C8 - Integración con Fuentes de Datos Externas y SIG
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VIII – Integración con Datos Externos y SIG Curso WaterCAD/GEMS
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© 2008 Bentley Systems, Incorporated
Integración con FuentesExternas y SIGInteroperabilidad en WaterCAD/GEMS
2 © 2008 Bentley Systems, Incorporated
Técnicas de Administración deDatos
• Datos− Almacenamiento (Formatos)− acceso− manipulación
• Propósito
− Aumentar la productividad− Integrar la modelación hidráulica con otros
departamentos de la Empresa gestora de ladistribución
− Gestionar de mejor manera el catastro deredes
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Repaso
Papel Archivosdigitales
ModeloTopológico
Modelosotros
Software
SCADA
Clave: Almacenar la información en bases de datos una solavez, y utilizarla muchas veces (para propósitosmúltiples). Guardar la configuración de la conexión
Mapas SIC
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Tipos de Archivos Digitales• Texto ASCII
• Archivos de Procesadores de Palabras
• Hojas de Calculo
• Base de Datos (Access, D-base, ODBC)
• Archivos CAD (DGN, DWG, DXF)
• Archivos SIG (SHP)• Archivos SCADA (ODBC)
• Sistemas de Información de Clientes
• OtrosNota: Formatos soportados por el módulo ModelBuilder disponible en WaterCAD y WaterGEMS
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Hojas de Calculo Vs. Bases deDatos
• Bases de Datos– Estructura relacional & mejor organización de datos– Mejor capacidad de búsqueda y reporte
• Hojas de Calculo– Usuarios mas acostumbrados a hojas de cálculos– Mejor capacidad de cálculo
• Ambos soportan:– Gráficos– Facilidad de entrada
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Herramientas CAD- Computer Aided Design -
Productos:• Bentley MicroStation V8 XM
(www.bentley.com)
• AutoCAD
• Otros
• Generación de dibujos digitales• Representación vectorial• Capacidad limitada de atributos
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Archivos de Intercambio CAD
• .DXFFormato de datos eXchange. Formato Universal.
• .DGN
Formato nativo de archivos de dibujo enMicroStation.
• .DWG
Formato de archivos de dibujos de AutoCAD
Nota: Bentley MicroStation soporta tambiénarchivos DWG desde versiones de AutoCAD R.14 enadelante.
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Definición de un SIG (o GIS)
Los Sistemas de Información Geográfica sonsistemas capaces de almacenar, analizar y representar información geográfica, su fin es resolver problemas así como facilitar la toma de decisiones enla gestión del territorio.
Los Procesos Funcionales son: Entrada de datos Administración de datos Manipulación y análisis espacial de
datos Visualización y generación de
productosDistribución de Contaminantes en una Red deDistribución usando SIG.
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Componentes de un SIG
Los componentes básicos de un SIG moderno son: (1) Almacenamientode Datos, (2) Tecnología (Hardware & Software), (3) PersonalProfesionalizado, (4) Metodologías de Análisis y (5) Redes (Protocolo deComunicación e Interrelación).
SIG
Interrelación desus Componentes(Esquema Básico)
METODOLOGIASANALÍTICAS
PERSONALPROFESIONALIZADO
DATOS
TECNOLOGIA
DBMS
Hardware Software
Redes Redes
RedesRedes
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Formatos de SIG• Vector
– Puntos, Líneas Polígonos– Son considerados más apropiados
para responder a cuestiones sobreinclusión, contigüidad y conectividad.
• Raster– Raster Simple o Complejo– Generalmente requieren mas espacio
para almacenamiento– Proceso de superposición mássencillo. Simplemente un procesoaritmético de suma, resta, división omultiplicación.
En el caso de redes de distribución donde las preguntas topológicasocupan un lugar central es recomendable utilizar un modelo de datosvectorial.
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Modelo Topológico
• Describe la conectividad/posición de objetos• GIS soporta elementos de Arco, Puntos y
Polígonos
• Facilita la modelación y análisis
• Ejemplos:
AB 332
17
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Capacidad de un GIS
• Habilidad de asignar los atributos a objetosespaciales– Ej: polígono 33 es uso de tierra comercial
• Análisis de superposición (dibujo temático)– Combine características diferentes– Ej: uso de terreno y tierra
• Análisis de estado: Usuarios alrededor de unalínea
+
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Interacción GIS en WaterCAD/GEMS• GIS debe entenderse como un repositorio permanente en la
caracterización del sistema• Es posible seleccionar parte del sistema o una
representación esqueletonizada para generar la entradadel modelo
• Los resultados del modelo (Caudal, Presión, etc) sonselectivamente almacenados en GIS
• Análisis del escenario ejecutado en el modelo
GISRepresentaciónCompleta del
Sistema
MODELO(Simplificación)
Entrada Modelo
Salida Modelo
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Vista de GIS vs. Vista del Modelo
VISTA DESIG
uniones uniones
reductor
VálvulaVentosa
válvulahidrante
VISTA DEL MODELO
Nodo deUnión
Nodo de unión
Nodo deunión
tubería tubería
Los elementos de SIG no son iguales que loselementos del modelo
Unión
válvula
válvulaUniones
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Recomendaciones en la construcción deModelos a partir de Datos Geoespaciales
1.Realice primero un test en un área piloto que searepresentativa para identificar problemas.
2.Haga una verificación preliminar de conectividad (nodosaislados, tub. duplicadas, etc.), no se fíe de una revisión visual.
3.Establezca una definición para los segmentos de tubería yelementos requeridos por el modelo (p.ej: una válvula ventosacuenta? – es topológica una válvula de aislamiento?)
4.Defina y acuerde con los profesionales SIG, la precisión de cadaatributo en una fase temprana del proyecto.
5.Instruya a los profesionales SIG en la terminología de válvulas
y sus implicaciones .6.Identifique los datos que deben ser importados de otras
fuentes. No es realista pensar que toda la información delmodelo estará en el SIG
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ModelBuilder & LoadBuilderConstrucción y Carga de Modelos apartir de fuentes externas
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• En años recientes se han dado grandes avancesen la integración de Modelos Hidráulicos confuentes de datos externos.
• El propósito fundamental es permitir que losdatos sean ingresados una única vez, inclusive endiversos formatos y puedan ser utilizados muchasveces.
Modelo = Software + Datos
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1. Inicie WaterGEMS o WaterCAD
2. Abra un Proyecto nuevo o existente
3. Tools>ModelBuilder>New
4. Especificar el formato y la ruta del Archivo Fuente
5. Identifique los campos requeridos en el archivofuente
6. Coordinar las unidades de la fuente de datos7. Establecer conectividad basada en datos
espaciales (tolerancia)
8. Configurar conexión de campos entre fuente yarquitectura de datos del modelo
9. Sincronizar
ModelBuilder
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Label D n
CO-11
Label Diam n
CO-11
Fuente Objetivo
Debe haber una etiqueta comúnKey/Label entre Fuente y Objetivo
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Label D n
CO-11 12 0.011
Label Diam n
CO-11 12 0.011
Fuente Objetivo
Debe identificar relación entre losatributos de Fuente y Objetivo
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• No todos los campos de la fuente necesitan sercopiados (ejem.: No. de Reparaciones)
• No todos los atributos en el archivo objetivonecesitan venir con ModelBuilder (ejem.: curvasde bombas)
• Las Coordenadas X,Y se cargan automáticamentedesde los Shapefiles o Geodatabases
• Las demandas es mejor importarlas desde
LoadBuilder, aunque opcionalmente se podríaimportar desde SIG si este tiene dicho campo
Consideraciones
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Tubos sin nodosfinales
Tubos que no conectan, pero deberían
Tubos que están conectados y no deberían
Tubos que se cruzan sin nodos
Problemas de conectividad
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• Añada nodos finales a tubos que no tienen• Junte nodos finales de tubos en uno sólo, si
cumplen con cierta tolerancia especificada por elusuario
Tolerancia
Resolviendo problemas deconectividad
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• Puede salvar configuración de ModelBuilder
• Puede actualizar el modelo cuando seactualizan los datos en la Geobase de Datos
• Se detectan errores presentes en el catastro deredes
• Es posible ahorrar mucho tiempo y esfuerzo
Con ModelBuilder…
• Para algunos elementos se debe especificar “lado aguas abajo” tales como:
− Bombas− Válvulas de Regulación− Tubos con estructuras de control
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• Definir la forma y formato como se definen lasdemandas de usuarios. Evaluar datos
• Asignar demandas/cargas a los nodo es el pasomás dificil
• No se tienen registros en los nodos• Existen 9 “métodos” en LoadBuilder para cargar
los datos en diferentes formatos
¿Qué necesitamos para LoadBuilder?
LoadBuilderAsignación automática de Demandas/Cargas a los
Nodos desde bases de datos georreferenciadas
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• Gastos individuales de mediciones de clientes
• Gastos medidos en rutas
• Estudios de monitoreo de gastos
• Población / demandas unitarias– 300 personas x 200 Lpd per cápita
• Uso del suelo / demandas unitarias– 5 ha, uso de suelo industrial x 1000 Lpd / ha
• Deben ser archivos SIG de tipo– Geodatabases– Shapefiles
Tipos Datos de demanda por nodo
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Datos puntuales a Nodo
Polígonos de flujo a Nodo
Polígonos de Uso de Suelo/Población a NodoTabla decarga
Tipos de importación/procesado dedatos
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NodoCercano
TuboCercano
8 in.
36 in.
Datos Puntuales
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Puntos enPolígonos
de Servicio
Datos Puntuales (cont.)
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• GeoCoding – se deben tener coordenadas x,ypara cada medición y equivalencia de sistemasreferenciales
• Lecturas erróneas, correcciones manuales
• Mediciones no son del mismo día y además se
trata de mediciones de Volumen no de Caudal• Se debe seleccionar el promedio en un período
– Período de facturación previo– Año anterior
• Problemas de Compatibilidad
Problemas con Datos medidos
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Fecha
Lectura
Días en elPeríodo
Lectura,m3
m3
facturados
Factura, $ Demanda,
lpd
6 Jun 05 1236
7 Jul 05 32 1287 51 43.31
4 Aug 05 28 1337 50 43.01
6 Sep 05 33 1394 57 48.15
Datos crudos de facturación
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Fecha
Lectura
Días en elPeríodo
Lectura,m3
m3
facturados
Factura, $ Demanda,
lpd
6 Jun 05 1236
7 Jul 05 32 1287 51 43.31 1594
4 Aug 05 28 1337 50 43.01 1786
6 Sep 05 33 1394 57 48.15 1727
Demanda Calculada
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• Monitores en Sistemas o Sectores
• Medidores en estaciones de Bombeo
• Área completa de Servicio, usualmentesectorizada
• Estimativos por usos de suelo onormatividad local
Áreas como Fuente de Datos deDemanda
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10 lps10 lps/5 nodos =2 lps por nodo
Datos de Áreas de Uso de AguaDistribución promedio
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10 lps 25% de área x 10 lps =2.5 lps
Difiere para c/nodo∑% = 10 lps
Datos de Áreas de Uso de AguaProporcional al Área
36 © 2008 Bentley Systems, Incorporated
10 lps30 personas/200 en el área =15%15% x 10 lps = 1.5 lps
Datos de Áreas de Uso de AguaProporcional a la Población
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Polígonosde gasto
15
12
8
20
Polígonosde nodos
Demanda para el nodo central =20%(15)+40%(12)+30%(8)+15%(20) = 13.2
Usando Polígonos de Gasto por Usode Suelo
38 © 2008 Bentley Systems, Incorporated
• Difícil de proyectar el gasto directamente
• Usualmente se proyecta la población o el uso desuelo
• Fuentes de información– Censos poblacionales
– Distritos de Planeación– Zonas o Barrios– Cualquier tipo de polígono
Datos de Uso de Suelo / Población
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39 © 2008 Bentley Systems, Incorporated
• Sobreponer polígonos de datos sobre polígonos deservicio de los nodos
• Es necesario– Polígonos de Servicio de los nodos– Polígonos de Población / uso de suelo– Densidad de la demanda (tabla)
• Verificar que la suma de las partes sea igual al total
Métodos de Uso de Suelo /Población
40 © 2008 Bentley Systems, Incorporated
• Población– litros/capita/día por tipo (ejem. Clase social)– litros/unidad/día por tipo (e.g., per bed)– Población equivalente
• Uso de Suelo– m3 /ha/día por tipo (ejem. industrial)
• Existe literatura con valores disponibles• Es necesario contabilizar para cada sistema
Densidad de la Demanda
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• Los Nodos del modelo (puntos) deben serasociados en áreas (polígonos) de servicio
• A cada nodo le corresponde un polígono de servicio
• Los polígonos pueden dibujarse manualmente
• La herramienta “Thiessen polygons” los generaautomáticamente analizando equidistancias yreduciendo enormement el tiempo de análisis
Polígonos de Servicio de Nodos
42 © 2008 Bentley Systems, Incorporated
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Generación de Polígonos de Thiessen
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1. Preparar los datos de demanda aplicables a las
metodologías de asignación espacial2. Tools>LoadBuilder>New
3. Seleccionar el método de asignación
4. Identificar la capa del nodo (todos o selección) ydefinir las bases de datos georreferenciadas ylos campos de datos que se analizaran para laasignación de las cargas
5. Identificar unidades y cargas unitarias
6. Se pueden ingresar multiplicadores y asignarpatrones
7. Exportar resultados creando una alternativa dedemanda
Usando LoadBuilder
44 © 2008 Bentley Systems, Incorporated
• Terminada las operaciones de análisis espacial elprograma evalua demandas (nulas, individuales ocompuestas en cada nodo)
• Desde LoadBuilder es posible crear unaalternativa “Child” de demandas (Load
Alternative), o• Sobreescribir alternativa existente, o
• Añadir a una alternativa de carga existente
Resultados de LoadBuilder
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Talleres 6 - 7Uso de ModelBuilder yLoadBuilder en WaterCAD/GEMS