SAN NỀN: TÍNH KHỐI LƯỢNG VỚI MÔ HÌNH SỐ CAO ĐỘ (DEM)

đăng 08:04, 14 thg 9, 2015 bởi Manager quyhoach.vn   [ đã cập nhật 20:30, 24 thg 9, 2015 ]
Lời dẫn: Ứng dụng mô hình số cao độ (DEM) để tính toán san nền trên GIS là một phương pháp khác biệt và hiện đại, với những ưu điểm lớn về độ chính xác và quy mô tính toán gần như không giới hạn trong quy hoạch.

* Bài viết được gửi từ Phòng công nghệ GIS+Plan.

Mô hình số cao độ (DEM- Digital Elevation Model) thường được sử dụng để mô hình hóa bề mặt địa hình trên diện rộng (ví dụ như trong phần mềm Google Earth). Về khái niệm, DEM là một lưới ô vuông đều về kích thước, mỗi ô vuông chỉ có một giá trị cao độ duy nhất (khác với lưới ô vuông san nền thông thường mà trong đó 4 góc của ô vuông có thể có cao độ khác nhau). DEM thường đi đôi với các phần mềm GIS 3D.
Về lý thuyết, nguyên lý của việc ứng dụng DEM trên GIS để tính toán san nền là tương đối đơn giản, với trình tự như sau:
  • Mô hình hoá địa hình tự nhiên thành DEM [Tự_nhiên] với kích thước ô vuông 1m2 từ cao độ khảo sát, đồng mức tự nhiên...
  • Tương tự, mô hình hoá địa hình thiết kế thành DEM [San_nền] với kích thước ô vuông tương tự từ cao độ khống chế san nền, đồng mức san nền, đối tượng khống chế cao độ...
  • So sánh [San_nền] và [Tự_nhiên] trên từng ô vuông cùng vị trí:
    • Nếu cao độ của [San_nền] > cao độ của [Tự_nhiên]: là ô đào; ngược lại thì là ô đắp; bằng nhau là không đào đắp. Qua đó sẽ tự động vẽ được ranh giới đào đắp.
    • Chênh lệch chiều cao sẽ là chiều cao đào | đắp, cũng chính là thể tích đào | đắp tại ô (vì diện tích ô là 1 m2).
  • Đưa các lô cần tính toán thông tin san nền (có thể là lô quy hoạch sử dụng đất, hoặc lưới ô vuông 10x10 m...)  chồng lên cả [San_nền] và [Tự_nhiên]: 
    • Từng lô tính toán sẽ quét và thống kê tất cả ô vuông [San_nền] và [Tự_nhiên] chồng lên nó để tìm ra các thông số tối đa, tối thiểu, trung bình của cao độ san nền và chiều cao đào | đắp; thể tích đào | đắp; diện tích đào | đắp.
  • Đưa các điểm cần tính toán thông tin cao độ (có thể là mắt lưới ô vuông, nút giao thông...) chồng lên cả [San_nền] và [Tự_nhiên]:
    • Từng điểm sẽ tự nhận diện cao độ của ô vuông [San_nền] và [Tự_nhiên] chồng lên nó để lấy cao độ tự nhiên | san nền và chênh cao đào | đắp.
  • Các số liệu thống kê được ghi lên bản vẽ, hoặc chuyển thành bảng tính (Excel...).
Các ưu điểm chính của phương pháp này là:
  • Độ chính xác: Cho kết quả chính xác vượt trội so với phương pháp lưới ô vuông thông thường.
  • Phạm vi tính toán: Gần như không giới hạn, có thể đến hàng nghìn hecta. Nếu diện tích quy hoạch lớn hơn nữa? Hãy sử dụng phần tử ô vuông 4m2 hoặc 25m2 (nhưng phải chấp nhận giảm độ chính xác).
  • Các bộ môn quy hoạch khác như cấp thoát nước, giao thông, nền phối cảnh trong thiết kế đô thị... đều có thể liên kết với DEM San_nền để tự động hóa lấy số liệu và mô hình.
Về thực hành, phương pháp này được KTS. H.C. Luận giới thiệu lần đầu vào năm 2003 theo hình thức tính toán step-by-step trên phần mềm ArcView 3.1, đã được áp dụng vào nhiều đồ án quy hoạch thực tế chỉ với các máy tính cấu hình trung bình.
Cho đến nay, nguyên lý ứng dụng DEM vào tính toán san nền đã được Phòng công nghệ GIS+Plan phát triển thành thuật toán tự động hóa hoàn toàn trên nền các phần mềm GIS mới nhất, kết hợp thêm nhiều tính năng tự động hóa thiết kế san nền khác trong bộ phần mềm GIS+Plan./.

P/s: Vào năm 2010, Tạp chí Xây dựng đã giới thiệu một đề tài cấp Bộ với cách đặt vấn đề tương tự (xem cuối bài), nhưng rất tiếc là GIS+Plan không thể tiếp cận toàn bộ nghiên cứu này.


ĉ
Manager quyhoach.vn,
17:57, 14 thg 9, 2015