Gis 3d building e

Ứng dụng cơng nghệ GIS vào trực quan hố toà nhà E đại học UITLê Hoàng Huya, Đỗ Văn HưởngbaSinh viên đại học, ngành Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ Thông tin, 20521392@gm.ui

Thu thập liệu 3D vẽ nhà E trường UIT đồ 3D Ứng dụng công nghệ GIS vào trực quan hố tồ nhà E đại học UIT Lê Hoàng Huya, Đỗ Văn Hưởngb a Sinh viên đại học, ngành Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ Thông tin, 20521392@gm.uit.edu.vn Sinh viên đại học, ngành Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ Thông tin, 20521380@gm.uit.edu.vn b Tóm tắt Hiện nay, với nhu cầu việc quản lý sở hạ tầng ngày cao quy hoạch, du lịch, đánh giá, biến động, giao thông, trạng, giải tỏa, quản lý đất đai GIS cơng nghệ hỗ trợ tốt việc quản lý tương tác liệu thuộc tính liệu khơng gian có thay đổi mặt thời gian Tuy nhiên, với công nghệ đồ thể dạng 2D mặt phẳng cố định nên chưa thể góc nhìn, chưa cụ thể trực quan hóa không gian Nhận thức tầm quan trọng việc ứng dụng GIS đồ ngành nghề lĩnh vực, nhóm chúng em xin lựa chọn đề tài “Thu thập liệu 3D vẽ tòa nhà E UIT đồ 3D” dựa Công nghệ GIS, phần mềm ArcGis công cụ Geojson.io để thể nhìn khái qt tồ nhà dạng 3D để phục vụ cho công tác quản lý định hướng phát triển sau Mục tiêu đề tài xây dựng hồn chỉnh mơ hình 3D tịa nhà E UIT đồ 3D xây dựng CSDL hồn chỉnh, thể đầy đủ thơng tin trạng sở vật chất nhà E cụ thể như: số tầng, số phịng Từ khóa: Bản đồ 3D, Tịa nhà E – UIT, Cơng nghệ GIS, Phần mềm ArcGIS, công cụ Geojson.io 1 Mở đầu: Ngày với phát triển khoa học công nghệ đại với nhu cầu việc quản lý sở hạ tầng ngày cao quy hoạch, du lịch, đánh giá, biến động, giao thông, trạng, giải tỏa, quản lý đất đai Thì việc ứng dụng GIS đồ ngành nghề, lĩnh vực cần thiết Bởi GIS công nghệ mạnh mẽ hỗ trợ tốt việc quản lý tương tác tốt hai loại liệu thuộc tính liệu khơng gian với thay đổi thời gian Ở Việt Nam năm công nghệ phát triển xây dựng nhiều ứng dụng GIS để phục vụ cho mục đích quan trọng, nhiên hạn chế nguồn nhân lực, ứng dụng GIS chưa áp dụng cho nhiều dự án quốc gia để cung cấp thơng tin xác trực quan cho người có mong muốn tìm hiểu Đồng thời nay, công nghệ đồ thể dạng 2D mặt phẳng nên chưa thể góc nhìn, chưa cụ thể trực quan hóa khơng gian Đại học Công nghệ Thông tin TP.HCM (UIT) sở giáo dục uy tín hàng đầu Việt Nam, nơi đào tạo nghiên cứu lĩnh vực liên quan đến công nghệ thông tin UIT cam kết cung cấp môi trường học tập nghiên cứu tiên tiến, khuyến khích sáng tạo sẵn sàng đáp ứng nhu cầu học sinh giới chuyên môn Với đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm có tầm quốc tế, UIT đảm bảo chất lượng đào tạo cao mang lại hội phát triển khơng ngừng cho sinh viên Ngồi ra, UIT ln trọng đầu tư vào sở vật chất công nghệ đại nhằm nắm bắt xu hướng tiến ngành Công nghệ Thông tin Việc thực dự án nghiên cứu, việc biểu diễn E đồ 3D, minh chứng cho tiên phong sáng tạo UIT việc ứng dụng công nghệ vào thực tế UIT sử dụng cơng nghệ ArcGIS API để đơn giản hố việc mơ mơ hình 3D, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển tương lai Điều thể cam kết UIT việc áp dụng công nghệ đại nâng cao trải nghiệm học tập cho sinh viên Với tầm nhìn tiên tiến cam kết vững với chất lượng, UIT tiếp tục đóng góp vào phát triển ngành Công nghệ Thông tin cộng đồng xã hội Phương pháp nghiên cứu sở lý thuyết: 2.1 Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp phân tích, đánh giá, xử lý thống kê Phương pháp đồ (dùng ArcGIS để thành lập đồ, Google Maps, Google Earth, Geojson.io) Phương pháp chuyên gia, chuyển hệ trục tọa độ 2.2 Tổng quan hệ thống địa lý GIS: 2.2.1 Khái niệm GIS: GIS, hay Hệ Thống Thông Tin Địa Lý, công nghệ dùng để quản lý xử lý liệu địa lý khơng gian để phục vụ cho nhiều mục đích khác cơng việc sống hàng ngày Ngồi ra, GIS hệ thống bao gồm phần cứng máy tính, phần mềm, liệu địa lý thủ tục người sử dụng, tổ chức cách có hệ thống để hỗ trợ việc thu thập, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích trực quan hóa thơng tin khơng gian từ giới thực để giải vấn đề cụ thể tổng hợp thông tin Công cụ GIS cho phép người dùng tạo đồ tương tác, thực phân tích khơng gian, hiểu sâu mơ hình địa lý Nó sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực bao gồm thị hóa, quản lý tài ngun tự nhiên, quản lý địa trị, khoa học mơi trường, quản lý sở hạ tầng, nhiều lĩnh vực khác GIS đóng vai trị quan trọng việc hỗ trợ định dựa liệu địa lý việc giải vấn đề phức tạp liên quan đến không gian địa lý GIS ứng dụng số lĩnh vực như:  Quản lý tài nguyên môi trường  Đánh giá tiềm đất sản xuất nơng nghiệp  Quản lý địa  Xây dựng đồ  Quy hoạch quản lý đô thị 2.2.2 Ưu điểm nhược điểm việc sử dụng GIS: Là sản phẩm công nghệ tiến bộ, GIS đáp ứng mục tiêu nghiên cứu mới, đem lại hiệu cao so sánh với phương tiện cổ điển:        Là công cụ hỗ trợ tốt việc tiết kiệm thời gian chi phí việc lưu trữ số liệu Có thể số hóa cập nhật liệu cách dễ dàng Giao diện trực quan, hỗ trợ tốt việc quản lý, xử lý hiệu chỉnh Khả tích hợp liệu đa dạng Khả phân tích khơng gian Khả trình bày liệu trực quan Hỗ trợ tối đa, dễ dàng vấn đề truy cập phân tích số liệu từ nhiều nguồn định dạng khác Cụ thể, tổng hợp lần nhiều loại số liệu khác để phân tích nhanh chóng tạo lớp số liệu Nhược điểm:        Việc số hóa liệu thô (dữ liệu đồ dạng giấy) sang kỹ thuật số máy tính cịn tốn nhiều thời gian chi phí, đồng thời, địi hỏi kiến thức sâu mặt kỹ thuật Yêu cầu kỹ thuật, đòi hỏi hiểu biết máy tính yêu cầu lớn nguồn tài ban đầu Các trang thiết bị phần mềm GIS có giá cao thi trường Hiệu tài thu lại thấp số lĩnh vực ứng dụng Chi phí đầu tư ban đầu Kỹ sử dụng Tính xác liệu 2.2.3 Kết ứng dụng GIS thực tế: Trên giới:    Tại Trung Quốc, GIS sử dụng để quản lý tài nguyên nước GIS giúp nhà quản lý theo dõi lưu lượng nước, phân bổ nước hợp lý, giảm thiểu tình trạng nhiễm nước Tại Nhật Bản, GIS sử dụng để theo dõi tình trạng sạt lở đất GIS giúp nhà khoa học phát sớm mối đe dọa sạt lở, đưa biện pháp cảnh báo giảm thiểu thiệt hại Tại Hoa Kỳ, GIS sử dụng để lập đồ khu vực bị ảnh hưởng cháy rừng Bản đồ giúp nhà chức trách xác định khu vực nguy hiểm đưa biện pháp ứng phó kịp thời Ở Việt Nam:    Tại Việt Nam, GIS sử dụng để lập đồ quy hoạch thị GIS giúp nhà quy hoạch đưa kế hoạch sử dụng đất hợp lý, đảm bảo phát triển bền vững đô thị Tại Việt Nam, GIS ứng dụng lĩnh vực nông nghiệp, du lịch, y tế, GIS giúp tổ chức cá nhân nâng cao hiệu hoạt động, cải thiện chất lượng sống Tại TP Hồ Chí Minh, GIS ứng dụng để xây dựng hệ thống thông tin quản lý đất đai (QLĐĐ) trực tuyến Hệ thống cung cấp thơng tin đất đai tồn thành phố, bao gồm thơng tin địa giới hành chính, trạng sử dụng đất, quy hoạch sử dụng đất 2.3 Ứng dụng phần mềm ArcGIS: Mơ hình 3D tịa nhà UIT thể đồ án xây dựng sở liệu GeoDatabase hãng ESRI sử dụng phần mềm quản trị sở liệu công nghệ ArcGIS Đây hệ thống phần mềm cung cấp giải pháp cho cá nhân làm việc với công nghệ GIS từ thu nhập số liệu, hiệu chỉnh phân tích thơng tin mạng Internet từ cấp độ khác sở liệu địa lí phạm vi nhỏ hay mơ hình sở liệu lớn từ doanh nghiệp Trong thời đại công nghệ số nay, chuyên gia công nghệ GIS nhận định ESRI giải pháp mang tính tồn diện hồn chỉnh với khả khai thác toàn chức hệ thống thơng tin địa lí ứng dụng khác như: desktop, máy chủ, ứng dụng web thiết bị di động nay: Một số ưu điểm tính vượt trội công nghệ phần mềm ArcGis giúp hỗ trợ xây dựng hệ thống thông tin địa lý       Tạo môi trường lưu trữ quản lý thơng tin địa lý theo mơ hình sở liệu không gian hệ quản trị sở liệu quan hệ Mơ hình hóa thông tin cần quản lý, hỗ trợ khả cập nhật, thể tính đồng liệu, toàn vẹn liệu quan hệ đối tượng thơng tin Quản lý liệu, phân tích địa lý, sửa chữa xử lý liệu với liệu lưu trữ hệ sở liệu không gian Hỗ trợ công cụ đại từ hệ thống GIS để giải vấn đề địa hình như: nội suy bình độ, tính khối lượng lưu vực Đưa giải pháp cho phép xây dựng phân phối dịch vụ liệu hệ thống GIS Thể mơ hình sở liệu không gian trực quan với người sử dụng nhà phát triển công nghệ GIS khả thêm công cụ vào phần mềm, định nghĩa lại đối tượng thông tin thêm vào xây dựng hệ sở liệu không gian 2.4 Geojson.io: Geojson.io cơng cụ trực tuyến miễn phí cho phép người dùng tạo, chỉnh sửa chia sẻ tệp liệu địa lý định dạng GeoJSON Điều cho phép người dùng thêm đối tượng địa lý điểm, đường vùng vào đồ, chỉnh sửa thuộc tính đối tượng Geojson.io cung cấp tính nhập xuất liệu từ tảng dịch vụ đồ trực tuyến Mapbox GitHub Điều làm cho cơng cụ trở thành cơng cụ hữu ích cho việc tạo quản lý liệu địa lý dễ dàng, trình duyệt web mà khơng cần cài đặt phần mềm phức tạp Cơng cụ geojson.io có số tính bật:      Tạo chỉnh sửa liệu địa lý: Người dùng tạo mới, chỉnh sửa xóa đối tượng địa lý điểm, đường vùng trực tiếp đồ Chia sẻ lưu trữ liệu: Công cụ cho phép người dùng chia sẻ lưu trữ liệu địa lý tạo thông qua dịch vụ lưu trữ trực tuyến GitHub Tương tác liệu với dịch vụ đồ trực tuyến: Geojson.io cho phép nhập xuất liệu từ tảng dịch vụ đồ trực tuyến Mapbox GitHub, tạo điều kiện để tương tác liệu với tảng khác Hỗ trợ định dạng GeoJSON: Công cụ tập trung vào việc tạo chỉnh sửa liệu địa lý định dạng GeoJSON, định dạng phổ biến cho liệu địa lý dựa JSON Những tính giúp geojson.io trở thành công cụ hiệu cho việc tạo, chỉnh sửa quản lý liệu địa lý cách dễ dàng linh hoạt 2.5 ArcGIS API for Javascript: ArcGIS cung cấp API ngôn ngữ Javascipt hỗ trợ xây dựng đồ 3D thông tin địa lý Geojason Bộ ArcGIS API for Javascript hỗ trợ phát triển WebGIS đẹp mắt hồn tồn có khả đáp ứng nhu cầu tùy chỉnh nhà phát triển phần mềm Một số tính bật ArcGIS API for Javascript:  Trực quan hóa liệu thơng tin địa lí đồ 2D 3D  Xây dựng ứng dụng phân tích tương tác cách sử dụng hoạt động truy vấn, lọc phép tốn hình học  Bộ tiện ích API đa dạng sử dụng hiệu nhà phát triển phần mềm WebGis như: Legend Widget, Rich Popups, Editor widget Phân tích hệ thống: 3.1 Sơ đồ trường hợp sử dụng ứng dụng (Usecase diagram): 3.2 Sơ đồ luồng liệu ứng dụng (Data Flow Diagram): 3.3 Sơ đồ trình tự (Sequence Diagram): Giữa người dung hệ thống có tương tác người dùng thực thao tác với vật thể: tòa A, phòng học, cửa sổ,… Hệ thống xử lý tín hiệu, truy vấn liệu gửi thơng tin cho người dùng thơng qua hình thông báo, thể thông thông tin: số phỏng, người,… Thiết kế ứng dụng: 4.1 Số hóa liệu: Hệ thống GIS hỗ trợ nhiều định dạng khác nhau, nên việc chuyển đổi liệu từ nguồn khác sang GIS đơn giản, dẫn đến việc thực số hóa liệu ngày dễ dàng 4.1.1 Chuyển liệu từ vẽ AutoCAD sang GIS: Bằng công cụ chyên dụng hệ thống GIS, việc số hóa liệu từ vẽ AutoCAD vào hệ thống GIS trở nên dễ dàng Các định dạng AutoCAD như: DWG, DXF,… đọc Để việc số hóa xác, cần thực việc sau trước số hóa:  Xác định hệ tọa độ AutoCAD để tự động gán hệ quy chiếu đồ chuyển đổi sang liệu GIS   Định nghĩa đối tượng cần số hóa ba định dạng chính: - Định dạng điểm (Point) - Định dạng đường (Line) - Định dạng vùng (Polygon) Gán liệu thuộc tính đối tượng cần số hóa, chuyển đổi 4.1.2 Chuyển liệu từ vẽ giấy sang GIS: Việc chuyển đổi liệu từ vẽ giấy sang GIS tiếp cận theo hai hướng khác nhau:  Dùng cơng cụ số hóa để nhập trực tiếp liệu vào GIS Tuy nhiên, ta cần biết tọa đổ củ thể đối tượng cần nhập liệu để đạt kết xác  Quét đồ giấy sang liệu dạng ảnh máy SCAN, sau đăng ký tọa độ cho ảnh số hóa liệu vào hệ thống GIS Tuy nhiên, để thu liệu xác tỉ lệ vẽ phải 4.1.3 Chuyển liệu từ ảnh vệ tinh (viễn thám) sang GIS: Việc sử dụng viễn thám vào hệ thống GIS giúp cho liệu địa hình (dữ liệu nền) đo xác (do cập nhật liên tục) Tuy nhiên, chuyển liệu từ ảnh viễn thám sang hệ thống GIS ta cần nắn chỉnh ảnh để số hóa xác 4.2 Cấu trúc liệu Node: Ta cần phải xác định vị trí vệt thể chiều khơng gian tọa độ Đồng thời, thêm số thuộc tính để dễ dàng cho việc truy xuất liệu từ hệ thống, thông qua “properties” Các bước thực nghiệm: Điều tra thu thập số liệu: Thực số hóa liệu từ nguồn liệu có sẵn trước Xây dựng sở liệu khơng gian thuộc tính: Sau có số liệu, ta tiến hành chia nhỏ thuộc tính theo chiều khơng gian Từ tiến hành xây dựng sở liệu không gian dựa tầng liệu (data layer) xử lý trước Xây dựng đồ, mô 3D: - Thực chuyển đổi liệu số hóa vào tập tin GeoJson để quản lý vật thể, thuộc tính - Thêm mơ-đun (module) cần thiết để tiến hành vẽ mô phỏng: SceneView, Map, GeoJsonLayer,… - Khai báo thuộc tính hiển thị vật thể không gian chiều - - Kết thực nghiệm: Xây dựng trang web đáp ứng đầy đủ yêu cầu đề Xây dựng nhà E hồn chỉnh, xem thơng tin tầng, phịng Hình 1: Hình ảnh tồn nhà E – UIT đồ 3D (nhìn theo phương ngang) Hình 2: Hình ảnh tồn nhà E – UIT đồ 3D (nhìn từ xuống) Kết luận: Trong thời đại cơng nghệ số hóa đầy hứa hẹn, không gian địa lý đồ ba chiều (3D) đóng vai trị quan trọng quy hoạch phát triển thị mơ cơng trình kiến trúc đáng kể quy mô quốc gia Bài báo cáo trình bày kết thực nghiệm nghiên cứu để tạo mơ hình 3D chân thực tồ nhà E trường Công nghệ thông tin - ĐHQG Việt Nam Bài báo cáo tập trung vào sản phẩm khoa học lĩnh vực thơng tin địa lý, góp phần nâng cao đại hóa sở hạ tầng kỹ thuật, mở rộng loại hình sản phẩm ngành địa lý Điều giúp thúc đẩy việc áp dụng đồ 3D theo xu hướng toàn cầu Kết báo cáo cung cấp sở khoa học thực tiễn để đánh giá sản phẩm công nghệ mới, phục vụ cho nhà nước cán quản lý việc sử dụng hệ thống thông tin địa lý cách hiệu nhiều lĩnh vực quan trọng Tuy nhiên, báo cáo khởi đầu trình thực nghiệm, cần có dự án triển khai rộng lớn để đánh giá hồn thiện quy trình Tài liệu tham khảo [1] Community, [online] Available: “https://community.esri.com/t5/arcgis-api-for-javascript-blog/arcgis-api-for-javascript-4-16-and3-33/ba-p/883170” [2] Ứng dụng ArcGis, [online] Available: “https://gialai.gov.vn/khoa-hoc-cong-nghe/ung-dung-arcgis-de-chuan-hoa- viec-xay-dungquan-ly-cap-nhat-chinh-ly-co-so-du-lieu-trong-cong-tac-cap-dat-cho-cac-to-chuc-tren-dia-ban-tinh-gialai.23.aspx” [3] Community, [online] Available: “https://community.esri.com/t5/net-and-the-esri- javascript-api-questions/how-to-use-arcgis-into-aasp-net-based-web/td-p/877670” [4] Cổng thông tin điện tử, [online] Available: “https://gialai.gov.vn/khoa-hoc-cong-nghe/ung-dung-arcgis- de-chuan-hoa-viec-xaydung-quan-ly-cap-nhat-chinh-ly-co-so-du-lieu-trong-cong-tac-cap-dat-cho-cac-to-chuc-tren-dia-ban-tinh- gia-lai.23.aspx” [5] Climatechangegis, [online] Available: “https://climatechangegis.blogspot.com/2012/03/arcgis-giai-phap-toan-dien-cho-hethong_7360.html” [6] 123Doc, [online] Available: “https://123docz.net/document/208051-noi-dung-va-ket-qua-thuc- hien.htm” Phụ lục: Tên luận văn tốt nghiệp đề xuất: Dựa tính từ ArcGIS việc số hóa liệu vật thể khơng gian 2D/3D Có thể kết hợp với ngành xây dung thiết kế để chuyển đổi hóa số liệu sang liệu GIS công tác quản lý địa quy hoạch thị địa bàn Tên luận văn: “Ứng dụng ArcGIS để xây dựng, chuẩn hóa liệu cơng tác quản lý địa quy hoạch thị địa bàn tỉnh/thành phố” Các câu hỏi trình thuyết trình: 2.1 Chia sẻ, hướng dẫn tích hợp mobile: Trang chủ ArcGIS API có hướng dẫn cụ thể cho tảng: https://developers.arcgis.com/ Các tảng hỗ trợ cho Lập trình viên: Javascript, Android, iOS, Net, Java, Qt Python Ngồi số module miễn phí, ArcGIS cịn triển khai thêm số gói SDK cho doanh nghiệp: ArcGIS pro SDK, ArcGIS Enterprise SDK, ArcGIS Earth Automation API,… 2.2 Sự khác SketchUp & ArcGIS API for Javascript: - Sketchup phần mềm mô 3D cho ngành xây dựng thiết kế, mơ lại tất vật thể không gian ứng dụng (khơng có khơng gian tọa độ) Cụ thể, thấy đến chi tiết, hiệu chỉnh góc chiếu mặt trời, Phần mềm dễ thao tác, khơng địi hỏi nhiều phần cứng hệ thống giao diện trực quan - Còn ArcGIS API for Javscript tương tự, vật thể khơng gian 2D/3D có gắn với tọa độ định, thể giá trị với thực tế ta truy cập Maps, vệ tinh Giao diện công cụ trực quan dễ thao tác Bên cạnh đó, ArcGIS cịn tích hợp vào Mobile/Desktop, cho phép lập trình viên xử lý số liệu vật thể, trực quan hóa 2D/3D