(English below)
Quản lý và Trực quan hóa Dữ liệu Không gian Địa lý trong Môi trường Thân thiện với Người dùng
Khái niệm thành phố thông minh đang phát triển rất nhanh trên khắp thế giới, bởi vì nó cung cấp một môi trường kỹ thuật số toàn diện, cải thiện hiệu quả và an ninh của các hệ thống đô thị và tăng cường sự tham gia của người dân vào phát triển đô thị. Khái niệm này dựa trên việc sử dụng dữ liệu không gian địa lý liên quan đến môi trường xây dựng đô thị, môi trường tự nhiên và các dịch vụ đô thị. Việc thực hiện thành công dự án thành phố thông minh đòi hỏi sự phát triển của một hệ thống kỹ thuật số có thể quản lý và trực quan hóa dữ liệu không gian địa lý trong một môi trường thân thiện với người dùng. Hệ thống thông tin địa lý (GIS) cung cấp các khả năng tiên tiến và thân thiện với người dùng cho các dự án thành phố thông minh. Bài viết này chỉ ra cách GIS có thể trợ giúp trong việc thực hiện các dự án thành phố thông minh và mô tả việc sử dụng nó trong việc xây dựng một mô hình quy mô lớn của thành phố thông minh.

Khái niệm 'thành phố thông minh' nhằm mục đích phát triển một hệ thống toàn diện sử dụng dữ liệu không gian địa lý để nâng cao hiểu biết về các hệ thống đô thị phức tạp và cải thiện hiệu quả và bảo mật của các hệ thống này. Dữ liệu không gian địa lý này liên quan đến (i) môi trường xây dựng đô thị như cơ sở hạ tầng, các tòa nhà và không gian công cộng, (ii) môi trường tự nhiên như đa dạng sinh học, không gian xanh, chất lượng không khí, đất và nước, và (iii) các dịch vụ đô thị như giao thông, rác thải đô thị, nước, năng lượng, y tế và giáo dục. Khái niệm thành phố thông minh cũng nhằm mục đích chuyển đổi việc quản lý thành phố ‘dựa trên silo’ thành một hệ thống ‘chia sẻ’ liên quan đến các bên liên quan trong đô thị trong việc thiết kế, hiện thực hóa và đánh giá các dự án đô thị.

Hình 1: Các bước thực hiện các dự án thành phố thông minh.

Công nghệ nổi bật cho phép các thành phố đạt được sự quản lý linh hoạt hơn nhằm cải thiện chất lượng cuộc sống cho người dân, tăng cường phát triển kinh tế, cải thiện sức hấp dẫn của thành phố và tăng cường sự tham gia của người dân vào chính quyền thành phố. Thật vậy, khái niệm thành phố thông minh cung cấp cho các nhà quản lý thành phố thông tin thích hợp về hiệu suất của cơ sở hạ tầng và dịch vụ đô thị, cũng như phản hồi của người dùng. Phân tích dữ liệu này cho phép các nhà hoạch định chính sách và quản lý thành phố nâng cao hiệu quả của hệ thống đô thị cũng như chất lượng dịch vụ đô thị. Khái niệm này đặc biệt thích hợp cho an ninh và khả năng phục hồi của thành phố. Nó cho phép thu thập dữ liệu liên quan đến cách cơ sở hạ tầng thành phố và các bên liên quan ứng phó với các hiểm họa đô thị. Phân tích dữ liệu này cung cấp hiểu biết sâu hơn về hành vi của các hệ thống đô thị (cơ sở hạ tầng, dịch vụ công cộng, ứng phó khẩn cấp, v.v.) trong các cuộc khủng hoảng hoặc thảm họa đô thị và do đó, cho phép cải thiện năng lực của thành phố để giải quyết các thách thức về khả năng phục hồi. Khái niệm thành phố thông minh cung cấp khả năng hạn chế lỗi cục bộ và ngăn chặn sự lây lan của nó ra các khu vực lớn hơn.

Sử dụng GIS trong các dự án thành phố thông minh
Việc triển khai các dự án thành phố thông minh dựa trên một số bước (Hình 1) bao gồm xây dựng mô hình số đô thị, thu thập dữ liệu bằng cách sử dụng lớp cảm biến, sau đó phân tích dữ liệu, trực quan hóa dữ liệu tương tác và điều khiển hệ thống. GIS đóng một vai trò trong các bước này, như được mô tả dưới đây.

Xây dựng mô hình đô thị số
Bước đầu tiên trong việc thực hiện các dự án thành phố thông minh liên quan đến việc xây dựng mô hình đô thị số mô tả các thành phần của môi trường tự nhiên và môi trường đô thị được xây dựng. Đối với mỗi thành phần đô thị, mô hình kỹ thuật số cung cấp định vị địa lý và các đặc điểm (thuộc tính). GIS thường được sử dụng để xây dựng mô hình kỹ thuật số của các "thành phần ngang" của đô thị như mạng lưới đô thị, phương tiện giao thông và môi trường tự nhiên, trong khi mô hình thông tin tòa nhà (BIM) được sử dụng để mô tả "các thành phần dọc" như các tòa nhà. Sự kết hợp của GIS và BIM cung cấp một công cụ mạnh mẽ để xây dựng mô hình kỹ thuật số đô thị với dữ liệu tham chiếu địa lý và hiển thị dữ liệu này trong môi trường thân thiện với người dùng.

Hình 2: Các cảm biến được sử dụng trong giám sát các tiện ích nước và năng lượng.

Lớp cảm biến
Bước thứ hai trong các dự án thành phố thông minh liên quan đến việc xây dựng lớp cảm biến chuyển dữ liệu điều hành đô thị sang hệ thống thông tin thành phố thông minh. Lớp này bao gồm các cảm biến được sử dụng để giám sát mạng lưới và cơ sở hạ tầng đô thị. Dữ liệu cũng có thể được tăng cường bằng hình ảnh, video và các tệp âm thanh dẫn đến việc xây dựng dữ liệu lớn đô thị. Hình 2 cho thấy các ví dụ về các cảm biến được sử dụng trong việc giám sát các tiện ích nước và năng lượng. Hệ thống nước uống sử dụng đầu đọc đồng hồ tự động (AMR) để ghi lại lượng nước tiêu thụ, cảm biến áp suất để ghi lại áp lực nước và các thiết bị chất lượng nước để theo dõi chất lượng nước (độ đục, pH, clo, độ dẫn điện). Hệ thống thoát nước sử dụng các cảm biến để theo dõi mực nước và dòng chảy, chất lượng nước (độ đục, nhiệt độ, pH, v.v.) và thiết bị bơm. Nó cho phép phát hiện sớm lũ lụt và sự cố trong thiết bị bơm. Lưới điện sử dụng các cảm biến để đo sức căng điện, dòng điện và tần số. Nó cho phép phát hiện sớm các lỗi trong lưới điện. Hệ thống sưởi của quận được giám sát bởi các cảm biến để ghi lại nhiệt độ, áp suất và lưu lượng chất lỏng cũng như trạng thái của van. Nó cho phép phát hiện lỗi sớm và cải thiện hiệu suất của hệ thống. GIS cung cấp khả năng hình dung hệ thống giám sát cũng như các đặc điểm và trạng thái của cảm biến. Nó cũng cung cấp khả năng trực quan hóa dữ liệu lịch sử và thời gian thực trên bản đồ GIS.

-----

Use of GIS in Smart City Projects - P1
Managing and Visualizing Geospatial Data in a User-friendly Environment
The smart city concept is developing very quickly around the world, because it provides a comprehensive digital environment that improves the efficiency and security of urban systems and reinforces the involvement of citizens in urban development. This concept is based on the use of geospatial data concerning the urban built environment, the natural environment and urban services. The successful implementation of a smart city project requires the development of a digital system that can manage and visualise the geospatial data in a user-friendly environment. The geographic information system (GIS) offers advanced and user-friendly capabilities for smart city projects. This article shows how a GIS could help in the implementation of smart city projects and describes its use in the construction of a large-scale model of the smart city.

The ‘smart city’ concept aims at developing a comprehensive system that uses geospatial data to enhance the understanding of complex urban systems and to improve the efficiency and security of these systems. This geospatial data concerns (i) the urban built environment such as infrastructure, buildings and public spaces, (ii) the natural environment such as biodiversity, green spaces, air quality, soil and water, and (iii) urban services such as transport, municipal waste, water, energy, health and education. The smart city concept also aims at transforming the ‘silo-based’ management of cities into a ‘shared’ system that involves urban stakeholders in the design, realization and evaluation of urban projects.
Figure 1: Steps for the implementation of smart city projects.
The emergent technology enables cities to achieve more agile management that improves the quality of life for citizens, enhances the economic development, improves the attractiveness of the city and reinforces the involvement of citizens in the city government. Indeed, the smart city concept provides the city managers with pertinent information about the performance of urban infrastructure and services, as well as users’ feedback. Analysis of this data allows policymakers and city managers to improve the efficiency of the urban system as well as the quality of urban services. This concept is particularly pertinent for the security and resilience of the city. It allows collection of data concerning how the city infrastructure and stakeholders respond to urban hazards. Analysis of this data provides greater understanding of the behaviour of urban systems (infrastructure, public services, emergency response, etc.) during urban crises or disasters, and consequently enables improvements to the city’s capacity to address the resiliency challenges. The smart city concept offers the possibility to confine a local fault and to prevent its spread to larger areas.

Use of GIS in smart city projects
The implementation of smart city projects is based on a number of steps (Figure 1) including the construction of the urban digital model, data collection using the sensing layer, then data analysis, interactive data visualization and system control. GIS plays a role in these steps, as described below.

Construction of the urban digital model
The first step in the implementation of smart city projects concerns the construction of the urban digital model that describes the components of the urban built and natural environments. For each urban component, the digital model provides the geolocalisation and characteristics (attributes). GIS is generally used for the construction of the digital model of urban ‘horizontal components’ such as urban networks, transport facilities and natural environment, while building information modelling (BIM) is used for the description of ‘vertical components’ such as buildings. The combination of GIS and BIM provides a powerful tool for the construction of the urban digital model with georeferenced data and the visualization of this data in a user-friendly environment.
Figure 2: Sensors used in water and energy utilities monitoring.
Sensing layer
The second step in smart city projects concerns the construction of the sensing layer that transfers urban operating data to the smart city information system. This layer includes sensors used for monitoring urban networks and infrastructures. Data could also be enhanced by images, videos and audio files resulting in the construction of urban big data. Figure 2 shows examples of sensors used in monitoring water and energy utilities. The drinking water system uses automatic meter readers (AMRs) to record water consumption, pressure sensors to record water pressure and water quality devices to track the water quality (turbidity, pH, chlorine, conductivity). The drainage system uses sensors to monitor the water level and flow, water quality (turbidity, temperature, pH, etc.) and pumping equipment. It allows early detection of flood and faults in pumping equipment. The electrical grid uses sensors to measure the electrical tension, current and frequency. It allows early detection of faults in the electrical grid. The district heating system is monitored by sensors to record fluid temperature, pressure and flow as well as the state of the valve. It allows early fault detection and the improvement of the system performance. GIS offers the possibility to visualize the monitoring system as well as the sensors’ characteristics and status. It also provides the possibility to visualize real-time and historical data on GIS maps.

Geolink tổng hợp từ Gim-international.