Томилин В.В.
ООО НВЦ «Интеграционные Технологии» (Долгопрудный, Московская область)

Инженерные коммуникации в МГИС
Вначале дадим определение муниципальной геоинформационной системы (МГИС).
МГИС муниципальная информационная система, содержащая реестр актуальных пространственных данных по объектам городской территории и предоставляющая регламентируемый доступ к этим данным, причем для этой системы установлен и реализован регламент процесса обновления этих данных.
Т.е. основное отличие МГИС от электронной карты реализация процесса обновления пространственных данных информационной системы.

Основной источник, на основе которого осуществляется обновление пространственных данных это результаты инженерных изысканий в масштабе 1:500. Именно поэтому целевой масштаб любой муниципальной ГИС это пятисотка. Соответственно и классификатор ГИС, и объектовый состав системы и требования к цифровому описанию объектов должны соответствовать стандартам, определенным для топографических карт масштаба 1:500.
Неотъемлемой частью топографических карт данного масштаба являются подземные и надземные инженерные коммуникации всех типов. Очень часто объектовый состав данных планов разделяют на геоподоснову (вся наземная часть объектового состава карт) и подземные коммуникации.

Актуализация данных по инженерным коммуникациям в МГИС
Исходя из состава данных, на основе которых осуществляется обновление пространственных данных в масштабе 1:500, можно выделить основных поставщиков информации в МГИС. Ими являются:
органы Архитектуры и Градостроительства;
предприятия, эксплуатирующие инженерные коммуникации на территории города.
Иногда возникает предположение, что для актуализации данных МГИС достаточно вовлечения в этот процесс только сотрудников органов АиГ. В действительности, обновление данных происходит на основе исполнительных съемок масштаба 1:500, которые в обязательном порядке проходят согласование во всех инженерных предприятиях (которые должны фиксировать правильность изображения на данном материале коммуникаций, находящихся в их ведении) и затем регистрируются в органах архитектуры. Логично предположить, что данные отделы обладают всеми достоверными пространственными данными, которых достаточно для актуализации муниципальной ГИС.

В действительности это не так. Авторам не известно ни одного примера, когда данные МГИС в части инженерных коммуникаций были бы актуальны без непосредственного участия в этом процессе соответствующего эксплуатирующего предприятия.
Объясняется это несколькими причинами.
Во-первых, очень часто процесс согласования является формальным не происходит сверки изображенных сетей на исполнительных съемках с фактически существующими.
Во-вторых, как ни странно, встречается и обратная ситуация когда орган Архитектуры регистрирует исполнительную съемку с замечаниями инженерных предприятий, не обязывая при этом изыскательную организацию исправить ошибки.
В-третьих, сама эксплуатирующая организация выполняет большое количество земляных работ, не проводя при этом исполнительную съемку, и соответственно эти данные не попадают в УАиГ.

Исходя из вышесказанного, можно сделать следующие выводы:
предприятия, эксплуатирующие инженерные коммуникации на территории города являются одними из основных участников процесса актуализации пространственных данных;
участие инженерных предприятий в реализации и эксплуатации МГИС очень желательно и без него реестр инженерных коммуникаций в МГИС не может быть полноценно реализован;
в случае заинтересованности, инженерные предприятия готовы взять на себя часть затрат по созданию и развитию городской ГИС.

Возможности МГИС в области инженерных коммуникаций
Очевидно, что эксплуатирующее предприятие будет пользоваться той системой, которая решает наибольший комплекс стоящих перед ним задач и геоинформационные системы тут не исключение.
Если муниципальная ГИС решает только задачи просмотра/редактирования и в лучшем случае паспортизации, а специализированная ГИС, уже эксплуатирующаяся на предприятии к этому еще предлагает решение специализированных задач, то предприятие не заинтересованно в использовании муниципальной системой.

Таким образом, МГИС должна предусмотреть возможность автоматизации решения специализированных задач стоящих перед предприятием в области эксплуатации инженерных коммуникаций.

Перечислим тот комплекс задач, который может решать ГИС на предприятии, эксплуатирующем инженерные коммуникации:
паспортизация объектов сети и автоматизация работы диспетчерской службы;
комплекс коммутационных задач;
решение задач моделирования физических процессов в коммуникациях и интеграция с системами телеметрии и SCADA-системами.
Для возможности автоматизации решения вышеперечисленных задач, необходимо, чтобы инженерная сеть была представлена в системе в виде топологически связанного расчетного графа, содержащего все ее элементы, так или иначе влияющие на физические процессы, имеющие место в данной сети.

Рис. 1. Расчетный граф водопроводной сети

Расчетный граф сети и топографические планы М 1:500
Таким образом, получается, что с одной стороны, сеть должна быть представлена в виде расчетного графа, а с другой стороны отображаться на картах в соответствии с условными обозначениями Роскартографии, установленными для масштаба 1:500. При этом необходимо избежать дублирования информации, т.е. одному объекту на территории города должен соответствовать один объект в информационной системе.

Мы утверждаем, что векторизация сетей в том виде как они представлены на топографических картах М 1:500 не позволяет ГИС решать комплекс задач по инженерным коммуникациям, в то время как трудоемкость перевода ИК в векторный вид составляет не менее половины всех трудозатрат по векторизации планшетов М 1:500.

Существуют следующие противоречия между описанием модели сети в виде расчетного графа и представлением сети на топографических планах М 1:500:
объекты, которые с точки зрения картографии, являются площадными (тепловые камеры, котельные и т.д.) должны служить вершинами расчетного графа;
наличие в расчетной модели деталировок сложных узлов сети, отсутствующих на топографических планах (например, задвижек, гидрантов, клапанов и прочих функциональных элементов);
отсутствие на топографических картах потребителей и источников или неоднозначность их взаимного соответствия;
отсутствие на топографических планах изображения транзитных участков сети, проходящих под зданиями и сооружениями;
неоднозначность в толковании пересечения коммуникаций в узлах сети;
представление нескольких участков различных сетей одним.
Таким образом, программное обеспечение, структура данных и правила цифрового описания объектов муниципальной ГИС должны совместить представление расчетной модели сети и корректное отображение ее на топографическом плане масштаба 1:500.

Реализация представления объектов инженерных коммуникаций в данном виде необходима для возможности автоматизации решения специализированных задач в области эксплуатации инженерных коммуникаций. И если реализация в муниципальной ГИС задач паспортизации и коммутации обычно не представляет особых сложностей, то задачи моделирования физических процессов в коммуникациях стоит рассмотреть отдельно.

Рис. 2. Отображение расчетного графа сети и паспортизация объектов в муниципальной ГИС

Моделирование физических процессов в инженерных сетях и специализированные ГИС
Конечная цель проведения расчетов физических процессов в инженерной сети - это оптимизация режимов работы сети, что достигается моделированием работы сети при различных условиях и вариантах конфигурации данной сети, что в свою очередь, требует изменения данных по этой сети.
Данное моделирование недопустимо проводить в программном комплексе централизованной муниципальной ГИС, т.к. и режимы и конфигурация сети в системе должны отражать текущую ситуацию в настоящий момент времени.

Для решения комплекса задач по моделированию физических процессов в инженерных коммуникациях самым простым и корректным решением будет конвертация текущей модели сети в специализированную систему и проведение комплекса работ по оптимизации работы сети уже в этой специализированной системе.

Таким образом, муниципальная геоинформационная система выполняет функцию централизованного хранилища актуализированных данных по объектам сети, а специализированная ГИС инженерного предприятия - CAD-системы для моделирования различных режимов работы этой сети и системы поддержки принятия решений.

Рис. 3. Моделирование физических процессов в инженерных коммуникациях (наладочный расчет тепловой сети)

В заключение стоит отметить, что инженерные коммуникации являются неотъемлемой частью общегородской ГИС. Но при проектировании структуры системы и процесса первоначального внесения данных по ним, и последующей актуализации этих данных следует обязательно учитывать специфику конкретного инженерного предприятия, четко представлять задачи, которые будут решаться им с помощью МГИС, и, исходя из этого, разработать определенные структуру и правила ввода данных по сетям.

Эти правила легко выполнимы и не накладывают ни малейших ограничений на прочие объекты или функции системы, но лишь их применение позволит получить максимум выгод от использования МГИС и избежать параллельного ведения базы данных по инженерным коммуникациям в нескольких программных системах.