Ширина улиц и проездов по условиям размещения инженерных сетей принимается иногда больше, чем это необходимо для санитарной и пожарной безопасности в соответствии с технической необходимостью.

Bce подземные сети следует трассировать прямолинейно и параллельно линиям застройки магистралей, улиц и проездов. Укладка сетей (при траншейной индивидуальной прокладке) должна вестись в определенной последовательности от линии застройки к проезжей части.

Подземные сети не допускается размещать в зоне распространения давления от фундаментов зданий и сооружений. Поэтому ближе к зданию должны укладываться сети, требующие наименьшего заглубления, а за ними - сети большего заглубления.

Подземные сети при одностороннем размещении на внутризаводском проезде необходимо укладывать в следующей последовательности от линии застройки к проезжей части: слаботочные сети, технологические сети в зависимости от назначения, теплопроводы (в том числе укладываемые в каналах), газопроводы, водопроводы, канализационные сети, водостоки.

Расстояния между сетями должны быть минимальными. При их назначении принимается модуль 100 мм или укрупненный модуль 600 мм. Пересечения проездов и улиц инженерными сетями и коммуникациями, а также устройства ответвлений, вводов и выпусков следует осуществлять под прямым (или близким к нему) углом.

Совместная прокладка сетей в тоннеле (а также на эстакаде) должна производиться с учетом особенностей отдельных сетей и их влияния на соседние, сети. Допускается группировать тепловые сети с водопроводными (водопроводные линии размещаются под тепловыми), тепловые сети с воздуховодами, энергетические сети с некоторыми видами технологических сетей (транспортирующих негорючие и невоспламеняющие жидкости, инертные газы и пр.), некоторые виды самотечных сетей малых диаметров (материалопроводы, если это допускается то условиям техники безопасности).

Самотечные сети ливневой и хозяйственно-фекальной канализации, вследствие больших диаметров сетей и уклонов, а также санитарно-гигиенических требований, в тоннелях не укладывают. По тем же причинам и условиям техники безопасности, а также в соответствии с противопожарными требованиями не допускается укладка в тоннелях и общих каналах газопроводов и некоторых других видов сетей и коммуникаций.

Особое влияние на архитектурную организацию проездов оказывают тепловые сета, которые чаще всего укладывают в проходных каналах-тоннелях и непроходных каналах. Наземные надстройки тоннеля, как вентиляционные шахты и входы, следует относить с оси тоннеля и располагать в зоне зеленых насаждений. Большие габариты проходных тоннелей, достигающие высоты 3 м и ширины 4 м и более, почти исключают возможность пересечения с ними самотечных сетей. Пересечение этих сетей с тоннелем влечет за собой или излишнее заглубление самотечных линий с устройством дополнительной перекачки, или необходимость укладки дюкеров. При малых уклонах и самотечных сетях дюкер быстро засоряется и неудобен в эксплуатации. Поэтому правильный выбор трассы теплофикационного тоннеля приобретает большое значение в инженерном и архитектурно-планировочном отношении.

Проходные тоннели в местах их примыкания к производственным корпусам должны иметь удобные соединения с подвалами зданий. Для наиболее целесообразной увязки между собой всех подземных сетей следует составлять сводный план подземных коммуникаций и руководствоваться им при детальной разработке отдельных сетей. Для многих сетей по технико-экономическим показателям или местным условиям (высокое стояние уровня грунтовых вод, отсутствие свободных мест в профиле проезда и т.д.) может быть целесообраз-на надземная прокладка, осуществляемая по стенам и кровлям зданий, столбам, мачтам или по эстакадам. Надземная прокладка допускается для всех коммуникаций сетей, кроме противопожарных водопроводов, канализации, промышленных, сточных, фекальных и ливневых вод.

Высота расположения надземных сетей должна обеспечивать проезд наземного транспорта. Развитые надземные инженерные коммуникации следует рассматривать как существенный элемент в архитектуре предприятий, особенно предприятий химии, нефтедобычи, нефтепереработки и т.п.

Наземная прокладка инженерных сетей (на столбиках, специальных прокладках и пр.) целесообразна в особых местных условиях, например в районах вечной мерзлоты. В строительстве получает распространение наземная прокладка в открытых траншеях, допускаемая при условии соблюдения техники безопасности и соответствующей защиты сетей от повреждений. Размещение наземных трубопроводов не должно стеснять движения транспорта. В связи с этим над открытыми траншеями предусматривается устройство мостиков.

Наземные сети, однако, не допускается располагать в пределах полосы, отведенной для укладки подземных сетей в траншеях и непроходных каналах, требующих периодического доступа к ним при эксплуатации.

Не менее важным вопросом инженерного решения планировки территории является организация рельефа площадки, связанная с так называемой вертикальной планировкой, необходимой в следующих случаях:

? для установления отметок полов зданий и сооружений;

? для устройства железнодорожных путей при допускаемых техническими условиями уклонах (без значительных насыпей и выемок во избежание нежелательных пересечений путями территории промышленного района и заводских площадок);

? для согласования профиля безрельсовых дорог и проездов с отметками железнодорожных путей и полов зданий и сооружений;

? для обеспечения отвода атмосферных вод с территории предприятий, предотвращения повышения уровня грунтовых вод и заболачиваемости участков;

? для устройства при наличии сложного рельефа террас, лестниц, пандусов, подпорных стенок и т.п.;

? для согласования глубины заложения фундаментов, подземных сетей и сооружений с проектируемым рельефом территории;

? для определения объема земляных работ на площадке предприятия и территории промышленного района - баланс земляных работ.

При крупных размерах участка даже небольшой уклон поверхности может дать значительную разность отметок, приведение же их к одному уровню требует дорогостоящих планировочных работ. При выборе отметок планировки территории в целях уменьшения земляных работ следует исходить из условий наименьшего изменения существующего рельефа и уравнения объемов выемок и насыпей, соблюдения удобства прокладки и эксплуатации транспортных путей, сетей коммуникаций, отвода атмосферных вод и прочих планировочных требований.

В зависимости от типа зданий и плотности застройки территории применяют сплошную, выборочную, или местную, и смешанную систему вертикальной планировки [17].

Сплошная система вертикальной планировки предусматривает выполнение планировочных работ по всей территории; эта система применяется при застройке крупными блоками и при большой плотности застройки, а также при большой насыщенности территории дорогами и инженерными сетями. При меньшей плотности застройки и ином характере зданий (павильонном) применяют выборочную, или местную, планировку, предусматривающую выполнение планировочных работ на участках строительства групп производственных зданий и сооружений с сохранением естественного рельефа на остальной территории, либо смешанную, предусматривающую сплошную планировку отдельных зон и выборочную планировку остальной территории.

В зависимости от характера рельефа и застройки применяют бестеррасную схему вертикальной планировки при отсутствии значительных уклонов рельефа и террасную - при крутых (более 0,03) уклонах. Террасное расположение зданий и сооружений в то же время усложняет устройство железнодорожного и автомобильного транспорта.

На основном чертеже проекта вертикальной планировки обозначается сетка квадратов со сторонами от 20 до 100 м (в зависимости от величины площадки и сложности рельефа) с указанием так называемых "черных" (естественных), "красных" (проектируемых) и "рабочих" (разность между черными и красными) отметок. Этот чертеж может быть наглядно представлен картограммой земляных работ [9].

4.3 ГИС для инженерных сетей

Помимо преимуществ, присущих всем автоматизированным системам, таких как электронное представление данных предприятия, централизованное хранение информации, работа со многими пользователями, составление отчётов, ГИС в инженерных сетях даёт:

? представление инженерной сети в виде модели;

? привязку к реальной географии;

? обобщение модели реальной сети.

Представление инженерной сети в виде модели, позволяет анализировать её методами теории графов. А когда известна топология сети и произведены все топологические расчёты, становится возможным производить уже технологические расчёты, такие, как расчёт давления в трубопроводе или тока короткого замыкания, что является, по сути, основной возможностью ГИС в инженерных сетях и отличает их от ГИС других назначений. По сути ГИС здесь - скорее одна из важных составных частей масштабной системы эксплуатации на предприятии.

Привязка к реальной географии - отображение точной топологии сети на плане города или местности. 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 расчётов. Например, повороты и изгибы проводников в электрической сети не влияют на силу протекающего в них тока. В тепловой сети, напротив, наличие изгибов задаёт гидравлическое сопротивление сети, но его можно учесть простым заданием параметра.

Модель реальной сети можно обобщить. Например, можно представить несколько параллельно идущих проводов (трёхфазной электрической сети) одной линией с заданными определённым образом атрибутами. На результатах расчёта это никак не скажется, но зато позволит существенно повысить скорость ввода данных. Можно так же обобщать некоторые участки сети и производить расчёты для них как для единого целого.

Работа в таких ГИС может существенно облегчить задачу ввода параметров инженерной сети, за счёт того, что выбор требуемых объектов происходит графически, а не только из таблиц БД. Очень удобно выделять нужные участки сети и для всех сразу задавать одинаковые значения параметров (если это требуется), особенно если таких участков большое количество.

Графическое указание ошибок, полученных в результате расчётов или при вводе атрибутивной информации, облегчает нахождение "проблемного места" в сети. Например, можно просто подсветить определённым цветом такой участок. Так же, совместное графическое отображение исходных данных и результатов расчётов повышает наглядность модели.

ArcGIS Network Analyst - расширение, позволяющее проводить, основанный на сетях, пространственный анализ. Сети можно строить из данных ГИС, используя специальную модель данных. Сетевой анализ в Network Analyst включает в себя следующие основные понятия:

Route tool - прокладывает наилучший маршрут между двумя заданными пунктами или несколькими. Пункты можно задавать, помещая их на экране, вводя адрес или используя существующий векторный слой. Порядок обхода нескольких точек можно задавать вручную, или утилита сама определит наилучший. В качестве весового критерия можно использовать время или расстояние. После построения маршрута он детально описывается по шагам, и его можно распечатать.

Service Area Tool - определяет область доступности за заданный промежуток времени/заданное расстояние, где область доступности - это все объекты, лежащие в пределах заданного критерия.

Closest Facility - определяет ближайший к заданной точке объект из группы выбранных или группу ближайших объектов.

OD (origin-destination) cost matrix - таблица, содержащая стоимостные коэффициенты между всеми возможными точками отправления и назначения. Также ранжирует точки назначения с которыми связаны точки отправления в порядке возрастания значения коэффициента, требующегося для прибытия в каждую точку назначения из этой точки отправления. Используется, например, для нахождения наилучших путей для каждой точки из набора заданных, связанной с четырьмя ближайшими точками.

Location-allocation - помогает выбрать, какие объекты из заданного набора объектов лучше взаимодействуют с требуемыми точками или покрывают требуемую область (например, если требуется сократить число магазинов в районе, то можно узнать какого минимального количества из них достаточно, чтобы покрыть весь район без снижения покупательной способности).

5. Оптимизация маршрутов транспортной сети магазинов "Магнит" города Майкопа

Для создания оптимального маршрута транспортной сети необходимо было скачать шейп-файл дорог города Майкопа. Для загрузки данных был выбран сайт Gis-Lab, в котором данные обновляются каждый день. GIS-Lab - неформальное сообщество, размещенное в виртуальном пространстве сети Интернет. Сайт GIS-Lab не принадлежит и не является частью какой-либо определенной организации и не является домашней страницей конкретного человека. Работой GIS-Lab управляет группа активных участников, вложивших значительное время в развитие сайта и сообщества, создавая статьи, данные, участвуя в проектах (рисунок 5).

Рисунок 5 - Внешний вид сайта GisLab

В скачанном архиве предоставляются все слои от дорог до гидрографии. Нам нужны все слои относящиеся к дорогам (рисунок 6).

Рисунок 6 - Слоевой состав

На сайте шейп-файлы предоставлены на всю территорию Адыгеи, нам надо вырезать данные касающиеся города Майкопа. Данный шейп-файл предоставлен в масштабе 1: 20 000 (рисунок 7).

Рисунок 7 - Исходный шейп-файл дорог города Майкопа

Для большей информативности в качестве подложки была выбрана карта OpenStreetMap (рисунок 8). OpenStreetMap - проект, который создает и предоставляет свободные географические данные и возможность создавать карты всего мира. Карта создаётся с помощью GPS, аэрофотоснимков и других источников, а также знания местности. Проект появился потому, что использование большинства карт ограничено законодательно или технически, что сдерживает их творческое использования способами, которые раньше сложно было представить. Как изображения (тайлы), так и векторные данные OSM доступны для загрузки и имеют лицензию Creative Commons Attribution ShareAlike 2.0.

Любой может участвовать в проекте (загружать свои треки на сервер, дорисовывать общедоступную карту по спутниковым снимкам Bing, MapBox (весь мир), IRS (запад России), SPOT4 (восток России) и SPOT (Белоруссия) от Космоснимки. ру, ASTER (Россия), OrbView-3 и другими) и использовать эти карты совершенно свободно, в отличие от многих других карт, даже бесплатных, свободное использование которых на самом деле ограничено.

Рисунок 8 - Подложка OpenStreetMap

Перед проверкой топологии необходимо провести определённую технологическую работу для подготовки данных. Что, в общем-то, требует определённых знаний и навыков в области концепции представления геоданных в ArcGIS.

Далее, в заранее подготовленной базе геоданных создаём набор данных - утилита Create Feature Dataset из набора инструментов Workspace (рисунок 9).

Рисунок 9 - Утилита Create Feature Dataset

Если данные, которые мы будем подвергать проверке еще не помещены в базу геоданных, то это необходимо будет сделать сейчас. Для этого можно, к примеру, воспользоваться утилитой Feature Class to Feature Class из набора инструментов To Geodatabase (рисунок 10).

Рисунок 10 - Утилита Feature Class to Feature Class

Следующим шагом будет создание топологии в нашем наборе данных. Для этого в ArcToolbox ищем утилиту Create Topology из набора инструмен-товTopology (рисунок 11).

Рисунок 11 - Утилита Create Topology

Следующим технологическим шагом будет добавление правила в нашу топологию. Упрощенно говоря, надо дать программе указание - что, собственно, будем контролировать (рисунок 12).

Рисунок 12 - Утилита Add Rule To Topology

Связанность дорог была достаточно проработана, все конечные точки совпадали. Было небольшое несовпадение с подложкой OpenStreetMap, и искажены названия улиц, что было исправлено в процессе работы (рисунок 13).

Рисунок 13 - Исправленный шейп-файл улиц города Майкопа

Связанность сети определяет как объекты, составляющие сеть, связаны друг с другом. По умолчанию связанность для сетевого набора при построении сети устанавливает связанность только для совпадающих конечных точек линейных объектов. Если в исходном для построения сети шейп-файле есть только один источник ребер, то нет необходимости задавать многократные возможности соединения групп. Для построения маршрута необходимо создать сетевой набор данных (рисунки 14, 15).

Рисунок 14 - Создание нового набора сетевых данных

Рисунок 15 - Набор сетевых данных Улицы_Майкопа_ND и класс соединений Улицы_Майкопа_Junctions

Как только набор будет построен, можно будет увидеть новый набор сетевых данных (рисунок 16), с отдельными классами пространственных объектов линии (lines) и повороты (turn).

Рисунок 16 - Сетевой набор данных в ArcGis

Далее были нанесены на карту Майкопа все имеющиеся магазины и склад сети "Магнит" (рисунок 17). При построении маршрута склад будет являться начальной точкой маршрута.

Рисунок 17 - Нанесенные магазины и склад сети "Магнит"

После нанесения всех объектов надо загрузить их местоположения в Network Analyst (рисунки 18, 19).

Рисунок 18 - Загрузка местоположения

Рисунок 19 - Загрузка магазинов сети "Магнит"

Далее можно приступать к поиску наилучшего маршрута. Выбрав исходную точку на карте, мы создаем новый ближайший пункт обслуживания (рисунок 20).

Рисунок 20 - Новый ближайший пункт обслуживания

Далее в форме мы выбираем магазины Магнит, и программа ищет местоположение заданных пунктов в пределах расстояния, которое мы выбрали (рисунок 21).

Рисунок 21 - Поиск местоположения магазинов

Также можно задавать вместо расстояния - время, затраченное на перемещение от исходной точки к точке назначения.

Когда программа нашла все ближайшие пункты можно строить маршрут (рисунок 22). Программа делает это автоматически по выбранным вами критериям.

Рисунок 22 - Построение наилучшего маршрута ко всем магазинам "Магнит" в городе Майкоп

Можно добавить барьер на маршрут и найти альтернативный маршрут к конечной точке, минуя преграды (рисунок 23).

Рисунок 23 - Добавление барьеров на маршрут

Построив маршрут мы можем посмотреть основную информацию о расстоянии от исходной точки до каждого магазина "Магнит" в городе Майкоп (рисунок 24).

Рисунок 24 - Информация о расстоянии до ближайших пунктов

Во вкладке адреса мы можем посмотреть каждый маршрут отдельно на карте (рисунок 25).

Рисунок 25 - Отдельно взятый маршрут на карте

В строке Routes Окна Network Analyst появились записи о маршрутах, показывающих направления движения от склада до каждого магазина. Мы можем просмотреть их детально, поворот за поворотом, как по отдельности, так и сразу несколько (в последнем случае необходимо выделить несколько маршрутов).

Полученный результат можно сохранить в виде шейп-файла или класса пространственных объектов. На основе всех полученных данных можно создать карту оптимального маршрута транспортной сети магазинов "Магнит" (Приложение А).

Заключение

В результате проделанной работы были определенны кратчайшие расстояния и минимизирована транспортная работа, что в дальнейшем поможет снизить транспортные издержки в городе.

В соответствии с поставленными целями и задачами дипломной работы выполнены научные исследования и были получены следующие результаты:

? создана файловая баз геоданных с набором сетевых данных;

? создан мультимодальный набор сетевых данных;

? найден наилучший маршрут с использованием набора сетевых данных и создана модель для анализа маршрута;

? получен наилучший маршрут с использованием набора сетевых данных и модель для анализа маршрута в городе Майкоп.

Для решения данной задачи было использовано программное обеспечение ArcGIS 10.2 и модуль NetworkAnalyst

В свободных ГИС существует не мало возможностей по анализу сетей, но все они ограничиваются лишь общим подходом к проблеме, не применительно к какой-либо предметной области.

Для сферы инженерных сетей, помимо того, что отсутствует специальная модель данных, включающая характерные для предметной области объекты (источник, потребитель, отсекающее устройство), отсутствуют также надстройки, позволяющие проводить технологические расчёты.

Как правило, предприятиям, производящим автоматизацию производства, требуется помимо, собственно, карт своих сетей, ещё и расчётные программные комплексы, чего не хватает в свободных ГИС. В коммерческих ГИС существуют уже готовые решения для предприятий, причём для конкретных сфер (электроснабжение, теплоснабжение) или платформы для написания собственных решений, что, конечно же, говорит о большей перспективности их внедрения. Однако, недостатком таких ГИС является их не малая стоимость.

Список использованных источников

1. Википедия Геокодирование [Электронный ресурс]. URL: http://ru. wikipedia.org/wiki/%C3%E5%EE%EA%EE%E4%E8%F0%EE%E2%E0%ED%E8%E5. (дата обращения: 09.04.2015).

2. Гитис, В.Г. Сетевые аналитические ГИС [Текст] / В.Г. Гитис, А.П. Вайншток // ГИС обозрение. - Часть 1. - 2001. - № 2. - С. 20.

3. Гитис, В.Г. Сетевые аналитические ГИС [Текст] / В.Г. Гитис, А.П. Вайншток // ГИС обозрение. - Часть 2. - 2001. - № 3. - С.18.

4. Енин, Д.В. Анализ автоматизированных систем мониторинга пассажирских потоков [Текст] / Д.В. Енин // Научный вестник автомобильного транспорта. - 2013. - №3. - 81 с.

5. Журкин, И.Г. Геоинформационные системы [Текст] / И.Г. Журкин, С.В. Шайтура - Москва: Кудиц-пресс, 2009. - 272 с. - ISBN 978-5-91136-065-8.

6. Землеустройство и кадастр. Сетевой анализ [Электронный ресурс]. URL: http://kadastrua.ru/gis-tekhnologii/211-setevoj-analiz.html. (дата обращения: 22.03.2015).

7. Землеустройство и кадастр. Сетевой анализ в ГИС [Электронный ресурс]. URL: http://kadastrua.ru/gis-tekhnologii/212-setevoj-analiz-v-gis.html. (дата обращения: 17.02.2015).

8. Землеустройство и кадастр. Сетевой анализ в ГИС [Электронный ресурс]. URL: http://kadastrua.ru/gis-tekhnologii/212-setevoj-analiz-v-gis.html. (дата обращения: 11.02.2015).

9. Инженерные сети [Электронный ресурс]. URL: http://domremstroy.ru/stroyka/zd18.html. (дата обращения: 11.05.2015).

10. Котиков, Ю.Г. Модернизация транспортной сети средствами ГИС [Текст] / Ю.Г. Котиков, Н.Е. Орлова // ArcReview. - 2008. - №3 - С.26.

11. Котиков, Ю.Г. Основы системного анализа транспортных систем [Текст] / Ю.Г. Котиков. - СПб: СПбГАСУ, 2001. - 264 с.

12. Котиков, Ю.Г. Перспективы использования ArcGIS в решении проблемы высвобождения центра мегаполиса от грузового транспорта [Текст] / Ю.Г. Котиков // ArcReview. - 2009. - № 50. - С.24.

13. Кузнецов, Н.А. Информационное взаимодействие в технических и живых системах: Информационные процессы [Текст] / Н.А. Кузнецов. // Том 1, 2001. - 224 с.

14. Национальное радиотехническое бюро [Электронный ресурс]. URL: http://www.nrtb.ru/products/arcgis_distrib/arcgis_modules/network_analyst. php. (дата обращения: 21.10.2014)

15. Панишев, А.В. Модели и методы оптимизации в проблеме коммивояжера [Текст] / А.В. Панишев, Д.Д. Плечистый. - Житомир: ЖГТУ, 2006. - 300 с.

16. Потапович, С.И. Логистика [Текст]: учеб. пособие / С.И. Потапович. - Новосибирск: изд-во НГТУ, 2006. - 120 с.

17. Сетевая модель в ГИС и инженерные сети [Электронный ресурс], URL: http://wiki. gis-lab. info/w/Сетевая_модель_в_ГИС_и_инженерные_сети. (дата обращения: 03.12.2014).

18. Современная логистика [Текст]: учеб. для студ. вузов / Д. Джонсон, Д. Вуд, Д. Вордлоу, П. Мэрфи-мл.; под ред.Д. Джонсона. - М.: Издательский дом Вильямс, 2009. - 624 с.

19. Транспортная логистика [Электронный ресурс]. URL: https: // ru. wikipedia.org/wiki/%D2%F0%E0%ED%F1%EF%EE%F0%F2%ED%E0%FF_%EB%EE%E3%E8%F1%F2%E8%EA%E0. (дата обращения: 03.04.2015).

20. Butler, J. A. Designing Geodatabases for Transportation [Text] / J. A. Butler. - Redlands: Eeri Press, 2008. - 461 с.

21. Butler, J. A. Designing Geodatabases for Transportation [Text] / J. A. Butler. - Redlands: Eeri Press, 2008. - 461 с.

Приложение

Оптимальный маршрут транспортной сети магазинов "Магнит"

Рисунок А.1 - Карта оптимального маршрут транспортной сети магазинов "Магнит"

Размещено на Allbest.ru