Nghiên cứu, thử nghiệm ứng dụng urscape để phục vụ hỗ trợ ra quyết định dựa trên dữ liệu tài nguyên và môi trườn

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU, THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG URSCAPE ĐỂ PHỤC VỤ HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH DỰA TRÊN DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Ứng dụng Hệ thống thơng tin Địa lý Thành phố Hồ Chí Minh Chủ nhiệm nhiệm vụ: ThS Bùi Hồng Sơn Thành phố Hồ Chí Minh - 2022 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THƠNG TIN ĐỊA LÝ CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU, THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG URSCAPE ĐỂ PHỤC VỤ HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH DỰA TRÊN DỮ LIỆU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG (Đã chỉnh sửa theo kết luận Hội đồng nghiệm thu ngày 17/3/2022) Chủ nhiệm nhiệm vụ: Bùi Hồng Sơn Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: (ký tên đóng dấu) Phạm Quốc Phương MỤC LỤC MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH SÁCH BẢNG DANH SÁCH HÌNH CHƯƠNG : TỔNG QUAN 11 1.1 Sự cần thiết phải nghiên cứu 11 1.2 Mục tiêu đề tài 12 1.3 Hiện trạng cơng trình nghiên cứu liên quan đến nhiệm vụ 13 1.4 Đánh giá kết công trình nghiên cứu cơng bố (ưu, khuyết, tồn tại, …) 16 1.5 Dự báo khả ảnh hưởng kết nghiên cứu mặt khoa học, cơng nghệ, đào tạo, sách phát triển kinh tế xã hội 18 CHƯƠNG : NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 20 2.1 Nghiên cứu tổng quan phần mềm URSCAPE 20 2.1.1 Nguồn gốc phần mềm URSCAPE 20 2.1.2 Tổng quan mô hình hệ thống của URSCAPE 20 2.1.3 Tởng quan về khía cạnh liệu đối với URSCAPE 22 2.1.4 Tởng quan về khía cạnh chức đới với URSCAPE 25 2.1.5 So sánh URSCAPE với phần mềm GIS khác 30 2.1.6 Đề xuất phạm vi áp dụng URSCAPE 31 2.2 Nghiên cứu so sánh giải pháp phân tích liệu khơng gian địa lý Grid Vector đề xuất bối cảnh áp dụng hợp lý 31 2.2.1 Nghiên cứu về Vector khả phân tích liệu Vector (GIS) 31 2.2.1.1 Dữ liệu GIS dạng Vector 31 2.2.1.2 Khả phân tích dữ liệu Vector 34 2.2.1.3 Một số ứng dụng sử dụng dữ liệu Vector 35 2.2.2 Nghiên cứu về Grid khả phân tích liệu Grid 35 2.2.2.1 Dữ liệu GIS dạng Grid 35 2.2.2.2 Khả phân tích dữ liệu Grid 36 2.2.2.3 Một số ứng dụng sử dụng dữ liệu Grid 36 2.2.3 So sánh phân tích Vector Grid đối với liệu không gian địa lý36 2.2.4 Nghiên cứu đề xuất về nhu cầu chuyển đổi liệu Vector sang Grid 37 2.2.5 Nghiên cứu khả truy vấn liệu không gian địa lý Grid của URSCAPE 39 2.3 Rà soát, chuẩn hóa nguồn liệu có thiết kết quy trình thử nghiệm import tích hợp liệu không gian địa lý vào URSCAPE 40 2.3.1 Nhận xét khái quát về tình hình liệu không gian địa lý Thành phớ Hờ Chí Minh 40 2.3.1.1 Dữ liệu không gian địa lý 40 2.3.1.2 Dữ liệu không gian địa lý tại Thành phố Hồ Chí Minh 41 2.3.2 Lựa chọn liệu tham gia thử nghiệm đề tài 42 2.3.2.1 Tiêu chí chọn lựa dữ liệu 42 2.3.2.2 Các dữ liệu được chọn để thử nghiệm 42 2.3.3 Thiết kế mô hình thử nghiệm đề tài 44 2.4 Import liệu Vector, Grid vào URSCAPE theo kịch thiết kế 47 2.4.1 Import liệu Vector, Grid vào URSCAPE 47 2.4.1.1 Vài nét sơ lược dữ liệu Grid dữ liệu Vector 47 2.4.1.2 Phương thức Import dữ liệu Vector, Grid vào URSCAPE 48 2.4.2 Nghiên cứu thử nghiệm tạo lập liệu cho công cụ Reachability; thực nghiệm đánh giá ưu điểm hạn chế của công cụ 55 2.4.2.1 Nghiên cứu thử nghiệm tạo lập dữ liệu cho công cụ Reachability 55 2.4.2.2 Thực nghiệm đánh giá ưu điểm hạn chế các công cụ 63 2.4.3 Đánh giá khả import, hiệu chỉnh hoàn thiện quy trình Import liệu nói vào URSCAPE 64 2.5 Nghiên cứu đề xuất lưới chuẩn (grid) với độ phân giải khác cho Thành phố Hồ Chí Minh 65 2.5.1 Phương pháp phân tích liệu không gian dạng grid 65 2.5.1.1 Phương pháp phân tích dữ liệu không gian dạng grid 65 2.5.1.2 Lựa chọn độ phân giải dữ liệu 65 2.5.1.3 Ứng dụng 67 2.5.1.4 Một số kết quả nghiên cứu nước 69 2.5.2 Đề x́t hướng ứng dụng phân tích khơng gian grid cho TP HCM 71 2.5.2.1 URSCAPE khả truy vấn dữ liệu không gian địa lý dạng grid 71 2.5.2.2 Đặc điểm khu vực nghiên cứu hiện trạng dữ liệu 74 2.5.2.3 Đề xuất một số ứng dụng URSCAPE với dữ liệu grid độ phân giải khác 76 2.6 Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xử lý liệu khác độ phân giải lưới chuẩn thử nghiệm qua phần mềm QGIS 78 2.6.1 Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xử lý liệu grid có đợ phân giải khác với đợ phân giải của lưới chuẩn được chọn 100x100m 78 2.6.2 Thử nghiệm giải pháp với liệu tốc độ lún (velocity) 81 2.6.2.1 Nguồn dữ liệu 81 2.6.2.2 Tạo ô lưới chuẩn 82 2.6.2.3 Chuyển dữ liệu geotiff sang dạng điểm (points) 83 2.6.2.4 Tính toán giá trị lún (trung bình) cho từng cell lưới chuẩn 84 2.6.2.5 Import vào URSCAPE 85 2.6.2.6 Một số hình ảnh kết quả 85 2.7 Nghiên cứu, đề xuất giải pháp phân bố dân cư theo diện tích xây dựng 86 2.7.1 Đánh giá ng̀n liệu phục vụ tính tốn, phân bớ dân cư theo diện tích xây dựng 86 2.7.2 Cơ sở để phân bố dân cư theo diện tích xây dựng 88 2.8 Nghiên cứu, đề xuất giải pháp tính tốn giá trị tương quan khoảng cách cell lưới chuẩn đối tượng địa lý khác 99 2.8.1 Khái niệm đề tài 99 2.8.2 Thiết kế quy trình tính tốn thử nghiệm tính tốn khoảng cách từ cell đến đối tượng địa lý dạng điểm gần nhất 100 2.8.3 Quy trình tính tốn khoảng cách tương quan cell của lưới chuẩn với đối tượng dạng tuyến 103 2.8.4 Minh họa ý nghĩa của chuyên đề 106 2.9 Đánh giá ưu nhược điểm đề xuất hướng phát triển cho công cụ URSCAPE 107 2.9.1 Tổng quan công cụ của URSCAPE 107 2.9.2 Mô tả đánh giá công cụ quản lý liệu – Data Management 108 2.9.3 Mô tả đánh giá công cụ Contour: Công cụ khoanh vùng theo tiêu chí liệu 109 2.9.4 Mô tả đánh giá công cụ Reachability: Công cụ tiếp cận đường giao thông 111 2.9.5 Mô tả đánh giá công cụ Inspector: Công cụ giám sát liệu theo tuyến 114 2.9.6 Mô tả đánh giá công cụ Export 115 2.9.7 Tổng kết ưu điểm hạn chế của URSCAPE 116 2.9.8 Đề xuất hướng phát triển cho công cụ của URSCAPE 116 2.10 Thiết kế xây dựng công cụ QGIS hỗ trợ xử lý import liệu vào URSCAPE 117 2.10.1 Giới thiệu URSCAPE Plugin QGIS 117 2.10.2 Download cài đặt 118 2.10.3 Công cụ tạo lập lưới chuẩn theo địa giới hành Tp.HCM 120 2.10.4 Cơng cụ tính tốn khoảng cách cell của lưới chuẩn với đối tượng không gian khác 121 2.10.5 Xử lý tính tốn chuyển liệu grid (geotiff) về lưới chuẩn được tạo sẵn 122 2.10.6 Cơng cụ phân bớ dân cư theo diện tích xây dựng 124 2.10.7 Tính tốn diện tích xây dựng cho grid cell sử dụng công cụ “Building Area per Grid Cell” 125 2.10.8 Tính tốn dân sớ dựa vào diện tích xây dựng cho grid cell sử dụng công cụ “Population per Grid Cell” 126 2.10.9 Công cụ Urscape Data Importer 128 2.10.10 Công cụ BaseMap 129 CHƯƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 132 3.1 Kết 132 3.2 Thảo luận 135 3.3 Một số yêu cầu mở rộng nghiên cứu 136 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 138 4.1 Kết luận 138 4.2 Kiến nghị 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO 140 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT THUẬT NGỮ TIẾNG VIỆT GIS (Geographic Information System) Hệ thống thông tin địa lý WebGIS Hệ thống thông tin địa lý phân bố qua mơi trường mạng máy tính để tích hợp, phân phối truyền tải thông tin địa lý trực tuyến Internet GML (Geography Markup Language) Ngôn ngữ đặc tả dữ liệu địa lý OGC (Open Geospatial Consortium) Tổ chức phi lợi nhuận đưa chuẩn dữ liệu địa lý dịch vụ HTML (Hypertext Markup Language) Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn XML (Extensible Markup Languge) Ngôn ngữ đặc tả mở rộng JSON (Javascript Object Notation) Đối tượng Javascript WCS (Web Coverage Service) Dịch vụ cung cấp dữ liệu Coverage WFS (Web Feature Service) Dịch vụ cung cấp dữ liệu theo định dạng thống GML WMS (Web Map Service) Dịch vụ cung cấp đồ dưới dạng ảnh CNTT Công nghệ thông tin CSDL Cơ sở dữ liệu TN&MT Tài nguyên mơi trường DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1: Tóm tắt công việc thực đề tài 132 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Mơ hình đồng vận hành theo SOA OGC 19 Hình 2.1 Mơ hình tởng quan hệ thống URSCAPE 21 Hình 2.2 Kiến trúc NET Framework 22 Hình 2.3 Mơ tả danh mục lớp dữ liệu 23 Hình 2.4 Mơ tả cấu trúc dữ liệu dạng CSV 23 Hình 2.5 Plugin URSCAPE Data Importer 24 Hình 2.6 Các điểm dữ liệu trực quan hóa URSCAPE 25 Hình 2.7 Hình ảnh truy vấn dữ liệu qua histogram 25 Hình 2.8 Hình ảnh truy vấn nhiều lớp dữ liệu qua histogram Contour Tool 26 Hình 2.9 Minh hoạ chức Contour 27 Hình 2.10 Sử dụng Reachability để chọn lựa vị trí lập trạm cứu hỏa 28 Hình 2.11 Sử dụng Inspector để dánh giá tương quan giữa phân bố dân số vùng bị lún sâu 29 Hình 2.12 Cơng cụ Export URSCAPE 30 Hình 2.13 Cấu trúc dữ liệu Spaghetty 32 Hình 2.14 Các mối quan hệ topology giữa đối tượng không gian 34 Hình 2.15 Các dạng biểu diễn mơ hình Raster 35 Hình 2.16 So sánh cấu trúc dữ liệu dạng vector dữ liệu dạng Grid 37 Hình 2.17 Minh họa grid dữ liệu cần chuyển vào grid 38 Hình 2.18 Hình ảnh dữ liệu tốc độ lún 15mm/năm so sánh giữa giai đoạn: 20052010 2015-2020 Nhận thấy vùng lún sâu (trên 15mm/năm) lan rợng phía Nam Sài Gòn Bình Chánh 39 Hình 2.19 Các khu vực có yếu tố địa lý giống khu ngập nước đường Ngũn Hữu Cảnh (đợ cao địa hình dưới 1.4m, tốc độ lún 10mm/năm) đông dân cư (khoảng 50 người/hecta) 40 Hình 2.20 Khả tiếp cận giao thông khu vực khác tương quan dân số 40 Hình 2.21 Hình ảnh dữ liệu địa hình tham gia vào thử nghiệm 43 Hình 2.22 Hình ảnh dữ liệu quy hoạch sử dụng đất 2016-2020 44 Hình 2.23 Quy trình Import dữ liệu vào URSCAPE 45 Hình 2.24 Đoạn mã Python dùng để Import dữ liệu vào URSCAPE 46 Hình 2.25 Cơng cụ Import Data phần mềm URSCAPE 47 Hình 2.26 So sánh cấu trúc dữ liệu dạng vector dữ liệu dạng Grid 48 Hình 2.27 Mở cửa sở lệnh Python 48 Hình 2.28 Bật trình chỉnh sửa 49 Hình 2.29 Bật trình chỉnh sửa 50 Hình 2.30 Chọn file “qgis2urscape.py” 50 Hình 2.31 Mẫu đoạn Scipt hiển thị 51 Hình 2.32 Tải dữ liệu Quy hoạch sử dụng đất quận lên QGIS 51 Hình 2.33 Cách mở bảng thuộc tinh lớp dữ liệu QHSDDQ2 52 Hình 2.34 Bảng tḥc tinh lớp dữ liệu QHSDDQ2 52 Hình 2.35 Các thơng tin sau nhập vào đoạn Script 53 Hình 2.36 Click vào “Run Scipt” để chạy 54 Hình 2.37 Nơi lưu trữ kết dạng “.csv” 54 Hình 2.38 Kết dữ liệu hiển thị sau mở phần mềm URSCAPE 55 Hình 2.39 Mở cửa sở lệnh Python 56 Hình 2.40 Bật trình chỉnh sửa 56 Hình 2.41 Mẫu đoạn Scipt hiển thị 57 Hình 2.42 Tải dữ liệu giaothong_re lên QGIS 57 Hình 2.43 Các thơng tin sau nhập vào đoạn Script 59 Hình 2.44 Gán giá trị “True” cho chức “forReachability” 59 Hình 2.45 Thông tin tạo lập dữ liệu cho Reachability 60 Hình 2.46 Cách thức phân loại đường 60 Hình 2.47 Phân cấp loại đường QGIS 61 Hình 2.48 Chọn trường tḥc tính “capduong” 61 Hình 2.49 Chọn “Run Script” 62 Hình 2.50 Nơi lưu trữ kết trả 62 Hình 2.51 Kết tạo lập dữ liệu cho Reachability 63 Hình 2.52 Kết sử dụng cơng cụ “Chồng lớp dữ liệu (Contour)” 63 Hình 2.53 Kết sử dụng công cụ “Khả tiếp cận (Reachability)” 64 Hình 2.54 Quy trình xử lý dữ liệu từ độ phân giải cao sang lưới chuẩn độ phân giải thấp 79 Hình 2.55 Minh họa ý nghĩa phương pháp nợi suy khơng gian (GIS Interpolation) 81 Hình 2.56 Thông tin dữ liệu tốc độ lún dạng geotiff (Src: Dr H.T.M.Dinh) 82 Hình 2.57 Sử dụng công cụ grid để tạo lưới chuẩn bao quanh lãnh thở Thành phố Hồ Chí Minh 83 Hình 2.58 Dùng Raster To Points để chuyển geotiff sang dạng điểm (point) 83 Hình 2.59 Hình ảnh lớp điểm velocity_2_diem.shp chuyển từ dữ liệu velocity.tiff 84 Hình 2.60 Hình ảnh chồng lớp thơng tin giữa dữ liệu điểm tốc đợ lún lưới ch̉n 84 Hình 2.61 Tính tốn giá trị tốc đợ lún cho lưới ch̉n 85 Hình 2.62 Hình ảnh khu vực có DEM dưới 1.25 mét có tốc đợ lún 12 mm/năm 86 Hình 2.63 Hình ảnh khu vực bị lún có nhiệt đợ dưới 30 đợ C số thực vật cao (trên 0.35) 86 Hình 2.64 Biểu diễn nhà đồ địa hình 1/2000, 1/5000 87 Hình 2.65 Dân số Thành phố Hồ Chí Minh qua thời kỳ 88 Hình 2.66 Phân bố dân số việc tính tốn dân cư cho từng cell grid 89 Hình 2.67 Sơ đồ quy trình tính tốn phân bố dân cư theo diện tích xây dựng 89 Hình 2.68 Bảng số liệu dân cư thành phố theo cấp huyện tính đến ngày 10/01/2004 90 Hình 2.69 Hình ảnh lớp dữ liệu chuẩn bị để xử lý QGIS 91 Hình 2.70 Các đối tượng nhà cắt theo từng cell grid 92 Hình 2.71 Diện tích xây dựng tính cho từng polygon nhà nằm từng cell 93 Hình 2.72 Dùng Join Attributes by Location để tính tởng diện tích xây dựng cell 94 Hình 2.73 Mỡi mợt cell có giá trị Tởng diện tích xây dựng cell 95 Hình 2.74 Kết tính tởng diện tích xây dựng theo từng q̣n huyện 96 Hình 2.75 Kết tính tốn mật đợ dân số theo diện tích xây dựng cho từng quận huyện 97 Hình 2.76 Kết tính dân số từng cell grid chuẩn 98 Hình 2.111 Cơng cụ “Building Area per Grid Cell” Hình 2.112 Kết quả tính tốn built_area 2.10.8 Tính tốn dân sớ dựa vào diện tích xây dựng cho grid cell sử dụng công cụ “Population per Grid Cell” 126 Truy cập menu URSCAPE Utilities  Population per Grid Cell, nhập thông tin sau: - District Layer (Polygon): Lớp dân số quận huyện dạng Polygon District Population Field: Trường chứa thơng tin dân số (ví dụ: dan_so) Grid Layer with building area field (Polygon): Lớp grid_built_area vừa tính toán ở bước Building Area per Grid Cell Field: Trường chứa thơng tin diện tích xây dựng grid cell (built_area) Hình 2.113 Cơng cụ “Population per Grid Cell” 127 Hình 2.114 Kết quả tính toán dân sớ theo diện tích xây dựng cho từng cell: grid_pop 2.10.9 Công cụ Urscape Data Importer Công cụ Urscape Importer kế thừa tích hợp từ Ur-scape Data Importer Plugin ( https://github.com/UrbanRuralSystems/ur-scape/tree/master/GIS/Plugins) Truy cập menu URSCAPE  Utilities  Urscape Importer: nhập thông số sau: - Input Layer: lớp dữ liệu cần import Field: Trường dữ liệu Output Type: Loại dữ liệu kết xuất (Data Layer/ Municipal Budget) Output Path: Đường dẫn thư mục lưu trữ Layer Name: Tên lớp dữ liệu Location: mơ tả vị trí (Ví dụ Tp.HCM) Resolution: kích thước lưới Date: Thơng tin ngày tháng Layer color: màu sắc Layer group: mơ tả nhóm lớp Metadata: Một số thông tin metadata (không bắt buộc) Chọn Run để thực 128 Hình 2.115 Cơng cụ Ur-scape Data Importer 2.10.10 Công cụ BaseMap Công cụ BaseMap hỗ trợ thêm vào QGIS một số dịch vụ đồ thông dụng Google, ESRI, Carto,… - Truy cập menu URSCAPE  BaseMap để chọn dịch vụ đồ cần thêm vào khung nhìn đồ 129 Hình 2.116 Cơng cụ BaseMap 130 Như vậy: - URSCAPE Plugin nghiên cứu xây dựng đáp ứng u cầu đề tài, hỡ trợ quy trình tính toán, xử lý biên tập dữ liệu GIS sẵn dùng phần mềm Urscape - Các công cụ URSCAPE Plugin phát triển mang tính tởng qt linh đợng, áp dụng cho khu vực địa lý bất kỳ, dữ liệu GIS có cấu trúc tương tự thể URSCAPE Plugin công bố dưới dạng mã nguồn mở, người dùng có download cài đặt https://github.com/thangqd/URSCAPE 131 miễn phí Github CHƯƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết Nhóm nghiên cứu thực công việc đăng ký theo kế hoạch đề đạt kết sau: Bảng 3.1: Tóm tắt các cơng việc đã thực hiện đề tài TT Nghiên cứu tổng quan phần mềm URSCAPE Nghiên cứu so sánh giải pháp phân tích dữ liệu khơng gian địa lý bằng Grid Vector đề xuất bối cảnh áp dụng hợp lý Rà sốt, ch̉n hóa nguồn dữ liệu có thiết kết quy trình thử nghiệm import hoặc tích hợp dữ liệu khơng gian địa lý vào URSCAPE Hoàn thành Báo cáo chuyên đề: Nghiên 100% cứu tổng quan phần mềm URSCAPE Báo cáo chuyên đề: Nghiên 100% cứu so sánh giải pháp phân tích dữ liệu khơng gian địa lý bằng Grid Vector đề xuất bối cảnh áp dụng hợp lý Báo cáo chuyên đề: Rà soát, 100% chuẩn hóa nguồn dữ liệu có thiết kết quy trình thử nghiệm import hoặc tích hợp dữ liệu không gian địa lý vào URSCAPE Báo cáo chuyên đề: Import 100% dữ liệu Vector, Grid vào URSCAPE theo kịch thiết kế Báo cáo chuyên đề: Nghiên 100% cứu đề xuất lưới chuẩn (grid) với độ phân giải khác cho Thành phố Hồ Chí Minh Báo cáo chuyên đề: Nghiên 100% cứu, đề xuất giải pháp xử lý dữ liệu khác độ phân giải lưới chuẩn thử nghiệm qua phần mềm QGIS Báo cáo chuyên đề: Nghiên 100% cứu, minh họa giải pháp phân bố dân cư theo diện tích xây dựng (tiến hành cho cấp Thành phố) Sản phẩm Nội dung công việc Import dữ liệu Vector, Grid vào URSCAPE theo kịch thiết kế Nghiên cứu đề xuất lưới chuẩn (grid) với độ phân giải khác cho Thành phố Hồ Chí Minh Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xử lý dữ liệu khác độ phân giải lưới chuẩn thử nghiệm qua phần mềm QGIS Nghiên cứu, minh họa giải pháp phân bố dân cư theo diện tích xây dựng (tiến hành cho cấp Thành phố) 132 10 Nghiên cứu, đề xuất giải pháp tính tốn giá trị tương quan khoảng cách giữa cell lưới chuẩn đối với đối tượng địa lý khác Báo cáo chuyên đề: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp tính tốn giá trị tương quan khoảng cách giữa cell lưới chuẩn đối với đối tượng địa lý khác Đánh giá ưu nhược điểm đề Báo cáo chuyên đề: Đánh giá xuất hướng phát triển cho ưu nhược điểm đề xuất công cụ URSCAPE hướng phát triển cho công cụ URSCAPE Thiết kế xây dựng công Báo cáo chuyên đề: Thiết kế cụ QGIS hỗ trợ xử lý và xây dựng công cụ import dữ liệu vào URSCAPE QGIS hỗ trợ xử lý import dữ liệu vào URSCAPE 100% 100% (Vượt tiến độ theo kế hoạch) 100% (Vượt tiến độ theo kế hoạch) Chi tiết công việc thực sau: Nghiên cứu tổng quan phần mềm URSCAPE: - Nghiên cứu tổng quan mơ hình hệ thống đối với URSCAPE - Nghiên cứu tởng quan khía cạnh dữ liệu đối với URSCAPE - Nghiên cứu tởng quan khía cạnh chức năng, công cụ URSCAPE - So sánh URSCAPE với phần mềm GIS khác (như QGIS, ArcGIS Pro) - Đề xuất phạm vi áp dụng URSCAPE Nghiên cứu so sánh giải pháp phân tích dữ liệu khơng gian địa lý bằng Grid Vector đề xuất bối cảnh áp dụng hợp lý - Nghiên cứu Vector khả phân tích dữ liệu Vector (GIS) - Nghiên cứu Grid khả phân tích dữ liệu Grid - So sánh phân tích Vector Grid đối với dữ liệu không gian địa lý - Nghiên cứu đề xuất nhu cầu chuyển đổi dữ liệu Vector sang Grid - Nghiên cứu khả truy vấn dữ liệu không gian địa lý bằng Grid URSCAPE Rà sốt, ch̉n hóa nguồn dữ liệu có thiết kết quy trình thử nghiệm import hoặc tích hợp dữ liệu khơng gian địa lý vào URSCAPE 133 Khảo sát dữ liệu GIS, Viễn thám có chọn lựa dữ liệu phục vụ thử nghiệm, - Thiết kế quy trình thử nghiệm import dữ liệu Vector vào URSCAPE - Thiết kế quy trình thử nghiệm import dữ liệu Grid dạng geotiff vào URSCAPE - Thiết kế quy trình thử nghiệm tích hợp ảnh trực giao vào URSCAPE theo chuẩn WMTS Import dữ liệu Vector, Grid vào URSCAPE theo kịch thiết kế - Import dữ liệu Vector, Grid vào URSCAPE theo quy trình thiết kế, bao gồm: o Dữ liệu dạng tuyến (Line) o Dữ liệu dạng vùng (Polygon) o Dữ liệu dạng điểm (Point) o Dữ liệu dạng grid (geotiff) - Tích hợp dữ liệu ảnh trực giao vào URSCAPE theo chuẩn WMTS hoặc TMS - Nghiên cứu thử nghiệm tạo lập dữ liệu cho công cụ Reachability; thực nghiệm đánh giá ưu điểm hạn chế công cụ - Đáng giá khả import, hiệu chỉnh hồn thiện quy trình Import dữ liệu nói vào URSCAPE dưới dạng hướng dẫn sử dụng Nghiên cứu đề xuất lưới chuẩn (grid) với đợ phân giải khác cho Thành phố Hồ Chí Minh - Xác định vai trò lưới chuẩn q trình xử lý khơng gian bằng grid (grid analysis) - Nghiên cứu đề xuất lưới chuẩn độ phân giải 100x100 mét, định hướng áp dụng thực tế - Nghiên cứu đề xuất lưới chuẩn độ phân giái 50x50 mét, định hướng áp dụng thực tế - Nghiên cứu đề xuất lưới chuẩn độ phân giải 10x10 mét đề xuất áp dụng thực tế Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xử lý dữ liệu khác độ phân giải lưới chuẩn thử nghiệm qua phần mềm QGIS - Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xử lý dữ liệu grid có đợ phân gỉải khác với đợ phân giải lưới chuẩn chọn100x100m - Thử nghiệm thực giải pháp đối với dữ liệu dạng grid, đánh giá kết đề xuất, bao gồm: o DEM (Mô hình số đợ cao) o NVDI (Chỉ số thực vật) - 134 o Dữ liệu nhiệt độ o Dữ liệu lún (inSAR) Nghiên cứu, minh họa giải pháp phân bố dân cư theo diện tích xây dựng (tiến hành cho cấp Thành phố) - Xử lý tính tốn diện tích xây dựng dựa vào dữ liệu đồ địa hình, phân bố diện tích xây dựng theo từng cell lưới ch̉n 100x100m - Tính tốn mật đợ dân số theo mét vng cho tồn Thành phố - Xử lý phân bố dân cư cho từng cell lưới chuẩn dựa vào diện tích xây dựng từng cell lưới - Import kết phân bố dân cư dưới dạng lưới vào URSCAPE Nghiên cứu, đề xuất giải pháp tính tốn giá trị tương quan khoảng cách giữa cell lưới chuẩn đối với đối tượng địa lý khác: - Nghiên cứu đề xuất quy trình xử lý xác định mối tương quan khoảng cách giữa cell đối với đối tượng điểm (trường học, bệnh viện, trụ sở UBND) - Nghiên cứu đề xuất quy trình xử lý xác định tương quan khoảng cách giữa cell đối với đối tượng đường giao thông (dạng line) - Thử nghiệm với dữ liệu: bệnh viện, trường học, trụ sở UBND đường giao thông dạng line Đánh giá ưu nhược điểm đề xuất hướng phát triển cho công cụ URSCAPE, tập trung vào cơng cụ sau: - Data Management - Contour - Export - Inspector - Reachability 10 Thiết kế xây dựng công cụ QGIS hỗ trợ xử lý import dữ liệu vào URSCAPE - Tạo lập lưới chuẩn theo địa giới hành Thành phố Hồ Chí Minh - Xử lý, tính tốn mối tương quan khoảng cách - Xử lý tính tốn chuyển dữ liệu grid (Geotiff) lưới ch̉n tạo sẵn - Phân bố dân số theo đơn vị hành cấp Thành phố - Xây dựng công cụ trực quan import dữ liệu vào URSCAPE (thay bằng cách xử dụng script) 3.2 Thảo luận Nhóm nghiên cứu tiến hành nghiên cứu kiến trúc chức phần mềm URSCAPE, đánh giá ưu nhược điểm trường hợp áp dụng phần mềm Trong thấy URSCAPE giải pháp gọn nhẹ, dễ sử dụng giúp 135 nhà hoạch định sách đưa định hướng ban hành định đòi hỏi nhanh chóng để đáp ứng thay đổi giới thực Qua nghiên cứu đánh giá URSCAPE ứng dụng sử dụng dữ liệu dạng grid phục vụ cho việc hoạch định sách mang tính vĩ mơ, có tính định hướng chiến lược nên yêu cầu dữ liệu vector cần phải chuyển hoặc xử lý để có ý nghĩa dưới dạng grid Đây định hướng xuyên suốt trình thử nghiệm sử dụng URSCAPE sau Nhóm nghiên cứu tiến hành thu thập, chuẩn hóa dữ liệu lựa chọn, xây dựng quy trình tiến hành import dữ liệu vào phần mềm URSCAPE theo kịch khác bảo đảm tính đa dạng, đầy đủ loại dữ liệu thực tế URSCAPE phân tích trực quan hóa dữ liệu dựa vào dữ liệu Vector dữ liệu dạng grid nên việc kết nối, chồng lớp dữ liệu với nhanh chóng, xác có ý nghĩa quan trọng việc định hướng giúp quan quản lý Nhà nước đưa định một cách nhanh gọn để phục vụ công tác quản lý nhà nước hiệu Quy trình import dữ liệu dạng Vector (điểm, đường, vùng) Grid (dạng geotiff) vào URSCAPE thực thành công phần mềm một cách đầy đủ hướng dẫn cách sử dụng một số công cụ phần mềm URSCAPE Nhóm nghiên cứu tiến hành đề xuất lưới chuẩn (grid) với độ phân giải khác cho Thành phố Hồ Chí Minh đồng thời đề xuất giải pháp xử lý dữ liệu khác độ phân giải lưới chuẩn thử nghiệm qua phần mềm QGIS Từ đó, nhóm tác giả xây dựng quy trình phân bố dữ liệu dân số theo diện tích xây dựng tiến hành import dữ liệu vào phần mềm URSCAPE URSCAPE phân tích trực quan hóa dữ liệu dựa vào dữ liệu grid nên việc phân bố dữ liệu dân cư theo diện tích xây dựng cần thiết có ý nghĩa cao việc định hướng đưa định phục vụ Nhân dân Trên sở nợi dung nghiên cứu, nhóm đưa đánh giá Đánh giá ưu nhược điểm đề xuất hướng phát triển cho công cụ URSCAPE; thiết kế xây dựng công cụ QGIS hỗ trợ xử lý import dữ liệu vào URSCAPE Các kết sở tảng để mở hướng nghiên cứu mở rộng cho đề tài Trong q trình thực đề tài, nhóm nghiên cứu nhận phối hợp hỗ trợ từ đơn vị tham gia việc khảo sát, thu thập dữ liệu, đặc biệt từ Sở Tài nguyên Mơi trường, từ nhóm nghiên cứu có thông tin, dữ liệu đầy đủ phục vụ phân tích, đánh giá Bản thân Trung tâm Cơng nghệ thơng tin Tài nguyên Môi trường đẩy mạnh nghiên cứu áp dụng công nghệ GIS vào công tác quản lý cung cấp dữ liệu cho đơn vị, một tiền đề thuận lợi cho việc nghiên cứu, triển khai phần mềm 3.3 Một số yêu cầu mở rộng nghiên cứu 136 Trên sở công việc mà đề tài thực yêu cầu mở rộng nghiên cứu từ thực tiễn, nhóm thực đề tài đề xuất một số hướng phát triển đề tài sau: - Cần tiếp tục phát triển, bổ sung, chỉnh sửa chưac phần mềm URSCAPE để trở thành phần mềm dùng chung Trong đặc biệt tăng cường chức liên quan đến thống kê đa tiêu chí đánh giá tương quan giữa dữ liệu (biến số) Kiến nghị có tính then chốt cần ưu tiên thực - Tiếp tục phát triển dữ liệu dựa dữ liệu mới (CSDL GIS 1/2000 1/5000 năm 2022 nguồn dữ liệu khác) cho phần mềm URSCAPE với độ phân giải cao (50x50 m) - Áp dụng cụ thể vào một số trường hợp cụ thể (Use-Case) để hỗ trợ định như: - Xây dựng công cụ mơ phỏng lún có tác đợng tác nhân: giao thơng, cơng trình dân dụng địa chất - Xây dựng công cụ mô phỏng biến động giá đất triển khai một quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất - Xây dựng công cụ mô phỏng biến đợng khí nhà kính dựa biến đợng mật đợ dân số cơng trình - Xây dựng cơng cụ mô phỏng dự báo lượng rác thải sinh hoạt dựa biến động dân cư 137 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Nhóm thực đề tài nỡ lực nghiên cứu hồn thành tốt nội dung đăng ký đề tài, bao gồm nợi dung sau: Nghiên cứu tởng quan phần mềm URSCAPE: mơ hình hệ thống, dữ liệu, chức công cụ; phạm vi áp dụng, khó khăn thuận lợi việc sử dụng so với phần mềm GIS khác Nghiên cứu so sánh giải pháp phân tích dữ liệu không gian địa lý bằng Grid Vector đề xuất bối cảnh áp dụng hợp lý Rà sốt, ch̉n hóa nguồn dữ liệu có thiết kết quy trình thử nghiệm import hoặc tích hợp dữ liệu không gian địa lý vào URSCAPE Thử nghiệm với dữ liệu dạng geotiff ảnh trực giao Import dữ liệu Vector, Grid vào URSCAPE theo kịch thiết kế Tích hợp dữ liệu ảnh trực giao vào URSCAPE theo chuẩn WMTS hoặc TMS Đáng giá khả import, hiệu chỉnh hoàn thiện quy trình Import dữ liệu nói vào URSCAPE dưới dạng hướng dẫn sử dụng Nghiên cứu đề xuất lưới chuẩn (grid) với độ phân giải khác cho Thành phố Hồ Chí Minh với đợ phân giải 100x100 mét, 50x50 mét, 10x10 mét Nghiên cứu, đề xuất giải pháp xử lý dữ liệu khác độ phân giải lưới chuẩn thử nghiệm qua phần mềm QGIS Thử nghiệm thực giải pháp đối với dữ liệu dạng grid, bao gồm: DEM (Mơ hình số đợ cao), NVDI (Chỉ số thực vật), Dữ liệu nhiệt độ, Dữ liệu lún (inSAR) Nghiên cứu, minh họa giải pháp phân bố dân cư theo diện tích xây dựng (tiến hành cho cấp Thành phố) Import kết phân bố dân cư dưới dạng lưới vào URSCAPE Nghiên cứu, đề xuất giải pháp tính tốn giá trị tương quan khoảng cách giữa cell lưới chuẩn đối với đối tượng địa lý khác: Đánh giá ưu nhược điểm đề xuất hướng phát triển cho công cụ URSCAPE, tập trung vào cơng cụ Data Management, Contour, Export, Inspector, Reachability 10 Thiết kế xây dựng công cụ QGIS hỗ trợ xử lý import dữ liệu vào URSCAPE 11 Nghiên cứu áp dụng cho phòng chống dịch COVID 19 đăng báo “Ứng dụng phần mềm URSCAPE phương pháp phân tích Gridbased phục vụ phân vùng nhạy cảm lan truyền dịch COVID-19 qua tiếp xúc” kỷ yếu Hội thảo “Nghiên cứu ứng dụng, phát triển hạ tầng dữ liệu không gian địa lý quốc gia, vai trò công nghệ đo đạc đồ đại” Viện Khoa học đo đạc đồ (Bộ TN&MT) tổ chức, đăng báo 138 “Dự báo khu vực lan truyền nhạy cảm COVID-19 dựa vào phương pháp hồi quy” Hội thảo “Chuyển đổi số công nghệ số khoa học trái đất, mỏ, môi trường – DIGITAL EME 2021” Trường Đại học TN&MT Thành phố Hồ Chí Minh tở chức 12 Tở chức Hợi thảo khoa học đề tài “Nghiên cứu, thử nghiệm ứng dụng URSCAPE để phục vụ hỗ trợ định dựa dữ liệu tài nguyên môi trường” Hội thảo gồm có báo cáo tham luận với 52 người tham dự 13 Tổ chức đào tạo hướng dẫn sử dụng kết đề tài cho Sở TN&MT, Trung tâm CNTT TN&MT, Sở Quy hoạch kiến trúc, Viện nghiên cứu phát triển Thành phố Hồ Chí Minh, đơn vị trực thuộc Sở TN&MT với buổi, tổng cộng 90 lượt người tham dự 4.2 Kiến nghị - Nhóm nghiên cứu kiến nghị Sở Khoa học công nghệ tiếp tục hỗ trợ quảng bá, đào đạo chuyển giao cho quan nhà nước để phát huy kết nghiên cứu đề tài - Nhóm nghiên cứu kiến nghị Sở Khoa học Cơng nghệ tiếp tục giao kinh phí để tiếp tục mở rộng nghiên cứu cho đề tài, đáp ứng yêu cầu mở rộng hệ thống (mục 3.3) đơn vị thụ hưởng Sở ban ngành khác 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO FCL, Hướng dẫn sử dụng URSCAPE, https://github.com/UrbanRuralSystems/ur-scape/tree/master/Docs Các tài liệu khác tại: https://urs.sec.sg/ Ur-scape Data Importer Plugin https://github.com/UrbanRuralSystems/ur-scape/tree/master/GIS/Plugins HCMGIS Plugin https://plugins.qgis.org/plugins/HCMGIS/ Phạm Thị Hồng Lê nnk (2020) Nghiên cứu phát hiện, đánh giá nhanh biến động bề mặt phục vụ cập nhật sở dữ liệu địa lý tỷ lệ 1:10.000 Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Cục, Cục Đo đạc, đồ Thông tin địa lý Việt Nam Lê Thị Thu Hiền (2017) Ảnh hưởng kích thước lưới tới kết tính tốn thủy lực dòng chảy lũ Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy lợi số 40 Trương Chí Quang nnk (2015) Mơ hình Markov- Cellular Automata mơ phỏng thay đổi sử dụng đất tỉnh ven biển đồng bằng sơng Cửu Long Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ Lê Minh Tâm nnk (2009) Nghiên cứu xây dựng chuẩn nội dung hệ thống đồ địa hình quốc gia phương án xây dựng hệ thống ký hiệu đồ địa hình số, Báo cáo kết đề tài NCKH cấp Bộ, Bộ Tài nguyên Môi trường Nguyễn Đăng Phương Thảo nnk (2011) Ứng dụng GIS phương pháp phân tích đa tiêu xác định vị trí bãi chôn lấp chất thải rắn cho quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh Hợi thảo ứng dụng GIS tồn quốc 10 Nguyễn Quang Việt nnk (2019) ứng dụng GIS đánh giá đa tiêu chí xác định khu vực thích hợp cho phát triển khu dân cư bối cảnh biến đởi khí hậu ở huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế Tạp chí Khoa học Đại học Huế 11 M Richards, M Ghanem, M Osmond, Y Guo, J Hassard Grid-based analysis of air pollution data Ecological Modelling 194 (2006) 274–286 12 J Wesseloo; K Woodward; J Pereira Grid-based analysis of seismic data Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy vol.114, 2014 13 Hasi Bagan, Yoshiki Yamagata Landsat analysis of urban growth: How Tokyo became the world's largest megacity during the last 40 years Remote Sensing of Environment, Volume 127, December 2012, Pages 210-222 14 Ming-Daw Su, Jui-Lin Kang, Ling-Fang Chang, and Albert S Chen A GRIDBASED GIS APPROACH TO REGIONAL FLOOD DAMAGE ASSESSMENT Journal of Marine Science and Technology, Vol 13, No 3, pp 184-192 (2005) 140