Bedeutung der Netzinformationssysteme

Durch die stetig wachsende Infrastruktur im Bereich der Ver- und Entsorgungsnetze ist für einen sicheren und wirtschaftlichen Betrieb der Energie- und Wasserversorgung eine detaillierte Dokumentation über Lage und technische Eigenschaften der Versorgungsnetze sowie über kaufmännische Werte der verwendeten Wirtschaftsgüter notwendig und in technischen Regeln und Normen gefordert. Die in den vergangenen Jahren zu beobachtenden Entwicklungen im DV-Bereich haben es auch den Leitungsbetreibern ermöglicht, für ihre Dokumentationsform und die Auswertung ihrer Daten neue Wege zu beschreiten.

Als spezielle Ausprägung eines GIS hat sich in diesem Bereich das Netzinformationssystem (NIS) herausgebildet. Andere in diesem Zusammenhang verwendete Begriffe sind beispielsweise Betriebsmittelinformationssystem (BIS), Technisches Betriebsmittel-Informationssystem (TBIS) und Geographisch-technisches Informationssystem (GTIS).

Für alle zum Netz gehörigen Betriebsmittel werden grafische und alphanumerische Daten so strukturiert vorgehalten, daß alle Anforderungen interner und externer Benutzer erüllt werden können [DVGW 1990].

Das hierbei abgebildete Teilsystem der realen Welt ist also das Versorgungsnetz mit seinen Betriebsmitteln, den zwischen ihnen bestehenden Beziehungen und den darauf ablaufenden Prozessen. Betriebsmittel (und weitere Dinge), Beziehungen und Prozesse gilt es, zu erkennen, zu beschreiben und im System zu modellieren. Dabei ergeben sich verschiedene, für Netzinformationssysteme spezifische funktionale Anforderungen.

Mit der Umstellung von analoger auf digitale Bestandsdokumentation und der damit verbundenen Erfassung der benötigten Informationen wird der Grundstein einer Datenspeicherung für Jahrzehnte gelegt. Die digitale Leitungsinformation stellt dann graphische und alphanumerisch beschreibende Daten des Rohrnetzes als Dienstleistung sowohl für technische und kaufmännische Unternehmensbereiche als auch für externe Stellen zur Verfügung.

Spezifische Eigenschaften

Netzinformationssysteme stellen als Spezialform eines GIS auch spezielle funktionale Anforderungen hinsichtlich ihres effizienten Einsatzes:

  • Erfassungsmethoden: Die Datenerfassung erfolgt in den meisten Fällen konstruktiv auf der Grundlage der Liegenschaftskarte. Das NIS muß dazu eine große Vielzahl von leistungsfähigen Konstruktionsverfahren bereitstellen wie z.B.

    • Fällen von Loten,

    • Verlängern von Linien,

    • Schnitt verschiedener graphischer Primitiver,

    • Bildung von Parallelenscharen, …

    Die zur Konstruktion verwendeten Maßangaben sind durch korrespondierende Bemaßungsmöglichkeiten in der Graphik zu dokumentieren. Neben konstruktiven Erfassungsverfahren ist häufig noch die Möglichkeit zur Übernahme von Tachymeterdaten bei der Bestandseinmessung durch elektrooptische Tachymeter gefordert.

  • Führung der Netzlogik: Der sinnvolle Einsatz eines Systems für Bereiche wie Stadtentwässerung, Strom- und Wasserversorgung oder Straßenbeleuchtung setzt die Führung der Netzlogik (Netztopologie) im System voraus. So kann die Datengrundlage für Netzberechnungsprogramme bereitgestellt sowie die Netzanalyse (Netzverfolgung) im Störungsfall gesichert werden. Dabei sollte die Stellung von Schaltern und Schiebern (offen, geschlossen) sowie gegebenenfalls die Fließrichtung Berücksichtigung finden. Der logische Zusammenhang ist auch zwischen Betriebsmitteln und zugehörigen Detail- oder Sonderzeichnungen zu gewährleisten.

  • Schnittstelle zur Übernahme der Liegenschaftskarte: Leitungsnetze sind von ihrer Lage her sowie durch logische Zusammenhänge stark mit Inhalten der Liegenschaftskarte verbunden: Flurstücksgrenzen und Gebäude stellen für viele Leitungen den Lagebezug dar, Leitungen verlaufen innerhalb von Flurstücken öffentlichen oder privaten Besitzes, und es sind im wesentlichen Gebäude, die durch Leitungsnetze erschlossen werden. Bei Leitungsverlauf in privaten Grundstücken sind entsprechende Rechte zu erfassen und zu verwalten. Gebäude sind durch Gemeinde, Straße und Hausnummer gekennzeichnet – Informationen, wie sie beispielsweise auch als Fachattribute für Hausanschlüsse benötigt werden. Die Übernahme der Automatisierten Liegenschaftskarte (ALK) mit ihrer Lageinformation, ihren Flurstücks- und Gebäudekennzeichen über das landesspezifische Schnittstellenformat schafft hierfür eine wesentliche Voraussetzung. Durch einen automatisierten Abgleich dieser Informationen mit den Inhalten der ALK kann die Aktualität dieses
    Sekundärnachweises

    sichergestellt werden.

    Liegt die Liegenschaftskarte noch nicht in digitaler Form vor, kann es hilfreich sein, diese zu scannen und als Rasterhintergrund zu übernehmen. In manchen Fällen unternimmt es auch das Versorgungsunternehmen selbst – nach Möglichkeit in Abstimmung mit der Vermessungsverwaltung -, die Liegenschaftskarte zu erfassen.

  • Detail- und Sonder- und Schemazeichnungen: Eine weitere wichtige Anforderung an Netzinformationssysteme ist die Möglichkeit, Detail- und Sonderzeichnungen erfassen, mit den Anlagenteilen logisch zu verknüpfen, am Bildschirm aufzurufen und in die Zeichnungsausgabe zu integrieren. In diese Kategorie sind auch die Längsschnitt- und Querschnittsdarstellungen zu zählen. Wesentlich ist die weitgehend automatisierte Ableitung aus dem Bestandsplan. Einen Schritt weiter geht noch die schematisierte Darstellung, in der die räumliche Lage nahezu gänzlich unberücksichtigt bleibt. Wesentlich ist die Darstellung der netzlogischen Zusammenhänge.

  • Anbindung weiterer Softwaresysteme: Hier ist zunächst die Möglichkeit der Netzberechnung zu nennen. Netzberechnungen haben im Bereich hydraulischer und elektrischer Netze eine große Bedeutung für die Planung und den praktischen Betrieb. Berechnungsverfahren im Bereich der Versorung mit elektrischer Energie sind unter anderem Lastflußberechnung, Kurzschlußberechnung und Oberschwingungsberechnungen. Bei den Berechnungsverfahren für die Sparten Gas und Wasser kann zwischen strangbezogener Berechnung und knotenbezogener Berechnung unterschieden werden. Für Netze der Stadtentwässerung können verschiedene Abflußbeiwerte bis hin zu Rückstau- und Überflutungshöhen berechnet werden.

    Die Berechnung selbst erfolgt in aller Regel außerhalb des GIS. Die Eingabedaten jedoch für diese Modellberechnungen sind aus dem GIS- Datenbestand abzuleiten (z.B. durch die Bildung von Rechennetzknoten und die Zuordnung von Verbrauchswerten zu ihnen) und an die externen Berechnungsprogramme zu übergeben. Ergebnisse können an das GIS zurückgeliefert werden.

    Neben der Netzberechnung gewinnt die Kopplung mit technisch-administrativen DV-Systemen (beispielsweise für Instandhaltung, Liegenschaftsverwaltung, Zählerwesen) und kommerziell-administrativen Anwendungen wie Jahresverbrauchsabrechnung, Anschlußbearbeitung) zunehmend an Bedeutung.

Planarten

Aus dem Datenbestand eines NIS werden verschiedene graphische Darstellungen abgeleitet. Zu ihnen zählen folgende Planarten:

  • Bestandspläne,
  • Übersichtspläne,
  • Schemapläne,
  • Rechennetzpläne sowie
  • weitere Planarten.


Bestandspläne

Als aktueller, graphischer Nachweis aller Leitungen und Betriebseinrichtungen des Versorgungsnetzes geben den verschiedenen Sachgebieten des Unternehmens sowie externen Stellen (Planungsbüros, Baufirmen, Privatleuten) Auskunft über den Leitungsbestand. Bestandspläne müssen es auf der Grundlage der Liegenschaftskarte ermöglichen, einen zuverlässigen Bezug der Leitungslage zu anderen Leitungen sowie Grenzen und Bauwerken herzustellen. Somit sind sie ein wesentliches Hilfsmittel für Planung, Bau, Betrieb und Unterhaltung des Rohrnetzes.

Grundlage für die Gestaltung der Bestandsplänen sind technische Regeln und Normen (wie DIN 2425 und GW120 des DVGW Regelwerkes). Die darin aufgeführten Kurzzeichen, Darstellungsweisen und Planzeichen werden verwendet. Leitungen bzw. Kabel werden mit wesentlichen Attributwerten eingetragen. Der Anschrieb wird aus den Fachdaten abgeleitet, die in der Datenbank gespeichert sind. Stellen großer Leitungsdichte (z.B. vor Stationen oder im Kreuzungsbereich) können zusätzlich als Detailzeichnung vergrößert ausgegeben werden.

Da Leitungsnetze in vielen Fällen unterirdisch verlegt sind, muß ihre Lage hinreichend genau aus den Plänen ableitbar sein. Dabei ist zwischen lagegetreuer und generalisierter Form der Plandarstellung zu unterscheiden. Eine lagegetreue Darstellung wird man in der Regel für Bestandspläne des Wasser-, Gas- und Abwassernetzes wählen. Ein anderes Vorgehen wird man für die Dokumentation elektrischer Netze (wegen der hohen Kabeldichte) sowie von Netzen der Wärmeversorgung (wegen der parallel geführten Rohrleitungen) wählen. Entweder wird im Sinne einer Generalisierung nur die Lage eines Kabels bzw. eines Rohres repräsentativ für die übrigen als Trasse im Planwerk dargestellt („Trassenplan“), oder man wird im Bereich der elektrischen Netze die Kabel eines Kabelbündels soweit gespreizt darstellen (verdrängen), daß sie im jeweiligen Arbeitsmaßstab noch unterschieden werden können. Im letzten Fall wird man eines der Kabel als Bezug lagerichtig einbringen oder es in generalisierter Form mit den auf die Örtlichkeit bezogenen Maßen im Plan darstellen. Bei lagerichtiger Darstellung kann dann der Bezug zu Grenzen oder Bauwerken aus dem Plan abgegriffen oder digital errechnet werden. Ansonsten greift man auf die eingetragenen Maße zurück, um einen solchen Bezug herzustellen.

Unterschieden werden kann ebenfalls zwischen Einsparten- und Mehrspartenplänen. Bei Einspartenplänen werden die Betriebsmittel eines Versorgungsnetzes dargestellt. Bei Mehrspartenplänen werden mehrere Netze gleichzeitig im Plan wiedergegeben.


Übersichtspläne

Übersichtspläne geben als aktueller, graphischer Nachweis aller Leitungen und Betriebseinrichtungen des Versorgungsnetzes in allgemeinerer Form Auskunft für die verschiedenen Sachgebieten des Unternehmens, kommunaler Ämter sowie fremden Stellen über den Leitungsbestand. Sie dienen unter anderem der Unterstützung des Netzbetriebs, beispielsweise bei der Planung von Erweiterungen oder Veränderungen im Rohrnetz. Je nach Größe des Versorgungsgebiets werden das gesamte Netz oder einzelne Ortsteile im Überblick dargestellt.

Aufgrund der im Übersichtsplan notwendigen Generalisierung wird häufig auf die Darstellung der Anschlußleitungen verzichtet. Absperreinrichtungen werden soweit dargestellt, wie sie für den Betrieb wichtig sind. Auch die Wiedergabe von Fachdaten wird auf weniges beschränkt.


Schemapläne

Schemapläne im Bereich der Leitungsnetze ähneln schematischen Darstellungen, wie sie auch für Verkehrsnetze angewendet werden. Der räumliche Bezug der dargestellten Betriebsmittel spielt nur eine untergeordnete Rolle; wesentlich ist der Übersichtscharakter der Darstellung unter Erhaltung der topologischen Zusammenhänge. Aus Gründen der Lesbarkeit der Darstellung wird man sich auf bestimmte Elemente des Netzes beschränken, beispielsweise auf eine bestimmte Druckstufe eines Gasversorgungsnetzes oder auf das Mittel- und Hochspannungsnetz im Bereich der Versorgung mit elektrischer Energie. Wesentliche Attribute können ebenfalls in die Graphik mit aufgenommen werden. Durch die beschriebene Reduktion auf bestimmte Netzteile und ihre netzlogischen Zusammenhänge können Pläne dieser Art relativ leicht in das System eingebracht werden. Sie dienen häufig als Grundlage der Datenbereitstellung für Netzberechnungsprogramme.


Rechennetzpläne

Die Ergebnisse der Berechnungsvorgänge sollten wieder zurück in das GIS übertragen werden. Die Darstellung der Ergebnisse wird dann als Tabelle sowie als Ergänzung zu Bestands- bzw. Übersichtsplänen erfolgen.


Weitere Planarten

Schäden an Leitungen, Kabel, Haltungen und Armaturen werden in Form eines Störmeldungskatasters erfaßt. Im Bereich der Stadtentwässerung spielt in diesem Zusammenhang die Übernahme von Ergebnissen einer Fernaugenuntersuchung eine besondere Rolle. An das Kanalisationsnetz angeschlossene Unternehmen können in einem Indirekteinleiterkataster geführt werden. In Abrechnungsgebietsplänen werden Elemente des Leitungsnetzes mit den durch sie erschlossenen Flurstücken in Beziehung gebracht, um so die Erschließungskosten anteilig zu bestimmen. Die Planung von Erneuerungsmaßnahmen oder des weiteren Netzausbaus wird in Form von Projektplänen durchgeführt. Das GIS muß dabei in der Lage sein, Planungszustände (eventuell mit mehreren Varianten) im System zu führen.

Literatur

  • Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., 1990: Netzinformationssystem – Aufbau und Fortführung mit Hilfe der grafischen Datenverarbeitung (GDV). DVGW Regelwerk, Technische Mitteilung Hinweis GW 122, 22 S., ISSN 0176-3512

  • Bernhardt, U., 1994:
    Geo-Informationssysteme in EVU

    . VWEW-Verlag, Frankfurt am Main, 316 S., ISBN 3-8022-0394-1