Luận văn thạc sĩ ứng dụng gis xây dựng mô hình 3d phục vụ quy hoạch không gian đô thị thành phố thái nguyên tỉnh thái nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích ứng dụng gis xây dựng mô hình 3d phục vụ quy hoạch không gian đô thị thành phố thái nguyên tỉnh, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất

• Tác giả: Phạm Văn Duy
• Người hướng dẫn: Th.S Ngô Thị Hồng Gấm
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Địa chính môi trường
• Đề tài: Ứng dụng GIS xây dựng mô hình 3D phục vụ quy hoạch không gian đô thị thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục đích, yêu cầu, ý nghĩa
• 1.2.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.2.2. Yêu cầu của đề tài
• 1.2.3. Mục tiêu
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan về quy hoạch không gian đô thị
• 2.1.1. Khái niệm về quy hoạch không gian đô thị
• 2.1.2. Những hoạt động cụ thể liên quan đến quy hoạch không gian đô thị
• 2.1.3. Bộ khung pháp lý cho các quy hoạch không gian đô thị ở Việt Nam
• 2.1.4. Thực trạng quy hoạch không gian đô thị tại Việt Nam
• 2.2. Tổng quan về công nghệ GIS
• 2.2.1. Kiến thức cơ bản về GIS
• 2.2.1.1. Định nghĩa về GIS
• 2.2.1.2. Các thành phần của GIS
• 2.2.1.2.1. Phần cứng
• 2.2.1.2.2. Phần mềm
• 2.2.1.2.3. Dữ liệu
• 2.2.1.2.4. Con người
• 2.2.1.2.5. Phương pháp
• 2.2.2. Tổng quan về công nghệ Gis 3D
• 2.2.2.1. Một số khái niệm cơ bản
• 2.2.2.1.1. Mô hình độ cao số
• 2.2.2.1.2. Mô hình địa hình số
• 2.2.2.1.3. Mô hình bề mặt số
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Phạm vi nghiên cứu
• 3.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp điều tra, thu thập số liệu
• 3.3.2. Phương pháp phân tích và xây dựng bản đồ số
• 3.3.3. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa
• 3.4. Quy trình thực hiện
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực thành phố Thái Nguyên
• 4.1.1. Về điều kiện tự nhiên
• 4.1.2. Đặc điểm về kinh tế, xã hội
• 4.2. Tình hình quản lí và sử dụng đất của thành phố Thái Nguyên
• 4.2.1. Thực trạng sử dụng đất của thành phố Thái Nguyên
• 4.2.2. Tình hình quản lí sử dụng đất của thành phố Thái Nguyên
• 4.3. Tình hình quy hoạch và xây dựng không gian đô thị của thành phố Thái Nguyên
• 4.3.1. Đánh giá thực hiện quy hoạch chung
• 4.3.2. Định hướng phát triển không gian đô thị Thành phố Thái Nguyên
• 4.4. Xây dựng mô hình 3D phục vụ cho quy hoạch không gian đô thị thành phố Thái Nguyên
• 4.4.1. Quy trình xây dựng mô hình 3D trong GIS
• 4.4.2. Nguồn dữ liệu đầu vào cần thiết
• 4.4.3. Cơ sở dữ liệu thuộc tính và không gian để xây dựng mô hình 3D phục vụ cho quy hoạch không gian đô thị thành phố Thái Nguyên
• 4.4.4. Quy trình xây dựng mô hình 3D phục vụ cho quy hoạch không gian đô thị thành phố Thái Nguyên
• 4.4.5. Tạo mô hình số độ cao DEM cho khu vực nghiên cứu
• 4.4.6. Xây dựng mô hình 3D phục vụ cho quy hoạch đô thị của thành phố Thái Nguyên
• 4.4.7. Mô hình 3D các công trình trên địa bàn nghiên cứu
• 4.4.8. Hoàn chỉnh dữ liệu 3D với mô hình DEM
• 4.5. Ứng dụng mô hình 3D trên một số phần mềm
• 4.5.1. Hiển thị mô hình 3D trên ArcGoble
• 4.5.2. Phối cảnh không gian đô thị Hồ Xương Rồng phục vụ quy hoạch không gian đô thị bằng Google Sketchup Pro- 2013
• 4.5.3. Hiển thị, truy xuất, quản lý dữ liệu 3D phục vụ quy hoạch không gian đô thị trên Arcgis 10
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Ứng Dụng GIS

Ứng dụng GIS là một công nghệ hiện đại được sử dụng rộng rãi trong quản lý và quy hoạch đô thị. Trong nghiên cứu này, GIS được áp dụng để xây dựng mô hình 3D phục vụ quy hoạch không gian đô thị tại Thái Nguyên. Công nghệ này cho phép thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian một cách chính xác và hiệu quả. GIS không chỉ giúp quản lý các thông tin địa lý mà còn hỗ trợ trong việc ra quyết định quy hoạch đô thị, đặc biệt là trong việc xây dựng các mô hình ba chiều.

1.1 Công Nghệ GIS

Công nghệ GIS bao gồm các thành phần chính như phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người và phương pháp. Phần mềm GIS được sử dụng trong nghiên cứu này là ArcGIS 10.0 và Google Sketchup Pro 2013, cho phép xử lý và hiển thị dữ liệu không gian một cách trực quan. GIS cung cấp các công cụ để phân tích không gian, tạo ra các mô hình địa hình số (DEM) và mô hình bề mặt số (DSM), giúp hỗ trợ quy hoạch đô thị một cách hiệu quả.

1.2 GIS Trong Quy Hoạch

GIS trong quy hoạch đô thị đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý cơ sở hạ tầng, quy hoạch sử dụng đất và kiến trúc đô thị. Tại Thái Nguyên, GIS được sử dụng để xây dựng mô hình 3D phục vụ quy hoạch không gian đô thị, giúp các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan và chi tiết về khu vực quy hoạch. Công nghệ này cũng hỗ trợ trong việc giám sát và phát triển các khu đô thị mới, đảm bảo sự phát triển bền vững.

II. Mô Hình 3D

Mô hình 3D là một công cụ quan trọng trong quy hoạch đô thị, cho phép hiển thị không gian đô thị một cách trực quan và chi tiết. Trong nghiên cứu này, mô hình 3D được xây dựng dựa trên dữ liệu địa hình và các thông tin thuộc tính của Thái Nguyên. Mô hình này giúp các nhà quản lý và quy hoạch có cái nhìn tổng quan về không gian đô thị, từ đó đưa ra các quyết định quy hoạch phù hợp.

2.1 Xây Dựng Mô Hình 3D

Quy trình xây dựng mô hình 3D bao gồm các bước thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu và tạo mô hình. Dữ liệu đầu vào bao gồm các thông tin về địa hình, cơ sở hạ tầng và các công trình xây dựng. ArcGIS và Google Sketchup Pro được sử dụng để tạo ra mô hình 3D của Thái Nguyên, giúp hiển thị các công trình, cây xanh và hệ thống giao thông một cách chi tiết.

2.2 Mô Hình 3D Đô Thị

Mô hình 3D đô thị là một công cụ hữu ích trong việc quy hoạch và quản lý đô thị. Tại Thái Nguyên, mô hình này được sử dụng để phân tích và đánh giá hiện trạng sử dụng đất, cũng như dự báo các xu hướng phát triển trong tương lai. Mô hình 3D cũng giúp các nhà quản lý hình dung rõ hơn về các khu vực cần cải tạo hoặc phát triển, đảm bảo sự phát triển bền vững của đô thị.

III. Quy Hoạch Đô Thị Thái Nguyên

Quy hoạch đô thị tại Thái Nguyên là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng GIS và mô hình 3D để hỗ trợ quy hoạch không gian đô thị tại Thái Nguyên. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng công nghệ hiện đại giúp nâng cao hiệu quả quy hoạch và quản lý đô thị.

3.1 Phục Vụ Quy Hoạch

Phục vụ quy hoạch là mục tiêu chính của nghiên cứu này. Mô hình 3D và GIS được sử dụng để cung cấp các thông tin chi tiết về không gian đô thị, giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định quy hoạch phù hợp. Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, việc ứng dụng công nghệ hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình quy hoạch và quản lý đô thị.

3.2 Đô Thị Thái Nguyên

Đô thị Thái Nguyên đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ, với nhiều dự án quy hoạch và xây dựng cơ sở hạ tầng. Nghiên cứu này đã sử dụng GIS và mô hình 3D để phân tích và đánh giá hiện trạng quy hoạch tại Thái Nguyên, từ đó đề xuất các giải pháp quy hoạch phù hợp. Các kết quả nghiên cứu cũng góp phần vào việc phát triển bền vững của đô thị này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài Thái Nguyên là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá – xã hội của vùng Việt Bắc: có vị trí thuận lợi, quan trọng trong việc phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh và các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam. Thái Nguyên được tiếp thêm nguồn sức mạnh mới, ngày càng được đầu tư và phát triển mạnh mẽ hơn. Thành phố có những lợi thế đặc biệt về địa lý, giao thông, hạ tầng cơ sở và nhân văn. Đồng hành với nó là sự mở rộng không gian đô thị, phát triển giao thông, xây dựng cơ sở hạ tầng.

Sự phát triển đã thu hút dân cư tập trung về đây ngày càng nhiều, kéo theo nhiều vấn đề khó khăn cho xây dựng và phát triển đô thị như: vấn nạn giao thông, ô nhiễm môi trường, thiết kế mạng lưới điện, cung cấp nước sạch, quy hoạch không gian xanh, công trình công cộng. Trong khi hình thức quản lý đô thị chủ yếu dựa vào các bản vẽ, sơ đồ hiện trạng mặt bằng của các thửa đất, hình ảnh dưới dạng 2D khó khăn trong việc hình dung cụ thể và chi tiết khu vực quản lý, không gian thực của các công trình, hệ thống cây xanh, mạng lưới điện, mạng lưới giao thông, đặc biệt là độ cao của các công trình nhà ở, khoảng trống trong đô thị, các lô đất không đồng đều đan xen với mạng lưới giao thông khu phố. GIS 3D là một công nghệ mới ở Việt Nam nhưng đã được các nước tiên tiến ứng dụng rộng rãi từ vài chục năm gần đây. Công nghệ này tạo ra các sản phẩm số với độ chính xác cao, khả năng linh động lớn và chia sẻ thông tin dễ dàng.

Chính các đặc điểm này làm cho công nghệ GIS 3D trở thành công nghệ rất hiệu quả và được ứng dụng rộng rãi. Trong lĩnh vực quản lý và quy hoạch đô thị, GIS 3D có rất nhiều ứng dụng như: xây dựng mô hình địa hình số, xây dựng mô hình bề mặt số, theo dõi quản lý cơ sở hạ tầng đô thị như: đường giao thông, đường điện, thoát nước; quản lý và quy hoạch xây dựng đô thị; quản lý và quy hoạch sử dụng đất đô thị; quản lý và quy hoạch kiến trúc đô thị. Nhìn chung, các ứng dụng của công nghệ này rất đa dạng và mang lại hiệu quả cao. Công nghệ này cũng mở ra khả năng xây dựng mô hình cảnh quan kiến trúc ba chiều của thành phố một cách nhanh chóng và chính xác.

Công nghệ GIS 3D cho phép hiển thị trực quan cảnh quan kiến trúc đô thị n 2 phục vụ công tác quản lý quy hoạch theo chiều cao. Nhanh chóng bổ sung vào nguồn dữ liệu 2D hiện có của bản đồ địa hình và quy hoạch. Với mục đích nêu trên, được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Quản Lý Tài Nguyên, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn của cô giáo Th. Ngô Thị Hồng Gấm em tiến hành lựa chọn đề tài: “Ứng dụng GIS xây dựng mô hình 3D phục vụ quy hoạch không gian đô thị thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên” nhằm giúp cho các nhà nghiên cứu có cái nhìn thực tế về thế giới thực, về những hạn chế của kiến trúc không gian đô thị hiện tại để từ đó định hướng phù hợp cho công tác quy hoạch và cải tạo, chỉnh trang đô thị trong tương lai.

Mục đích, yêu cầu, ý nghĩa 1. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm ArcGis 10.0, Google Sketchup Pro 2013, và các phần mềm liên quan khác trong xây dựng mô hình 3D phục vụ quy hoạch không gian đô thị thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên. - Xây dựng được mô hình 3D của thành phố Thái Nguyên phục vụ cho quy hoạch không gian đô thị. Yêu cầu của đề tài - Nắm vững và có khả năng sử dụng các phần mềm chuyên dùng cho ngành quản lý đất đai, đặc biệt là phần mềm ArcGis.

- Sử dụng thành thạo phần mềm ArcGis 3D. - Bản đồ được thành lập phải đảm bảo các quy định trong quy phạm thành lập bản đồ địa chính theo quyết định số 08/2008 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Mục tiêu - Đánh giá Tình hình quản lí và sử dụng đất của thành phố Thái Nguyên - Đánh giá công tác quy hoạch của thành phố Thái Nguyên. - Xây dựng được quy trình xây dựng mô hình 3D khu vực nghiên cứu - Xây dựng được mô hình 3D phục vụ cho quy hoạch không gian đô thị thành phố Thái Nguyên.

n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2. Tổng quan về quy hoạch không gian đô thị 2.1 Khái niệm về quy hoạch không gian đô thị Quy hoạch đô thị là khoa học kỹ thuật, xã hội, nhân văn, là nghệ thuật về tổ chức không gian sống cho các đô thị và các khu vực đô thị. Nó là nghệ thuật sắp xếp tổ chức các không gian chức năng, khống chế hình thái kiến trúc trong đô thị trên cơ sở các điều tra, dự báo, tính toán sự phát triển, đặc điểm, vai trò, nhu cầu và nguồn lực của đô thị, nhằm cụ thể hóa chính sách phát triển, giảm thiểu các tác động có hại phát sinh trong quá trình đô thị hóa, tận dụng tối đa mọi nguồn lực và hướng tới sự phát triển bền vững [9].2 Những hoạt động cụ thể liên quan đến quy hoạch không gian đô thị - Đầu tư và phát triển bất động sản: Ở đây việc đầu tư và phát triển bất động sản phải tuân theo quy luật phát triển chung của xã hội-kinh tế riêng từng khu vực cụ thể. - Văn hóa, lối sống cộng đồng - Chính sách quản lý và phát triển bất động sản và nhà ở - Chiến lược phát triển kinh tế xã hội cho mỗi vùng, mỗi khu vực - Đầu tư hạ tầng kỹ thuật - Phát triển và bảo tồn các di sản kiến trúc và thiên nhiên - Phát triển bền vững của nhân loại.Bộ khung pháp lý cho các quy hoạch không gian đô thị ở Việt Nam Hệ thống khung pháp lý cho các quy hoạch không gian đô thị ở Việt Nam khá chi tiết và đầy đủ, cụ thể như sau: - Luật Quy hoạch Đô thị 2009 - Nghị định 37/2010/NĐ-CP về lập, thẩm định, phê duyệt và quản lý quy hoạch đô thị - kèm theo Thông tư 10/2010/TT-BXD quy định hồ sơ của từng loại quy hoạch đô thị do Bộ Xây dựng ban hành.

n 4 - Nghị định 38/2010/NĐ-CP về quản lý không gian, kiến trúc, cảnh quan đô thị - kèm theo Thông tư 19/2010/TT-BXD hướng dẫn lập quy chế quản lý quy hoạch, kiến trúc đô thị do Bộ Xây dựng ban hành. - Nghị định 39/2010/NĐ-CP về quản lý không gian xây dựng ngầm đô thị - kèm theo Thông tư 11/2010/TT-BXD hướng dẫn về quản lý cơ sở dữ liệu công trình ngầm đô thị do Bộ Xây dựng ban hành.Thực trạng quy hoạch không gian đô thị tại Việt Nam 2.1 Thực trạng quy hoạch không gian đô thị trên cả nước Hầu hết cả tỉnh trên cả nước đều đã có quy hoạch không gian đô thị và được chính phủ phê duyệt. Thành phố Hồ Chí Minh với kiến trúc quy hoạch không gian vùng mở rộng sẽ tạo đòn bẩy và đóng vai trò là trung tâm kinh tế của cả nước. Đà Nẵng, Cần Thơ, Huế, Hải Phòng đều là những thành phố trọng điểm của các vùng miền.

Tại các tỉnh này đều có quy hoạch phát triển vùng và kết nối không gian với các vùng kinh tế trọng điểm, và vùng kinh tế thế giới. Riêng Hà Nội đã có quy hoạch Vùng thủ đô Hà Nội là một vùng đô thị lấy thành phố Hà Nội làm đô thị trung tâm và các thành phố, thị xã của các tỉnh lân cận Hà Nội làm đô thị vệ tinh. Không gian quy hoạch của vùng thủ đô Hà Nội bao trùm thành phố Hà Nội và 9 tỉnh là Phú Thọ, Vĩnh Phúc,Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hưng Yên, Hải Dương, Hà Nam và Hòa Bình với diện tích tự nhiên khoảng 24. Với những công trình quy hoạch không gian trong thời gian tới sẽ tạo cho Việt Nam bộ mặt mới, thúc đẩy phát triển kinh tế, đẩy nhanh công cuộc CNH-HĐH, phấn đấu đến năm 2020 Việt Nam cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại.Thực trạng quy hoạch không gian đô thị thành phố Thái Nguyên Từ năm 2000 đến nay thành phố Thái Nguyên đã thực hiện 22 đồ án quy hoạch chi tiết các khu chức năng và 16 dự án đầu tư.

Đặc biệt như quy hoạch xây dựng trường Đại học Thái Nguyên, khu trung tâm hành chính trị của tỉnh và thành phố, hệ thống chợ và các công trình dịch vụ công cộng. Khu sân vận n 5 động, công viên cây xanh và bảo tàng Việt Bắc. Các công trình hạ tầng kỹ thuật như nhà máy nước, các trạm điện, các tuyến giao thông, khu xử lý rác. Thành phố đã xây dựng 5 cụm công nghiệp trọng điểm.

Hiện nay thành phố đang đầu tư xây dựng các khu đô thị mới, trong đó có các khu ở kiểu văn chung cư văn minh hiện đại đáp ứng nhu cầu của đô thị loại I. Tổng quan về công nghệ GIS 2. Kiến thức cơ bản về GIS 2. Định nghĩa về GIS Xuất phát từ lĩnh vực địa lý, địa chất, môi trường, tài nguyên… các nhà khoa học đã sử dụng GIS cho các công trình nghiên cứu của mình đã định nghĩa: - “Hệ thống thông tin địa lý là tập hợp đa dạng các công cụ dùng để thu thập, lưu trữ, truy cập, biến đổi và thể hiện dữ liệu không gian ghi nhận được từ thế giới thực tiễn” (Burroughs, 1986).

- “Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống có chức năng xử lý các thông tin địa lý nhằm phục vụ việc quy hoạch, trợ giúp quyết định trong một lĩnh vực chuyên môn nhất định” (Pavlidis, 1982). Từ những chức năng cần có của một hệ thống thông tin địa lý, một số nhà khoa học đã định nghĩa: - “Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu trên máy tính để thu thập, lưu trữ, truy cập, phân tích và thể hiện dữ liệu không gian” (NCGIA = National Center for Geographic Information and Analsis,1988). - “Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống chứa hàng loạt chức năng phức tạp dựa khả năng của máy tính và các toán tử xử lý thông tin không gian” (Tomlinson and Boy, 1981; Dangemond, 1983). thông tin địa lý là một hệ thống tự động thu thập, lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thiện dữ liệu không gian” (Clarke, 1995).