No planeamento e operação de infra-estruturas, os engenheiros utilizam muito frequentemente modelos matemáticos para análise do sistema hidráulico. Apesar de os modelos poderem ser criados manualmente, é evidentemente muito mais eficiente cria-los automaticamente a partir de uma fonte de informação geoespacial já existente. A possibilidade de utilização dessa informação precisamente para este fim é muitas vezes uma forte justificação para a sua produção. Contudo, muito mais vezes do que seria desejável, quando o técnico responsável pela modelação hidráulica (modelador) o tenta fazer, a resposta é “esta informação não serve” e os problemas começam. Este artigo análise alguns dos problemas práticos que surgem e aponta pistas para os evitar.
A maior parte das aplicações de modelação têm um botão ou comando que diz “Importar”. O utilizador ao clicar é questionado sobre a localização e tipo de fonte de informação. Depois de clicar OK, a aplicação extrai os dados da fonte de informação geoespacial, e cria um modelo hidráulico. Seria assim que num mundo perfeito as coisas funcionariam.
O problema aparece porque os técnicos ligados à produção dessa informação geoespacial não compreendem totalmente a utilização que será dada à informação que estão a apreender. Se isto é uma falha do modelador ou do técnico geoespacial pode ser certamente discutido, mas não é esse o ponto que se pretende abordar aqui. O ponto importante é que as duas partes precisam de comunicar cedo e frequentemente para desenvolverem um bom trabalho. Mas porque é que as coisas correm mal? O modelador precisa de desenhos do sistema hidráulico com atributos e o técnico geoespacial fornece-lhe exactamente isso. Contudo “o diabo está nos detalhes”.
A maior parte das aplicações de modelação têm um botão ou comando que diz “Importar”. O utilizador ao clicar é questionado sobre a localização e tipo de fonte de informação. Depois de clicar OK, a aplicação extrai os dados da fonte de informação geoespacial, e cria um modelo hidráulico. Seria assim que num mundo perfeito as coisas funcionariam.
O problema aparece porque os técnicos ligados à produção dessa informação geoespacial não compreendem totalmente a utilização que será dada à informação que estão a apreender. Se isto é uma falha do modelador ou do técnico geoespacial pode ser certamente discutido, mas não é esse o ponto que se pretende abordar aqui. O ponto importante é que as duas partes precisam de comunicar cedo e frequentemente para desenvolverem um bom trabalho. Mas porque é que as coisas correm mal? O modelador precisa de desenhos do sistema hidráulico com atributos e o técnico geoespacial fornece-lhe exactamente isso. Contudo “o diabo está nos detalhes”.
Precisão
Normalmente para quem produz mapas, desde que dois tubos estejam tão próximos uns do outro que pareçam ligados é condição suficiente para admitir que estão efectivamente ligados. No entanto apesar das extremidade de dois tubos podem estar muito próximos, se topologicamente estiverem desligados o modelo irá assumir que efectivamente não exista passagem de água entre os dois o que poderá representar um afastamento da realidade muito grosseiro com consequências graves em termos de resultados hidráulicos. Por outro lado, existem atributos em que a precisão é extremamente importante. A cota dos tubos ou caixas de visita é normalmente o parâmetro mais sensível para quaisquer modelos de escoamento por gravidade (sistemas de saneamento e drenagem de águas pluviais normalmente). Enquanto para a coordenada X-Y é aceitável um erro de um ou dois metros com pouco efeito na precisão dos resultados, a posição vertical deverá estar exacta na ordem das décimas ou preferencialmente centésimas de metro.
Em sistemas de escoamento sob pressão (sistemas de abastecimento de água por exemplo) a precisão vertical de metro é normalmente adequada, a não ser que se trate de um ponto de monitorização de pressão. Nesse caso a precisão de décimas de metro é fundamental para cálculos fiáveis.
Quando se procura obter as cotas do terreno para um modelo de escoamento sob pressão, poderá ser adequado obter valores a partir de uma malha com resolução aprox. com um metro a partir de um modelo digital de terreno mas será conveniente obter também algumas cotas em pontos chave recorrendo a recolha local de informação de maior precisão.
É bastante importante que o técnico geoespacial e o modelador concordem desde uma fase preliminar do trabalho na precisão necessária para cada parâmetro. Caso contrário se necessitarem de recolher informação poderá sentir-se como alguém a tentar medir um lápis com o odômetro de um automóvel ou a distância de Lisboa a Paris com um fósforo.
Layers
As camadas (layers, níveis) são uma ferramenta excelente para manter a informação organizada na fonte geoespacial (ou mapa). Tal como em outras decisões é importante que o modelador participe no processo de definição das camadas. Alguém poderá sugerir a criação de uma camada chamada “válvulas” (órgãos de controlo de pressão e caudal existentes em sistemas hidráulicos). Isto poderá fazer bastante sentido em termos de mapping. Contudo nos modelos as diferentes válvulas são tratadas de maneira diferente pelo que deverá ser atribuída uma classe a cada um dos tipos.
Geralmente as condutas de pequeno diâmetro que ligam os domicílios às condutas principais, se estiverem representadas no SIG, não deverão estar na mesma camada que estas. Saídas para bocas-de-incêndio e válvulas associadas também deverão estar representadas em camadas diferentes da camada das condutas principais. Contadores de clientes e contadores do sistema também deverão estar representados em camadas diferentes.
Normalmente para quem produz mapas, desde que dois tubos estejam tão próximos uns do outro que pareçam ligados é condição suficiente para admitir que estão efectivamente ligados. No entanto apesar das extremidade de dois tubos podem estar muito próximos, se topologicamente estiverem desligados o modelo irá assumir que efectivamente não exista passagem de água entre os dois o que poderá representar um afastamento da realidade muito grosseiro com consequências graves em termos de resultados hidráulicos. Por outro lado, existem atributos em que a precisão é extremamente importante. A cota dos tubos ou caixas de visita é normalmente o parâmetro mais sensível para quaisquer modelos de escoamento por gravidade (sistemas de saneamento e drenagem de águas pluviais normalmente). Enquanto para a coordenada X-Y é aceitável um erro de um ou dois metros com pouco efeito na precisão dos resultados, a posição vertical deverá estar exacta na ordem das décimas ou preferencialmente centésimas de metro.
Em sistemas de escoamento sob pressão (sistemas de abastecimento de água por exemplo) a precisão vertical de metro é normalmente adequada, a não ser que se trate de um ponto de monitorização de pressão. Nesse caso a precisão de décimas de metro é fundamental para cálculos fiáveis.
Quando se procura obter as cotas do terreno para um modelo de escoamento sob pressão, poderá ser adequado obter valores a partir de uma malha com resolução aprox. com um metro a partir de um modelo digital de terreno mas será conveniente obter também algumas cotas em pontos chave recorrendo a recolha local de informação de maior precisão.
É bastante importante que o técnico geoespacial e o modelador concordem desde uma fase preliminar do trabalho na precisão necessária para cada parâmetro. Caso contrário se necessitarem de recolher informação poderá sentir-se como alguém a tentar medir um lápis com o odômetro de um automóvel ou a distância de Lisboa a Paris com um fósforo.
Layers
As camadas (layers, níveis) são uma ferramenta excelente para manter a informação organizada na fonte geoespacial (ou mapa). Tal como em outras decisões é importante que o modelador participe no processo de definição das camadas. Alguém poderá sugerir a criação de uma camada chamada “válvulas” (órgãos de controlo de pressão e caudal existentes em sistemas hidráulicos). Isto poderá fazer bastante sentido em termos de mapping. Contudo nos modelos as diferentes válvulas são tratadas de maneira diferente pelo que deverá ser atribuída uma classe a cada um dos tipos.
Geralmente as condutas de pequeno diâmetro que ligam os domicílios às condutas principais, se estiverem representadas no SIG, não deverão estar na mesma camada que estas. Saídas para bocas-de-incêndio e válvulas associadas também deverão estar representadas em camadas diferentes da camada das condutas principais. Contadores de clientes e contadores do sistema também deverão estar representados em camadas diferentes.
Detalhes
Os técnicos geoespaciais escolhem texto e o tamanho de símbolos para que fiquem bem no produto final. As dificuldades aparecem quando os tamanhos que funcionam bem na maioria das fontes de informação se sobrepões a zonas muito congestionadas no sistema hidráulico com válvulas, bombas, e outro órgãos concentrados na mesma localização. Uma estação de bombagem, por exemplo, poderá conter várias dezenas de elementos numa área bastante diminuta. Desenhar todos estes elementos à escala resulta num novelo de elementos indistintos e sobrepostos. A solução fácil para isto do ponto de vista da apresentação do desenho é criar um novo polígono que envolve todos estes elementos e chamar-lhe estação de bombagem. Isto poderá ter bom aspecto na figura mas não fornece qualquer informação relevante para a análise hidráulica e na realidade esconde elementos muito importantes do sistema.
Os técnicos geoespaciais escolhem texto e o tamanho de símbolos para que fiquem bem no produto final. As dificuldades aparecem quando os tamanhos que funcionam bem na maioria das fontes de informação se sobrepões a zonas muito congestionadas no sistema hidráulico com válvulas, bombas, e outro órgãos concentrados na mesma localização. Uma estação de bombagem, por exemplo, poderá conter várias dezenas de elementos numa área bastante diminuta. Desenhar todos estes elementos à escala resulta num novelo de elementos indistintos e sobrepostos. A solução fácil para isto do ponto de vista da apresentação do desenho é criar um novo polígono que envolve todos estes elementos e chamar-lhe estação de bombagem. Isto poderá ter bom aspecto na figura mas não fornece qualquer informação relevante para a análise hidráulica e na realidade esconde elementos muito importantes do sistema.
Soluções tecnológicas
Compreendendo estas dificuldades as empresas de software ligado à modelação hidráulica têm vindo a dotar as suas ferramentas com aplicações inteligentes que acompanham o processo de construção e análise de modelos hidráulicos. Aqui incluem-se ferramentas de importação de informação que identificam possíveis pontos de conflito (tubos muito próximos e que não estão ligados, nós que não ligam a qualquer tubagem, inconsistências nas cotas), alocação automática de cotas, análise com/sem escala, entre outros. Por exemplo no caso dos modelos Bentley Haestad (http://www.haestad.com/%20portuguese/software/) este tipo de funcionalidades é disponibilizada ao utilizador. Através do Model Buider é possível aceder a uma fonte variadíssima de fontes de informação incluindo desenhos CAD, bases de dados, ShapeFiles, folhas de Excel para construir o modelo, estabelecendo condições para a resolução de problemas de conectividade.
Através do Network Navigator, o utilizador poderá verificar um a um, os casos críticos identificados no processo de importação e que não foram resolvidos automaticamente e tomar a sua decisão sobre a resolução.
Estão também presentes nos produtos Bentley Haestad outro tipo de aplicações auxiliares como o TRex que permitem ao utilizador alocar directamente cotas a partir de informação geoespacial de elevações (mapas digitais de terrenos, mapas de isolinhas) evitando assim a introdução manual deste tipo de informação.
Existe outro tipo de informação necessária para a modelação que está normalmente associada a uma grande variabilidade no tempo que não é adequado armazenar em formatos CAD ou mesmo GIS típicos (e.g. ShapeFiles) . São um bom exemplo disto, dados de níveis em reservatórios, funcionamento de bombas e válvulas, dados de precipitação. Este tipo de dados operacionais necessita de actualização horária ou ainda menor. Enquanto os sistemas SIG comuns poderão não ser os lugares ideais para armazenar esta informação (séries temporais) existe actualmente uma tendência na industria evidenciada pelo Geospatial Server da Bentley para a construção de sistemas que possam acomodar e interagir com informação deste tipo.
Compreendendo estas dificuldades as empresas de software ligado à modelação hidráulica têm vindo a dotar as suas ferramentas com aplicações inteligentes que acompanham o processo de construção e análise de modelos hidráulicos. Aqui incluem-se ferramentas de importação de informação que identificam possíveis pontos de conflito (tubos muito próximos e que não estão ligados, nós que não ligam a qualquer tubagem, inconsistências nas cotas), alocação automática de cotas, análise com/sem escala, entre outros. Por exemplo no caso dos modelos Bentley Haestad (http://www.haestad.com/%20portuguese/software/) este tipo de funcionalidades é disponibilizada ao utilizador. Através do Model Buider é possível aceder a uma fonte variadíssima de fontes de informação incluindo desenhos CAD, bases de dados, ShapeFiles, folhas de Excel para construir o modelo, estabelecendo condições para a resolução de problemas de conectividade.
Através do Network Navigator, o utilizador poderá verificar um a um, os casos críticos identificados no processo de importação e que não foram resolvidos automaticamente e tomar a sua decisão sobre a resolução.
Estão também presentes nos produtos Bentley Haestad outro tipo de aplicações auxiliares como o TRex que permitem ao utilizador alocar directamente cotas a partir de informação geoespacial de elevações (mapas digitais de terrenos, mapas de isolinhas) evitando assim a introdução manual deste tipo de informação.
Existe outro tipo de informação necessária para a modelação que está normalmente associada a uma grande variabilidade no tempo que não é adequado armazenar em formatos CAD ou mesmo GIS típicos (e.g. ShapeFiles) . São um bom exemplo disto, dados de níveis em reservatórios, funcionamento de bombas e válvulas, dados de precipitação. Este tipo de dados operacionais necessita de actualização horária ou ainda menor. Enquanto os sistemas SIG comuns poderão não ser os lugares ideais para armazenar esta informação (séries temporais) existe actualmente uma tendência na industria evidenciada pelo Geospatial Server da Bentley para a construção de sistemas que possam acomodar e interagir com informação deste tipo.
Certificação de Qualidade
Os técnicos que produzem a informação CAD e GI são humanos e os humanos cometem erros. Se um modelo tem 100 000 elementos com 10 atributos por elemento e 1% de taxa de erro, existem 10 000 erros que têm de ser resolvidos para o modelo ser perfeito. Felizmente a taxa de erro será menor e muitos são imediatamente detectados no processo de calibração, mas para obter uma taxa baixa de erro é necessário uma estratégia eficiente de certificação de qualidade.
Os técnicos que produzem a informação CAD e GI são humanos e os humanos cometem erros. Se um modelo tem 100 000 elementos com 10 atributos por elemento e 1% de taxa de erro, existem 10 000 erros que têm de ser resolvidos para o modelo ser perfeito. Felizmente a taxa de erro será menor e muitos são imediatamente detectados no processo de calibração, mas para obter uma taxa baixa de erro é necessário uma estratégia eficiente de certificação de qualidade.
Sumário
A criação de um modelo hidráulico a partir de uma fonte de informação geoespacial é um procedimaneto viável e bastante poderoso. A facilidade de execução depende da comunicação entre o técnico que produz a informação de base e o modelador. É necessário que em conjunto se envolvam os problemas que surgem e os resolvam logo desde o inicio para evitar que mais tarde a construção do modelo se venha a tornar num processo penoso.
pedro.pina@bentley.com
Bentley Systems
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