TẠP CHÍ ĐIỆN TỬ CỦA BỘ XÂY DỰNG: BIM, GIS HAY DIGITAL TWINS CHỈ PHÁT HUY GIÁ TRỊ KHI NỀN DỮ LIỆU HIỆN TRẠNG ĐỦ TIN CẬY

Theo tapchixaydung.vn - 28/06/2026

Với các dự án đường sắt đô thị, công nghệ không phải là gốc rễ của rủi ro. Phần lớn xung đột kỹ thuật, phát sinh khối lượng và điều chỉnh thiết kế đều truy về một nguyên nhân chung: dữ liệu hiện trạng chưa phản ánh đầy đủ công trình và hạ tầng kỹ thuật hiện hữu. Theo ThS Trần Phúc Minh Quang – Phó Tổng Giám đốc PORTCOAST, một mô hình BIM, một hệ GIS hay một Digital Twins dù hoàn chỉnh đến đâu cũng mất ý nghĩa nếu dữ liệu đầu vào không đúng thực tế. Đó là lý do thế giới đang chuyển trọng tâm từ “số hóa hồ sơ” sang “số hóa hiện trạng”. Ứng dụng các công nghệ Reality Capture như UAV và quét laser giúp dựng mô hình 3D hiện trạng chính xác, nhận diện sớm xung đột và kiểm soát khối lượng, chi phí. Quan trọng hơn, dữ liệu cần được kế thừa xuyên suốt vòng đời qua môi trường dữ liệu chung (CDE), để BIM trở thành nền tảng quản lý tài sản thay vì chỉ là công cụ thiết kế. Dữ liệu hiện trạng không chỉ là đầu vào của thiết kế mà là nền tảng của cả vòng đời công trình. Làm đúng từ đầu, giá trị dữ liệu sẽ được khai thác trong nhiều thập kỷ.

Khi nói về chuyển đổi số trong lĩnh vực giao thông, các cuộc thảo luận thường tập trung vào BIM, GIS, Digital Twins hay trí tuệ nhân tạo (AI). Tuy nhiên, từ kinh nghiệm tham gia các dự án metro, giao thông đô thị và hạ tầng quy mô lớn cho thấy, phần lớn các rủi ro kỹ thuật và quản lý dự án không xuất phát từ công nghệ mà xuất phát từ chất lượng dữ liệu hiện trạng.

Một mô hình BIM có thể được xây dựng rất chi tiết. Một hệ thống GIS có thể tích hợp nhiều lớp dữ liệu. Một Digital Twins có thể mô phỏng nhiều kịch bản vận hành. Nhưng nếu dữ liệu đầu vào không phản ánh đúng thực tế, toàn bộ các lớp công nghệ phía sau sẽ mất đi ý nghĩa. Đó là lý do vì sao nhiều chủ đầu tư trên thế giới đang chuyển trọng tâm từ số hóa hồ sơ sang số hóa hiện trạng.

Nhiều rủi ro của dự án xuất hiện từ trước khi thiết kế bắt đầu

Thực tiễn triển khai các dự án đường sắt đô thị trên thế giới cho thấy, những khó khăn lớn nhất thường tập trung ở 5 nhóm vấn đề: (i) Thiếu hụt dữ liệu hiện trạng, bao gồm: dữ liệu địa hình, địa chất, hạ tầng kỹ thuật ngầm và hồ sơ hoàn công; (ii) Xung đột thiết kế giữa các bộ môn hoặc giữa công trình mới với công trình hiện hữu; (iii) Các vấn đề liên quan đến GPMB, cấp phép và phối hợp giữa nhiều cơ quan quản lý; (iv) Các rủi ro phát sinh trong quá trình thi công do điều kiện thực tế khác với giả thiết thiết kế; (v) Tình trạng mất mát hoặc đứt gãy dữ liệu khi chuyển giao từ giai đoạn đầu tư xây dựng sang giai đoạn vận hành, khai thác.

Điều đáng chú ý, phần lớn các rủi ro kỹ thuật trong dự án hạ tầng giao thông có liên quan trực tiếp đến chất lượng dữ liệu đầu vào. Nhiều dự án đường sắt đô thị lớn trên thế giới như: Sydney Light Rail (Australia), Crossrail - Elizabeth Line (Anh), California High-Speed Rail (Mỹ), Marmaray (Thổ Nhĩ Kỳ), Stuttgart 21 (Đức) hay Delhi Metro (Ấn Độ) đều từng đối mặt với các thách thức liên quan đến dữ liệu hiện trạng, xung đột kỹ thuật hoặc thông tin tài sản trong quá trình bàn giao vận hành. 

Nếu xây dựng một tuyến đường trên nền đất trống, dữ liệu hiện trạng chủ yếu liên quan đến địa hình và địa chất. Nhưng đối với metro đô thị, đặc biệt là metro ngầm, mức độ phức tạp hoàn toàn khác. Công trình mới phải tồn tại trong một môi trường đã được xây dựng và khai thác hàng chục năm. Bên dưới mặt đất là hệ thống cấp nước, thoát nước, điện lực, viễn thông, cáp ngầm, móng công trình và nhiều hạ tầng kỹ thuật khác. Bên trên mặt đất là nhà ở, công trình thương mại, giao thông đô thị và các công trình cần bảo tồn.

Một số dự án đường sắt đô thị tại Hà Nội và TP.HCM cho thấy, việc khảo sát và xây dựng mô hình hiện trạng đã trở thành một phần không thể tách rời của quá trình thiết kế. Dữ liệu hiện trạng không chỉ phục vụ việc lựa chọn phương án tuyến mà còn giúp nhận diện sớm các nguy cơ xung đột kỹ thuật.

Trong một số trường hợp, mô hình số giúp nhận diện sớm các nguy cơ xung đột giữa công trình mới với hạ tầng giao thông, công trình hiện hữu hoặc các khu vực cần bảo tồn.

Từ hồ sơ hoàn công đến mô hình số của đô thị

Một trong những thách thức lớn nhất của các dự án metro là xác định chính xác vị trí của hệ thống hạ tầng kỹ thuật ngầm hiện hữu. Thực tế cho thấy, dữ liệu hiện trạng tại nhiều đô thị được hình thành qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau, dẫn đến những khác biệt về tiêu chuẩn, hệ tọa độ và mức độ cập nhật thông tin. Bên cạnh đó, trong môi trường đô thị đông đúc, sai lệch chỉ vài chục centimet cũng có thể tạo ra những hệ quả đáng kể đối với công trình ngầm.

Để giải quyết bài toán này, các công nghệ Reality Capture (thu thập dữ liệu/ghi hình thực tế) đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi. Theo đó, dữ liệu hiện trạng được thu thập bằng UAV, máy quét laser mặt đất, thiết bị quét di động và các hệ thống đo đạc hiện đại. Các dữ liệu này sau đó được xử lý thành mô hình điểm mây (Point Cloud), mô hình địa hình số và mô hình 3D hiện trạng.

Đối với các dự án metro, hệ thống hạ tầng kỹ thuật hiện hữu được số hóa thành mô hình ba chiều từ hồ sơ hoàn công kết hợp dữ liệu khảo sát thực tế. Nhờ đó, các tuyến cáp, đường ống và công trình ngầm không còn tồn tại dưới dạng các bản vẽ rời rạc mà trở thành một phần của môi trường dữ liệu thống nhất.

Khi mô hình hạ tầng hiện hữu được tích hợp với mô hình thiết kế, các xung đột giữa nhà ga, kết cấu ngầm và hạ tầng kỹ thuật có thể được phát hiện ngay từ giai đoạn thiết kế. Đây chính là giá trị lớn nhất của BIM trong các dự án hạ tầng giao thông.

Tuy nhiên, một trong những ngộ nhận phổ biến hiện nay là xem BIM chủ yếu như một công cụ dựng mô hình 3D. Trên thực tế, giá trị lớn nhất của BIM nằm ở khả năng quản lý và kiểm soát thông tin dự án.

Tại các dự án metro, mô hình BIM cho phép tích hợp dữ liệu kiến trúc, kết cấu, hệ thống cơ điện, thông tin vận hành đoàn tàu và các dữ liệu khảo sát hiện trạng trong cùng một môi trường. Nhờ đó, các xung đột có thể được phát hiện sớm.

Các ví dụ điển hình bao gồm: xung đột giữa khổ giới hạn động của đoàn tàu với kết cấu nhà ga, xung đột giữa hệ thống MEPF với kết cấu công trình hoặc xung đột giữa cầu thang, tường và các không gian chức năng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các công trình ngầm, nơi việc sửa đổi thiết kế sau khi thi công thường rất tốn kém.

Không chỉ hỗ trợ kiểm tra xung đột, BIM còn cho phép kiểm soát khối lượng và chi phí dự án. Một trường hợp thực tế cho thấy, mô hình BIM đã phát hiện sự không thống nhất giữa hồ sơ thiết kế và hồ sơ dự toán, qua đó giúp kiểm soát khối lượng và chi phí dự án hiệu quả hơn.

Sai lệch chỉ 2 m có thể được xem là nhỏ trên bản vẽ. Tuy nhiên, đối với kết cấu tường vây sâu hàng chục mét, dày từ 1,2 m đến 1,4 m và kéo dài trên toàn bộ chiều dài ga, sai khác này kéo theo thay đổi đáng kể về khối lượng bê tông, cốt thép và giá trị dự toán.

Đây là ví dụ cho thấy BIM không chỉ là công cụ hỗ trợ thiết kế mà còn là công cụ kiểm soát chi phí và chất lượng dữ liệu.

Dữ liệu cần được kế thừa sang vận hành

Kinh nghiệm từ nhiều dự án hạ tầng giao thông cho thấy, phần lớn giá trị của dữ liệu không nằm ở giai đoạn thiết kế hay thi công mà nằm ở giai đoạn vận hành.

Một tuyến metro có thể mất 8-10 năm để chuẩn bị đầu tư, thiết kế và xây dựng, nhưng sẽ được khai thác trong nhiều thập kỷ sau đó. Tuy nhiên, thực tế hiện nay cho thấy dữ liệu thường bị đứt gãy giữa các giai đoạn của dự án.

Dữ liệu khảo sát được tạo ra để phục vụ thiết kế. Dữ liệu thiết kế được tạo ra để phục vụ thi công. Dữ liệu thi công được tạo ra để phục vụ nghiệm thu. Khi công trình đi vào vận hành, phần lớn các dữ liệu này không được kế thừa đầy đủ hoặc không còn được cập nhật thường xuyên.

Điều đó dẫn đến nghịch lý: một lượng lớn dữ liệu được tạo ra trong quá trình đầu tư xây dựng nhưng lại không được sử dụng hiệu quả trong giai đoạn khai thác công trình.

Đối với các hệ thống hạ tầng có tuổi thọ hàng chục năm như: metro, cảng biển hay giao thông đô thị, đây là một tổn thất rất lớn.

Chính vì vậy, xu hướng hiện nay không chỉ dừng lại ở việc ứng dụng BIM trong thiết kế mà hướng tới xây dựng môi trường dữ liệu chung (CDE) xuyên suốt vòng đời dự án. Trong mô hình này, dữ liệu khảo sát, thiết kế, thi công, nghiệm thu và vận hành được quản lý trong cùng một hệ thống thông tin thay vì tồn tại ở các phần mềm hoặc hồ sơ riêng lẻ.

Khi đó, mô hình BIM không còn là công cụ phục vụ thiết kế đơn thuần mà trở thành nền tảng dữ liệu cho quản lý tài sản.
Đối với chủ đầu tư, giá trị lớn nhất không phải là sở hữu một mô hình 3D hoàn chỉnh mà là khả năng truy xuất thông tin công trình trong suốt vòng đời khai thác. Một cấu kiện được lắp đặt ở đâu, sử dụng vật liệu gì, được bảo trì khi nào, cần thay thế vào thời điểm nào hay ảnh hưởng như thế nào đến các hệ thống liên quan đều có thể được quản lý trên cùng một nền tảng dữ liệu.

Nhìn từ góc độ đó, dữ liệu hiện trạng không phải là sản phẩm của công tác khảo sát, cũng không chỉ là đầu vào của thiết kế. Đó là nền tảng của toàn bộ vòng đời công trình. 

Nếu dữ liệu ban đầu không chính xác, sai số sẽ tiếp tục được chuyển từ khảo sát sang thiết kế, từ thiết kế sang thi công và từ thi công sang vận hành. Ngược lại, khi dữ liệu được thu thập, kiểm chứng và quản lý đúng cách ngay từ đầu, giá trị của nó sẽ tiếp tục được khai thác trong nhiều thập kỷ sau khi công trình hoàn thành.

Đó cũng là điều kiện để BIM, GIS và xa hơn là Digital Twins thực sự trở thành công cụ quản lý tài sản hạ tầng thay vì chỉ là công cụ hỗ trợ thiết kế.