Giải pháp trực quan hóa mô hình 3D thành phố trên nền web bằng công cụ mã nguồn mở hỗ trợ công tác quy hoạch đô thị
Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 60, Kỳ 2 (2019) 77 - 87
77
Giải pháp trực quan hóa mô hình 3D thành phố trên nền web
bằng công cụ mã nguồn mở hỗ trợ công tác quy hoạch đô thị
Lã Phú Hiến *
Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nước, Trường Đại học Thủy lợi, Việt Nam
THÔNG TIN BÀI BÁO
TÓM TẮT
Quá trình:
Bài báo này thử nghiệm xây dựng một trang web biểu diễn trực quan mô
hình 3D khu A trường Đại học Mỏ - Địa chất (HUMG) ở mức độ chi tiết LoD2
bằng công cụ mã nguồn mở 3D CityDB và thư viện CesiumJS. Mô hình 3D
được xây dựng từ dữ liệu ảnh chụp UAV, sau đó được chuyển sang định dạng
JSON bằng công cụ 3D CityDB - Importer Exporter và biểu diễn trên nền web
bằng cách tùy chỉnh gói 3dwebclient có sẵn trong bộ công cụ 3D CityDB. Kết
quả thử nghiệm cho thấy mô hình 3D - HUMG được biểu diễn rất trực quan
trên trang web đã xây dựng, trang web cũng có một số tính năng tương tác
và truy vấn dữ liệu như: thêm lớp dữ liệu mới, tìm tòa nhà theo ID, mô phỏng
bóng đổ của công trình, ẩn/hiện công trình. Những tính năng này có thể giúp
thông tin quy hoạch được thể hiện trực quan, dễ hiểu và minh bạch hơn, qua
đó nâng cao hiệu quả của công tác quy hoạch đô thị.
Nhận bài 10/01/2019
Chấp nhận 20/02/2019
Đăng online 29/04/2019
Từ khóa:
3D - web
Mã nguồn mở
3D CityDB
Quy hoạch đô thị
Mô hình thành phố 3D
© 2019 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm.
tiến hành trên các bản vẽ 2D, việc ứng dụng mô
hình 3D - web trong quy hoạch và quản lý đô thị
1. Mở đầu
Trong bối cảnh các thành phố lớn đang
hướng tới xây dựng thành phố thông minh, mô
hình 3D thành phố ngày càng trở thành dữ liệu
không gian quan trọng, nó có thể là nền tảng cho
hệ thống thông tin tích hợp của thành phố (Prandi
et al., 2014; Yao và nnk., 2018). Bên cạnh đó, tốc
độ đô thị hóa của các đô thị ngày càng nhanh, cơ
sở hạ tầng ngày càng được nâng cấp, mở rộng, với
những dự án hỗn hợp nhiều công trình khác nhau
trên một khu vực, làm cho vấn đề quy hoạch đô thị
đang ngày càng trở nên phức tạp hơn. Mặc dù hiện
nay công tác quy hoạch đô thị vẫn chủ yếu được
ngày càng được quan tâm chú ý (Engman, 2016).
Đặc biệt, với sự phát triển mạnh của công
nghệ thông tin, mô hình 3D có thể được biểu diễn
ngay trên trình duyệt web mà không cần phải cài
thêm ứng dụng. Hơn nữa, công nghệ mã nguồn
mở với ưu điểm là miễn phí và dễ dàng tùy chỉnh,
đang hứa hẹn là giải pháp công nghệ hiệu quả để
xây dựng các ứng dụng 3D Web ứng dụng trong
các công tác liên quan tới không gian đô thị, trong
đó có quy hoạch đô thị. Năm 2015, công ty
CyberCity 3D đã phát triển nền tảng bản đồ 3D
thành phố thông minh (3D Smart Cities mapping
platform) để giúp chính quyền thành phố và các
nhà quy hoạch có cái nhìn trực quan về thành phố
của họ. Các kế hoạch, đề xuất xây dựng và phát
triển thành phố cùng với các dữ liệu liên quan đều
_____________________
*Tác giả liên hệ
E - mail: [email protected]om
78
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
có thể được hiển thị trên trình duyệt web
một trong những hãng công nghệ hàng đầu về
phân tích và xử lý dữ liệu không gian, cũng đã phát
triển một bộ thư viện tên là C - Through làm nền
tảng để xây dựng ứng dụng web có khả năng phân
tích và quy hoạch không gian đô thị. C - Through
đã được thử nghiệm ở ba thành phố là Zurich,
Vancouver vàDubai, kết quảcho thấy thư viện này
có khả năng hỗ trợ và đơn giản hóa việc phân tích
và ra quyết định trong quy hoạch đô thị (https://
www .esri.com). Zhou et al. (2017) cũng nghiên
cứu ứng dụng công nghệ 3D GIS xây dựng ứng
dụng 3D web hỗ trợ công tác quy hoạch và quan
trắc không gian đô thị với một số tính năng tương
tác cơ bản như xem chi tiết của một tòa nhà bất kỳ,
phóng to, thu nhỏ, di chuyển khung nhìn,...
Dambruch và Krämer (2014) ứng dụng công nghệ
HTML5 và WebGL để xây dựng trang web hiển thị
mô hình 3D thành phố cho phép người dùng và
nhà quản lý trao đổi ý kiến phảnhồi về đề xuất quy
hoạch.
và WebGL, tuy nhiên, mô hình 3D trong nghiên
cứu này chỉ là DEM đơn giản. Nguyễn Thị Thu Hà
(2016) cũng thử nghiệm giải pháp trực quan hóa
dữ liệu đô thị 3D trên nền Web bằng công cụ mã
nguồn mở 3D CityDB, tuy nhiên trong nghiên cứu
này tác giả chủ yếu tập trung vào việc thử nghiệm
và đánh giá hiệu năng của bộ công cụ này khi hiển
thị mô hình 3D có sẵn, được tải về từ
/-mydata/, chưa đi sâu vào phân tích quy trình
xây dựng mô hình và ứng dụng sản phẩm tạo ra.
Như vậy, có thể thấy rằng, vấn đề biểu diễn
trực quan mô hình 3D thành phố trên nền web nói
chung cũng như ứng dụng nó trong công tác quy
hoạch đô thị nói riêng đang được nhiều nhà khoa
học quan tâm. Nhưng ở Việt Nam, chưa có nghiên
cứu đi sâu và phân tích quy trình từ bước thu thập
dữ liệu tới tạo ra sản phẩm và ứng dụng của nó. Do
đó, bài báo này sẽ thử nghiệm giải pháp ứng dụng
bộ công cụ mã nguồn mở 3D CityDB và CesiumJS
biểu diễn trực quan mô hình 3D thành phố hỗ trợ
cho công tác quy hoạch đô thị.
Hiện nay, có nhiều thư viện mã nguồn mở cho
phép biểu diễn mô hình 3D trên web như
CesiumJS, WebGL Earth JS API, Vizicities, Nasa
Java World Win. Tuy nhiên, trong số các thư viện
này thì một số thư viện đã ngừng cập nhật, một số
chưa hoàn thiện. Riêng thư viện CesiumJS đã được
nhiều nghiên cứu chứng minh là một thư viện có
thể sử dụng hiệu quả trong công tác biểu diễn trực
quan mô hình 3D trên trình duyệt web mà không
cần phải cài thêm công cụ nào (Mete et al., 2018;
Haje et al., 2016). Thư viện này hiện vẫn đang
được tiếp tục hoàn thiện và được nhiều dự án lớn
sử dụng như CiberCity, Flightradar24, Swiss
Federal Geoportal, virtualcityMAP, Çeşme 3D City
Ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu xây dựng/ứng
dụng mô hình 3D cũng đã được thực hiện từ khá
sớm. Các nghiên cứu ban đầu chủ yếu tập trung
vào việc xây dựng các bản đồ/mô hình 3D trên các
phần mềm chuyên dụng (Nguyễn Thế Thận, 2008;
Bùi Ngọc Quý, 2008). Vài năm gần đây, một số nhà
khoa học cũng đã quan tâm nghiên cứu vấn đề
biểu diễn trực quanmô hình 3D trên web bằngcác
sản phầm mã nguồn mở. Một số nghiên cứu tiêu
biểu có thểkểtới như Đỗ Thành Longetal., (2016)
ứng dụng công nghệ 3D WebGIS xây dựng mô
hình ngậpcho khu vực Thành phố Hồ Chí Minh với
sự hỗ trợ của thư viện mã nguồn mở Openlayers
2. Khu vực thực nghiệm và dữ liệu sử dụng
Khu vực thực nghiệm là khuôn viên khu A -
Trường Đại học Mỏ Địa chất (HUMG), ở địa chỉ số
18 Phố Viên, phường Đức Thắng, quận Bắc Từ
Liêm, thành phố Hà Nội. Khuôn viên được minh
họa trong khu vực hình chữ nhật màu cam trên
Hình 1, có diện tích khoảng 2 ha, gồm: 3 tòa nhà 5
tầng (nhà A, B, D), 1 tòa nhà 12 tầng (C), 1 Hội
trường lớn (HT300), 1 Khu nhà ăn 2 tầng (NA), 1
khu Ký túc xá 5 tầng (KTXA), một khu Ký túc xá 7
tầng dành cho sinh viên Lào (KTX Lào), 1 trung
tâm y tế (YT), khu nhà để xe cho cán bộ và Ban
giám hiệu (NX).
Công nghệ UAV với những ưu điểm nổi bật
như ảnh chụp có độ phân giải cao, ca bay chụp có
thể bố trí linh hoạt với nhiều kiểu bay chụp khác
nhau tùy vào mục đích sử dụng, đặc biệt với các
góc chụp khác nhau UAV có thể thể chụp được tất
cả các bề mặt nhìn thấy của công trình. Do đó, dữ
liệu ảnh chụp từ UAV là một trong những loại dữ
liệu được sử dụng rộng rãi trong công tác thành
lập mô hình 3D (Bùi Ngọc Quý, Phạm Văn Hiệp,
2017; Đỗ Văn Dương, 2017).
Trong nghiên cứu này, dữ liệu sử dụng là 196
tấm ảnh chụp bằng UAV - Trimble ZX5. Để phục vụ
chocông tác lậpmô hình 3D,2cabayđãđược thực
hiện: 1 ca có độ cao bay chụp là 120 m với góc
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
79
Hình 1. Khu vực thực nghiệm (hình chữ nhật màu cam) và các tòa nhà trong khuôn viên (tên tòa nhà
trong hình chữ nhật màu đỏ).
chụp 900 (thẳng đứng), ca còn lại được thiết kế
dạng grid (2 tuyến bay vuông góc với nhau) và bay
chụp ở độ cao 80 m với góc chụp 450.
3.2. Xử lý ảnh UAV bằng phần mềm Pix4D
Mapper
Mô hình 3D theo chuẩn dữ liệu CityGML được
chia thành 5 mức độ chi tiết (LoD - Level of Detail)
với độ chi tiết của mô hình tăng dần từ LoD0 đến
LoD4. Theo chuẩn này thì mô hình 3D ở LoD2 cần
có độ chính xác thỏa mãn sai số vị trí điểm và độ
cao ≤ 2 m (OGC, 2018). Trong khi đó, đối với khu
vực nhỏ thì dữ liệu thu được từ ảnh chụp bằng
UAV ở chế độ không sử dụng điểm khống chế ảnh
ngoại nghiệp (KCANN) hoàn toàn có thể đạt độ
chính xác về vị trí mặt bằng và độ cao nhỏ hơn 2 m
(Liba and Berg, 2015). Hơn nữa, việc mô hình hóa
3D trong nghiên cứu này chưa thử nghiệm các
phépphân tích không gian, do đó mô hình 3D cũng
không cần thiết phải có độ chính xác cao. Do đó,
trong phần thực nghiệm này, để đơn giản thì ảnh
3. Quy trình thực nghiệm và phương pháp sử
dụng
3.1. Quy trình thực nghiệm
Quy trình thử nghiệm biểu diễn trực quan mô
hình 3D khu A - HUMG từ ảnh chụp UAV gồm 5
bước chính như được minh họa trong Hình 2,
gồm: 1. Xử lý ảnh UAV; 2. Dựng mô hình 3D ở
LoD2 bằng Sketchup; 3. Chuyển mô hình 3D sang
chuẩn CityGML; 4. Xuất dữ liệu thuộc tính và
chuyển mô hình 3D sang định dạng
KML/COLLADA/JSON/GlTF; 5. Biểu diễn trực
quan mô hình 3D trên nền web bằng thư viện
CesiumJS.
80
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
Hình 2. Quy trình thực nghiệm.
UAV được xử lý bằng phần mềm Pix4Dmapper
bản dùng thử, ở chế độ hoàn toàn tự động không
sử dụng điểm KCANN, kết quả thu được là ảnh
trực giao và mô hình số bề mặt (DSM) sẽ được sử
dụng để dựng mô hình 3D ở bước sau.
texture cho mô hình, do đó để chuyển mô hình 3D
sang định dạng CityGML được thực hiện bằng
safe.com/). Safe Software FME là công cụ mạnh
mẽ trong chuyển đổi dữ liệu không gian giữa
nhiềuđịnh dạngkhác nhau màkhôngcần phải viết
mã lập trình. Việc chuyển đổi được thực hiện theo
quy trình được xây dựng từ các hàm được lập sẵn
trên phần mềm.
3.3. Dựng mô hình 3D từ dữ liệu ảnh UAV
bằng phần mềm Google Sketchup (GG - SU)
Ảnh trực giao thu được sau khi xử lý ảnh UAV
được nhập vào phần mềm GG - SU, sau đó sử dụng
các công cụ đồ họa để vector hóa đường biên và
các chi tiết mái của các tòa nhà trong khuôn viên.
Tiếp theo, công cụ Push/Pull được sử dụng để
dựng đường biên thành mô hình 3D dựa vào chiều
cao các chi tiết của tòa nhà trích xuất từ DSM. Để
tạo mô hình 3D ở LoD2, texture của mái được gán
từ ảnh trực giao, đối với các bề mặt nhìn thấy còn
lại thì texture được gán từ các ảnh chụp UAV ở góc
chụp 45 độ. Việc gán texture này được thực hiện
thông qua công cụ Match Photo có sẵn trên GG-SU.
3.5. Chuyển mô hình 3D CityGML sang định
dạng JSON và biểu diễn trực quan mô hình 3D
bằng công cụ 3D CityDB - Importer Exporter
3D CityDB là một bộ công cụ mã nguồn mở có
chức năng lưu trữ, biểu diễn và quản lý mô hình
3D thành phố ảo trên CSDL quan hệ
(https://www.3D CityDB.org). Một trong những
tính năng chính của3D CityDBlà khả năng xuất dữ
liệu 3D ra nhiều định dạng khác nhau có thể biểu
diễn trên Web như KML/COLLADA, JSON, GlTF.
Hơn nữa, 3D CityDB hoạt động dựa trên CSDL
PostGIS, phần mở rộng của Hệ quản trị CSDL mã
nguồn mở Postgres. Điều này cho phép quản lý,
truy cập, hiển thị dữ liệu trên web bằng các dịch
vụ web theo chuẩn của OGC (Prandi et al., 2015).
Để chuyển đổi dữ liệu 3D, dữ liệu 3D theo
3.4. Chuyển mô hình 3D sang định dạng
CityGML bằng Safe Software FME
Mô hình 3D thử nghiệm trong nghiên cứu này
được xây dựng ở LoD2, các yếu tố hình học củamô
hình rất phức tạp, ngoài ra phải gắn thêm các ảnh
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
81
chuẩnCityGML được nhập vào CSDL PostGIS bằng
công cụ 3D CityDB - Importer Exporter. Tiếp theo
công cụ này cũng được sử dụng để chuyển dữ liệu
từ CSDL sang định dạng JSON. Dữ liệu thuộc tính
bao gồm: 1. Tên tòa nhà; 2. Chức năng; 3. Địa chỉ;
4. Năm xây dựng; 5. Số tầng, cũng được xuất ra tệp
excel bằng công cụ này. Ở bước cuối cùng, 3D Web
client trong gói 3D CityDB được sử dụng để biểu
diễn dữ liệu 3D trên web. Các tệp HTML,
JavaScript, CSS có sẵn được chỉnh sửa để phù hợp
với mục đích của đề tài.
Kếtquả thu được sau khi xửlý ảnh UAV làảnh trực
giao và DSM có độ phân giải 5cm được minh họa
như trong Hình 3. Dữ liệu này được sử dụng để
dựng mô hình 3D bằng GG - SU. Kết quả là mô hình
3D khu A - HUMG ở LoD2 như minh họa trong
Hình 4 (mô hình 3D nhà A).
Tuynhiên, do mộtsố mặt bị chekhuất bởi nhà
cao tầng hoặc ảnh chụp không bao phủ hết nên chỉ
có nhà A (xem Hình 4), B, C, và KTX Lào là đủ
texture các mặt, HT300 bị thiếu một mặt, KTX - A
thiếu 3 mặt bên, còn các tòa nhà khác chỉ có ảnh
texture của nóc nhà. Mô hình 3D sau đó được
chuyển sang chuẩn CityGML bằng phần mềm Safe
Software FME, được minh họa trên Hình 5.
4. Kết quả thực nghiệm
Hình 3. Ảnh trực giao (a) và DSM (b) thu được sau khi xử lý ảnh UAV
Hình 4. Mô hình 3D nhà A - Khu A - HUMG ở LoD 2.
82
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
Hình 5. Mô hình 3D Khuôn viên Khu A HUMG - LoD2 ở định dạng CityGML.
Mô hình 3D CityGML được chuyển sang định
lên một dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến miễn
phí. Tuy nhiên, vì là dịch vụ miễn phí nên dung
lượng được tải lên bị giới hạn và tốc độ truy cập
humg.tk/.
Trang web cho phép hiển thị mô hình 3D trên
một trong ba loại bản đồ nền là 1. Bing aerial
image with Label, 2. Bing aerial image, và 3. Open
Street Map thông qua tùy chọn trên thanh công cụ.
Ngoài ra trang web cho phép hiển thị ở chế độ 2D,
và tìm kiếm theo địa danh tương tự như trên
Google map. Hình minh họa mô hình 3D Khu A -
HUMG ở LoD2 trên bản đồ nền là ảnh Bing aerial
image with Label. Có thể thấy rằng, khuôn viên
Khu A - HUMG chế độ 3D được thể hiện rất trực
quan và rõ ràng.
dạng JSON bằng công cụ 3D CityDB - Importer
Exporter. Sau đó, trang web mô hình hóa 3D
khuôn viên Khu A - HUMG được xây dựng bằng
cách tùy chỉnh 3D Web Client có sẵn trong gói 3D
CityDB. Khi truy cập trang web bằng máy tính
(Hình 6a) và bằng điện thoại thông minh (Hình
6b) có giao diện toàn giống nhau, gồm: 1. Khu vực
hiển thị dữ liệu không gian; 2. Hộp công cụ; 3. Hộp
quản lý bản đồ nền và tìm kiếm theo địa danh; 4.
Bảng thuộc tính; 5. Phần còn lại là một số công cụ
như thước tỷ lệ, công cụ mô phỏng thời gian,... Các
tính năng chính của trang web bao gồm: 1. Biểu
diễn trực quan khuôn viên Khu A - HUMG ở chế độ
2D và 3D trên các loại bản đồ nền khác nhau; 2.
Xem thông tin thuộc tính của các công trình; 3.
Quản lý các lớp dữ liệu; 4. Thêm lớp dữ liệu mới;
5. Mô phỏng bóng đổ công trình theo thời gian; 6.
Chụp cảnh và chia sẻ khung nhìn hiện tại. Để thử
nghiệm thực tế, nội dung trang web đã được tải
Một trong những tính năng quan trọng của
trang web là cho phép thêm lớp dữ liệu mới. Các
nhà thiết kế/quy hoạch đô thị có thể xây dựng mô
hình 3D dự án trên máy tính cá nhân sau đó tải
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
83
dữ liệu lên một máy chủ web, thiết đặt lớp dữ liệu
mới với đường dẫn của dữ liệu đã tải lên là có thể
hiển thị dữ liệu ngay trên trang web. Điều này cho
phép người dùng dễ dàng thay đổi các phương án
quy hoạch và đánh giá nó một cách trực quan hơn.
Hình 7 minh họa phương án xây dựng thêm một
tòa nhà trong khuôn viên khu A - HUMG mới được
thêm vào. Bên cạnh khả năng hiển thị trực quan
thông tin không gian 3D, trang web còn hiển thị
thông tin thuộc tính của mô hình như trong Hình
6a. Các thông tin thuộc tính này có thể chỉnh sửa
ngay trên bảng thuộc tính đã được tải lên dịch vụ
com/). Như vậy, một bản quy hoạch được thể hiện
ở chế độ 3D trong bối cảnh khu vực xung quanh
nó cùng với thông tin chi tiết về quy hoạch được
trình bày dưới dạng thông tin thuộc tính sẽ giúp
người xem dễ hiểu hơn, cho phép tăng tính
(b)
(a)
Hình 6. Giao diện trang web: trên máy tính (a) và trên điện thoại thông minh (b).
Hình 7. Thêm lớp dữ liệu mới minh họa bản quy hoạch
84
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
minh bạch của bản quy hoạch, qua đó giúp tăng
khả năng thuyết phục chấp nhận dự án.
màn hình” và “In màn hình”. Người dùng có thể
lưu lại ảnh chụp vào máy tính hoặc in luôn ra giấy.
Những tính năng này giúp tăng sự tiện lợi cho
người dùng khi muốn lưu trữ cảnh trên màn hình
để làm báo cáo hoặc chia sẻ thông tin. Như vậy, khi
nhàquảnlýmuốncông bố thôngtinquyhoạchcủa
một dự án tới công chúng, thay vì phải tổ chức họp
và giới thiệu qua các bản vẽ hoặc mô hình vật lý,
người quản lý chỉ cần lấy đường dẫn thể hiện
khung cảnh có dự án và gửi tới công chúng. Công
chúng chỉ cần sử dụng máy tính hoặc điện thoại
kết nối internet bấm vào đường dẫn là có thể thấy
rõ những gì sẽ được xây dựng và đánh giá sơ bộ
ảnh hưởng của nó.
Có thể thấy rằng, trang web hiện tại chưa có
khả năng phân tích không gian và các công cụ đồ
họa độc lập. Do đó, với những tính năng hiện có,
trang web có thể hỗ trợ cho công tác quy hoạch ở
khía cạnh công bố, trình bày thông tin quy hoạch,
hoặc bổ sung thêm quy hoạch đã được thiết kế sẵn
từ trước, chưa thể hoàn toàn thay thế cho phương
pháp thiết kế quy hoạch truyền thống trên các bản
vẽ 2D.
Trang web cũng cho phép mô phỏng bóng đổ
của đối tượng theo thời gian bất kỳ trong ngày,
thời gian có thể được thay đổi thông qua công cụ
mô phỏng thời gian (xem Hình 8). Việc phân tích
bóng đổ thời gian thực này có thể cung cấp cho các
nhà hoạch định cũng như công chúng cái nhìn sâu
sắc về các tác động của công trình đối với việc thu
thập năng lượng mặt trời và giờ được chiếu sáng
của khu vực.
Ngoài ra, trang web cũng cho phép ẩn mô
hình của một đối tượng nào đó (nút lệnh Ẩn đối
tượng) hoặc hiện lại đối tượng đang bị ẩn (nút
lệnh Hiện đối tượng ẩn). Hình 9 minh họa hình
ảnh khuôn viên Khu A - HUMG khi không có nhà C
(đã bị ẩn). Tính năng này có thể hỗ trợ cho công
tác quy hoạch và thiết kế cảnh quan, giúp các nhà
thiết kế đánh giá được sự thay đổi cảnh quan khi
có thêm hoặc phá bỏ một công trình nào đó, ngoài
ra nó cũng giúp công tác thuyết trình dự án sinh
động và minh bạch hơn.
Bên cạnh đó, để chia sẻ thông tin dễ dàng,
trang web cho phép tạo đường dẫn khung nhìn
hiện thời, đường dẫn này có thể cung cấp cho
người dùng khác xem cảnh hiện tại mà không cần
mất thời gian tìm cảnh cần xem. Bên cạnh đó,
trang web còn cung cấp thêm tính năng “Chụp ảnh
5. Kết luận
Bài báo này đã thử nghiệm thành công giải
pháp sử dụng công nghệ mã nguồn mở xây dựng
Hình 8. Bóng đổ của các công trình ở thời điểm 15h34 ngày 22/02/2019.
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
85
Hình 9. Ẩn nhà C trên mô hình 3D.
ứng dụng 3D - WebGIS biểu diễn trực quan mô
hình 3D thành phố với một số tính năng tương tác
giúp ích cho công tác công bố thông tin quy hoạch
đô thị. Trang web thử nghiệm cho thấy khả năng
thể hiện trực quan mô hình 3D rất tốt, mô hình 3D
ở LoD2 được hiển thị rõ ràng, với thông tin thuộc
tính và ảnh texture đầy đủ như khi thiết kế. Ngoài
ra, để hỗ trợ công tác quy hoạch, trang web cho
phép người dùng thêm lớp dữ liệu mới, mô phỏng
bóng đổ, chụp cảnh, tạo đường dẫn cảnh, ẩn hiện
công trình bất kỳ trên mô hình. Trang web cho
phép người dùng truy cập từ máy tính cá nhân
hoặc thiết bị thông minh có kết nối internet. Điều
này giúp loại bỏ thủ tục phức tạp mà người dùng
phải thực hiện khi muốn truy cập dữ liệu, cho
phépngười dân và các bên liênquantới quy hoạch
truy cập dữ liệu bất cứ lúc nào và ở mọi nơi. Đồng
thời, nó cho phép các bên liên quan tham gia vào
quá trình quy hoạch đô thị dễ dàng, hiệu quả.
Có thể thấy rằng bộ công cụ mã nguồn mở,
đặc biệt là gói công cụ 3D CityDB cùng với thư viện
Cesium JS có thể sử dụng hiệu quả trong công tác
mô hình hóa 3D trên web hỗ trợ cho công tác quy
hoạch đô thị. Nó không chỉ biểu diễn trực quan mô
hình 3D mà còn có thể tùy biến các tính năng
tương tác với người dùng và mô phỏng theo
thời gian để phù hợp cho các mục đích sử dụng
khác nhau. Tuy nhiên, trang web thử nghiệm
trong nghiên cứu này mới là những thử nghiệm
ban đầu, còn nhiều tính năngcần bổ sungđể có thể
hoàn thiện và ứng dụng hiệu quả hơn trong công
tác quy hoạch, như cho phép người dùng gửi các
phản hồi tới nhà quản lý ngay trên trang web,
phân quyền đăng nhập để quản lý dữ liệu an toàn
hơn, cũng như bổ sung thêm các tính năng mới
dựa trên quyền của người dùng, đặc biệt là các
chức năng đồ họa để các nhà quản lý có thể thiết
kế phương án quy hoạch ngay trên trang web.
Lời cảm ơn
Nghiên cứu này được thực hiện dưới sự hỗ
trợ của Đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở số
T18-13, Trường Đại học Mỏ - Địa chất.
Tài liệu tham khảo
Bùi Ngọc Quý, 2008. Nghiên cứu ứng dụng
ArcScene trong xây dựng cơ sở dữ liệu 3D GIS
thành phố Lạng Sơn. Tạp chí Tài nguyên và Môi
trường 9. 53 - 55.
Bùi Ngọc Quý, Phạm Văn Hiệp, 2017. Nghiên cứu
xây dựng mô hình 3D từ dữ liệu ảnh máy bay
86
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
không người lái (UAV). Tạp chí Khoa học Kỹ
thuật Mỏ - Địa chất 58(4). 201 - 211.
Nguyễn Thế Thận, 2008. Giải pháp xây dựng mô
hình cảnh quan đô thị ảo 3D bằng phần mềm
thông tin địa lý MapsiteGIS. Bộ xây dựng.
Dambruch, J.; Krämer, M., 2014. Leveraging public
participation in urban planning with 3D web
technology. In Proceedings of the Nineteenth
International ACM Conference on 3DWeb
Technologies. 117 - 124.
Nguyễn Thị Thu Hà, 2016. Giải pháp trực quan hóa
dữ liệu đô thị 3D theo chuẩn CityGML trên nền
web. Luận văn thạc sĩ. Đại học Quốc gia Hà Nội
- Trường Đại học Công nghệ.
Đỗ Văn Dương, 2018. Nghiên cứu phương pháp
nhận dạng tự động một số đối tượng và xây
dựng cơ sở dữ liệu 3D bằng dữ liệu ảnh thu
nhận từ thiết bị bay không người lái. Luận án
tiến sĩ. Trường Đại học Mỏ - Địa chất.
Open Geospatial Consortium Inc, 2018. OpenGIS
City Geography Markup Language (CityGML)
Encoding Standard.
Available online:
2018).
Engman, H., 2016. Web - based 3D in Urban
Planning: Examples and Critical Success
Factors. Gim International. Available online at
-article/web- based-3d -in- urban- planning.
Prandi, F., Soave, M., Devigili, F., Andreolli, M., De
Amicis, R., 2014. Services oriented Smart City
Platform based on 3D City Model Visualization.
ISPRS Annals of the Photogrammetry. Remote
Sensing and Spatial Information Sciences II - 4,
59 - 64.
Haje, N.E., Jessel, J. - P., Gaildrat, V., Sanza, C., 2016.
3D Cities Rendering and Visualisation: A Web -
Based Solution. UDMV’ 16 : Proceedings of the
Eurographics Workshop on Urban Data
Modelling and Visualisation. 95 - 100.
Yao, Z., Nagel, C., Kunde, F., Hudra, G., Willkomm
P., Donaubauer A., Adolphi T. and Kolbe T.H.,
2018. 3D CityDB - a 3D geodatabase solution
for the management, analysis, and
visualization of semantic 3D city models based
on CityGML. Open Geospatial Data, Software
and Standards 3(5). 1 - 26.
Liba, N. and Berg - Jürgens J., 2015. Accuracy of
Orthomosaic Generated by Different Methods
in Example of UAV Platform MUST Q. IOP
Conference Series: Materials Science and
Engineering 96. 1 - 8.
Zhou, G., Tan, Z., Cheng, P., and Chen, W., 2017.
Modeling and Visualizing 3D Urban
Environment via Internet for Urban Planning
and Monitoring. ISPRS Commission II/6, 1 - 6..
Mete, M.O., Guler, D., Yomralioglu, T., 2018.
Development of 3D WebGIS application with
open source library. EURASIAN GIS 2018
Congress. 1 - 3.
Lã Phú Hiến/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (2), 77 - 87
87
ABSTRACT
Web - based visualization of 3D city model using open scource tools
for urban planning
Hien Phu La
Faculty of Water Resources Engineering, Thuyloi University, Vietnam
This article attempted to generate a website for visualizing 3D model of Hanoi University of Mining
and Geology (HUMG) at the level of detail 2 (LoD2) using open source tool 3D CityDB and CesiumJS
library. The 3D models were generated based on UAV - derived images, then they were converted to JSON
format by using 3D CityDB - Importer Exporter tool and visualise in a website by modifying 3dwebclient
available in 3D CityDB package. The experimental results show that the HUMG - 3D model is displayed
visually, besides this toolkit also provides the site with some interactive features and data query such as:
adding new data layer, finding a building by ID, simulating the shadow of the building, hide/show a
selected building, etc. These are features can improve the effectiveness of urban planning.
11 trang
16360
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giải pháp trực quan hóa mô hình 3D thành phố trên nền web bằng công cụ mã nguồn mở hỗ trợ công tác quy hoạch đô thị", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giai_phap_truc_quan_hoa_mo_hinh_3d_thanh_pho_tren_nen_web_ba.pdf
