Analýza nákladov GIS systémov a možnosti využitia GIS systémov vo vodárenských spoločnostiach

GIS systéme prešli za 60 rokov vývoja od systémov tvorených pre jeden účel do dnešnej podoby multiplatformového informačného systému, ktorý integruje v spoločnostiach, a predovšetkým spoločnostiach sieťového charakteru, ich informačné systémy. GIS systémy už prezerá a napĺňa čoraz viac interných a externých pracovníkova takýchto spoločností či už priamo alebo nepriamo. Vývoj určite nezastane a preto aj tento typ programov čaká ďalší vývoj.

Branislav Štefanec, Marek Sokáč

Abstract

Cost analysis of GIS systems and possibilities of their use in water company. The paper deals with analysis of costs of single GIS components data and presents data from particular waterworks company. Paper also deals with the issue of sufficient use of the possibilities and potential of GIS systems, and analyse the possibilities of GIS efficient use. For a comprehensive assessment of the deployment of GIS systems in economic terms this paper also deals with assessment of the lifetime of the particular of GIS components.

GIS základné pojmy a história vývoja

Definícia informačného systému (IS) : „Súbor informačných údajov spojených s nástrojmi a pravidlami, ktoré tieto údaje umožnia spracovávať podľa zadanej metódy.“ [1]

Voľne povedané pri informačnom systéme ide o riadený proces postavený na presne zadefinovaných princípoch, cieľom ktorého je zhromažďovanie, získavanie, prezentácie, analýzy, ... údajov.

Informačné systémy možno podľa druhu úloh rozdeliť na:

• Transakčné systémy (Transaction Processing Systems -TPS)
• Systémy pre podporu rozhodovania (Decision Support Systems -DSS)

Ľudský pohľad na reálny svet často generalizuje okolie na objekty a zaraďuje ich do priestoru. Prirodzene preto vzniká dopyt po informáciách s väzbou k určitému miestu. Pre prezeranie, manipuláciu, úpravu, zhromažďovanie a analýzu takéhoto druhu údajov boli vyvinuté GIS systémy.

GIS systémy vznikali postupným vývojom z CAD systémov.

CAD systémy sa začali vyvíjať v koncom 50. rokov minulého storočia. Vývoj podnecovali armáda a strojárske spoločnosti, predovšetkým z oblasti automobilového priemyslu. Neskôr sa vyvinuli z CAD systémov samostatné systémy ako CAC, CAE, ... CAC systémy sú priamym predchodcom GIS systémov. Na Slovensku sa CAC nasadzovalo predovšetkým za účelom automatizovanej tvorby máp. Postupom času sa prišlo na fakt, že CAC je efektívnym nástrojom na sprístupňovanie čoraz zväčšujúceho sa množstva, nielen priestorových a grafických údajov. V druhej polovici 60. rokov v USA a Kanade štartujú prvé GIS systémy. V dnešnej dobe informatizácie a potreby informácii, postupne začínajú na GIS systémy nadväzovať DSS resp. SDSS systémy. Vzhľadom k účelu použitia sú DSS a SDSS systémy zatiaľ veľmi špecifické a tvorené pre konkrétny typ úlohy.

• CAD (Computer Aided Design): Počítačom podporované projektovanie
• CAE (Computer Aided Engineering): Počítačom podporované inžinierstvo
• CAC (Computer Aided Cartography): Počítačom podporovaná kartografia
• GIS (Geographic Information System): Geografický informačný systém
• DSS (Decision Support System): Systém pre podporu rozhodovania
• SDSS (Spatial Decision Support System): Priestorovo orientovaný systém pre podporu rozhodovania

Zložky GIS

Nosnou časťou systémov GIS sú údaje a to údaje geografické, vzťahujúce sa k zemi. Vzhľadom ku komplexnosti údajov nehovoriac o tom, že doposiaľ nevieme všetky procesy, javy, veličiny reálneho sveta opísať, kvantifikovať atď., pristupujeme preto ku generalizácií a vytvárame tak model. Ide o vlastný svet na určitom stupni zhody opisovaného a reálneho prostredia. Tento svet už však v sebe nesie zjednodušenia, ktoré jeho autor nepovažoval za potrebné opísať resp. nevedel ich opísať.

Funkčný GIS obsahuje päť základných zložiek:

• Hardvér,
• softvér,
• údaje,
• odborných pracovníkov a
• metódy.

Prevádzkové a investičné náklady jednotlivých zložiek GIS, možno viac alebo menej detailne vyčísliť. Z uvedených zložiek je najkritickejšou časťou časť údajová. Nákladovosť metód a odborných pracovníkov je pomerne komplikované vyčísliť, ale náklady na dáta, hardvér a softvér možno vyčísliť pomerne jednoducho.

Nákladovosť Zložiek GIS

Z ekonomických systémov je možné získať údaje o reálnej nákladovosti zložiek GIS systému. Pre stanovenie nákladov na prevádzku a údržbu jednotlivých zložiek, by bola potrebná komplexnejšia analýza. V ďalšom preto pracujeme s údajmi o obstarávacej cene. Medzi hardvér GIS systému sme považovali zariadenia ako ploter, skener, digitizér a server pre GIS systém. Do hardvéru sme nezahrnuli počítače, na ktorých boli spracovávané údaje GIS systému, digitálne fotoaparáty, kamery a geodetické prístroje.

Za softvérové produkty boli považované programy priamo súvisiace s chodom GIS systému ako aplikačné GIS softvéry, klientske GIS softvéry, databázové softvéry, CAD softvéry a rastrové editory. Medzi softvéry neboli zahrnuté operačné systémy, dokumentové programy, grafické editory, ekonomické softvéry a pod.

Do kategórie údaje sme zaradili základné informácie o objekte ako poloha, opis objektu, údaje o prevádzke a údržbe, ekonomické údaje, hydraulické údaje, údaje o poruchách, rôzne multimédia a dokumenty.

Hardvér

Zariadenia, na ktorých funguje samotný systém GIS ako aj zariadenia, pomocou ktorých sa systém napĺňa, plnia len úlohu sprostredkovania informácií. Servre sú výlučne zariadenia na sprostredkovanie a ukladanie informácií. Plotre slúžia na analógové výstupy zo systému a tiež plnia len úlohu sprostredkovania informácií. Skenery ako jediné zariadenia prispievajú k naplneniu údajov do systému. Hardvér teda ako celok neprispieva výraznou mierou k zvyšovaniu kvalitatívnej, kvantitatívnej a finančnej hodnoty GIS systému.

Softvér

Klientske a aplikačné softvéry priamo sprostredkúvajú informácie z GIS systému a pri určitých produktoch je možné pomocou nich editovať uložené údaje. Klientske a aplikačné softvéry rovnako poskytujú aj analytické a databázové výstupy pre zhodnotenie obsiahnutých informácií. CAD softvéry a grafické editory slúžia predovšetkým na úpravu a prípravu údajov. Vo všeobecnosti softvérová zložka značne prispieva k zvyšovaniu kvalitatívnej, kvantitatívnej a finančnej hodnoty GIS systému.

Údaje

Údaje tvoria podstatu celého GIS systému a zároveň ich dopĺňaním alebo úpravou zvyšujeme kvantitatívnu a finančnú hodnotu GIS systému. Ich zhromažďovanie, získavanie a upravovanie je najnáročnejšou časťou GIS systému, čo sa týka financií, ako aj potrebného času pre ich prevádzkovú údržbu. Údaje sú jedinou zložkou GIS systému, z ktorej možno priamo alebo nepriamo získať späť finančné prostriedky, ktoré boli do GIS systému vložené.

Na obrázku 2.2 sú skutočné finančné nároky na systém GIS, budovaný od roku 1996 do roku 2011. Systém bol tvorený úplne na novo a neboli k dispozícii žiadne digitálne údaje pre jeho naplnenie. Ak máme k dispozícii údaje v digitálnom tvare a riešime ich nasadenie do iného GIS systému, náklady na údaje budú predstavovať už iba migráciu údajov. Rozsah nákladov ovplyvňuje pôvodný stav údajov, akou metodikou boli tvorené, rovnako ako nový požadovaný technologický predpis štruktúry údajov.

Životnosť Zložiek GIS

Opäť sa zameriame predovšetkým na hardware, software a údaje. Reálnu životnosť údajov je vzhľadom k dĺžke prevádzky GIS systémov možno len predpokladať. V spoločnosti BVS (predchodca VaK Bratislava š. p. a časť Západoslovenské VaK š. p.) sa začali práce na GIS systéme od roku 1996, kedy bolo založené oddelenie GIS.

Hardvér

Na životnosť zariadení možno nahliadať z technickej, morálnej a funkčnej stránky. Zariadenia môžu teoreticky fyzicky fungovať aj 15 alebo 20 rokov, avšak po cca 7 rokoch sú morálne a technicky zastarané. Hardvér má preto s pomedzi všetkých zložiek GIS systému najmenšiu životnosť.

Softvér

Teoretická životnosť softvéru je do značnej miery viazaná životnosťou hardvéru. Nastávajú aj prípady keď softvér ostáva a dochádza k výmene hardvéru. Častejším postupom je však súčasná výmena hardvéru ako aj softvéru.

Údaje

Kvalitu prevedenia údajov samozrejme okrem iného ovplyvňuje aj ich životnosť. Veľmi kvalitné údaje budú s menšími úpravami formátu použiteľné do času životnosti samotného objektu. Ak budú priebežne zapracovávané aj opravy a rekonštrukcie objektu, údaje budú aj výrazne aktuálne. Pri údajoch je najrôznorodejšia životnosť medzi jednotlivými typmi údajov. Najmenšiu životnosť majú rýchlo sa meniace objekty, predovšetkým na povrchu.

V prípade infraštruktúry vodárenských spoločností je životnosť údajov pomerne dlhá. Na použité materiály a technológie výstavby sa kladie veľký dôraz a sú úseky potrubí so životnosťou 70 a viac rokov. Veľká väčšina potrubí prekračuje životnosťou 50 rokov. Pomerne výhodné konštatovania ohľadom životnosti údajov ruší ich vysoká nákladovosť.

Možnosti využitia GIS vo vodárenských spoločnostiach

Základným dôvodom nasadenia GIS systémov je zhromažďovanie informácií na jednom mieste. Cieľom nasadenia GIS je obmedzenie počtu informačných zdrojov na minimum resp. úplne nahradenie viacerých zdrojov za GIS. Ak nie je dôvera užívateľov v údaje naplnené do GIS systému, výhoda jedného informačného zdroja sa stráca.

GIS systémy sú zároveň navrhované pre podporu rozhodovania problémov s výrazným geografickým rozmerom. Za účelom podpory rozhodovania sa vyvárajú predovšetkým výstupy z databáz. Všetky atribútové údaje uložené v databáze sú tak potenciálne zdroje pre tvorbu analýz.

Integráciou majetkovo-právnych údajov, aktívnych a pasívnych prvkov infraštruktúry a pozemkov v systéme GIS, dosiahneme elimináciu rizika vynaloženia investícií na údržbu, rekonštrukciu alebo výstavbu do/alebo na cudzom vlastníctve bez dohody s vlastníkom o vysporiadaní takejto investície.

Výstup geodatabázy kombinovaný s atribútovými údajmi, môže slúžiť pre hydraulické posúdenie siete. Sofistikovanejšie systémy podporujú obojsmerné prepojenie. Podklady pre hydraulické posúdenie sú exportované do modelu a výstupy hydraulického posúdenia sú ukladané ako metadáta modelovaných objektov.

Každodenná obhliadka objektov siete, stavebný stav potrubí, stavebný stav objektov alebo poruchy, to všetko je možné postupne zhromažďovať a rovnako použiť pre plán obnovy, alebo pre vlastné hodnotenia stavu objektov.

Ďalšou možnosťou použitia GIS systémov je centralizácia a prepojenie vyjadrení k objektom. Ich hľadanie môže byť rýchle a vyjadrenia budú jednotné pre všetkých žiadateľov. Postačuje na to prepojenie databáz dokumentov a GISu. Môže ísť o bežné dokumenty ako vyjadrenia zákazníkom o ochranných pásmach, vyjadrenia o pripojení na verejný vodovod alebo vyjadrenia o pripojení k verejnej kanalizácií a vyjadrenia k rôznym územný zámerom.

Účelné sú aj rôzne sieťové analýzy. Výsledkom takejto analýzy môže byť výpis odberných miest zasiahnutých poruchou alebo odstávkou. Ak existuje prepojenie zákazníckeho systému a GIS systému môžu byť ihneď generované klasické alebo elektronické upozornenia pre dotknutých zákazníkov.

GIS systémy možno nasadiť aj na problémy ako je odhaľovanie neoprávneného odberu pitnej vody z verejného vodovodu a odhaľovanie neoprávneného vypúšťania odpadových vôd do verejnej kanalizácie.

Na Slovensku (pravdepodobne v celej EU) platí povinnosť poskytovať údaje pre európsku komisiu o majetkových a prevádzkových pomeroch verejných vodovodov. Údaje je možno získavať automatizovane a opakovane po vytvorení prostredia ktoré bude čerpať údaje z rôznych systémov. Veľkú časť údajov pritom môže byť čerpaná z GIS systémov

GIS ponúka integračnú rolu vizuálnej georeferencovanej prezentácie dát z ostatných informačných systémov (ak nejaké existujú).

Záver

GIS systéme prešli za 60 rokov vývoja od systémov tvorených pre jeden účel do dnešnej podoby multiplatformového informačného systému, ktorý integruje v spoločnostiach, a predovšetkým spoločnostiach sieťového charakteru, ich informačné systémy. GIS systémy už prezerá a napĺňa čoraz viac interných a externých pracovníkova takýchto spoločností či už priamo alebo nepriamo. Vývoj určite nezastane a preto aj tento typ programov čaká ďalší vývoj. Žijeme v dobe informačnej a preto informácie majú svoju cenu. Už v súčasnosti sa stáva trendom GIS systémov publikovať a predávať údaje cez internet.

Narastajúce kapacity zhromažďovaných údajov podporujú procesy synergie informačných systémov a budovania „dátových skladov", kde sú skladované údaje všetkých informačných systémov a odtiaľto aj ďalej distribuované. Predpoklad takéhoto modelu skladovania údajov je založený na filozofií „1 point of true", kde údaje sú raz uložené a niekoľkokrát publikované a toto miesto je zároveň bodom pravdy. Takáto forma ukladania údajov má mnoho výhod, avšak je potrebné mať kvalitný údajový model a prepracované a štandardy kvality a dôsledné algoritmy kontroly údajov pre potvrdenie ich vhodnosti použitia a správnosti. Moderné, flexibilné a kapitálovo silné spoločnosti tieto postupy a trendy zaviedli a je rad na vodárenských spoločnostiach ako sa dokážu vysporiadať s budovaným takýchto systémov.

V minulosti bývalo zvykom, že vedenie vodárenských spoločností boli technici z tejto oblasti. Vodárenské spoločnosti kopírujú aj v tomto smere trendy modernej spoločnosti a vrcholový manažment takýchto spoločností býva zo sektora manažmentu a ekonomiky. Implementáciou takýchto systémov vo vodárenských spoločnostiach možno dosiahnuť mnoho výhod, ktoré pomôžu spoločnostiam robiť kvalifikovanejšie a sofistikovanejšie rozhodnutia. Analýza nákladov jednotlivých zložiek GIS systému ukázala zaujímavú vec. Zber údajov v teréne ako najdôležitejšia časť GIS systému, je napriek svojej vysokej cene na obstarania výhodná z niekoľkých pohľadov. Údaje ako jediné možno predať čo môže priniesť návratnosť finančných prostriedkov. Životnosť údajov o vodárenskej infraštruktúre má zároveň veľmi dlhú životnosť a preto jedno meranie opakujeme raz za 50-70 rokov, čím sa stáva ekonomicky veľmi výhodným.

Tento príspevok vznikol za podpory vedeckej grantovej agentúry VEGA v rámci riešenej grantovej úlohy grantovej úlohy VEGA č. 1/1143/11 „Integrované riešenie obnovy zdravotno-technickej infraštruktúry urbanizovaných sídiel, jej spoľahlivosť a vplyv na životné prostredie".