựng rất hoàn chỉnh dựa trên hệ thống tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế. GIS đã được phát triển ở khắp các lĩnh vực liên quan đến không gian lãnh thổ như: môi trường (lâm nghiệp, hải dương học, địa chất học, khí tượng thuỷ văn…); hành chính - xã hội (nhân khẩu học, quản lý rủi ro, an ninh…); kinh tế (nông nghiệp, khoáng sản, dầu mỏ, kinh doanh thương mại, bất động sản, giao thông vận tải, bưu điện…); đa ngành liên ngành (trắc địa, quản lý đất đai, quy hoạch và quản lý phát triển đô thị, thuế bất động sản…). Đã có nhiều phần mềm GIS của Mỹ được lập và sử dụng tại nhiều nước trên thế giới như: ESRI, Integraph, MapInfo, Autodesk; phần mềm GIS của Mỹ chiếm thị phần lớn nhất trên thế giới.

Sở Quy hoạch thành phố Los Angeles đã phát triển Hệ thống truy cập bản đồ và thông tin khu vực (ZIMAS). Hệ thống này là một tài nguyên GIS vô giá lưu trữ thông tin về quy hoạch và sử dụng đất trên toàn thành phố, với các lớp thông tin cần thiết để cân bằng sự cạnh tranh các ưu tiên và giải quyết các vấn đề phức tạp - tối ưu hóa việc sử dụng đất mới để phù hợp với dân số ngày càng tăng. Người dân truy cập vào ZIMAS bằng trình duyệt web hoặc ứng dụng điện thoại thông minh. Hoặc tại Paloma, bang California, từ năm 1994 các nhà chuyên môn đã kết nối các phần mềm khác nhau trong đó có GIS để mô phỏng sự phát triển của thành phố này theo các kịch bản khác nhau. Tính toán và dự báo dân số, việc làm, nhà ở, tiện ích công và giao thông công cộng... được thực hiện trên các phần mềm chuyên dụng, sau đó được tự động đưa vào GIS để làm đầu vào cho quy hoạch sử dụng đất và phân khu chức năng. Toàn bộ quá trình lập đồ án quy hoạch hầu như được tự động hóa. Việc này đã giúp các cơ quan quy hoạch và các cơ quan quản lý ra các quyết định một cách chính xác, khách quan và nhanh chóng mỗi khi có các biến động trong các yếu tố môi trường xã hội hay môi trường tự nhiên.

Tại Nhật Bản, ứng dụng GIS đã được áp dụng rất phổ biến trong mọi lĩnh vực. Những năm 70, các nghiên cứu tập trung vào xây dựng hệ thống thông tin khu vực, thông tin đô thị, hệ thống thông tin về sử dụng đất, mạng lưới hạ tầng kỹ thuật đô thị. Những năm 80, triển khai ứng dụng vào công tác quản lý tại địa phương (quy hoạch, sử dụng đất, hạ tầng kỹ thuật đô thị…), nghiên cứu nâng cao và chuyên sâu vào hệ thống thông tin đô thị. Những năm 90, áp dụng vào đa ngành, liên ngành (nông nghiệp, khảo cổ, khoa học trái đất, giao thông, quy hoạch xây dựng, quản lý đất đai, giáo dục). Nhật Bản đã ứng dụng GIS trong công tác quản lý và quy hoạch xây dựng từ cấp Chính phủ đến các bộ ngành liên quan và công tác đào tạo quy hoạch trong các trường đại học.

Tại Pháp, các lĩnh vực ứng dụng công nghệ GIS như: Dịch vụ công (quy hoạch lãnh thổ quốc gia, địa chính, lãnh thổ địa phương, dân số học, hạ tầng xã hội, giáo dục, quốc phòng…); tiếp vận (hàng không, tối ưu hóa hành trình tuyến đường…); môi trường/tài nguyên (nông nghiệp, địa chất, quản lý đất…); bất động sản (kiến trúc, xây dựng, quản lý di sản…); hạ tầng kỹ thuật (cấp thoát nước, cấp điện, quản lý mạng lưới, gas, thông tin liên lạc…); thị trường (bảo hiểm, ngân hàng, thương mại…); xã hội, tiêu dùng (xuất bản, y tế, du lịch).

Trong quy hoạch phát triển đô thị, GIS được áp dụng thành công trong quy hoạch lãnh thổ quốc gia, quy hoạch vùng và quy hoạch đô thị do có nền tảng dữ liệu quốc gia phong phú, nền chuẩn quốc gia - địa hình, địa chính, bản đồ không ảnh, số liệu thống kê và nhiều chuyên ngành khác.

Tại Hàn Quốc, GIS đã được áp dụng vào hầu hết mọi lĩnh vực trên cả nước. Hàn Quốc đã triển khai xây dựng hệ thống GIS quốc gia chia thành 03 giai đoạn: 1995 – 2000, 2001 – 2005 và 2006 – 2010 với tổng mức đầu khoảng 2 tỷ USD nhằm tập trung vào các mục tiêu: xây dựng nền tàng cơ sở (bản đồ địa hình toàn quốc, địa chính, dữ liệu phi không gian…); xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian (khung dữ liệu quốc gia, ngân hàng dữ liệu, phát triển công nghệ GIS, xây dựng tiêu chuẩn quốc gia, đào tạo chuyển giao công nghệ…); xây dựng hệ thống ứng dụng đa ngành (hệ thống quản lý thông tin đất đai, hệ thống quản lý thông tin quy hoạch, hệ thống quản lý thông tin kiến trúc…); đang phát triển hệ thống nâng cao (thành phố thông minh-U-city, tối ưu hóa ứng dụng nâng cao, hệ thỗng hỗ trợ quyết sách quy hoạch…).

• Ứng dụng công nghệ viễn thám

Viễn thám đã đóng một vai trò rất quan trọng trong quy hoạch và quản lý đô thị lập từ những năm 1980 cũng như trong lĩnh vực tài nguyên kiểm kê, theo dõi biến động sử dụng đất và nhiều hoạt động ứng dụng khác. Trong quy hoạch đô thị, trước hết, viễn thám là được coi là nguồn dữ liệu quan trọng để giám sát đô thị mở rộng và phân tích biến động sử dụng đất. Với phép đo lường các thuộc tính của đối tượng trên bề mặt trái đất dựa trên đặc trưng phản xạ hay bức xạ theo từng giải phổ khác nhau và các thuộc tính này thu nhận từ máy bay và vệ tinh. Sự phát triển của công nghệ viễn thám như độ phân giải không gian, quét laser 3D, khai thác dữ liệu và công nghệ xử lý ảnh tiên tiến, viễn thám đã được sử dụng rộng rãi trong toàn bộ phạm vi quy hoạch đô thị.

Tại Trung Quốc, các nhà quy hoạch đô thị có thể nhận được dữ liệu sử dụng đất từ tư liệu viễn thám để sử dụng trong các quy trình quy hoạch đô thị. Thành phố Bắc Kinh đã sử dụng tư liệu viễn thám cho việc giám sát môi trường đô thị liên quan đến ô nhiễm không khí và nước, điều tra không gian xanh. Sử dụng công nghệ viễn thám để thu được lượng lớn thông tin cần thiết về đất và sử dụng tài nguyên nước, địa chất môi trường, ô nhiễm môi trường, điều kiện sinh thái, đảo nhiệt hiệu ứng, không gian xanh, giao thông, xây dựng đô thị trong Bắc Kinh. Dữ liệu này cũng cung cấp dữ liệu chính xác về việc sử dụng đất đô thị, phủ xanh, các bãi đổ rác.

Các dữ liệu vệ tinh như Landsat TM, SPOT MSS đã áp dụng cho điều tra đất đai và tài nguyên, bảo vệ canh tác đất đai, kiểm tra việc thực hiện quy hoạch sử dụng đất và thực thi pháp luật về quản lý đất đai, sử dụng đất, quản lý và kiểm tra độ tin cậy của các loại đất khác nhau theo dữ liệu thống kê liên quan. Kết quả đã đưa đến thông tin đáng tin cậy để hỗ trợ quản lý đất đai ở cấp quốc gia cũng như cấp độ địa phương.

Dữ liệu viễn thám sử dụng trong các loại hình quy hoạch đô thị

+ Quy hoạch chung đô thị:

Một trong những nội dung quan trọng của quy hoạch chung đô thị là phải xác định quy mô phát triển đô thị trong tương lai, với lợi thế về vùng phủ rộng (kích thước bao phủ của một cảnh ảnh: 185km x 185km) và thông tin đa thời gian, đa quang phổ... cũng như trong mọi thời tiết (đối với dữ liệu siêu cao tần) tư liệu viễn thám Landsat TM đã được sử dụng cho quy hoạch chung đô thị. Tư liệu này đã hỗ trợ cho điều tra và phân tích các điều kiện tự nhiên, tài nguyên của thành phố, sự phân bố, bố trí địa lý của các thị trấn, mạng lưới đường bộ, đô thị mở rộng và chuyển mục đích sử dụng đất. Quy hoạch chung đô thị là một công việc định kỳ phức tạp và đòi hỏi nhiều loại thông tin thiết yếu, tư liệu viễn thám đã là một phương tiện phục vụ công tác này bên cạnh ưu điểm giúp giảm chi phí thu thập dữ liệu.

+ Quy hoạch chi tiết

Các tư liệu viễn thám có độ phân giải không gian cao như ảnh vệ tinh IKONOS, Quickbird (~ 1 mét) và SPOT 5 đáp ứng yêu cầu quy hoạch chi tiết đô thị. Các tư liệu này có thể cung cấp độ chi tiết như các tòa nhà riêng lẻ đường và lối đi bộ, sử dụng đất thông tin chi tiết. Bên cạnh đó với bộ cảm biến laser 3D, dữ liệu này có thể được áp dụng để khai thác thông tin mật độ xây dựng và tỷ lệ diện tích sàn, tính toán khoảng cách tối thiểu giữa các cạnh các tòa nhà để tránh bị che khuất ánh sáng mặt trời cũng như sử dụng cho phân tích địa hình và xây dựng bản đồ 3D đô thị.

Tại Việt Nam, nguồn tư liệu viễn thám được sử dụng rộng rãi ở nước ta trong các nghiên cứu về tài nguyên thiên nhiên. Trong công tác quy hoạch đô thị, các tư liệu đang được sử dụng chủ yếu hiện nay là các dữ liệu bản đồ được thu nhận từ Bộ Tài nguyên và Môi trường: Bản đồ nền địa hình, Bản đồ nền địa chính, Bản đồ sử dụng đất. Ngoài ra, các dữ liệu đo vẽ ngoại nghiệp bổ sung và dữ liệu GPS (Global Position System) cũng được sử dụng, tuy nhiên các dữ liệu này chưa được phổ biến. Đối với các dữ liệu ảnh, chủ yếu là bản đồ được tải từ hệ thống Google map và được sử dụng để bổ sung hoặc làm rõ hiện trạng bề mặt hiện trạng sử dụng đất của khu vực. Một số nghiên cứu về quy hoạch đô thị có sử dụng tư liệu viễn thám để giải đoán và phân tích kênh phổ như các nghiên cứu không gian xanh đô thị. Với lợi thế đa dạng về độ phân giải cũng như số lượng kênh phổ và loại hình nguồn tín hiệu, dữ liệu này cho phép nhận dạng đối tượng và phân tích hiện trạng không gian xanh với các quy mô khác nhau. Như vậy, dữ liệu viễn thám cũng đã được sử dụng nhưng mới chỉ ở mức nghiên cứu thử nghiệm của các đề tài dự án có liên quan.

Với các yêu cầu trong công tác quy hoạch đô thị hiện nay, tư liệu viễn thám có rất nhiều hữu ích và có thể hỗ trợ đắc lực cho công tác quy hoạch và quản lý quy hoạch đô thị.

• Ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong quy hoạch

Mô hình thông tin công trình-BIM (viết tắt của Building Information Modeling) là xu hướng công nghệ mới trong ngành xây dựng cho phép xây dựng mô hình số của công trình trên môi trường máy tính trước khi xây dựng. Mô hình BIM miêu tả công trình trên môi trường 3D về hình học và các đặc tính của đối tượng (vật liệu), mối liên hệ, thời gian, trình tự thi công và chi phí. Công nghệ BIM được áp dụng xuyên suốt trong vòng đời dự án từ giai đoạn quy hoạch, thiết kế đến thi công và vận hành công trình.

Nhiều nước tiên tiến đã bắt buộc áp dụng công nghệ BIM trong các hoạt động đầu tư xây dựng như Phần Lan, Na Uy, Mỹ, Anh, Singapore…

• Ứng dụng các Mô hình tính toán và phân tích quy hoạch

Việc ứng dụng các mô hình tính toán như các công cụ để hỗ trợ công tác phân tích, đánh giá hiện trạng và kiểm chứng các kịch bản, phương án quy hoạch đã được áp dụng rất phổ biến tại các nước phát triển trong đó có Nhật Bản. Một số mô hình tính toán phổ biến như: Mô hình tương tác giao thông và sử dụng đất.

- Mô hình tương tác giao thông và sử dụng đất: Quy hoạch sử dụng đất và giao thông luôn có mối quan hệ tương tác lẫn nhau. Tuy nhiên, trong các đồ án QHXD tại nước ta hiện nay, việc xác định mạng lưới giao thông chủ yếu dựa trên các lập luận về dự báo nhu cầu giao thông và hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn. Việc phân tích và đánh giá tác động của phương án sử dụng đất đến mạng lưới giao thông còn thiếu vắng. Tại nước ngoài, từ những năm 1960 nhiều lý thuyết và mô hình nghiên cứu tương tác giữa sử dụng đất và giao thông đã được nghiên cứu. Trong số các mô hình lý thuyết này, những mô hình tương tác giữa giao thông và sử dụng đất (TLUM) được phát triển và ứng dụng khá thành công tại nhiều quốc gia như Mô hình Lowry, ITLUP (The Integrated Transportation and Land Use Pakage), Mô hình MEPLAN, TELUS (Transport economic and Land Use System)… (Nguyễn Việt Phương và cộng sự 2017).

• Ứng dụng công nghệ 3D GIS trong khảo sát, xây dựng bản đồ

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tin học đã tạo ra những bước đột phá trong công tác quy hoạch, việc triển khai xây dựng thành phố thông minh đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng trong công tác quy hoạch của nhiều nước trên thế giới. Sự phát triển này đã làm thay đổi nhanh chóng các phương pháp mô hình hóa bề mặt và ứng dụng của nó. Với sự trợ giúp của công nghệ tin học, các hệ thống 3D GIS đã được nghiên cứu, xây dựng và phát triển. Các hệ thống 3D GIS này thường mô hình hóa bề mặt lãnh thổ thông qua DEM kết hợp với các ký hiệu mô phỏng đối tượng trên bề mặt trái đất cùng các cấp độ chi tiết khác nhau đã làm cho việc ứng dụng 3D GIS trong công tác quy hoạch ngày càng trở lên phổ biến hơn.

Nhu cầu về dữ liệu 3 chiều, bao gồm tọa độ và độ cao là những thông tin hết sức cần thiết trong nhiều lĩnh vực như lập bản đồ, dự đoán, phân tích thiên tai như lũ lụt và sạt lở đất; khảo sát tài nguyên khoáng sản và nguồn nước; lập kế hoạch phân phối điện hiệu quả, phân tích dịch bệnh… Từ nhu cầu này đã xuất hiện dự án tạo dữ liệu bản đồ như: Dự án Bản đồ 3D toàn cầu AW3D của Nhật Bản hoàn thành năm 2016, hoặc những nền tảng công nghệ bản đồ số như Google Map của Google, Virtual Earth của Microsoft, Earth 3D Map hay 3D Interactive Earth Globe của eChalk (thông qua trang web https://www.echalk.co.uk) cũng đã thử nghiệm và hiển thị đồ họa 3 chiều.

Một số nước phát triển trên thế giới đã bước đầu nghiên cứu và ứng dụng thành công các mô hình thành phố 3D trong quy hoạch và quản lý đô thị. Nội dung nghiên cứu của họ tập trung vào ba vấn đề: kỹ thuật xây dựng mô hình thành phố 3D, phát triển công cụ (phần cứng và phần mềm) và xây dựng hệ thống thông tin dựa trên mô hình thành phố và liên kết với mô hình chính phủ điện tử.

2. Thực tiễn áp dụng công nghệ thông minh trong công tác nghiên cứu lập đồ án Quy hoạch đô thị tại nước ta hiện nay

• Khung chính sách về ứng dụng công nghệ trong công tác quy hoạch đô thị tại nước ta

+ Chương trình chuyển đổi số quốc gia đến 2025 và tầm nhìn đến 2030:

Phê duyệt tại quyết định 749/QĐ-TTg ngày 3/6/2020 với mục tiêu kép vừa phát triển chính phủ số, kinh tế số, xã hội số và hình thành các doanh nghiệp công nghệ có năng lực toàn cầu.

+ Đề án phát triển đô thị thông minh bền vững Việt Nam giai đoạn 2018-2025 và định hướng đến 2030:

Phê duyệt tại Quyết định 950/QĐ-TTg, ngày 01/08/2018. Mục tiêu là phát triển đô thị thông minh ở Việt Nam, đầu tư xây dựng và quản lý phát triển đô thị thông minh, nâng cao hiệu quả quản lý nhà nước và các dịch vụ đô thị.

+ Đề án ứng dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và quản lý vận hành công trình:

Phê duyệt tại Quyết định số 2500/QĐ-TTg, ngày 22/12/2016 với mục tiêu thông qua ứng dụng BIM giảm đến 30% chi phí tổng hợp, tăng cường tính minh bạch, thuận lợi trong kiểm soát và quản lý chất lượng hoạt động xây dựng và quản lý vận hành công trình.

• Thực tiễn ứng dụng GIS trong quy hoạch đô thị

Việc ứng dụng hệ thống GIS đã bước đầu được áp dụng tại một số đơn vị tư vấn và quản lý quy hoạch đô thị tại nước ta.

- Tại Viện Quy hoạch đô thị và nông thôn quốc gia: Đã thành lập đơn vị chuyên môn về công tác nghiên cứu và ứng dụng GIS, đó là Phòng Quản lý dữ liệu D-GIS. Hệ thống GIS đã nghiên cứu và ứng dụng trong công tác quy hoạch đô thị như sau:

Nghiên cứu và đánh giá tác nghiệp lập QHXD trong các bước và các bộ môn của công tác lập đồ án QHXD được thực hiện bởi các chuyên gia đang nghiên cứu lập đồ án QHXD nói chung trên toàn quốc và của riêng đơn vị. Nghiên cứu đã đề xuất giải pháp và kiến nghị cải tiến trên cơ sở ứng dụng GIS nhằm góp phần phục vụ công tác lập đồ án QHXD.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS trong đồ án Quy hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 đã sử dụng công nghệ GIS phân tích không gian để hỗ trợ cho công tác lập quy hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội. Các kết quả phân tích GIS đã đóng góp cho việc nghiên cứu lập quy hoạch chung xây dựng Thủ đô Hà Nội. Cơ sở dữ liệu GIS chia thành các chủ đề và các lớp thực thể bao gồm 50 lớp dữ liệu theo các chuyên đề: Địa giới hành chính; Hệ thống giao thông (đường bộ, đường sắt); Các dự án đầu tư...

Xây dựng dữ liệu GIS phục vụ công tác quy hoạch của một số đồ án quy hoạch đô thị.

Xây dựng cơ sở dữ liệu GIS và lập các bản đồ phân tích phục vụ công tác Điều chỉnh định hướng quy hoạch tổng thể phát triển hệ thống đô thị Việt Nam đến năm 2035 tầm nhìn 2050.

- Tại Viện Quy hoạch Xây dựng tỉnh Thừa Thiên Huế: đã triển khai đề tài Quản lý quy hoạch xây dựng đô thị tỉnh Thừa Thiên Huế trên nền GIS (2017), xây dựng cơ sở dữ liệu quy hoạch đồng bộ trên nền dữ liệu bản đồ địa chính hành chính Huế. Đây là cơ sở dữ liệu thống nhất dùng chung, cung cấp các thông tin như: địa hình tự nhiên; hệ thống mốc tọa độ, cao độ; hệ thống hạ tầng kỹ thuật (giao thông, cấp điện, cấp nước, thoát nước…); hệ thống khu đô thị, khu công nghiệp, khu dân cư… liên quan tới khu đất sẽ làm quy hoạch.

- Tại thành phố Đà Lạt - tỉnh Lâm Đồng: đã thành lập Trung tâm GIS Đà Lạt để tập trung nguồn lực xây dựng hệ thống thông tin địa lý thành phố Đà Lạt (GIS Đà Lạt) nhằm hỗ trợ công tác quy hoạch và quản lý đô thị.

• Thực tiễn ứng dụng BIM trong công tác quy hoạch đô thị

Tại Việt Nam, ngày 22/12/2016, Chính phủ đã ban hành Quyết định số 2500/QĐ-TTg về việc Phê duyệt Đề án áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và quản lý vận hành công trình, trong đó đặt ra các mục tiêu thông qua áp dụng BIM nhằm tiết kiệm ít nhất 30% chi phí quy đổi và tăng cường tính minh bạch và thuận lợi trong quá trình xây dựng và quản lý công trình cũng như xây dựng hành lang pháp lý cho việc áp dụng rộng rãi mô hình BIM. Chính phủ giao cho Bộ Xây dựng là cơ quan chủ trì triển khai Đề án.

Tuy nhiên, tại nước ta, mô hình BIM hiện nay mới được áp dụng phổ biến trong quy trình thiết kế công trình, việc áp dụng BIM cho thiết kế quy hoạch xây dựng còn hạn chế do thiếu các hướng dẫn kỹ thuật và nhận thức chưa đầy đủ về lợi ích của áp dụng BIM của các cơ quan quản lý và đơn vị tư vấn quy hoạch.

• Thực tiễn ứng dụng công nghệ trong công tác khảo sát, xây dựng dữ liệu bản đồ quy hoạch

Cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật và tiếp cận các công nghệ tiên tiến trên thế giới, các tổ chức và cá nhân trong nước trong đó có VIUP cũng đã và đang tiến hành triển khai xây dựng các thể loại bản đồ 3D phục vụ cho các mục đích nghiên cứu quy hoạch của mình.

Công nghệ GIS 3D được áp dụng cho mục đích quy hoạch đô thị để tăng cường phân tích, lập kế hoạch và ra quyết định. Đặc điểm chính của GIS 3D là phát triển kịch bản dựa trên các phân tích và tạo ra các kịch bản; GIS 3D hỗ trợ phân tích không gian, lập kế hoạch và ra quyết định theo hai cách:

- Trước tiên, sử dụng khả năng lưu trữ và truy xuất dữ liệu, cung cấp khả năng truy xuất và chia sẻ dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả để hỗ trợ các quyết định lập kế hoạch.

- Thứ hai, bằng khả năng phân tích đô thị 3D tích hợp của nó, cho phép các phương án khác nhau được mô hình hóa.

3. Định hướng ứng dụng công nghệ nhằm nâng cao chất lượng nghiên cứu đồ án quy hoạch đô thị tại Viện Quy hoạch đô thị và nông thôn quốc gia

• Định hướng ứng dụng GIS trong công tác lập QHĐT

Nhằm mục đích ứng dụng công nghệ thông tin và hệ thống thông tin địa lý GIS nâng cao năng lực quản lý Nhà nước trong công tác kiến trúc, quy hoạch phục vụ quản lý phát triển đô thị, cần triển khai đồng bộ các nội dung sau: xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về hệ thống đô thị, quy hoạch xây dựng và quy hoạch đô thị; xây dựng hệ thống hỗ trợ quyết sách quy hoạch; xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về quy chuẩn, tiêu chuẩn trong công tác kiến trúc, quy hoạch; xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về điển hình hóa trong kiến trúc, quy hoạch; xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về hiện trạng phát triển đô thị tại các địa phương.

Ứng dụng công nghệ trong công tác quản lý Ngành và quản lý phát triển đô thị: Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về quy chuẩn, tiêu chuẩn trong công tác kiến trúc, quy hoạch; Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về điển hình hóa trong quy hoạch; Xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống đô thị trên toàn quốc; rà soát, xây dựng hệ thống thông tin thống kê và các chỉ số phát triển đô thị.

Ứng dụng trong công tác quản lý quy hoạch xây dựng: Xây dựng cơ sở dữ liệu đồ án quy hoạch trên phạm vi cả nước (quy hoạch xây dựng Vùng, quy hoạch chung đô thị, quy hoạch phân khu, quy hoạch chi tiết, quy hoạch điểm dân cư nông thôn…); Xây dựng chuẩn hóa cơ sở dữ liệu GIS trong đồ án quy hoạch; Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về nhà ở tại các địa phương; Xây dựng cơ sở dữ liệu hiện trạng phát triển đô thị (địa hình, địa chất, sử dụng đất, hạ tầng xã hội, hạ tầng kỹ thuật, môi trường, mô hình số độ cao…); Xây dựng hệ thống chuẩn bản đồ, biểu mẫu báo cáo tình hình triển khai quy hoạch trên cả nước và theo từng vùng; Xây dựng trung tâm tích hợp dữ liệu, mô hình và cơ chế vận hành hệ thống; Bổ sung các văn bản quy phạm pháp luật về chế độ báo cáo, cơ chế chia sẻ cơ sở dữ liệu về quy hoạch và phát triển đô thị trong ngành xây dựng.

Ứng dụng trong công tác lập đồ án quy hoạch: Xây dựng hệ thống hỗ trợ quyết sách quy hoạch; Xây dựng các mô hình phân tích không gian phục vụ công tác lập đồ án quy hoạch (đánh giá khả năng phục vụ của hệ thống hạ tầng xã hội, hệ thống hạ tầng kỹ thuật, đánh giá biến động sử dụng đất và tình hình triển khai quy hoạch, phân tích lựa chọn đất xây dựng đô thị, phân tích tính phù hợp đất đai cho phát triển các khu chức năng đô thị…).

• Định hướng ứng dụng BIM trong công tác lập QHĐT

Tại Viện Quy hoạch đô thị và nông thôn quốc gia, trong nhiều năm qua, việc nghiên cứu và thể hiện đồ án Quy hoạch xây dựng (QHXD) chủ yếu sử dụng các phần mềm AutoCad và 3D Max. Tuy nhiên, các phần mềm này được sử dụng riêng biệt và chưa được kết nối đồng bộ trong hệ thống. Điều này khiến cho việc kết nối, chia sẻ dữ liệu gặp nhiều khó khăn và đặc biệt là không cho phép khả năng đồng bộ hóa tự động giữa các bản vẽ thuộc các bộ môn khác nhau, khiến cho công việc điều chỉnh, bổ sung hoàn thiện hồ sơ bản vẽ tốn rất nhiều thời gian và công sức lao động. Việc tính toán sơ bộ khối lượng đào đắp và khái toán chi phí cho các phương án ý tưởng thiết kế hạ tầng kỹ thuật chủ yếu vẫn được làm thủ công và thiếu chính xác. Công tác quản lý và lưu trữ hồ sơ bản vẽ cũng chủ yếu là thủ công và còn nhiều hạn chế, bất cập.

Việc áp dụng BIM cho phép đem lại các lợi ích sau:

- Khai thác miễn phí nguồn cơ sở dữ liệu về địa hình (bản đồ 3D), hiện trạng phát triển đô thị trên hệ thống thư viện sẵn có của hệ thống.

- Việc áp dụng BIM góp phần tăng năng suất, chất lượng thiết kế, thuận lợi trong việc điều chỉnh thiết kế và hạn chế được sai sót trong quá trình thực hiện.

- Thuận lợi trong việc phân tích mức độ sử dụng năng lượng của các phương án thiết kế qua các công cụ hỗ trợ, góp phần hướng thiết kế bền vững với môi trường.

-  Đồng bộ hóa tự động toàn bộ hệ thống bản vẽ, bản đồ khi có các điều chỉnh, bổ sung ở một bản vẽ, giúp giảm thiểu rất nhiều công sức và thời gian cập nhật, chỉnh sửa bản vẽ.

- Giảm thiểu các xung đột, tăng cường tính cộng tác giữa các khâu trong quá trình quy hoạch, thiết kế đến xây dựng và quản lý vận hành công trình.

- Tự động tính toán khối lượng cân bằng đào đắp, san nền địa hình, khái toán chi phí khi thiết kế ý tưởng quy hoạch và thiết kế quy hoạch chi tiết.

- Việc sử dụng dữ liệu, lưu trữ và trao đổi dựa trên công nghệ điện toán đám mây giúp các nhóm làm việc khác nhau về địa điểm phối hợp với nhau để thiết kế, chuyển giao sản phẩm và lưu trữ thuận tiện hơn.

Nhận thức rõ về các lợi ích của ứng dụng BIM, VIUP đã xây dựng Đề án: Ứng dụng Mô hình thông tin công trình (BIM) trong công tác quy hoạch xây dựng và trình Bộ Xây dựng xem xét và cho phép triển khai.

Mục tiêu của Đề án bao gồm:

- Xây dựng khung hướng dẫn về ứng dụng BIM trong đồ án QHXD

- Trang bị hệ thống BIM cho các đơn vị tư vấn quy hoạch của Viện

- Thí điểm áp dụng BIM trong nghiên cứu 01 đồ án quy hoạch đô thị mà viện đang triển khai.

• Ứng dụng một số mô hình tính toán, phân tích phục vụ nghiên cứu đồ án QHĐT

Việc nghiên cứu ứng dụng Mô hình tương tác giao thông và sử dụng đất đã được VIUP triển khai thông qua các hoạt động như: Phối hợp với trường Đại học Giao thông vận tải tổ chức 02 hội thảo về giới thiệu và hướng dẫn áp dụng Mô hình tương tác giao thông và sử dụng đất trong công tác phân tích và xây dựng phương án quy hoạch giao thông.

Trong thời gian tới, Viện sẽ tiếp tục tổ chức các khóa đào tạo về ứng dụng mô hình này trong công tác QHĐT, tiến tới áp dụng thí điểm trong một đồ án QHĐT thực tiễn để làm cơ sở đúc kết kinh nghiệm và nhân rộng.

• Định hướng ứng dụng công nghệ trong khảo sát, xây dựng bản đồ dữ liệu địa hình

Trong quy hoạch và quản lý đô thị, dữ liệu địa không gian đóng vai trò quan trọng; Dữ liệu địa không gian đô thị có thể được thể hiện theo các mô hình khác nhau như: mô hình bản đồ trực giao (Image Model) từ ảnh hàng không hoặc ảnh vệ tinh, mô hình số địa hình (Digital Terrain Model – DTM), mô hình số độ cao (Digital Elevetion Model – DEM), mô hình cảnh quan (Digital Landscape Model – DLM), bản đồ số (Digital Cartographic Model – DCM) và mô hình 3D. Trong giai đoạn hiện nay, việc thực hiện quy hoạch thiết kế và quản lý đô thị trong môi trường 3D trở thành công cụ có giá trị thay thế cho phương pháp quy hoạch đô thị truyền thống GIS 2D và có ý nghĩa to lớn đối với các nhà quản lý và thiết kế đô thị. Những công nghệ địa không gian hiện đại như hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu (GNSS), hệ thống thông tin địa lý (GIS), công nghệ viễn thám (RS), máy bay không người lái (UAV), quét laser hàng không (LiDAR), quét laser mặt đất (TLS)… ngày càng phát triển nhằm thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị thông tin về các thực thể và hiện tượng trên bề mặt trái đất. Chất lượng dữ liệu ngày càng cao trong khi giá thành lại giảm, mở ra khả năng ứng dụng dữ liệu địa không gian vào tất cả các lĩnh vực trong đó có nghiên cứu quy hoạch.

Những số liệu của các phương pháp trên trở thành nguồn tư liệu cơ bản để thành lập mô hình 3D. Hiện nay, VIUP đã và đang triển khai thành lập bản đồ 3D bằng phương pháp sử dụng máy bay không người lái - kết hợp công tác đo đạc bổ sung thực địa bằng phương pháp đo GPS động.

4. Kết luận

Chuyển đổi số và ứng dụng công nghệ thông minh trong tất cả các ngành, lĩnh vực phát triển nói chung và công tác quy hoạch, quản lý đô thị nói riêng là một định hướng chiến lược của Đảng và Chính phủ nhằm nâng cao năng suất lao động, hiệu quả công tác quản lý nhà nước theo hướng minh bạch, chính xác và hiện đại. Trong các năm vừa qua, hàng loạt các chương trình, đề án của Chính phủ và các Bộ, Ngành, địa phương được xây dựng nhằm cụ thể hóa định hướng này, trong đó có Đề án chuyển đổi số quốc gia với các mục tiêu và giải pháp rất cụ thể.

Thực tế nước ta hiện nay, việc ứng dụng công nghệ thông minh trong công tác quy hoạch và quản lý đô thị vẫn đang ở giai đoạn đầu và còn đơn lẻ, thiếu sự kết nối chia sẻ liên ngành, giữa trung ương và địa phương. Việc nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ thông minh trong ngành xây dựng nói chung và công tác quy hoạch đô thị nói riêng cần được xây dựng theo hướng tiếp cận một cách hệ thống, bài bản. Trên cơ sở kế thừa các nghiên cứu tại Việt Nam và hợp tác hỗ trợ phát triển của các tổ chức quốc tế, trong giai đoạn tới cần thiết phải triển khai các nhiệm vụ trọng tâm để xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia và cơ sở dữ liệu quy hoạch phục vụ công tác lập quy hoạch và quản lý phát triển đô thị; nghiên cứu ứng dụng GIS trên diện rộng tại Trung ương và địa phương trong công tác quy hoạch, quản lý đô thị, từng bước ứng dụng Mô hình BIM trong công tác quy hoạch đô thị tại các viện quy hoạch xây dựng tại Trung ương và các thành phố lớn.

Viện Quy hoạch đô thị và nông thôn quốc gia, với vai trò là đơn vị đầu ngành của Bộ Xây dựng trong lĩnh vực Quy hoạch xây dựng đã và đang từng bước chuyển đổi theo hướng số hóa và tăng cường ứng dụng công nghệ thông minh trong công tác nghiên cứu đồ án QHXD với các định hướng cụ thể trong công tác đào tạo và ứng dụng rộng rãi GIS và BIM, trong quy trình nghiên cứu các đồ án QHXD và quản lý hệ thống dữ liệu lưu trữ, tăng cường áp dụng các công nghệ tiên tiến như quét 3D, viễn thám trong công tác khảo sát xây dựng bản đồ dữ liệu địa hình, hiện trạng quy hoạch… Các định hướng này sẽ tạo ra sự đột phá trong nâng cao chất lượng các đồ án quy hoạch và năng suất, hiệu quả lao động trong toàn Viện.

PGS.TS.KTS. Lưu Đức Cường

Viện trưởng Viện Quy hoạch đô thị và nông thôn quốc gia

Tài liệu tham khảo

1. Chương trình chuyển đổi số quốc gia đến 2025 và tầm nhìn đến 2030.
2. Đề án áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng và quản lý vận hành công trình.
3. Lưu Đức Minh (2019), Công nghệ số và GIS trong quy hoạch & quản lý đô thị, kientrucvietnam.org.vn
4. Nguyễn Việt Phương, Vũ Hoài Nam, Đinh Xuân Hoàn (2017), Ứng dụng mô hình tương tác giao thông vận tải/sử dụng đất trong đánh giá tác động của công tác điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất đến mạng lưới giao thông vận tải thành phố Vinh, Tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng, tập 11, số 3, tháng 5/2017.