Công nghệ địa không gian - tương lai đô thị thông minh Việt Nam

Bằng việc tích hợp thành công dữ liệu không gian và thuộc tính qua tiêu chuẩn quốc tế CityGML, nhóm nghiên cứu không chỉ giải bài toán về sự đồng bộ dữ liệu mà còn đặt nền móng vững chắc cho lộ trình xây dựng những đô thị thông minh, bền vững trong tương lai.

“Bản đồ sống” của thành phố tương lai

Trong bối cảnh toàn cầu hóa, xu hướng phát triển thành phố thông minh đang trở thành trọng tâm chiến lược của nhiều quốc gia. Những đô thị hiện đại như Singapore, Seoul hay Tokyo đã tiên phong ứng dụng các công nghệ tiến bộ để giải quyết triệt để nhiều bài toán về dân số, ùn tắc giao thông, tiêu thụ năng lượng và bảo vệ môi trường.

Tại Việt Nam, quá trình này cũng đang được Chính phủ đặc biệt chú trọng với các dự án trọng điểm tại Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh và Đà Nẵng, nhằm xây dựng những không gian sống hiện đại, tiện nghi và bền vững. Trong dòng chảy đó, công nghệ không gian địa lý 3D ngày càng khẳng định vai trò không thể thiếu khi không chỉ tạo ra các mô hình sống động, chính xác mà còn cung cấp nền tảng dữ liệu cốt lõi giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định kịp thời. Đây chính là công cụ chiến lược giúp nâng cao năng lực quản trị và đáp ứng yêu cầu cấp thiết về ứng phó biến đổi khí hậu cũng như áp lực gia tăng dân số.

Để hình dung một cách cụ thể, công nghệ địa không gian 3D được xem như một "bản đồ sống" của thành phố tương lai, nơi mọi chi tiết về hạ tầng đô thị được minh họa với độ chính xác tối đa. Sự kết hợp giữa các thiết bị hiện đại như máy bay không người lái (UAV), cảm biến LiDAR cùng hệ thống thông tin địa lý (GIS) đã cho phép thu thập và xử lý dữ liệu đa chiều, tạo nên các cơ sở dữ liệu ba chiều chi tiết và đồng bộ. Chính sự chuyển biến căn bản này đã mở ra cuộc cách mạng về công nghệ và quản trị bền vững cho các thành phố thông minh tại Việt Nam trong tương lai gần.

Cơ sở dữ liệu – nguồn sống của công nghệ địa không gian 3D

Đứng sau những nỗ lực hiện thực hóa tầm nhìn trên là PGS-TS Lê Thị Thu Hà cùng các cộng sự tới từ Trường Đại học Mỏ - Địa chất, những người đã sở hữu bằng độc quyền sáng chế với công trình “Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu không gian địa lý 3D cho thành phố thông minh bằng công nghệ địa không gian”.

Cơ duyên dẫn dắt nhóm nghiên cứu đến với sáng chế này xuất phát từ Nghị quyết 950 của Thủ tướng Chính phủ ban hành năm 2018, mục tiêu cụ thể hóa việc xây dựng đô thị thông minh bền vững đến năm 2030. Cùng với đó là sự ủy thác từ Bộ Tài nguyên và Môi trường (cũ) trong việc tìm ra giải pháp để hệ cơ sở dữ liệu này có thể triển khai đồng nhất tới tất cả các tỉnh thành trên cả nước.

Thực tế hiện nay có rất nhiều công nghệ địa không gian hiện đại như viễn thám vệ tinh, quét LiDAR hay định vị GNSS, tuy nhiên việc tích hợp tất cả các nguồn dữ liệu này để kiến tạo một quy trình hoàn chỉnh, đáp ứng nhu cầu tạo ra cơ sở dữ liệu 3D cho một khu vực đô thị cụ thể vẫn là một khoảng trống chưa có bên nào công bố. Bằng nguồn nhân lực chất lượng cao và tận dụng công nghệ sẵn có, nhóm nghiên cứu của TS. Lê Thị Thu Hà đã giải quyết thành công bài toán này thông qua việc tích hợp dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính, đảm bảo tính phục vụ quản lý và khả năng chia sẻ dữ liệu rộng rãi – một yếu tố then chốt cho sự phát triển của quốc gia.

Chứng minh giá trị thực tiễn

Sự độc đáo trong công trình của nhóm chuyên gia nằm ở tư duy về dữ liệu đầu vào - yếu tố quyết định trình độ của một bằng sáng chế. Thông thường, khi nhắc đến cơ sở dữ liệu không gian địa lý 3D, nhiều người chỉ nghĩ đến các mô hình không gian thuần túy, nhưng đó mới chỉ là một phần của vấn đề. Để đạt được sự hoàn chỉnh, mỗi đối tượng nghiên cứu phải bao gồm cả dữ liệu không gian bên ngoài mà chúng ta có thể quan sát, kết hợp với dữ liệu thuộc tính bên trong như kết cấu xây dựng hay mục đích sử dụng. Tùy thuộc vào đặc trưng của từng khu vực đô thị mà các lớp đối tượng sẽ có những đặc điểm riêng biệt, vì vậy TS. Lê Thị Thu Hà đặc biệt nhấn mạnh việc nghiên cứu kỹ lưỡng để bóc tách chính xác các lớp dữ liệu ngay từ đầu nhằm đáp ứng mọi kỳ vọng về thông tin.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng đã giải quyết bài toán về định dạng dữ liệu, vốn là một hạn chế tại Việt Nam. Các định dạng zip 3D hiện nay chủ yếu chỉ mang tính mô phỏng, khó quản lý và chia sẻ giữa các bộ ngành. Nhóm nghiên cứu từ Đại học Mỏ - Địa chất đã lựa chọn áp dụng tiêu chuẩn quốc tế CityGML do tổ chức Open GIS Consortium (OGC) đề xuất. Tiêu chuẩn này không chỉ tập trung vào mô hình hóa hình học mà còn định nghĩa các mối quan hệ hình học chặt chẽ giữa các đối tượng như tòa nhà hay tuyến đường, tạo nên một cấu trúc thống nhất. Đặc biệt, CityGML hỗ trợ mức độ chi tiết LOD3, cho phép thể hiện rõ nét các thông số về chất liệu, kích thước của mái nhà hay cửa sổ, tạo nên bước tiến lớn so với các mô hình dữ liệu chỉ tập trung vào khối hình học đơn thuần. Việc áp dụng tiêu chuẩn này giúp tăng tính tương thích, hỗ trợ quy hoạch và quản lý hạ tầng toàn diện trong bối cảnh chuyển đổi số quốc gia.

Minh chứng cho tính thực tiễn hiệu quả, tập dữ liệu mà nhóm nghiên cứu thực hiện tại Hạ Long đã tích hợp đầy đủ cơ sở dữ liệu về hệ thống giao thông, đèn đường và camera an ninh để phục vụ quản lý sau này. Thông qua đó, nhà quản lý có thể nắm bắt lưu lượng giao thông trên diện rộng để điều tiết phù hợp, hay như tại các khu vực ven biển, hệ thống thoát nước giữa hồ và biển cũng được đưa vào dữ liệu để chủ động ứng phó với hiện tượng nước biển dâng.

Có thể khẳng định, công nghệ địa không gian 3D thực sự là bước đột phá hướng tới quản lý đô thị thông minh, song để công nghệ này lan tỏa rộng rãi, Việt Nam cần sự chuẩn bị toàn diện về cả kỹ thuật lẫn nguồn nhân lực. Việc chuyển giao công nghệ từ những nghiên cứu của TS. Lê Thị Thu Hà cần phải đi đôi với đào tạo chuyên sâu và bồi dưỡng đội ngũ cán bộ kỹ thuật tại địa phương, đảm bảo sự phát triển đồng bộ và bền vững trên phạm vi cả nước.