Xây dựng hệ thống 3D WebGIS mã nguồn mở và thử nghiệm biểu diễn trực quan kịch bản ngập lụt

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Xây dựng hệ thống 3D WebGIS mã nguồn mở và thử nghiệm biểu diễn trực quan kịch bản ngập lụt trình bày việc xây dựng và thử nghiệm thành công ứng dụng 3D WebGIS biểu diễn trực quan hóa kịch bản ngập lụt trên mô hình 3D.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng hệ thống 3D WebGIS mã nguồn mở và thử nghiệm biểu diễn trực quan kịch bản ngập lụt

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3D WEBGIS MÃ NGUỒN MỞ VÀ THỬ NGHIỆM BIỂU DIỄN TRỰC QUAN KỊCH BẢN NGẬP LỤT Lã Phú Hiến Trường Đại học Thủy lợi, email: laphuhien@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU 2. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 3D WEBGIS DIỂU DIỄN TRỰC QUAN HÓA KỊCH Lũ lụt là một trong những tai biến thiên BẢN NGẬP LỤT nhiên phổ biến nhất trên thế giới gây thiệt hại đáng kể về người và tài sản hàng năm. Ở Việt 2.1. Quy trình xây dựng ứng dụng 3D Nam, theo thống kê của Ban Chỉ đạo T.Ư về WebGIS phòng, chống thiên tai, trong nửa đầu năm Trình duyệt web 2019, đã có 4 đợt mưa lũ, làm hàng chục Bản người chết và mất tích, gây thiệt hại cho hàng đồ nghìn ngôi nhà, hàng chục nghìn héc ta lúa Ảnh và hoa màu bị ảnh hưởng… JSON, Kịch bản Theo phương pháp truyền thống, việc đánh Gltf ngập lụt Mô hình 3D CityGML giá các nguy cơ ngập lụt và thiệt hại nó có thể gây ra được dựa trên việc phân tích các Máy chủ bản đồ phân vùng ngập lụt. Tuy nhiên, các bản đồ này là các bản đồ tĩnh, cung cấp rất ít thông tin. Với sự phát triển của công nghệ 3D WebGIS, các kịch bản ngập lụt có thể được Hình 1. Quy trình xây dựng ứng dụng thể hiển thị trực quan hơn, giúp công tác 3D WebGIS trực quan hóa kịch bản ngập lụt phân tích, đánh giá ảnh hưởng do tác động Quy trình xây dựng ứng dụng 3D WebGIS của ngập lụt cũng dễ dàng và chính xác hơn. diểu diễn trực quan hóa kịch bản ngập lụt Hơn nữa, với kết nốt internet, các thông tin được minh họa như trên Hình 1, gồm: 1. Xây ngập lụt dạng 3D có thể dễ dàng chia sẻ, và dựng mô hình 3D ở định dạng CityGML từ kết nối mọi lúc, mọi nơi (Wu et al. 2012; Van các nguồn dữ liệu không gian như bản đồ, Ackere et al., 2016; Herman et al., 2017; ảnh; 2. Chuyển mô hình 3D sang định dạng Reyes and Chen, 2017). KML/ COLLADA/ JSON/ GlTF; 3. Tùy biến Như vậy có thể thấy rằng, 3D WebGIS có giao diện ứng dụng; 4. Biểu diễn trực quan thể là một công cụ hiệu quả trong công tác mô hình 3D cùng kịch bản ngập lụttrên nền mô phỏng các hiện tượng diễn ra trên mô web bằng thư viện CesiumJS. hình 3D. Do đó, nghiên cứu này thử nghiệm xây dựng ứng dụng 3D WebGIS dựa trên thư 2.2. Xây dựng mô hình 3D và chuyển viện CesiumJS và bộ công cụ mã nguồn đổi dữ liệu 3DCityDB nhằm mục đích biểu diễn trực Mô hình 3D thành phố có thể được xây quan các kịch bản ngập lụt (đã được xây dựng từ các loại bản đồ, ảnh vệ tinh, ảnh dựng sẵn), đồng thời thảo luận hướng nghiên hàng không, hay ảnh chụp từ phương tiện bay cứu trong tương lai của chủ đề này. không người lái (UAV). Công tác này có thể 783
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 được tiến hành trên các phần mềm đồ họa như Sketchup, 3DS Max, AutoCAD, ArcGIS, v.v… Tiếp theo, mô hình 3D cần được chuyển sang định dạng CityGML. Để hiển thị được trên ứng dụng 3D WebGIS, mô hình 3D này cần được chuyển sang định dạng JSON/KML hoặc Gltf bằng bộ công cụ 3DCityDB-Importer Exporter. 2.3. Xây dựng ứng dụng 3D WebGIS và trực quan hóa kịch bản ngập lụt Ứng dụng 3D WebGIS được xây dựng dựa Hình 2. Giao diện ứng dụng 3D WebGIS trên thư viện CesiumJS (https://cesiumjs.org/) và bộ công cụ mã nguồn mở 3DcityDB (https://www.3dcitydb.org/3dcitydb/). Giao diện và các tính năng của ứng dụng được tùy chỉnh dựa trên gói thư viện có sẵn trong bộ công cụ 3DCityDB. Kịch bản ngập lụt có thể được tính toán dựa trên các mô hình thủy động lực học như mô hình MIKE, MIKE FLOOD, TELMAX (Nguyễn Hồng Quân, 2013), vùng ngập lụt sau đó được chuyển sang định dạng dữ liệu JSON vàđược hiển thị trên ứng dụng 3D WebGIS dựa vào độ cao mực nước dâng đã được tính toán. Ứng dụng 3D WebGIS Hình 3. Mô hình 3D khu dân cư Thổ Sơn được thiết kế để có thể hiển thị trực quan mô hình 3D cùng với kịch bản ngập lụt trên nhiều loại bản đồ nền khác nhau như Open Street Map (OSM), ảnh vệ tinh. 3. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN Ứng dụng 3D WebGIS sau khi được tùy chỉnh có giao diện như trên Hình 2. Ứng dụng này có 3 tính năng chính: (1) Hiển thị trực quan mô hình 3D thành phố và kịch bản ngập lụt; (2) Thêm hoặc bớt lớp dữ liệu để có Hình 4. Kịch bản ngập lụt trên mô hình 3D thể đánh giá vùng ảnh hưởng của kịch bản ngập lụt trên nhiều đối tượng khác nhau; (3) Một kịch bản ngập lụt giả lập được hiển thị Hiển thị dữ liệu trên nhiều loại bản đồ nền. trên mô hình 3D như minh họa trên Hình 4. Để thử nghiệm thực tế, mô hình 3D khu Có thể nhìn thấy rõ ràng các khu vực bị ảnh dân cư ở khu vực thôn Thổ Sơn, xã Nam hưởng do ngập lụt, khu vực có độ cao lớn Sơn, huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội đã hơn không bị ảnh hưởng. Ngoài ra, do kịch được xây dựng từ dữ liệu ảnh Google Earth. bản ngập lụt được thể hiện trên mô hình 3D, Sau khi được chuyển sang định dạng JSON người xem có thể dễ dàng quan sát mực nước nó biểu diễn trên ứng dụng 3D WebGIS như dâng cao tới đâu. Dựa vào các đánh giá sơ bộ trong Hình 3. này, chính quyền có thể đề ra giải pháp ứng 784
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 phó với các kịch bản khác nhau. Hơn nữa, như các cơ quan quản lý dễ dàng đánh giá ngày nay các thiết bị thông minh có kết nối sơ bộ tác động của ngập lụt, từ đó có các internet rất phổ biến, người dùng có thể truy giải pháp ứng phó phù hợp. cập ứng dụng gần như mọi lúc, mọi nơi. Do Tuy nhiên, ứng dụng mới chỉ ở giai đoạn đó, chính quyền có thể dễ dàng quản lý cũng thử nghiệm ban đầu, còn rất nhiều vấn đề cần như công bố kịch bản ngập lụt tới người dân. hoàn thiện để có thể áp dụng vào thực tế. Mặc dù, ứng dụng 3D WebGIS đã xây Trong tương lai, cần nghiên cứu hoàn thiện dựng có khả năng biểu diễn trực quan mô các chức năng phân tích không gian, đánh giá hình 3D thành phố kèm với kịch bản ngập thiệt hại do ngập lụt gây ra, mô phỏng trực lụt. Ứng dụng này chưa cho phép tiến hành tiếp diễn biến ngập lụt dựa trên các dữ liệu các phép phân tích, đánh giá thiệt hại, hay lập đầu vào do người dùng cung cấp ngay trên báo cáo trực tiếp trên ứng dụng. Ngoài ra, các giao diện của ứng dụng. kịch bản ngập lụt phải được tính toán bằng các mô hình thủy văn/ thủy lực trước khi đưa 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO vào ứng dụng. Điều này làm hạn chế khả năng áp dụng vào thực tế của nó. Thực tế, [1] Herman, L., et al.. 2017. Flood modellingand visualizations of floods ứng dụng có thể kết nối với các phần mềm through 3D open data. In: Environmental cài đặt trên máy chủ, nó cũng có sẵn công cụ Software Systems. Computer Science for mô phỏng hiện tượng theo thời gian. Do đó, Environmental Protection: 12th IFIP WG vể mặt lý thuyết nó hoàn toàn có khả năng 5.11 International Symposium,ISESS 2017, lập kịch bản ngập lụt thông qua các thông số Zadar, Croatia, May 10-12, 2017, mà người dùng cung cấp. Tuy nhiên, để làm Proceedings12, Springer, pp. 139–149. được điều này, cần phải thiết lập các phần [2] Nguyễn Hồng Quân. 2013. Một số phương mềm mô phỏng ngập lụt trên máy chủ, sau pháp xây dựng bản đồngập lũ tỉnh Long An khi chạy các mô hình mô phỏng, phần mềm trong điều kiện biến đổi khí hậu và mực sẽ gửi kết quả để hiển thị trên ứng dụng 3D nước biển dâng. Tạp chí Phát triển KH & WebGIS. Nếu có thể cung cấp tính năng này, CN, Tập 16, Số M1, Trang 32-38. nó có thể là một bước đột phá trong công tác [3] Reyes, M. E. P. and Chen, S.-C.. 2017. A ứng phó ngập lụt nói riêng cũng như ứng phó 3D virtual environmentfor storm surge với biến đổi khí hậu nói chung. flooding animation. In: 2017 IEEE third international conference on multimedia big 4. KẾT LUẬN data (BigMM), IEEE,pp. 244–245. [4] Van Ackere, S., et al.. 2016. Development Bài báo đã xây dựng và thử nghiệm of a 3D dynamicflood Web GIS thành công ứng dụng 3D WebGIS biểu diễn visualisation tool. Flood Risk Management trực quan hóa kịch bản ngập lụt trên mô andResponse, p. 106. hình 3D. Với ưu điểm là cung cấp cái nhìn [5] Wu, B. P., et al.. 2012. Web-based 3D trực quan về kịch bản ngập lụt, cùng với visualization of dam safety monitoring. khả năng có thể truy cập mọi lúc, mọi nơi, Advanced MaterialsResearch, Vol. 594, pp. ứng dụng này cho phép người dân, cũng 2927–2931. 785