Investimentos e Gestão da Água

 

 

A IGA – Investimentos e Gestão da Água, S.A., tem como responsabilidade a exploração e manutenção das principais infra-estruturas hidráulicas de abastecimento de água em alta na ilha da Madeira, bem como a produção e distribuição de água em baixa na ilha do Porto Santo e ainda a gestão das infra-estruturas de drenagem supra-municipal das águas residuais urbanas na mesma ilha, tratamento e produção de efluentes tratados e envio a destino final.

Tendo em conta as responsabilidades da empresa, o projecto GIIGA surgiu da necessidade de implementar um SIG que permitisse ter um cadastro actualizado e georeferenciado, relacionando informação gráfica e alfanumérica, permitindo acesso rápido aos dados e análises espaciais.

 

Desafios

Ao nível do sector da água, são objectivos comunitários promover a fiabilidade, eficácia e eficiência operacional dos Sistemas de Abastecimento de Água, de modo a prosseguir a sustentabilização financeira do sector, com a participação dos utilizadores e satisfazendo de forma adequada as necessidades de água dos utilizadores, em quantidade e qualidade, no espaço e no tempo e respeitando a preservação e conservação do ambiente e a gestão dos outros recursos naturais.

A prossecução destes objectivos requer um esforço intransigente de informação adequada que sustente as diversas tomadas de posição. Com um Sistema de Informação Geográfica adequado é possível ter um conhecimento real dos problemas e estrangulamentos existentes, dispor de informação técnica que valide as alternativas a analisar e ter capacidade de decisão. A disponibilidade da informação reveste-se da maior importância, não só no conteúdo como, também, na forma em que é apresentada e na forma como é partilhada.

Para atingir estes objectivos, a melhor solução é a criação de um Sistema de Informação Geográfica único que integre informação relativa à qualidade da água, dados climatológicos, monitorização de caudais e características das infra-estruturas hidráulicas pertencentes aos sistemas de abastecimento de água, numa base de dados relacional que acede a dados espaciais num ambiente de multi-utilizadores permitindo a posterior distribuição dos dados através da Internet e a integração da informação em tempo real, permitindo acesso rápido aos dados e análises espaciais.

 

Solução

Neste sentido, surge o projecto GIIGA que tem como objectivo elaborar o cadastro digital das infra-estruturas da IGA e interligar essa informação com a informação proveniente de outras bases de dados já existentes na empresa de modo a constituir uma ferramenta de apoio à gestão.

A ferramenta é capaz de produzir relatórios e mapas em automático, constituindo uma ferramenta essencial para a elaboração de estudos diversos, dado que permite:

• Possuir o cadastro dos sistemas de abastecimento de água com a identificação das áreas de reabilitação e/ou substituição de infra-estruturas, de forma a minorar as situações de perdas, aumentando a fiabilidade dos sistemas e a gestão racional dos mesmos;
• Automatizar a representação esquemática das redes de água, optimizando a gestão, desenho, visualização, operação, manutenção e supervisão das redes;
• Efectuar a modelação hidráulica e de qualidade de água dentro do SIG e exportar os dados para o Software EPANET (software de análise de redes);
• Consultar numa base de dados geográfica informação de qualidade, caudal, clientes e serviços, que já existe em bases de dados individuais;
• Recorrendo à tecnologia WebGIS permitir que através de um Web Browser, com custos muito reduzidos, fácil navegação e sem necessidade de aquisição de software específico de informação geográfica, toda a informação ligada através de uma única base de dados geográfica esteja disponível aos utilizadores, existindo partilha e divulgação da informação;
• Responder com rapidez e fiabilidade a diversos indicadores de gestão e de desempenho para o sector de abastecimento de água, permitindo fazer análises económicas das utilizações da água. Por exemplo, ao nível da avaliação da população servida pelos sistemas de abastecimento, da tipologia dos utilizadores da água, dos custos de exploração, do valor dos investimentos realizados, entre outros;
• Recuperação de custos, gestão eficiente dos recursos e prevenção da contaminação.

 

Arquitectura

A base de dados GIIGA integra informação armazenada em diversos servidores de bases de dados alfanuméricos, com interesse para o cadastro e análises de dados espaciais. A integração com as restantes bases de dados é feita com o recurso a querys distribuídas ou pela compilação de dados na base de dados local.

O GIIGA suporta ainda dados que não provêm de outras bases de dados, como toda a informação diversa e não organizada relativa ao cadastro, e ficheiros de AutoCAD com diagramas representativos dos sistemas e das configurações existentes.

A arquitectura da base de dados GIIGA, representada esquematicamente na Figura 1, é baseada em servidores standard de SQL e aberta de modo a permitir que outras aplicações possam aceder à informação disponível neste sistema.

 

 

A arquitectura desenvolvida é do tipo cliente servidor, sendo que existem dois tipos de clientes: clientes da família ArcGIS e clientes em ambiente Browser.

A estrutura de servidores é constituída por um servidor que concentra a informação e um outro que disponibiliza a informação em ambiente WEB.

A arquitectura escolhida foi a de centralizar toda a informação sem criar redundâncias de modo a evitar a inconsistência dos dados. As diversas bases de dados são ligadas criando uma nova base de dados distribuída que recebe informação das já existentes.

Esta arquitectura permite que não seja necessário fazer alterações nas diversas bases de dados já existentes, nem nos respectivos softwares de interface, sendo que o novo motor apenas vai ler a informação.

A informação que não estava organizada em bases de dados é incorporada neste novo motor de base de dados.

 

Os clientes da família ArcGIS têm funcionalidades distintas:

• Cliente portátil possui uma licença de ArcView local instalada na máquina e destina-se a fazer análise e tratamento de dados;
• No servidor estão instaladas, para utilizar em rede, em regime de licenças flutuantes, uma licença de ArcView e duas de ArcEditor que estão disponíveis para os clientes desktop;
• Clientes com ArcEditor para além de poderem fazer análise e tratamento de dados como os clientes ArcView podem fazer inserção e edição de dados;
• Os clientes ArcEditor e ArcView podem aceder às licenças das extensões de Spatial Analyst, Schematics, Network Analyst e InfraSIG;
• A extensão Spatial Analyst permite a criação de superfícies, análise raster e álgebra grid; combina as capacidades do ArcView Spatial Analyst e ArcGrid;
• A extensão Schematics automatiza as representações gráficas esquemáticas ou geoesquemáticas de Geodatabases;
• A extensão Network Analyst permite criar, gerir e analisar redes, definir percursos óptimos, e fazer análises de falhas, tendo em conta direcções de percursos e equipamentos nas imediações;
• A extensão InfraSIG é uma solução SIG integrada de cadastro digital de redes de distribuição de água e drenagem e de modelação hidráulica. O InfraSIG garante a total integridade entre os dados geográficos e os seus atributos alfanuméricos e garante que todas as conectividades existentes nas redes são modeladas/representadas ao nível geométrico das entidades e não apenas ao nível dos seus atributos alfanuméricos;
• Os clientes por browser podem fazer análise de dados e podem inserir comentários aos dados, que só são passados para dentro da base de dados após validação;
• Pelo controlo adequado das permissões das firewalls é possível permitir que o acesso aos dados seja feito apenas a partir do servidor de páginas web, minimizado o risco de acesso indevido à informação. O servidor de páginas web não contém qualquer informação.

 

Implementação

A IGA já dispunha de um conjunto de base de dados, com modelos de dados intrínsecos e característicos das finalidades das aplicações que estavam na sua base, aplicações estas com especificações de qualidade e de custo diferentes de cada produto, que se pretendiam manter. Neste sentido foi criada a base de dados GIIGA, que faz a interligação destas bases de dados com querys distribuídas e suporta ainda dados que não estão integrados em bases de dados. Em resumo, a ferramenta integra informação armazenada em:

• Diversos servidores de bases de dados alfanuméricos, com interesse para o cadastro e análises de dados espaciais, relacionadas com cadastro;
• “Personal geodatabases” com informação geográfica e alguma informação alfanumérica;
• Folhas de Excel;
• Bases de dados externas em regime de “outsourcing”
• AutoCAD;
• Informação não organizada sobre um modelo de bases de dados em diversos ficheiros e papel.

 

Em termos de base de dados foram estabelecidas as seguintes ligações:

 

Ligação ao BAAN

A base de dados BAAN é o ERP que a IGA possui e tem um modelo de base de dados próprio, nomeadamente no que se refere à agregação das entidades por centros de custo.

 

Ligação à Qualidade

Esta base de dados contém os resultados de controlo de qualidade da água distribuída nas Zonas de Abastecimento geridas pela IGA.

 

Identificação das Zona de Abastecimento da IGA no Concelho de Santa Cruz.

 

Existem três entidades específicas que permitem a ligação dos dados alfanuméricos à informação geográfica, nomeadamente:

• A zona de abastecimento: área geográfica de um sistema de abastecimento, previamente definida, na qual a água distribuída para consumo humano, proveniente de uma ou mais origens, pode ser considerada uniforme. A cada zona de abastecimento corresponde uma só entidade gestora;
• Os pontos de entrega: conjuntos de locais físicos onde é feita a entrega de água para consumo humano a uma entidade gestora distinta;
• Os pontos de recolha: locais de amostragem da qualidade da água, que correspondem a clientes finais, pontos significativos na rede, pontos de entrega ou pontos localizados em instalações para melhor controlo da qualidade.

 

Ligação ao ELAG

A base de dados do ELAG contém informação relativa aos consumos e facturação de água dos clientes finais de Porto Santo. Os códigos CIL (Código de Identificação de Local) representam a localização dos potenciais consumidores. Existem ainda roteiros de leitura que são aglomerações de CIL’s, que representam o conjunto dos contadores que devem ser lidos e a sequência de leitura. Um ou mais roteiros devem corresponder a uma área de influência.

Embora não tenha representação na base de dados do ELAG, uma área de influência é uma Zona de rede delimitada por contadores de volume.

 

Identificação das Áreas de Influências da Rede de Abastecimento de Água de Porto Santo. 

 

Ligação ao ATMIS

Esta é uma base de dados hidrológicos, que contém os dados de pluviosidade e de caudais registados nas diferentes estações udométricas e hidrométricas existentes no Arquipélago, sob a responsabilidade da IGA.

 

Ligação dos Postos Udométricos da IGA em funcionamento na Ilha da Madeira

 

Tendo em conta as interligações estabelecidas ao nível da base de dados GIIGA com as restantes bases de dados foi adoptado o seguinte modelo de inserção dos dados:

• Para os dados financeiros, de gestão de stock, de gestão de avarias e reparações, compras, entre outros, a informação continuou a ser carregada e gerida no BAAN com os aplicativos que sempre foram utilizados para o efeito. Ao nível do SIG, que passa pelo departamento de SIG, foram coordenadas acções de criação/alteração da configuração e georeferenciação das ordens de serviço, efectuadas através do ArcGIS Server;
• Os dados de qualidade continuaram a ser tratados como são actualmente, sendo que a gestão de locais e de zonas de abastecimento cabe agora ao departamento de SIG, em coordenação com a informática;
• O ATMIS continuará a gerir todos os dados de hidrometria, incluindo a localização dos sensores, e cabe ao GIIGA fazer a sua representação gráfica e a análise de dados.

 

Existem objectos que não têm representação em nenhuma das outras bases de dados, pelo que são montados e geridos directamente na base de dados GIIGA (p.e. contadores de água dos clientes da Madeira, ramais do Porto Santo, entre outros).

Existem dois tipos de dados no GIIGA, os geográficos e os alfanuméricos.

A parte geográfica do projecto GIIGA é mantida numa única Base de Dados, dividida em duas Geodatabases. Uma primeira onde residem a grande maioria das features classes gráficas e que resulta da aquisição da extensão InfraSIG que auxilia na criação, manutenção e gestão do cadastro de rede de água, e uma segunda Geodatabase onde estão representados elementos que, sendo importantes para a gestão de informação da IGA, não foram abrangidas pela Geodatabase criada no âmbito do InfraSIG.

 

Exemplo da criação de uma válvula de seccionamento com o recurso ao InfraSIG.

 

Cada objecto gráfico tem um código único (ID_GIIGA). É através deste código que é realizada a ligação entre a base de dados gráfica e a base de dados alfanumérica.

Todos os objectos gráficos carregados na parte gráfica devem ter correspondência na Base de Dados alfanumérica. A forma como é feito este carregamento depende da dimensão do objecto dentro da hierarquia do GIIGA.

Para manter a integridade da informação e facilitar a inserção de dados alfanuméricos, foi adquirido um software de carregamento, software esse que funciona em ambiente web e que consiste no desenvolvimento de um conjunto de formulários de inserção de dados numa base de dados SQL.

Após a criação de um objecto gráfico através do InfraSIG, automaticamente é disparada uma página web que permite a associação do objecto gráfico ao objecto correspondente na base de dados alfanumérica. Esta página possui ainda um filtro por Sistema e por configuração para que nos seja facilitada a pesquisa do objecto em questão. Caso o objecto ainda não esteja criado na base de dados alfanumérica existe uma opção que ao ser accionada, permite-nos o acesso a uma página também em ambiente web onde podemos criar esse mesmo objecto.

 

Exemplo de um formulário de carregamento de dados alfanuméricos (manipulaçãp de características de uma localização funcional).

 

Retorno

A mais-valia deste projecto é poder correlacionar dados das diversas fontes e visualizá-las graficamente consoante a sua distribuição espacial, permitindo correlacionar estudos de custos, avarias e manutenção, com qualidade da água e com pluviosidade. Este tipo de estudos é desenvolvido pelo departamento de SIG, caso a caso, e disponibilizado em ambiente web para os restantes colaboradores da IGA.

O GIIGA está especialmente vocacionado para o tratamento de dados de forma espacial, contudo a componente de visualização e partilha de informação pela empresa, constitui também uma grande vantagem desta solução.

Recorrendo à tecnologia WebGIS, que tanto pode ser aplicada à Internet como à Intranet, foi possível através de um Web Browser, com custos muito reduzidos, de fácil navegação e sem necessidade de aquisição de software específico de informação geográfica, que toda a informação ligada através de uma única base de dados geográfica esteja disponível aos utilizadores, existindo partilha e divulgação da informação.

O Portal GIIGA é constituído por um front-office que funciona como uma página de boas vindas na qual o utilizador visualiza as descrições dos sites geográficos existentes e os seus respectivos URLs.

 

Site geográfico da IGA com a Rede de Abastecimento da IGA na Ilha da Madeira

 

Cada site geográfico é criado no Web Manager ArcGIS Server, onde, para além dos conteúdos de cada site, são definidas as tarefas disponíveis nos mesmos (tarefas de impressão, edição, pesquisa e hiperligação, entre outras).

O departamento de SIG é o responsável por preparar as análises para os clientes WEB executarem ao nível da visualização dos dados.

Por exemplo, para visualizar em ambiente SIG, a informação associada a cada objecto gráfico na Base de Dados alfanumérica, foram criadas views em SQL que tornam a ligação entre a parte gráfica e a parte alfanumérica, mais expedita.

Estas views podem ser utilizadas para estabelecer relações de um para um (Join) ou relações de um para muitos (Relate) permitindo que quer através do site geográfico ou do ArcGIS Desktop se consultem as características alfanuméricas dos objectos.

 

Inquirição de alguns dados relativos à Estação Elevatória de Santa Luzia.

 

Os utilizadores em ambiente WEB têm capacidade de visualizar os dados com as ferramentas standard de navegação em sites SIG e com outras ferramentas desenvolvidas especificamente para o projecto GIIGA. Em suma, os utilizadores podem entre outras coisas fazer zoom, pan, navegar para escalas de visualização específicas, visualizar informação mais detalhada consoante a escala, ligar e desligar layers que contêm estudos já elaborados, fazer inquirições directas sobre os objectos, fazer consultas com querys simples a tabelas de dados e imprimir. Os utilizadores com permissões específicas podem carregar via WEB a localização de uma determinada ordem de serviço, ficando sempre associado à localização da mesma, o User e a data em que foi criada.

No que diz respeito ao detalhe das instalações, serão mantidos do lado do Autocad criando-se links para essa informação.

Os clientes por browser podem inserir comentários aos dados, que apenas serão passados para dentro da base de dados após validação pelo departamento de SIG.

Estão ainda disponíveis no site links para material diverso produzido para cada sistema, nomeadamente, fotografias, diagramas ou projectos de EPANET passíveis de serem utilizados por utilizadores que necessitem de fazer modelação hidráulica, sem que para tal necessitem de replicar a informação de cadastro.

 

Opinião do Cliente

A utilidade dos Sistemas de Informação Geográfica para a IGA é indiscutível. As capacidades de manipulação de informação e realização de análises espaciais são absolutamente cruciais na avaliação do desempenho das alternativas nos vários critérios de decisão.

Eng.ª Alexandra Gaspar Perestrelo, Responsável pelo Departamento de SIG da IGA