cbs tabanlı doğal gaz veri modeli tasarımı

TMMOB COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ KONGRESİ 2013
11-13 Kasım 2013, Ankara
CBS TABANLI DOĞAL GAZ VERİ MODELİ TASARIMI
Esin Bitik1, Dursun Z. Şeker2
İTÜ, İstanbul Teknik Üniversitesi, , [email protected]
2
İTÜ, İstanbul Teknik Üniversitesi, Geomatik Müh. Bölümü, Maslak 34469 İstanbul, [email protected]
1
ÖZET
Altyapı sistemleri başlı başına kentin temel taşlarındandır. Kent ve kentlilerin yaşamsal ihtiyaçlarını yönelik hizmetleri sağlarlar
fakat buna rağmen plansız gelişme sebebiyle altyapı sistemlerinin zorunluluğu ve gerekliği göz ardı edilmiştir. Günümüzde
ülkemizdeki altyapı verileri yersel ölçüm teknikleri kullanılarak üretilmekte ve sayısal formatta ki harita verisine dönüştürülmektedir.
Gereksinim duyulan öznitelikler ayrı dosyalarda depolanarak ilgili detaylarla eşleştirilmeye çalışılmaktadır. Mevcut üretim
sistemindeki veri yapısı için standart bir modelden bahsetmek mümkün olmadığı ve bu haliyle kullanıcıların coğrafi analizlerini
karşılamakta yetersiz kaldığı anlaşılmıştır.
Bu bildiride altyapı veri gruplarından, tüm detay sınıflarına sahip olan “Doğal Gaz” sınıfından vana katmanı için coğrafi veri
tabanı analizi ve veri modeli tasarımı yapılmıştır.
Anahtar Sözcükler: CBS, Altyapı, Doğal Gaz, Vana, Coğrafi Veri Modeli.
ABSTRACT
DESIGN GIS-BASED DATA MODEL FOR NATURAL GAS
Utility systems itself is a crucial element of the city. They provide vital services to the needs of the city and the citizens but however,
due to unplanned development, the obligation and necessity of utility systems have been ignored. Nowadays in our country utility
data are produced using measurement techniques and are converted to digital map data. Required attributes are stored in a
individual files and are matched graphically to related details. It is not possible to mention a standard model for the structure of the
data used in the current production system and It is understood that utility data in such a state seems insufficient to meet
geographical analysis needs of the users.
For this reason, a study to analyze, design and implement a valve layer from Natural Gas class with its all details in a Geodatabase.
Keywords: GIS, Utility, Natural Gas, Valve, Geographic Data Model.
1. GİRİŞ VE ÇALIŞMANIN AMACI
Altyapı sistemleri yaşamımız için ana ve evrensel bir yöntem olup çoğu zaman görünmeyen, ihmal edilen taraf
olmuştur. Çoğu kişi bu altyapıları inşa etmeyi, işletmeyi ve bakımını gerçekleştiriyor fakat bu faaliyetler altyapılarının
gerçek anlamda kullanıma göre oldukça sönük kalmaktadır. Altyapı faaliyetlerinde çalışan insanların sistemdeki
değişikliklerin içeriğini anlamaya ihtiyaçları vardır. Bu değişiklikler bugünlerini ve yarınlarını nasıl yönetebilecekleri
anlamına gelmektedir. Altyapıların bugünlerinin ve geleceklerinin yönetimi için kurumsal Coğrafi Bilgi Sistemlerine
(CBS) ihtiyaç vardır. Kurumsal CBS platformu yeraltındaki mevcut altyapı verileri ile, kapsamlı ve entegre bir veri
tabanlı kontrol ve gözetleme sistemi olan SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), kurumsal kaynak
planlaması (ERP- Enterprise Resource Planning), müşteri ve varlık yönetimi ve saha operasyonları gibi diğer altyapı
sistemleri ile birleştirerek altyapı sistemlerinin yönetimini oldukça kolaylaştırmaktadır (Crawford, 2012). Bu çalışma
tüm bu sistemlerle entegre olabilecek yapıda tasarlanmıştır.
2. ALTYAPI BİLGİ SİSTEMLERİ
Tüm Altyapı Bilgi Sistemleri için en önemli eksik kapsamlı kurumsal CBS mimari yapısıdır. Gartner araştırma şirketi
tarafından 2009 yılında yapılan araştırmaya göre dünyada altyapı kuruluşlarının sadece %30’unda kurumsal CBS vardır
(Dangermand, 2010). Coğrafi Bilgi Sistemleri’nin bileşenleri olarak kabul edilen; donanım, yazılım, veri, method ve
insan kavramları Altyapı Bilgi Sistemleri mimarisi içerisinde yer almaktadır. Altyapıya özgü işleyişler göz önünde
bulundurulduğunda CBS bileşenleri kapsayan altyapı bileşenlerinden bahsetmek mümkündür (Meehan, 2007).
Kapsamlı bir Altyapı Bilgi Sistemi iç içe geçmiş bileşenlerden oluşmaktadır (Şekil 1).
TMMOB COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ KONGRESİ 2013
11-13 Kasım 2013, Ankara
Şekil 1: Altyapı Bilgi Sistemlerinin Mimarisi ve Bileşenleri
Bu çalışmada altyapı gruplarından doğal gaz için veri modelleri bileşeni ayrıntılı incelenmiştir. Veri modeli çalışması
için öncelikle iş akışlarının doğru ve eksiksiz şekilde belirlenmiş olması şarttır. İş akışları kurulduktan ve süreç
modelleri belirlendikten sonra veri modellerinin oluşturulmasına gerek duyulmaktadır. Veri modelleme en basit hali ile
iş akışında gereksinim duyulan verilerin yapısının anlatılmasıdır. Günümüzde çoğu veri modelleri veri gösteriminde
standart formatlara sahip Birleşik Modelleme Dili (Unified Modeling Language-UML) dilinde gösterilmektedir. Veri
modellemenin amacı; bir gösterim içerisinde iş akışları ve süreç modellemede kullanılan verilerin üç ana bileşenini
yakalayabilmektir. Bu bileşenler;
• Öznitelikler: Konumu bilinen nesnelere ait bilgilerdir. Örneğin; doğalgaz hattına ait malzeme bilgisi, hattı
ölçen kurum vb.
• İlişkiler: Farklı objeler arasında tanımlanan ilişkilerdir. Örneğin; servis kutusu ve doğalgaz hattı arasındaki
ilişki vb.
• Davranışlar: Öznitelikler arasındaki etkileşimlerdir. Örneğin; doğal gaz ana hattı için hangi tür malzemeler
uygundur, malzemeye göre çap değerlerinin seçilebilmesi vb. (Meehan, 2007).
Bu çalışmada veri modelinin öznitelikler esas alınmış olup doğal gaz veri kümesinden vanalar için öznitelikler analiz
edilmiştir. Yapılan değerlendirmeler ışığında altyapılar için mevcut verilerin incelenerek doğal gaz için CBS’ ye uygun
bir veri modeli tasarlanmıştır.
3. VANA KATMANI ANALİZİ
İlk olarak Türkiye’de ki doğal gaz veri yapı incelenmiş ve temel doğal gaz şebekesi terimleri 5 ana başlık altında
toplanmıştır. Bunlar;
Basınç Düşürücüler: 20 ya da 25 barlık yüksek basınçlı gazı 4 bar ve 4 bar basıncı 0.5 bar basınca indiren
istasyonladır.
Gaz Hatları: Yüksek basınçlı doğalgazın belirli bölgelerde kurulu bölge istasyonuna gitmesini sağlayan ana iletim
(çelik) ve dağıtım hatları (polietilen) olarak gruplandırılan hatlardır.
Vanalar: Oda içerisine tesis edilen ana şebeke vanaları ve gözetleme deliği bulunan kapalı kasa içerisine monte edilen
dağıtım şebekesi vanalarıdır.
Bağlantı Elemanları: Hatlarla taşınan gazın dağıtımı sırasında kullanılan ekipmanlardır. Tee, Kep, Saddle Tee,
Manşon, Redüksiyon gibi türlere ayrılırlar.
Servis kutusu: 4 bar basınçta basınç düşürücü istasyonlarından çıkan ve polietilen dağıtım hatları ile taşınan gaz, gaz
hatları ile uygun yerlere konulmuş servis kutularına kadar getiren ve bu kutulara monte edilmiş servis regülatörleri
aracılığı ile 21 veya 300 mbar basınca düşürerek abonelerin tüketimine sunulmasını sağlayan ekipmandır (Duran,2004).
TMMOB COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ KONGRESİ 2013
11-13 Kasım 2013, Ankara
Bu çalışmanın amacı doğal gaz veri kümesinden vanalar için iş akışlarını ve süreç modellerini içeren CBS tabanlı bir
veri modeli tasarlanmaktadır. Türkiye’de kullanılan mevcut doğalgaz veri grupları incelendiğinde vanalar için 15 adet
detay bulunduğu belirlenmiştir. Ülke genelinde kullanılan veri yapılarının incelenmesi sonrasında elde edilen bu
detaylar Tablo 1’de sunulmuştur.
Tablo 1: Mevcut sistemdeki vana detayı
Detay Adı
VanaPE40
VanaPE63
VanaPE110
VanaPE125
VanaCelik2
VanaCelik3
VanaCelik4
VanaCelik6
VanaCelik8
VanaCelik10
VanaCelik12
VanaCelik14
VanaOdasi
CelikVanaNumarasi
PEVanaNumarasi
Geometri
NOKTA
NOKTA
NOKTA
NOKTA
NOKTA
NOKTA
NOKTA
NOKTA
NOKTA
NOKTA
NOKTA
NOKTA
ALAN
YAZI
YAZI
3.1 Detayların Sınıflandırılması
Bu yapı incelendikten sonra detayların değerlendirilirmiş tüm bu detaylar yeniden sınıflandırılmıştır. Detayların yeniden
sınıflandırılması işleminde izlenen yöntem;
• Tek bir detay içerisinde toplanabilecek detaylar teke indirilmiştir.
• Alt tip olarak tanımlanabilecek detaylar alt tip özelliği olarak eklenmiştir.
Bu maddeler dikkate alınarak 15 adet olan detay sayısı 2 olarak yeniden düzenlenmiştir. Alan geometrisine sahip vana
odası katmanı vana detayından ayrılarak kendi başına bir katman olarak değerlendirilmiştir. Vana katmanındaki
numarayı gösteren yazı değerleri vana detayında öznitelik olarak depolanacaktır. Yeniden sınıflandırılan detay sınıfları
ve alt tipler toplam 2 adet olarak Tablo 2’de sunulmuştur.
Tablo 2: Yeniden sınıflandırılan vanalar detayı
Detay Adı
Detay Geometrisi
Vana
Nokta
Vana Odası
Alan
Alt Tip
Polietilen
Çelik
Oda
Odacık
Yer üstü
Gömülü
Tip
Yeniden sınıflandırılan detayların öznitelikleri, veri tipleri, varsayılan değerleri ve gereklilikleri tespit edilmiştir. Bu
tespit aşağıdaki hususlar dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir.
• Mevcut üretim modelinde kullanılan detaylardan özniteliğe dönüştürülebilenler,
• Sistemi daha kurumsal ve yönetilebilir yapacak ve detaylara anlam kazandıracak özniteliklerdir.
Bazı öznitelikler için tanımlanmış olan değerler seçmeli olacak şekilde tasarlanmıştır. Vana detayı için yeniden
sınıflandırılan detaylar, öznitelikler, varsayılan değerler ve bu öznitelikler için kullanılan tablo isimlerinin birkaç örneği
Tablo 3’de sunulmuştur.
TMMOB COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ KONGRESİ 2013
11-13 Kasım 2013, Ankara
Tablo 3: Vana detay sınıfına ait öznitelikler, tanımlanan değerler.
Detay
Adı
Vana
Öznitelikler
SeriNumarasi
Tur
Alttur
Malzeme
Cap
KullanimAlani
DosemeYili
Pozisyon
Durumu
MarkaModel
OperasyonBasinci
KontrolSekli
KapamaYonu
GazlanmaTarihi
LisansSahibi
Klaslar
Aciklama
DevreyeAlanKisi
OlusturanKisi
OlusturmaTarihi
VeriKaynagi
GuncelleyenKisi
GuncellemeTarihi
KonumTanimi
Veri Tipi
Metin
Tam Sayı
Tam Sayı
Tam Sayı
Tam Sayı
Tam Sayı
Tarih/Saat
Tam Sayı
Tam Sayı
Metin
Tam Sayı
Tam Sayı
Tam Sayı
Tarih/Saat
Tam Sayı
Tam Sayı
Metin
Metin
Metin
Tarih/Saat
Tam Sayı
Metin
Tarih/Saat
Metin
Tablo
(Look Up)
Vana_Tur
Vana_Alt_Tur
Malzeme
Cap
Vana_Kul_Alani
Vana_Pozisyon
Durumu
Basinc
Vana_Kont_Sekli
Vana_Kap_Yonu
Lisans
Klas
Malzeme
0
1
Polietilen
Çelik
Vana_Pozisyon
0
1
Kapalı
Açık
Vana_Kap_Yonu
0
1
Sağ
Sol
Veri_Kaynagi
0
1
2
Sahada Ölçülmüş
Temin Edilmiş
Sayısallaştırılmış
Veri_Kaynagi
Tablo 3’de görüntülendiği üzere mevcut sistemde ayrı katmanlar halinde depolanan özellikler öznitelik olarak
tanımlanmış böylece bu değerler metin formatından sayı türüne çevrilerek sorgulanabilir hale getirilmiştir. Ayrıca
mevcut sistemde yazı olarak depolanan bir çok özellik yine öznitelik olarak depolanmış ve vana katmanına gelişmiş
CBS analizleri için gerekli bir çok yeni öznitelik eklenmiştir. Veri kaynağı, pozisyonu ve kapama yönü yeni eklenen
özniteliklerden bir kaçına örnektir. Bazı özniteliklerin tablolar (look-up) yardımı ile seçilebilir hale dönüştürülmesi
sonucunda kullanıcıların hatalı giriş yapmalarına engel olunduğu gibi zamandan da oldukça tasarruf edildiği
gözlemlenmiştir. Yeni model ile veri üretim oranlarında oldukça dikkat çeken değişimler gözlemlenmiştir. Mevcut
sistem ve yeni tasarlanan yeni model ile vana katmanı için elde edilen oranlar Şekil 2’de paylaşılmıştır.
Şekil 2: Veri üretim değişimleri
TMMOB COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ KONGRESİ 2013
11-13 Kasım 2013, Ankara
Şekil 2’de görüntülendiği üzere mevcut veri yapısı ile kullanıcı manuel veri üretim ile daha çok veri ürettiği ve otomatik
gelebilecek alanların oldukça az olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca yeni sistem ile toplu seçimler yapılarak ortak veriler
oluşturulması mümkündür ve bu oran % 8den %30’lara kadar artmıştır.
4. SONUÇLAR
Bu çalışma ile Türkiye’de ki doğal gaz veri kümesinden vana bileşeni incelenerek coğrafi veritabanı mantığına göre
yeni bir model oluşturulmuştur. Bu model kullanılacak yazılım ve veritabanından bağımsız olarak geliştirilmiştir.
Yapılan araştırmalarda Türkiye’de altyapı verileri için yaygın olarak kullanılan yazılımlar gözlemlenmiş fakat bu
yazılımların çoğu altyapı kuruluşu tarafından kullanılmasına rağmen her kurum için yazılımın sahip olduğu detay
sayıları, detay isimleri, depolanma şekilleri farklılık göstermektedir. Bu veriler coğrafi veri tabanı yapısına sahip
olmadıkları için ya öznitelikleri mevcut değil veya öznitelik bilgileri münferit dosyalarda depolanmaktadır. Bir kısım
verilerin öznitelikleri de sembol, metin (text) olarak grafik ortamında tutulmaktadır, ancak bu tür depolama yöntemleri
sadece görsel olarak detay hakkında fikir vermekte herhangi bir analize imkan vermemektedir.
Mevcut sistem ile vanalar katmanı için;
• Tek bir detay altında toplanabilecek bazı detayların farklı bir veya birden fazla detay olarak depolandığı tespit
edilmiştir,
• Veritabanına sahip kurumlar özniteliklerini veritabanında depolamakta fakat grafik veriyi yazılımın
kısıtlamaları nedeniyle veritabanında coğrafi olarak depolayamamaktadır. Sadece sözel veriler veri tabanında
tutulduğu için grafik ve sözel veri arasındaki ilişki anahtar bir öznitelik ile sağlanmakta ve bu anahtar alan
manuel her kayıt için doldurulmaktadır. Bu sorunun vana verilerinin güncellenmesi noktasında sıkıntılara
sebep olduğu,
• Öznitelik bilgilerinin sayısının ve içeriklerinin yetersiz olduğu ve geliştirilmesi gerektiği tespit edilmiştir.
Analiz çalışmalarında bahsi geçen öznitelik olarak depolanacağı halde detay olarak depolanmış vana verileri için
yaklaşık %92 (Vana detay 14 iken 1 detay altında toplanmıştır) oranında detay sayısında azalma tespit edilmiştir. Doğal
gaz veri kümesinde ki diğer bileşenler içinde gerekli çalışma yapıldığında bu oran değişecektir. Mevcut sistemde her
detay için tek tek gerekli analizler yapılırken yeni model ile detay sayısının azalması nedeniyle iş gücünde aynı oranda
azalma olmuştur. Vana detayı için yapılan bu çalışmanın diğer bileşenler içinde tamamlanması hakinde doğal gaz veri
kümesi için coğrafi veri tabanı mantığına uygun bir model elde edilmiş olur.
KAYNAKLAR
Crawford D., 2012. Implementing A Utility Geographic Information System For Water, Sewer, And Electric, Doktora
Tezi, Northwest Missouri State University Maryville, Missouri
Dangermond, J., 2010. Geographic Knowledge: Our New Infrastructure, Winter 2010/2011 ARCNEWS
Duran, Z., 1996. Doğalgaz Bilgi Sistemi Pilot Projesi Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü,
İstanbul.
Meehan, B. 2007. Empowering Electric and Gas Utility with GIS.. 1-36 sayfa.