Инженерные коммуникации: вопросы взаимодействия ГИС различного уровня

А.Р. Ексаев 
М.Г. Шумяцкий 
ИВЦ "Поток"

апрель 1999 г.

Касаясь вопросов создания информационных систем для предприятий, эксплуатирующих городские трубопроводные сети, и ключевых особенностей инженерных сетей как объектов ГИС, мы в своих предыдущих публикациях (ИБ ГИС No 1(8), 3(10), 5(12) – 1997 г., 7(14) – 1998 г.) еще полтора-два года назад упоминали, что "стандартные" инструментальные ГИС весьма плохо приспособлены для задач моделирования инженерных сетей. Причин тому немало, но основная сложность – поддержка целостного математического графа сети многоуровневой структуры, да еще с учетом прикладной специфики формирования графа для коммуникаций различного вида. Прошедшее с тех пор время и собственная практика внедрений еще более укрепили нас в истинности нашей позиции по этому вопросу, а именно: принятие какой-либо "стандартной" ГИС в качестве универсального инструмента для внедрения геоинформационных технологий в муниципальных службах по принципу "сверху вниз" – лучший способ бесполезно потратить уйму денег и сил. Наиболее целесообразным представляется путь интеграции разнородных "локальных" информационных систем на базе межсистемного обмена данными и построения реляционной модели "общих" данных на уровне муниципальной ГИС.

Если подходить к вопросу муниципальных геоинформационных систем с точки зрения создания единого городского кадастра, включающего в себя как составную часть кадастр 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, управления архитектуры и строительства и т.д.). Конечно, пытаться создавать единую информационную модель водопроводной сети города, которая удовлетворит все службы, имеющие к этой сети отношение – задача совершенно нереальная. Напрашивается довольно прозрачное решение – на "городском" уровне следует поддерживать лишь то подмножество информационных характеристик такой сети, которое присуще ей с точки зрения всех заинтересованных служб. В математических терминах – "пересечение множеств" информационных характеристик. В житейских понятиях – это те характеристики инженерной сети, которые однозначно и одинаково понимаются субъектами хозяйствования. Угадайте с трех раз – что это за характеристики? Ну конечно же, пространственное расположение, топографическая и адресная привязка. То есть – то, что является предметом ГЕОинформатики.

"Ну?!.. – радостно восклицает Большой Муниципальный Геоинформатор, - А я о чем? Я же как раз и хочу создать Большой Электронный Городской Планшет и отразить на нем все-все-все! Естественно, в Векторном Виде, причем послойно и с точностью до метра. А потом раздать (продать?) его всем – пусть пользуются на здоровье! А "математический граф" и всякие прочие технические и технологические подробности – это удел эксплуатирующих сети предприятий. Им надо – они пусть и думают…"

Стоп, приплыли. Как только "сканирования" с "оцифровками" закончатся и на свет Божий появятся "точные векторные планшеты с нанесенными коммуникациями", сразу встанет вопрос – а как это реально использовать, кроме созерцания начальством и инвесторами? Вот именно с этого места станет понятно, что надо все зачеркнуть и начать заново, только "на этот раз уже правильно". Как налогоплательщики – мы категорически против таких упражнений, страна не столь богата временем и финансами.

Ну не строится граф по графическому изображению сети! Хоть что с ним, с изображением, делай… нет такой математики, которая правильно распознает структуру даже одноуровневого графа. Трассировка по точкам пересечения – это смешная детская игра, потому что: а) пересечение линий не всегда означает пересечения трубопроводов; б) реальное пересечение трубопроводов отражается схемой коммутации и состоянием запорной арматуры; в) одна линия в реальности может означать две и более трубы, да еще и по разному скоммутированных в узлах; г); д) и.т.д и т.п. Единственный и уникальный способ построить граф – это его описать. А процесс описания графа неразрывно связан с его визуальным отображением. То есть: внешний вид изображенной сети является следствием структуры графа. Координаты узлов и точек перегиба можно поменять, плюс-минус метр (или квартал) - принципиально ничего не изменится, поскольку первична – топологическая модель сети. Следовательно, она должна быть описана до прорисовки линий трубопроводов.

Даже самый простейший алгоритм интеграции муниципальных и локальных ГИС предполагает в качестве своей основы налаженный межсистемный электронный документооборот с жестко расписанной иерархией ответственности. Не существует иного способа объединить на "верхнем" уровне разнородную информацию, как "положить" эту информацию на общую геоподложку, каковой является единый план города, сопровожденный едиными же классификаторами (городских наименований, административного деления, типов зданий и сооружений и т.п.). С другой стороны, никто, кроме эксплуатирующей организации, не может достоверно и, главное, с пользой для себя, наполнить предметную технологическую базу данных "своих" слоев муниципальной ГИС. То есть, в идеале потоки информации выглядят так:



в муниципальной ГИС верхнего уровня формируется и "спускается" в локальные информационные системы единый для всех послойный план города с соответствующими классификаторами; подразумевается, что это уже "умный", объектно-ориентированный план, а не просто векторная картинка;

в локальной ГИС (или ИГС) графическое изображение объектов, являющихся предметом эксплуатации данной организации, "привязывается" к полученному "сверху" плану города и классификаторам; при этом локальный состав базы данных и решаемых задач может быть любым, определяемым задачами эксплуатации; "привязанный" к единому плану объектный графический слой и требуемый набор атрибутивных таблиц передается назад в ГИС "верхнего уровня" и там интегрируется с другими объектными слоями, полученными от иных эксплуатирующих организаций;

при этом должен быть обеспечен электронный оборот исполнительной документации: вся топосъемка выполняется на масштабных графических документах с обязательным наличием привязочных "крестов", этот документ "по кругу" обходит все организации, объекты ответственности которых отражены на документе; каждый объект с исполнительной переносится в "свой" слой той городской службой, которая за этот объект отвечает.
Понятно, что такая организация межсистемного обмена и общая идеология построения единой муниципальной ГИС априори требуют четкого разделения ответственности и прав доступа к получению и актуализации той или иной информации. Это – самая приоритетная задача, без решения которой бессмысленно предпринимать что-то еще, поскольку с огромной степенью вероятности средства будут выброшены на ветер.



Кроме того, инструментальные средства реализации локальных информационных систем могут (и должны) быть различны. Поэтому следующей по значимости является задача выработки и согласования принципов построения обменных форматов для графических и атрибутивных данных. Правда, следует оговориться, что уже существует несколько таких форматов импорта/экспорта данных, которые стали некоторым обменным стандартом "де-факто", но при этом все они в той или иной степени требуют специальных дополнений, по крайней, с точки зрения инженерных коммуникаций.

Все сказанное – идеал, к которому следует стремиться. Однако это не означает, что эксплуатирующим предприятиям надо сидеть и ждать, когда в городе появится единая для всех утвержденная топооснова (ждать можно до Второго пришествия). Внедрять информационные ГИС-технологии у себя все равно оказывается целесообразно и рентабельно. Вопрос только в выборе той геоподосновы (хоть на бумажных носителях), которая более или менее "похожа на правду" и устраивает службы. Существуют технологии, которые позволяют впоследствии "положить" изображение сети на новую топооснову, сохранив при этом приемлемую точность и, главное, структуру сети и всю технологическую базу данных. Авторы имеют такой опыт: сеть была "перетянута" на двухтысячные планшеты с туристского (!) плана города. Погрешность оказалась сравнимой с погрешностью первоначального графического ввода сети.

И, напоследок, еще одно соображение, касающееся не только инженерных коммуникаций, но и практически любых предметных областей применения ГИС. Отечественный рынок геоинформационных систем в настоящее время в значительной мере "привязан" к импортным инструментальным средствам. И если для информационных систем общегородского масштаба это в какой-то мере имеет под собой почву (в основном, политическую, связанную с привлечением внешних инвестиций), то для "локальных" ГИС и ГИС-приложений уровня предприятий ориентирование на импортный продукт не вполне оправдан с нескольких точек зрения.

Во-первых, это стоимостные показатели: полноценный качественный ГИС-инструментарий от западного производителя для информационной системы масштаба крупного предприятия стоит в итоге сотни тысяч долларов. Те, что дешевле, соответственно - более "ущербны"е, причем "ущербность" проявляется в ключевых параметрах (во всяком случае это справедливо для трубопроводных сетей).

Во-вторых, импортные инструментальные ГИС практически лишены конечной прикладной математики. Ее еще надо писать, предварительно сформулировав математические постановки технологических задач, а это огромные дополнительные затраты. Не говоря уже о том, что специалистов, разбирающихся в технологии объекта и способных при этом выполнить грамотную постановку задачи, еще надо найти. Там же, где "математика" поставляется производителем, она: а) дороже, чем сам базовый продукт; б) не локализована либо не соответствует отечественным стандартам.

В третьих, зарубежный производитель трудно "доставаем" в силу того, что он зарубежный. Кроме того, с ним, как правило, невозможно договориться о серьезной технической поддержке на уровне "переписывания" отдельных модулей или добавления каких-то специфичных функций. То есть нет, можно, конечно, но практически нереально, поскольку "индивидуальная" переделка будет стоить астрономических сумм. А у нас в стране как-то так исторически повелось, что любой проект по ходу реализации претерпевает настолько кардинальные изменения, что еще на полпути к завершению не имеет уже почти ничего общего с исходной идеей. В принципе, это не так уж и плохо - был бы адекватный результат, но в таких условиях тесный контакт с производителем необходим, как воздух.

В четвертых, сама по себе экономическая ситуация у нас в стране со свойственной ей эпилепсией не особенно располагает к вступлению в валютно-зависимые "браки" – слишком велик риск банкротства любого длительного проекта. А прикладные проекты, связанные с геоинформатикой, длительны по определению. Ни на одном из объектов, с которыми нам пришлось работать (а их у ИВЦ "Поток" около 50 за 10 лет существования фирмы), полноценное внедрение задачи паспортизации сети на базе ГИС-технологии не происходило быстрее, чем за два года. Средний срок – 3-4 года, причем за это время появляется "аппетит" и исходный набор инструментария начинает постепенно "обрастать" инженерными приложениями, которые опять проходят все стадии внедрения и "обкатки", и так далее – практически до бесконечности.

В связи с этим хочется 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, причем по многим показателям их разработки превосходят западные аналоги (а кое-чему аналогов и просто не существует). Перечислять их здесь не стоит, дабы никого из достойных не обойти (случайно) вниманием; да и из "политических" соображений делать этого авторам не следует.

Просто оглядитесь вокруг!