3 - 2016

GeoSolution 2016: новое время, новые возможности

Екатерина Рыбакова, руководитель сектора инженерных
Екатерина Рыбакова, руководитель сектора инженерных
изысканий
ООО «ПОИНТ Инжиниринг»

В статье рассматриваются некоторые аспекты развития программного комплекса GeoSolution 2016, реализованные и реализуемые в настоящее время разработчиками — компанией «ПОИНТ Инжиниринг».

Что такое GeoSolution

Программный комплекс GeoSolution (www.geo­solution.ru) достаточно известен на российском рынке программного обеспечения для инженерных изысканий. Базируясь на платформе AutoCAD Civil 3D, комплекс включает модуль для разработки планов и профилей трасс трубопроводов, автодорог, кабелей, линий электропередач и др. (GS.Trace&Profile), модуль для построения геолого­литологических колонок и разрезов (GS.Geology), модуль для расчета гидрологических характеристик подводных переходов трубопроводов (GS.Hydrology). Комплекс GeoSolution идеологически и программно связан с САПР GeoSeries — системой для проектирования линейной части магистральных и промысловых нефтегазопроводов, нефтепродуктопроводов, трубопроводов газоснабжения, транспортировки пластовых вод. В состав GeoSeries входят дополнительные специализированные модули для расчета объемов земляных работ при планировке рельефа и рытье траншей в полосе строительства (GS.Pipeline&DigCalc), а также для расчета напряженно­деформированного состояния подземных трубопроводов
(GS.CalcPipeLT).

Рис. 1. Проектирование в GeoSeries

Рис. 1. Проектирование в GeoSeries

Таким образом, созданная в GeoSolution топографическая и геологическая модель трассы трубопровода является готовой геоподосновой для автоматизированного проектирования и расчетов в GeoSeries (рис. 1).

Интеграция

В данном контексте под интеграцией подразумевается процесс объединения отдельных программ в одну технологическую цепочку.

До последнего времени взаимодействие с другими программами и САПР не являлось приоритетом развития комплекса GeoSolution. Собственная проектная часть GeoSeries позволяла говорить о GeoSolution как о программе не только для подготовки чертежей AutoCAD и ведомостей к техническим отчетам, но и для создания топографической и геологической модели трассы трубопровода для САПР. Для трасс иного назначения — автомобильных дорог, линий электропередач и др. — итогом применения GeoSolution долгое время были лишь чертежи AutoCAD и таблицы ведомостей xls. Со временем стало понятно, что ценность программы в глазах пользователей существенно увеличивается, если результатом работы в ней являются и чертежи к техническим отчетам, и данные для автоматизированного проектирования. И чем с большим количеством САПР совместимы данные GeoSolution, тем только лучше!

Конечно, интеграция невозможна без открытых обменных форматов данных (в идеале — единого обменного формата данных инженерных изысканий), которые предусмотрены далеко не у всех разработчиков. Подобный формат отсутствовал и в GeoSolution.

Какое­то время таким источником данных для сторонних разработчиков предлагалось считать базу проекта. Однако довольно сложная структура и другие особенности все­таки не позволили отнести базу проекта к открытым обменным форматам. Ведь открытый формат — это не только открытый доступ, но и однозначная структура, а также соответствующее позиционирование и техническая поддержка со стороны разработчика.

Рис. 2. Импорт данных GeoSolution в САПР ЛЭП

Рис. 2. Импорт данных GeoSolution в САПР ЛЭП

Изменение в сознании произошло, когда к GeoSolution проявили интерес разработчики САПР ЛЭП — системы автоматизированного проектирования воздушных линий электропередач. Эта система широко применяется в проектных институтах РФ и ближнего зарубежья, в том числе и в тех, где специалисты отделов инженерных изысканий работают в GeoSolution. Не имея собственных модулей подготовки данных инженерных изысканий и понимая необходимость импорта данных изысканий вместо ручного ввода, разработчики САПР ЛЭП предложили создать открытый обменный формат на базе текстового XML­файла для хранения данных топографической и геологической модели трассы. Это и было реализовано на стороне GeoSolution в релизе 16.0.12.0. Также были введены дополнительные параметры пересечений трассы с подземными и надземными препятствиями, железными дорогами и водными объектами, которые учитываются при автоматизированном проектировании в САПР ЛЭП. На стороне САПР ЛЭП в версии 2015 был организован импорт из XML­файла профиля трассы и параметров пересекаемых препятствий (рис. 2).

Нужно отметить, что, безусловно, основным стимулом для развития интеграционных процессов являются запросы пользователей. Так, был реализован экспорт планово­высотного положения трассы автодороги с рассчитанными круговыми и переходными кривыми в текстовые файлы ПО Топоматик Robur — Автомобильные дороги. Конечно, подобный экспорт обеспечивает лишь минимальный уровень интеграции, однако даже такой уровень для пользователя предпочтительнее оцифровки трассы и профиля. Банальные, простые операции, но как этап работы — абсолютно лишние.

Адаптация индивидуальная

Новым и уже достаточно эффективным направлением развития для разработчиков GeoSolution можно считать адаптацию под частные требования Заказчика. К таким требованиям относится опять же интеграция, например, с базой отводов трубопровода, которая используется на предприятии Заказчика (рис. 3), строго определенные алгоритмы обработки, расчеты по определенной методике, соблюдение стандартов предприятия на оформление чертежей и формы отчетности.

Рис. 3. База отводов трубопроводов

Рис. 3. База отводов трубопроводов

Такой вид работ не только экономически целесообразен, но и полезен, так как позволяет детально ознакомиться с алгоритмами и приемами работы Заказчика, что, несомненно, расширяет профессиональный кругозор разработчиков.

Адаптация общая

Под общей адаптацией подразумевается внеплановый ввод в программу дополнительных параметров оформления плана и профиля трассы, геологического разреза и других объектов GeoSolution, а также новых форм ведомостей в xls­файл и т.п. Подобная адаптация может быть выполнена как на предваряющем продажу этапе опытной эксплуатации, так и после приобретения программы в рамках технической поддержки пользователя.

Можно привести пример адаптации модуля GS.Geology в рамках внедрения в институты «Росжелдорпроект». Представление данных инженерно­геологических изысканий для проектирования и капитального ремонта железнодорожных путей имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать. Так, продольный профиль существующего пути строится по отметкам головки рельса, поэтому геологический разрез должен быть смещен относительно линии профиля на высоту рельса и шпалы в геологическом масштабе профиля (рис. 4). Необходимо учитывать мощность шпалы при выводе глубины подошвы щебня в колонках скважин балластного обследования. Несложные для разработчика, но принципиальные для пользователя параметры были включены в программу.

Рис. 4. Геологический разрез на продольном профиле железнодорожного пути

Рис. 4. Геологический разрез на продольном профиле железнодорожного пути

Платформа AutoCAD Civil 3D

GeoSolution базируется на платформе AutoCAD Civil 3D (AC3D) — программы для проектирования объектов инфраструктуры от компании Autodesk. Находясь на такой мощной платформе, было бы странно не использовать хотя бы некоторую часть разнообразного функционала AC3D в своих интересах, а значит, и в интересах пользователя.

Во­первых, интерес заключается в том, что кроме прочих достоинств AC3D является качественным рабочим местом инженера­геодезиста за счет наличия необходимых инструментов для загрузки и обработки данных топографической съемки, создания цифровой модели рельефа и топоплана на основе полноценной динамической модели.

Это значит, что AC3D можно включить в технологическую цепочку на этапе создания топоплана и цифровой модели рельефа в качестве подосновы для разработки планов и профилей трасс с помощью модуля GS.Trace&Profile. Некоторая сложность состоит в том, что визуализация точечных, линейных и площадных объектов топоплана и цифровой модели рельефа зависит от многочисленных настроек стилей изображения. Стили изображения делают систему очень гибкой в плане оформления, но в то же время требующей серьезных усилий на этапе подготовки шаблонов чертежей, без которых применение функционала не будет столь эффективным. Чтобы избавить пользователя GeoSolution от данного вида работ, специалисты «ПОИНТ Инжиниринг» разработали собственный шаблон, включающий все необходимые настройки, а также методику работы в AC3D применительно к инженерно­геодезическим изысканиям. Шаблон для планов масштаба 1:1000 и методическое пособие находятся на инсталляционном диске и доступны всем пользователям GeoSolution.

Рис. 5. Геологические разрезы на поперечных сечениях AC3D

Рис. 5. Геологические разрезы на поперечных сечениях AC3D

Стоит отметить, что программа AC3D находит применение и в проектных отделах. Это значит, что подоснова для проектирования должна быть создана объектами AC3D. Таким образом инженеры­геологи в качестве исходных данных могут получить не трассы и профили GS.Trace&Profile, а трассы и профили AC3D. Поэтому еще на начальном этапе разработки было реализовано построение геологических разрезов на видах продольных профилей трассы AC3D. В дальнейшем к продольным профилям были добавлены и поперечные сечения AC3D. Для построения разрезов на поперечных сечениях был разработан специальный алгоритм, обеспечивающий генерацию разрезов на всех выбранных сечениях с возможностью корректировки отдельных сечений (рис. 5).

Также примером плотного взаимодействия с платформой является включение в технологическую цепочку GeoSolution инструмента AC3D для создания листов плана трассы. Вдоль трассы создаются рамки вида, соответствующие выбранному шаблону листа. Рамки вида можно сдвигать, разворачивать, задавать область наложений. Далее по каждой рамке вида программа создает листы чертежа. Пользователь может выбрать, создавать листы в текущем чертеже или в каждом отдельном чертеже. В последнем случае связь с моделью сохраняется за счет использования в других чертежах внешней ссылки на модель.

Рис. 6. Размещение геолого-литологических колонок на листах

Рис. 6. Размещение геолого-литологических колонок на листах

Данный алгоритм размещения объектов на листах был применен также и для профилей GS.Trace&Profile, для геолого­литологических колонок, что позволило навсегда забыть о ручном выполнении подобных операций (рис. 6).

Импорт данных

Исходные данные для построения геологических разрезов и литологических колонок предварительно вводятся в базу геологических скважин. Для заполнения базы геологических скважин немаловажной является возможность импорта данных из xls­файлов, заполняемых вручную или программно. Во втором случае идеально, когда выходной файл из одной программы можно использовать в качестве входного файла в другую программу. Однако на практике оказывается, что в форматы выходных xls­файлов заложены нюансы оформления, что делает их непригодными для использования в качестве входного формата. По этой причине, а также по причине отсутствия единого стандартного формата было принято решение ввести собственный формат xls­файла для импорта данных в базу геологических скважин. В следующем выпуске программы GeoSolution таким способом можно будет загрузить данные о положении выработок, об отобранных в скважинах пробах, а импорт данных статического зондирования грунтов уже реализован в текущем релизе 16.0.12.0.

Расширение вида хранимых данных и их визуализация

На начальном этапе разработки модуля GS.Geology в базе геологических скважин хранился лишь необходимый минимум геологических данных (слои геологических выработок, отобранные пробы, вскрытые уровни грунтовых вод, температурные замеры), то есть данных, которые учитываются при автоматизированном проектировании и расчетах в GeoSeries.

Однако этих данных недостаточно для автоматизированного создания чертежей, входящих в состав технического отчета об инженерных изысканиях. Поэтому со временем база геологических скважин была существенно дополнена. В частности, в релизе 16.0.12.0 появилось место для хранения данных статического зондирования, а в основной части программы — визуализация данных в виде графиков изменения по глубине выработки.

Рис. 7. Графики статического зондирования грунтов в геолого-литологической колонке

Рис. 7. Графики статического зондирования грунтов в геолого-литологической колонке

Показатели статического зондирования (удельного сопротивления грунта под конусом зонда qc, удельного сопротивления грунта на муфте трения зонда fs, а также сопротивления R%) вводятся в базу геологических скважин с привязкой к ближайшей геологической выработке. Ввод данных осуществляется путем импорта из xls­файла принятого формата. Далее в основной части программы можно добавить графики изменения показателя статического зондирования по глубине qs на геологическом разрезе рядом с геологической выработкой. Графики изменения показателей по глубине можно добавить и к геолого­литологической колонке (рис. 7).

Анализ геологической модели трассы

Одним из общеизвестных преимуществ модели над чертежом является возможность получить информацию в любой ее точке. Так, модель является источником данных для различных специализированных расчетов, анализов по определенным критериям. Примером подобного анализа в модуле GS.Geology можно считать определение гидрогеологических условий по трассе трубопровода на глубине траншеи. Объектом анализа является линия наивысшего уровня грунтовых вод, установившегося на момент изысканий или прогнозного. Линии уровней грунтовых вод строятся в автоматическом или ручном режиме на этапе редактирования геологического разреза. Анализ выполняется по заданным уровням обводнения грунтов, например для трубопровода диаметром 720 мм, от 0 до 1,7 м, от 1,7 до 3 м и ниже 3 м. В результате анализа создаются гидрогеологические участки и заполняется ведомость гидрогеологических условий по трассе (рис. 8).

В гидрогеологические участки автоматически включаются переходы трубопровода через водные преграды — объекты, созданные в модуле GS.Trace&Profile. Водный объект имеет границы по урезу воды на дату измерений, а также расчетные уровни высоких вод, которые инженер­гидролог может рассчитать в модуле GS.Hydrology. Этот модуль, а также функционал создания гидрогеологических участков трассы является примером тесного сотрудничества специалистов «ПОИНТ Инжиниринг» и АО «Гипроспецгаз».

Рис. 8. Гидрогеологические участки по трассе трубопровода

Рис. 8. Гидрогеологические участки по трассе трубопровода

Динамические связи между объектами

Одним из важнейших показателей современного программного обеспечения является наличие динамической модели, обеспечивающей обновление зависимых элементов и, как следствие, — согласованность данных.

Примером реализации подобной модели, без сомнения, может служить AutoCAD Civil 3D (AC3D), объекты которого взаимодействуют между собой на всех стадиях проекта: от обработки топографической съемки до подготовки к выпуску проектной документации. При этом обновление модели во многих случаях происходит не автоматически, а после вызова пользователем соответствующей команды «Обновить». Принудительный автоматический режим обновления при большом объеме данных привел бы к потере производительности, так как модель обновлялась бы при каждом изменении. Чтобы отслеживать целостность модели на программном, а не человеческом уровне, в AC3D разработана система предупреждающих символов, которые сообщают пользователю, что нужно выполнить команду «Обновить» для тех или иных объектов.

Подобная система применяется и в GeoSolution на стыке GS.Trace&Profile и GS.Geology. Геологический разрез строится на трассах и профилях, созданных в модуле GS.Trace&Profile или AC3D. Очевидно, что исходные данные могут измениться. Может быть изменен масштаб профиля, добавлены или изменены препятствия, их параметры, может измениться профиль трассы. В этом случае автоматическое обновление геологической модели трассы не произойдет, но в структуре модели пользователь увидит специальный предупреждающий символ, сообщающий о том, что необходимо выполнить команду «Обновить». При выполнении данной команды слои геологического разреза учитывают и изменение профиля, и такие изменения планового положения трассы, как вставка или замена отводов в трассе трубопровода.

Конечно, динамические связи между объектами должны быть заложены в алгоритм. Однако это не всегда возможно, в том числе и из­за поддержки ручных способов редактирования данных. В таком случае система оповещений также может помочь сохранить целостность модели, предупреждая пользователя о необходимости повторной генерации зависимых элементов.

Автоматизация

Несмотря на довольно высокий уровень автоматизации в GeoSolution, регулярно появляются всё новые поводы для развития данного направления. В качестве примера автоматизации последнего времени можно привести инструмент для создания продольных профилей заданной длины для размещения на листах определенного формата. Ранее пользователю приходилось вручную устанавливать границы каждого профиля, что при значительной протяженности трасс приводило к существенным затратам по времени. Теперь пользователю достаточно задать длину, чтобы получить массив готовых профилей для размещения в чертеже (рис. 9).

Рис. 9. Генерация профилей заданной длины

Рис. 9. Генерация профилей заданной длины

Следующими объектами автоматизации планируется сделать пересечения трассы с подземными трубопроводами и воздушными линиями, что, несомненно, ускорит процесс описания препятствий, особенно по трассам в одном технологическом коридоре и на площадках обустройства нефтегазовых месторождений.

***

В заключение статьи хотелось  бы сформулировать очевидную цель всех вышеперечисленных мероприятий по усовершенствованию GeoSolution: создавать более открытое, современное, конкурентоспособное программное обеспечение, чтобы заинтересовать потенциальных клиентов, удовлетворить запросы существующих пользователей и выжить в наше новое, непростое время

САПР и графика 3`2016