Ứng dụng GIS để quản lý kiến trúc - Cảnh quan các tuyến phố chính của thành phố Bắc Giang

12 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG 13 S¬ 29 - 2018 KHOA H“C & C«NG NGHª - Hệ thống các điểm nhìn từ đường 4D xuống trung tâm thị trấn 2. Các điểm quan sát từ đỉnh núi (cao độ 1800m) Điểm nhìn từ đỉnh Hàm Rồng - đây là đỉnh núi duy nhất có độ cao trên 1800m tại đây du khách có thể mặc sức thả tầm mắt ngắm nhìn toàn cảnh thị trấn, thung lũng Mường Hoa, Sa Pa, Tả Phìn ẩn hiện trong sương khói. V. Hệ thống các điểm nhìn lên Tại các điểm nhìn này du khách sẽ cảm nhận được vẻ đẹp của các công trình kiến trúc tựa trên nền của núi đồi, cây xanh và trời mây Sapa. 1. Các điểm nhìn từ trung tâm thị trấn lên sườn núi (cao độ 1600 - 1700m) bao gồm hệ thống các điểm nhìn sau: - Điểm nhìn từ thị trấn và phố Hàm Rồng nhìn lên các điểm tạo cảnh trên sườn núi Hàm Rồng. - Điểm nhìn từ trung tâm thị trấn về phía Đông và phía Bắc thị trấn 2. Các điểm nhìn từ trung tâm thị trấn lên đỉnh núi - Điểm nhìn từ trung tâm thị trấn lên đỉnh núi Hàm Rồng. - Điểm nhìn từ trung tâm thị trấn lên đỉnh Fansipan VI. Hệ thống các điểm nhìn mang yếu tố tinh thần (điểm nhìn gián tiếp) Đây là các điểm nhìn mang tính chất tinh thần, có thể khai thác theo hướng tạo cảm xúc linh thiêng, tôn kính cho du khách khi ngắm cảnh. 1. Các điểm nhìn về phía đỉnh Fansipan - Các điểm nhìn từ các trục cảnh quan, trục giao thông trong trung tâm về phía đỉnh Fansipan. - Các điểm nhìn từ quảng trường nhà thờ Thiên Chúa Giáo về phía đỉnh Fansipan - đây là trục cảnh quan tinh thần đặc biệt quan trọng trong bố cục không gian đô thị. - Điểm nhìn từ các công trình hành chính chính trị, văn hoá về phía đỉnh Fansipan như: UBND huyện và thị trấn Sapa, nhà văn hoá, nhà triển lãm... 2. Các điểm nhìn về phía đỉnh Hàm Rồng - Các điểm nhìn từ quảng trường nhà thờ Thiên Chúa Giáo về phía đỉnh Hàm Rồng. - Điểm nhìn từ các công trình hành chính chính trị, văn hoá về phía đỉnh Hàm Rồng như: UBND huyện và thị trấn Sapa, nhà văn hoá, nhà triển lãm 3. Kết luận Sapa là một đô thị du lịch mang tầm cỡ quốc tế chứa đựng nhiều tiềm năng chưa được khai thác hết. Hiện nay Sapa đang đứng trước nguy cơ mất dần đi các tài nguyên thiên nhiên quý báu do sự đô thị hoá ồ ạt không kiểm soát được. Để có thể tạo dựng nên một hình ảnh Sapa còn nguyên vẹn vẻ đẹp thuần khiết, mang đậm bản sắc văn hoá địa phương nhưng vẫn đáp ứng được các yêu cầu của một đô thị du lịch hiện đại, những người làm công tác tổ chức không gian kiến trúc đô thị cần thực sự hiểu và cảm nhận được hết vẻ đẹp thiên nhiên cũng như con người nơi đây. Việc xác định và phân loại hệ thống các điểm quan sát sẽ giúp cho quá trình tìm tòi giải pháp cụ thể cho không gian kiến trúc đô thị Sapa được thống nhất từ tổng thể đến chi tiết. Ta cũng có thể áp dụng được phương pháp này với các đô thị khác có điều kiện tương đồng./. Tài liệu tham khảo 1. Bộ môn Kiến trúc Cảnh quan, 2010. Bài giảng môn học “Nguyên lý Kiến trúc Cảnh quan”. 2. Fendrich Fabienne, Knop Jean-Michel, 2011. Tham luận Hội thảo nhân kỷ niệm 50 năm thành lập Trường ĐH Kiến trúc Hà Nội “Giảng dạy cảnh quan”. (L’enseignement du paysage). 3. Hàn Tất Ngạn, 1997. Kiến trúc cảnh quan. NXB Xây dựng. 4. Trường Đại học Kiến trúc quốc gia Normandie, 2007. Chương trình đào tạo Kiến trúc sư quốc gia. 5. Trường Đại học Kiến trúc và Cảnh quan Bordeaux, 2004. Giảng dạy cảnh quan - Chương trình đào tạo kiến trúc sư cảnh quan quốc gia. 6. Trường ĐH Kiến trúc Hà Nội, 2008. Hồ sơ xây dựng chương trình đào tạo Pháp ngữ bậc Đại học, chuyên ngành Kiến trúc Cảnh quan. 7. Nguyễn Thị Thanh Thủy, 1996. Kiến trúc phong cảnh. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Ứng dụng GIS để quản lý kiến trúc - cảnh quan các tuyến phố chính của thành phố Bắc Giang GWAS application to manage architecture - landscape of main streets in the Bac Giang city Vũ Lê Ánh Tóm tắt Kiến trúc cảnh quan của một thành phố đóng một vai trò rất quan trọng để thể hiện hình ảnh đô thị, tăng hấp dẫn đô thị và chỉ số cạnh tranh của đô thị. Công nghệ GIS đã được nhiều nước trên thế giới ứng dụng để quản lý các yếu tố về kiến trúc cảnh quan và đã có hiệu quả rất tốt. Trong bài báo này, nhóm nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS để xây dựng cơ sở dữ liệu và phương thức quản lý các yếu tố kiến trúc quan quan năm tuyến phố chính tại thành phố Bắc Giang. Cơ sở dữ liệu trên được tích hợp trong môi trường GIS sẽ hỗ trợ đắc lực cho các nhà quản lý cấp tỉnh trong việc quy hoạch, quản lý và phát triển thành phố theo hướng tăng chỉ số hấp dẫn và cạnh tranh đô thị. Abstract Landscape architecture in the city plays a very important role in expressing the urban images, increasing urban appeal and urban competitiveness index. GWAS technology had been used by many countries around the world to manage elements of landscape architecture and worked effectively. In this paper, the research team applied GWAS technology to build database and management method of architectural elements in five main streets in the Bac Giang city. These integrated data in the GWAS would effectively support provincial managers in city planning, management and development towards urban attractiveness and competitiveness index. ThS. Vũ Lê Ánh Bộ môn Trắc địa Khoa Kỹ thuật hạ tầng và Môi trường đô thị ĐT: 0974 653 647 Email: vuleanh77@gmail.com Ngày nhận bài: 11/5/2017 Ngày sửa bài:19/6/2017 Ngày duyệt đăng: 16/11/2017 1. Giới thiệu Trong quá trình phát triển đô thị, quản lý kiến trúc cảnh quan đô thị luôn là nhiệm vụ trọng tâm nhằm đảm bảo được bộ mặt đô thị và bản sắc của từng đô thị. Kiến trúc cảnh quan được thể hiện thông qua các tính chất như: Số tầng, kích thước công trình, mặt đứng kiến trúc, ngoại thất sân vườn của công trình... Quản lý kiến trúc cảnh quan trên các tuyến phố sẽ góp phần thể hiện hình ảnh đô thị và tăng hấp dẫn đô thị và chỉ số cạnh tranh của đô thị. Thành phố Bắc Giang có diện tích 66,45km2 với dân số với hơn 150 nghìn người. Về không gian đô thị, khu nội thành đã phát triển dày đặc, các khu phố cũ mang nét đặc trưng của phố thương mại truyền thống với các hoạt động buôn bán sầm uất. Cấu trúc giao thông cũ, không gian đường phố chật chội đặc biệt là không gian vỉa hè không được quản lý tốt nên nhiều khu vực đã bị lấn chiếm, chất lượng không gian đô thị nhiều nơi còn thấp, diện mạo kiến trúc khu vực trung tâm chưa tạo nên sắc thái đặc trưng riêng, chưa có những không gian dành cho các hoạt động cộng đồng rõ nét và chưa đủ mạnh để tạo dựng nên hình ảnh ấn tượng và sự hấp dẫn cho thành phố. Khu dân cư mới được tổ chức chủ yếu theo hình thức phân lô nền, mật độ cao, tạo nên các tuyến phố thương mại mới với kiến trúc hiện đại, cao 3-5 tầng song không gian kiến trúc chưa tạo được nét đặc trưng, thiếu nhịp điệu và tính đồng nhất trên mặt đứng các tuyến phố. Sự phát triển đơn lẻ của từng công trình (nhà ở và công cộng) cùng sự thiếu vắng các công trình giáo dục, các công trình dịch vụ đô thị thiết yếu, các khoảng xanh phục vụ nhu cầu nghỉ ngơi, giải trí của người dân đã làm không gian đô thị trở nên lạc hậu, đơn điệu ngay khi vừa hình thành. Không gian khu ở mới đan xen với các một số trụ sở cơ quan mới (Sở thông tin truyền thông, công an, kho bạc...) thiếu không gian đệm chuyển tiếp, thiếu gắn sự kết với khu vực làng xóm cũ. Sông Thương là một giá trị cảnh quan rất quan trọng của thành phố nhưng mối liên kết giữa đô thị với sông Thương, gần như chưa được tạo dựng và sử dụng trong hoạt động đô thị. Tuyến đường đê hai bên sông tại khu vực nội thành được hình thành song việc kết nối với giao thông đô thị gặp nhiều khó khăn. Không gian đê giống như một bức tường chia cắt không gian đô thị phía trong với mặt đê khiến cho việc tiếp cận với không gian sông gặp khó khăn. Để quản lý kiến trúc cảnh quan đạt hiệu quả cần có một bộ cơ sở dữ liệu đầy đủ bao gồm cả thông tin về không gian cũng như thuộc tính của các công trình trên tuyến phố. Hiện nay, tại Bắc Giang dữ liệu kiến trúc cảnh quan vẫn được thu thập một cách rời rạc, chưa hệ thống và chưa có công cụ quản lý hiệu quả. Trong bài báo này chúng tôi giới thiệu công nghệ GIS, công cụ này sẽ xây dựng bộ cơ sở dữ liệu đầy đủ các thông tin về kiến trúc cảnh quan một cách có hệ thống, hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý tại các cơ quan chức năng. Kết quả của bài báo sẽ là cơ sở để xây dựng quy trình chung về cơ sở dữ liệu phục vụ cho công tác quản lý kiến trúc cảnh quan cho các đô thị tại Việt Nam và 1 bộ cơ sở dữ liệu cho năm tuyến phố nêu trên của thành phố Bắc Giang. 2. Khu vực nghiên cứu Qua khảo sát, dựa trên các yếu tố để quản lý kiến trúc cảnh quan, lấy ý kiến của chuyên gia, nhóm nghiên cứu lựa chọn năm tuyến phố chính: Hùng Vương; Nguyễn Văn Cừ; Hoàng Văn Thụ; Lê Lợi, Trần Nguyên Hãn của thành phố Bắc Giang để xây dựng bộ cơ sở dữ liệu GIS làm thí điểm (Hình 1). 3. Phương pháp nghiên cứu Để xây dựng cơ sở dữ liệu GIS cho 5 tuyến phố chính của thành phố Bắc Giang, trong bài báo này chúng tôi đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu như thu thập các bản đồ, bản vẽ, tài liệu, số liệu, liên quan tới các công trình hai bên của Hình 4. Hình 5. 14 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG 15 S¬ 29 - 2018 KHOA H“C & C«NG NGHª Hình 1. Sơ đồ 5 tuyến đường nghiên cứu Hình 3. Cơ sở dữ liệu sau khi được phân tách và nắn chỉnh về VN2000 Hình 2. Sơ đồ quy trình xây dựng CSDL GIS 5 tuyến phố từ các cơ quan chức năng như Sở xây dựng, Sở tài nguyên Môi trường, Trung tâm phát triển quỹ đất. Xây dựng bộ cơ sở dữ liệu này chúng tôi tiến hành điều tra khảo sát thực địa, gửi các bảng hỏi đến các cơ quan chức năng và trực tiếp đi chụp ảnh tại 5 tuyến phố để thu thập các thông tin chính xác cập nhật. Các tiêu chí để xây dựng bộ cơ sở dữ liệu được tham khảo ý kiến của các chuyên gia liên quan đến lĩnh vực quản lý kiến trúc cảnh quan. Sau khi thu thập được toàn bộ các tài liệu liên quan, ý kiến chuyên gia, khảo sát cập nhật thông tin về kiến trúc cảnh quan tại 5 tuyến phố, toàn bộ số liệu đó được tiến hành mô hình hóa trong môi trường GIS [2]. 4. Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu Quy trình xây dựng cơ sở dữ liệu được thực hiện theo từng bước theo hình 2. • Lựa chọn phần mềm Dữ liệu kiến trúc cảnh quan đô thị là dữ liệu đa dạng, đa ngành và được thu thập từ rất nhiều nguồn khác nhau, vì vậy cần một phần mềm GIS đủ mạnh để thu thập, quản lý. Hiện nay, có nhiều phần mềm GIS như: ArcGis, MapInfor, Microstion SE, SuperGIS.... Một phần mềm GIS phải đảm bảo các chức năng chính: thu thập, lưu trữ các dạng dữ liệu GIS, tra cứu, hiển thị, phân tích, chiết xuất ra các sản phẩm là bản đồ, biểu đồ, các báo cáo.... Trong nghiên cứu này chúng tôi lựa chọn phần mềm ArcGis là một phần mềm hệ thống GIS hàng đầu hiện nay, cung cấp một giải pháp toàn diện từ thu thập, nhập số liệu, biên tập, phân tích, hiển thị và phân phối thông tin trên mạng Internet với các cấp độ khác nhau[1]. • Xử lý số liệu Để mô hình hóa trong GIS, dữ liệu cần phải được phân loại theo nguyên lý cơ sở dữ liệu GIS. Dữ liệu cần được phân thành dạng cấu trúc dữ liệu mà môi trường GIS quản lý: Cấu trúc dữ liệu không gian và Cấu trúc dữ liệu thuộc tính. Do mức độ quan trọng của dữ liệu cũng như thực trạng dữ liệu còn nhiều bất cập nên công tác này được đặc biệt chú trọng. • Xử lý dữ liệu không gian Các dữ liệu bản đồ, bản vẽ có các hệ tọa độ và định dạng file khác nhau đều được nắn chỉnh về Hệ tọa độ VN2000 và đưa về cùng 1 định dạng file[4]. Đây là một bước khó và đòi hỏi tính chuyên nghiệp do phải sử dụng nhiều phần mềm khác nhau như chuyển dữ liệu từ AutoCAD, Microstation sang định dạng shapefile, chọn dữ liệu chuẩn để nắn chỉnh đưa toàn bộ dữ liệu về cùng một hệ tọa độ. Xác định dữ liệu chuẩn bằng cách kiểm tra các số liệu bản đồ thu thập được và chọn dữ liệu bản đồ đã được gắn tọa độ Quốc gia VN2000 để làm cơ sở nắn chỉnh các dữ liệu còn lại [3]. Toàn bộ dữ liệu không gian của 5 tuyến phố được để dưới dạng cấu trúc Geodatabase để quản lý thuận tiện. Sau khi dữ liệu bản đồ được cập nhật hệ tọa độ thống nhất, chúng tôi tiến hành phân tách dữ liệu không gian. Việc thiết kế cấu trúc GIS rất quan trọng, dữ liệu không gian được phân tách thành 2 phần (Hình 3): Dữ liệu nền: mang tính tham khảo chung cho cả hệ thống bao gồm lớp hành chính, lớp giao thông, lớp dân cư, lớp thủy hệ... Dữ liệu chuyên ngành: lớp nhà được khảo sát, lớp các tuyến đường chính.... Sau khi dữ liệu được phân tách tiến hành biên tập dữ liệu đặc biệt là xử lý các lỗi Topology cho dữ liệu không gian. Để phân tích được cơ sở dữ liệu trong môi trường GIS thì xác định được mối quan hệ logic giữa vị trí của các đối tượng topology là rất quan trọng [3] (Hình 4). Các bước xử lý dữ liệu không gian có thể được thể hiện theo sơ đồ chung sau (Hình 6): • Xử lý dữ liệu thuộc tính Dữ liệu thuộc tính thu nhận được từ các thông tin trên bảng hỏi, phiếu điều tra và được xử lý trên phần mềm Excel (Hình 7). Sau khi xử lý dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính, cần Hình 4. Các lỗi topology của dữ liệu không gian (các node đỏ) Hình 5. Dữ liệu không gian sau khi được nắn chỉnh và biên tập hoàn chỉnh 17 S¬ 29 - 201816 T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG KHOA H“C & C«NG NGHª giải pháp này thì cần xác định các khu vực cần bóng đổ và độ nhô ra của khối, độ vươn xa của kết cấu chắn nắng, cũng như kiểu dáng kết cấu để đạt hiệu quả mong muốn (hình 3). Việc sử dụng các dàn cây dây leo làm lớp vỏ xanh cho tòa nhà cũng rất hiệu quả và được ưa chuộng vì vẻ đẹp mang tính sinh thái, môi trường và nghệ thuật. Để đạt được hiệu quả chống nóng bằng tường xanh cần lựa chọn loại thực vật thích hợp, có lá dày và ít rụng, không chứa chất độc và tránh thu hút sâu bọ, côn trùng. Thiết kế cây xanh ban công và trên mặt tường. Ở vị trí cửa đi và cửa sổ cây sẽ được xén tỉa. 2.5. Thiết kế che nắng cho cửa sổ Ở Việt Nam, một yêu cầu quan trọng trong thiết kế tòa nhà xanh là phải đảm bảo có hệ thống kết cấu che nắng tối ưu. Hệ thống này phải tăng mức độ chiếu sáng tự nhiên trong khi kiểm soát năng lượng nhiệt mặt trời quá mức, làm giảm ánh sáng chói cũng như sự khó chịu cho người sử dụng, điều này đồng nghĩa với việc giảm bức xạ nhiệt chiếu vào tòa nhà và môi trường sống nói chung. Lắp đặt các thiết bị che nắng phù hợp có thể tăng hiệu suất chiếu sáng tự nhiên trong phòng, nhưng ngược lại các sai sót có thể dẫn đến nhiều bất lợi như chúng có thể cản trở tầm nhìn, gây cảm giác khó chịu. Các dạng che nắng bao gồm: - Các chi tiết che nắng bên ngoài như tấm che nắng theo chiều ngang (ô văng), tấm che nắng theo chiều đứng, hỗn hợp, các chớp ngang, chớp đứng cố định, hiên, mái hắt, mui bạt, ban công, lô gia... - Kết cấu che nắng kiểu tấm chắn cố định trước mặt cửa sổ, hệ mành che nắng bằng các lam che hay tạo ra vỏ bọc tòa nhà có hai lớp “da” (double skin). - Hệ thống che nắng di động được tối ưu hóa việc che các tia nắng của mặt trời và bảo đảm tầm nhìn nhờ vào phần mềm máy tính đặc biệt được xây dựng để kiểm soát thiết bị hướng theo đường chiếu di chuyển của chiếu nắng của Mặt trời, kết quả là che nắng tối ưu vào mọi thời điểm cần thiết. - Các thiết bị che có bề mặt phản xạ ánh sáng - “kệ hắt sáng” (light-shelf). - Các thiết bị kiểm soát độ chói nội thất như rèm, mành, chớp điều chỉnh. - Các đặc trưng cảnh quan như dàn cây leo, cây xanh trưởng thành hay hàng rào cây xanh; - Kính có hiệu suất cao như: kính low- E (giảm bức xạ mặt trời xuyên qua vào trong tòa nhà); kính hai lớp, ba lớp (giảm bức xạ mặt trời nhờ khoảng chân không cách nhiệt giữa các tấm kính); kính có tấm dán cách nhiệt (giảm tia cực tím có hại và ngăn ngừa tia hồng ngoại-tia nhiệt năng lượng mặt trời). 3. Kết luận Các giải pháp thiết kế thụ động vỏ bao che đã đề xuất là cần thiết phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm của Việt Nam và tiết kiệm năng lượng, đáp ứng quy chuẩn QCXDVN 09:2013/BXD Các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả. Các giải pháp đố bao gồm: Hình khối và hướng tòa nhà, giải pháp cách nhiệt bằng giảm bức xạ và tăng phản xạ, cách nhiệt bằng nhiệt trở, cách nhiệt bằng nhiệt dung hay nhiệt hàm và thiết kế che nắng cho cửa sổ./. Hình 8. Bảng thuộc tính sau khi được kết nối với dữ liệu không gian Hình 7. Nhập dữ liệu thuộc tính trong phần mềm Excel Hình 6. Các bước xử lý dữ liệu không gian phải kết nối hai dữ liệu này, đây chính là thế mạnh của GIS so với các hệ thống dữ liệu thông thường khác[1],[2] (Hình 8). 5. Kết luận Bài báo đã xây dựng được 1 bộ cơ sở dữ liệu hoàn chỉnh cho 5 tuyến phố chính của thành phố Bắc Giang. Bài báo sẽ là cơ sở cho quy trình chung về xây dựng bộ cơ sở dữ liệu phục vụ cho công tác quản lý kiến trúc cảnh quan đô thị. Bài báo cũng đã chứng minh được việc sử dụng GIS trong quản lý kiến trúc cảnh quan sẽ nâng cao được tính hấp dẫn của đô thị . Việc xây dựng bộ cơ sở dữ liệu và ứng dụng công nghệ GIS để quản lý kiến trúc cảnh quan của một thành phố sẽ là công cụ hỗ trợ đắc lực cho các nhà quản lý đưa ra các chính sách quy định phù hợp và có hiệu quả cao./. Tài liệu tham khảo 1. Công ty tư vấn GeoViet (2011)- Sổ tay sử dụng công nghệ GIS trong quy hoạch và quản lý hạ tầng đô thị ở Việt Nam. 2. Trần Trọng Đức (2011), GIS căn bản, NXB Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh 3. Trần Trọng Đức (2011), Thực hành GIS, NXB Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh 4. https://thuvienphapluat.vn/van-ban/Linh-vuc-khac/Thong-tu- 973-2001-TT-TCDC-huong-dan-ap-dung-he-quy-chieu-va-he- toa-do-quoc-gia-VN-2000-83433.aspx 5. PTS.KTS Trần Tất Ngạn (1999), Kiến trúc cảnh quan, NXB Xây Dựng, Hà Nội Tài liệu tham khảo 1. Phạm Ngọc Đăng, Nguyễn Việt Anh, Phạm Thị Hải Hà, Nguyễn Văn Muôn, Các giải pháp thiết kế công trình xanh ở Việt Nam, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội, 2013; 2. Phạm Ngọc Đăng, Phạm Hải Hà, Nhiệt và khí hậu kiến trúc, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội,2002; 3. Phạm Đức Nguyên, Công trình xanh và các giải pháp kiến trúc thiết kế công trình xanh; 4. QCXDVN 09:2013/BXD Các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả; 5. Viện KHCN XD, Báo cáo tổng hợp đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cải tạo nâng cao đặc tính trở nhiêt cho vỏ kết cấu bao che của các tòa nhà hiện hữu ở đô thị nhằm sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng ở Việt Nam. Mã số: BDDKH52, 2015. Giải pháp thiết kế thụ động lớp vỏ công trình văn phòng cao tầng... (tiếp theo trang 6)