Институт архитектуры и градостроительства

КАФЕДРА Градостроительства

Курсовая работа

по дисциплине: “Территориальные информационные системы”

на тему: “ГИС и инженерные системы”

Выполнил: студент 2441 гр. Сарапкина А. Ю.

Принял: доц. Колупаев А.В.

Воронеж 2017

Содержание

1. Введение……………………………………………………………………3

2. Основные задачи……………………………………………….………..… 6

2.2 . Задачи стратегического планирования, прогнозирования и выявления потребностей в развитии инженерных сетей……………. 6

2.3 . Задачи конкретного развития и проектирования инженерных сетей…………………………………………………………………..… 6

2.4 . Задачи инвентаризации объектов распределенной производственной и вспомогательной инфраструктуры предприятий инженерных сетей, ведение технической документации……………7

2.5 . Задачи организации и анализа обслуживания клиентов и расчетов с ними за предоставляемые ресурсы………………………….………. 7

2.6 . Задачи оперативного диспетчерского управления в нормальном режиме эксплуатации…………………………………………...………8

2.7 . Задачи оперативного реагирования на аварии и чрезвычайные ситуации, в том числе, внешние по отношению к данной конкретной инженерной сети…………………………………………………..……8

2.8 . Задачи обеспечения профилактических и аварийных ремонтных работ, и мониторинга состояния сетей и предотвращения аварийных ситуаций…………………………………………………………………8

3. Средства AM/FM ГИС………………………………………………..……9

4. Экономическая выгода………………………………………..……….….11

5. Примеры реализации ГИС инженерных систем………………….……. 14

6. Заключение……………………………………………………………..…22

7. Список литературы……………………………………………….…….…23

Введение

Геоинформационные системы (ГИС) - название систем, назначением которых является сбор, хранение и анализ данных пространственного характера, а также их графическая визуализация. ГИС относится к компьютерным технологиям нового поколения. Наука, изучающая прикладные и технические аспекты работы с ГИС, - геоинформатика, геоинформационная система.

ГИС - это удачное сочетание возможности работы с базами данных (запросы, аналитика) и пространственной визуализации, характерной для карт. Хранение данных в такой системе ведется по тематическим слоям, привязанным к географическому местоположению. ГИС работают и с растровыми, и с векторными данными, благодаря чему любая задача, связанная с пространственной информацией, может быть с их помощью эффективно решена.

Функции ГИС - это ряд операций по:

•вводу данных (цифровые карты создаются в автоматическом режиме),

•управлению данными (все они сохраняются с возможностью последующей обработки и использования),

•их запросу и анализу путем сопоставления множества параметров,

•визуализации полученных и обработанных данных в форме интерактивных карт.

Отчеты о каждом объекте могут принимать вид графика, диаграммы или трехмерного изображения.

Возможности ГИС

С помощью системы ГИС становится возможным определение на заданной территории наличия, количества и взаимного расположения всех имеющихся объектов. Кроме того, с ее помощью проводят, например, анализ геопространственных данных, характеризующих плотность расселения и т. п. и определяют различные изменения во времени.

С помощью систем ГИС стало возможным смоделировать предполагаемую ситуацию, касающуюся, например, добавления нового объекта - дороги, жилого массива и т. п.

ГИС - классификация

Классификаций этих систем существует несколько. Если делить их по принципу охвата территории, то каждую ГИС можно будет отнести к глобальным, субконтинентальным, национальным, региональным, субрегиональным, а также местным или локальным системам.

Если отталкиваться от уровня управления, то данные системы состоят из федеральных, региональных, муниципальных и корпоративных.

Различают их и по функционалу. ГИС (расшифровка аббревиатуры понятна большому числу пользователей) могут быть как полнофункциональными, так и специализированными, предназначенными для решения определенных задач - например, просмотра данных, их ввода и обработки.

В зависимости от предметной области ГИС можно отнести к картографическим, геологическим, природоохранным, а также муниципальным или городским.

Интегрированные географические информационные системы - те, в которых, помимо стандартного функционала, имеется возможность подвергать изображения цифровой обработке. Полномасштабные ГИС воспроизводят данные в любом выбранном масштабе. Пространственно-временные системы дают возможность оперировать информацией в прошлом или будущем времени.

Где применяются ГИС

•Типичная область их использования - управление земельными ресурсами, составление кадастров, вычисление площадей и установка границ земельных участков. Как раз для решения таких проблем и создавались первые подобные системы.

•Другая сфера - управление объектами инфраструктуры производственного характера, их учет, планирование, инвентаризация. Создание и размещение сети объектов определенного назначения - магазинов, заправочных станций и т. п.

•Инженерные изыскания и планирование в сфере архитектуры и строительства, решение задач по развитию территории и оптимизации ее инфраструктуры.

•Создание тематических карт.

•Управление всеми видами транспорта - от наземного до водного и воздушного.

Основные задачи

Рассмотрим, какие типы задач возникают в сфере применения компьютерных методов для инженерных коммуникаций:

2.2. Задачи стратегического планирования, прогнозирования и выявления потребностей в развитии инженерных сетей.

Решение этих задач требует учета очень многих характеристик окружающей социально-демографической, промышленной, градостроительной, природной, экономической ситуации. Часто это задачи прогноза развития, анализ конкурентной ситуации, выявление тенденций - как в любом маркетинговом анализе рынка. Здесь, помимо обычных задач ведения и/или использования информационной базы данных, построения обычных диаграмм деловой графики, важную роль играет картографическое представление данных и изучение методами геоинформатики пространственно-временных связей, явлений, процессов и действий субъектов рынка. Для решения этих задач могут использоваться многие классические подходы ГИС и статистические методы.

Средства AM/FM ГИС

Для обеспечения работ с графическим отображением сетей инженерных коммуникаций используются системы AM/FM (AutomaticMapping/FacilitiesManagement - Автоматизированное картографирование/Управление эксплуатацией оборудования). Но поскольку задачи проектирования и эксплуатации сетей коммуникаций связаны не только с графическим отображением схемы сети на экране монитора, системы интегрируются с геоинформационными технологиями. В настоящее время AM/FM - это самостоятельные приложения, созданные с использованием ГИС.

Нужно выделить очень удобный инструмент ArcFM, созданный компанией ESRI совместно с фирмой MinerandMiner. ArcFM является основанным на ARC/INFO приложением, которое специально разработано как полное решение для инженерных коммуникаций. Пакет ArcFM обеспечивает мощные возможности управления и редактирования данных по оборудованию и инфраструктуре коммуникаций и землепользованию, включая основное редактирование, моделирование и управление для всей системы предприятия.

Отраслевым лидером в классе продуктов AM/FM можно назвать систему FRAMME, разработанную фирмой Intergraph. Система предназначена для предприятий эксплуатации инженерных коммуникаций (водоснабжение, канализация, теплоснабжение, газоснабжение, энергоснабжение, телекоммуникации). Целью внедрения FRAMME является создание распределенной информационной системы, которая обеспечит обработку больших объемов графических и алфавитно-цифровых данных об оборудовании предприятия с одновременным доступом к этой информации пользователей компьютерной сети предприятия.

Хочется также обратить внимание на то, что на родных просторах уже "выросли", вполне сформировались и очень неплохо себя зарекомендовали несколько по-настоящему сильных коллективов-разработчиков ГИС и ГИС-приложений, в том числе систем AM/FM, причем по многим показателям их разработки превосходят западные аналоги. Например, для компаний, эксплуатирующих инженерные коммуникации, фирмой ИВЦ Поток была разработана специализированная информационно-графическая система "CityCom", которая по областям применения разбита на отдельные подсистемы: CityComИГС является основой для создания автоматизированных рабочих мест центральных и районных диспетчерских служб, службы режимов, производственно-технических отделов, для решения многих проблем проектирования сетей; ИГС "ТеплоГраф", "ГидроГраф", "ГазГраф", "ElGraph" - для паспортизации, расчетов режимов и диспетчеризации соответственно тепловых, водопроводных и канализационных, газовых и электрокабельных сетей; ИГС "AnHeat", "AnWater" - для анализа и оптимизации режимов соответственно систем теплоснабжения и водоснабжения на основе архивов измеряемых параметров и прогноза теплопотребления, водопотребления города; ИГС "HydroCalc" - для гидравлического расчета водопроводной сети с графическим представлением расчетной схемы.

Стоит отметить и интересную разработку киевской фирмы "ГеоКАД" - ГАЗКАД. Система реализована на базе AutoCAD MAP и предназначена для газовых сетей города.

Экономическая выгода

Экономическая целесообразность создания городской ГИС для инженерных коммуникаций вытекает из задач, которые могут быть решены при внедрения геоинформационных технологий в сфере инженерных сетей.

В таблице представлены расчеты, проведенные специалистами ГИС Ассоциации, на опыте г. Рязани.

Общий экономический эффект от внедрения системы составляет около 6,5-7 млн. рублей / год.

При этом следует иметь в виду следующее:

•решению об организации городской "ГИС-инженерные сети" должно предшествовать проведение анализа ситуации с обязательным выездом на место специалистов, имеющих определенный опыт работы в этой области. При этом издержки составят примерно 50-100 тыс. рублей;

•необходимы местные организационные мероприятия и воля администрации с выработкой определенных местных законодательных актов и документов. При этом рекомендуется опять же обратиться за помощью к специалистам, которые этот путь уже прошли, чтобы "не наломать дров" и не дискредитировать идею. По нашим данным, это обойдется в 250-300 тыс. рублей, с учетом постоянного сопровождения;

•необходим также определенный набор оргтехники, компьютеров и программных продуктов для создания единого информационного поля со всеми заинтересованными организациями города. Сегодня это будет стоить (цифры приблизительные): для администрации $30000, для эксплуатирующих организаций $8500, для пользователей $4500-5000;

•кадры решают все. Необходимо постоянное повышение профессионального уровня персонала.

№ п/п	Задачи	Проведенные мероприятия	Практический результат	Оценка, руб. Всего	Оценка, руб. В год
	Выявление потребностей, планирование, прогноз в области инженерного развития города.	Оцифрованные схемы магистральных инженерных сетей с нанесением атрибутивной информации.	Сокращение расходов города на развитие инженерной инфраструктуры, в микрорайоне "Дашково-Песочня".	9 млн.	1,8 млн.
	Выполнение проектных работ.	Оцифрованные схемы магистральных инженерных сетей. Оцифрованные инженерные сети в масштабе 1:500.	Сокращение расходов города в области проектирования по городским зонам перспективного строительства до 2020 года. Сокращение расходов на выполнение топографических работ.	1 млн.	0,2 млн.
	Инвентаризация земель, занимаемых инженерными сетями и сооружениями.	Оцифрованные схемы магистральных инженерных сетей.	Получение доходов. Договор на аренду земель, занимаемых воздушными сетями энерго- и теплоснабжения, принадлежащими АОЗТ "Рязаньэнерго".		0,75 млн.
	Организация обслуживания клиентов.	Оцифрованные схемы магистральных инженерных сетей. Оцифрованные инженерные сети в масштабе 1:500. Организован обмен данными с эксплуатирующими организациями в едином информационном поле.	Получение доходов. Система выдачи клиенту комплексных технических условий по инженерным сетям на объекты строительства.		0,5 млн.
	Оперативное реагирование на аварии, обеспечение профилактических и ремонтных работ, обеспечение взаимодействия с другими инженерными сетями.	Оцифрованные инженерные сети в масштабе 1:500. Организован обмен данными с эксплуатирующими организациями в едином информационном поле. Регистрация проектной и исполнительной документации по инженерным сетям.	Сокращение расходов, связанных с определением точного расположения подземных коммуникаций. Ведение дежурных планов инженерных сетей		1,0 млн.
	Обеспечение взаимодействия с другими территориальными органами управления (н-р, земельным кадастром, органами охраны окружающей среды, управлением порядка).	Организация работ с указанными службами по общей технологии в едином информационном поле.	Сокращение расходов на создание ГИС смежных подсистем.		0,5 млн.
	Мониторинг состояния сетей, анализ и предотвращение аварийных ситуаций.	Оцифрованные магистральные внутриквартальные сети. Организация работ по регистрации и квалификации разрытий с нанесением их на топооснову и последующим анализом.	Выявление неблагоприятных зон, с точки зрения размещения на них инженерных коммуникаций. Сокращение расходов на содержание коммуникаций.	30% от стоимости всех ремонтных работ, выполняемых на инженерных сетях в г. Рязани	1,5 - 2,0 млн.

Таким образом, проведенный анализ показывает, что внедрение ГИС-технологий и создание ГИС-систем в области инженерных коммуникаций является не только прогрессивной и социально важной задачей, но и экономически выгодным и прибыльным в рамках города мероприятием, что в перспективе создает возможность по привлечению инвестиций на реализацию проектов.

Примеры реализации ГИС инженерных систем

Заключение

Инженерные коммуникации - это очень большое количество данных, представленных в виде графа и лингвистической информации, поэтому они, как объект, выдвигают специфические требования к разработке программного обеспечения. ГИС, работающая с инженерными коммуникациями, должна обладать следующими возможностями:

•работа в многопользовательском режиме с неограниченным объемом данных;

•послойное представление данных;

•топологическая корректность всех пространственных данных;

•возможность работы с растром.

При этом надо отметить, что "стандартные" инструментальные ГИС плохо приспособлены для поддержки целостного математического графа сети многоуровневой структуры, да еще с учетом прикладной специфики формирования графа для коммуникаций различного вида.

Целесообразной представляется интеграция разнородных "локальных" информационных систем на базе межсистемного обмена данными и построения реляционной модели "общих" данных на уровне муниципальной ГИС.

Если подходить к вопросу создания городской геоинформационной системы, включающей в себя как составную часть информационную систему инженерных коммуникаций, то очевидно неизбежное противоречие "целевых функций" и применяемых моделей между различными субъектами городского хозяйства. Попросту говоря, один и тот же объект информатизации (например, сети водоснабжения города) отражается абсолютно разными информационными моделями для различных городских служб (например: диспетчерская, режимная и аварийно-производственная службы водоканала, управление пожарной охраны, управление городского земельного кадастра, управление архитектуры и градостроительства и т. д.).

Но это все технические проблемы, а главная проблема - это проблема преодоления человеческого фактора - страха и недоверия к технике сотрудников организации, привыкших к бумажной технологии.

Список литературы

1. Берлянт, А.М. Картография и телекоммуникация (аналитический обзор) / А.М. Берлянт. – М.: Академия, 2008. – 244 с.

2. Бакланов, А.В. Нефть и газ на цифровой карте / А.В. Бакланов. – М.: Дата+, 2008. – 336 с.

3. Геомаркет: [Электронный ресурс] // ГИС Ассоциации. URL.: http://www.geomarket.ru/( Дата обращения 10.11.2017.)

4. ДАТА+: [Электронный ресурс]. 2014-2016. URL.: http://www.dataplus.ru ( Дата обращения 10.11.2017.)

5. Томилин, В.В. Внедрение ГИС на предприятия сферы ЖКХ /В.В. Томилин. – М.: Интеграционные технологии, 2007. – 24с.