Ứng dụng GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu hạ tầng đô thị phục vụ giảm thiểu tai biến ngập lụt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -* - HOÀNG VĂN TÙNG ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HẠ TẦNG ĐÔ THỊ PHỤC VỤ GIẢM THIỂU TAI BIẾN NGẬP LỤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  HOÀNG VĂN TÙNG ỨNG DỤNG GIS TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HẠ TẦNG ĐÔ THỊ PHỤC VỤ GIẢM THIỂU TAI BIẾN NGẬP LỤT Chuyên ngành: Bản đồ viễn thám hệ thông tin địa lý Mã số: 60440214 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Nguyễn Hữu Xuân TS Bùi Quang Thành XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG Giáo viên hướng dẫn Chủ tịch Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ khoa học TS Bùi Quang Thành Hà Nội - 2018 PGS TS Đinh Thị Bảo Hoa LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, đầy đủ chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan, giúp đỡ cho việc nghiên cứu thực tế địa phương để thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn HỒNG VĂN TÙNG LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, trước hết, xin chân thành cảm ơn TS Bùi Quang Thành, Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TS Nguyễn Hữu Xuân, Khoa Địa lý, Đại học Quy Nhơn trực tiếp hướng dẫn suốt thời gian thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn góp ý chân thành thầy, cô giáo khoa Địa lý, khoa Sau Đại học - Trường Đại học Khoa học tự nhiên Đại học quốc gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng Quản lý Đơ thị - UBND Thành phố Phủ Lý giúp đỡ thời gian nghiên cứu, thực đề tài Trong nghiên cứu có sử dụng số kết tham gia nhóm nghiên cứu thực đề tài cấp Nhà nước "Nghiên cứu kết hợp ảnh viễn thám quang học radar thành lập đồ chuyên đề quân sự, hỗ trợ đánh giá địa hình lãnh thổ Việt Nam vùng phụ cận phục vụ nhiệm vụ quốc phòng" (mã số VT-UD.05/16-20 thuộc Chương trình KHCN Vũ trụ giai đoạn 2016-2020 TS Hoàng Minh Ngọc, Cục Bản đồ/BTTM làm Chủ nhiệm đề tài) Xin chân thành cám ơn Nghiên cứu tài trợ Quỹ phát triển khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 105.99-2016.05 TS Bùi Quang Thành làm chủ nhiệm Xin trân trọng cám ơn Tôi xin chân thành cảm ơn tới người thân gia đình đồng nghiệp khích lệ, tạo điều kiện tốt cho tơi q trình thực đề tài Một lần xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn HOÀNG VĂN TÙNG MỤC LỤC  LỜI CẢM ƠN     DANH MỤC HÌNH  8  DANH MỤC BẢNG   10   DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT   11   Tính cấp thiết đề tài   13   Mục tiêu nghiên cứu, câu hỏi nghiên cứu:  2.1 Mục tiêu nghiên cứu:  14   14   2.2 Câu hỏi nghiên cứu: 14   Nhiệm vụ nghiên cứu   15   Phƣơng pháp nghiên cứu   15   CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU   17   1.1 Các ứng dụng GIS đô thị giới Việt Nam   17   1.1.1 Lịch sử xu phát triển GIS đô thị   17   1.1.2 Các ứng dụng GIS đô thị giới   19   1.1.3 Các ứng dụng GIS đô thị Việt Nam   20   1.2 Giới thiệu hệ thống GIS đô thị   25   1.2.1 Thông tin hạ tầng đô thị   25   1.2.2 Định nghĩa hệ thống thông tin địa lý (GIS)  32   1.2.3 Các nguyên lý GIS   36   1.3 Quy trình nghiên cứu ứng dụng GIS quản lý hạ tầng đô thị phục vụ   giảm thiểu tai biến ngập lụt   43   CHƢƠNG TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ, XÂY   DỰNG HỆ THỐNG GIS HẠ TẦNG ĐÔ THỊ   45   2.1 Tổng quan điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, sở hạ tầng Thành phố   Phủ Lý, tỉnh Hà Nam   45   2.1.1 Điều kiện tự nhiên   45   2.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội   47   2.1.3 Điều kiện sở hạ tầng   49   2.2 Cơ sở xây dựng GIS hạ tầng đô thị   53   2.2.1 Quy trình ứng dụng công nghệ GIS quản lý hạ tầng đô thị   2.2.2 Đánh giá trạng nhu cầu sử dụng GIS hạ tầng đô thị   54   2.2.3 Cơ sở xác định khung thông tin lựa chọn chuẩn GIS hạ tầng đô thị   2.3 Thiết kế hệ thống GIS hạ tầng đô thị   57   2.3.1 Xác định mục tiêu   57   2.3.2 Thiết kế mô hình tổng thể GIS hạ tầng thị  57   2.3.3 Thiết kế cấu trúc lớp liệu GIS hạ tầng đô thị   58   2.4 Thu thập xây dựng hệ thống GIS hạ tầng đô thị   69   2.4.1 Nguồn phương pháp thu thập liệu đô thị   69   2.4.2 Triển khai khảo sát thu thập liệu hạ tầng đô thị   72   2.4.3 Quy trình xử lý, biên tập xây dựng CSDL GIS   74   2.4.4 Chuyển đổi liệu sẵn có vào CSDL GIS hạ tầng thị   2.4.5 Tích hợp hồn thiện CSDL GIS hạ tầng thị   2.5 Tổ chức quản lý hệ thống GIS hạ tầng đô thị   2.5.1 CSDL GIS đô thị   82   83   84   2.5.2 CSDL GIS hạ tầng giao thông đô thị   87   2.5.3 CSDL GIS cấp nước đô thị   90   2.5.4 CSDL GIS nước xử lý nước thải thị   93   2.5.5 CSDL GIS chất thải rắn vệ sinh môi trường đô thị   96   2.5.6 CSDL GIS xanh đô thị   99   2.5.7 CSDL GIS hạ tầng kỹ thuật đô thị khác   102   CHƢƠNG KHAI THÁC SỬ DỤNG GIS HẠ TẦNG ĐÔ THỊ   103   3.1 Các chức phân tích GIS hạ tầng thị   103   3.2 Tra cứu hiển thị thông tin hạ tầng đô thị   3.3 Lập báo cáo trạng hạ tầng đô thị  107   3.3.1 Lập báo cáo sử dụng đất đô thị   107   3.3.2 Lập báo cáo giao thông đô thị   110   3.3.3 Lập báo cáo hạ tầng đô thị khác   111   104   53   78   55   3.4 Các ứng dụng phân tích tổng hợp GIS hạ tầng đô thị   3.4.1 Đánh giá nguy môi trường đô thị   112   112   3.4.2 Quản lý xây dựng   113   3.4.3 Điều chỉnh lập quy hoạch đô thị   114   3.5 Ứng dụng CSDL đô thị nghiên cứu ngập lụt   114   3.5.1 Quản lý giảm thiểu nguy ngập lụt đô thị   115   3.5.2 Không gian mức độ ảnh hưởng ngập lụt   116   3.5.3Xác định thành lập đồ phạm vi ảnh hưởng ngập lụt   118   KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ   124   TÀI LIỆU THAM KHẢO   126   PHỤ LỤC   129   A KẾT QUẢ THÀNH LẬP BẢN ĐỒ   129   B MỘT SỐ VỊ TRÍ ĐO GPS VÀ HÌNH ẢNH THỰC ĐỊA TẠI THÀNH PHỐ   PHỦ LÝ – TỈNH HÀ NAM   136  DANH MỤC HÌNH  Hình 1.1: Các ứng dụng đa dạng công nghệ GIS (Nguồn: ESRI)  18   Hình 1.2: Xu công nghệ GIS tăng cường khả chia sẻ tính tiện dụng cho   người dùng (Nguồn: ESRI)  19   Hình 1.3: Quy trình nghiên cứu quy hoạch hệ thống sở hạ tầng đô thị   28   Hình 1.4: Tháp thơng tin đô thị với luồng thông tin tổng hợp sách   đưa vào hoạt động   30   Hình 1.5: Các thành phần tạo nên hệ thống thông tin địa lý (GIS)  33   Hình 1.6: Các chức GIS hạ tầng kỹ thuật đô thị [24].  34   Hình 1.7: Mơ hình thể đối tượng địa lý lớp đồ GIS  (Nguồn: ESRI)  37   Hình 1.8: Mơ hình liệu vector raster (Nguồn: ESRI)  38   Hình 1.9: Các lớp liệu GIS cần đưa hệ tọa độ thực   Hình 1.10: Các thơng số Hệ tọa độ quốc gia VN2000   39   40   Hình 1.11: Mơ hình CSDL quan hệ bảng liệu thuộc tính GIS 41   Hình 1.12: Mơ hình CSDL quan hệ khơng gian   42   Hình 1.13: Quy trình nghiên cứu ứng dụng GIS quản lý hạ tầng đô thị phục   vụ giảm thiểu tai biến ngập lụt   43   Hình 2.1: Quy trình ứng dụng công nghệ GIS quản lý hạ tầng thị   Hình 2.2: Quy định hành quản lý hạ tầng đô thị   56   Hình 2.3: Mơ hình tổng thể GIS hạ tầng đô thị TP Phủ Lý   58   Hình 2.4: Mơ hình quản lý CSDL GIS tích hợp cấp đô thị ArcGIS   54   59   Hình 2.5: Nguồn thơng tin liệu hạ tầng đô thị   71   Hình 2.6: Quy trình xử lý, biên tập xây dựng CSDL hạ tầng đô thị   74   Hình 2.7: Mơ hình chuyển đổi liệu vào phần mềm ArcGIS   78   Hình 2.8: Cập nhật liệu hạ tầng đô thị từ khảo sát GPS   79   Hình 2.9:Cập nhật đồ hạ tầng đô thị từ liệu đo vẽ   79   Hình 2.10: Cách chuyển đổi liệu từ AutoCAD sang định dạng ArcGIS   Hình 2.11: Ảnh vệ tinh khu vực phường Châu Sơn, TP Phủ Lý   81   Hình 2.12: Cập nhật liệu giao thông đô thị TP Phủ Lý từ ảnh vệ tinh   Hình 2.13: Cây thư mục CSDL GIS hạ tầng đô thị TP Phủ Lý   80   82   81  132 133 134 135 B MỘT SỐ VỊ TRÍ ĐO GPS VÀ HÌNH ẢNH THỰC ĐỊA TẠI THÀNH PHỐ PHỦ LÝ – TỈNH HÀ NAM 136 Điểm đo: GPS 01 -Khu vực Vườn hoa Nam Điểm đo: GPS 02 -UBND TP Phủ Lý, tỉnh Hà Nam Cao Điểm đo: GPS 04 -Khu vực Đường 3/7 Điểm đo: GPS 03 -Khu vực Hồ Chùa Bàu Điểm đo: GPS 05 -Khu vực Đường 3/7 137 Điểm đo: GPS 06 -Ngõ khu dân cư, gần hồ Nam Trần Hưng Đạo Điểm đo: GPS 07 -Ngõ khu dân cư, gần hồ Nam Trần Hưng Đạo Điểm đo: GPS 08 -Ngõ khu dân cư, gần hồ Nam Trần Hưng Đạo Giam Điểm đo: GPS 09 -Đường dẫn vào hồ Trại 138 ... kiện sở hạ tầng   49   2.2 Cơ sở xây dựng GIS hạ tầng đô thị   53   2.2.1 Quy trình ứng dụng công nghệ GIS quản lý hạ tầng đô thị   2.2.2 Đánh giá trạng nhu cầu sử dụng GIS hạ tầng đô thị. .. ứng dụng GIS quản lý hạ tầng đô thị phục   vụ giảm thiểu tai biến ngập lụt   43   Hình 2.1: Quy trình ứng dụng cơng nghệ GIS quản lý hạ tầng thị   Hình 2.2: Quy định hành quản lý hạ tầng. .. nhật liệu thị từ ảnh vệ tinh; Tích hợp hồn thiện CSDL GIS hạ tầng đô thị Phương pháp đồ:Với sở liệu hạ tầng đô thị xây dựng liệu chuẩn hóa Từ xây dựng đồ phục vụ cho quản lý hạ tầng đô thị Thành