Компьютерная информационная система водоканала: что использовать в качестве топоосновы?

декабрь 2000 г.

В прошлых номерах журнала ("ЖКХ" - прим. автора) мы постарались осветить ключевые проблемы внедрения современных информационных технологий для городских инженерных коммуникаций. Попробуем рассмотреть один из важнейших аспектов создания информационных систем для конкретного класса коммуникаций - водопроводных и канализационных (ВиК) сетей. Речь пойдет о вопросе адекватного выбора топоосновы для графического представления сети.

Вообще говоря, если формально подходить к вопросу графического представления ВиК-сетей, равно как и всех других городских объектов инженерной инфраструктуры, то думать особенно не надо. Существуют графические (бумажные) документы, так называемые городские планшеты, двух основных масштабов - 1:500 и 1:2000, - на которых и изображаются в подробностях и в точном масштабе все надземные и подземные сооружения. Казалось бы - чего еще надо? "Загоняем" в компьютер "электронный" планшет и накладываем на него точное графическое изображение сети. Хорошо бы… Если бы не ряд проблем и соображений технологического порядка.

Во-первых, централизованно изготовленных "электронных" планшетов, имеющих для всех предприятий городской инфраструктуры статус "законной" топоосновы, как правило, нет. А самостоятельное изготовление "электронных" планшетов на основе имеющихся алюмини яевых и бумажных - очень непростая и трудоемкая работа.

Во-вторых, для чего вообще нужна точная и "у всех одинаковая" топооснова? Единственная "благородная мотивация" - правильное желание слить потом на некоем "верхнем" уровне разнородную графическую информацию из городских служб воедино таким образом, чтобы на основе этого наложения можно было бы решать какие-то полезные аналитические и корреляционные задачи (например, задачу согласования раскопок). Так это - если такая информация действительно есть (или вот-вот будет) одновременно в нескольких разных городских службах. А если в данный момент времени к внедрению информационных технологий активно стремится только, скажем, горводоканал, а остальным до этого пока дела нет - других проблем хватает, - зачем так сильно тратиться на борьбу за "высокую точность"? Тем более что существует механизм позиционирования сетей на их изображениях путем создания так называемых "схем привязок", например, к углам зданий.

В-третьих, работа с "электронными" планшетами безусловно предусматривает механизм их постоянной актуализации. Это означает, что в городе должна быть налажена межведомственная система электронного документооборота с четко расписанным регламентом и разделением ответственности, чего нетегодня нигде в России. В таких условиях опять же бессмысленно бороться за точность, поскольку за перманентным самостоятельным внесением изменений в уже готовые планшеты потеряется суть - для чего была затеяна информатизация в том же водоканале.

Какие же из всего этого следуют выводы? Попробуем сформулировать.

Если есть возможность где-то получить "электронный" план города в векторном формате - его следует получить и использовать для графического представления ВиК-сетей на его основе. Чем выше качество и точность это исходного материала, тем лучше, разумеется. При этом сам по себе масштабный коэффициент особой роли не играет, надо чтобы он просто был известен и соблюден - тогда можно будет всегда привести изображение к требуемому масштабу. В содержательном смысле от такого плана требуется наличие, как минимум: уличной сети, "красных линий", границ кварталов, водоемов и зеленых насаждений и, разумеется, зданий (здания на плане - объекты особенные, об этом пойдет речь ниже). Если в электронном виде ничего достать не удается, то наиболее целесообразно вводить план города с бумажных носителей использованием дигитайзера. В этом случае лучше всего воспользоваться планшетами 1:2000, если они есть на всю территорию города и доступны. Недостающие фрагменты и уточнения можно "восстановить" из имеющегося, как правило, архива исполнительной документации, привязав ее "по крестам". Существенно более трудоемкий и плохо оправдываемый вариант - брать за основу планшеты 1:500. В силу ряда причин технического характера большого выигрыша в качестве и точности не получится, а трудозатраты увеличиваются в 10-20 раз.

Наша компания в процессе создания информационных систем для водоканалов за десяток лет так или иначе реализовала все перечисленные варианты, так что автор может судить об этом вопросе на основании собственного практического опыта. И, хотя оцифровка плана города занимает по времени не более чем 10% от общего времени первоначального ввода информации по одному виду сетей, тем не менее, крайне важножелательно не заставлять заказчика проделывать эту работу самостоятельно, а взять (купить) готовый "электронный" план. Но, увы, несмотря на то, что, как правило, в любом городе имеется несколько организаций, которые тем или иным способом создают "электронные" планшеты, использовать результаты их труда часто бывает сложнее, чем выполнить этот ввод заново.

Если в основе графического представления инженерных сетей должна лежать топологическая структура (граф), и это представляет большую проблему для ГИС как таковых, то, что касается картографической подосновы - плана города, - его корректное представление вполне реализуемо средствами большинства инструментальных ГИС. Но для того, чтобы результаты оцифровки плана города и создаваемые при этом “электронные” планшеты можно было использовать в различных городских службах, крайне желательно соблюдать ниже сформулированные принципы.

Понятно, что речь может идти только о векторном представлении плана города. Кроме того, мы будем рассматривать план города с позиции служб, эксплуатирующих ВиК-сети, а не с точки зрения архитектурных или геодезических служб. В таком случае, город (а точнее, его топографическое изображение) может быть разбит на следующие укрупненные группы объектов: ломаные и полигоны, надписи, иконки? (графические? примитивы), здания.

Каждая ломаная должна иметь уникальный код, которому устанавливается в соответствие технологический тип (например: уличная сеть, границы кварталов, “красные линии”, водоемы, зеленые зоны и т.д.). Этот атрибут определяет цвет и тип линии ломаной; если ломаная определена как замкнутая (полигон), то может быть задан тип закраски или штриховки. При необходимости код ломаной может быть увязан с той или иной таблицей базы данных (хотя такая необходимость встречается достаточно редко).

Все надписи также должны иметь уникальный код, причем этот код должен обязательно увязываться с таблицей-перечнем городских наименований (в частности, наименований улиц). Кроме того, каждой надписи ставится в соответствие некоторый технологический тип, который уже сам по себе определит ее цвет и шрифт.

Иконки служат для изображения ряда специальных объектов (например: фонарные столбы, станции катодной защиты, отдельно стоящие деревья и т.д.). (еще варианты?) Положение иконки? удобней всего задавать координатами центра, характеристикой размера и углом поворота. Каждая иконка? также должна иметь уникальный код и технологический тип, который увязан с таблицей, содержащей графическое описание иконки? и вид паспорта объекта, задаваемого иконкой?. (последнее предложение крайне трудно читаемоеJ )

Здания или капитальные сооружения являются полигонами, но они вынесены в отдельный вид по следующим причинам: для каждого здания должен быть определен почтовый адрес и определено расположение подписи этого адреса (или его части - например, номера дома) на изображении зданиия. (как правило, это номер дома)(это действительно важно?). Кроме того, часто требуется показать надпись характеристик здания (например, “3 КЖ”), которая также должна быть увязана как с его изображением здания, так и с паспортом здания (специальной таблицей в базе данных). Все надписи, характеризующие адреса месторасположения зданий (или их составляющие), должны быть функцией значения полей и содержать названия улиц, площадей и т.п., извлекаемые автоматически из единой таблицеы городских наименований, поскольку в информационных системах для ВиК-сетей принципиальна привязка объектов сети к зданиям и адресам абонентов. Это означает, что, к примеру, при переименовании улицы исправление требуется внести всего в одном единственном месте - в таблице городских наименований, и это изменение сразу же адекватно отразится как в надписях на плане, так и в технологической базе данных. Поэтому планы городов, в которых здания введены как к ни к чему не привязанные полигоны, вряд ли должны рассматриваться всерьез.

Очевидно, что технология сканирования бумажных носителей с их последующей оцифровкой с помощью программ-векторизаторов - мягко говоря, не лучший вариант получения графического представления топоосновы для инженерных сетей. В этом случае, чтобы приведенные выше требования были соблюдены, необходимо проделать огромную "ручную" работу по смысловой классификации и технологической идентификации отвекторизованных графических объектов и фильтрации полученного изображения от перегружающих его “лишних” деталей. Пожалуй, самым разумным компромиссом (при соблюдении изложенных принципов) может являться использование готовых “электронных” планов - импортирование их в информационную систему с той или иной степенью целостности данных, "доводка" до информационно корректного представления и последующая “ручная” прорисовка схем коммуникаций по специальным алгоритмам, учитывающим топологическую структуру инженерной сети как графа.

Отсутствие возможности получить откуда-либо готовые электронные планы не должно являться препятствием для внедрения информационных технологий, использующих графическое представление сети. Все-таки основная задача - это паспортизация и моделирование сетей и создание технологической базы данных, а графическое представление вторичным и является лишь удобным средством визуализации. Практика показывает, что самостоятельная оцифровка силами водоканала имеющихся "бумажных" планшетов дает вполне удовлетворительный результат с этой точки зрения. Тем более, что существуют технологии, позволяющие впоследствии "перетянуть" изображение сети на иную, более точную топооснову без существенной потери качества, но зато с полным сохранением всей накопленной технологической и атрибутивной информации. Так что начинать эту работу можно и нужно, не дожидаясь, когда появятся узаконенные и доступные электронные планы.