Využití technologií GIS při projektování dálkových inženýrských sítí

Ing Bohumil Rohn, Ing. Jan Voříšek
ILF- CONSULTING ENGINEERS Praha spol. s r.o.
Jirsíkova 5
186 00 Praha 8
Tel. +420 02 810 15 111 Fax. +420 02 248 15 884
E-mail: vorisek@praha.ilf.com, rohn@praha.ilf.com

 

This paper discusses application of GIS technology for long-distance pipelines planning and designing. Use of the GIS technology for pipelines and optical cables construction works and engineer’s services was performed by ILF-CONSULTING ENGINEERS office on several projects in the Czech Republic, Germany and Austria. It is focused on the project of oil-pipeline Ingolstadt - Kralupy, the project of modernisation of Družba pipeline, the project of gas pipeline TAG (starting from borderline of Austria - Slovakia and crossing the whole Austria into the Italy). In these projects, problems of data processing and development of designing works for long distance pipelines are shown in the period of 1992 – 2000 years.

Aplikace technologií GIS při projektování , stavbě a provozu dálkových produktovodů a inženýrských sítí je představena na několika projektech zpracovávaných naší firmou v Německu , Rakousku a České republice. Jedná se o projekt ropovodu Ingolstatd – Kralupy, modernizace ropovodu Družba, projekt plynovodu TAG , který vede od hranic Rakouska se Slovenskem a na hranici s Itálii. Na těchto projektech je prezentována problematika zpracováni dat a vývoj projektování dálkových inženýrských sítí v časovém období let 1992 – 2000.

Využívání geografických informačních systémů při projektování stavbě a provozu dálkových inženýrských sítí se ukázalo v současné době jako velmi efektivní a produktivní. Jedná se především o využívání digitálních informací o územích velkého rozsahu – např. map půdních typů, map ochranných zón, map hladin podzemní vody , map lesních pozemků atd. Tyto informace je nutné zpracovat v pracovním pruhu šířky cca 200 m a délky až 400 km. Celá koncepce projektové práce se aplikací GIS výrazně změnila. Velký důraz je kladen především na úvodní koncept, kdy se vytváří struktura projektu. Nejnáročnější je zpracování dat již ve fázi studie ,kdy se zpracovávají data od různých zdrojů probíhá scanování podkladů a digitalizace. Na základě těchto informací je možné analyzovat možnosti vedení trasy stanovují se konfliktní zóny . V této fázi projektu jsou náklady na zpracování značně vysoké. V další fázi projektu jsou však tyto informace dokonale využity a značně zjednodušují proces schvalování a realizace.

Na uvedených příkladech zpracování projektů dálkových inženýrských sítí je patrný vývoj zpracovávaní dat pro geografický informační systém v období posledních 5 let.

Naše firma zpracovávala projekt ropovodu Ingolstatd – Kralupy pro firmu Chemopetrol Pipeline GMBH Vohburg. Jedná se o 170 km ropovodu vedoucího z tankovište Vohburg až ke státní hranici s  Českou republikou. Projekt byl zpracováván v letech 1992 –1996. Už na počátku projektu rozhodnuto zpracovat celý projekt od počáteční studie až po systém fungující v případě havárie. Předpokládaný objem dat a zpracovávání podkladů na více pracovištích bylo určující i pro systém ve kterém se data zpracovávala. V té době připadal jako jediný možný operační systém UNIX a pro zpracování dat byl vybrán geografický informační systém firmy UNISYS SYSTEM 9.

Již v rámci studie byly zpracovány mapové podklady 1:10000 a 1: 5000 v rastrové podobě. Do těchto podkladů byly zakresleny konfliktní zóny , ochranná pásma vodních zdrojů, chráněné krajinné oblasti , obytné průmyslové a komerční zóny. digitalizací byly zaneseny i podklady o dálkových sítích , dělení na okresy , katastrální území. Tyto podklady byly zpracovány v oblasti předpokládané trase v pruhu 10 km. V době vzniku bylo již možné část podkladů získat od správních orgánu spolkové země Bavorsko v digitální formě, zbytek byl digitalizován.

Na základě těchto podkladů bylo vybráno optimální vedení trasy. V této fázi se začal zpracovávat digitální katastr v  pracovním pruhu okolo trasy širokém 100 metrů. Katastr byl také již v části v digitální formě. Každý pozemek byl v geografickém informačním systému zadán jako samostatný objekt ke kterému byly přiřazeny databázové informace. Podobně byly zpracovány i inženýrské sítě které se s trasou projektu křížily.Na podkladě těchto informací následoval podrobný výběr trasy ropovodu. Díky počítačovému zpracování bylo umožněno velmi rychle reagovat na změny trasy a vyhodnocovat případné dopady na projekt. Součástí projektu bylo i on-line řešení , které vyhodnocovalo okamžitě dotčené pozemky, stanovilo výměru záboru a následně sestavilo dopis pro majitele s návrhem na odškodnění. To velmi urychlilo projednávání a zkrátilo tak dobu realizace.

Součástí geografického informačního systému bylo výškové řešení trasy ,na které navazovaly hydraulické výpočty a optimalizace počtu čerpacích stanic. Během realizace byla pak prováděna standartní měření skutečného provedení. Tato data byla zanášena do informačního systému a využita při tisku map skutečného provedení a především ve finálním produktu a tím je MEGIS – MERO Emergency Geographig Information System . Tento systém byl vyvinut pro kontrolu provozu ropovodu a pro co nejrychlejší a nejefektivnější likvidaci následků případné havárie. Jedná se vlastně o řízení činnosti v případě havárie ropovodu od jejího nahlášení až po nouzové uzavření kritického úseku trasy. Systém sám po nahlášení havárie a místa určí nejvhodnější postup a pomocí kontrolního systému SCADA uzavře příslušné oddělení trasy. Následně je možné se dotázat , které katastrální území bylo dotčeno havárii, jaké pozemky, jaké mají majitele, typ kultury atd. Systém také vyhotoví časový diagram ztráty ropy . Nakonec je vyhotoven protokol o havárii s podrobnou mapou území ve , kterém k havárii došlo.

Projekt modernizace ropovodu Družba probíhal v letech 1996 –1998. Jednalo se o rekonstrukci šachet, čerpacích stanic a pokládku optického kabelu v rozsahu od slovenské hranice v okrese Hodonín až po Litvínov cca 400 km . Vzhledem k tomu, že kabel byl kladen převážně v trase ropovodu nebylo nutné se zabývat výběrem trasy. Ze strany naší firmy byly tak zpracovávány v geografickém informačním systému pouze pozemky a inženýrské sítě. Problematika katastru v České republice byla řešena obdobně jako u předchozího projektu, pouze musel být řešen jak katastr nemovitostí tak i pozemkový katastr. To znamenalo, že rozsah prací týkající se katastru byl o mnoho větší. Výsledným produktem byl zpracovaný pás uzemí podél ropovodu družba o šířce 200 m, který obsahoval grafické a databázové informace o katastru a inženýrských sítích. V místech křížení vodotečí nebo komunikací obsahuje i topografické informace , které pocházejí z geodetického měření. Díky tomuto geografickému informačnímu systému bylo možné zvládnout velké množství dokumentů nutných pro povolovací řízení a urychlit tak realizaci. Výhodou tohoto systému bylo také to, že některé činnosti jako je výpis dotčených inženýrských sítí nebo parcel nebylo třeba provádět několikrát.

Tento projekt je také zajímavý postupným vývojem v oblasti software a hardware. Projekt začínal stejně jako předchozí projekt na platformě UNIX a řešení fy UNISYS, postupně však část informací byla zpracovávána na osobních počítačích s Windows NT a softwareovým řešením fy. Intergraph. To umožnilo především větší kompatibilitu a větší možnosti v oblasti hardware. Na druhou stranu bylo nutné klást velký důraz na organizaci dokumentů tak , aby nedocházelo k chybám duplicitě atd.

Projekt tranzitního plynovodu TAG byl započat v roce 1998 a bude dokončen v roce 2000. Jedná se o přiložení plynovodu průměru 1000 mm k stávajícím trasám z Baumgartenu v Dolním Rakousku přes Štýrsko do Arnoldsteinu v Korutanech, tedy od hranic se Slovenskem až po hranice s Itálii. Protože se jedná o přiložení k stávající trase, prováděl se pouze detailní výběr trasy. K tomuto účelu se ukázalo jako velmi výhodné řešení při kterém byly vyhotoveny letecké snímky trasy , které byly natransformovány a vytisknuty společně s digitalizovanou katastrální mapou a zaměřeným stávajícím vedením. Díky tomuto řešení byl urychlen výběr trasy a stanovena kritická místa křížení s komunikacemi a vodotečemi. Současně byly zpracovány kartografické podklady v rastrové podobě a vznikly tak přehledné mapy od měřítek 1:50000 do 1:5000.

V další fázi projektu se shromažďovala data týkající se životního prostředí – tzn. ochranné zóny přírodních parků, vodních zdrojů, lesní pozemky a hranice odlišných typů půd . Většina těchto dat existuje v digitální formě na příslušných zemských úřadech a byly pro tento projekt k dispozici. Plynovod prochází třemi rakouskými spolkovými zeměmi a tak bylo možné porovnat odlišnosti mezi daty jednotlivých správců.

Údaje ze skutečného provedení stavby jsou také zpracovávány v digitální formě a zanášeny do informačního systému. Tento systém má on-line propojení na provozní oddělení a je možné případné korektury projektu provádět téměř okamžitě.

Na uvedených příkladech je možné prezentovat vývoj užití geografického informačního systému od roku 1992 až do roku 2000 při projektování dálkových produktovodů. U prvních projektů je patrné, že v době , kdy používání výpočetní techniky při zpracování dat nebylo ještě natolik rozšířené, bylo nutné věnovat velké úsilí získávaní podkladů. Většina podkladů byla zpracovávána digitalizací a tím rostly vstupní náklady na projekt. Náklady byly také zvyšovány tehdejší dostupností výpočetní techniky. Postupný vývoj umožnil zpracovávat větší množství dat a došlo k velkému rozšíření osobních počítačů a počítačových sítí. Postupně bylo možné kartografické podklady získávat ve scanované podobě, sítě , ochranná pásma ve vektorové atd. Investoři také začali klást důraz na rychlost vyhotovení projektů a jejich dostupnost v počítačových sítích.

Na nejnovějších projektech optických kabelů v Německu nebo Rakousku ( LWL 198 km , WAG 241 km) je jasná snaha urychlit fázi projektování. To například znamená , že se po celé délce trati digitalizuje pouze velmi úzký pruh katastrálních map dotčený pracovním pruhem , ten se použije pro informační systém , a pro tisk se použijí pouze podklady v rastrové podobě. Podobně je tomu i u ostatních podkladů.

Současný trend projektování dálkových inženýrských sítí předpokládá velmi rychlé zpracování dat a jejich vyhodnocení. Zpracování a prohlížení dat je umožněno co nejvíce účastníkům realizace stavby. Systém je provozován v intranetu a je nutné i jeho použití v terénu. V období , které prezentují představené projekty došlo tedy k přechodu od velkých pracovních stanic umístěných v kancelářích přes osobní počítače k mobilním počítačům. To vyžaduje i změnu organizace dat, která vede k zjednodušení systémů .