Актуальность проблемы создания инструментальных средств построения графических информационно-поисковых систем
Ведение компьютерных баз данных стало нормой для большинства организаций, служб и компаний, в чьем ведении находятся жилые кварталы, районы, город в целом. Однако задачи картографии по-прежнему решаются с помощью бумажных карт, а внедрение геоинформационных технологий проходит медленными темпами.
Серьезная проблема, стоящая на пути широкого внедрения геоинформационных систем (ГИС), связана с огромными затратами на реализацию начального этапа создания системы - подготовки цифровых карт. В традиционном варианте исходный картографический материал переводится в цифровой двумя способами: оцифровкой с помощью дигитайзера или сканированием с целью получения растровой копии, которая впоследствии оцифровывается (векторизуется) в ручном или полуавтоматическом режиме с помощью специальных программ-векторизаторов. Второй вариант является наиболее прогрессивным, так как существенно сокращает трудозатраты.
Несмотря на тенденции постепенного вытеснения ручной векторизации и связанного с этим сокращения времени на внедрение систем, по-прежнему сохраняется традиционное разделение программных продуктов ГИС-отрасли на два крупных лагеря - полнофункциональные ГИС с полным перечнем всех технологических циклов построения и эксплуатации ГИС и систем, где программные компоненты делятся на две функционально разделенные части (инструментарий разработчика и инструментарий пользователя).
Далеко не каждая организация может позволить приобрести полнофункциональную ГИС. И не только в силу ее очевидной дороговизны. Сложность использования полнофункциональных ГИС такова, что, как правило, превышает возможности отделов АСУ эксплуатирующих организаций, а тем более частных клиентов, так как требуется не только достаточно высокое, но и часто специальное образование.
Во втором случае пользователи часто ограничиваются приобретением только клиентской части программных средств, попадая таким образом в зависимость от организаций, оказывающих услуги на рынке геоинформационных технологий по разработке. В такой ситуации массового клиента гораздо больше устроил бы вариант системы, где пользователь мог бы самостоятельно дорабатывать систему, не обращаясь к разработчику.
Традиционно разработчики предлагают своим клиентам так называемые библиотеки пользователя. Но и их использование весьма проблематично, так как библиотеки предполагают знание пользователем языков программирования высокого уровня, что опять требует специального образования и подготовки, в результате чего и эта возможность оказывается практически невостребованной.
В отличие от традиционного подхода популярных ГИС предлагается использование сканированного растрового изображения в качестве подложки (топоосновы, “нулевого” слоя) с последующим поэтапным нанесением векторной информации (последнее может проводиться как силами разработчиков, так и силами пользователей). Это позволяет существенно снизить материальные затраты, а также существенно сократить время на внедрение и эксплуатацию.
Кроме того, широкий анализ показал, что большинство потенциальных заказчиков вполне удовлетворили бы ГИС, выполняющие следующий набор функций: просмотр территории по растровому изображению карты, нанесение и редактирование ограниченного списка объектов, характеризующихся текстовой информацией или графических объектов на основе библиотеки примитивов.
Также установлено, что выбор масштаба зависит от решаемой задачи, при этом, каждому масштабу оригинала соответствует определенный перечень цифровых (векторных) объектов, отображаемых на нем. Такую систему использования карт называют "пирамидальной" с дискретным масштабированием. Кстати, последнее является вполне оправданным, так как на практике используется именно дискретный, а не непрерывный диапазон масштабов (1:1000000, 1:500000, 1:200000, 1:100000, 1:50000, 1:25000, 1:10000, 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 и, наконец, 1:200) бумажного оригинала.
Построение ГИС сводится к нескольким этапам:
· сканирование карт;
· графическое редактирование (фильтрация исходного изображения, макрокоррекция, коррекция нелинейных искажений изображения);
· адресное (координатное) кодирование объектов;
· диалоговое отображение картографической базы данных;
· связь с существующими, создание новых и поддержка иерархических и реляционных баз данных.
Современные геоинформационные технологии — ключ к решению задач, связанных с обработкой больших массивов информации — от сбора и хранения данных до анализа и прогнозирования ситуаций.
Для решения этих задач в ОАО "Белгородоблгаз" создается геоинформационная система (ГИС) газовых сетей Белгородской области, позволяющая работать с данными, сочетающимися с возможностью работы с электронными картами, базами данных, привязанных к картам с эффективными средствами поиска и селекции. Информация предоставляется пользователю системы в наглядном виде, с использованием средств графической визуализации.
- Основные функции геоинформационной системы
.jpg)
В качестве базового средства используется геоинформационная система MapInfo 7.0 Professional. Структура системы адаптируется к местным условиям эксплуатации сетей газоснабжения.
Для представления местности и прочих коммуникаций используется электронная топографическая основа на основе планов требуемых масштабов.
Для системы выделяется требуемое количество графических слоев для раздельного нанесения трасс трубопроводов, технологических схем, планов ГРС, ГРП, ГРУ, заземлений, сооружений, размеров и привязок, условных обозначений и т.д.
Предусмотрена возможность избирательной передачи слоев другим пользователям.
Графические слои доступны всем пользователям в режиме просмотра, а в режиме ввода и коррекции - только операторам ввода.
- Основные задачи, решаемые на базе ГЕОинформационной системы
Задачи на основе топологического анализа инженерных сетей:
· Создание схем газовых сетей на электронном плане города;
· Оперативное получение информации об объектах сетей газоснабжения на любой части территории;
· Определение количества и размещение отключающих устройств при проведении аварийно-восстановительных работ на газораспределительной сети;
· Выделение частей сети, питаемых от одной ГРС, ГРП или ШРП;
· Хранение паспортной информации об объектах газовой сети в текстовом и в графическом виде;
· Поиск запорных устройств, изолирующих отключаемый объект, например, участок газопровода;
· Моделирование аварийных ситуаций на газораспределительных сетях различных категорий.
- Информационные запросы, отчеты и выходные документы
· Обеспечивают получение из баз данных согласованных с пользователем различных форм отчетной документации.
· Предусмотрены отчеты, позволяющие на основании сведений о результатах осмотров и испытаний выявлять слабые места и формировать проекты графиков текущих и капитальных ремонтов оборудования.
· Предусмотрены разнообразные виды пространственных и атрибутивных запросов. Перечень необходимых видов запросов согласовывается с заказчиком.
· Предоставляется возможность пользователям самостоятельно создавать новые формы отчетной документации.
- Технология ввода, вывода и коррекции информации
· Графические изображения создаются с помощью библиотек типовых элементов (символов, условных обозначений), линий, геометрических фигур, надписей.
· Предусмотрена возможность расширения и коррекции библиотек элементов.
· Выбор объектов для параметрического и технологического описания осуществляется как путем выделения их графических изображений, так и путем выбора объектов из каталога.
· Обеспечивается распечатка графических изображений трасс, схем и их фрагментов, а также атрибутивных и прочих отчетов.
- Эффективность использования геоинформационной системы
Создание единого информационного пространства сетей газоснабжения позволит существенным образом повысить их организованность и управляемость.
В следующей таблице приведены основные факторы эффективности использования информационной системы.
|
Факторы эффективности
|
Способ достижения
|
|
Экономия рабочего времени ИТР за счет исключения ручной обработки информации на бумажных носителях и перераспределение его в интеллектуальном направлении (повышение квалификации посредством обмена опытом, изучение новых технологий эксплуатации оборудования)
|
Использование информационных запросов к базе данных, позволяющих автоматизировать получение отчетной документации. Унификация событий, состояний, информационных модулей, использование справочников для упрощения технологии ведения документации
|
|
Снижение затрат на эксплуатацию инженерных сетей за счет снижения аварийности
|
Упреждение аварий посредством оперативного выявления слабых мест (неисправности, малый остаточный ресурс)
|
|
Снижение затрат на эксплуатацию инженерных сетей за счет нахождения более эффективных режимов сетей
|
Имитационное моделирование и апробация различных режимов сетей
|
|
Снижение ущербов потребителей услуг инженерных сетей за счет уменьшения перерывов электроснабжения
|
Упреждение аварий посредством оперативного выявления слабых мест (неисправности, малый остаточный ресурс)
|
|
Упрощение процедуры оценки профессионализма ИТР, рабочих бригад
|
Анализ деятельности эксплуатационного персонала по результатам информационных запросов
|
|
Получение собственных вероятностных оценок отказов оборудования, необходимых для оценки аппаратурной надежности инженерных сетей
|
Обработка статистики по отказам оборудования, накопленной в архиве
|
|
Упрощение процедуры оценки потребностей в резервном оборудовании
|
Запрос по оборудованию с признаками, предопределяющими замену в ближайшее время
|
|
Быстрая адаптация молодых специалистов
|
Знакомство с инженерными сетями с использованием информационной системы
|
|
Существенное сокращение времени на подготовку исходных данных для расчета режимов
|
Подготовка разделов данных осуществляется в форме запроса к базе данных на выделенной коммутаторами части инженерной сети
|
|
Улучшение условий и ускорение проектно-изыскательских работ
|
Ввод и оперативное использование топографо-геодезической информации, включая данные о рельефе, геологии, гидрологии, архитектуре
|
|
Улучшение условий работы аппарата управления и оперативного персонала
|
Повышения уровня информативности аппарата управления и соответствующих отделов и служб
|
При этом эксплуатирующая организация получает инструмент, позволяющий оперативно решать наиболее важные задачи в системах газоснабжения:
· создание схем газовых сетей на электронном плане города;
· хранение паспортной информации об объектах газовой сети в текстовом и в графическом виде (отсканированные технологические чертежи и фотоматериалы);
· раскладка труб и схема сварных стыков;
· поиск запорных устройств, изолирующих отключаемый объект, например, участок газопровода;
определение объектов, попавших под отключение;
· определение места пересечения с другими инженерными коммуникациями и подземными сооружениями;
построение графика потенциалов вдоль трассы магистрального или распределительного газопровода;
построение продольного профиля;
· поверочный расчет газопроводов низкого, среднего и высокого давления;
· конструкторский расчет газопроводов низкого, среднего и высокого давления;
· построение пьезометрического графика давлений в газопроводах низкого, среднего и высокого давления по выбранному направлению;
· моделирование аварийных ситуаций на магистральных и распределительных сетях различных категорий.
Главной целью перечисленных выше задач является анализ функционирования газопроводной сети, выполняемый обслуживающим персоналом. Использование ГИС MapInfo в производственных, диспетчерских, проектных и других технических службах позволит обеспечить высокий уровень эффективности работы службы, предоставить средства оперативного поиска любых эксплуатационных данных, прогнозировать поведение инженерных сетей, автоматизировать процесс оперативного принятия решений, повысить надежность эксплуатации, обеспечить бесперебойное функционирование системы.
Экспорт данных позволяет обойтись без огромного количества чертежей и калек больших форматов, которые обычно сдаются в тресты — результаты можно передавать на таких носителях, как компакт-диски и другие съемные накопители.
- Требования к компьютерной технике
· В клиент-серверном варианте требуется сервер под управлением Windows 2000 / 2003 Advanced Server. Сервер должен иметь минимум 1024 Мб ОЗУ (при большом числе пользователей желательно 2048 Мб), жесткий диск от 160Гб и более, процессор типа P-IV с частотой от 1000 МГц и выше.
· На клиентских местах требуются рабочие станции под управлением Windows 2000 / 2003 / XP. Рабочие станции должны иметь минимум 512 Мб ОЗУ (рекомендуется 1024 и более), жесткий диск от 80 Гб, процессор - от P-IV и выше.
· Для передачи данных необходима локальная сеть 100 Мбит/с и выше.