Základem správy prostorových dat je technická mapa

Jednotlivé prostorové prvky inženýrských sítí jsou obvykle znázorňovány v mapách velkých měřítek, méně často v mapách středních měřítek. V těchto mapách jsou v požadované geodetické třídě přesnosti zakresleny všechny prvky inženýrských sítí a souvisejících objektů (budovy, mosty apod.). Technické mapy inženýrských sítí pořizují a udržují v aktuálním stavu obvykle správci jednotlivých inženýrských sítí. Pro pořizování technických map je s výhodou využíván standardní CAD software (AutoCAD, MicroStation). Pravidelná aktualizace prostorového znázornění inženýrské sítě patří k základním požadavkům na údržbu technických map těchto sítí. Aktuálnost mapových podkladů je důležitá jak z hlediska vlastní správy a údržby sítě, tak z hlediska dalších uživatelů těchto map. Zákresy inženýrských sítí, zejména sítí uložených v zemi využívají především projektanti staveb, správci dalších podzemních sítí a další uživatelé, kteří provádějí práce pod zemským povrchem (např. geologický průzkum). Nedůsledná aktualizace nebo nadměrné utajování průběhu některých podzemních inženýrských sítí vedly v minulosti k často zcela neuvěřitelným haváriím (přerušení mezinárodních telekomunikačních spojů nebo odbočky tranzitního plynovodu v průběhu vrtného geologického průzkumu).








Obr. 1 Typickým řešením geoprostorového řízení zdrojů je technologie společnosti Intergraph G/Technology.





Správa prostorových dat a stavební řízení

Součástí většiny stavebních řízení vedoucích k vydání stavebního povolení je povinný výpis z technické dokumentace všech správců dotčených inženýrských sítí. Z tohoto důvodu se snaží většina městských úřadů vytvářet komplexní technické mapy, v nichž je zakreslen aktuální stav všech inženýrských sítí v dané aglomeraci. Vzhledem k tomu, že pořízení takovéto komplexní mapy a její udržování v aktuální podobě je velmi nákladné, spojují zde síly mimo orgánů správy města rovněž všichni dotčení správci inženýrských sítí. Možnost vedení a aktualizace technické mapy města v digitální podobě přináší zejména v průběhu aktualizace dat výhody všem tvůrcům takovéto mapy.








Obr. 2 LIDS nabízí dobře konfigurovatelný systém správy dat distribučních společností





Základní prvky GIS systému inženýrských sítí

GIS systém inženýrské sítě se obvykle skládá z dvou základních stavebních prvků - geodatabáze a báze pravidel. Základem GIS systému jakéhokoliv typu inženýrské sítě je kvalitní vektorová topografická mapa, kterou je v našich podmínkách nejčastěji mapa státního katastru. Nad touto mapou je správcem inženýrské sítě vytvářen aktuální obraz rozvodné sítě. Vzhledem k tomu, že řada GIS systémů dnes umožňuje ukládání prostorových dat přímo do geodatabáze, jsou všechny vektorové prvky jak topografické mapy, tak mapy inženýrské sítě uloženy jako databázové prvky v centrálním datovém skladu. Největší předností GIS technologií z pohledu správců inženýrských sítí a uživatelů datových zdrojů je možnost připojení neomezeně velkého souboru alfanumerických dat s přímou vazbou na konkrétní grafické prvky. Moderní databázové technologie navíc umožňují ukládat k jednotlivým prostorovým prvkům další grafické informace, včetně podrobných výkresů těchto prvků (např. spínačů, uzávěrů apod.) nebo jejich fotografie.
Významnou součástí GIS systémů inženýrských sítí je báze pravidel. Báze pravidel obsahuje informace o funkčních vazbách mezi jednotlivými prostorovými prvky dané sítě. Pomocí báze pravidel je detailně charakterizován datový model určité sítě a její vazby na okolí. Báze pravidel je vytvářena tvůrci konkrétního GIS systému pro danou síť a jsou v ní uložena veškerá pravidla dynamického chování sítě. Významnou součástí datového modelu jsou rozhraní na analytické systémy třetích stran, které slouží např. k monitorování přechodových stavů dané sítě.







Obr. 3 Řešení tenkého klienta LIDS iView poskytuje pohled na prostorově orientované datové zdroje uživatelům bez hlubších znalostí GIS technologií





Specifikem datového modelu inženýrských sítí je proměnlivost v čase.

Vzhledem k tomu, že inženýrské sítě jsou dynamicky se rozvíjející stavební konstrukcí, která navíc podléhá vlivům okolního prostředí, je nutné zaznamenávat změny použitých stavebních prvků sítě ve vazbě na časovou osu. Z tohoto důvodu je nutné udržovat větší počet verzí datového skladu a vytvářet záznamy o změnách inženýrské sítě v čase. Díky tomu jsou GIS systémy inženýrských sítí někdy pokládány za systémy pracující v čtyřrozměrném prostoru (X,Y,Z, čas). Časové hledisko představuje významný prvek při jakýkoliv úpravách nebo opravách inženýrské sítě. V případě oprav je nutné do datového skladu uložit informaci, že v daném úseku sítě probíhají opravy a současně uložit informaci o datu zahájení oprav a předpokládaném datu ukončení oprav. K tomuto účelu se využívá zvláštního souboru databázových funkcí, označovaných obvykle je dlouhodobé transakce nebo správa verzí datového skladu. Nástroj dlouhodobých transakcí umožní všem dalším uživatelům GIS systému sdělit, že v daném úseku dojde v určitém časovém úseku ke změně prostorových prvků a jejich atributů. Po fyzickém provedení změny sítě je pomocí souboru dlouhodobých transakcí provedena verifikace změn a změny se promítnou rovněž do stávajícího datového modelu sítě.








Obr. 4 Řešení TOMS poskytuje komplexní pohled na strukturu rozvodné sítě i pracovníkům údržby.





Geoprostorové řízení zdrojů

V poslední době se původní termín správa inženýrských sítí (Facility Management, FM) stále častěji nahrazuje termínem geoprostorové řízení zdrojů (Geospatial Resource Management, GRM), což podle některých vývojářů GIS systémů pro prostředí inženýrských sítí lépe vyjadřuje komplexnost řešení daného GIS modelu. V pojmu geoprostorové řízení zdrojů se skrývá existence unikátního propojení grafiky, prostorových dat a komplexních vztahů mezi datovými prvky a jejich atributy. Geoprostorové řízení zdrojů je stále častěji vytvářeno jako modulární systém, který se stává obvykle součástí systému vyššího řádu - systému celopodnikového plánování zdrojů (Enterprise Resource Planning, ERP). Takovéto propojení je navíc podporováno jak tvůrci databázových datových skladů (typicky Oracle, Informix), tak tvůrci technologií ERP systémů, zákaznických systémů (SCADA) a systémů finančně-ekonomických (typicky SAP). Největší předností takovýchto komplexních řešení je existence jediného centrálního datového skladu a stálá aktuálnost datových modelů jednotlivých subsystémů. Takováto řešení umožňují transparentní výměnu dat mezi odděleními podniku a mezi podniky navzájem, bez nutnosti zásahu do základních funkcí a struktur jednotlivých subsystémů.
Globální GIS řešení jsou nahrazována oborově specifickými řešeními
Jestliže GIS systém v řadě odvětví lze vybudovat s použitím krabicového softwarového řešení, je budování GIS systému správy inženýrské sítě vždy spojeno s individuálním přístupem k danému typu sítě a ke konkrétním datovým modelům. Jestliže v minulosti se snažili tvůrci GIS systémů o do jisté míry univerzální řešení datového modelu (FRAMME Intergraphu), dnes převládají nabídky oborově specifických řešení a oborově specifických šablon pro tvorbu geodatabázových modelů.








Obr. 5 Nad CAD softwarem Autodesk Map 3D 2005 lze vytvářet rovněž uživatelsky orientované tématické mapy.





Aktuální nabídky oborových řešení

G/Technology Intergraphu nabízí oborově specifická řešení

Společnost Intergraph v těchto řešeních spojila zkušenosti, které získala při zavádění technologie FRAMME postavené na datovém modelu pro prostředí UNIX, resp. Windows NT s přednostmi technologie GeoMedia (geodatabáze, uživatelsky přívětivější rozhraní, komponentní datový model COM). V současné době jsou tímto předním dodavatelem GIS technologií nabízena oborově orientovaná řešení pro energetiku, distribuci plynu, vodárenství a telekomunikace souhrnně označovaná jako G/Technology. Pro elektrorozvodné společnosti je nabízeno řešení G/Electric, řešení G/Gas a G/Pipeline byla vyvinuta pro regionální a globální distributory plynu. Řešení G/Water je určeno pro správu vodovodních sítí a pro správu telekomunikačních sítí je nabízeno řešení G/Comms. Každé z výše uvedených řešení je postaveno na šabloně s definicí datového modelu konkrétního typu rozvodné sítě. Datový model je konfigurovatelný a rozšiřitelný pomocí souborů metadat. Součástí definice datového modelu jsou jak statické datové struktury, tak pravidla chování modelu, analytické funkce a rozhraní na zákaznické systémy nebo finančně-ekonomické systémy třetích stran (SAP R/3, SCADA a řada dalších).


ArcFM je určený pro uživatele ArcGIS ESRI

Americká společnost Miner and Miner, která patří mezi přední dodavatele GIS řešení na americkém kontinentu, nabízí od roku 1987 řešení, které bylo původně vyvinuto pro Arc/Info, verze 7. V současné době je k dispozici řešení pro prostředí ArcGIS 9, které využívá ukládání dat do geodatabáze SDE ESRI. Řešení ArcFM bylo původně určeno pro elektrické rozvody, dnes jsou k dispozici datové modely rovněž pro vodovody, kanalizace a rozvody plynu. Součástí řešení ArcFM je rovněž modul určený k prohlížení a analýze dat využívající prostředí ArcView 8 - ArcFM Viewer. Software ArcFM Designer slouží k navrhování a editaci nových prvků sítě, ArcFM Field Designer je určený pro editaci dat v terénních podmínkách. Součástí řešení ArcFM je pochopitelně i báze pravidel (Rule Base Engine, RBE) a moduly pro analýzu chybových nebo havarijních stavů, spolu s modulem DistOps pro síťovou analýzu rozvodné sítě.


TOMS A LIDS od Beritu

Brněnská společnost Berit nabízí otevřený softwarový systém LIDS a řešení pro správu a řízení elektrorozvodných společností TOMS.
Softwarové řešení LIDS určené pro správu všech typů rozvodných sítí je v současné době nabízeno ve verzi LIDS V6. Aktuální verze vychází ze zkušeností, které společnost Berit získala v různých oblastech správy inženýrských sítí s předchozími verzemi LIDS Plus a LIDS IT. Řešení LIDS využívá třívrstvou architekturu s využitím standardu XML. Data jsou uložená v prostorové geodatabázi Oracle, grafické rozhraní je vytvořeno nad CAD softwarem MicroStation, resp. PowerMap Bentley Systems. Jádrem systému je dobře škálovatelný datový LIDS server, který rovněž podporuje dlouhodobé transakce a replikace databázových dat. Do prostorové databáze jsou také ukládány topologické informace. Propojení s uživateli a produkty třetích stran zajišťuje intranetový LIDS aplikační server (LAS). Klientské aplikace zahrnují jednak nástroje pro pořizování a editaci dat LIDS Edit a nástroje pro návrh a údržbu systému LIDS Data Modelling Kit (LIDS DMK), jednak prohlížečky LIDS Review a LIDS iView. LIDS Review využívá pro prezentaci grafických dat 2D GIS software PowerMap.
Řešení TOMS představuje novou generaci software pro podporu řízení distribučních společností. Jádrem provozně-technického systému je modul technické evidence, který je realizovaný na bázi GIS systému LIDS V6, popřípadě GIS třetích stran. V prostorovém datovém skladu (Oracle) je uložena jak geometrie, tak sémantika a topologie jednotlivých prvků technické evidence (PTE) dané rozvodné sítě. Datový server zajišťuje přístup k datovým prvkům ostatních modulů systému TOMS - GIS, Údržba, Provoz, Projekty, Výstavba a Rozvoj. Řešení TOMS nabízí komplexní pohled na činnost technických a ekonomických útvarů energetických distribučních společností a umožňuje tvorbu a správu centrálního datového skladu, včetně pravidelné aktualizace všech sledovaných informací. Systém využívá moderní IT standardy, včetně prostorově orientovaných standardů konsorcia OpenGIS. Významnou předností tohoto řešení je integrace do informačního prostředí distribuční společnosti. Moderní třívrstvá architektura umožňuje realizaci obousměrných rozhraní do ERP i zákaznických (CIS) systémů, specializovaných aplikací pro výpočet sítí a systémů řízení v reálném čase (SCADA). Díky těmto rozhraním zde existuje podpora všech procesů souvisejících s celým životním cyklem plánování, realizace, provozu i ekologicky přijatelného zániku jednotlivých zařízení distribuční sítě.




Software pro pořizování a editaci grafických dat

Pro pořizování a editaci grafických dat rozvodných sítí všeho druhu se využívají především klasické CAD nástroje, resp. nástroje umožňující ukládat atributová data do geodatabází (Oracle Spatial, SDE ESRI) K nejčastěji používaným grafickým editorům takovýchto dat patří nástroje společností Autodesk a Bentley.




Společnost Autodesk nabízí Autodesk Map 3D 2005.

Aktuální verze tohoto GIS software umožňuje pořizování a editaci grafických dat zejména z oblasti pozemního inženýrství a vodovodních sítí. Software podporuje ukládání dat do prostorové geodatabáze Oracle Spatial. K největším přednostem tohoto software patří pokročilé nástroje pro tvorbu a editaci prostorových modelů terénu.
Společnost Bentley nabízí MicroStation GeoGraphics a PowerMap.
Software MicroStation Geographics 2004 nabízí velké množství nástrojů pro pořizování a editaci grafických dat, spolu s databázovými atributy. Řešení společnosti Bentley podporuje rovněž ukládání dat do geodatabáze Oracle Spatial nebo do geodatabáze SDE ESRI. Software MicroStation Geographics nabízí rovněž nástroje pro tvorbu a editaci prostorových modelů terénu. Bentley PowerMap představuje editační nástroj nové generace, jehož grafické rozhraní je odvozeno z 2D CAD software Bentley PowerDraft. Vzhledem k tomu, že PowerMap podporuje rovněž ukládání atributových dat do databáze, představuje tento nástroj velmi efektivní prostředek pro pořizování nebo editaci GIS dat. V době, kdy čtete tento článek je uváděna na trh odlehčená verze PowerField, určená pro editaci geoprostorových dat v terénu.




Závěr

GIS software pro správu inženýrských sítí představuje specializované, obvykle oborově orientované aplikace, které umožňují velmi efektivní správu grafických i negrafických dat a jejich uložení v jedinečné centrální databázi. Všechny dnes nabízené softwarové nástroje podporují bezešvé ukládání veškerých dat do prostorových databází v souladu se standardy konsorcia OpenGIS. GIS systémy mimoto podporují bezešvou komunikaci se zákaznickými systémy (SCADA aj.) nebo s ekonomicko-finančními systémy (typicky SAP). Do budoucna lze předpokládat vytváření centrálních datových skladů, obsahujících jak GIS data, tak ekonomicko-finanční data a soubory dat o zákaznících. Významný posun k vyšší bezpečnosti centrálních datových skladů představuje třívrstvé řešení s prezentací dat pomocí intranetových/internetových různě "tlustých" klientů.