Система CREDO ГЕНПЛАН 1.0 расширенные возможности проектирования объектов генплана
Объемы и картограмма земляных масс
На пятой конференции «Современные технологии изысканий, проектирования и геоинформационного обеспечения в промышленном, гражданском и транспортном строительстве» широко демонстрировались технологии проектирования генеральных планов в системе CREDO ГЕНПЛАН, а также функциональные возможности, которые будут реализованы в ее первой версии.
В данной статье представлены некоторые возможности функционала системы CREDO ГЕНПЛАН и рассмотрены ее отличительные особенности по сравнению с широко используемой системой CREDO_MIX. Материал подготовили И.В.Сузько, руководитель департамента по работе с клиентами, и Т.В.Тарасевич, ведущий инженер департамента программного обеспечения.
Система CREDO ГЕНПЛАН 1.0 предназначена для проектирования на основе цифровой модели местности горизонтальной и вертикальной планировки объектов, расчета объемов работ и создания картограммы земляных масс, выпуска чертежей разбивочного плана, плана организации рельефа, сводного плана инженерных сетей, плана земляных масс, плана благоустройства территории и других чертежей, входящих в проектную документацию.
Данная система, как и другие новые программные продукты, разработана на базе информационно-инструментальной платформы CREDO III, что обеспечивает единство данных, полную взаимосвязь между системами комплекса и общий интерфейс.
В основе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 заложена концепция пространственного моделирования, успешно зарекомендовавшая себя в системе второго поколения CREDO_MIX, которую в настоящее время используют более 300 организаций в различных регионах России и стран СНГ для проектирования генеральных планов промышленных и гражданских объектов.
Поддерживая и наследуя все лучшее из системы предыдущего поколения, новая система имеет ряд особенностей и отличий, делающих ее более привлекательной и эффективной для инженеров-проектировщиков. Ранее уже неоднократно во всех подробностях рассказывалось о возможностях программных продуктов третьего поколения CREDO, тем не менее следует конкретизировать их достоинства в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0.
Если сравнивать систему CREDO_MIX и новую систему проектирования объектов генплана, то одним из основных отличий, характерных для нового поколения, является новая структура хранения данных. В прежних системах один объект формировался в одном каталоге, а в новых системах третьего поколения все данные хранятся в базе данных (это и геометрия, и семантика моделируемых объектов, и справочная информация: классификаторы и условные знаки, шаблоны чертежей, стили заполнения и др.). В системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 существует два типа баз данных: персональная (доступ к ней в определенный момент времени имеет только один пользователь) и корпоративная (обеспечивает доступ к данным одновременно нескольким пользователям). Основной единицей хранения данных является проект совокупность единых данных, хранящихся в различных типах проектов (проект цифровой модели местности, проект горизонтальной планировки, проект сводного плана сетей и т.д.). Каждый проект имеет собственную структуру слоев, обладает набором свойств и определяемыми стилями отображения элементов, условиями видимости.
При этом предусмотрена возможность организовать комплексную работу специалистов различных подразделений: работая в своем проекте, инженер может использовать проекты других специалистов в качестве подложки (подсобного материала, иллюстрации), оценивая и сопоставляя свои проектные решения с решениями своих коллег. К примеру, проектировщик может решать свои задачи, используя ЦММ, подготовленную изыскателями, но не может вмешиваться в их проект и редактировать цифровую модель.
Возможность хранения нескольких проектов в одном наборе проектов очень удобна при стадийном, этапном выполнении проекта от обоснования инвестиций до строительного проекта, при ведении и использовании архивов и т.д.
Исходные данные
Для решения проектных задач в системе могут использоваться следующие источники исходных данных:
• цифровая модель местности, созданная в системе CREDO ТОПОПЛАН (рис. 1). Это наиболее удобный и эффективный вариант исходных данных, поскольку здесь пользователь имеет дело с полноценной цифровой моделью местности, созданной в единой среде программных продуктов нового поколения. Для обмена проектами между различными базами данных систем CREDO III используются файлы обменного формата PRX;
• объекты, подготовленные в системах DOS-версии CREDO_TER и CREDO_MIX. Такие объекты читаются системой CREDO ГЕНПЛАН 1.0 с сохранением структуры геометрических слоев и данных по цифровой модели проекта. Это позволяет продолжить работу с объектами, начатую в системах второго поколения комплекса;
Рис. 1. Цифровая модель местности, созданная в CREDO ТОПОПЛАН
• текстовые файлы TXT-формата с координатами точек;
• исходные топографические планы или варианты проектных решений в формате DXF. В отличие от систем комплекса CREDO второго поколения, импорт файлов DXF стал более интеллектуальным. Если в систему CREDO_MIX при импорте файлов DXF элементы передавались в соответствии с фиксированными настройками, то в новой системе предусмотрена возможность предварительной настройки элементов из импортируемого файла в соответствии с системой данных CREDO ГЕНПЛАН 1.0. Во время настройки выбираются типы элементов CREDO ГЕНПЛАН, которыми могут быть представлены элементы DXF. Эти настройки выполняются отдельно для каждого слоя (для точек, линий, замкнутых контуров). Дополнительно настраивается соответствие типов линий, типов штриховок и блоков. В соответствие блокам могут быть назначены точечные тематические объекты. Пользователь может сохранить настройки соответствия в специальной схеме. Можно создать несколько таких схем, сохранить их и использовать при импорте других файлов. Поддерживаются возможности импортировать файлы DXF с заданным масштабным коэффициентом (масштабный коэффициент применяется для всех значений параметров элементов файла DXF). Кроме того, импортируются некоторые элементы, моделирующие поверхность (3D-грани), и учитывается координата Z при импорте точек и полилиний, что позволяет обеспечить проектировщиков корректной топоосновой;
• существующий картматериал в виде растровой подложки, предварительно подготовленной в программе TRANSFORM. В зависимости от принятой в организации технологии или решаемых задач проектировщик может использовать различные варианты дальнейшей работы с растровой подложкой. Данный картматериал может использоваться только для создания горизонтальной и вертикальной планировки и получения чертежей. Однако в отсутствие исходной подосновы в виде цифровой модели рельефа автоматизированный расчет объемов невозможен.
При полной или частичной оцифровке растровой подложки воссоздается цифровая модель рельефа и ситуации. Это позволяет получить полноценную цифровую модель местности, которая будет использоваться при проектировании всех разделов генплана (в том числе в качестве одного из слоев поверхности, участвующих в расчете объемов) и получении картограммы земляных работ. Это наиболее эффективная технология применения существующего картматериала в организациях, не имеющих изыскательских подразделений и получающих подоснову в бумажном виде. Операция импорта файлов растровой подложки может выполняться как специальной функцией, так и через команду управления растровыми подложками. Различие состоит в том, что при прямом импорте создается новый проект и импортируемый файл попадает в автоматически создаваемый слой. При подгрузке файла через управление растровыми подложками выбирается любой слой текущего проекта.
Таким образом, используя различные источники исходных данных и их комбинации для получения топографической основы, пользователь может приступать к проектированию генплана.
Горизонтальная планировка
Горизонтальная планировка, или разбивочный план, в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 выполняется методами координатной геометрии. Принципы геометрического проектирования в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 существенно не изменились по сравнению с предшествующей CREDO_MIX. Однако в новой системе значительно увеличена интерактивность построений, расширен инструментарий и несколько изменен сценарий работы на этом этапе.
Вся геометрия объекта создается на базовых примитивах, включающих точку, отрезок прямой, дугу окружности, клотоиду, гладкосопряженную кривую на основе сплайна. Используя данные геометрические примитивы, пользователь создает что-то вроде эскиза будущего плана (объекта), намечая контуры зданий, определяя конфигурации подъездов, площадок, линий коммуникаций, элементов благоустройства и т.п. Для выполнения этого промежуточного этапа (этап эскиза) в системе предусмотрены разнообразные команды построения и редактирования примитивов.
Точки в CREDO ГЕНПЛАН. Если в системе CREDO_MIX было два типа точек рельефные и геометрические, то в новой системе такого разделения нет: типы точек едины и методы работы с ними унифицированы. При этом существует возможность разделить создаваемые точки на рельефные, ситуационные с высотой или без высоты и уточнить параметры элемента (координаты, высота и т.д.). Кроме того, в CREDO ГЕНПЛАН 1.0 нет необходимости создавать большое количество точек при построениях система позволяет использовать виртуальные точки (например, точки пересечения и касания элементов или др.).
Рис. 2. Настройка видов точечных элементов в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0
Пользователю предоставлена возможность самой разнообразной настройки точечных элементов (рис. 2). Разумеется, возможны и другие настройки: вид линейных элементов, вид элементов при их выборе и при редактировании, при масштабировании и многое другое.
Все это расширяет возможности специалиста для выполнения вспомогательных построений при проектировании горизонтальной планировки.
Геометрические примитивы в CREDO ГЕНПЛАН 1.0. Как уже отмечалось, в новой системе на этапе горизонтальной планировки используются практически те же геометрические примитивы, что и в системе CREDO_MIX. Однако методы построений и редактирования данных элементов более разнообразны. Так, в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 пользователь имеет возможность построения прямой: по двум точкам; разделяющей угол между двумя прямыми на равные сектора; касающейся криволинейного элемента; соединяющей два криволинейных элемента по касательной к ним и др.
Рис. 3. Интерактивное редактирование линии сплайновой кривой с уточнением параметров
Значительно расширился набор методов построения элементов на базе окружности и клотоиды.
Добавлен такой геометрический примитив, как сплайн. Это позволяет вписывать криволинейные элементы в стесненных условиях, использовать данный примитив при ландшафтном проектировании. Интерактивное редактирование и управление сплайновой кривой позволяет найти практически идеальное положение линии (рис. 3) и формировать конфигурацию, скажем, объектов благоустройства или сопрягать различные элементы.
Зачастую при построениях более удобно пользоваться методом эквидистантного переноса. Эта функция применима для всех примитивов, при этом пользователь может уточнить параметры, например задать количество эквидистант, шаг элементов или смещение. Уточнение параметров происходит при всех интерактивных построениях и редактировании, что обеспечивает необходимую точность и корректность действий.
Создание и редактирование полилиний и графических масок. После эскизного наброска предполагается следующий сценарий действий: на базовых примитивах создаются полилинии (по существующим элементам, с созданием элементов, ортогонально, сплайнами по точкам или по эквидистанте). Затем полилиниям присваиваются определенные свойства с помощью графических масок, то есть назначается тип линий, цвет, размер в соответствии с требованиями отображения на чертеже. Однако такая последовательность не является строгой и обязательной: система позволяет пропустить этап создания базовых примитивов, полилиний и сразу приступить к построению графических масок. При создании графической маски по такой схеме под ней одновременно создаются и базовая полилиния, и примитивы. Аналогично, при построении полилинии методом с созданием элементов одновременно создаются базовые примитивы. Пользователь сам выбирает наиболее удобную схему работы, а система CREDO ГЕНПЛАН 1.0 предлагает для этого разнообразный инструментарий, предоставляет самые широкие возможности создания и редактирования масок и полилиний.
Это, например, команды интерактивного редактирования узлов и звеньев полилиний, которые позволяют переместить узел элемента не только произвольно, горизонтально или вертикально, но и по биссектрисе угла. Любой сегмент полилинии (либо всю целиком) можно заменить одним звеном, причем новое звено может быть не только прямой. Можно изменить параметры примитивов, на которые опирается звено полилинии, и таким образом его отредактировать.
Если говорить о графических масках, то следует отметить значительное расширение возможностей их построения кроме создания их на полилинии, существуют методы построения с созданием элементов, сплайнами по точкам . Кроме того, маски можно создавать в форме геометрических фигур: прямоугольника, параллелограмма, уточняя параметры построения.
Такая удобная функция, как построение масок по эквидистанте (как и полилиний), значительно ускоряет процесс создания линейных объектов, равноудаленных от исходного. Эквидистанту можно построить как ко всему элементу, так и к отдельному участку (рис. 4). При этом можно построить маску со свойствами, отличными от свойств исходной. К тому же при редактировании масок возможно изменить параметры группы масок (цвет, толщина, тип линии, условный знак).
Рис. 4. Создание графической маски по эквидистанте: отдельного участка (а) и всей маски целиком (б)
В системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 появились новые возможности для редактирования одного примитива или полилинии. При помощи этих команд можно перемещать, поворачивать, отображать зеркально, масштабировать элемент, что позволяет подбирать его оптимальный размер и положение в плане.
Групповое редактирование различных элементов выполняется путем создания группы, сохранения ее в проект и последующего преобразования проекта: поворот, перемещение, масштабирование, изменение высот.
Хочется еще раз обратить внимание на возможность уточнения параметров при всех построениях и редактировании благодаря этому можно добиться необходимой точности построения, размеров и привязки элементов объекта.
Использование типовых проектных решений. Наряду с непосредственным созданием элементов проектировщики генплана могут использовать готовые типовые решения как выполненные в самой системе, так и импортированные из других программных продуктов. Если выполненное в системе готовое проектное решение сохранить в базе в виде проекта, то в последующем можно многократно использовать этот проект как типовой, подгружая его из базы. Выполняя с ним различные преобразования, можно менять его размеры, конфигурацию и положение в плане. Аналогичные действия можно применять для типовых проектов, созданных в других продуктах и импортированных в систему.
Функции копирования проектных решений из слоя в слой, возможности вырезки/врезки, редактирования как одиночных элементов, так и группы элементов, использования типовых проектных решений с их последующим преобразованием позволяют эффективно решать задачи вариантного проектирования при создании разбивочного плана.
Рис. 5. Создание, настройка параметров и вида дополнительной системы координат
На этапе горизонтальной планировки построения можно выполнять как в основной, так и в дополнительной системе координат. CREDO ТОПОПЛАН 1.0 предлагает возможность создания, настройки и хранения неограниченного количества дополнительных систем координат (рис. 5).
После создания разбивочного плана для его оформления в соответствии с нормативными требованиями проставляются необходимые размеры, координационные оси, выполняется координатная или размерная привязка элементов генерального плана. При этом предлагаются самые разнообразные возможности настройки отображения подписей и размеров.
Развернутый инструментарий и набор геометрических элементов позволяют создавать горизонтальную планировку любой сложности, в том числе в условиях застроенной территории.
Вертикальная планировка
Вертикальная планировка в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 осуществляется при создании проектных поверхностей и их сопряжений с исходным рельефом. Для этого применяются различные методы создания и редактирования трехмерных точек, плана и профилей структурных линий, элементов плоскостей и групп треугольников, описывающих проектные поверхности. Наиболее существенные изменения в функционале новой системы относятся именно к этому разделу генплана. Усовершенствованный алгоритм создания поверхностей позволяет сократить время самого процесса построения триангуляции, смягчает требования к исходным данным, а следовательно, упрощает работу пользователя. К примеру, в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 контуры, в пределах которых планируется создать или пересоздать поверхность, можно не только создавать произвольным образом, но и выбирать в качестве их границ любые существующие элементы, а при необходимости комбинировать различные способы. В отличие от предшествующей системы, набор методов создания и редактирования поверхности весьма р азнообразен и каждый пользователь может выбрать наиболее подходящие для него способы (рис. 6).
Рис. 6. Разнообразные методы создания поверхностей в меню системы CREDO ГЕНПЛАН 1.0
Структурные линии. Основная работа с проектными поверхностями в системе CREDO_MIX заключалась в создании и редактировании структурных линий, причем возможности этого элемента были ограничены отсутствием пространственных свойств.
В новой системе для обеспечения достоверности и точности модели поверхности также широко используются структурные линии (СЛ). Понятие этого элемента значительно расширено за счет свойств СЛ как 3D-полилинии: она всегда имеет продольный профиль и довольно часто нелинейна, так как в ее состав (и в плане, и в профиле) входят криволинейные элементы. Структурная линия может иметь два профиля, что дает возможность моделировать вертикальные поверхности (рис. 7). Редактирование СЛ возможно как в окне плана (изменение геометрии элемента), так и в окне профиля (изменение пространственного положения).
Рис. 7. Структурная линия с двумя профилями в окне профиля и в окне плана
Функционал системы CREDO ГЕНПЛАН 1.0 содержит достаточно много инновационных методов и подходов для моделирования поверхности с использованием СЛ.
В новой системе после создания проектной поверхности и в процессе ее редактирования различные операции со структурной линией влияют на созданную поверхность только после принятия соответствующего решения пользователем (пересоздать поверхность вдоль структурной линии и т.д.).
Реализован метод создания структурных линий по эквидистанте, в котором профили новой маски получаются в результате преобразования профилей исходной маски по заданным пользователем параметрам: превышение, уклон или заложение. Здесь же уточняется необходимость создания вертикальной плоскости и ее высота.
Еще одна новая возможность, предоставленная пользователю в новой системе, построение поверхности с заданными параметрами между структурной линией и полилинией, у которой нет профиля. Для формирования отметок полилинии задаются параметры направляющих уклон/ заложение, превышение. Ребра триангуляции строятся из точек аппроксимации профиля структурной линии до пересечения с полилинией. Создаваемая проектная поверхность отображается в соответствии с выбранным стилем. В процессе построения можно менять положение направляющих, что приводит к перетриангуляции смежных участков и позволяет добиваться желаемого положения горизонталей.
Иногда при создании СЛ возникают ситуации, когда при пересечении или касании структурных линий в плане их профили не имеют общей точки такие элементы не участвуют в создании поверхности. Для исправления подобных ситуаций возможна интерполяция существующих данных при определении профиля: отметок, точек, поверхностей, профилей других СЛ. Система сама предлагает отметки поверхности под узлами маски СЛ и рассчитывает уклон между ними не только при линейной и сплайн-интерполяции, но и при использовании методов с постоянной высотой и с постоянным уклоном . В случае если некорректная ситуация все же возникает, предусмотрена возможность редактирования профиля одной СЛ относительно другой, пересекающей или касающейся ее. В результате профиль редактируемой маски наследует отметку исходного профиля, при необходимости создавая новые узлы и сохраняя отметки всех остальных.
Редактирование поверхности может осуществляться не по всей площадке объекта, а на участке, который требует корректировки. Создавая структурную линию с заданными свойствами и пересоздавая вдоль этой линии поверхность, пользователь добивается корректности проектной поверхности и ее отображения.
Плоскости. В системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 при создании поверхностей участвует новый элемент плоскость. Пользователь имеет возможность создавать плоскости по различным параметрам горизонтальную, наклонную, используя предлагаемые системой методы: по нормали к линии, по 3D-вектору, по точке и градиенту и др. Здесь также широко используются интерактивные действия, а также существует возможность редактирования параметров создаваемой плоскости. Построив плоскость (плоскости) с заданными параметрами (имя, отметка, азимут, уклон или заложение), пользователь создает в ней поверхность, выбирая необходимый контур, причем поверхность может быть создана с учетом вложенных контуров. Подгружая созданную поверхность, пользователь определяет и уточняет условия врезки: в какой слой, стиль отображения поверхности, действия с существующими рельефными точками, попавшими под контур, действия со структурными линиями, пересекающими контур, и т.д. Создание поверхностей таким методом очень удобно, например, при проектировании участков с единым уклоном (котлованы, автозаправочные станции). Появление функций работы с плоскостями значительно облегчит труд проектировщика при решении сложных задач, решение которых в продуктах второго поколения CREDO без данных методов было трудоемким и многоходовым либо вовсе невозможно.
Пересечение поверхностей . При проектировании вертикальной планировки специалисты всегда сталкиваются с задачей нахождения линии пересечения проектной и исходной поверхностей. В новой системе этот процесс усовершенствован и упрощен по сравнению с системой CREDO_MIX. Теперь после выбора поверхностей и нахождения линий пересечения достаточно задать условие разбиения на группы треугольников, границей которых будет линия пересечения. Далее потребуется лишь удалить ненужную группу треугольников. В перспективе, по мере развития этого метода, предполагается заложить возможность автоматического удаления ненужных групп треугольников. Также в методе предусмотрены назначение и выбор линии для фиксации пересечения поверхностей (рис. 8 и 9). Так как в системе ГЕНПЛАН 1.0 появился новый элемент плоскость , то в метод добавлена возможность нахождения линий пересечения не только между поверхностями, но и между поверхностью и плоскостью, а также между двумя плоскостями. Такой функционал значительно расширяет возможности проектировщика при решении задач вертикальной планировки.
Рис. 8. Определение линии пересечения проектируемого откоса и исходной поверхности (а), выделение удаляемого участка поверхности (б) и разрез модели до удаления (в)
Рис. 9. Окончательный вид проектируемого откоса в окне плана и на разрезе
Очень облегчает работу (особенно при сложных построениях и больших объемах данных) возможность получить информацию о том, какой элемент пользователь видит на экране, какому слою и проекту этот элемент принадлежит, каковы его параметры и т.п. В системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 предусмотрена возможность предоставления информации как по элементам, которые пользователь создает в процессе работы (точки, маски, полилинии и т.д.), так и по элементам, создающимся алгоритмической отрисовкой (горизонтали, ребра треугольников и т.д.).
Оформление проектных поверхностей в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 осуществляется в соответствии с нормативными документами и с учетом пожеланий заказчика. Для этого предоставлены широкие возможности настройки параметров стилей элементов проекта (горизонталей, бергштрихов, подписей и т.д.). При этом назначение стиля отображения поверхности и другие настройки доступны как при создании, так и при редактировании группы треугольников.
Объемы и картограмма земляных масс
В системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0 предусмотрены различные методы расчета объемов. Особенность новой системы заключается в том, что сначала выбирается один из основных методов расчета: между двумя слоями, в произвольном контуре, с указанием региона. Эти методы работают одинаково, различие заключается в способе указания области, в пределах которой будет выполняться расчет. В результате подсчета объемов создается отдельный проект объемов со своими слоями и формируется ведомость объемов работ. Затем при необходимости можно создать сетку с разбивкой на квадраты или прямоугольники, которая накладывается на слой с поверхностью и создает внутри каждого квадрата или прямоугольника тексты со значениями объемов и (по желанию) площадей. При этом не происходит пересоздания поверхности, за счет чего этот метод оказывается очень быстрым и не требует много времени в случае работы с большими объектами. Сетку можно перемещать, поворачивать, а также создавать несколько сеток в одном слое. Положение сводной таблицы с итоговыми значениями насыпи и выемки можно задавать с разных сторон по отношению к сетке.
Настройки отображения результатов расчета, например линии нулевых работ, линии границ работ, выбор цвета и типа штриховок насыпи и выемки, текстов и др., выполняются в соответствующем диалоговом окне.
Сводный план коммуникаций
Для создания сводного плана коммуникаций используются те же базовые геометрические элементы и методы работы с ними, что и для проектирования горизонтальной планировки. Но для присвоения определенных свойств созданным линейным объектам применяются не графические маски, а объекты классификатора со своим стилем отображения и семантическими свойствами (рис. 10). При этом пользователь имеет возможность выбрать масштаб отображения (как в окне плана, так и в окне профиля), вид отображения проектируемой коммуникации на профиле. Работа в окне профиля с проектируемыми коммуникациями аналогична работе со структурной линией и позволяет находить точки пересечения линейных тематических объектов (коммуникаций).
Рис. 10. Сводный план коммуникаций в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0
Рис. 11. Подготовка чертежа в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0
При проектировании элементов благоустройства пользователю предоставлена возможность выбирать, редактировать и создавать собственные стили линий и штриховок.
Чертежи
Заключительным и при этом важным этапом в проектировании объектов генплана является подготовка и выпуск всех необходимых документов. Все это осуществляется непосредственно в системе CREDO ГЕНПЛАН 1.0, без использования дополнительных программных средств (рис. 11).
Оформление чертежа выполняется с помощью шаблона из соответствующей библиотеки, при этом имеется возможность создавать собственные шаблоны и сохранять их для дальнейшей работы в библиотеке. Процедуры оформления чертежей и заполнения полей штампов максимально автоматизированы. Созданная чертежная модель может редактироваться в интерактивном режиме и функциями настройки, но это не повлечет изменений в цифровой модели проекта. Подробное описание принципов создания чертежной модели, методов редактирования и выпуска чертежей в системах CREDO III было опубликовано в № 9'2004.