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:

1. GIỚI THIỆU

Lũ lụt là một trong những tai biến thiên
nhiên phổ biến nhất trên thế giới gây thiệt hại
đáng kể về người và tài sản hàng năm. Ở Việt
Nam, theo thống kê của Ban Chỉ đạo T.Ư về
phòng, chống thiên tai, trong nửa đầu năm
2019, đã có 4 đợt mưa lũ, làm hàng chục
người chết và mất tích, gây thiệt hại cho hàng
nghìn ngơi nhà, hàng chục nghìn héc ta lúa
và hoa màu bị ảnh hưởng…
Theo phương pháp truyền thống, việc đánh
giá các nguy cơ ngập lụt và thiệt hại nó có
thể gây ra được dựa trên việc phân tích các
bản đồ phân vùng ngập lụt. Tuy nhiên, các
bản đồ này là các bản đồ tĩnh, cung cấp rất ít
thơng tin. Với sự phát triển của công nghệ 3D
WebGIS, các kịch bản ngập lụt có thể được
thể hiển thị trực quan hơn, giúp cơng tác
phân tích, đánh giá ảnh hưởng do tác động
của ngập lụt cũng dễ dàng và chính xác hơn.
Hơn nữa, với kết nốt internet, các thông tin
ngập lụt dạng 3D có thể dễ dàng chia sẻ, và

kết nối mọi lúc, mọi nơi (Wu et al. 2012; Van
Ackere et al., 2016; Herman et al., 2017;
Reyes and Chen, 2017).
Như vậy có thể thấy rằng, 3D WebGIS có
thể là một cơng cụ hiệu quả trong công tác
mô phỏng các hiện tượng diễn ra trên mơ
hình 3D. Do đó, nghiên cứu này thử nghiệm
xây dựng ứng dụng 3D WebGIS dựa trên thư
viện CesiumJS và bộ cơng cụ mã nguồn
3DCityDB nhằm mục đích biểu diễn trực
quan các kịch bản ngập lụt (đã được xây
dựng sẵn), đồng thời thảo luận hướng nghiên
cứu trong tương lai của chủ đề này.


2. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 3D WEBGIS
DIỂU DIỄN TRỰC QUAN HĨA KỊCH
BẢN NGẬP LỤT

2.1. Quy trình xây dựng ứng dụng 3D
WebGIS
Trình duyệt web
Bản 
đồ
Ảnh

Mơ hình 3D CityGML

JSON, 
Gltf


Kịch bản 
ngập lụt

Máy chủ

Hình 1. Quy trình xây dựng ứng dụng
3D WebGIS trực quan hóa kịch bản ngập lụt
Quy trình xây dựng ứng dụng 3D WebGIS
diểu diễn trực quan hóa kịch bản ngập lụt
được minh họa như trên Hình 1, gồm: 1. Xây
dựng mơ hình 3D ở định dạng CityGML từ
các nguồn dữ liệu không gian như bản đồ,
ảnh; 2. Chuyển mơ hình 3D sang định dạng
KML/ COLLADA/ JSON/ GlTF; 3. Tùy biến
giao diện ứng dụng; 4. Biểu diễn trực quan
mô hình 3D cùng kịch bản ngập lụttrên nền
web bằng thư viện CesiumJS.
2.2. Xây dựng mơ hình 3D và chuyển
đổi dữ liệu
Mơ hình 3D thành phố có thể được xây
dựng từ các loại bản đồ, ảnh vệ tinh, ảnh
hàng không, hay ảnh chụp từ phương tiện bay
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, mơ hình 3D cần được
chuyển sang định dạng CityGML. Để hiển thị
được trên ứng dụng 3D WebGIS, mơ 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
Hình 2. Giao diện ứng dụng 3D WebGIS

Ứng dụng 3D WebGIS được xây dựng dựa
trên thư viện CesiumJS ( />và bộ công cụ mã nguồn mở 3DcityDB
( Giao diện
và các tính năng của ứng dụng được tùy chỉnh
dựa trên gói thư viện có sẵn trong bộ cơng cụ
3DCityDB. Kịch bản ngập lụt có thể được
tính tốn dựa trên các mơ hình thủy động lực
học như mơ 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 tốn. Ứng dụng 3D WebGIS
được thiết kế để có thể hiển thị trực quan mơ
hình 3D cùng với kịch bản ngập lụt trên nhiều
loại bản đồ nền khác nhau như Open Street
Map (OSM), ảnh vệ tinh.


Hình 3. Mơ hình 3D khu dân cư Thổ Sơn

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 mơ hình 3D thành phố và kịch bản
ngập lụt; (2) Thêm hoặc bớt lớp dữ liệu để có
thể đánh giá vùng ảnh hưởng của kịch bản
ngập lụt trên nhiều đối tượng khác nhau; (3)
Hiển thị dữ liệu trên nhiều loại bản đồ nền.
Để thử nghiệm thực tế, mơ hình 3D khu
dân cư ở khu vực thơn Thổ Sơn, xã Nam
Sơn, huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội đã
được xây dựng từ dữ liệu ảnh Google Earth.
Sau khi được chuyển sang định dạng JSON
nó biểu diễn trên ứng dụng 3D WebGIS như
trong Hình 3.

Hình 4. Kịch bản ngập lụt trên mơ hình 3D
Một kịch bản ngập lụt giả lập được hiển thị
trên mô hình 3D như minh họa trên Hình 4.
Có thể nhìn thấy rõ ràng các khu vực bị ảnh
hưởng do ngập lụt, khu vực có độ cao lớn
hơn khơng bị ảnh hưởng. Ngoài ra, do kịch
bản ngập lụt được thể hiện trên mơ hình 3D,
người xem có thể dễ dàng quan sát mực nước
dâng cao tới đâu. Dựa vào các đánh giá sơ bộ

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,
ngày nay các thiết bị thơng minh có kết nối
internet rất phổ biến, người dùng có thể truy
cập ứng dụng gần như mọi lúc, mọi nơi. Do
đó, chính quyền có thể dễ dàng quản lý cũng
như công bố kịch bản ngập lụt tới người dân.
Mặc dù, ứng dụng 3D WebGIS đã xây
dựng có khả năng biểu diễn trực quan mơ
hình 3D thành phố kèm với kịch bản ngập
lụt. Ứng dụng này chưa cho phép tiến hành
các phép phân tích, đánh giá thiệt hại, hay lập
báo cáo trực tiếp trên ứng dụng. Ngồi ra, các
kịch bản ngập lụt phải được tính tốn bằng
các mơ hình thủy văn/ thủy lực trước khi đưa
vào ứng dụng. Điều này làm hạn chế khả
năng áp dụng vào thực tế của nó. Thực tế,
ứng dụng có thể kết nối với các phần mềm
cài đặt trên máy chủ, nó cũng có sẵn cơng cụ
mơ phỏng hiện tượng theo thời gian. Do đó,
vể mặt lý thuyết nó hồn tồn có khả năng
lập kịch bản ngập lụt thơng qua các thông số
mà người dùng cung cấp. Tuy nhiên, để làm
được điều này, cần phải thiết lập các phần

mềm mô phỏng ngập lụt trên máy chủ, sau
khi chạy các mơ hình mô phỏng, phần mềm
sẽ gửi kết quả để hiển thị trên ứng dụng 3D
WebGIS. Nếu có thể cung cấp tính năng này,
nó có thể là một bước đột phá trong cơng tác
ứng phó ngập lụt nói riêng cũng như ứng phó
với biến đổi khí hậu nói chung.
4. KẾT LUẬN

Bài báo đã xây dựng và thử nghiệm
thành công ứng dụng 3D WebGIS biểu diễn
trực quan hóa kịch bản ngập lụt trên mơ
hình 3D. Với ưu điểm là cung cấp cái nhìn
trực quan về kịch bản ngập lụt, cùng với
khả năng có thể truy cập mọi lúc, mọi nơi,
ứng dụng này cho phép người dân, cũng

như các cơ quan quản lý dễ dàng đánh giá
sơ bộ tác động của ngập lụt, từ đó có các
giải pháp ứng phó phù hợp.
Tuy nhiên, ứng dụng mới chỉ ở giai đoạn
thử nghiệm ban đầu, còn rất nhiều vấn đề cần
hồn thiện để có thể áp dụng vào thực tế.
Trong tương lai, cần nghiên cứu hoàn thiện
các chức năng phân tích khơng gian, đánh giá
thiệt hại do ngập lụt gây ra, mô phỏng trực
tiếp diễn biến ngập lụt dựa trên các dữ liệu
đầu vào do người dùng cung cấp ngay trên
giao diện của ứng dụng.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Herman, L., et al.. 2017. Flood
modellingand visualizations of floods
through 3D open data. In: Environmental
Software Systems. Computer Science for
Environmental Protection: 12th IFIP WG
5.11 International Symposium,ISESS 2017,
Zadar, Croatia, May 10-12, 2017,
Proceedings12, Springer, pp. 139–149.
[2] Nguyễn Hồng Quân. 2013. Một số phương
pháp xây dựng bản đồngập lũ tỉnh Long An
trong điều kiện biến đổi khí hậu và mực
nước biển dâng. Tạp chí Phát triển KH &
CN, Tập 16, Số M1, Trang 32-38.
[3] Reyes, M. E. P. and Chen, S.-C.. 2017. A
3D virtual environmentfor storm surge
flooding animation. In: 2017 IEEE third
international conference on multimedia big
data (BigMM), IEEE,pp. 244–245.
[4] Van Ackere, S., et al.. 2016. Development
of a 3D dynamicflood Web GIS
visualisation tool. Flood Risk Management
andResponse, p. 106.
[5] Wu, B. P., et al.. 2012. Web-based 3D
visualization of dam safety monitoring.
Advanced MaterialsResearch, Vol. 594, pp.
2927–2931.

785