Xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý kiến trúc cảnh quan thành phố Bắc Giang

Bắc Giang là thành phố có định hướng phát triển ứng dụng quản lý thông minh sử dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS). Tuy nhiên, bộ dữ liệu cơ sở chưa đáp ứng được yêu cầu nên công tác quản lý đô thị gặp rất nhiều khó khăn đặc biệt là công tác quản lý kiến trúc cảnh quan. Bài báo giới thiệu quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu địa lý chuyên ngành phục vụ công tác quản lý kiến trúc cảnh quan thành phố Bắc giang trong môi trường GIS nhằm bổ sung vào bộ cơ sở dữ liệu quản lý đô thị của Tỉnh.

Đặt vấn đề

Kiến trúc cảnh quan là một môn khoa học tổng hợp, liên quan đến nhiều lĩnh vực chuyên ngành khác nhau (quy hoạch không gian, quy hoạch hạ tầng kỹ thuật, kiến trúc công trình, điêu khắc, hội họa,…) nhằm giải quyết những vấn đề tổ chức môi trường nghỉ ngơi – giải trí, bảo vệ môi trường, tổ chức nghệ thuật kiến trúc.

Nội dung quản lý về kiến trúc và cảnh quan đô thị được quy định theo các luật xây dựng, luật quy hoạch và các văn bản dưới luật hướng dẫn về quản lý kiến trúc cảnh quan đô thị, trên nguyên tắc:

  • Quản lý không gian, kiến trúc, cảnh quan đô thị phải tuân thủ theo quy hoạch đô thị, thiết kế đô thị và quy chế quản lý quy hoạch, kiến trúc đô thị;
  • Đảm bảo tính thống nhất trong việc quản lý từ không gian tổng thể đô thị đến không gian cụ thể thuộc đô thị; phải có tính kế thừa kiến trúc, cảnh quan đô thị và phù hợp với điều kiện, đặc điểm tự nhiên, đồng thời tôn trọng tập quán, văn hoá địa phương; phát huy các giá trị truyền thống, gìn giữ bản sắc của từng vùng, miền;
  • Quản lý không gian, kiến trúc, cảnh quan đô thị phải căn cứ vào quy hoạch, thiết kế đô thị được cấp có thẩm quyền duyệt và phải được chính quyền đô thị quy định cụ thể bằng Quy chế quản lý quy hoạch, kiến trúc đô thị.

Nhiều nước trên thế giới đã hoàn thiện bộ cơ sở dữ liệu để quản lý đô thị trong đó có quản lý về kiến trúc cảnh quan, đặc biệt là các đô thị thông minh đều có bộ cơ sở dữ liệu trong môi trường GIS. Các KTS cảnh quan hay các nhà quản lý đô thị trên thế giới đều sử dụng GIS rất thành thạo vì nó là công cụ rất hữu ích đã được chứng minh trong nhiều nghiên cứu.

Tại Việt Nam, hiện nay chúng ta chưa có đô thị thông minh đạt chuẩn, cũng chưa có thành phố nào có bộ cơ sở dữ liệu địa lý kết hợp với các thông tin chuyên ngành một cách đầy đủ. Đã có một số nghiên cứu xây dựng bộ cơ sở dữ liệu GIS ứng dụng trong một vài đô thị nhưng vẫn còn rời rạc và chưa được ứng dụng hiệu quả trên thực tế.

Việc xây dựng bộ cơ sở dữ liệu trong môi trường GIS phục vụ công tác quản lý kiến trúc cảnh quan là chưa có, đây là một nghiên cứu ứng dụng mới, từ quy trình chung xây dựng cơ sở dữ liệu người đọc sẽ có thể thiết kế xây dựng cơ sở dữ liệu nền cho từng chuyên ngành.

Công tác quản lý kiến trúc cảnh quan phải được tiến hành từ bước lập quy hoạch cho đến khi đi vào sử dụng. Quản lý không gian kiến trúc cảnh quan là quản lý công tác lập quy hoạch và xây dựng theo đúng quy hoạch đó. Khi đi vào sử dụng thì quản lý các công trình kiến trúc cảnh quan theo quy định của các cấp chính quyền.

Cơ sở dữ liệu nền địa lý – chuyên ngành trong môi trường GIS

Cơ sở dữ liệu nền địa lý là một thành phần quan trọng nhất trong hệ thống thông tin địa lý GIS. Cơ sở dữ liệu GIS bao gồm hai kiểu dữ liệu chủ yếu: dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian, liên kết với nhau bằng những quy luật nhất định.

Cơ sở dữ liệu nền địa lý mô tả thế giới thực ở mức cơ sở, có độ chính xác và độ chi tiết đảm bảo để làm nền cho việc xây dựng các hệ thống thông tin địa lý chuyên đề khác. Cơ sở dữ liệu nền địa lý có thể được xây dựng từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau như ảnh hàng không, ảnh vệ tinh, công nghệ Lidar, các phương pháp đo đạc trắc địa, hoặc các tài liệu khác.

Hình 1. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu nền địa lý

Đối với công tác quản lý đô thị nói chung và quản lý kiến trúc cảnh quan nói riêng, cơ sở dữ liệu nền địa lý có ưu điểm rất dễ dàng tích hợp dữ liệu từ các cơ sở dữ liệu thông tin chuyên ngành cụ thể là các thông tin về kiến trúc cảnh quan, các tiêu chuẩn tiêu chí quản lý. Trên nền tảng cơ sở dữ liệu nền địa lý, các dữ liệu thông tin chuyên ngành được ghép cùng trên cùng một đối tượng đô thị (hình 2).

Hình 2. Cơ sở dữ liệu địa lý chuyên ngành

Đối với sự chỉ đạo, điều hành của các cấp chính quyền đô thị, hệ thống GIS là một trong những hệ thống trực quan, cập nhật thông tin nhanh nhất. Thông qua bộ cơ sở dữ liệu này, các cấp lãnh đạo sẽ nắm bắt nhanh tình hình, có cái nhìn tổng quan, từ đó có thể đưa ra những ý kiến chỉ đạo, điều hành chính xác và hiệu quả.

Đối với mỗi một cấp chính quyền, việc tích hợp các hệ thống GIS chuyên ngành thành một hệ thống GIS toàn tỉnh thống nhất chung yếu tố nền, kế thừa được dữ liệu của các ngành nghề khác nhau hỗ trợ địa phương giảm kinh phí đầu tư xây dựng, giảm kinh phí duy trì vận hành và việc khai thác sẽ trở nên hiệu quả hơn.

Xây dựng cơ sở dữ liệu kiến trúc cảnh quan thành phố Bắc Giang

– Quy trình xây dựng mô hình

Quy trình xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu GIS phục vụ công tác quản lý kiến trúc cảnh quan TP Bắc Giang được thể hiện ở hình 3.

Hình 3.Cơ sở dữ liệu địa lý chuyên ngành kiến trúc cảnh quan Bắc Giang.

Để xây dựng cơ sở dữ liệu GIS nền địa lý chuyên ngành kiến trúc cảnh quan bước đầu nghiên cứu này chỉ tiến hành xây dựng cơ sở dữ liệu các đối tượng đô thị trên các tuyến phố chính gồm có các công tác sau:

Thu thập tài liệu, dữ liệu: Thu thập các bản đồ, bản vẽ, tài liệu, số liệu, liên quan tới các công trình hai bên của các tuyến phố chính, tài liệu về công trình từ các cơ quan chức năng như Sở xây dựng, Sở tài nguyên Môi trường, Trung tâm phát triển quỹ đất…

Các bản vẽ thu thập được đa phần là bản vẽ CAD, bản vẽ giấy, và các tài liệu lưu trữ cũ. Thu thập thông tin về thuộc tính khác có liên quan: Sách, báo, tạp chí, các dự án đã thực hiện, Internet…

Hỏi ý kiến chuyên gia: Tham khảo ý kiến tư vấn của các chuyên gia liên quan đến lĩnh vực quản lý kiến trúc cảnh quan ở trung ương và địa phương để xây dựng cơ sở dữ liệu GIS phục vụ đúng mục tiêu của dự án đưa ra. Việc dựa trên các tiêu chí của các luật, quy định ban hành về quản lý kiến trúc.

Điều tra khảo sát thực địa: Nhóm đã chụp ảnh, đo vẽ công trình các công trình cần thiết, thu thập tài liệu thứ cấp (các giấy chứng nhận quyền sử dụng đất; giấy phép xây dựng…); Sử dụng bản đồ giải thửa, bản đồ địa hình khu vực để điều vẽ các sai lệch. Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành điều tra khảo sát bảng hỏi, trên mỗi phiếu điều tra các thông tin cần thiết để quản lý công trình được miêu tả cụ thể, ngoài ra có ảnh chụp công trình đó để lưu vào file số ( hình 4).

Hình 4. Dữ liệu điều tra, khảo sát tại số thửa 48 trên tuyến đường Hoàng Văn Thụ

Để xử lý số liệu đạt kết quả có tính Khoa học dữ liệu cần được phân thành dạng cấu trúc dữ liệu mà môi trường GIS quản lý: Cấu trúc dữ liệu không gian và Cấu trúc dữ liệu thuộc tính. Do mức độ quan trọng của dữ liệu cũng như thực trạng dữ liệu còn nhiều bất cập nên công tác này được đặc biệt chú trọng.

+ Xử lý dữ liệu không gian:

Các bước xử lý dữ liệu không gian có thể được thể hiện theo sơ đồ chung sau (hình 5):

Hình 5. Sơ đồ xử lý dữ liệu không gian

Chuyển đổi dữ liệu từ các nguồn khác nhau như các bản vẽ trên AutoCAD, Microstation sang định dạng shapefile của ArcGIS, chọn dữ liệu chuẩn để nắn chỉnh hình học. Đưa dữ liệu không gian vào dạng cấu trúc Geodatabase để quản lý thuận tiện (hình 6)

Hình 6. Sơ đồ cấu trúc Geodatabase trong ArcGIS

Sau khi dữ liệu bản đồ được cập nhật theo một hệ tọa độ thống nhất VN2000, tác giả tiến hành phân tách dữ liệu không gian. Mục tiêu dài hạn của bộ cơ sở dữ liệu GIS này là phục vụ và nâng cao hiệu quả công tác quản lý kiến trúc cảnh quan thành phố Bắc Giang. Ngoài ra, kết nối với các nhóm dữ liệu chuyên ngành khác tạo ra bộ cơ sở dữ liệu đầy đủ phục vụ quản lý toàn bộ đô thị vì vậy việc thiết kế cấu trúc GIS rất quan trọng và dữ liệu không gian trong nghiên cứu được tách thành 2 phần:

  • Dữ liệu nền mang tính tham khảo chung cho cả hệ thống bao gồm các lớp hành chính, lớp giao thông, lớp dân cư, lớp thủy hệ… của thành phố Bắc Giang.
  • Dữ liệu chuyên ngành: Lớp nhà được khảo sát, lớp các tuyến đường chính lấy từ các tư liệu thu thập và phiếu khảo sát tại các tuyến

Tiếp theo là tiến hành rà soát, biên tập dữ liệu không gian. Một trong những công tác biên tập quan trọng là xử lý topology cho dữ liệu không gian. Quan hệ không gian topology là mối quan hệ logic giữa vị trí của các đối tượng. Đây là bươcs kỹ thuật quan trọng và tồn nhiều công sức khi xây dựng bộ cơ sở dữ liệu. Đây cũng chính là những hạn chế khi xây dựng cơ sở dữ liệu do các phần mềm không tuơng thích, đặc biệt là rất nhiều nguồn tài liệu không sử dụng phần mềm có bản quyền nên công tác sửa lỗi topology càng mất nhiều thời gian

+ Xử lý dữ liệu thuộc tính

Dữ liệu thuộc tính thu nhận được hầu hết đều ở dạng bảng biểu, phiếu điều tra. Công việc nhập dữ liệu hầu hết được làm thủ công bên phần mềm Excel như sau:

  • Tạo trường tương ứng trong Excel và nhập các giá trị trong bảng khảo sát;
  • Tìm kiếm thêm các dữ liệu từ nguồn nguồn nào???? bên ngoài để bổ sung cho các trường dữ liệu còn thiếu;
  • Có thể tính toán trực tiếp thông tin còn thiếu dựa trên các bản đồ trong cơ sở dữ liệu không gian trên phần mềm ArcGIS để bổ sung (ví dụ: chiều dài, diện tích…).
Hình 7. Một số nguyên tắc tạo topology với cơ sở dữ liệu trong ArcGis

+ Kết nối dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian

Công việc này sẽ được thực hiện bằng việc sử dụng công cụ liên kết để kết nối các trường dữ liệu từ Excel vào các trường dữ liệu tương ứng của các đối tượng không gian.

Phần mềm ArcGIS cho phép kết nối hai lớp dữ liệu có mã số tương ứng theo nguyên tắc đối tượng không gian nào có mã số tương ứng với hàng nào trong bảng Excel, sẽ nhận giá trị của hàng đó.

Trên cơ sở này, 9 nhóm nghiên cứu đã xây dựng được một bộ cơ sở dữ liệu cơ bản nhất cho việc quản lý không gian kiến trúc cảnh quan những tuyến phố chính của thành phố Bắc Giang.

Bộ cơ sở dữ liệu này cung cấp cho người dùng những thông tin cần thiết theo quy định khi quản lý kiến trúc cảnh quan, ngoài ra dữ liệu còn cung cấp ảnh của công trình, đây là điểm mới khi xây dựng cơ sở dữ liệu, mang lại cái nhìn trực quan về cac thuộc tính kiến trúc cảnh quan của công trình cho các nhà quản lý, các cấp chính quyền. Ngoài ra có thể tạo ra các tờ bản đồ chuyên đề phục vụ cho các hoạt động về quy hoạch, cấp sổ đỏ, cấp phép xây dựng…

Kết luận

Trong bối cảnh các đô thị có tốc độ đô thị hoá tăng nhanh chóng, việc quản lý các đối tượng đô thị bằng công nghệ hiện đại là cần thiết. Bộ cơ sở dữ liệu cho các nhà quản lý đô thị là không thể thiếu, nó là tập hợp dữ liệu từ nhiều chuyên ngành khác nhau. Việc xây dựng bộ cơ sở dữ liệu nền địa lý kết hợp với dữ liệu chuyên ngành trong môi trường GIS là phù hợp với các đô thị tại Việt Nam.

Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu địa lý chuyên ngành kiến trúc cảnh quan tại Bắc Giang là một thí điểm để từ đó người đọc có thể thành lập cơ sở dữ liệu cho từng chuyên ngành phục vụ công tác quản lý kiến trúc cảnh quan tại Bắc Giang.

Cơ sở dữ liệu này nằm trong khuôn khổ đề tài cấp tỉnh “Nghiên cứu, khảo sát đánh giá thực trạng kiến trúc cảnh quan và đề xuất giải pháp kiểm soát để quản lý không gian các tuyến phố chính thành phố Bắc Giang đến năm 2030 tầm nhìn 2050” do tác giả thành lập. Cơ sở dữ liệu này đã được chuyển giao công nghệ và đang được ứng dụng trên thực tế, hỗ trợ công tác quản lý đô thị rất hiệu quả.

Tài liệu tham khảo
1. Bộ Xây dựng (2016), Thông tư số 15/2016/TT-BXD,ngày 30/6/2016 về Hướng dẫn cấp phép xây dựng
2. Bộ Xây dựng (2010), Thông tư số 19/2010/TT-BXD ngày 22/1/2010 về Hướng dẫn lập quy chế quản lý quy hoạch, kiến trúc đô thị
3. Chính Phủ (2010), Nghị định số 38/2010/NĐ-CP ngày 7/4/2010 về Quản lý không gian kiến trúc cảnh quan đô thị
4. Nijhuis, S. “Applications of GIS in landscape design research”, Research In Urbanism Series, 4(1), 43-56. doi:10.7480/rius.4.1367, 2016
5. Nguyễn Thị Lan Phương, “Nghiên cứu, khảo sát đánh giá thực trạng kiến trúc cảnh quan và đề xuất giải pháp kiểm soát để quản lý không gian các tuyến phố chính thành phố Bắc Giang đến năm 2030 tầm nhìn 2050”, 2017
6. Quốc Hội (2009), Luật quy hoạch đô thị số số 30/2009/QH12

Lê Thị Minh Phương
Khoa Kỹ thuật Hạ tầng và Môi trường Đô thị Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 07-2019)