Comunidad_emagister_26441_26441 - Sistema Redes Agua

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  Esquema de Automatización del Acuaférico Comisión Estatal de Aguas Documento de Investigación elaborado por Desarrollo y Sistemas Diciembre de 2004 INTEGRANDO GIS Y MODELACIÓN HIDRÁULICA hacia un sistema de almacenamiento de datos SCADA. Un sistema de información geográfica (GIS) es una poderosa configuración de computadoras: hardware y software utilizados para compilación, almacenamiento, administración, manipulación, análisis y mapeo (despliegue) de información espacialmente referenciada. Este integra operaciones con las bases de datos, tales como almacenamiento de datos, consulta, y análisis estadístico con visual y funciones de análisis geográfico establecidos por datos espaciales. Un GIS puede servir como una parte integral de cualquier proyecto que requiere administración de grandes volúmenes de datos digitales y la aplicación de herramientas analíticas especiales. Actualmente el GIS se está convirtiendo e incrementando en una valiosa herramienta para el modelado y distribución de agua, ambos como una fuente para el modelado de datos y como una herramienta de soporte a la toma de decisiones. Anderson, Lowry, y Thomte (2001) reportaron que alrededor de aproximadamente el 15 % de las empresas de agua utilizan GIS en su modelado, casi el 80% planean utilizar un GIS en el futuro. En el pasado, muchos modelos fueron desarrollados con una filosofía de batch-run en el cual un archivo de texto ó tarjeta, contenía el modelo de datos que era requerido para manejar el modelo. Gradualmente, los modelos han ido ganando la habilidad para interactuar con bases de datos que integran internamente los modelos más generales y comerciales. Finalmente, por que el GIS es esencialmente una base de datos espacial, el desarrollo tiene modelos que son altamente integrados con un GIS. Shamsi (2001) Describe la evolución de la integración de un modelo / GIS como un proceso en 3 pasos: 1.- Intercambio: Los datos son intercambiados atraves de un archivo intermediario, el cual puede ser un archivo de texto o una hoja de cálculo. Los Datos son escritos a éste archivo intermediario, donde éstos fueron reformateados por el modelo, si es necesario, y entonces éstos son leídos dentro de el modelo. El modelo y el GIS son corridos independientemente. 2.- Interface: Los links son construidos entre el modelo y el GIS. Estos links se sincronizan con el modelo y el GIS. Los datos son duplicados sobre cada lado de la liga y el modelo el GIS son ejecutados independientemente. Una forma común de aprovechar es el uso de los shapefiles, los cuales pueden pasar datos entre el modelo y el GIS y opcionalmente modificar otros, basado sobre datos contenidos en los otros. 3.- Integración: Es utilizado un simple repositorio para los datos. El modelo puede ser ejecutado de un GIS y viceversa.  Esta integración de un modelo hidráulico y el GIS otorgan los siguientes beneficios: - Ahorro de tiempo en la construcción de modelos. - Habilidad para integrar disparados usos de tierra, demográficos, y monitoreo de datos utilizando herramientas de análisis de GIS para predecir más cuidadosamente las demandas futuras de los sistemas. - Visuales, basados en mapas de control de calidad de modelos de entrada. - Mapas basados en el despliegue y análisis de modelos de salida en combinación con otras capas de GIS. El más poderoso elemento de un GIS, de una perspectiva de planeación, es probablemente la habilidad que tienen los GIS de integrar, atraves de sus relaciones espaciales, las bases de datos que podrían ser difíciles o imposibles de integrar por fuera de un ambiente GIS. Por ejemplo: Un GIS puede resolver un caso de petróleo, reparación de datos, y salidas de modelado hidráulico para automáticamente asignar una condición buena a las tuberías. Este capítulo contiene gran información sobre desarrollo de GIS y usos para ambos: creación de modelos de agua y otras áreas de aplicación. Los experimentados practicantes de GIS con un específico interés en aplicaciones de tecnología GIS para el desarrollo de el modelo pueden iniciarse en la sección 12.3 “Construcción de Modelos”. Los experimentados modeladores con acceso a el GIS, pero no con experiencia en GIS, deben empezar con la Sección 12.1 “Fundamentos en GIS”, y posteriormente pasar a la Sección 12.4 “Análisis de GIS y visualización”. 12.1 Fundamentos de GIS Una forma fácil para pensar en GIS es el imaginar un conjunto de transparencias que se encuentran en capas de tal forma que cualquier punto en una capa podría aparecer en la misma ubicación que cualquier otra capa, como se ha mostrado en la Figura 12.1. En la actual una interfase gráfica GIS de usuario, en la cual éstas capas aparecen juntas, y los usuarios las pueden manipular en orden en el cual ellas pueden aparecer. Dentro de un GIS, elementos (objetos sobre un mapa) no son simples puntos y líneas; ellos tienen atributos (información acerca de el elemento) asociados con ellos. En un sistema de distribución de agua, las facilidades tales como las tuberías, tanques, y pozos son los elementos que poseen atributos. Por instancia, una tubería es representada en el GIS como un elemento, y el diámetro de la tubería es un atributo de el elemento. Como se ha mostrado en la figura 12.1 los mapas pueden contener más que un tipo de elemento, cada uno de los cuales es desplegado como una capa sobre un mapa de GIS. Pero, seleccionando cuáles capas son desplegadas, el orden en el cual las capas son desplegadas, y la simbología (tamaño, figura y color de los símbolos), el usuario puede controlar la apariencia de el mapa de resultados. La figura 12.2 que muestra un mapa de un GIS.  Además de estar siendo utilizado para la realización de mapas, un GIS puede ser utilizado para ejecutar el análisis de un sistema, contestando las siguientes preguntas: 1. Ubicación (Utilizando proximidad, buffer, o análisis de capas). 2. Condición 3. Patrones temporales y espaciales (trends) 4. Escenarios de qué pasaría si (En el modelado) Figura 12.2 Administración de Datos  Existen en uso hoy dos paradigmas primarios y opuestos de administración de datos: Administración de datos centralizada y administración de datos descentralizada. El medio ambiente de mainframe computacional es un ejemplo de administración de datos descentralizada. En el medio ambiente de mainframe, todas las aplicaciones y los datos residen sobre un servidor central. Esta administración de datos tiene alcances muy prácticos, pero tanto el hardware como el software son típicamente muy caros para desarrollar y mantener. Dentro de el medio ambiente de PC, las aplicaciones para propósito especial y las bases de datos son menos caras que los partes contadas de un mainframe, pero los datos y las aplicaciones pueden residir sobre diferentes redes de PCs. La filosofía de datos descentralizada es aún más práctica para la parte económica involucrada, sin embargo, éste permite datos aislados. El desarrollo de datos, dentro de éstas “islas” se ha generado y mantenido redundante. Por ejemplo, el diámetro (6 pulgadas / 150 mm), tamaño (250 ft/76 m), y material, pero una tubería puede ser ingresada dentro de una aplicación de modelado hidráulico, asegurar un sistema administrativo, y administración de un sistema de mantenimiento y las tuberías pueden ser dibujadas y anotadas sobre un mapa. Muy pocas ligan a un experto en base de datos o otros datos isla que son desarrollados. Como un resultado, la utilidad es incapaz de proporcionar el conocimiento y eficiencia que pueden ser ganados por el análisis y actuar ésta información centradamente. Desafortunadamente, la situación de administración de Datos de muchas empresas de agua alrededor de el mundo es caracterizada por los datos isla. La industria de la computación ha creado una tecnología tal como SQL y ODBC para asistir en centralizar a éstos datos aislados. Sin embargo, por que ellos fueron designados y desarrollados independientemente, ellos frecuentemente no tienen las llaves identificadoras necesarias para la importante relación de datos. Por ejemplo, el sistema de pagos puede utilizar un número de cuenta como un identificador primario, y el software modelado hidráulico, puede utilizar números de tubos y números de nodos. Esto es difícil de relatar pegando información para un modelo hidráulico, para su uso en servicio a clientes y planeación de sistemas. Qué tienen en común los sistemas y bases de datos comerciales, servicio a clientes, aseguramiento de la administración, la administración de el trabajo, permisos e inspecciones, evaluación de calidades de el agua, facilidad de mapeo, modelado hidráulico, y administración de documentos? La respuesta es  Geografía. Todos éstos sistemas tienen información acerca de elementos (Por ejemplo, Permisos, órdenes de Trabajo, Reportes de Pruebas) Todo lo que puede ser tratado como una ubicación Geográfica tal como número de parcela, direcciones o facilidades de número. Geografía es la esencia de un GIS céntrico de Administración de Datos; los elementos no pueden ser ligados explícitamente atraves de las relaciones de bases de datos tabla a tabla, pueden ser asociados geográficamente para la determinación de proximidades (Conectividad, Distancia, Cercanías) a cada uno. Este aspecto de GIS únicamente califica a éste como la tecnología preferida de integración y unificación de fuentes de información dentro de una organización. El compromiso de GIS es atender entre la administración de datos centralizada y descentralizada, esto es: No todos los datos necesitan ser centralizados; solamente las capas de el GIS necesitan ser centralizadas. Así pues, la única limitación para la integración de sistemas especializados dentro de un modelo céntrico de GIS es que ellos deben tener un significado confiable de la referencia geográfica, tal como la facilidad de ID, el número de parcela, o el direccionamiento de calles. Virtualmente cualquier tipo de sistema o de base de datos puede ser ligada como una capa de GIS, proveyendo la asociación Geográfica y la consistencia y calidad de datos están presentes en ambos sistemas. Usualmente, expandiendo la utilidad de un sistema geográfico es primeramente un ejercicio de desarrollo de datos y ejercicio de control de calidad. Figura 12.3 Modelos de Datos Geográficos Tres representaciones han emergido de el manejo de datos geográficos: Raster, Vector y Tin. La siguiente lista describe éstas representaciones, las cuales se muestran en la Figura 12.4 Raster: Esta representación almacena datos como grids discretos en el cual un simple valor para cada atributo es asociado a cada celda grid. Cada celda grid tiene un valor de atributo y coordenadas geográficas de ubicación. Por que los datos son almacenados en una matriz, las coordenadas para las cuales las celdas no necesitan ser almacenadas explícitamente (ESRI, 2001). Aún más, ellos pueden ser determinados “sobre el vuelo” por que el srcen de el modelo raster, el tamaño de el grid de la celda, y la rotación son conocidas. Vector: Esta representación almacena elementos discretos como puntos, líneas o polígonos. Cada elemento tiene valores de atributos y conjuntos de coordenadas x y y (y posiblemente de coordenadas z) asociadas con éste. En ésta forma, los datos de vectores difieren de los datos raster, los cuales tienen coordenadas intrínsecamente con las celdas (ESRI, 2001). Redes irregulares y trianguladas (TIN) TINS Divide el espacio dentro de un conjunto de contiguos (no sobrepuestas) caras trianguladas. Las caras trianguladas son derivadas de un simple espacio de puntos irregular, líneas cortadas, y elementos de polígonos, y cada ejemplo de punto tiene una coordenada (x,y) y atributos (Coordenada z u
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