Из материалов четвертой конференции ГИС-Ассоциации Геоинформатика и образование" (Москва, 7-8 июня 2000 г.).

Е.И. Захаров, В.П. Абрамов, А.В. Апасов, А.С. Москалев, Тульский государственный университет (Тула)

При решении многих задач управления и эксплуатации предприятия или отдельного корпуса возникает потребность в тематической информации, связанной с объектами управления. Эта информация может быть представлена в виде пояснений и подробных инструкций со схемами, чертежами и рисунками. Недостатками такой схемы представления тематической информации является ее усложненный поиск, быстрое старение, сложность обновления и прочие недостатки, связанные с бумажной технологией хранения информации.

Геоинформационные технологии обладают возможностями анализа и графической и тематической информации на новом уровне, соответствующем современной компьютерной технике.

Нами предлагается геоинформационная система для обеспечения процедуры эвакуации студентов и сотрудников горно-строительного факультета Тульского государственного университета при возникновении чрезвычайных ситуаций, связанных с опасностью для жизни (пожар, террористический акт и пр.).

Эта система создана для 6 учебного корпуса горно-строительного факультета Тульского государственного университета. В геоинформационной системе принята послойная система ввода, хранения и обновления графической информации. В каждой поэтажной схеме сделано подразделение на объекты, которые снабжены нужной информацией, собранной в таблицах.

Для создания графических и тематических баз данных использовалась оболочка ГИС MapInfo версия 4.1 ключ SRB040799720L5927.

При возникновении ситуации, угрожающей жизни сотрудников и студентов, необходима срочная эвакуация, которая намечается по графическим поэтажным планам.

Эти планы должны содержать информацию о стенах постройки, дверях и окнах кабинетов и аудиторий и о пространственных параметрах самих помещений корпуса. Такие планы составлены для каждого этажа корпуса. Стены корпуса подразделяются на капитальные и перегородки, а также выделены колонны. Окна и двери выделены на чертежах условными знаками, а специальная информация об этих объектах хранится в таблицах. Сами помещения построены как прямоугольные многоугольники. На рисунке приведен фрагмент графического плана, и части атрибутов базы данных левой части 2 этажа 6 учебного корпуса

Использовалось две технологии создания электронных поэтажных планов учебного корпуса.

В первом случае вначале производились обмеры помещений и всех деталей. По результатам обмера составляется математическая модель характерных точек. Данные математической модели посредством программы Excel вводятся в геоинформационную систему, в которой они преобразуются в графические объекты в данном случае в одномерные объекты - точки. В дальнейшем эти объекты использовались для построения строительных деталей корпуса: стен, перегородок, аудиторий, окон, дверей и т.д. Затем из них проектировались необходимые для решения задачи слои. В варианте эвакуационных мероприятий мы ограничились тремя такими слоями: «Аудитории», «Стены», «Окна и двери». Слой «Аудитории» является основным для проектирования эвакуационных мероприятий, на нем наносятся места расположения гидрантов и водопроводных кранов, а также направления движения при эвакуации и т.п. Эта модель построения является наиболее точной и всеобъемлющей, так как полученные координаты характерных точек могут использоваться для создания других тематических слоев, а также для расчетов: как экологических, эксплуатационных, технологических т.п.

Вторая технология предполагает сканирование исполнительных поэтажных планов БТИ. Эти планы являются единственными эксплуатационными графическими документами. Современная технология делает возможным выполнить геокординирование сканированных растровых изображений исполнительных поэтажных планов БТИ и на их основе создать необходимые слои. Эта технология является более быстрой и менее затратной, но и менее точной. Полученные графические планы требуется использовать с известной мерой осторожности.

Имеет значение также методология создания слоев. Для 3 и 4 этажей здания нами созданы по три слоя: «Аудитории», «Стены», «Окна и двери». К первому слою привязана тематическая информация о мероприятиях. Для 2 этажа был создан один слой, который содержал исчерпывающую информацию об объектах и связан с тематической информацией. Первый этаж состоит из двух слоев, содержащих графическую информацию и третьего слоя, который несет информацию об эвакуационных мероприятиях.

Тематическая база данных содержит необходимые для решения узкоспециализированной задачи сведения. Эти данные сконцентрированы в таблице, каждая строка которой неразрывно связана с соответствующим объектом графической базы данных.

Тематическая база включает необходимые для решения задачи атрибуты: порядковый номер, номер аудитории, код аудитории, назначение помещения, сотрудник, ответственный за помещение, номер внутреннего телефона помещения, максимальное количество студентов, сотрудников, преподавателей, которые могут находиться в данном помещении, площадь помещения в квадратных метрах, коэффициент плотности, определяемый как количество человек, деленное на площадь объекта, количество пожарных гидрантов и водопроводных кранов, количество дверей, и их защита, количество окон и их защита, количество возможных выходов на лестницы или из корпуса для эвакуации людей.

Номер аудитории принят в соответствии с традиционной нумерацией аудиторий, принятой в университете. Специальный код расширяет аналитические возможности системы. Обязательными являются сведения о назначении помещения, об ответственном и номере телефона. Количество и студентов и сотрудников позволяет наметить оптимальные пути эвакуации. Сведения о местонахождении пожарных гидрантов и водопроводных кранов являются необходимыми для тушения пожаров. Сведения об окнах и дверях и их защите являются важными при возникновении неординарных ситуаций.

Для решения задач обеспечения безопасности 6 учебного корпуса необходимо иметь план-схему прилегающей территории. Эта картографическая информация обеспечивает проведение всех мероприятий безопасности. План-схема построена в векторном формате также как и поэтажные исполнительские планы с использованием возможностей геоинформационной системы MapInfo.

На основе растровых копий планов масштаба 1:500 созданы в векторном формате следующие объекты:
6 и 8 учебные корпуса;
помещения, которые сданы в аренду сторонним организациям;
подземные коммуникации со всеми смотровыми колодцами, находящимися в непосредственной близости к зданиям;
транспортные магистрали и внутренние асфальтированные проезды;
скверы и лесонасаждения.

Данная графическая информация, связанная геоинформационной технологией со специальной тематической информацией позволяет решать многие задачи по обеспечению эксплуатационной безопасности зданий.

Представленная в геоинформационной системе информация открыта для широкого применения при планировании эвакуационных мероприятий.

Имеющаяся в «ЭвакГИС-Учебный корпус» информация о количестве людей является основой для составления оптимальных путей эвакуации. Один из вариантов представлен в системе. Направления эвакуации проектировалось с помощью картограмм плотности людей в помещениях корпуса. Полученные в электронном виде планы эвакуации этажей корпуса могут быть напечатаны в любом масштабе и развешены в учебных аудиториях.

Информация о решетках в коридорах корпуса, дверях и окнах и сведения об их возможной дополнительной защите могут быть полезны как для проектирования планов эвакуации, так и для ликвидации чрезвычайных ситуаций. Так команде спасателей при наличии компьютера можно получить сведения об окнах и дверях, чтобы иметь приспособления для быстрого доступа в помещение.

Данная система может быть использована в качестве справочника по многим вопросам: найти номер телефона, узнать площадь аудитории, общую площадь любого подразделения факультета, площадь аренды, площадь научных, учебных и административных подразделений и пр.

Планы территории позволят решить многие задачи по обеспечению эксплуатационной безопасности зданий:
учет контроля арендованных помещений и территорий с обследованием смотровых колодцев подземных коммуникаций;
определение пространственных параметров объектов подземных коммуникаций для выполнения специальных расчетов;
определение буферных зон безопасности;
построение маршрутов для быстрого доступа к объектам;
определение расстояний и площадей объектов;
анализ данных при помощи картограмм, графиков, диаграмм операций статистики и стандартных запросов при помощи SQL.

Возможности пространственного и тематического анализа по данным «ЭвакГИС-Учебный корпус»

Предлагаемая система обладает многими функциями пространственного анализа, свойственным геоинформационным системам:
идентификация атрибутивных характеристик тематической базы данных при выделении объекта на графической схеме.
выделение пространственного объекта по заданной строке атрибутивной операции.
измерение отрезков на графической схеме.
определение площадей объектов.
построение графиков по заданным числовым параметрам.

Заключение

Выполненные измерения на четырех этажах 6 корпуса позволяют построить цифровые модели каждого этажа с сантиметровой точностью, которые обеспечат решение всех эксплуатационных и технологических задач.

На основе растровых планов, выполненных методом сканирования по топографическим планам масштаба 1:500 составлена векторная план схема окружения 6 и 8 учебного корпуса, которая позволяет контролировать особую информацию для проведения мероприятий по ликвидации угрозы зданиям.

Представленная в геоинформационной системе информация открыта для широкого применения при планировании эвакуационных мероприятий, составления маршрутов эвакуации, планирования спасательных операций, учета контроля арендованных помещений и территорий с обследованием смотровых колодцев подземных коммуникаций, в качестве справочника по корпусу.

Созданная геоинформационная система «ЭвакГИС-Учебный корпус» содержит необходимую информацию, которую можно интерпретировать с использованием всех средств компьютерного пространственного анализа, определения расстояний, площадей, построения буферных зон, анализ при помощи графиков, картограмм и диаграмм, использования специализированного языка запросов SQL, составление и печать документов.

Экономический приближенный расчет по затратам на создание ГИС оценивает прямую стоимость работ в 12-17 тысяч рублей, возможный экономический эффект неизмеримо выше с учетом сохранения объектов недвижимости и людских резервов.