Nghiên cứu xây dựng tiêu chí cơ sở dữ liệu GIS quy hoạch xây dựng

Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS trong quy hoạch xây dựng đến nay đã đạt được những thành tựu nhất định. Mặc dù đã có một số văn bản của nhà nước đề cập đến một số tiêu chí về hệ thống thông tin địa lý GIS nói chung nhưng đến nay chưa có một quy định tổng thể về hệ thống thông tin địa lý của ngành xây dựng. Việc nghiên cứu và xác định các tiêu chí về cơ sở dữ liệu GIS là thiết thực bao gồm các tiêu chí về dữ liệu nền địa lý, chỉ tiêu không gian của dữ liệu và lớp thông tin dữ liệu.

1. Giới thiệu

Một trong những thành phần quan trọng nhất của một Hệ thống thông tin địa lý là cơ sở dữ liệu. Để thống nhất một chuẩn chung cho dữ liệu địa lý nhằm thuận tiện trong việc trao đổi dữ liệu giữa các quốc gia, tổ chức tiêu chuẩn thế giới (ISO) đã phối hợp chặt chẽ với Hiệp hội OpenGIS thành lập các Tiểu ban kỹ thuật, đặt tên là ISO/TC 211, và ban hành các Tiêu chuẩn trong bộ tiêu chuẩn hóa thông tin địa lý dạng số để thống nhất áp dụng nhằm thuận lợi cho việc chia sẻ thông tin và sử dụng chung dữ liệu địa lý. Năm 2006, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã nghiên cứu áp dụng các chuẩn đã được chấp nhận của ISO/TC 211 vào xây dựng hệ thống quy chuẩn thông tin địa lý. Việc nghiên cứu áp dụng đã được thực hiện thông qua dự án “Xây dựng chuẩn thông tin địa lý cơ sở quốc gia” được triển khai năm 2006. Theo tiến trình phát triển, đến nay tiêu chuẩn về thông tin địa lý đã được Tổng cục đo lường chất lượng ban hành bộ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Thông tin địa lý (07 quy chuẩn) TCVN ISO 19108, 19109…2018 với các quy chuẩn về mô hình dữ liệu thông tin địa lý.

Thông tin trong GIS rất đa dạng, bao gồm các đối tượng không gian, thông tin về đối tượng, các thông tin kinh tế - xã hội. Tất cả các thông tin này được liên kết với các đối tượng không gian thực với một hệ tọa độ quy chiếu không gian. GIS có khả năng tập hợp tất cả các dữ liệu (ngoài các bản đồ, còn có các tư liệu khác như: viễn thám, định vị toàn cầu - GPS…) để giúp cho việc phân tích được bao hàm tất cả các lĩnh vực quản lý quy hoạch xây dựng. Thông tin dữ liệu trong quy hoạch xây dựng đã được ban hành gần đây theo thông tin số 04/2022/TT-BXD của Bộ Xây dựng quy định về hồ sơ nhiệm vụ và hồ sơ đồ án quy hoạch xây dựng vùng liên huyện, quy hoạch xây dựng vùng huyện, quy hoạch đô thị, quy hoạch xây dựng khu chức năng và quy hoạch nông thôn, trong đó thành phần bản vẽ của nội dung hồ sơ đồ án đã nêu cụ thể các thông tin trong bản vẽ. Như vậy tiêu chí về dữ liệu cần được đưa vào để làm rõ được chỉ tiêu thông tin trong bản vẽ cũng như: chỉ tiêu lớp dữ liệu, chỉ tiêu không gian và chỉ tiêu thuộc tính.

Cơ sở dữ liệu GIS cần xây dựng dựa trên các tiêu chí kỹ thuật về GIS là rất cần thiết. Các tiêu chuẩn kỹ thuật như: dữ liệu nền, quan hệ không gian, định dạng dữ liệu, lớp dữ liệu cần phải được chuẩn hóa để đảm bảo được trong việc lưu trữ, sử dụng, chia sẻ dữ liệu, cung cấp cơ sở pháp lý kỹ thuật để phát triển các dịch vụ về dữ liệu địa lý: xử lý, phân tích, truy cập, biểu diễn và chuyển đổi dữ liệu dạng số/điện tử giữa các người dùng khác nhau, hệ thống khác nhau và quốc gia khác nhau, hướng tới những nỗ lực chuyên sâu của GIS như: hỗ trợ quy hoạch PSS, hỗ trợ quyết định DSS và hỗ trợ quyết định không gian - SDSS giúp đánh giá được một số đặc điểm địa lý về sự phù hợp của việc sử dụng đất, từ đó có thể đưa ra những quyết định lựa chọn tối ưu. Như vậy, có thể nói GIS là công nghệ đang theo xu thế của thời đại 4.0, nơi mà tất cả các loại máy móc đều được tự động hóa, trao đổi và xử lý thông tin qua dữ liệu.

2. Xây dựng các tiêu chí cơ sở dữ liệu GIS quy hoạch xây dựng

Để có thể ứng dụng GIS trong quy hoạch xây dựng thì việc chuẩn hóa và xây dựng cơ sở dữ liệu GIS của quy hoạch xây dựng cần phải được thực hiện một cách bài bản và có những tiêu chí cụ thể. Dữ liệu được xây dựng trên các tiêu chí sẽ đảm bảo lưu trữ trao đổi thông tin địa lý giữa các đối tượng người sử dụng dữ liệu, giữa các hệ thống hoặc giữa các địa điểm khác nhau, đáp ứng được việc phân tích, truy cập cơ sở dữ liệu trên hệ thống nhằm nâng cao công tác quản lý quy hoạch.

a. Tiêu chí nền địa lý không gian

Cơ sở dữ liệu nền địa lý quốc gia là tập hợp dữ liệu nền địa lý đực xây dựng trong hệ tọa độ quốc gia, hệ độ cao quốc gia theo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, quy định kỹ thuật. Cơ sở dữ liệu nền địa lý quốc gia và hệ thống bản đồ địa hình quốc gia được xây dựng đồng bộ, thống nhất trong cả nước. Cơ sở dữ liệu nền địa lý là một hệ thống dữ liệu địa lý mô tả thế giới thực ở mức cơ sở, có mức độ chi tiết và độ chính xác đủ để làm nền chung cho các mục đích xây dựng dữ liệu địa lý chuyên đề. Dữ liệu nền địa lý quốc gia có vai trò là dữ liệu nền cho tất cả các cơ sở dữ liệu chuyên ngành khác và là hạt nhân kết nối các cơ sở dữ liệu chuyên ngành. Với tầm quan trọng đó, Chính phủ đã có Chỉ thị số 30/CT-TTg ngày 27/7/2020 của Thủ tướng Chính phủ về các nhiệm vụ, giải pháp triển khai lập đồng thời các quy hoạch thời kỳ 2011-2030, tầm  nhìn đến năm 2050, theo đó Bộ Tài nguyên và Môi trường hướng dẫn việc quản lý, khai thác cơ sở dữ liệu nền địa lý quốc gia để tạo dữ liệu khung cho hệ thống thông tin và cơ sở dữ liệu quốc gia về quy hoạch. Để đảm bảo được tính thống nhất và tích hợp cơ sở dữ liệu quy hoạch, việc khai thác sử dụng nền địa lý là điều kiện bắt buộc đối với các đồ án quy hoạch xây dựng. Dựa trên các quy định về kỹ thuật đối với tỷ lệ khu vực quy hoạch, các chỉ tiêu cho tiêu chí dữ liệu nền được tổng hợp theo bảng 1.

Kinh tuyến trục

Theo Phụ lục của Thông tư số 973/2001/TT-TCĐC hướng dẫn áp dụng Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ quốc gia VN-2000

Dựa trên mục đích, yêu cầu thực tế của mỗi ngành, mỗi lĩnh vực mà xây dựng nội dung và mô hình cấu trúc cơ sở dữ liệu chuyên đề khác nhau nhưng đều dựa trên cơ sở dữ liệu NĐL.

(Bảng 1: Tiêu chí dữ nền đồ án quy hoạch xây dựng)

 (Nguồn: Tổng hợp các quy định về dữ liệu trong Luật Quy hoạch đô thị số 30/2009/QH12, Nghị định số 37/2010/NĐ-CP và Nghị định số 45/2015/NĐ-CP)

b. Quan hệ không gian của dữ liệu

Trong GIS, khi biết hình dạng hình học, vị trí, kích thước và hệ tọa độ của đối tượng nghĩa là chỉ mới đáp ứng được tính đầy đủ của dữ liệu GIS. Để bảo đảm tính đúng đắn và chính xác của dữ liệu GIS thì cần phải xét đến quan hệ không gian của dữ liệu. Quan hệ không gian của dữ liệu dựa trên mối quan hệ logic giữa vị trí của các đối tượng, là một lĩnh vực toán học và topology là một phương pháp toán học dùng để xác định mối quan hệ hoặc sự liên kết không gian giữa các đối tượng. Cấu trúc topology còn được gọi là cấu trúc cung-nút. Mỗi cung được mô tả như là một chuỗi những đoạn thẳng nối liền nhau, điểm đầu và cuối cung gọi là nút, những điểm giữa cung gọi là đỉnh. Nút là điểm giao nhau của hai hay nhiều cung, đối với những cung độc lập, nút là điểm cuối cùng của cung, không nối lền với bất kỳ cung nào khác. Vùng là một chuỗi những cung nối liền nhau và khép kín, những cung này chính là những biên của vùng. Mỗi vùng có thể giới hạn bởi hai đường cong khép kín lồng vào nhau và không cắt nhau. Cấu trúc dữ liệu thuộc topology trong GIS cung cấp một cách tự động hóa để xử lý việc số hóa, xử lý lỗi; giảm dung lượng lưu trữ dữ liệu cho các vùng vì các ranh giới giữa những vùng nằm kề nhau được lưu trữ chỉ một lần; và cho phép chúng ta cấu trúc dữ liệu dựa trên các nguyên lý về tính kề cận (adjacency) và kết nối (connectivity) để xác định các quan hệ không gian.

Dữ liệu quy hoạch xây dựng hiện nay được thể hiện trên các bản vẽ thông qua phần mềm đồ họa (phổ biến là phần mềm AutoCAD). Do vậy, các đối tượng không gian thường xảy ra các lỗi về không đúng vị trí (đối tượng dạng điểm), chồng đè gây ra dư thừa đối tượng (dạng tuyến) hoặc lỗi không đóng vùng (dạng vùng). Để các đối tượng chuyển thành dữ liệu GIS cần phải rà soát các đối tượng theo từng lớp không gian để chỉnh sửa và chuẩn hóa, hay còn gọi là công tác làm sạch dữ liệu. Các lỗi cơ bản xảy ra trong quá trình chuẩn hóa đối tượng của bản vẽ đồ án quy hoạch đối với các dữ liệu dạng điểm, tuyến, vùng cụ thể gồm:

- Đối tượng dạng điểm:

Thông thường trên các bản vẽ, những dữ liệu điểm được vẽ bởi tập hợp các đường line, polyline, region…với mục đích thể hiện ký hiệu của điểm đó. Do vậy, để chuẩn hóa thành dạng điểm cần phải đưa các ký hiệu này về dạng điểm. Ví dụ: trường học là đối tượng dạng điểm, nhưng trên bản vẽ được thể hiện bằng một tổ hợp đường (line).

Vị trí của đối tượng điểm cần đảm bảo có vị trí chính xác. Ví dụ: nhà máy nước hoặc trạm điện có sự kết nối liên tục với các tuyến đường dây, đường ống trong dữ liệu của hạ tầng.

- Đối tượng dạng đường (line, polyline):

Tương tự như dạng điểm, các tuyến đôi khi được thể hiện bằng tổ hợp các đường line, ví dụ đường cao tốc được biểu diễn bằng nhiều tuyến đường, cần phải đưa về dạng tuyến đơn giản là 1 đường line. Bên cạnh đó cần phải chuẩn hóa sự kết nối của các tuyến để đảm bảo cấu trúc topology của đối tượng.

Vị trí của các tuyến đảm bảo tính cấu trúc cung nút của tuyến: ngắt tuyến và giao tuyến đúng vị trí, không có sự chồng đè các tuyến.

- Đối tượng dạng vùng (area, polygone): một số vùng không vẽ đường bao của vùng, một số vùng được trải Hatch nhưng không có đường bao. Khi chuyển sang dữ liệu GIS những vùng dù được trải Hatch nhưng không có đường bao cũng sẽ mất dữ liệu

Để thực hiện các mô hình phân tích không gian dữ liệu địa lý thì yêu cầu logic về không gian của dữ liệu được thực hiện qua việc rà soát và làm sạch dữ liệu.

(Bảng 2: Tiêu chí về quan hệ không gian các đối tượng nên dữ liệu quy hoạch xây dựng)

c. Tiêu chí dữ liệu

Nội dung của thành phần bản vẽ trong hồ sơ đồ án quy hoạch được xác định là các lớp thông tin và được phân nhóm thành các định dạng điểm, đường vùng trong GIS. Đối với đồ án quy hoạch đô thị, thông tin của các định dạng bao gồm:

- Dạng vùng gồm các đối tượng sử dụng đất, đơn vị hành chính (các lô đất hiện trạng và quy hoạch; đơn vị hành chính, địa chất; khí hậu, thủy văn). Thông tin mô tả cụ thể về khái niệm, chức năng, quy mô… được gọi là thuộc tính thông tin bao gồm: diện tích, số liệu kinh tế - xã hội, giá đất…, các thông số định tính và định lượng của các lô đất (phát triển ổn định, cần chỉnh trang nâng cấp, bảo tồn, cấm xây dựng, khu mới, cũ, khu vực xây dựng công trình ngầm, phân đợt, chỉ tiêu về diện tích, mật độ dân cư, mật độ xây dựng, hệ số sử dụng đất, tầng cao…); số liệu tự nhiên, kinh tế, xã hội; các tiêu chí và tổng hợp đánh giá khó khăn thuận lợi, ảnh hưởng đến môi trường như địa chất khoáng sản như trữ lượng khoáng sản, đứt gẫy, các tai biến, địa chất, địa chất thủy văn…tương quan nhiệt ẩm…

- Dạng đường gồm các đối tượng: giao thông, cấp điện, cấp nước, xử lý chất thải, thông tin liên lạc…Thông tin thuộc tính: loại đường bộ, loại đường phố (cao tốc, đường chính thành phố, đường chính khu vực, cải tạo, kí hiệu mặt cắt, vận chuyển); luồng hành khách giao thông công cộng, thông tin về đường sắt quốc gia, đô thị, vận chuyển; loại và kích thước ống cấp nước, công suất nhà máy nước hiện có, dự kiến, phân đợt…

- Dạng điểm gồm các đối tượng: bến bãi giao thông (sân bay, bến xe, cảng, bến thuyền…) cấp điện, cấp nước, xử lý chất thải. Với các thông tin thuộc tính: thông tin về tên, loại, năng lực, lượn hành khách, điểm đi, đến…thông tin về loại năng lượng điện áp (500kV, 220kV, 110kV, 35kV, 15kV, 6kV…), phân loại theo đợt cải tạo…; công suất nhà máy cấp nước, đài nước, giếng, trạm bơm và xử lý chất thải, loại hình xử lý.

Để trình bày và diễn giải các nội dung, thông tin của dữ liệu theo tiêu chí GIS, một số chỉ tiêu cần được xác định: chỉ tiêu lớp dữ liệu, chỉ tiêu không gian, chỉ tiêu thuộc tính.

Chỉ tiêu lớp dữ liệu trong mỗi đồ án quy hoạch xây dựng được quy định tại các văn bản trong thông tư số 04/2022/TT-BXD ngày 24/10/2022 đã hướng dẫn cụ thể các nội dung bản vẽ đối với các quy hoạch: quy hoạch xây dựng vùng liên huyện, quy hoạch xây dựng vùng huyện, quy hoạch đô thị, quy hoạch xây dựng khu chức năng và quy hoạch nông thôn.

(Bảng 3: Tổng hợp các chỉ tiêu cho đồ án quy hoạch đô thị)

Nguồn: tổng hợp từ Mục 2, Chương 2 Thông tư số 04/2022/TT-BXD ngày 24/10/2022 (Bộ Xây dựng)

ThS. Trịnh Thị Phin - Viện Quy hoạch đô thị và nông thôn quốc gia (VIUP)