„Wykorzystanie Geograficznych Systemów Informacji do inwentaryzacji sieci kanalizacyjnej”

1. „Wykorzystanie Geograficznych Systemów Informacji do inwentaryzacji sieci kanalizacyjnej” Przygotowali: mgr inż. Katarzyna Wróbel mgr inż. Marcin Bondyra

2. Podstawowe definicje GIS (Geographical Information System) - zaawansowane narzędzie komputerowe, służące do pozyskiwania, magazynowania, przetwarzania, wizualizacji, analizy i interpretacji danych przestrzennych tworzącą bazę danych.

3. Z definicji wynikają trzy główne cechy: • GIS udostępnia mechanizmy wprowadzania, gromadzenia i przechowywania danych przestrzennych oraz zarządzania nimi. Zapewnia ichspójność i pozwala na wstępną weryfikację. • Na podstawie zgromadzonych danych możliwe jest przeprowadzenie specyficznych analiz opierających się na relacjach przestrzennych między obiektami. • Wyniki analiz przestrzennych przedstawione mogą być w postaci opisowej, tabelarycznej bądź graficznej jako mapy, wykresy lub rysunki w żądanej postaci.

4. Podstawowym i głównym zadaniem GIS w przedsiębiorstwie wodociągowym i kanalizacyjnym jest znaczne usprawnienie procesu zarządzania majątkiem sieciowym

5. Struktura systemu GIS • Baza danych (ang. data) • Sprzęt komputerowy (ang. hardware) • Oprogramowanie (ang. software) • Użytkownicy (ang. people) • Procesy i procedury (ang. processes)

6. Dane i źródła ich pozyskiwania: • Zdjęcia satelitarne i lotnicze • Odbiorniki GPS • Stacje pomiarowe i loggery • Pomiary bezpośrednie • Materiały i dokumentacja istniejąca • Państwowe zasoby danych oraz różnych instytucji • Roczniki statystyczne • Mapy numeryczne, papierowe • Plany • Internetowe bazy danych

7. Formaty danych: • Dane rastrowe • Dane wektorowe

8. Dane rastrowe • W formacie rastrowym obraz tworzony jest przez piksele – najmniejsze elementy zobrazowania. Każdy piksel będący kwadratem o określonym wymiarze posiada odpowiednią wartość liczbową definiującą jego barwę na ekranie monitora. • Dane rastrowe zapisywane są w postaci współrzędnych x,y każdego piksela obrazu i odpowiadającej mu wartości definiującej barwę (kolor, nasycenie, jasność) • W formacie rastrowym wykorzystywane są zeskanowane mapy, zdjęcia lotnicze, satelitarne

9. Mapa rastrowa

10. Dane wektorowe • Mapa wektorowa składa się z grupy obiektów, które są opisywane współrzędnymi w przyjętym układzie współrzędnych. Można w ten sposób przedstawić dane o wysokiej dokładności, np.: granice działek, zarysy budynków, pasy ulic, sieci przesyłające wodę, gaz, energię elektryczną itp. • Cechuje ją dowolna skalowność. Jej jakość nie zależy od skali. Można ją w dowolny sposób zmieniać, nie pogarszając widoczności, bowiem postać wektorowa zapisywana jest w komputerze w skali 1:1

11. Mapa wektorowa

12. (x2, y2) (x3, y3) (x4, y4) .. (xn, yn) (x1, y1) Typy obiektów wektorowych (x, y) Punkt (point) – położenie definiowane jest parą współrzędnych (x, y) (x2, y2) Linia (line) – definiowana jest dwiema parami współrzędnych punktów: początkowego (x1, y1) i końcowego (x2, y2) (x1, y1) Polilinia (polyline) – definiowana jest n- parami współrzędnych Punktów węzłowych: (x1, y1) ; (x2, y2); (x3, y3); (x4, y4) ...(xn, yn)

13. (x2, y2) (x3, y3) n = 6 (x5, y5) (x4, y4) (x1, y1) (x6, y6) Poligon (region) – definiowany jest n - parami współrzędnych punktów węzłowych: (x1, y1) ; (x2, y2); (x3, y3); (x4, y4); (x5, y5); ...(xn, yn) ; gdzie : n – liczba wierzchołków

14. Zalety modelu rastrowego • Prosta struktura danych; • Jednakowa wielkość elementów – ułatwiająca modelowanie i symulacje komputerowe; Wady modelu rastrowego • Zajmowanie znacznej ilości pamięci komputera; • Przybliżone wyniki obliczeń powierzchni i odległości; • Utrudniona analiza struktur sieciowych; • Utrudniona zmiana odwzorowania

15. Zalety modelu wektorowego • Zwarta struktura danych – niewielka ilość pamięci; • Dobre odtworzenie położenia obiektów; • Zachowanie topologii w modelach struktur sieciowych • Łatwa aktualizacja danych Wady modelu wektorowego • Złożona struktura danych; • Utrudnione symulacje z uwagi na zróżnicowanie typologiczne i topologiczne obiektów

16. Oprogramowanie • prawidłowo dobrane programy powinny realizować następujące operacje: • wprowadzanie danych; • przechowywanie danych; • analiza; • tworzenie projektu końcowego; • ewentualne modelowanie

17. Na rynku istnieje wiele producentów oprogramowań dla aplikacji GIS. Do najbardziej popularnych należą: • ESRI • Autodesk • Intergraph • Bentley i inne

18. Przykłady zastosowań GIS:

19. Działalność gospodarcza

20. Administracja i zarządzanie

21. Gospodarka morska i śródlądowa

22. Publikowanie map

23. Geologia i wydobywanie surowców

24. Służby ratownicze

25. Zarządzanie kryzysowe

26. Agencje obrotu nieruchomościami

27. Rolnictwo

28. Ochrona środowiska

29. Gospodarka leśna

30. Transport

31. Planowanie przestrzenne

32. Zarządzanie infrastrukturą

33. Obronność

34. Turystyka i promowanie regionu

35. Dzielnica C Dzielnica A Dzielnica D Dzielnica B Warstwa etykiet Warstwa cech Warstwaobszarów Istota projektu: Stworzenie bazy danych, przy wykorzystaniu aplikacji komputerowej Mb_GIS, która powiąże dane opisowe elementów sieci kanalizacyjnej z ich atrybutami geoprzestrzennymi na mapie numerycznej.

36. Źródła pozyskiwania danych: • dokumentacja przedsiębiorstwa • materiały kartograficzne • mapy : • zasadnicze • numeryczne • inwentaryzacja • wiedza pracowników przedsiębiorstwa

37. Obraz 014 Obraz 021

38. Obraz 042 Obraz 043

39. Atrybuty przypisywane obiektom: • Dane ogólne • Parametry • Dane inwestycyjne • Dokumentacja

40. Dane ogólne: • rodzaj sieci, rodzaj elementu uzbrojenia oraz jego typ • miasto, dzielnica, ulica, nr posesji, nr lokalu • stan aktualny, roboczy elementu • lokalizacja, opis, stan realizacji • data rozpoczęcia lub zakończenia eksploatacji • numer środka trwałego

41. Parametry przewodów: • materiał, długość, średnica przewodu • typ kanału • rzędna wlotu i wylotu • rodzaj nawierzchni • źródło danych Parametry studzienek: • typ studni oraz włazu • budowa oraz średnica • ilość wlotów i wylotów • rzędna dna studzienki i terenu • zagłębienie • rodzaj nawierzchni • źródło danych

42. Dane inwestycyjne: • inwestor, wykonawca, odbiorca, inspektor nadzoru, kierownik budowy • dziennik nr, zakład, protokół odbioru technicznego, data • status prawny • decyzja urzędu gminy • uzgodnienia projektowe

43. Dokumentacja techniczna: • książka, plansza, teczka • nr inwentarzowy • nr środka trwałego, nr fabryczny • zakończenie budowy

44. Zamiana mapy rastrowej na wektorową • Skanowanie map • Kalibracja wielopunktowa map w SuperEdit_PRO • Przerysowanie w programie Mb_GIS Utility

45. Kalibracjawielopunktowamapjest procesem w wyniku którego, zostaje usunięty problem deformacji map powstałych w wyniku skanowani z wykorzystaniem siatki kalibracji.

46. Modele Kalibracji Dostępne modele kalibracji: • Helmerta (min. 2 wektory korekcyjne) • Afiniczny (min. 3 wektory korekcyjne) • Biliniowy (min. 4 wektory korekcyjne) • Bikwadratowy (min. 9 wektorów korekcyjnych) • Bikubiczny (min. 16 wektorów korekcyjnych) Dobór modelu dokonywany jest przede wszystkim na podstawie ilości wektorów korekcyjnych jakie możemy zdefiniować.

47. Kalibracja Mapy Rastrowej Kalibracja mapy polegała na: • Ustaleniu rozmiarów siatki kalibracyjnej • Określeniu wektorów kalibracyjnych • Przeprowadzeniu kalibracji • Sprawdzeniu wyników

48. Siatka Kalibracji Ułatwia wprowadzanie dużej liczby wektorów kalibracyjnych w sytuacjach, gdy punkty docelowe rozłożone są w sposób regularny w postaci siatki punktów

49. Naniesienie siatki kalibracyjnej polega na określeniu ile wierzchołków mamy do dyspozycji oraz w jakiej odległości od siebie się znajdują. Dodatkowo musimy określić punkt wstawienia siatki, z reguły jest tolewy dolny róg siatki. Ustaleniu rozmiarów siatki kalibracyjnej

50. Określenie wektorów kalibracyjnych