Sistema de Informação Geográfica na Internet Sistema de monitorização de redes de abastecimento de água e saneamento MALHADAS, Rui; FERNANDES, Nuno; LOPES, Frederico; COELHO, António; MOURA, João Paulo Resumo As redes de abastecimento de água e saneamento têm vindo a aumentar nos últimos tempos, com este aumento cresce também a necessidade de apostar na melhoria da qualidade de serviço. Neste projecto foi desenvolvido um Sistema de Informação Geográfica contendo toda a informação referente à rede de abastecimento de água e saneamento da região Transmontana e Alto Duriense. Ao longo deste artigo serão descritas as funcionalidades e serviços a disponibilizar, bem como a arquitectura a utilizar. Por fim, serão apresentadas algumas conclusões e trabalho futuro com o projecto implementado. PALAVRAS-CHAVE: Abastecimento de Água/Saneamento, Monitorização/Gestão de Obras, SIG na Internet. INTRODUÇÃO 1. Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro Foi a 26 de Outubro de 2001 que a concessão do Sistema Multimunicipal de Abastecimento de Água e Saneamento de Trás-os-Montes e Alto Douro foi atribuída pelo então ministro do Ambiente e Território, José Sócrates, à empresa Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro, S. A. (ATMAD). Construir, gerir e explorar o Sistema Multimunicipal de Abastecimento de Água e Saneamento desta região é o principal objectivo desta empresa, que, numa fase inicial, começou com 27 municípios accionistas e que hoje conta já com 32, divididos por seis agrupamentos de concelhos. Alto Tâmega: Boticas, Chaves, Montalegre, Ribeira de Pena, Valpaços e Vila Pouca de Aguiar. Terra Fria Transmontana: Bragança e Vinhais. Terra Quente Transmontana: Alfândega da Fé, Macedo de Cavaleiros, Mirandela e Vila Flor. Vale do Douro Superior: Freixo de Espada-à-Cinta, Mogadouro, Torre de Moncorvo e Vila Nova de Foz Côa. Vale do Douro Norte: Alijó, Mesão Frio, Murça, Peso da Régua, Santa Marta de Penaguião, Sabrosa e Vila Real. Vale do Douro Sul: Armamar, Lamego, Moimenta da Beira, Resende, S. João da Pesqueira, Sernancelhe, Tabuaço e Tarouca. Trata-se do maior projecto de investimento no sector do ambiente a favor desta região, garantindo um abastecimento fiável de água em quantidade e qualidade, contribuindo para a promoção do nível de vida das populações, da melhoria da saúde pública e da qualificação do património ambiental regional. 2. Abastecimento de Água O objectivo do Sistema Multimunicipal passa por aumentar os níveis de atendimento da população para 95% ao nível do abastecimento de água e 85% no que concerne ao saneamento de águas residuais. Pretende ainda cumprir a legislação nacional e comunitária em termos de qualidade de água. Ou seja: contribuir para melhorar a qualidade ambiental e de vida das populações, de acordo com os padrões comunitários com um custo social aceitável. O Sistema Multimunicipal compreenderá 29 sub-sistemas integrados, sendo um de reforço de água bruta, mais sete sistemas autónomos provisórios. Assim, terá 31 captações de água; 25 estações de tratamento de água (ETA); 1343 km de condutas adutoras; 92 estações elevatórias; 93 reservatórios de entrega. Números que elucidam bem a dimensão deste projecto, que terá duas vertentes diferenciadas de operacionalização e uma mista. Uma delas será a partir de origens já construídas e contempla 22 origens de água. Prevê-se ainda: a construção de 17 ETAs; a construção e/ou remodelação de 71 reservatórios; a construção de 70 estações elevatórias e, ainda, a construção de 887 km de adutoras. Para o Abastecimento de Água a partir da construção de novas origens serão implantadas sete novas origens e construídas 22 estações elevatórias; 386 km de condutas adutoras.
Figura 1. ETA de Eixos Figura 2. Ciclo de tratamento de água 1 3. Rede de Saneamento A dotação da região de Trás-os-Montes e Alto Douro, de uma rede de saneamento capaz de responder às exigências populacionais e ambientais terá uma execução faseada. A primeira contempla uma vasta panóplia de intervenções e vários concursos públicos. Assim, serão construídas/remodeladas 38 estações de tratamento de águas residuais (ETAR); construídas de raiz 78 estações elevatórias e 227 km de emissários. A construção destes sub-sistemas permitirá servir aglomerados com população superior a dois mil utentes. Na fase mista, Saneamento e Abastecimento de Água, as obras de saneamento terão como objectivo aglomerados de menos de dois mil habitantes e cujas intervenções passam pela construção de 55 ETARs de pequena dimensão e de 14 estações elevatórias. Serão ainda instalados 112 km de condutas e emissários. Figura 3. ETAR de Resende Figura 4. Ciclo de tratamento de águas residuais 2 SISTEMAS DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) O incremento das redes de abastecimento de água e de saneamento de águas residuais, bem como a sua crescente complexidade, obrigam ao desenvolvimento e utilização de ferramentas de gestão e monitorização. Apesar dos mapas existirem há já muitos anos, e a sua utilização estar por demais vinculada ao nosso quotidiano, no entanto, estes apresentam diversos inconvenientes. Em primeiro lugar, são estáticos e fazer alterações pode tornar-se complicado e dispendioso. Um mapa de grandes dimensões complica a sua consulta e dependendo do utilizador, retirar informações do mesmo pode ser uma tarefa complexa. 1. Implementação de um SIG Uma rede de abastecimento de água e saneamento numa região que abrange uma vasta área, com um grande número de componentes e um emaranhado de tubagens, pode tornar-se complexa. São quilómetros de tubagens de vários tipos e dezenas de equipamentos e construções que constituem toda uma rede. Com tão grande complexidade justifica-se a passagem de toda a informação para um formato digital e construir um SIG. Assim, torna-se numa tarefa muito mais simples e rápida fazer o levantamento e actualização das redes e dos equipamentos. 1 http://www.profcupido.hpg.ig.com.br 2 http://www.casaautonoma.com.br
A tarefa de identificação e localização das avarias é uma tarefa que fica facilitada com a utilização do SIG. Assim, e sabendo qual o local da avaria, podem-se identificar quais os componentes existentes no local, melhorando assim as tomadas de decisão. Podem ser preparadas as intervenções antes de se chegar ao local, identificando os componentes a substituir, conseguindo-se assim uma redução no tempo de intervenção. Esta será uma mais valia para uma melhoria na qualidade de serviço. Se este SIG estiver on-line, as vantagens são ainda maiores uma vez que a partir de qualquer ponto de acesso à Internet, os técnicos têm acesso a todos os dados referentes à rede. No que diz respeito à utilização deste tipo de tecnologia em sistemas de monitorização de redes de abastecimento de água e saneamento, nota-se ainda uma deficiência de dados disponibilizados on-line. Figura 5. Rede de emissários de Vila Real Figura 6. Rede de emissários do Peso da Régua PUBLICAÇÃO NA INTERNET DA INFORMAÇÃO Sendo a água um bem natural e essencial à vida, é também um bem que devemos preservar dado que não sabemos até quando podemos contar com ele. Para tal, um dos objectivos da publicação do SIG on-line é sensibilizar o cidadão de todo o complexo processo, que vai desde a captação da água, até que esta chegue ás torneiras. Também o processo de recolha das águas residuais, até ao seu tratamento e posterior descarga nos rios para reutilização é um dos objectivos deste projecto. Figura 7. Ciclo da água
A informação relativa ao abastecimento de água e saneamento a disponibilizar, passará por toda a rede e equipamentos existentes, sendo possível um utilizador ter acesso a dados multimédia, como fotografia e vídeos, e a informação alfanumérica. A partir de um ponto georeferenciado, um utilizador pode visualizar todo o percurso da água até chegar aos pontos de consumo doméstico ou industrial, bem como visualizar o percurso das águas residuais desde um ponto até à devolução das águas aos rios após o seu tratamento. A publicação dos relatórios georeferenciados da qualidade da água será também disponibilizada ao grande público. Figura 8. Template de página SOLUÇÃO MÓVEL DE GESTÃO TÉCNICA Para além de toda a informação georeferenciada referente à rede de abastecimento de água e saneamento, será criada uma área restrita para gestão de obras. Esta área estará apenas disponível para utilizadores que mediante a validação de um login e uma palavra passe terão acesso a dados de carácter técnico. Nesta área reservada será possível gerir às obras em curso, obras futuras ou manutenção das redes e/ou equipamentos. No que diz respeito ás obras em curso, será disponibilizada a natureza da obra, o número do concurso público, data de início da obra, data prevista para conclusão da obra, empresa que está a efectuar a obra, bem como toda uma vasta informação relevante para os técnicos. Também a informação referente ás obras futuras estará disponível nesta área reservada. A natureza da obra georeferenciada, data de início desejada, data de fim desejada, o pedido de concurso público, etc. Após a publicação do concurso público, estas obras passarão para a gestão de obras em curso. Está área não terá apenas informação relativa a obras, mas também dados referentes à gestão e manutenção das redes e equipamentos. Esta terá duas acções importantes. Uma será a acção preventiva, que passará pela manutenção periódica dos equipamentos a fim de se alongar o tempo de vida dos equipamentos, e outra será a acção curativa, onde serão registadas as intervenções após danos. Mais uma vez, o facto de toda a informação ser disponibilizada on-line, contribui para uma melhor gestão de toda a rede. A partir de qualquer ponto de acesso à Internet, os técnicos podem ter toda a informação que necessitem sem que para isso seja necessária uma deslocação à empresa, ou tenham que transportar toda a informação em papel. ARQUITECTURA A UTILIZADA Foi utilizada a tecnologia fornecida pela Intergraph para a realização deste projecto. O GeoMedia Professional para a criação do SIG e o GeoMedia WebMap para a publicação na Internet do SIG.
Figura 9. Arquitectura utilizada A figura acima representa a arquitectura utilizada na elaboração deste sistema. A arquitectura cliente-servidor implementada permite dispor de toda a informação centralizada num único servidor e aceder-lhe a partir qualquer terminal com ligação à Internet. O servidor é constituído por uma base de dados georeferenciada contendo toda a informação relevante para o nosso sistema. É com esta base de dados que o SIG é construído. Utilizando HTML, ASP e VBScript será construída a página com todas as funcionalidades a disponibilizar, que juntamente com o GeoMedia WebMap fica disponível para ser colocada on-line. Utilizando os protocolos HTTP e TCP/IP, e com o Internet Information Service (IIS), fica disponível na Internet todo o sistema para consulta por parte dos utilizadores. Os Utilizadores, utilizando os protocolos HTTP e TCP/IP e recorrendo a funções desenvolvidas em JavaScript podem assim aceder a todo o sistema a partir de qualquer ponto com acesso à Internet. 1. GeoMedia Professional O GeoMedia é um integrador de informação que funciona como ferramenta de visualização e análise e como plataforma para soluções SIG. O GeoMedia Professional oferece um conjunto de ferramentas de gestão de informações espaciais para uso integrado de dados, textos a mapas, ligando e cruzando informações em plataformas diferentes. Bem como oferece ainda capacidade de ler os principais formatos gerados noutros programas de geoprocessamento sem a necessidade de conversão, integrando-os dentro de um único ambiente. Segundo a Intergraph isso aumenta a produtividade na captura e funcionalidades de entrada, gestão, manutenção, análise e saída de dados. O GeoMedia Professional suporta bases de dados relacionais padrão, acessível em rede, e mantém controle sobre os dados, actualizando os mapas e as informações relacionadas, além de diminuir redundâncias e erros nas bases dos dados. 2. GeoMedia WebMap O GeoMedia WebMap é uma ferramenta que permite criar mapas e dados dinâmicos para serem visualizados na Internet utilizando o formato ActiveCGM. Este último permite combinar dados vectoriais ou raster numa janela web. As entidades vectoriais existentes na janela contêm ligações, podendo o utilizador activar ou desactiva-las. O resultado é um mapa criado dinamicamente que mantêm as relações e atributos com base de dados do SIG. Esta aplicação gera automaticamente uma página web, que para além do mapa interactivo disponibiliza funcionalidades como zoom, deslocamento, movimentos laterais, lupa para ampliar detalhes muito reduzidos. Para alem destas funcionalidades é possível colocar pesquisas que tenham sido previamente estabelecidas aquando da criação do SIG.
3. Sistema de Gestão de Base de Dados Figura 10. Sistema de Gestão de Base de Dados Neste projecto, a base de dados pode ser dividida em duas áreas distintas. A base de dados georeferenciada, e a base de dados alfanumérica contendo informações referentes ao subsistema de abastecimento e ao subsistema de saneamento. Base de dados georeferenciada é constituída por toda a informação das seis sub-regiões que constituem a zona de intervenção da empresa. Essa informação refere-se aos distritos, concelhos, freguesias, povoações e redes viárias. No subsistema de abastecimento encontra-se a informação relativa ás estações de tratamento de água, captações, estações elevatórias, reservatórios e toda a rede de condutas adutoras. O subsistema de saneamento contém toda a informação referente ás estações de tratamento de águas residuais, os emissários, as estações elevatórias e condutas elevatórias. Toda a informação referente aos concursos públicos, obras em curso, futuras obras, equipamentos, periodicidade das manutenções, tipo de intervenções a efectuar, acções curativas e preventivas, competências, moradas e contactos e relatórios de qualidade da água podem ser encontradas na base de dados alfanumérica. Estas duas áreas da base de dados encontram-se interligadas. Assim, é possível por exemplo num determinado concelho saber se existe uma estação de captação de água, onde se localiza e de que forma a água chega aos consumidores finais. CONCLUSÃO E TRABALHO FUTURO Neste momento está apenas a ser desenvolvido um protótipo desta aplicação. Apenas uma pequena área da região de Trás-os-Montes estará contemplada nesta aplicação. O objectivo, será a partir deste protótipo evoluir para uma aplicação real, onde conste toda a informação da região abrangida pela empresa ATMAD. Com o aparecimento e crescente utilização da banda larga, pode ser mais tarde implementado também um sistema de monitorização dos equipamentos em tempo real. Assim a qualquer hora, os técnicos poderiam ter acesso a informações relativas ao comportamento dos equipamentos sem que para isso seja necessária uma deslocação ao local. A detecção de comportamentos menos bons por parte destes equipamentos podem facilitar as intervenções e evitar futuras avarias. REFERÊNCIAS 1. Clarke, Keith C Getting Started with Geographic Information Systems, Prentice-Hall, 1997. 2. Michelsen, R. Jr. Hell Or High Water, American City And County, Vol. 108, Issue 3, p. 34-36, 39, MAR 1993 3. Painho, M., Peixoto, M., Cabral, P., Sena, R., Integração de Sistemas de Informação Geográfica, Universidade Nova de Lisboa. 4. Clark, Michael J. Putting water in its place: a Perspective on GIS in hydrology and water management, Geography Department and GeoData Institute, University of Southampton, Southampton, UK, 1998. 5. Ines, Amor V. M. Application of GIS and crop growth models in estimating water productivity, Agricultural Water Management, April 2002.
Rui F. MALHADAS rui.malhadas@iol.pt Estudante do 5º ano de Eng. Electrotécnica na Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro. Desenvolvimento do projecto final de curso na área das redes de abastecimento de água e saneamento para a empresa Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro, SA utilizando Sistemas de Informação Geográfica. Nuno D. FERNANDES n_fernandes@portugalmail.pt Estudante do 5º ano de Eng. Electrotécnica na Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro. Desenvolvimento do projecto final de curso na área das redes de abastecimento de água e saneamento para a empresa Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro, SA utilizando Sistemas de Informação Geográfica. Frederico Barros LOPES f.lopes@atmad.adp.pt Frederico de Barros LOPES, licenciado em Eng. Electrotécnica na Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, actualmente a exercer funções nas áreas das Telecomunicações e Informática, na Empresa Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro, S.A. Participação no Projecto de Monitorização, Controlo e Comando, do Sistema Multimunicipal de Água e Saneamento de Trás-os-Montes e Alto Douro. António Fernando Vasconcelos Cunha Castro Coelho acoelho@utad.pt É docente da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro desde 1996, cumprindo funções de Assistente no Departamento de Engenharias. Está actualmente a concluir o seu doutoramento em Engenharia Electrotécnica e de Computadores na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, intitulado "Modelação Expedita de Cenas Tridimensionais para Sistemas de Realidade Virtual". Os interesses de investigação centram-se nas áreas da Computação Gráfica e dos Sistemas de Informação Geográfica. É membro do Centro de Estudos Tecnológicos, do Ambiente e da Vida (CETAV) e participa actualmente em projectos de investigação tais como o "Serviço Cooperativo de Extensão em Trás-os-Montes e Alto Douro - Trás-os-Montes Digital" e o "3D4LBMS - Modelização Tridimensional de Ambientes Virtuais Urbanos para Serviços Móveis Baseados na Localização". João Paulo Moura jpmoura@utad.pt João Paulo Fonseca da Costa Moura, docente da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro desde 2000, actualmente a exercer funções de Assistente convidado no Departamento de Engenharias. Está em fase de conclusão do doutoramento em Engenharia Electrotécnica, na Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, tendo como tema o " Modelo de gestão de informação territorial". Os interesses de investigação centram-se nas áreas da Computação Gráfica e dos Sistemas de Informação Geográfica. É membro do Centro de Estudos Tecnológicos, do Ambiente e da Vida (CETAV) e participa, actualmente, em diversos projectos de investigação, tais como, o "Serviço Cooperativo de Extensão em Trás-os-Montes e Alto Douro - Trás-os-Montes Digital" e o "3D4LBMS - Modelização Tridimensional de Ambientes Virtuais Urbanos para Serviços Móveis Baseados na Localização". Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro Grupo de Computação Gráfica Depart. de Engenharias - Edif. II Quinta do Prados 5000-911 Vila Real Portugal Tel.: (+351) 259 350 369 Fax: (+351) 259 350 300 URL: www.utad.pt