Zprávy

Obecné informace

HEIS ČR – Hydroekologický informační systém je pojem známý ve vodním hospodářství téměř 10 let. Za dlouhou dobu rozvoje prošel celou řadou úprav a změn a byl u jednotlivých vodohospodářských subjektů řešen různými způsoby. Co mu však po celou dobu zůstalo je základní myšlenka: Vytvořit jednotný informační systém pro podporu výkonu státní správy ve vodním hospodářství.
V letech 1993 - 94 pokročily přípravy definice logického datového modelu projektu HEIS ČR natolik, že bylo možno vyhlásit standardy HEIS (tyto standardy se staly součástí Státního informačního systému za oblast vodního hospodářství). Na základě vytvořeného logického datového modelu a závazných HW a systémových pravidel přistoupily jednotlivé subjekty, zejména podniky Povodí, ČHMÚ a VUV k realizaci HEIS, každý v rámci své odborné působnosti.

HEIS–ČHMÚ

V roce 1994 začala spolupráce ČHMÚ s Hydrosoftem na HEIS–ČHMÚ, tedy části informačního systému náležícího této instituci.
Vzhledem k nutnosti urychleného převodu veškerých datových registrů do databáze Oracle započal v ČHMÚ vývoj modelu pro fyzické uložení dat. K jeho definici a vývoji byly využity materiály HEIS ČR, EPA USA a další. Nad tímto obecným datovým modelem započal vývoj uživatelských aplikací dle požadavků koncových uživatelů. Vzniklý systém byl naplněn existujícími daty a uveden do rutinního provozu.

Na základě získaných zkušeností s provozem byl datový model zdokonalen ve smyslu univerzálního využití pro ukládání dat a informací v oblasti hydrologie a vodního hospodářství.

HEIS–VÚV

O dva roky později započala obdobná spolupráce na dílčím informačním systému HEIS–VÚV. Vzhledem k odbornému zaměření VÚV TGM obsahuje HEIS-VÚV všechny dílčí datové modely HEIS ČR. Detailně pak byla propracována problematika subsystému užívání vody a byl vyvinut metainformační subsystém.
HEIS ČHMÚ i HEIS VÚV vychází ze společného datového modelu, pod kterým jsou od roku 1997 vyvíjeny všechny aplikace v obou institucích. Hlavní výhodou řešení je velká otevřenost datového modelu i vyvíjených aplikací tak, aby mohly zpracovávat informace v oblasti vodního hospodářství a životního prostředí bez požadavku na změnu datového modelu a s minimálními požadavky na úpravy aplikací či požadavku na vývoj dalších.

RHEIS-Povodí

Koncem roku 1995 se na Povodích Labe, Vltavy a Ohře stala firma FCC Folprecht Brno systémovým integrátorem výstavby nového informačního systému pro Povodí a to na základě předloženého projektu ISyPo, jehož nedílnou a první realizovanou částí byla i realizace příslušného regionálního HEIS jednotlivých Povodí.
Na Povodích Labe, Vltavy, Ohře a Odry byla realizace projektu RHEIS Povodí soustředěna zejména do modulu ISyPo/Technická evidence. Původní logický datový model HEIS byl rozšířen a doplněn na základě potřeb zejména technicko-provozních pracovníků a poskytuje nyní podrobné popisné údaje o objektech a jevech souvisejících s činností akciových společností Povodí ve vodním hospodářství. S realizací RHEIS Povodí souvisí i další moduly ISyPo, a to zejména moduly pro zabezpečení činností VH dispečinků, VH laboratoří a právě připravovaný modul ISyPo/Péče o vodní zdroje.
V polovině roku 1998 se pracovníci akciové společnosti Povodí Vltavy seznámili na krátké prezentaci s novou aplikací na ČHMÚ určenou pro potřeby sledování a vyhodnocování údajů o jakosti povrchových a podzemních vod. Vzhledem k tomu, že ve VH laboratořích Povodí se provádí řada měření na základě zakázky od ČHMÚ, projevili odborní pracovníci Povodí Vltavy zájem o převzetí tohoto aplikačního SW vyvinutého firmou Hydrosoft pro ČHMÚ.
Na přelomu roku 1998 a 99 byla téměř dokončená nová verze tohoto systému předvedena odborným pracovníkům Povodí Vltavy a tato aplikace nabídnuta pro správu jejich dat v oblasti jakosti povrchové a podzemní vody.

Po bližších jednáních se akciová společnost Povodí Vltavy připojila k aktivitě dobudování tohoto nyní již společného informačního systému pro data o jakosti vod a finančně se podílí na jeho dopracování i pro specifické potřeby podniku Povodí, zejména v oblasti standardizovaných výstupů, reportů a vazeb na jiné systémy.
Zároveň Povodí Vltavy již připravuje záměr převzít i tu část informačního systému ČHMÚ, která se zabývá problematikou množství vody a to právě s ohledem na existenci společné části měrné sítě pro potřeby ČHMÚ i akciové společnosti Povodí Vltavy. S výhodou lze využít nejen obecného fyzického datového modelu, ale i již vytvořených návazných aplikací.

Po období samostatného vývoje částí projektu HEIS předkládají tedy ČHMÚ, VÚV a Povodí Vltavy společně s firmou Hydrosoft Veleslavín projektový záměr pracovně nazvaný “HEIS 2000”, tj. téměř dokončený komplexní systém, který svojí otevřeností řešení uspokojí prakticky všechny uživatelské požadavky v oblasti vodního hospodářství. Tento systém nyní vyžaduje pouze dokončení posledních úprav v přímé vzájemné provázanosti jednotlivých částí a doplnění zejména dalších výstupních funkcí.

Jakým způsobem systém pracuje a jaká data zpracovává

Při vývoji datového modelu CONSPI 2.3 bylo přihlédnuto k jeho americké obdobě NWIS II, která vznikla sjednocením vodohospodářských a hydrologických informačních systémů do jednotného distribuovaného informačního systému.
Datový model se skládá ze dvou základních částí. První část obsahuje data (schema), druhá část obsahuje informace o datech (metaschema). Důsledným oddělením těchto dvou částí bylo dosaženo maximální otevřenosti systému, což umožnilo použití stejného datového modelu pro různé implementace i přes značnou rozdílnost šířky pojetí VH problematiky.
Základním stavebním kamenem informačního systému je zobecněný objekt. Za objekt lze považovat bodový objekt (např. hráz nebo úpravnu vody), liniový objekt (vodní tok, kanál, vodní cestu nebo provozně technický úsek toku), plošný objekt, prostorový objekt, subjekt (osobu a organizaci), dokument, apod.
Objekty jsou důsledně řazeny v hierarchii. Tok je například nadřízeným objektem liniových objektů na toku (hrubé a jemné členění, provozně technické úseky, úseky správy a vlastnictví atd.). Liniové objekty na toku jsou nadřízeny bodovým objektům ( objekty povrchových vod ) atd. Hierarchické vazby jsou definovány v metaschematu IS a lze je měnit zásahem administrátora.
Kromě hierarchických vazeb lze sledovat i vzájemné historické vazby mezi objekty. Mezi takové vazby patří např. analogie úseku toku na hydrologickou stanici, vazby objektu na hydrologické povodí nebo vazby jakostních vzorků na zpracovávající laboratoř.
K jednotlivým objektům jsou kromě základních údajů (identifikátor, název, období platnosti, stav objektu,...) přiřazeny historické popisné údaje, dlouhé popisy (poznámky), obrázky, závislosti mezi dvěma veličinami (příčné profily) a časové řady.

Pro práci v rámci datového modelu jsou definována bezpečnostní pravidla umožňující ochranu dat jednotlivých uživatelů.

Popis hlavních částí systému a možností jejich užití ve VH

Navigátor

Aplikace do důsledku zúročující jednu z nejvýznamnějších vlastností datového modelu – popis VH světa zobecněnými objekty, logicky provázanými hierarchickými vazbami. Navigátor je základním nástrojem pro prohlížení a editaci objektů, včetně jejich popisných údajů, poznámek, obrázků, 2D závislostí a časových řad. Je řízen metaschematem, kde pro každý typ objektu existuje definice sady constituentů popisujících fyzické a logické uložení dat a definice chování navigátoru. Díky tomuto mechanismu lze z pozice administrátora ovlivňovat nejen vzhled formulářů pro jednotlivé objekty, ale i nabídku dalších integrovaných nástrojů. Použitá technologie dotazování umožňuje uživateli zadávat dotazy jdoucí napříč celým schématem.
Základní modul je společně s administrátorskými aplikacemi součástí datového modelu.

Základní modul aplikace vzniklé ve spolupráci s řešitelským týmem HEIS-VÚV, jenž tvoří jádro tohoto IS, je možné dále rozšířit o integrované nástroje jako je strukturální model toků sloužící pro vymezení zájmového území pomocí struktury vodních toků a kanálů, modul objektů užívání vody sloužící pro pohyb po struktuře objektů užívání a modul odběrů a vypouštění pracující s intervalovými hodnotami časových řad.
Mezi standardní nástroje patří možnost připojení externích aplikací a dotazovacích dialogů řešících specializované úlohy z VH problematiky, které mají definovány mechanismy výměny dat s navigátorem.

Jakost vody - časové řady

Aplikace slouží k rutinní práci s časovými řadami jakosti vody pro objekty podzemních a povrchových vod. Vznikala ve dlouholeté spolupráci s pracovníky oddělení jakosti vod ČHMÚ Komořany. Aplikace jsou zaměřeny zejména na rutinní práci s časovými řadami, počínaje načtením časových řad do přechodných tabulek, přes jejich testování a odeslání do databáze až po základní statistická zpracování.

Pro každou hodnotu časové řady je ukládána do databáze informace o odběru a jeho charakteristikách. Odběry mohou být popsány až do úrovně sledování zrnitostní analýzy sedimentů (povrchové vody), či průběhu odběru čerpáním v jednotlivých minutách (podzemní vody). Jeden odběr může být zpracován v několika laboratořích a u každé hodnoty mohou být vedeny údaje o použité normě, mezi stanovitelnosti a relativní chybě. Každá hodnota rovněž eviduje informace o typu odběru a o matrici.
Data jsou do databáze načítána z hierarchicky uspořádaných souborů, jejichž formát lze dynamicky upravovat dle požadavků uživatele bez náročnějších zásahů do načítacích a testovacích mechanismů. Data se načítají po logických celcích, zvaných autorizace. Načtená data se nejprve zpracovávají v rámci jednotlivých autorizací v přechodných tabulkách, kde jsou podrobeny sadě testů na rozsah data, pevné a plovoucí extrémy numerických hodnot, dynamické vztahové závislosti a duplicity. Chybná data jsou zaslána dodavateli ve formě reportu k ověření a po tuto dobu jsou ponechána v přechodných tabulkách. Po otestování jsou data uložena v databázi a připravena k výpočtům základních statistických parametrů v souladu s platnými normami.
Data jsou exportována v předdefinovaných formátech do textových souborů. Navíc jsou každoročně zpracovávána ve formě ročenkového výstupu.

Množství vody - časové řady

Aplikace slouží k rutinní práci s množstevními časovými řadami pro objekty podzemních a povrchových vod. Vznikala ve dlouholeté spolupráci s pracovníky oddělení hydrofondu ČHMÚ Komořany. Aplikace jsou zaměřeny zejména na rutinní práci s časovými řadami, počínaje načtením časových řad do přechodných tabulek, přes jejich testování a odeslání do databáze až po základní statistická zpracování.
Do databáze se kromě standardních časových řad (průtoky, stavy, plaveniny, teploty, kulminace) ukládají i měrné křivky průtoků. Každá z časových řad může mít několik variant, což umožňuje sledovat více měření v jednom profilu ve stejném čase.
Data jsou do databáze načítána z textových souborů. Data se načítají po logických celcích, zvaných autorizace. Načtená data se nejprve zpracovávají v rámci jednotlivých autorizací v přechodných tabulkách, kde jsou podrobeny sadě testů na rozsah data, pevné a plovoucí extrémy numerických hodnot a na duplicity. Po otestování jsou data uložena v databázi a připravena k výpočtům základních statistických parametrů v souladu s platnými normami. Chybná data jsou zaslána dodavateli k ověření a po tuto dobu jsou ponechána v přechodných tabulkách. Data jsou exportována v předdefinovaných formátech do textových souborů.

Evidence vodních toků

Základním stavebním kamenem systému pro potřeby vodního hospodářství je Strukturální model sítě vodních toků. Tento datový model je páteří informačního systému a na vodní toky a příslušná hydrologická povodí jsou vázána všechna další data a informace.
Integrovaná aplikace navigátoru sloužící pro vymezení zájmového území prostřednictvím umístění uzávěrových profilů na vodní tocích a kanálech. Poskytuje základní přehled o objektech ve vybraném zájmovém území jako jsou liniové objekty na toku (úseky jemného a hrubého členění, provozně technické úseky, úseky definující správní a vlastnické vztahy,...), hydrologická povodí (4.řádu), příčné profily, inundační území nebo suché nádrže (poldery). Pro informaci o objektech ve vybraném zájmovém území lze použít standardní mechanismy navigátoru.

Objekty povrchové vody

Část datového modelu pro evidenci všech objektů umístěných na vodních tocích s možností návaznosti na evidenci časových řad.

Objekty podzemní vody

Část datového modelu pro evidenci objektů podzemních vod (v rozsahu od hydrologických rajónů přes jímací území, vlastní místa odběru, prameny až po popis horninového prostředí) s možností návaznosti na časové řady.

Objekty subsystému užívání vody

Jedná se o rozsáhlou část datového modelu, široce specifikující vlastnosti systémů, lokálních systémů a jednotlivých objektů užívání vody s možností návaznosti na evidenci časových řad. Problematika je rozdělena na vlastní objekty užívání a dopravní cesty. Pro sledování údajů k jednotlivým objektům užívání je použito standardních mechanismů navigátoru.
Pohyb v rámci dopravních cest spojujících jednotlivé objekty užívání od zdrojů vody až ke spotřebišti a vypouštění vody je realizován integrovaným modulem navigátoru, umožňujícím vyhledávání zásobovaných a zásobujících objektů navzájem a současně vyhledávání možných zdrojových cest.

Odběry a vypouštění vody

Problematika evidence odběrů a vypouštění vody byla řešena ve spolupráci s řešitelským týmem HEIS-VÚV.
Modul podporuje evidenci odběrů z povrchové a podzemní vody a vypouštění do povrchových vod, dále pak evidenci VH limitů a VH povolení. Pro vypouštění se kromě množství eviduje i jakost vody pro různé ukazatele. Pracuje jak s plánovanými tak skutečně dosaženými hodnotami.
Modul je řešen v rámci standardních nástrojů navigátoru, externích aplikací a dotazovacích dialogů k navigátoru připojených.

Metainformační subsystém

Každý správce datového fondu si svoje data chrání proti zničení, ztrátě či zneužití, neboť v současné době jsou data velice cenným majetkem. Přesto má někdy organizace zájem či povinnost některé informace zveřejnit, například proto, že jí to ukládá zákonná povinnost či aby mohla data, vypočtené hodnoty či své znalosti prodat.
Není tedy zájem např. zpřístupnit časové řady měření výšky hladiny na konkrétním limnigrafu, ale organizace chce uvolnit informaci o tom, že daný limnigraf existuje, jakou má geografickou polohu, jakého je typu, měření kterých veličin se v této lokalitě provádí a jaká je délka časové řady.
Nástrojem pro uložení informací o sledovaných datech v rozsáhlých informačních systémech je tzv. metainformační systém – informace o informacích.
Tento speciální metainformační systém vodního hospodářství by měl v prvním kroku nabídnout každému zpracovateli nové ekologické či vodohospodářské studie, či jiné aktivity ve vodním hospodářství, základní informaci o tom, co se v poptávané lokalitě již dělalo a jaké informace a data jsou u kterého subjektu k dispozici.
Proto by základní vrstva informací metainformačního systému měla být veřejně přístupná (například přes internet) tak, aby se libovolný řešitel dozvěděl, že např. na Bílině v úseku staničení km 30 až 70 jsou k dispozici informace o těchto vodohospodářských objektech, existují časové řady o ukazatelích v období od – do, probíhaly v těchto letech tyto aktivity …, práce prováděly tyto podniky …, zaměření pochází od … a podobně.
Pokud si případný řešitel ve veřejné úrovni informací vybral již dříve řešený úkol, nebo oblast pokrytou daty, měl by mu metainformační systém nabídnout na základě patřičného oprávnění všechny dostupné informace – buď odkaz do příslušné databáze či kontakt na pověřeného správce datového fondu nebo i již přímo veřejně přístupné např. příčné profily, objekty včetně jejich technických či hydraulických parametrů, zátopové čáry, hydraulické parametry koryta, informace o doprovodné vegetaci, rybách, znečišťovatelích na toku, atd.
Jednotliví řešitelé částí systému HEIS by měli ve vlastním zájmu do tototo metainformačního systému přispívat, neboť se jim tím nabízí i možnost částečně zpětně zpeněžit výsledky hotových projektů a prací i svých znalostí.

Ukládání výsledků vodohospodářských studií a projektů

Po dokončení každé studie musí řešitel dělat pořádek v datech, rozhodovat o tom, co se může vyhodit a co je vhodné uchovat, co patří do veřejné úrovně, co do úrovně dalších řešitelů a co jsou jeho vlastní pracovní data. Tato úroveň informací má formu privátních dat, ale do systému také patří. K uložení těchto dat může rovněž sloužit metainformační systém, který má nástroje pro zabezpečení přístupu pouze pro původního řešitele a jeho přímého nadřízeného. Další využívání takto uložených dat by nemělo probíhat bez konzultací či spoluúčasti s původním řešitelem.
Samostatnou skupinu informací, které je nutné uchovávat pohromadě s ostatními daty, jsou informace a datové soubory simulačních prostředků a nástrojů, které umožnily dosažení výsledků studie. Do této skupiny dat patří i řada textových dokumentů, tabulek, grafických zákresů, fotografií či ručních poznámek.

Grafika - GIS (MapObjects, GeoMedia, MaGis,…)

Nedílnou součástí moderního informačního systému je v současné době vazba na GIS (Geografický Informační Systém), jehož hlavní úlohou je zobrazování a analytické vyhodnocování geografických informací. Základním nástrojem integrovaným do systému je nadstavbová aplikace v MapObjects, která plní základní úlohy:

• Zobrazení vybrané vrstvy, popřípadě více vrstev nad mapovým podkladem (rastrovým či vektorovým)
• Pohyb po mapovém podkladu včetně funkcí Pan a Zoom s možností automatického vypínání a zapínání vrstev pro různá měřítka zobrazení.
• Výměna výběru informací mezi grafickou a alfanumerickou částí databáze (Vybrané prvky funkcemi alfanumerické části zobrazí a vybere v grafické části a naopak graficky vybrané prvky předá ke zpracování do Oracle.)
• Funkce Info přímo zajišťuje informace o dotazovaném prvku v grafice bez nutnosti přechodu do alfanumerické části aplikací.

Tento relativně jednoduchý, ale velmi důležitý nástroj, který má ještě řadu dalších funkcí je v ceně systému včetně Runtime MapObjects a neustále se rozvíjí. Vzhledem k tomu, že jednotlivé subjekty HEIS nejsou jednotné v koncepci GIS, mají specifické požadavky na užívání těchto systémů. Tato skutečnost není nikterak na škodu, neboť každý dodavatel systému je zaměřen na jiný způsob používání GIS a nabízí pro své zákazníky odlišná řešení od konkurence. Každý si tedy vybere, jaký systém je pro jeho vlastní potřeby optimální a ten používá.
Na tuto skutečnost je HEIS od počátku připraven a kromě vlastního vývoje interního nástroje umožňuje připojení nástrojů dalších. Typickým příkladem je HEIS-VÚV, kde jsou připojeným nástrojem GeoMedia a plně nahrazují výše zmíněnou aplikaci. Stejný způsob propojení je připravován ve spolupráci s Povodím Vltavy, kde je základním nástrojem MaGis a v případě potřeby bude možné připojit další aplikačně a datově otevřené systémy.

Web Map (Internet, Intranet)

Nejvhodnějším nástrojem pro Metainformační subsystém je internet. Běžným užíváním web stránek jsou stránky statické, které se však pro velké množství, plošný rozsah a hustotu informací pro zveřejňování vodohospodářských dat příliš nehodí. Vhodnějším řešením pro zobrazování těchto informací je dynamický přístup ke geografické databázi.

Systém WebMap slouží k prohlížení zadaného souboru geografických informací, (mapových vrstev a alfanumerických databázových informací) prostřednictvím internetu. Pomocí systému lze z mapových témat sestavit mapové pohledy a prostřednictvím internetového serveru na platformě Microsoft Windows NT tyto mapy zveřejnit pro běžné uživatele internetu. Koncoví uživatelé si pak tyto mapy mohou prohlížet v běžném internetovém prohlížeči (např. Microsoft Internet Explorer); při prohlížení mohou nastavovat měřítko zobrazení, vybírat oblasti mapy pomocí myši a zjišťovat různé popisné údaje o takto vybraných objektech. Objekty je navíc možno vybírat kromě kurzoru myši prostřednictvím dotazů - zadáním požadované hodnoty nebo rozsahu hodnot popisných údajů.

Další možnosti stávajícího systému WebMap:

• vytvářené mapové pohledy je v editoru možno složit z libovolného počtu mapových témat; pro každé téma je možno zadat jeden nebo více způsobů vykreslování:
• základní kresba - přímé vykreslení geometrie mapového tématu;
• intervalová kresba - vykreslení geometrie tématu s odstupňováním barvy, tloušťky čar nebo velikosti symbolů podle číselné hodnoty zvoleného popisného údaje;
• kresba podle tabulky hodnot - vykreslení geometrie tématu, přičemž jednotlivým hodnotám zvoleného popisného údaje jsou přiřazeny různé barvy nebo další grafické parametry;
• popisy - na místa určená geometrií témat se vypíší textové nebo číselné hodnoty zvoleného popisného údaje;
• grafy - na místa určená geometrií témat se zobrazí sloupcové nebo koláčové grafy, které graficky znázorní velikosti číselných hodnot zvolených popisných údajů;
• hustota bodů - uzavřené oblasti se vyplní skupinou náhodně rozmístěných bodů, jejichž počet je přímo úměrný číselné hodnotě zvoleného popisného údaje) a popisný text;
• pro jednotlivá témata je dále možno definovat veřejné popisné údaje - tedy údaje, které při prohlížení mapy uživatel získá kliknutím na určitý objekt
• mapové pohledy lze sestavovat buď přímo v programu WebMap, nebo je lze vytvořit pomocí programu ArcView a do programu WebMap načíst již hotové projekty apr;
• do editoru je možno načíst soubor s popisem stromové struktury mapových témat; ze souboru se zároveň načtou popisné údaje k jednotlivým tématům, které program využívá při vytváření internetových stránek (například textový název tématu se implicitně zobrazuje jako nadpis legendy tohoto tématu, pokud není v editoru zadán jiný název).

Vodohospodářské plánování

Vybavení všech subjektů, které se budou v budoucnu podílet na zpracování vodohospodářských plánů nebo je budou používat v praxi, shora naznačeným zobecněným fyzickým datovým modelem a na něm založenými aplikacemi umožní snazší vznik systému pro informační podporu vodohospodářského plánování na všech úrovních.

© Hydrosoft Veleslavín s.r.o. 2004 - 2006 správce serveru: hydrosoft@hv.cz

ISO 9001 Hydrosoft Veleslavín s.r.o. U Sadu 13, 162 00 Praha 6 tel/fax : 220 611 045