بخشی از مقاله
چکیده
در هر شهر، شرکت آب و فاضلاب وظیفه توزیع آب شهروندان و جمعآوری فاضلاب را به عهده دارد. از سویی به دلیل گسترش فراگیر و تعداد زیاد مشترکین، نیازمند سیستم اطلاعاتی کارآمد و جامعی است تا در کوتاهترین زمان دسترسی مکانمند به اطلاعات شبکه و پرسشهای موردنظر را فراهم نماید. سیستم اطلاعات مکانی - - GIS امکان ارزیابی و مدیریت مکانمند اطلاعات را فراهم مینماید. برای رسیدن به نتایج صحیح با استفاده از GIS دسترسی به داده های مناسب و با کیفیت نقش اساسی را بازی میکند. زیرا این داده ها باید بتواند به طور صحیح و دقیق شرایط مکانی موجود را بازسازی کند. نوآوری این مطالعه استفاده از ارتباطات توپولوژیکی برای اتوماتیک کردن استخراج اطلاعات توصیفی و بررسی صحت اطلاعات در شبکه فاضلاب میباشد. بدین منظور با در نظر گرفتن روابط توپولوژیکی و اطلاعات توصیفی، الگوریتمی طراحی شده و با زبان برنامهنویسی پایتون پیادهسازی گردید. ماژول طراحی شده به صورت یک ابزار به نرم افزار ArcGIS افزوده شد. به منظور ارزیابی، چارچوب پیشنهادی با اطلاعات GIS شبکه فاضلاب شاهینشهر پیادهسازی و تحلیل گردید. نتایج پیادهسازی نشان میدهد، با این ماژول میتوان قسمتی از تهیه اطلاعات را اتوماتیک کرد و در مواردی تحلیل مکانی ارائه نمود.
واژههای کلیدی: اطلاعات توصیفی، روابط توپولوژی، زبان برنامهنویسی پایتون، سیستم اطلاعات مکانی
مقدمه
بزرگ شدن شهرهای و افزایش جمعیت و از سوی دیگر کم بود منابع و آلودگی محیط زیست، اهمیت استفاده از شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری را دوچندان می کند. رشد شهر و افزایش تعداد مشترکین در شبکه فاضلاب، مدیریت و بهرهبرداری از این شبکه را به امری پیچیده و دشوار تبدیل کرده است. این پیچیدگی، استفاده از پیشرفته ترین روش های نوین علمی و فنی در مدیریت شبکه های فاضلاب را طلب می کند. امروزه سیستم های اطلاعات مکانی GIS به عنوان سیستم جامع مدیریت اطلاعات جهت توسعه و مدیریت شبکه های فاضلاب مورد توجه قرار گرفته است. توانایی های سیستم های اطلاعات مکانی GIS در زمینه های مختلفی مانند برنامه ریزی، طراحی و مدیریت شبکه های فاضلاب می باشد.
از سویی وجود اطلاعات دقیق، صحیح و بهنگام ساختار شبکه توزیع آب و شبکه فاضلاب منجر به ارائه تصمیمگیری در کوتاهترین زمان با مدنظر قرار دادن تمام جوانب میشود. بنابراین در دسترس بودن، دقت و صحت دادهها میتواند نتایج را لحاظ تجزیه و تحلیل تحت تاثیر قرار دهد. - خلیل اریا، ف و آیتی، ب، 1388، تابش، م و همکاران . - 1388 این مطالعه با استفاده از ارتباطات توپولوژیکی به اتوماتیک کردن استخراج اطلاعات توصیفی و بررسی صحت اطلاعات در شبکه فاضلاب میپردازد.
در GIS نمایش های متعددی از مکان مورد استفاده قرار میگیرند. در این بین مجموعههایی از مولفه ها نمایش سادهتری از مکان ارائه میدهد. توپولوژی میتواند بر اساس مفهوم همسایگی بیان شود. توپولوژی واژه ای از زبان یونانی است و از نظر لغوی به معنای مطالعه شکل میباشد - . - Worboys and Duckham, 2004Sutherland, 1975 بنابراین توپولوژی شاخهای از هندسه است که در مورد ویژگیها و تبدیلات هندسی بحث میکند. یکی از توپولوژی مهم برای اطلاعات مکانی، توپولوژی شبکهای است که از گراف برای نمایش آن استفاده میشود. یک گراف از گرههایی که توسط یالها به هم متصل شدهاند، تشکیل شده و برای نمایش مدلهای شبکه ای همچون شبکه توزیع آب و شبکه فاضلاب استفاده میشود. یافتن مسیر بین دو منهول فاضلاب همراه با جهت حرکت شبکه از فعالیتهای شبکهای گراف جهتدار میباشد - . - James, 2012Enenhofer, 1996
ارتباطها و ویژگیهای اشیای مکانی در یک مجموعه توپولوژیک به صورت قابل ملاحظهای پیچیدهتر از مجموعههای دیگر است. برخی از عملیاتهای توپولوژیکی عبارتند از مرز، درون، بست، انتهاها، مماس بودن، همپوشانی، درون بودن و پوشاندن است. نظریههای ریاضی متعددی برای اشیای مکانی همچون جبر مفردات کلارک وجود دارد که ارتباط اتصال دوتایی بین منطقههاست - , Clarke, 1981 page8. - Worboys and Duckham, 2004Egenhofer and Franzosa, 1991 وجه تمایز این مطالعه با تحقیقات پیشین استفاده از ارتباطات توپولوژیکی برای اتوماتیک کردن استخراج اطلاعات توصیفی در شبکه فاضلاب و بررسی صحت اطلاعات میباشد. بدین منظور با در نظر گرفتن روابط توپولوژیکی و اطلاعات توصیفی الگوریتمی طراحی شد و با زبان برنامهنویسی پایتون پیادهسازی گردید و ماژول طراحی شده به نرم افزار ArcGIS افزوده شد.
بیان مسئله
مدل مفهومی سیستم اطلاعات مکانی - GIS - شامل تعیین لایه مکانی مورد نیاز همراه با اطلاعات توصیفی مورد نیاز آنها میباشد. دو لایه مورد نظر شبکه فاضلاب در این مطالعه لایه منهول و لایه لولههای فاضلاب میباشد. همانطور که در شکل 1 نمایش داده شده است، هر منهول میتواند با n لوله فاضلاب در ارتباط باشد. در لایه اطلاعات منهولها دو ویژگی قطر لوله ورودی و قطر لوله خروجی و در لایه لوله فاضلاب ویژگی قطر لوله موجود میباشد. از اهداف این مطالعه اتوماتیک کردن بدست آوردن قطر و جنس لوله با استفاده از رابطه مکانی تماس لوله با دو منهول و در نظر گرفتن جهت گشت شبکه و اطلاعات توصیفی مربوطه میباشد. - شکل - 2 : - قطر خروجی منهول صفر=قطر ورودی منهول یک - If : - قطر خروجی منهول یک=قطر ورودی منهول صفر - If
- قطر خروجی منهول - = - قطر ورودی منهول یک - =قطر لوله - قطر خروجی منهول - = - قطر ورودی منهول صفر - =قطر لوله
