Phát hiện muộn
Vi phạm xây dựng thường chỉ lộ ra qua phản ánh của dân hoặc đợt kiểm tra định kỳ — khi công trình đã lên tầng, việc cưỡng chế tốn kém và phức tạp hơn nhiều lần.
Đề tài dự thi hackathon · Đại học Bách khoa Hà Nội
Ứng dụng UAV và AI trong quản lý trật tự đô thị
Hệ thống khép kín 5 lớp: drone cất cánh từ trạm dock theo lịch tự động, AI phát hiện công trình trái phép, cây đổ, ngập úng và gửi cảnh báo đến đúng cơ quan có thẩm quyền — ngay trong ngày, không cần con người tuần tra hay phân tích ảnh.
150 m
độ cao bay giám sát diện rộng
50 m
bay xác minh chi tiết, dựng 3D
3–5 cm/pixel
độ phân giải mặt đất ở 150 m
<24 giờ
từ chuyến bay đến phiếu cảnh báo
~0 đ
chi phí biên mỗi chuyến bay bổ sung
01 · Đặt vấn đề
Đô thị chỉ biết đến sự cố khi có người nhìn thấy và báo lên
Công trình không phép, cây đổ sau bão, phố ngập sau mưa — mỗi vấn đề thuộc một cơ quan khác nhau, nhưng cách phát hiện hiện nay có chung bốn điểm yếu.
Phụ thuộc vào con người
Cây đổ, ngập úng được ghi nhận nhờ tuần tra, đường dây nóng, mạng xã hội. Trong và ngay sau mưa bão — lúc cần thông tin nhất — lực lượng tại chỗ khó bao quát toàn địa bàn.
Phạm vi phủ không đồng đều
Nguồn lực có hạn nên tuyến phố nhỏ, vùng ven và khu vực giáp ranh ít được rà soát thường xuyên.
Thông tin chuyển giao chậm, rời rạc
Từ lúc phát hiện đến khi đến tay đúng cơ quan phải qua nhiều khâu trung gian — thiếu vị trí chính xác, hình ảnh và đánh giá mức độ để ra quyết định nhanh.
Đề tài tự động hóa toàn bộ chuỗi: bay giám sát → dựng bản đồ → phát hiện → xác minh → cảnh báo đúng cơ quan. Con người chỉ tham gia ở khâu cuối — ra quyết định xử lý. Sau khi thiết lập, chi phí biên mỗi lần rà soát bổ sung gần như bằng không — tăng tần suất bay là tăng khả năng phát hiện sớm.
02 · Giải pháp
Kiến trúc 5 lớp — chu trình khép kín
Hai lớp bay (1 và 4) dùng chung một đội drone đặt tại các trạm cất hạ cánh tự động: lớp 1 bay cao sàng lọc diện rộng, lớp 4 bay thấp xác minh có mục tiêu. Kết quả xử lý thực tế phản hồi ngược về lớp đầu để mô hình học tiếp và điều chỉnh lịch bay.
← vuốt ngang để xem toàn bộ sơ đồ →
Lịch bay lập tự động theo 3 chế độ
Định kỳ theo chu kỳ cơ sở; theo rủi ro (bay dày nơi nhiều công trình thi công, điểm ngập, cây lâu năm); theo thời tiết — mưa bão vừa dứt là tự kích hoạt chuyến bay rà soát.
Trạm dock — không cần phi công
Drone thường trực tại trạm cất hạ cánh tự động: tự sạc pin, được che chắn thời tiết, tự truyền dữ liệu về máy chủ sau mỗi chuyến bay.
Điều phối đội UAV
Nhiều bất thường cùng lúc → nhiều drone được điều động song song, phân công theo khoảng cách, dung lượng pin và thứ tự ưu tiên.
Thiết bị bay trinh sát
Drone đa trục
định vị RTK ±2 cm
Camera 45–61 MP chụp góc nghiêng, bay 38–45 phút mỗi chuyến trong bán kính 7–10 km, chịu gió 10–12 m/s. Cất hạ cánh tự động tại trạm dock — không cần phi công tại hiện trường.
Kéo để xoay mô hình · lăn chuột để phóng to
Mô hình 3D: Drone — NateGazzard (CC BY 3.0) · Poly Pizza
03 · Vận hành
Một ngày — từ cất cánh đến phiếu cảnh báo
Các khâu tự động nối tiếp nhau liên tục: một công trình trái phép xuất hiện sẽ được phát hiện, xác minh và báo cho chính quyền ngay trong ngày có chuyến bay — thay vì chờ dân phản ánh hay đến kỳ kiểm tra.
Sáng sớm
Cất cánh từ trạm dock
Drone bay giám sát toàn khu vực ở độ cao 150 m theo quỹ đạo quét lưới, chồng phủ dọc 80% — ngang 70%.
Bộ ảnh thô toàn khu vựcNgay khi hạ cánh
Dựng bản đồ số tự động
Ảnh tự tải lên máy chủ, chạy chuỗi quang trắc: đối sánh đặc trưng, định vị RTK, đám mây điểm, nắn chỉnh trực giao.
Ảnh ortho + mô hình số bề mặt mới nhấtTrong vài giờ
AI so sánh đa thời điểm
Ba khối phát hiện chạy song song, đối chiếu với dữ liệu quy hoạch, giấy phép, bản đồ cây xanh và mạng lưới đường.
Danh sách vị trí bất thường kèm điểm tin cậyCùng ngày
Bay xác minh 50 m
Đội UAV được điều động đến từng vị trí, bay vòng chụp đa góc, dựng mô hình 3D, đo chiều cao — số tầng — diện tích.
Ảnh chi tiết, mô hình 3D, số liệu đoCùng ngày
Định tuyến và gửi cảnh báo
Bộ quy tắc xác định loại vấn đề, mức nghiêm trọng, địa bàn — sinh phiếu cảnh báo và gửi đến đúng cơ quan có thẩm quyền.
Cơ quan chức năng nhận phiếu cảnh báo04 · Lõi kỹ thuật
Ba khối AI phát hiện chuyên biệt
Ảnh trực giao mới được đưa đồng thời qua ba khối, mỗi khối một nhóm vấn đề — cùng chạy trên một hạ tầng bay và dữ liệu dùng chung.
Công trình trái phép
Siamese change detection + DSM
Mạng Siamese (ChangeFormer, BIT, SNUNet) so cặp ảnh giữa hai lần bay để tìm vùng biến động; chênh lệch mô hình số bề mặt loại bỏ biến động giả do bóng đổ, cây cối.
- Phân loại: san lấp, đào móng, tập kết vật liệu, xây mới, cơi nới, lấn chiếm
- Chồng lớp quy hoạch + ranh thửa + CSDL giấy phép xây dựng
- Chỉ cảnh báo khi không có phép hoặc vượt phạm vi được cấp
Cây xanh gãy đổ
YOLO / Mask R-CNN + biến động độ cao tán
Phát hiện thân cây, cành lớn nằm trên mặt đường, vỉa hè hoặc đè lên công trình, phương tiện; đối chiếu lớp dữ liệu cây xanh và các lần bay trước.
- Tán cây biến mất / độ cao tán giảm đột ngột trên DSM → củng cố nhận định
- Giao với bản đồ mạng lưới đường → tuyến bị ảnh hưởng, mức cản trở
- Xác minh 50 m: cây có đè dây điện, cáp viễn thông, người, xe?
Ngập úng đường phố
Phân đoạn ngữ nghĩa U-Net / SegFormer
Tách vùng mặt nước trên ảnh trực giao, giao với mặt nạ mạng lưới đường, so với ảnh nền khô ráo để loại trừ ao hồ, sông và mặt nước thường trực.
- Đầu ra: danh sách đoạn đường ngập kèm chiều dài, diện tích
- Xác minh 50 m: ước tính độ sâu từ DSM + vật tham chiếu (bó vỉa, bánh xe)
- Phát hiện phương tiện chết máy, người mắc kẹt trong vùng ngập
Ranh giới trách nhiệm rõ ràng: mô hình học sâu chỉ kết luận "có công trình mới xuất hiện"; nhận định trái phép là kết quả của phép đối chiếu giữa dữ liệu ảnh và dữ liệu hành chính (giấy phép, quy hoạch). Mọi phát hiện vượt ngưỡng tin cậy đều qua bước bay xác minh 50 m trước khi cảnh báo được gửi đi.
05 · Điều phối
Không chỉ "có gì bất thường" — mà "gửi cho ai, cần làm gì"
Mỗi loại vấn đề gắn với nhóm người nhận và bộ hướng xử lý đề xuất; hệ thống xác định đơn vị hành chính tại vị trí sự việc để gửi đúng cơ quan phụ trách địa bàn. Ma trận cấu hình được theo phân cấp của từng địa phương.
| Loại vấn đề | Tiếp nhận chính | Đồng gửi · phối hợp | Hướng xử lý đề xuất |
|---|---|---|---|
| Công trình không phép, sai phép, cơi nới vượt phép |
|
|
|
| Cây xanh gãy đổ |
|
|
|
| Ngập úng đường phố |
|
|
|
Khẩn cấp
15 phút
Nguy cơ đến tính mạng: cây đè người hoặc xe, cây chạm dây điện, ngập sâu có người mắc kẹt. Gửi đồng thời mọi kênh.
Cao
1 giờ
Cây chắn tuyến chính; ngập tuyến giao thông trọng điểm; công trình trái phép đang thi công quy mô lớn.
Thông thường
Trong ngày
Công trình trái phép giai đoạn đầu; cây đổ không cản trở giao thông; ngập cục bộ trên đường nhỏ.
Cơ chế chống bỏ sót: mỗi cảnh báo có thời hạn xác nhận tiếp nhận theo mức ưu tiên — quá hạn chưa xác nhận, hệ thống tự nhắc lại và chuyển lên cấp quản lý cao hơn. Kết quả xử lý được ghi nhận ngược về hệ thống để cải thiện mô hình và tự lập chuyến bay kiểm tra lại.
06 · Phát hiện sớm
Bay càng dày, phát hiện càng sớm
Độ trễ phát hiện tối đa ≈ khoảng cách giữa hai chuyến bay + thời gian xử lý trong ngày. Chi phí biên mỗi chuyến bay bổ sung gần bằng 0, nên tần suất không cần đồng đều: bay dày nơi rủi ro cao, giãn ra nơi ổn định.
Hằng tuần
trễ ≈ 7 ngày
Công trình vi phạm thường đã xong móng, có thể bắt đầu dựng khung
2–3 ngày/lần
trễ ≈ 2–3 ngày
Bắt được khi đang đào móng hoặc đổ móng
Hằng ngày
trễ < 24 giờ
Bắt ngay từ lúc san lấp mặt bằng, tập kết vật liệu
Phát hiện ở giai đoạn san lấp cho phép yêu cầu dừng thi công trước khi công trình hình thành — giảm mạnh chi phí cưỡng chế, thiệt hại cho chính người vi phạm và tranh chấp kéo dài. Với cây đổ và ngập lụt, chế độ bay theo thời tiết tự kích hoạt ngay sau mưa bão — cho bức tranh toàn địa bàn mà không cần ai đi tuần.
07 · Tính mới
So với các phương án hiện có
| Tiêu chí | Tuần tra & phản ánh | Ảnh vệ tinh | Drone hai tầng (đề xuất) |
|---|---|---|---|
| Độ phân giải | Theo mắt người, không đo đạc được | 0,3–1 m/pixel — không thấy vi phạm nhỏ, cây đổ | 3–5 cm/pixel (150 m) · ~1 cm/pixel (50 m) |
| Chủ động thời điểm | Theo ca trực, giờ hành chính | Phụ thuộc quỹ đạo; mây che đúng lúc mưa bão | Bay ngay khi thời tiết cho phép, kể cả sau bão |
| Độ phủ địa bàn | Không đều — phố nhỏ, vùng ven bị bỏ sót | Rộng nhưng thưa về thời gian | Quét lưới đều toàn địa bàn theo lịch |
| Thời gian phát hiện | Ngày → tuần, chờ người báo | Theo lịch chụp, thường nhiều ngày | Trong ngày bay — phát hiện, xác minh, cảnh báo |
| Chi phí mỗi lần rà soát | Nhân lực tăng tuyến tính theo tần suất | Mua ảnh theo cảnh, đắt ở độ phân giải cao | Chi phí biên gần bằng 0 sau khi thiết lập |
So với các hệ thống UAV hiện có: phần lớn mới dừng ở dựng bản đồ để con người tự quan sát, phục vụ một bài toán riêng lẻ. Đóng góp của đề tài là tự động hóa khép kín từ lập lịch bay đến gửi cảnh báo, cơ chế bay hai tầng 150 m / 50 m cân bằng độ phủ và độ chi tiết, và một hạ tầng dùng chung cho nhiều loại vấn đề đô thị.
08 · Mở rộng
Một hạ tầng — nhiều bài toán đô thị
Mọi vi phạm để lại dấu hiệu nhìn thấy được từ trên cao đều đưa vào được. Đội drone, trạm dock, pipeline ảnh, cơ chế xác minh và điều phối dùng lại toàn bộ — mỗi vấn đề mới chỉ cần bổ sung ba thành phần:
Cùng nguyên lý còn áp dụng được cho: biển quảng cáo sai quy định trên mái nhà, xây dựng trên đất nông nghiệp hoặc hành lang sông kênh, đốt rác ngoài trời, vật liệu xây dựng chiếm lòng đường, hư hỏng mặt đường, mất nắp hố ga. Lộ trình: vỉa hè và phế thải xây dựng trước (đối tượng lớn, tồn tại đủ lâu); đỗ xe trái phép sau — cần giải quyết thêm căn cứ pháp lý và quyền riêng tư.
09 · Rủi ro & giải pháp
Nhìn thẳng vào rủi ro — mỗi rủi ro một phương án
R1Cấp phép bay 150 m và bay tự hành trong đô thị
Triển khai theo mô hình phối hợp với chính quyền địa phương; đăng ký, xin phép bay theo quy định hiện hành về tàu bay không người lái. Nếu chưa được phép bay 150 m — hạ độ cao xuống mức cho phép, điều chỉnh độ chồng phủ và số chuyến bay tương ứng.
R2Báo động giả gây quá tải cơ quan tiếp nhận
Bước bay xác minh 50 m loại bỏ phần lớn cảnh báo sai trước khi gửi; ngưỡng tin cậy điều chỉnh theo từng loại vấn đề và địa bàn; giai đoạn đầu ưu tiên độ chính xác hơn độ bao phủ; vòng lặp phản hồi giúp mô hình cải thiện liên tục.
R3Trách nhiệm pháp lý của cảnh báo tự động
Hệ thống chỉ phát hiện, cung cấp bằng chứng và đề xuất; quyết định xử lý, xử phạt thuộc người có thẩm quyền theo quy định. Dữ liệu, nhật ký bay và phiên bản mô hình được lưu vết đầy đủ phục vụ kiểm tra.
R4Thời tiết xấu đúng lúc cần bay
Drone chỉ cất cánh khi gió, mưa dưới ngưỡng an toàn thiết bị; chuyến bay theo thời tiết tự kích hoạt ngay khi điều kiện cho phép; trạm dock đặt nơi được che chắn; hiệu chỉnh màu giữa các chu kỳ để giảm nhiễu ánh sáng.
R5Quyền riêng tư của người dân
Tự động làm mờ người và biển số phương tiện; phân quyền truy cập theo vai trò; chỉ lưu ở độ phân giải cần thiết cho nghiệp vụ; ban hành quy chế sử dụng dữ liệu.
R6Dữ liệu giấy phép, quy hoạch chưa số hóa đầy đủ
Hai chế độ hoạt động: có dữ liệu nền thì đối chiếu tự động; chưa có vẫn phát hiện biến động và gửi kèm ghi chú để cán bộ tra cứu thủ công.
R7Liên thông với nhiều cơ quan tiếp nhận
Bắt đầu bằng kênh phổ biến: ứng dụng di động, tin nhắn, thư điện tử; từng bước kết nối API với nền tảng tiếp nhận phản ánh sẵn có của địa phương; danh bạ người nhận cấu hình theo địa bàn.