NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ QUÉT LASER 3D TRONG XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ TRẬT TỰ XÂY DỰNG ĐÔ THỊ
Nguyễn Thị Thúy Hiên*, Lê Đăng Lâm, Nguyễn Ngọc Vũ Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp – ĐH Thái Nguyên
TÓM TẮT
Cơ sở dữ liệu GIS hỗ trợ quản lý trật tự xây dựng như hiện nay đang dựa trên các phương pháp thủ công, tốn thời gian và sức lao động. Công nghệ quét Laser 3D là một cuộc cách mạng trong thu thập số liệu thực địa phục vụ cho các ứng dụng đa chiều. Bài báo nghiên cứu ứng dụng công nghệ quét Laser 3D trong thiết lập cơ sở dữ liệu quản lý trật tự xây dựng là hết sức cần thiết. Bài báo đã thu được kết quả sau khi ứng dụng công nghệ quét Laser 3D: (1) Hiển thị mô hình 3D của thửa đất cần cấp giấy phép xây dựng trên bản đồ quy hoạch; (2) Hiển thị mọi thuộc tính của công trình xây dựng theo nội dung của giấy phép đã được thu nhận; (3) Đo trực tiếp chi tiết công trình đang xây dựng khi phát hiện vi phạm.
Từ khóa: công nghệ thông tin, cơ sở dữ liệu, giấy phép xây dựng, máy quét Laser 3D, quản lý đô thị, quản lý trật tự xây dựng.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ TRẬT TỰ XÂY DỰNG*
Những năm qua, công tác cấp giấy phép xây dựng và quản lý hoạt động xây dựng theo giấy phép là nội dung có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực quản lý trật tự xây dựng. Việc cấp phép xây dựng và quản lý xây dựng theo giấy phép đảm bảo các đồ án quy hoạch xây dựng được thực hiện một cách nghiêm túc, theo đó, cảnh quan kiến trúc, chất lượng công trình xây dựng được đảm bảo. Trong thời gian qua, nhìn chung công tác ứng dụng công nghệ thông tin còn ở mức khiêm tốn, chưa đáp ứng được hết các nhu cầu quản lý hiện nay. Ngoài ra, các tác nghiệp triển khai, theo dõi, báo cáo vẫn thực hiện thủ công gây ra sự rườm rà, tốn công sức, mất nhiều thời gian mà hiệu quả công việc không cao. Hệ thống thông tin về quy hoạch đô thị (từ khâu lập, thẩm định, phê duyệt, công bố, cắm mốc giới ngoài thực địa) đến quá trình quản lý xây dựng theo quy hoạch đô thị (điển hình ở khâu cấp phép xây dựng, thực hiện xây dựng theo giấy phép đã được cấp) thường thiếu tính linh hoạt và khó tiếp cận đối với nhiều nhóm người dùng. Một trong những lý do của tình trạng trên là việc xây dựng cơ sở dữ liệu cho hệ thống thông tin Geographic Information
*Tel: 0982 994286, Email: nthien.tnut@gmail.com
Systems (GIS) gặp rất nhiều khó khăn, vì hiện nay phổ biến chủ yếu là thông tin nền từ các bản vẽ AutoCad chứ chưa có cơ sở dữ liệu không gian ba chiều, hơn nữa, các đồ án quy hoạch đô thị không được công khai rộng rãi trên website để phục vụ mọi nhóm người quan tâm.
Công tác cấp giấy phép xây dựng. Giấy phép xây dựng là “văn bản pháp lý do cơ quan nhà nước có thẩm quyền cấp cho chủ đầu tư để xây dựng mới, sửa chữa, cải tạo, di dời công trình [4]. Nội dung của giấy phép xây dựng gồm 13 nội dung [4]: (1) Tên công trình; (2) Chủ đầu tư; (3) Địa điểm, vị trí, tuyến xây dựng; (4) Loại, cấp công trình; (5) Cốt xây dựng công trình; (6) Chỉ giới đường đỏ, chỉ giới xây dựng; (7) Mật độ xây dựng;
(8) Hệ số sử dụng đất; (9) Các yêu cầu về an toàn; (10) Các yêu cầu về môi trường, phòng cháy chữa cháy, hành lang an toàn; (11) Quy định khác đối với công trình dân dụng, công trình công nghiệp, nhà ở riêng lẻ (diện tích xây dựng tầng 1; tổng diện tích sàn xây dựng;
số tầng, chiều cao tối đa, màu sắc, chất liệu...); (12) Thời hạn; (13) Các yêu cầu đối với chủ đầu tư. Nói chung, các nội dung trong giấy phép xây dựng rất quan trọng để các cán bộ thanh tra làm căn cứ để xử lý vi phạm trật tự xây dựng. Các mức xử phạt vi phạm hành chính về hoạt động xây dựng được quy định
Hình 1. Quy trình thu thập, xử lý và mô hình hóa dữ liệu [1]
Hình 2. Quy trình cấp giấy phép xây dựng Trong 8 bước thực hiện trên, bước thứ 3 (thẩm tra hồ sơ) gồm các nội dung như: (1) Kiểm tra hồ sơ; (2) Kiểm tra thực địa; (3) Đối chiếu quy hoạch và các quy định hiện hành;
(4) Dự thảo giấy phép xây dựng và trình lãnh đạo xem xét. Đây là khâu thực hiện chiếm khoảng thời gian dài nhất, từ 8 đến 11 ngày
chủ chứa cơ sở dữ liệu mô hình 3D của thửa đất cần cấp giấy phép xây dựng. Toàn bộ cơ sở dữ liệu thực hiện từ máy quét cộng với cơ sở dữ liệu được tích hợp từ ACCESS vào GIS sẽ cho một hệ cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh.
Công tác quản lý xây dựng theo giấy phép Công tác này có vai trò quan trọng như là một trong những giải pháp quan trọng tạo cho hoạt động xây dựng trong đô thị có tính đồng bộ và thống nhất, môi trường sống, làm việc, tổ chức giao thông thuận lợi,…Tất cả các hành vi vi phạm giấy phép xây dựng sẽ bị đình chỉ ngay và được xử lý kịp thời theo các quy định của pháp luật. Vì thế, các nhà quản lý đô thị rất cần hệ cơ sở dữ liệu đầy đủ làm căn cứ cho việc xử phạt vi phạm trật tự xây dựng.
Hệ thống cơ sở dữ liệu thông tin quản lý hoạt động xây dựng theo giấy phép là tập hợp các lớp dữ liệu thông tin về đồ án quy hoạch, các dự án trong quy hoạch, nội dung giấy phép xây dựng, vi phạm trật tự xây dựng. Các dữ liệu cần quản lý gồm: (1) Các dữ liệu về đồ án quy hoạch (bản đồ quy hoạch sử dụng đất, không gian, giao thông, cấp, thoát nước, chỉ giới đường đỏ,...); (2) Các dữ liệu về giấy phép xây dựng (tên lô, thửa đất số, bản đồ số, loại công trình, diện tích, diện tích xây dựng tầng 1, tổng diện tích xây dựng, cốt nền, chỉ giới xây dựng, chỉ giới đường đỏ,...); (3) Các dữ liệu về vi phạm trật tự xây dựng: tình trạng vi phạm, hình thức xử phạt, mức độ vi phạm, định mức xử phạt, cơ quan xử phạt,...). Toàn bộ các thông tin này sẽ được lưu trữ và được gán vào các lô đất, thửa đất tương ứng, như tóm lược trong sơ đồ hình 3.
Hình 3. Quy trình tổng quát xây dựng cơ sở dữ liệu quản lý trật tự xây dựng
Hình 4. Nguyên lý hoạt động của công nghệ STLS 3D, nguồn [2]
X = s’ * sinw1 * cosw2; Y = s’ * sinw2 * sinw1 Z = s’ * cos w1
Hình 5. Máy quét Laser 3D, nguồn [1]
Người quản lý tra cứu cơ sở dữ liệu trên để ra quyết định khi cấp giấy phép xây dựng và kiểm soát thực tế thực hiện theo giấy phép trên địa bàn đô thị quản lý.
KẾT QUẢ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ QUÉT LASER 3D XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ TRẬT TỰ XÂY DỰNG Công nghệ quét Laser 3D (STLS 3D - Stationary Terrestrial Laser Scanning) là một cuộc cách mạng trong thu thập số liệu thực địa, phục vụ cho các ứng dụng đa chiều. Dựa trên các mô hình 3D, có thể thực hiện được những nhiệm vụ sau: (1) Kiểm tra thửa đất có nằm trong quy hoạch, có vi phạm quy hoạch hay không (thay cho việc đo đạc ngoài thực địa); (2) Đo, tính toán được 13 nội dung trong giấy phép xây dựng (cốt nền, chiều tầng 1, tổng chiều cao công trình, chỉ giới xây dựng, chỉ giới đường đỏ,…) khi kiểm tra vi phạm trật tự xây dựng. Các phép đo được thực hiện với độ chính xác là milimet, trực tiếp trên mô
hình 3D đã xây dựng từ cơ sở dữ liệu thu từ máy quét. Vì thế công nghệ sẽ có nhiều lợi thế về thời gian và chất lượng.
Khi làm việc với năng suất tối đa, một nhóm đo bằng máy toàn đạc điện tử có thể đo được 600 điểm/ngày. Nhưng nếu dùng thiết bị laser 3D, có thể thu được 1 triệu điểm/giây. Về cơ bản, nguyên lý hoạt động của STLS 3D (hình 4) cũng giống với máy toàn đạc điện tử, sử dụng tốc độ ánh sáng để xác định khoảng cách. Tuy nhiên, bước sóng của tia sáng laser, số lượng và tốc độ ghi nhận các điểm số liệu đo, bước đo thực địa, xử lý số liệu, nguồn sai số,… được thu thập thành một khối số liệu khổng lồ, có tên gọi “Đám mây điểm – Point Cloud” (hình 5) [1]
Công nghệ STLS 3D đảm bảo thời gian thu số liệu trên thực địa nhanh hơn rất nhiều so với các phương pháp đo thông thường khác, đảm bảo đo được các đối tượng có hình dạng phức tạp mà các phương pháp đo truyền thống
w1 w2 Z
X Y
s'
Time of flight Phase
FLIGHT (thời gian di chuyển trực tiếp), khoảng cách từ cảm biến trong thiết bị TLS tới đối tượng điểm được xác định bằng cách đo thời gian cần để tín hiệu laser di chuyển từ cảm biến tới bề mặt đối tượng và quay trở lại cảm biến, các tọa độ trên hệ tọa độ cực 3D
mà máy quét qua.
Từ những lợi thế của công nghệ quét 3D, nhóm tác giả nghiên cứu ứng dụng công nghệ này tại trường Đại học Xây dựng. Một số hình ảnh ứng dụng sản phẩm công nghệ quét Laser 3D được thể hiện trong hình 6,7,8 dưới đây:
Hình 6. Sản phẩm quét Laser 3D toàn cảnh trường Đại học Xây dựng
A, Góc sân trường trước nhà G3 B, Mặt bên của nhà G3 Hình 7. Đám mây điểm
Hình 8. Sản phẩm đo khoảng cách mặt đứng Hình 9. Sản phẩm đo khoảng cách mặt bằng KẾT LUẬN
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ quét Laser 3D xây dựng cơ sở dữ liệu GIS quản lý cấp phép, theo dõi và quản lý các vi phạm hoạt động xây dựng bước đầu đã chứng minh đây là một lý luận khoa học tiên tiến. Kết quả của bài nghiên cứu mang tính thực tiễn, vì nó không những cấp cho cơ quan quản lý đô thị một hệ cơ sở dữ liệu gắn với các dữ liệu không gian rất hiệu quả mà còn tạo được các lớp thông tin liên quan đến từng thửa đất, đặc biệt là các vi phạm trật tự xây dựng, từ đó giúp các nhà quản lý đưa ra hình thức xử phạt nghiêm minh các vi phạm này, đồng thời
quản lý, bổ sung sự biến động các thông tin qua ảnh viễn thám và công nghệ GIS.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Yusuf Arayici, An Approach for Real World Data Modelling with the 3D Terrestrial Laser Scanner for Built Environment, page 1–24.
2. Caltrans, Suveys manual (2011), Terrestrial Laser Scanning Specifications, California Department of Transportation, 15–1 - 15–31.
3. G. Vosselman, B.G.H. Gorte, G. Sithole, T.
Rabbani (2003), Recognising structure in Laser
scanner point clouds,
<http://www.researchgate.net/publication/Recogni sing_structure.
4. Quốc hội (2014), Luật Xây dựng số 50/2014/QH13 ngày 1/7/2014, Hà Nội .
SUMMARY
RESEARCHING TO APPLY 3D LASER SCANNER TECHNOLOGY IN BUILDING DATABASE FOR URBAN CONSTRUCTION ORDER MANAGEMENT
Nguyen Thi Thuy Hien*, Le Dang Lam, Nguyen Ngoc Vu College of Technology – TNU The present GIS database for construction order management is based on the manual method being labor- and time-consuming. 3D Laser Scanning Technology is a revolution in the field of data collection to service for multidimensional applications. This article shows the method of 3D technology applications for establishing the database supporting the construction order management is essential. After applicating Laser 3D scanning technology, the paper has obtained the results: (1) Displaying a 3D model of a parcel of land in the construction permit on planning maps; (2) Showing all properties of the building according to the contents of the license that has been obtained; (3) Measuring details of the building when detecting violations.
Keywords: Information Technology, building permits, construction order, 3D laser scanner, urban management, construction planning, construction order management.
*Tel: 0982 994286, Email: nthien.tnut@gmail.com
