Мы поможем вам стать лучшими в отрасли Тел./факс +7(495)737-60-28, +7(499)151-06-54     e‑mail: info@citycom.ru

Городские сети теплоснабжения и вопросы информатизации. Интеграция с муниципальными ГИС - что для этого нужно, и нужно ли вообще?

А.Р. Ексаев
ИВЦ "Поток"

декабрь 2000 г.

В своих публикациях мы довольно подробно освещали вопросы создания компьютерных информационных систем теплоснабжающих предприятий на базе геоинформационных технологий (ГИС) и принципов математического моделирования сетей. В том числе обсуждалась и проблема корректного выбора топоосновы для графического представления тепловых сетей. На этот раз речь пойдет о возможностях и принципах интеграции информационно-технологических систем масштаба теплоснабжающего предприятия с муниципальной ГИС, о том, с какими проблемами на этом пути приходится сталкиваться и каковы пути разрешения этих проблем.

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 теплоснабжения города) отражается абсолютно разными информационными моделями для различных городских служб (например: диспетчерская, режимная и аварийно-производственная службы теплосети, БТИ, управление городского земельного кадастра, управления архитектуры и строительства и т.д.). 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. Что это за характеристики? Ну конечно же, пространственное расположение, топографическая и адресная привязка. То есть - то, что является предметом ГЕОинформатики.

Именно это имеют в виду различного рода "горГИСцентры", которые берут на себя ответственность за создание единой городской электронной топоосновы. И их рассуждения примерны таковы: "Мы намерены создать и узаконить на городском уровне точную векторную топооснову в виде электронных планшетов 1:2000 и/или 1:500 и отразить на ней все наземные и подземные инженерные сооружения, как это предусмотрено ГОСТами и регламентирующими документами Роскартографии, причем послойно и с высокой точностью. 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…". При этом "забывается" тот факт, что упоминаемые требования к представлению и содержанию графической информации необходимы и достаточны для "бумажных" материалов. Но мы-то говорим о компьютерном представлении, когда графика в принципе вторична, а первичной является информационная модель данных!

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 высоким начальством и инвесторами? Вот именно с этого места тем же теплосетям станет понятно, что надо все зачеркнуть и начать заново, только на этот раз уже правильно. Причина? Отсутствие адекватной информационной модели, отражающей граф сети. В особенности это актуально для трубопроводных сетей теплоснабжения, где такая модель принципиально необходима.

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 в узлах сети, - камерах, ЦТП, насосных станциях, - 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 на муниципальном уровне, поскольку с огромной степенью вероятности средства будут выброшены на ветер.

Кроме того, инструментальные средства реализации локальных информационных систем могут (и должны) быть различны. Это понятная аксиома: не существует математического аппарата и единого средства реализации информационной модели, которые могли бы одновременно удовлетворить требованиям таких различных субъектов муниципальных ГИС, как, например, теплосеть, ГАИ, земельно-кадастровое управление, экологическую и градостроительную службы. 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 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 предприятиям, эксплуатирующим инженерные сети, в том числе тепловые, надо сидеть и ждать, когда в городе появится единая для всех утвержденная топооснова - это может произойти через десяток лет, а может и не произойти вовсе. Внедрять у себя технологические информационные системы с ГИС-компонентой (так называемые AM/FM-системы) все равно оказывается целесообразно и рентабельно, поскольку задачи информатизации и моделирования сетей становятся ключевыми для их эффективной эксплуатации. Вопрос только в выборе той топоосновы, - хоть на бумажных носителях, - которая более или менее "похожа на правду" и устраивает службы. Существуют технологии, которые позволяют впоследствии "положить" изображение сети на новый "электронный" план местности, сохранив при этом приемлемую точность и, главное, структуру сети и всю технологическую базу данных. Наша компания имеет такой опыт: в рамках уже работающей в режиме промэксплуатации информационной системы предприятия тепловых сетей графическое представление сети было "перетянуто" на планшеты 1:2000 с туристского (!) плана города. Погрешность оказалась сравнимой с погрешностью первоначального графического ввода сети.

Итак, попробуем подытожить. Выводы напрашиваются сами собой: 

  •  Предприятиям, эксплуатирующим инженерные сети (и, в частности, теплосетям) нужны не столько ГИС, сколько AM/FM-системы на базе ГИС-технологий, с одной стороны, и математического аппарата предметной области, с другой стороны;

  •  При создании информационных систем приоритет следует отдавать не качеству графического представления, а тщательной проработке и реализации математической модели данных, графика же вторична;

  •  Классические инструментальные средства построения ГИС в "чистом виде" не годятся для создания информационных систем на предприятиях теплоснабжения, поскольку в подавляющем большинстве они не имеют средств адекватного математического моделирования многоуровневых графов, что является принципиальным, если речь идет о сложной трубопроводной сети;

  •  Тем не менее, должна существовать принципиальная возможность обмена графическими и атрибутивными данными с информационными системами других муниципальных служб и ГИС "верхнего" уровня;

  •  Наличие или отсутствие в данный момент муниципальной программы построения городской ГИС, равно как и проблема выбора "правильной" цифровой топоосновы (или ее создания), не являются принципиальными и в любом случае не должны становиться препятствием для начала работ по созданию и внедрению в теплоснабжающих предприятиях собственных прикладных AM/FM-систем с применением как ГИС-технологий, так и специализированных инструментальных средств, прошедших проверку практикой и опытом эксплуатации.

Начинайте эту работу уже сейчас - время безжалостно уходит, опыт квалифицированного персонала нужно закладывать в компьютерные информационные системы сегодня, каждый год задержки может быть чреват невосполнимыми потерями!