Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Xây dựng mô hình thành phố ảo cho quy hoạch đô thị

Luận án tiến sĩ nghiên cứu kỹ thuật nghiên cứu xây dựng mô hình thành phố ảo phục vụ công tác quy hoạch đô thị, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng trong lĩnh

• Tác giả: Mai Văn Sỹ
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Trường Xuân
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng mô hình thành phố ảo phục vụ công tác quy hoạch đô thị
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về công tác quy hoạch và quản lý đô thị ở nước ta
• 1.2. Tổng quan về quy hoạch không gian, quy hoạch đô thị
• 1.3. Yêu cầu của quy hoạch đô thị
• 1.4. Thực trạng công tác lập đồ án quy hoạch và quản lý đô thị ở nước ta
• 1.5. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ứng dụng mô hình 3D trong công tác quy hoạch và quản lý đô thị trên thế giới
• 1.6. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.7. Hướng nghiên cứu của đề tài luận án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG THÀNH PHỐ ẢO 3D PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ ĐÔ THỊ
• 2.1. Thành phố ảo 3D
• 2.2. Nội dung dữ liệu không gian của mô hình thành phố 3D
• 2.2.1. Nhóm dữ liệu nền địa lý 3D
• 2.2.2. Nhóm dữ liệu địa vật trong không gian đô thị
• 2.2.3. Tích hợp từ các nguồn dữ liệu khác
• 2.3. Nghiên cứu đề xuất cơ sở dữ liệu thành phố ảo 3D
• 2.3.1. Khung tham chiếu không gian của dữ liệu
• 2.3.2. Cấu trúc đồ họa đối tượng 3D
• 2.3.3. Đề xuất cấp độ chi tiết trong mô hình thành phố ảo 3D
• 2.4. Đề xuất nội dung và cấu trúc dữ liệu
• 2.5. Đề xuất quy trình xây dựng thành phố ảo 3D phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị
• 2.5.1. Quy trình tổng quát
• 2.5.2. Quy trình xây dựng bản đồ 3D từ ảnh viễn thám độ phân giải cao
• 2.5.3. Đề xuất quy trình xây dựng mô hình thành phố ảo 3D phục vụ quy hoạch đô thị
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÀNH PHỐ ẢO 3D KHU CÔNG NGHIỆP ĐÔ THỊ KIẾN THỤY, TP HẢI PHÒNG
• 3.1. Giới thiệu khu vực nghiên cứu
• 3.2. Xây dựng mô hình thành phố ảo 3D khu thử nghiệm
• 3.2.1. Lựa chọn phần mềm
• 3.2.2. Công tác chuẩn bị dữ liệu để xây dựng mô hình 3D
• 3.2.3. Xây dựng mô hình thành phố ảo 3D
• 3.2.4. Tích hợp phương án quy hoạch
• 3.2.4.1. Số hóa phương án
• 3.2.4.2. Chuẩn hóa dữ liệu không gian 3D phương án quy hoạch
• 3.2.4.3. Tích hợp phương án quy hoạch lên mô hình thành phố ảo 3D
• 3.2.5. Xây dựng một số “công cụ” phần mềm hỗ trợ
• 3.3. Giới thiệu một số kết quả ứng dụng mô hình thành phố ảo 3D khu thực nghiệm
• 3.3.1. Trình diễn các góc nhìn mô hình
• 3.3.2. Phân tích và Mô phỏng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
• ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy hoạch đô thị

Quy hoạch đô thị là một lĩnh vực quan trọng trong việc tổ chức và xây dựng không gian sống cho cộng đồng. Nó không chỉ đơn thuần là việc sắp xếp các công trình mà còn là nghệ thuật tổ chức không gian chức năng, nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững. Quy hoạch đô thị cần phải đáp ứng các yêu cầu về thiết kế, cấu trúc không gian, môi trường sinh thái và các yếu tố kinh tế - xã hội. Việc áp dụng công nghệ thông tin, đặc biệt là công nghệ thông tin địa lý và hệ thống thông tin địa lý (GIS), đã trở thành một phần không thể thiếu trong quy hoạch đô thị hiện đại. Mô hình hóa không gian 3D cho phép các nhà quy hoạch có cái nhìn trực quan hơn về các dự án, từ đó đưa ra quyết định chính xác hơn.

1.1. Tình hình quy hoạch đô thị tại Việt Nam

Tại Việt Nam, công tác quy hoạch đô thị đang đối mặt với nhiều thách thức. Việc áp dụng các mô hình 3D trong quy hoạch vẫn còn hạn chế. Các nhà khoa học và chuyên gia đã bắt đầu nghiên cứu và ứng dụng công nghệ thông tin để xây dựng các mô hình 3D, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải quyết. Việc thiếu một khung chuẩn thống nhất cho cơ sở dữ liệu không gian và các thuộc tính của đối tượng 3D đã làm giảm hiệu quả của quy hoạch đô thị. Do đó, việc xây dựng mô hình thành phố ảo 3D là cần thiết để nâng cao chất lượng quy hoạch và quản lý đô thị.

II. Cơ sở khoa học xây dựng mô hình thành phố ảo 3D

Mô hình thành phố ảo 3D là một công cụ mạnh mẽ trong quy hoạch đô thị. Nó cho phép các nhà quy hoạch mô phỏng và phân tích các yếu tố không gian một cách trực quan. Cơ sở dữ liệu thành phố ảo 3D cần được xây dựng với nội dung và cấu trúc rõ ràng, bao gồm các thông tin về địa lý, hạ tầng và các yếu tố môi trường. Việc tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ của mô hình. Công nghệ mô phỏng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích các kịch bản phát triển đô thị khác nhau, từ đó đưa ra các quyết định hợp lý cho quy hoạch.

2.1. Đề xuất quy trình xây dựng mô hình

Quy trình xây dựng mô hình thành phố ảo 3D cần được thực hiện một cách hệ thống và khoa học. Đầu tiên, cần xác định các loại dữ liệu cần thiết, bao gồm dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Sau đó, các dữ liệu này sẽ được tích hợp vào một cơ sở dữ liệu thống nhất. Việc sử dụng các phần mềm chuyên dụng để xây dựng mô hình 3D là rất quan trọng. Cuối cùng, mô hình cần được kiểm tra và đánh giá để đảm bảo tính chính xác và khả năng ứng dụng trong thực tế. Quy trình này không chỉ giúp nâng cao chất lượng quy hoạch mà còn tạo ra một nền tảng vững chắc cho việc phát triển đô thị bền vững.

III. Thực nghiệm xây dựng mô hình thành phố ảo 3D tại Khu công nghiệp Kiến Thụy

Thực nghiệm xây dựng mô hình thành phố ảo 3D tại Khu công nghiệp Kiến Thụy, thành phố Hải Phòng đã cho thấy những kết quả khả quan. Việc áp dụng công nghệ thông tin và công nghệ mô phỏng đã giúp các nhà quy hoạch có cái nhìn rõ ràng hơn về các dự án phát triển. Mô hình 3D không chỉ giúp phân tích các yếu tố không gian mà còn hỗ trợ trong việc ra quyết định. Các kết quả từ thực nghiệm cho thấy rằng mô hình thành phố ảo 3D có thể được sử dụng để tối ưu hóa quy hoạch và quản lý đô thị, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng đất và cải thiện chất lượng cuộc sống cho người dân.

3.1. Kết quả ứng dụng mô hình 3D

Kết quả từ việc ứng dụng mô hình thành phố ảo 3D tại Khu công nghiệp Kiến Thụy đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp này. Mô hình đã giúp các nhà quy hoạch nhận diện được các vấn đề tiềm ẩn trong quy hoạch, từ đó đưa ra các giải pháp hợp lý. Việc sử dụng mô hình 3D cũng đã tạo ra một môi trường làm việc trực quan hơn, giúp các bên liên quan dễ dàng trao đổi và thảo luận về các dự án. Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả công việc mà còn tạo ra sự đồng thuận giữa các bên liên quan trong quá trình quy hoạch và phát triển đô thị.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kỹ thuật với đề tài "Nghiên cứu xây dựng mô hình thành phố ảo phục vụ công tác quy hoạch đô thị" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Mai Văn Sỹ dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Trường Xuân, chuyên ngành Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ (mã số 9 520503) tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội (năm 2019). Luận án có dung lượng 133 trang A4, gồm 6 bảng biểu và 70 hình vẽ minh họa.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Công tác quy hoạch và quản lý đô thị đòi hỏi giải quyết đồng bộ các yêu cầu về tổ chức cấu trúc không gian, hạ tầng kỹ thuật, môi trường sinh thái và kinh tế - xã hội. Trước đây, việc thiết kế, quy hoạch và quản lý đô thị ở Việt Nam chủ yếu dựa trên các bản đồ 2D và hệ thống GIS 2D. Các dạng tài liệu phẳng này bộc lộ hạn chế khi không thể hiện được không gian ba chiều của các khu đô thị phức tạp, gây khó khăn cho việc phân tích các chỉ số không gian đa chiều (như tầm nhìn, độ cao, mật độ, thông gió, tiếng ồn, ánh sáng) và chia sẻ thông tin trực quan giữa cơ quan quản lý, doanh nghiệp và cộng đồng.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu và ứng dụng mô hình bản đồ 3D biểu diễn bề mặt đất phần lớn mới dừng lại ở việc mô phỏng địa hình, địa vật đơn giản, dựng hình và gán các thuộc tính cơ bản. Thực tế chưa xây dựng và quản lý được cơ sở dữ liệu đối tượng đô thị 3D có cấu trúc, đồng thời chưa có khung chuẩn thống nhất về cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính của đối tượng 3D phục vụ quy hoạch. Do đó, việc nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và quy trình công nghệ xây dựng mô hình thành phố ảo 3D (3D Geovirtual Environments - GeoVEs) trên nền cơ sở dữ liệu 3D thống nhất là yêu cầu kỹ thuật cấp bách nhằm đáp ứng công tác quy hoạch và quản lý đô thị.

Mục tiêu nghiên cứu

Xác lập cơ sở khoa học và quy trình xây dựng mô hình thành phố ảo 3D phục vụ cho công tác quy hoạch và quản lý đô thị, minh chứng qua thực nghiệm tại Khu đô thị công nghiệp Kiến Thụy, thành phố Hải Phòng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Mô hình thành phố ảo 3D.
• Phạm vi nghiên cứu:
  • Về mặt nội dung: Nghiên cứu cấu trúc dữ liệu, cấp độ chi tiết (LoD) và quy trình công nghệ xây dựng mô hình thành phố ảo 3D phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị.
  • Về mặt không gian thực nghiệm: Khu đô thị công nghiệp Kiến Thụy, thành phố Hải Phòng với quy mô diện tích khoảng 912,83 ha.

Luận điểm bảo vệ

• Luận điểm 1: Cơ sở dữ liệu thành phố ảo 3D hoàn toàn đáp ứng cho trình diễn phối cảnh, cung cấp thông tin không gian trực quan, đảm bảo cho phân tích và hỗ trợ ra quyết định trong quy hoạch và quản lý đô thị.
• Luận điểm 2: Quy trình công nghệ được đề xuất phù hợp với yêu cầu xây dựng thành phố ảo 3D phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Ý tưởng ứng dụng mô hình 3D trong công tác quy hoạch đã được Saarinen đề xuất từ nửa đầu thế kỷ 20, nhưng chỉ phát triển mạnh mẽ khi công nghệ tin học và GIS 3D ra đời từ những năm 1960. Các hướng nghiên cứu quốc tế được luận án điểm lại bao gồm:

• Phân tích quy hoạch và quản lý đô thị 3D: Yin và Hastings đã ứng dụng GIS 3D trong phân tích hiển thị và đánh giá các quy định hạn chế chiều cao xây dựng tại thành phố New York; các nghiên cứu mô phỏng tiến trình phát triển đô thị qua các giai đoạn lịch sử từ 1927 đến 2000.
• Phân loại mô hình thành phố 3D: Shiode phân loại mô hình dựa trên mức độ thực tế và chức năng phân tích; Batty nghiên cứu các dạng mô hình hình học và mô phỏng đô thị.
• Triển khai hạ tầng dữ liệu không gian 3D tại các quốc gia:
  • Hãng BlomInfo và TeleAtlas xây dựng mô hình 3D cho 100 thành phố tại Châu Âu và Bắc Mỹ phục vụ quy hoạch, viễn thông và điều hành đô thị.
  • Thụy Sỹ: Cơ quan quản lý dữ liệu địa hình quốc gia (Swiss Topo) xây dựng mô hình cảnh quan địa hình 3D trên toàn quốc từ năm 2008 làm nền tảng dữ liệu không gian quốc gia.
  • Đan Mạch: Xây dựng mô hình 3D cho 2,2 triệu ngôi nhà từ năm 2004 đến 2008 theo chuẩn CSDL không gian địa lý.
  • Vương quốc Anh: Cơ quan Đo đạc Quân sự/Bản đồ học (Ordnance Survey) phát triển CSDL 3D công trình xây dựng và hạ tầng đô thị theo chuẩn CityGML.
  • Hoa Kỳ: Các thành phố như Boston, New York, San Francisco, Chicago, Washington DC ứng dụng công nghệ CyberCity lưu trữ trên máy chủ và tương tác trực tuyến qua phần mềm Skyline.
  • Đức: Dự án "Hệ thống thông tin đất đai dựa trên các mô hình thành phố 3D" do Viện Hasso-Plattner-Potsdam, Đại học Kỹ thuật Berlin và Công ty 3DGeo GmbH phối hợp thực hiện tại Berlin, ứng dụng môi trường địa lý ảo (GeoVE) trong quản lý đất đai và hỗ trợ ra quyết định.
  • Các quốc gia/vùng lãnh thổ châu Á: Nhật Bản ứng dụng mô hình thành phố 3D phân tích GIS; Đài Loan ứng dụng mô hình 3D khu vực tháp 101 Đài Bắc; Hàn Quốc ứng dụng tại thành phố thông minh SongDo.
• Khung lý luận quốc tế về quản lý đô thị: Chiến dịch Toàn cầu về Quản lý Đô thị của UN-HABITAT và Liên Hợp Quốc về khái niệm quản lý đô thị trong thời đại không gian 3D/4D.

Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

• Nghiên cứu về biểu diễn bản đồ ba chiều dựa trên mô hình mạng tam giác không đều TIN và công nghệ ArcGIS (năm 2008).
• Hội thảo ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong phát triển đô thị do Bộ Xây dựng tổ chức năm 2008.
• Đề tài "Nghiên cứu ứng dụng dữ liệu LIDAR và ảnh viễn thám độ phân giải cao để xây dựng bản đồ 3D phục vụ quản lý đô thị" của Trung tâm Viễn thám Quốc gia (2011).
• Đề tài "Nghiên cứu cơ sở khoa học, đề xuất nội dung quy trình kỹ thuật thành lập bản đồ địa hình 3D tỷ lệ 1:2000 và tỷ lệ 1:5000" của Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam (2013).
• Đề tài "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ LIDAR kết hợp chụp ảnh số thành lập bình đồ trực ảnh phục vụ xây dựng bản đồ 3D khu vực thành phố Hà Nội" của Cục Đo đạc và Bản đồ Việt Nam (2014).
• Công trình của Nguyễn Trường Anh (2013) về "Bản đồ 3D từ dữ liệu LiDAR cho các ứng dụng đô thị" (Bộ Tài nguyên và Môi trường).
• Nghiên cứu của Trường Đại học Mỏ - Địa chất (2011) về CSDL thông tin địa hình 3D phục vụ quy hoạch đô thị - nông thôn (mã số T11-23).
• Nghiên cứu của Bùi Ngọc Quý (2008) ứng dụng ArcScene xây dựng CSDL 3D GIS thành phố Lạng Sơn; Bùi Ngọc Quý (2015) về nghiên cứu mô hình CyberCity tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất và Khu chung cư The Manor (Mễ Trì, Nam Từ Liêm, Hà Nội).
• Luận văn thạc sĩ của tác giả Mai Văn Sỹ (2014) về xây dựng CSDL địa hình 3D phục vụ quản lý và quy hoạch đô thị khu vực thành phố Hải Phòng.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

Các nghiên cứu trong nước trước đây chủ yếu tập trung vào thử nghiệm đơn lẻ, hiển thị trực quan bản đồ 3D bề mặt hoặc thành lập bình đồ trực ảnh mà chưa chú trọng thiết kế hệ thống CSDL không gian 3D hoàn chỉnh. Dữ liệu đối tượng còn thô sơ, chưa phân định các cấp độ chi tiết (LoD) phù hợp với quy hoạch đô thị và chưa xây dựng quy trình công nghệ chuẩn hóa tích hợp phương án quy hoạch từ 2D lên 3D phục vụ các bài toán phân tích quản lý thực tế.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm cốt lõi

• Môi trường địa lý ảo (GeoVE - Geovirtual Environments): Không gian mô phỏng kỹ thuật số tương tác của cảnh quan và đô thị thực, tích hợp 3 thành phần chính: dữ liệu không gian địa lý, hệ thống trực quan hóa 3D, phần cứng và phần mềm máy tính.
• Cấu trúc dữ liệu và chuẩn CityGML: Sử dụng mô hình hình học không gian, mô hình thông tin công trình (BIM/IFC), ngôn ngữ đánh dấu địa lý (GML/CityGML), mô hình đùn khối (Extrusion-based modeling) để thể hiện các thực thể đô thị.
• Cấp độ chi tiết (Level of Detail - LoD): Phân định các mức độ hiển thị hình học và thuộc tính từ mức khái quát (LoD1 - khối hộp) đến mức chi tiết kiến trúc bề mặt và kết cấu (LoD2, LoD3).
• Mô hình độ cao số: Tích hợp mô hình số độ cao (DEM), mô hình số địa hình (DTM), mô hình số bề mặt (DSM) và mạng tam giác không đều (TIN).

Phương pháp nghiên cứu

1. Phương pháp phân tích tổng hợp: Thu thập, phân loại, đánh giá các văn bản quy phạm pháp luật (Luật Xây dựng, Luật Quy hoạch đô thị, Thông tư 12/2016/TT-BXD, Thông tư 06/2013/TT-BXD, Nghị định 08/2005/NĐ-CP), các tài liệu khoa học chuyên ngành trong và ngoài nước.
2. Phương pháp mô hình hóa: Xây dựng mô hình bản đồ 3D (3DCM), mô hình cấu trúc dữ liệu số, mô phỏng đối tượng địa lý 3D tĩnh và động.
3. Phương pháp GIS: Thiết kế, xây dựng cơ sở dữ liệu không gian 3D, phân tích không gian địa lý đa chiều.
4. Phương pháp tin học: Phát triển các mô-đun, hàm thuật toán hỗ trợ tính toán chỉ tiêu quy hoạch (hệ số sử dụng đất, mật độ, kiểm tra khoảng lùi, phân tích tầm nhìn, kiểm soát chiều cao).
5. Phương pháp thực nghiệm: Triển khai quy trình kỹ thuật trên khu vực thử nghiệm thực tế tại Khu đô thị công nghiệp Kiến Thụy, TP Hải Phòng.
6. Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến của các nhà khoa học, chuyên gia trắc địa - bản đồ, quy hoạch đô thị và công nghệ thông tin.

Nguồn tư liệu và công cụ kỹ thuật

• Nguồn dữ liệu:
  • Dữ liệu nền địa lý: CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:2.000, 1:5.000, 1:10.000 do Cục Đo đạc, Bản đồ và Thông tin địa lý Việt Nam thành lập.
  • Dữ liệu viễn thám và đo đạc: Ảnh máy bay không người lái (UAV), ảnh viễn thám độ phân giải cao, dữ liệu quét LiDAR (tín hiệu phản hồi cuối last-echo xác định độ cao công trình).
  • Dữ liệu thực địa: Ảnh chụp cấu trúc bề mặt vật liệu (*.BMP) của các công trình kiến trúc, thảm thực vật.
  • Dữ liệu đồ án quy hoạch: Bản vẽ thiết kế mặt bằng quy hoạch phân khu, quy hoạch chi tiết.
• Phần mềm sử dụng: ArcGIS (ArcScene, công cụ 3D Analyst, Baseheight, Extrusion, Plant tree), SketchUp, Skyline, CityEngine, 3D Studio Max Design.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở pháp lý và thực tiễn của công tác quy hoạch, quản lý đô thị tại Việt Nam, đồng thời tổng quan các nghiên cứu ứng dụng công nghệ 3D trên thế giới và trong nước.

Các luận điểm và nội dung trọng tâm:

• Phân định các cấp độ quy hoạch theo quy định pháp luật: Luận án làm rõ vai trò, tỷ lệ bản đồ và phạm vi của Quy hoạch chung (tỷ lệ 1:5.000), Quy hoạch phân khu (tỷ lệ 1:2.000) và Quy hoạch chi tiết (tỷ lệ 1:500) theo Thông tư 12/2016/TT-BXD và Luật Quy hoạch đô thị.
• Thực trạng và bất cập trong công tác quy hoạch tại Việt Nam: Chỉ ra các hạn chế cố hữu như quy hoạch thiếu đồng bộ, chất lượng dự báo chưa cao, tình trạng thiếu ăn khớp giữa quy hoạch tổng thể và quy hoạch chi tiết, việc công khai thông tin quy hoạch và sự tham gia của cộng đồng còn mang tính hình thức.
• Sự chuyển dịch từ 2D sang 3D/4D: Khẳng định việc chuyển đổi từ bản đồ 2D sang mô hình 3D/4D là tất yếu để quản lý các mối quan hệ không gian phức tạp (công trình ngầm, tầng cao, hành lang an toàn, tác động môi trường).
• Tổng kết các mô hình quốc tế và bài học cho Việt Nam: Phân tích các mô hình thành phố 3D tại New York, Boston, Berlin, Thụy Sỹ, Anh, Nhật Bản, Hàn Quốc làm tiền đề khoa học cho việc tiếp cận mô hình thành phố ảo tại Việt Nam.

Chương 2: Cơ sở khoa học xây dựng thành phố ảo 3D phục vụ quy hoạch và quản lý đô thị

Chương 2 tập trung thiết lập khung lý thuyết, cấu trúc dữ liệu và quy trình công nghệ xây dựng mô hình thành phố ảo 3D.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  KHUNG CƠ SỞ DỮ LIỆU THÀNH PHỐ ẢO 3D                    |
+--------------------+--------------------+-------------------------------+
| Nhóm Dữ liệu Nền   | Nhóm Địa vật       | Nhóm Tích hợp Quy hoạch       |
| Địa lý 3D          | Không gian Đô thị  | & Bảo vệ                      |
| - DEM / DTM / DSM  | - Nhà & khối nhà   | - Ranh giới quy hoạch         |
| - CSDL nền 1:2.000 | - Thủy hệ, đê điều | - Phân khu chức năng          |
| - Ảnh UAV, viễn    | - Giao thông       | - Chỉ tiêu sử dụng đất        |
|   thám             | - Đường dây, cống  | - Vùng bảo vệ môi trường      |
| - Ảnh chụp bề mặt  | - Cây xanh, thảm   | - Hạ tầng ngầm kỹ thuật       |
|   thực địa (*.BMP) |   thực vật         |                               |
+--------------------+--------------------+-------------------------------+

Các nội dung khoa học cốt lõi:

• Ba khung nhìn của mô hình GeoVEs: Phân tích ba thành phần cơ bản gồm khung nhìn dữ liệu (data view), khung nhìn hệ thống (system view) và khung nhìn người dùng/phương tiện (media/user view).
• Phân nhóm dữ liệu không gian thành phố ảo 3D:
  1. Dữ liệu nền địa lý 3D: DEM, DTM, DSM, dữ liệu nền tỷ lệ lớn (1:2.000, 1:5.000), ảnh vệ tinh/UAV độ phân giải cao và ảnh chụp mặt đất.
  2. Dữ liệu địa vật trong không gian đô thị:
     • Nhà và công trình xây dựng: Dựng khối từ footprint kết hợp độ cao LiDAR last-echo thông qua công cụ Extrusion; gán ảnh vân bề mặt (*.BMP) và lưu trữ dưới định dạng *.LYR trong ArcScene.
     • Thủy hệ và đê điều: Biểu diễn sông hai nét, sông một nét, sông suối theo mùa bằng Baseheight, màu sắc phân biệt và bổ sung mặt cắt đê, con trạch.
     • Hạ tầng giao thông: Phủ mặt đường dạng polygon lên DTM, gán chất liệu (bê tông nhựa, đá, vỉa hè gạch); các đối tượng điểm (cột đèn hiệu, biển chỉ dẫn) tạo bằng ký hiệu 3D.
     • Đường dây điện và hạ tầng kỹ thuật: Chuyển đổi đường 2D sang 3D bằng công cụ Convert features to 3D, kết hợp offset chiều cao đường dây và mô hình hóa cột điện; mô phỏng đường ống dẫn ngầm và giếng kiểm tra với offset âm trên nền DTM có độ trong suốt (transparency) từ 50% đến 70%.
     • Thảm thực vật: Phân loại theo độ cao riêng $h$; cỏ/hoa màu phủ mặt dạng vùng; cây xanh độc lập và rừng dựng bằng công cụ Plant Tree từ tệp ảnh mẫu.
  3. Dữ liệu tích hợp: Chiếu các lớp vector quy hoạch, khu bảo tồn trực tiếp lên bề mặt địa hình 3D hoặc chuyển đổi sang raster mã hóa địa lý.
• Quy định độ chính xác độ cao đối tượng 3D: Thiết lập các tiêu chí sai số độ cao tương ứng với các cấp độ mô hình.

Cấp độ chi tiết (LoD)	Đối tượng biểu diễn	Độ chính xác độ cao ($m_H$)
LoD1	Khối hộp công trình thô (Block model)	$\le 5,0\text{ m}$
LoD2	Khối công trình có cấu trúc mái đơn giản	$\le 2,0\text{ m}$
LoD3	Công trình chi tiết kiến trúc, mặt đứng, cửa	$\le 0,5\text{ m}$
LoD4	Chi tiết nội thất bên trong công trình	$\le 0,2\text{ m}$

• Đề xuất 2 quy trình công nghệ:
  1. Quy trình thành lập bản đồ 3D từ ảnh viễn thám độ phân giải cao/UAV: Thu nhận ảnh $\rightarrow$ Thiết kế lưới khống chế ảnh $\rightarrow$ Xử lý bình đồ trực ảnh và mô hình số bề mặt (DSM/DTM) $\rightarrow$ Vector hóa và dựng hình đối tượng 3D.
  2. Quy trình xây dựng mô hình thành phố ảo 3D phục vụ quy hoạch đô thị: Thu thập CSDL nền địa lý và đồ án quy hoạch $\rightarrow$ Chuẩn hóa dữ liệu không gian $\rightarrow$ Xây dựng thư viện mô hình 3D (SketchUp, 3D Studio Max) $\rightarrow$ Tích hợp phương án quy hoạch lên nền 3DCM trong môi trường ArcScene/Skyline $\rightarrow$ Xây dựng công cụ phân tích, mô phỏng.

Chương 3: Thực nghiệm xây dựng mô hình thành phố ảo 3D Khu công nghiệp đô thị Kiến Thụy, TP Hải Phòng

Chương 3 triển khai toàn bộ quy trình lý thuyết vào khu vực thực nghiệm cụ thể nhằm kiểm chứng tính khả thi của mô hình.

Các bước triển khai thực nghiệm:

• Đặc điểm khu vực nghiên cứu: Khu đô thị công nghiệp Kiến Thụy, thành phố Hải Phòng với diện tích 912,83 ha.
• Chuẩn bị và xử lý dữ liệu đầu vào:
  • Thiết kế và đo đạc lưới khống chế ảnh mặt đất.
  • Sử dụng ảnh chụp từ thiết bị bay không người lái (UAV) thành lập bình đồ ảnh trực giao và mô hình số bề mặt (DSM).
  • Sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2.000 làm dữ liệu nền cơ sở.
  • Chuẩn hóa CSDL nền địa lý 1:2.000 thành 6 gói dữ liệu thành phần.

TT	Gói dữ liệu CSDL 1:2.000	Định dạng lớp dữ liệu	Đối tượng biểu diễn
1	Nhóm Dữ liệu Địa hình	Raster (DTM, DEM), TIN	Đường bình độ, điểm độ cao, bề mặt địa hình
2	Nhóm Dữ liệu Thủy hệ	Vector Polygon, Polyline	Sông, kênh rạch, hồ ao, đê điều, cống
3	Nhóm Dữ liệu Giao thông	Vector Polygon, Polyline, Point	Đường bộ, đường sắt/tàu điện, cầu, cột mốc
4	Nhóm Dữ liệu Dân cư - Công trình	Vector Polygon, MultiPatch	Nhà cao tầng, nhà xưởng, công trình công cộng
5	Nhóm Dữ liệu Thực vật	Vector Polygon, Point	Đất cây xanh công viên, thảm cỏ, cây độc lập
6	Nhóm Hạ tầng Kỹ thuật	Vector Polyline, Point	Tuyến đường dây điện, cấp thoát nước, trạm biến áp

• Số hóa và chuẩn hóa đồ án quy hoạch:
  • Số hóa phương án quy hoạch chi tiết trên phần mềm ArcGIS.
  • Phân loại cơ cấu sử dụng đất theo thiết kế quy hoạch (đất công nghiệp, đất ở, đất cây xanh, đất hạ tầng kỹ thuật, đất giao thông).
  • Gán các thuộc tính quy hoạch: tầng cao xây dựng, mật độ xây dựng, hệ số sử dụng đất, khoảng lùi công trình.
• Xây dựng thư viện mô hình và tích hợp dữ liệu 3D:
  • Thiết kế mô hình 3D đối tượng chi tiết (mẫu cột đèn, đèn tín hiệu giao thông, trạm điện, mẫu nhà xưởng, tàu điện) trên phần mềm SketchUp.
  • Xây dựng thư viện ký hiệu cây xanh độc lập và thảm thực vật.
  • Gán cấp độ LoD cho các đối tượng khối nhà và áp ảnh bề mặt cấu trúc.
  • Tích hợp đồng bộ các lớp dữ liệu: địa hình DTM, hệ thống giao thông, nhà xưởng, mặt nước, dải cây xanh, đường dây điện và công trình cấp thoát nước thành CSDL 3DCM thống nhất.
• Phát triển các công cụ hỗ trợ phân tích quy hoạch:
  • Công cụ tính toán hệ số sử dụng đất: Tự động truy vấn diện tích lô đất, diện tích sàn xây dựng và số tầng để tính toán hệ số sử dụng đất thực tế so với tiêu chuẩn.
  • Công cụ kiểm tra thiết kế tòa nhà: Đối soát chiều cao công trình, số tầng với chỉ giới xây dựng cho phép.
  • Công cụ kiểm tra khoảng lùi công trình: Đo đạc tự động khoảng cách từ tim đường hoặc chỉ giới đường đỏ đến chân công trình xây dựng.
  • Bản đồ kiểm soát chiều cao trung tâm đô thị: Phân vùng kiểm soát không gian theo các ngưỡng tầng cao quy định.
  • Công cụ tìm kiếm không gian: Tìm kiếm đối tượng theo bán kính khoảng cách và theo khu vực chức năng.
  • Công cụ phân tích tầm nhìn (Line of Sight / Viewshed analysis): Phân tích các góc nhìn, điểm nhìn bị che khuất trong không gian đô thị.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận và khoa học

1. Hệ thống hóa cơ sở khoa học: Xây dựng khung lý luận hoàn chỉnh về công nghệ thành phố ảo 3D trong trắc địa bản đồ và quy hoạch không gian, tạo cơ sở lý thuyết cho việc phát triển mô hình đô thị thông minh (SmartCity) tại Việt Nam.
2. Chuẩn hóa cấu trúc CSDL 3D: Đề xuất được danh mục nội dung, lược đồ cấu trúc CSDL và phân loại cấp độ chi tiết (LoD1, LoD2, LoD3) áp dụng cho dữ liệu địa lý đô thị 3D, giải quyết khoảng trống chuyển đổi cấu trúc dữ liệu từ GIS 2D lên GIS 3D.
3. Xác lập quy trình công nghệ: Đề xuất quy trình công nghệ tích hợp đa nguồn dữ liệu (ảnh UAV, LiDAR, bản đồ địa hình 2D, đồ án thiết kế quy hoạch) phục vụ xây dựng và khai thác mô hình thành phố ảo 3D.

Đóng góp về mặt thực tiễn

1. Thực nghiệm hoàn chỉnh mô hình 3D: Xây dựng thành công cơ sở dữ liệu và mô hình thành phố ảo 3D cho Khu đô thị công nghiệp Kiến Thụy, TP Hải Phòng (912,83 ha) với đầy đủ các đối tượng địa hình, kiến trúc công trình, giao thông, cây xanh và hạ tầng kỹ thuật ngầm/nổi.
2. Bộ công cụ phân tích quy hoạch tự động: Xây dựng các mô-đun phần mềm hỗ trợ cơ quan quản lý kiểm tra nhanh các chỉ tiêu quy hoạch (hệ số sử dụng đất, khoảng lùi, kiểm soát tầng cao, phân tích tầm nhìn), hỗ trợ trực quan hóa phương án quy hoạch phục vụ lấy ý kiến cộng đồng.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

• Hạn chế về công cụ hiển thị tiếng Việt: Công cụ gắn nhãn 3D (3D label) trong phần mềm ArcScene thời điểm nghiên cứu chưa hỗ trợ font tiếng Việt có dấu, do đó các ghi chú địa danh, tên riêng trên không gian 3D phải hiển thị dưới dạng tiếng Việt không dấu.
• Phạm vi thử nghiệm: Dữ liệu thực nghiệm tập trung vào quy mô một khu đô thị công nghiệp (hơn 912 ha), chưa đánh giá toàn diện trên các vùng đô thị lịch sử có mật độ kiến trúc cổ phức tạp.
• Hạn chế mô hình ngầm: Việc mô phỏng hạ tầng kỹ thuật ngầm (đường ống thoát nước, cáp ngầm) mới dừng ở mức trực quan hóa hình học dạng tuyến dựa trên giá trị offset âm, chưa tích hợp đầy đủ các bài toán mô phỏng thủy lực hoặc áp lực địa chất chuyên sâu.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Mở rộng nghiên cứu chuẩn hóa dữ liệu theo định dạng CityGML và tích hợp mô hình thông tin công trình (BIM - IFC) vào hệ thống GIS 3D đô thị.
• Phát triển mô hình thành phố 4D bằng cách tích hợp chiều thời gian nhằm theo dõi, giám sát tiến độ thực hiện quy hoạch và biến động sử dụng đất.
• Nâng cấp các thuật toán phân tích môi trường vi khí hậu (tiếng ồn, nhiệt độ, bức xạ mặt trời, thông gió đô thị) trên nền tảng CSDL thành phố ảo 3D.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn cho các nhóm đối tượng:

• Cơ quan quản lý nhà nước và lập quy hoạch: Sở Xây dựng, Sở Tài nguyên và Môi trường, Viện Quy hoạch đô thị - nông thôn tại các địa phương có thể tham khảo quy trình công nghệ và cấu trúc CSDL 3D để số hóa các đồ án quy hoạch phân khu và quy hoạch chi tiết.
• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu trong các chuyên ngành Kỹ thuật Trắc địa – Bản đồ, Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS), Quản lý Đất đai, Kiến trúc và Quy hoạch Đô thị.
• Doanh nghiệp tư vấn và phát triển đô thị: Ứng dụng phương pháp dựng hình 3D từ ảnh UAV và CSDL 2D để xây dựng mô hình trực quan phục vụ giới thiệu dự án, xúc tiến đầu tư và quản trị bất động sản.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khái niệm mô hình thành phố ảo 3D (GeoVEs) trong luận án gồm những thành phần cơ bản nào?

Theo luận án, mô hình thành phố ảo 3D bao gồm ba thành phần hệ thống cơ bản: Dữ liệu không gian địa lý, các hệ thống trực quan hóa biến đổi dữ liệu thành mô hình 3D tương tác, cùng với hệ thống phần cứng và phần mềm máy tính. Tương ứng với đó là ba khung nhìn cần được xem xét riêng biệt: khung nhìn dữ liệu (data view), khung nhìn hệ thống (system view) và khung nhìn người dùng/phương tiện truyền thông (user/media view).

2. Dữ liệu không gian trong mô hình thành phố ảo 3D được phân chia thành những nhóm chính nào?

Dữ liệu được tổ chức thành 3 nhóm chính:

1. Nhóm dữ liệu nền địa lý 3D: DEM, DTM, DSM, CSDL nền địa lý tỷ lệ 1:2.000 - 1:10.000, ảnh hàng không/vệ tinh/UAV và ảnh mặt đất.
2. Nhóm dữ liệu địa vật không gian đô thị: Nhà và khối nhà, công trình xây dựng, thủy hệ, mạng lưới giao thông, thực vật, đường dây truyền tải điện, hệ thống đường ống dẫn.
3. Nhóm dữ liệu tích hợp: Ranh giới quy hoạch, các phân khu chức năng, các khu bảo tồn thiên nhiên và vùng bảo vệ môi trường.

3. Phương pháp nào được sử dụng để xác định độ cao công trình nhà cửa và dựng khối 3D?

Độ cao riêng của công trình được trích xuất từ dữ liệu quét LiDAR ở phản hồi cuối cùng (last-echo) hoặc qua đo vẽ ảnh UAV. Sau đó, lớp polygon chân nhà (footprint) được áp lên bề mặt địa hình DTM bằng công cụ Baseheight và đùn khối theo chiều thẳng đứng bằng công cụ Extrusion trong môi trường ArcScene. Các công trình trọng điểm được gán thêm ảnh vân bề mặt (*.BMP) để thể hiện chi tiết kiến trúc.

4. Các công cụ phần mềm do tác giả xây dựng trong chương thực nghiệm hỗ trợ giải quyết các bài toán quy hoạch nào?

Tác giả đã lập trình các công cụ hỗ trợ tự động gồm:

• Tính toán hệ số sử dụng đất của từng lô đất theo phương án quy hoạch.
• Kiểm tra tính tuân thủ thiết kế tòa nhà (chiều cao, số tầng).
• Kiểm tra khoảng lùi xây dựng của công trình so với chỉ giới đường đỏ.
• Thiết lập bản đồ kiểm soát chiều cao khu vực trung tâm đô thị.
• Tìm kiếm đối tượng không gian theo bán kính khoảng cách và theo khu vực chức năng.
• Phân tích tầm nhìn và không gian che khuất (Line of Sight/Viewshed).

5. Dữ liệu thực nghiệm tại Khu đô thị công nghiệp Kiến Thụy có quy mô ra sao và sử dụng nguồn dữ liệu nào?

Khu vực thử nghiệm có quy mô diện tích 912,83 ha thuộc huyện Kiến Thụy, TP Hải Phòng. Dữ liệu đầu vào bao gồm ảnh chụp từ thiết bị bay không người lái (UAV) để lập bình đồ trực ảnh và DSM, lưới khống chế ảnh mặt đất, bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2.000, CSDL nền địa lý 1:2.000 và đồ án thiết kế quy hoạch chi tiết được số hóa trên nền phần mềm ArcGIS.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Mai Văn Sỹ đã giải quyết đồng bộ cơ sở khoa học và quy trình kỹ thuật xây dựng mô hình thành phố ảo 3D phục vụ công tác quy hoạch và quản lý đô thị. Công trình đã chuẩn hóa cấu trúc cơ sở dữ liệu không gian 3D, phân định các cấp độ chi tiết LoD và phát triển các công cụ phân tích quy hoạch chuyên dụng. Kết quả thực nghiệm tại Khu đô thị công nghiệp Kiến Thụy (Hải Phòng) chứng minh tính khả thi của quy trình công nghệ, mở ra hướng ứng dụng thiết thực trong việc hiện đại hóa công tác quy hoạch và xây dựng hạ tầng dữ liệu không gian đô thị thông minh tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về công tác quy hoạch và quản lý đô thị ở nước ta 1. Tổng quan về quy hoạch không gian, quy hoạch đô thị Quy hoạch không gian hay quy hoạch xây dựng là việc tổ chức và định hướng không gian vùng, không gian đô thị và dân cư, hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội, tạo lập môi trường sống thích hợp cho người dân sống tại các lãnh thổ đó, đảm bảo kết hợp hài hòa giữa lợi ích quốc gia và lợi ích cộng đồng, đáp ứng được các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng - an ninh và bảo vệ môi trường [1]. Như vậy, quy hoạch không gian (QHKG) là một hoạt động nhằm tạo ra một chuỗi có trật tự các hành động dẫn dắt tới việc thực hiện một hay nhiều mục tiêu đã dự kiến.

Các kỹ thuật chính của quy hoạch là các văn bản tường trình được bổ sung theo nhu cầu những dự báo thống kê, những công thức toán, những đánh giá số lượng và những biểu bảng minh họa cho các quan hệ giữa các bộ phận khác nhau của dự án [2]. Nó có thể, nhưng không nhất thiết phải bao gồm các bản vẽ không gian chính xác của các đối tượng. Quy hoạch không gian là một phương thức quy hoạch mới, được áp dụng hiệu quả ở các nước và nhiều thành phố trên thế giới trong nhiều năm qua. Tương tự như các loại hình quy hoạch khác, QHKG luôn đi trước các hoạt động phát triển và đóng vai trò hỗ trợ kiểm soát phát triển các đô thị và lãnh thổ.

Quy hoạch không gian và quản lý không gian đòi hỏi xác lập một cơ chế phối hợp liên ngành, liên cơ quan, liên vùng trong quản lý và giải quyết đồng bộ các quan hệ phát triển khác nhau, trong đó quan hệ giữa các mảng không gian và tổ chức không gian hợp lý cho phát triển kinh tế bền vững là một trong những nhiệm vụ quan trọng và cần đi trước một bước. Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 8 Nhu cầu phát triển kinh tế trong bối cảnh cạnh tranh và xung đột không gian khai thác, sử dụng ở Việt Nam ngày càng gia tăng. Vì vậy, việc áp dụng quy hoạch không gian đã trở thành nhu cầu thực tiễn cấp bách trong quản lý nhà nước tổng hợp và thống nhất đối với Việt Nam trong thời gian tới. Có thể nói, quy hoạch không gian và quản lý tổng hợp theo không gian đang còn là những vấn đề mới mẻ đối với không chỉ các nhà quản lý và hoạch định chính sách, mà còn đối với ngay cả các nhà khoa học và quy hoạch ở Việt Nam.

Quy hoạch đô thị là việc tổ chức không gian, kiến trúc, cảnh quan đô thị, hệ thống công trình hạ tầng kỹ thuật, công trình hạ tầng xã hội và nhà ở để tạo lập môi trường sống thích hợp, phù hợp với chiến lược phát triển tổng thể kinh tế – xã hội, môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu, sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả, đảm bảo an ninh – quốc phòng, được thể hiện thông qua đồ án quy hoạch đô thị. Theo đó, có một số mức quy hoạch như sau: - Quy hoạch chung là việc tổ chức không gian, hệ thống các công trình hạ tầng kỹ thuật, công trình hạ tầng xã hội và nhà ở cho một đô thị phù hợp với sự phát triển kinh tế – xã hội của đô thị, bảo đảm quốc phòng, an ninh và phát triển bền vững. - Quy hoạch phân khu là việc phân chia và xác định chức năng, chỉ tiêu sử dụng đất quy hoạch đô thị của các khu đất, mạng lưới công trình hạ tầng kỹ thuật, công trình hạ tầng xã hội trong một khu vực đô thị nhằm cụ thể hóa nội dung quy hoạch chung. - Quy hoạch chi tiết là việc phân chia và xác định chỉ tiêu sử dụng đất quy hoạch đô thị, yêu cầu quản lý kiến trúc, cảnh quan của từng lô đất; bố trí công trình hạ tầng kỹ thuật, công trình hạ tầng xã hội nhằm cụ thể hóa nội dung của quy hoạch phân khu hoặc quy hoạch chung.

Bản chất và sự khác biệt giữa quy hoạch chung, quy hoạch phân khu, quy Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 9 hoạch chi tiết đô thị nằm ở mức độ yêu cầu của nội dung nghiên cứu, cách thức thể hiện (tỉ lệ bản đồ), thời gian quy hoạch, cấp phê duyệt của từng loại đồ án và tính quan hệ, phụ thuộc giữa chúng (Quy hoạch chung/quy hoạch cấp trên; quy hoạch phân khu, quy hoạch chi tiết/quy hoạch cấp dưới). Yêu cầu của quy hoạch đô thị 1. Nội dung của quy hoạch đô thị Nội dung đồ án quy hoạch đô thị bao gồm việc xác định chỉ tiêu về dân số, hạ tầng xã hội, hạ tầng kỹ thuật và yêu cầu tổ chức không gian, kiến trúc cho toàn khu vực quy hoạch; bố trí công trình hạ tầng xã hội phù hợp với nhu cầu sử dụng; chỉ tiêu sử dụng đất và yêu cầu về kiến trúc công trình đối với từng lô đất; bố trí mạng lưới các công trình hạ tầng kỹ thuật đến ranh giới lô đất [2]. Trong nội dung thiết kế đô thị của đồ án quy hoạch đô thị bao gồm việc xác định các công trình điểm nhấn trong khu vực quy hoạch theo các hướng tầm nhìn, tầng cao xây dựng công trình cho từng lô đất và cho toàn khu vực; khoảng lùi của công trình trên từng đường phố và ngã phố; xác định hình khối, màu sắc, hình thức kiến trúc chủ đạo của các công trình kiến trúc; hệ thống cây xanh, mặt nước, quảng trường.

Chất lượng, phương pháp và biểu thị không gian đô thị trên mô hình bản đồ có ý nghĩa to lớn trong nội dung của đồ án quy hoạch đô thị. Đây là vấn đề có tính kỹ thuật cao với sự kết hợp giữa các nhà quy hoạch và các nhà bản đồ, nhằm cung cấp cho cấp có thẩm quyền trong xét duyệt phương án và đồng thời cho cho các cơ quan, tổ chức, cá nhân trong thực thi phương án quy hoạch một cách hiệu quả nhất. Nội dung hồ sơ nhiệm vụ quy hoạch chung đô thị đã được quy định tại Thông tư 12/2016/TT-BXD ngày 29/06/2016 bao gồm: - Sơ đồ vị trí và liên hệ vùng: Xác định vị trí, ranh giới lập quy hoạch; thể hiện các mối quan hệ giữa đô thị và vùng, khu vực có liên quan về kinh tế - xã hội; điều kiện địa hình, địa vật, các vùng có ảnh hưởng lớn đến kiến trúc cảnh quan đô thị; hạ tầng kỹ thuật đầu mối và các vấn đề khác tác động đến phát triển Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 10 đô thị. Thể hiện trên nền bản đồ địa hình theo tỷ lệ thích hợp.

- Bản đồ hiện trạng: Sử dụng đất, kiến trúc cảnh quan, hệ thống hạ tầng xã hội (giáo dục, y tế, văn hóa, thương mại, cây xanh, nhà ở, .); hiện trạng giao thông, cấp điện và chiếu sáng đô thị, cấp nước, cao độ nền và thoát nước mưa, thoát nước bẩn; thu gom chất thải rắn, nghĩa trang, môi trường. Thể hiện trên nền bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2. - Bản đồ đánh giá tổng hợp về đất xây dựng trên cơ sở từ thuyết minh có tiêu chí đánh giá phù hợp về địa hình, điều kiện hiện trạng, địa chất thủy văn; đánh giá về giá trị sử dụng đất: Xác định các khu vực thuận lợi, ít thuận lợi, không thuận lợi cho phát triển các chức năng đô thị; xác định các vùng cấm, hạn chế phát triển đô thị. Thể hiện trên nền bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2.

- Sơ đồ cơ cấu phát triển đô thị (các sơ đồ phân tích hiện trạng và đề xuất các phương án kèm theo thuyết minh nội dung về tiêu chí xem xét, lựa chọn các phương án). Thể hiện theo tỷ lệ thích hợp. - Bản đồ định hướng phát triển không gian đô thị. Thể hiện trên nền bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2.

- Bản đồ quy hoạch sử dụng đất và phân khu chức năng theo các giai đoạn quy hoạch. Thể hiện trên nền bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2. - Các bản đồ định hướng phát triển hệ thống hạ tầng kỹ thuật. Thể hiện trên nền bản đồ địa hình tỷ lệ 1:2.

- Các bản vẽ thiết kế đô thị theo quy định của Bộ Xây dựng tại Thông tư số 06/2013/TT-BXD ngày 13/05/2013. - Các bản vẽ về đánh giá môi trường chiến lược: Hiện trạng và đánh giá môi trường chiến lược. Thể hiện trên nền bản đồ địa hình theo tỷ lệ thích hợp. Như vậy có thể thấy tầm quan trọng không thể thiếu của các sản phẩm bản đồ (2D) trong công tác lập quy hoạch nói chung và lập quy hoạch đô thị nói Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 11 riêng.

Chất lượng, phương pháp và biểu thị không gian đô thị trên mô hình bản đồ có ý nghĩa to lớn trong nội dung của đồ án quy hoạch đô thị. Đây là vấn đề có tính kỹ thuật cao với sự kết hợp giữa các nhà quy hoạch và các nhà bản đồ, nhằm cung cấp cho cấp có thẩm quyền trong xét duyệt phương án và đồng thời cho cho các cơ quan, tổ chức, cá nhân trong thực thi phương án quy hoạch một cách hiệu quả nhất. Chức năng của một số loại bản đồ trong đồ án quy hoạch Bản đồ địa hình phục vụ lập đồ án quy hoạch đô thị do cơ quan quản lý nhà nước về bản đồ cấp hoặc do cơ quan chuyên môn khảo sát, đo đạc lập, bảo đảm yêu cầu về chất lượng và kỹ thuật theo quy định về sản phẩm đo đạc bản đồ. Các thông tin, dữ liệu của bản đồ địa hình phải đáp ứng yêu cầu phục vụ việc lập quy hoạch đô thị phù hợp với từng loại đồ án quy hoạch đô thị.

Trường hợp bản đồ địa hình không phù hợp với hiện trạng tại thời điểm lập quy hoạch thì thực hiện khảo sát đo đạc chỉnh lý, bổ sung. Bản đồ quy hoạch chung tỉ lệ 1:5.000 có giá trị xác định các khu vực chức năng, những định hướng tính giao thông, sẽ rõ ràng mốc giới, địa giới của các phần đất dành để phát triển hạ tầng đường, cầu, cống, điện, trường học, khu dân cư, cây xanh, hồ nước. Có thể nói, bản đồ quy hoạch 1:5.000 là cơ sở gốc để xác định mục tiêu phát triển, kêu gọi đầu tư cũng như vấn đề giải phóng mặt bằng, đền bù, di dân. Bản đồ quy hoạch phân khu tỉ lệ 1:2.000 nhằm phân chia và xác định chức năng sử dụng đất và mạng lưới công trình hạ tầng nhằm cụ thể hóa nội dung của quy hoạch chung đô thị.