Задачи сетевого анализа. Сферы использования геоинформационной системы (ГИС) с сетевой моделью. Применение ГИС в сферах эксплуатации инженерных сетей, топологических и технологических расчетов. Расчетная модель и реальность. Ввод атрибутивной информации.
Аннотация к работе
Обнинский институт атомной энергетики - филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования национальный исследовательский ядерный университет «мифи»Задачи, решаемые ГИС с применением сетевой модели, можно обобщить в следующие категории: · Получение математической модели графа из географических данных для дальнейшего анализа с использованием теории графов; · Расчет кратчайших путей между вершинами сети; поиск ближайшей вершины из группы заданных; Определение области доступности для некоторой вершины - нахождение всех вершин в заданном радиусе;ГИС в сфере инженерных сетей выполняют функции проектирования, инвентаризации, моделирования, а также информационной поддержки экспертных оценок и принятия решений. Они также используется для эксплуатации инженерных сетей, являются информационно-справочными системами. Основные особенности ГИС такого класса: · Наличие модели сети с имитацией состояния элементов и участков сети; · Наличие геометрического представления сети на плане или карте с размерными привязками, пригодное для чертежного представления и задач согласования; Использование ГИС с сетевой моделью в бизнесе позволяет существенно повысить его эффективность, поскольку позволяет ответить, например, на следующие вопросы: · Как узнать, в какой области доступности будет находиться предприятие для определенных районов города, и за какое время клиенты из этих районов смогут добраться до него;Помимо преимуществ, присущих всем автоматизированным системам, таких как электронное представление данных предприятия, централизованное хранение информации, работа со многими пользователями, составление отчетов, ГИС в инженерных сетях дает: · Представление инженерной сети в виде модели, что позволяет анализировать ее методами теории графов. А когда известна топология сети и произведены все топологические расчеты, становится возможным производить уже технологические расчеты, такие, как расчет давления в трубопроводе или тока короткого замыкания, что является, по сути, основной возможностью ГИС в инженерных сетях и отличает их от ГИС других назначений. В то же время, хоть и полезно, но не всегда обязательно и целесообразно соблюдать точность в задании геодезических координат, поскольку для некоторых случаев она не важна, а детальная прорисовка сети может сильно замедлить этап расчетов. Например, повороты и изгибы проводников в электрической сети не влияют на силу протекающего в них тока. В тепловой сети, напротив, наличие изгибов задает гидравлическое сопротивление сети, но его можно учесть простым заданием параметра.Однако в процессе эксплуатации инженерных сетей возникает много специфических вопросов, прямо не связанных с ГИС: какое давление будет в трубопроводе при выходе из строя насоса, сколько потребителей окажется без воды при отключении задвижки, какой будет ток короткого замыкания на шине. Если нельзя быстро и правильно ответить на десятки подобных вопросов, то трудно говорить о возможности эффективного управления сетями. Как известно, граф состоит из узлов, соединенных дугами. Участок обязательно должен начинаться в каком-то узле и заканчиваться узлом (рис. И не удивительно, что долгое время на предприятиях, эксплуатирующих сети, совершенно независимо могли существовать службы занимающиеся ведением схем, чертежей, привязкой объектов сети к территории, паспортизацией сети и отделы, занимающиеся технологическими расчетами сетей.Источник может иметь два состояния: включен или отключен. Источник может иметь два состояния: подключен или отключен. Отсекающее устройство может иметь два состояния: открыто или закрыто. В зависимости от конкретной реализации, участок тоже может иметь состояния: открыт или закрыт. Таким образом можно определить, связан ли данный потребитель с данным источником, работают ли два источника на одну сеть.Знание топологии сети позволяет найти ответы на многие вопросы. Но есть ряд задач, которые невозможно решить без учета физической сущности сетей. Найти ответ путем логического анализа топологии сети невозможно.Следует отметить, что создаваемая для расчетов сеть все-таки является моделью, а не полной копией сети на местности. В некоторых сетях участки содержат несколько параллельно идущих ниток. С точки зрения модели совсем не нужно рисовать рядом три провода или две трубы. Вместо задвижки можно просто "включать" и "отключать" сам участок, а физическое влияние задвижки можно учесть в атрибутах коэффициентом местного сопротивления. И в этой же сети можно описать целый квартал одним обобщенным потребителем рис.По сравнению с изображением расчетной сети на карте, присвоение атрибутов объектам сети может занять гораздо больше времени. Если выделять на карте группы объектов с одинаковыми атрибутами, то атрибуты можно присваивать сразу всей группе. Если карта выполнена в масштабе, и сеть введена с хорошей точностью, то длины участков сети для расчетов можно получать из графической базы.