Использование ГИС в управлении инженерными коммуникациями Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 528.96

Ю.В. Бородина, И.Ю. Журавлева СГГ А, Новосибирск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИС В УПРАВЛЕНИИ ИНЖЕНЕРНЫМИ КОММУНИКАЦИЯМИ

В настоящее время урбанизированные территории представляют собой сложные инженерно-технологические комплексы с развитой коммуникационный системой. Существующих традиционных подходов для управления инженерными объектами, в частности инженерными

коммуникациями - не достаточно, бумажная технология производства не справляется с постоянно возрастающими потребностями в управлении, диспетчеризации, ремонте, планировании.

Одним из решений является применение созданных на основе ГИС-технологий цифровых топографических карт (ЦТК) и производных разномасштабных карт и планов на жесткой основе. При этом одна из главных проблем - это дежурство и обновление карт. Они решаются путем внесения изменений в исходную цифровую модель. Таким образом, тезис «Возросшие современные требования к качеству, полноте и комплексности представления проектных данных заставляют рассматривать ГИС как необходимый инструмент при оценке, анализе и принятии решений в широком круге аспектов человеческой деятельности» [1], является актуальным.

За последние 2-3 года на рынке ГИС появилось много различных пакетов для публикации геоинформационных данных. Ведущие мировые производители ГИС (корпорация InterGraph, выпускающая серию продуктов Modular GIS Environment (MGE) и GeoMedia; фирма MapInfo - MapInfo Professional и SpatialWare; фирма ESRI - ArcInfo и ArcView; фирма Bentley - MicroStation Geographies) уже выпустили ряд более или менее схожих систем публикации данных. Основа каждой системы - геоинформационный сервер для обработки поступающих запросов пользователей и выдачи результата в требуемом виде. Именно сервер обеспечивает определенную функциональность будущей ГИС [1].

Основу информационных систем многих государственных и частных предприятий составляет географическая информация. Последняя представляет собой не что иное, как данные о месторасположении объекта, подкрепленные его атрибутивной характеристикой.

В данной статье авторами рассматривается вопрос выполнения пилотного проекта создания информационной основы управления инженерными коммуникациями крупного промышленного комплекса, представляющего собой территорию месторождения нефти и газа.

В качестве исходного ГИС-продукта выбрана ГИС GeoMedia компании InterGraph.

GeoMedia - первая система для сбора пространственных данных и управления ими, которая была разработана конкретно под ГИС-технологии. Данная ГИС обладает свойствами интеллектуального векторизатора,

аналитического ГИС-инструмента и администратора ГИС-данных. Пользователь получает полный набор функций для реализации географического анализа средствами сложноструктурированных запросов. Интеграция ГИС и СУДБ Access позволяет вести неограниченное число баз данных (как табличных, так и пространственных), создавать из них тематические слои карты, изображать результаты пространственного анализа и анализа атрибутивных данных в виде выборок из слоя или самостоятельных слоев. Следует отметить традиционный Windows-интерфейс ГИС Geomedia, позволяющий комфортно работать с системой не только профессионалам, но и начинающим пользователям.

В настоящее время ГИС Geomedia широко применяется при создании крупных хранилищ информации, имеющих пространственно -координированные объекты, а также при управлении инженерными коммуникациями. Особенностью данной ГИС является возможность работы непосредственно с хранилищами информации, реляционными таблицами с помощью системы управления базами данных Access.

Такой подход дает широкие возможности пользователю при работе с семантической базой объектов, а также обеспечивает функционирование полномасштабного банка данных на рассматриваемую территорию. В данном случае графическая информация может уточняться и детализироваться при проведении топографо-геодезических и межевых работ, а создаваемая при этом цифровая топографическая карта может служить информационной основой для управления территориями, занятыми инженерными коммуникациями [2].

Предложенная структурная блок-схема геоинформационной системы управления инженерными коммуникациями, которая представлена тремя блоками, взаимодействующими между собой, рис. 1.

Блок программно-аппаратных средств представлен тесным взаимодействием ГИС Geomedia и СУБД Access. ГИС Geomedia отличается возможностью импорта и экспорта информации в широкий круг пользовательских форматов. Самыми яркими примерами являются MapInfo, ArcInfo, ArcView, AutoCAD. СУБД Access позволяет импортировать данные в Excel, Word, Oracle и др. Основными функциями, которые выполняет ГИС Geomedia являются хранение и корректировка графической информации, а также анализ пространственных данных.

[ Хранение I графической

^информации,

Хранение I разнородных \ I комплексных I данных

*1'СУБД ОгасіЄ' БАНК ДАННЫХ НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ,

Хране ние се мантическої информации

Блок

Ко рректировка графиче ской информации

S Т .

GeoMedia *.gws

*

Access *. mb d

Анализ семантических ] данных

Анализ ^

простран ственн ых данных ■

МцМО™

*ст *ЛяЪ

ArcInfo *.shx

ArcView *.shp AutoCAD *.dwg Exel *.xls

Word

■ ёое

З ап росы юльзователей

'Отчетн ые формы

программно-аппаратных

средств

Разграничение до ступа

Распре делени е потоков 1 информации

Разработка рикладных программ

Ввод, обработка, истематизация данных^

Блок і

накопл ения :

данных :

Поддержка работос пособн ости

Требован ия к функциональным возможностям БД

Работа с информацией в БД

Ввод, корректировка информации

лм У-

аныху.

Рис. 1. Структурная блок-схема геоинформационной системы для управления

инженерными коммуникациями

Из проведенного предварительного анализа функциональных

возможностей системы для осуществления управления инженерными коммуникациями определены следующие основные достоинства данной ГИС, в аспекте поставленной задачи [3]:

а) Объединение графической и семантической информации об объекте в реляционной БД;

б) Возможность импорта, экспорта данных в широкий круг пользовательских форматов;

в) Механизм быстрого просмотра цифровых карт, созданных в других ГИС продуктах, без конвертации данных;

г) Возможность создания масштабируемых ЦТК, графическая информация которых может быть автоматически генерализирована в зависимости от масштаба окна карты;

д) Построение сложных пространственно-структурированных запросов пользователей;

е) Тематическое картирование;

ж) Создание серверов данных со сложной структурой клиентских мест и разграничение доступа к данным.

В свою очередь, Access выполняет следующие функции:

а) Хранение и анализ семантических данных;

б) Осуществление выполнения запросов пользователей;

в) Формирование отчетных форм.

Взаимодействие ГИС Geomedia и СУБД Access образует банк данных компании, основной функцией которого является хранение разнородных комплексных данных.

Блок накопления данных представлен сетевым сервером, который обеспечивает работу сетевых пользователей, а также осуществляет контроль за разграничением доступа к информации и распределяет потоки информации.

Сетевой сервер напрямую связан с блоком управления, который представлен клиентами и коллективом специалистов. Коллектив специалистов компании осуществляет разработку прикладных программ, осуществляет ввод, обработку и систематизацию данных. Также его функцией является поддержка работоспособности баз данных.

Клиенты, служащие нефтяной компании, в свою очередь осуществляют работу с данными, ввод и корректировку информации, а также выдвигают требования к функциональным возможностям информационной системы.

Через сетевой сервер осуществляется связь с банком данных компании.

При выполнении производственных работ по созданию ЦТК отмечен ряд особенностей Geomedia, облегчающей процесс цифрования:

а) Деление объекта по слоям осуществляется в соответствии разработанной структурой слоев. Обязательным требование при этом является однотипное графическое представление объектов в одном слое. Достоинствами этого подхода является унификация объектов в слое, а также большая мобильность при изменении стиля отображения объектов;

б) Привязка к узлам объектов с возможностью автоматической оцифровки по границам уже существующих объектов;

в) Автоматическое выполнение корректировки геометрии группы объектов, имеющих общие узлы;

г) Продление существующих линейных объектов без использования процедуры «слияния объекта»;

д) Автоматическое изменение слоя объекта без использования процедуры буферизации;

е) Вычитание одного площадного слоя из другого, в результате чего получается третий слой, содержащий площадные объекты, геометрически описывающие получившиеся при наложении слоев пустоты;

ж) Многозадачность системы, возможность одновременного использования нескольких рабочих инструментов;

з) Работа по сети в одном слое нескольких пользователе;

и) CAD-инструменты, позволяющие оптимизировать создание площадных и линейных объектов сложной формы;

к) Развитый механизм работы с растровым изображением.

В заключение можно отметить, что по результатам работы создан полнофункциональный ГИС-проект территории месторождения Умсейское ОАО «Сибнефть-ННГ». На основе полученной ЦТК созданы тематические карты показывающие распределение трубопроводов по типу продукта, линий электропередач по напряжению, а также промышленных объектов нефтекомплекса по их производственной активности: действующие, не действующие.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Капралов, Е.Г. Основы геоинформатики [Текст]: В 2 кн.: Учеб. Пособие для студ. Вузов / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, В.С. Тикунов и др.; Под ред. В.С. Тикунова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 480 с., с. цв. ил.: ил.

2. Середович, В.А. Разработка системы автоматизированного управления нефтегазодобывающим предприятием на основе интеграции ГИС и СУБД [Текст] / В.А. Середович, В.А. Калюжин, А.В. Дубровский // Тезисы Междунар. пром. форума Goeform+, Москва 14-17 марта 2005 г.-М.: Проспект, 2005 - С. 21-24.

3. Середович, В.А. Создание геоинформационной основы банка лесов Новосибирской области в аспекте инвентаризации земель лесного фонда [Текст]/ В.А. Середович., В.А. Калюжин, А.В. Дубровский // Материалы междунар. науч.-техн. конф. посвящ. 225-летию МИИГАиК, Москва 24-27 мая 2004 - М.: МИГАИК, 2004 - С. 129-133.

4. Бородина Ю.В. , Журавлева И.Ю. Опыт создания пилотного проекта цифровой карты месторождения нефти в ГИС Geomedia [Текст] / Ю.В. Бородина, И.Ю Журавлева // Сб. материалов научн. конгресса «ГЕО-Сибирь-2005», 25-29 апреля 2005 г., Новосибирск. -Новосибирск: СГГА, 2005.-212 с.

© Ю.В. Бородина, И.Ю. Журавлева, 2006