1.3.1. Tổng quan về GIS
Hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographic Information System) đƣợc hình thành từ những năm 1960 và phát triển rất nhanh trong 20 năm lại đây. GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phịng ở nhiều nơi trên thế giới. Trong đó, có nhiều quan điểm tiếp cận khác nhau khi định nghĩa về GIS, và dƣới đây là một số định nghĩa về GIS:
Dƣới góc độ cơng nghệ thông tin: “GIS là hệ thống đƣợc thiết kế để làm việc với dữ liệu có quy chiếu bởi tọa độ không gian hay địa lý,... GIS vừa là hệ cơ sở dữ liệu với các năng lực cụ thể đối với dữ liệu quy chiếu không gian, vừa là một tập hợp các phép tính để làm việc với dữ liệu” [8].
Dƣới góc độ quản lý: “GIS là một thực thể có thể chế, phản ánh một cơ cấu tổ chức tích hợp cơng nghệ với cơ sở dữ liệu , kinh nghiệm, chuyên môn và sự hỗ trợ tài chính liên tục theo thời gian” [8].
Hình 1.1: Các thành phần của GIS [29]
Dƣới góc độ trợ giúp quyết định: “GIS là hệ thống trợ giúp quyết định địi hỏi thích hợp dữ liệu quy chiếu khơng gian trong một môi trƣờng giải quyết vấn đề” [8].
Nếu xét dƣới góc độ hợp phần và chức năng, GIS có thể đƣợc hiểu là một tập hợp có tổ chức phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa lý, nhân sự đƣợc thiết kế để thu thập, lƣu trữ, cập nhật, xử lý, phân tích và mơ hình hóa tất cả các dạng thơng tin có quy chiếu địa lý [8].
Thực tế chỉ ra rằng, GIS rất mạnh trong các vấn đề liên quan đến phân tích khơng gian, khả năng quản lý khối lƣợng lớn dữ liệu, tự động hóa các tác vụ lặp lại và tham gia vào nhiều lĩnh vực của đời sống, xã hội. Quản lý đất đai là lĩnh vực đƣợc hƣởng lợi về những ƣu điểm của GIS, nó đƣa ra những giải pháp quy hoạch, xây dựng, phát triển cơ sở hạ tầng giao thông, giúp các nhà quản lý đƣa ra những giải pháp nhanh chóng, chính xác và tối ƣu nhất [8].
1.3.2. Khả năng ứng dụng GIS trong cơng tác giải phóng mặt bằng
GIS có rất nhiều chức năng, trong đó có các chức năng có thể đƣợc sử dụng trong việc phân tích khơng gian, tìm kiếm và quản lý thơng tin thửa đất cùng với bất động sản trên đó, xử lý và tính tốn dữ liệu. Một số chức năng của GIS có thể đáp ứng cơng tác GPMB các dự án giao thông đô thị nhƣ: quản lý dữ liệu, chồng xếp các lớp dữ liệu, truy vấn tìm kiếm thơng tin,...
* Chức năng quản lý dữ liệu
GIS quản lý dữ liệu theo các đối tƣợng dạng điểm (Point), đƣờng (Line), vùng (Polygon). Dữ liệu thuộc tính của các đối tƣợng đƣợc lƣu trong bảng thuộc tính duy nhất tƣơng ứng với đối tƣợng khơng gian. Khi xây dựng CSDL cần liên kết giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính bằng các cơng cụ trong GIS nhƣ tạo vùng, liên kết dữ liệu (Join data).
- Công cụ tạo vùng: Đƣợc sử dụng để tạo lớp đối tƣợng dạng Polygon từ các đối tƣợng dạng Line, thƣờng là các thửa đất và nhà trên đất.
- Cơng cụ liên kết dữ liệu: Có 2 cách liên kết dữ liệu là liên kết theo thuộc tính và liên kết theo khơng gian. Khi liên kết theo thuộc tính thì trƣờng giá trị liên kết phải đƣợc thể hiện trên cả 2 bảng thuộc tính. Khi liên kết theo không gian sẽ tạo ra lớp dữ liệu mới chứa các thơng tin thuộc tính có trong bảng mà nó liên kết.
* Chồng xếp các lớp thông tin
Các lớp dữ liệu chuyên đề đƣợc chồng xếp lên nhau tạo thành một lớp dữ liệu chuyên đề mới chứa những thông tin đƣợc chiết xuất từ các lớp dữ liệu đầu vào nhằm phục vụ cho các nhiệm vụ khác nhau về quản lý Nhà nƣớc. Ví dụ: sau khi
chồng xếp lớp dữ liệu quy hoạch và lớp dữ liệu địa chính có thể biết thửa đất nào bị thu hồi, diện tích thu hồi là bao nhiêu, tình trạng pháp lý của thửa đất thu hồi là nhƣ thế nào, để đƣa ra phƣơng án bồi thƣờng thỏa đáng cho chủ sử dụng đất,...
Có 2 dạng chồng xếp thông tin là chồng xếp lớp thông tin raster và chồng xếp lớp thông tin vectơ. Đề tài sử dụng kiểu chồng xếp thông tin vectơ để tạo ra các lớp dữ liệu mới phục vụ cơng tác GPMB.
Hình 1.2: Chức năng chồng xếp các lớp thông tin của GIS [20]
Các phép toán chồng xếp hay đƣợc sử dụng là Union và Intersect.
a. Công cụ Union b. Cơng cụ Intersect
Hình 1.3: Minh họa các chức năng Union và Intersect [20]
- Chức năng Union: đây là phép tạo lớp dữ liệu mới từ 2 hay nhiều lớp dữ liệu khác nhau. Kết quả thu đƣợc lớp dữ liệu mới chứa đầy đủ thông tin cả không gian và thuộc tính của các lớp dữ liệu đầu vào.
- Chức năng Intersect: Cũng giống nhƣ chức năng Union, chức năng Intersect cũng tạo ra lớp dữ liệu mới từ 2 hay nhiều lớp dữ liệu đầu vào. Nhƣng khác là kết quả thu đƣợc lớp dữ liệu chỉ chứa thông tin khơng gian và thuộc tính của phần giao nhau của các lớp dữ liệu đầu vào [20].
* Truy vấn tìm kiếm thơng tin:
Trong GIS, dữ liệu đƣợc truy vấn tìm kiếm theo thuộc tính và theo không gian. Dữ liệu đƣợc tìm kiếm theo thuộc tính bằng ngơn ngữ truy vấn SQL và tìm kiếm theo quan hệ không gian giữa các lớp dữ liệu. Dữ liệu sau khi đƣợc chọn có thể đƣợc tách chiết thành các lớp dữ liệu mới theo nhu cầu ngƣời sử dụng. Trong đề tài, chức năng tìm kiếm thơng tin theo thuộc tính đƣợc sử dụng để lựa chọn và tách dữ liệu thành từng lớp theo các đối tƣợng. Chức năng tìm kiếm khơng gian để gán hệ số thửa đất theo vị trí của chúng.
* Chức năng xử lý, phân tích dữ liệu
- Tính giá đất: Trên cơ sở giá đất tại các vị trí lấy mẫu, sử dụng các phép tốn biến đổi cũng nhƣ hàm nội suy trong GIS để thành lập bản đồ vùng giá trị đất đai trên nền bản đồ địa chính. Có thể sử dụng bản đồ này làm tƣ liệu tham khảo trong định giá đất, đƣa ra mức giá đất phù hợp cho từng tuyến đƣờng làm cơ sở trong tính tốn giá trị thửa đất đƣợc bồi thƣờng khi Nhà nƣớc thu hồi.
- Giải một số bài tốn ứng dụng khác nhƣ tìm kiếm vị trí và thiết kế tuyến tối ƣu thông qua việc lƣợng hóa các lớp thơng tin dữ liệu đã có kết hợp với kiến thức chuyên gia và các công cụ hỗ trợ của GIS. Phục vụ cho việc quy hoạch, tìm vị trí thích hợp để xây dựng tuyến giao thông nội đô.
1.3.3. Giới thiệu về phần mềm ArcGIS
ArcGIS của hãng ESRI là hệ thống GIS hàng đầu thế giới hiện nay, cung cấp giải pháp toàn diện từ thu thập, nhập số liệu, chỉnh lý phân tích và phân phối thông tin trên mạng Internet với các cấp độ khác nhau nhƣ CSDL địa lý cá nhân hay CSDL của doanh nghiệp.
Về mặt công nghệ, hiện nay các chuyên gia GIS coi công nghệ của ESRI là một giải pháp mang tính chất mở, tổng thể và hồn chỉnh, có khả năng khai thác hết các chức năng của GIS trên các ứng dụng khác nhau nhƣ: Deskop (ArcGIS Deskop), máy chủ (ArcGIS Server), các ứng dụng Web (ArcIMS, ArcGIS Online), hoặc hệ thống thiết bị di động (ArcGIS Mobile),... và có khả năng tƣơng thích cao đối với nhiều loại sản phẩm khác nhau [32]. Trong đó, phần mềm ArcGIS Desktop cung cấp cho ngƣời dùng các công cụ khác nhau để giải quyết những bài toán từ đơn giản đến phức tạp:
- ArcMap để hiển thị, xử lý và phân tích dữ liệu và thành lập các bản đồ.
- ArcCatalog để quản lý, theo dõi các dữ liệu hoặc tạo mới và mơ tả các dữ
liệu mới. Vai trị của ArcCatalog tƣơng tự nhƣ Windows Explorer, sự khác biệt là ArcCatalog làm việc với các nguồn dữ liệu (lớp dữ liệu, bảng dữ liệu,...) chứ không phải là các tệp tin. ArcCatalog có thể hoạt động nhƣ một phần mềm độc lập, hay tích hợp trong ArcMap.
- ArcToolbox cung cấp các công cụ để phân tích dữ liệu, xuất - nhập và
chuyển đổi dữ liệu. ArcToolbox tích hợp trong ArcMap hoặc ArcCatalog. - ArcScene dùng để hiển thị dữ liệu dƣới dạng mơ hình 3D.
- ArcGlobe dùng để hiển thị dữ liệu mơ hình Trái đất dƣới dạng quả địa cầu. Hình thức giống Google Earth.
Hơn thế, khả năng của ArcGIS là rất lớn vì ngồi 5 phần mềm trên, ArcGIS cịn có hàng nghìn ứng dụng chạy trên nó. Đáng kể nhất là Spatial Analyst (phân tích khơng gian) và 3D Analyst (phân tích và hiển thị dữ liệu 3D) [1].
1.3.4. Giới thiệu về công nghệ WebGIS
a. Khái quát về công nghệ WebGIS
Khái niệm: WebGIS là sự kết hợp giữa công nghệ GIS và Webform để đƣa bản đồ lên trên Web, hay nói cách khác là bản đồ trực tuyến với các chức năng tra cứu, phân tích, tổng hợp thơng tin. WebGIS có thể áp dụng cho nhiều lĩnh vực nhƣ giao thông, thủy lợi, thời tiết, quản lý hành chính,...[11].
Kiến trúc của WebGIS cũng nhƣ kiến trúc của một hệ thống thông tin Web thơng thƣờng, hoạt động theo mơ hình khách - chủ (client - server) với sự khác biệt là WebGIS có sử dụng kèm theo cơng nghệ GIS. WebGIS cũng có kiến trúc 3 tầng điển hình của một ứng dụng Web thông dụng. Kiến trúc 3 tầng gồm 3 thành phần cơ bản: Database, Application server, Client:
Hình 1.4: Ứng dụng WebGIS hỗ trợ trên các thiết bị [23]
- Database là nơi lƣu trữ các dữ liệu bao gồm cả dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Các dữ liệu này đƣợc quản lý bởi các hệ quản trị cơ sở dữ liệu nhƣ PostgreSQL, MySQL, Oracle,... Các dữ liệu này đƣợc thiết kế cài đặt và xây dựng theo từng quy trình cụ thể. Tùy theo yêu cầu hệ thống mà lựa chọn hệ quản trị cơ sở dữ liệu cho phù hợp.
- Application server thƣờng đƣợc tích hợp trong một Web Server nào đó, ví dụ nhƣ Internet Information Server (IIS), Apache,... Nhiệm vụ của nó là tiếp nhận các yêu cầu từ Client, lấy dữ liệu từ cơ sở dữ liệu, trình bày dữ liệu và trả kết quả về theo yêu cầu.
- Client là các máy tính cá nhân, máy tính bảng, điện thoại thơng minh có cài đặt trình duyệt Web (Web browser) nhƣ Internet Explorer, Google Chrome, FireFox,... để truy nhập hệ thống, gửi yêu cầu dƣới dạng đƣờng dẫn URL, hiển thị kết quả, thực hiện một số thao tác [11].
b. Khả năng ứng dụng của công nghệ WebGIS
WebGIS là xu hƣớng phổ biến thông tin mạnh mẽ trên Internet khơng chỉ dƣới góc độ thơng tin thuần túy mà nó cịn kết hợp cũng với thơng tin khơng gian hữu ích cho số lƣợng lớn ngƣời sử dụng. Ƣu điểm của WebGIS bao gồm:
- Tiết kiệm chi phí đầu tƣ vì khơng cần đầu tƣ nhiều vào máy móc, trang thiết bị;
- Ngƣời sử dụng Internet có thể truy cập các ứng dụng GIS mà không cần mua phần mềm. Giải pháp này rất kinh tế vì chi phí cho một hệ thống GIS là rất tốn kém, các phần mềm GIS giá thành khá cao;
- Giao diện WebGIS sẽ đơn giản, thân thiện với ngƣời dùng hơn so với các phần mềm chuyên về GIS, nhất là đối với ngƣời dùng khơng có kinh nghiệm về GIS. Bên cạnh đó, một lợi ích khác của WebGIS mang lại là khơng hạn chế quyền sử dụng và tận dụng đƣợc các ý tƣởng cộng đồng cùng xây dựng hệ thống hoạt động tốt hơn.
CHƢƠNG 2
XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU ĐẤT ĐAI PHỤC VỤ DỰ ÁN
ĐƢỜNG VÀNH ĐAI 2 (ĐOẠN VĨNH TUY - CHỢ MƠ - NGÃ TƢ VỌNG) 2.1. Khái quát về Dự án đƣờng Vành đai 2
2.1.1. Vị thế của tuyến đường Vành đai 2
Đƣờng Vành đai 2 là tuyến giao thông đƣờng bộ nội đơ khép kín của Thủ đơ Hà Nội có tổng chiều dài là 43,6 km, chạy qua địa bàn các quận Long Biên, Hai Bà Trƣng, Thanh Xuân, Đống Đa, Ba Đình, Cầu Giấy, Tây Hồ, Đông Anh. Đƣờng Vành đai 2 chạy qua các tuyến đƣờng sau: cầu Vĩnh Tuy - đƣờng Minh Khai - Ngã Tƣ Vọng - Ngã Tƣ Sở - Cầu Giấy - cầu Nhật Tân - cầu Đông Trù - cầu Chui Gia Lâm - cầu Vĩnh Tuy [35].
Hình 2.1: Tuyến đường Vành đai 2
Hiện nay, việc mở rộng tuyến đƣờng Vành đai 2 theo quy hoạch của thành phố Hà Nội đã hoàn thành các tuyến đƣờng: đƣờng Bƣởi, đƣờng Võ Chí Cơng, đoạn từ Cầu Nhật Tân đến cầu Vĩnh Tuy (đoạn qua địa phận huyện Đông Anh và Gia Lâm). Đoạn từ Ngã Tƣ Vọng đến Ngã Tƣ Sở đang trong giai đoạn GPMB và thi công. Đoạn từ cầu Vĩnh Tuy đến Ngã Tƣ Vọng đang trong giai đoạn làm hồ sơ GPMB, đoạn từ cầu Vĩnh Tuy đến cầu Mai Động đã hoàn thành điều tra khảo sát, phê duyệt phƣơng án bồi thƣờng đối với đa số tổ chức, hộ dân thực diện GPMB.
Đoạn Vĩnh Tuy - Chợ Mơ - Ngã Tƣ Vọng thuộc Dự án đƣờng Vành đai 2 có chiều dài khoảng 3,2 km, đi qua địa bàn các phƣờng Đồng Tâm, Trƣơng Định, Vĩnh Tuy, Minh Khai - quận Hai Bà Trƣng, phƣờng Mai Động - quận Hoàng Mai, phƣờng Phƣơng Liệt - quận Thanh Xuân và phƣờng Phƣơng Mai - quận Đống Đa. Đây là tuyến đƣờng giao thông chính kết nối các quận ở Phía Nam thành phố, kết nối 2 khu đô thị Time City và Royal City.
2.1.2. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội
* Vị trí địa lý
Tuyến đƣờng Vành đai 2 đoạn Vĩnh Tuy - Chợ Mơ - Ngã Tƣ Vọng nằm chủ yếu trong địa phận quận Hai Bà Trƣng, theo hƣớng từ Đông sang Tây. Đây là trục giao thơng chính kết nối với Quốc lộ 1A (đƣờng Giải Phóng) ở hƣớng Tây, đƣờng Trần Khánh Dƣ - Nguyễn Khối ở hƣớng Đơng.
Hình 2.2: Đoạn Vĩnh Tuy - Chợ Mơ - Ngã Tư Vọng * Địa hình
Tuyến đƣờng Vành đai 2 nằm ở khu vực đồng bằng Sơng Hồng, địa hình bằng phẳng, có hƣớng thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ Tây sang Đông. Mức chênh lệch độ cao giữa các vùng khơng đáng kể, độ cao trung bình từ 4-10m so với mực nƣớc biển.
* Kinh tế - xã hội
Đoạn Vĩnh Tuy - Chợ Mơ - Ngã Tƣ Vọng của Dự án đƣờng Vành đai 2 tập trung nhiều công ty, doanh nghiệp thu hút nhiều ngƣời lao động. Tuyến đƣờng có Chợ Mơ, chợ Đồng Tâm là 2 chợ lớn, thuận lợi cho việc buôn bán, trao đổi hàng hóa cho ngƣời dân. Đa số các hộ dân sinh sống trong địa bàn hoạt động trong lĩnh vực thƣơng mại dịch vụ.
* Cơ sở hạ tầng
Cùng với q trình phát triển kinh tế, các khu đơ thị xung quanh tuyến đƣờng Vành đai 2 đang đƣợc xây dựng và hoàn thiện ngày càng nhiều. Số lƣợng dân cƣ tập trung tại khu vực ngày càng tăng. Điều kiện cơ sở hạ tầng của khu vực không đƣợc đồng bộ, dẫn đến việc thƣờng xuyên sảy ra tắc đƣờng tại khu vực đƣờng Minh Khai, nút giao cầu Mai Động,... Do đó, việc phát triển các dự án giao thông đô thị, mở rộng tuyến đƣờng Vành đai 2 là công việc quan trọng, cần đƣợc đầu tƣ và triển khai sớm.
2.2. Đánh giá tổng quan các nguồn dữ liệu phục vụ dự án đƣờng Vành đai 2
2.2.1. Các tài liệu thu thập được
a. Dữ liệu bản đồ
Các bản đồ phục vụ dự án xây dựng tuyến đƣờng Vành đai 2 đƣợc đề tài thu thập và sử dụng bao gồm:
- Bản đồ hiện trạng tỷ lệ 1/500 do Công ty TNHH MTV Khảo sát và Đo đạc Hà Nội lập tháng 4/2011.
- Bản vẽ “Chỉ giới đƣờng đỏ” tuyến đƣờng Vành đai 2 (Phần dƣới đất) đoạn Vĩnh Tuy - Chợ Mơ - Ngã Tƣ Vọng, tỷ lệ 1/500 do Viện Quy hoạch Xây dựng Hà Nội lập và hoàn thành tháng 6 năm 2011, chỉnh sửa lần 1 tháng 11/2011, chỉnh sửa lần 2 ngày 11/01/2012; đƣợc Sở Quy hoạch Kiến trúc thành phố Hà Nội chấp thuận