3 - 2005

Создание цифровой модели местности и выпуск топографических планов в системе CREDO ТОПОПЛАН 1.0

Александр Карпов

Отличия от CREDO_TER и CREDO_MIX

Структура данных ЦММ

Виды исходных данных

Геометрические построения

Цифровая модель ситуации

Цифровая модель рельефа

Создание чертежей топопланов

Система CREDO ТОПОПЛАН 1.0, появившаяся на рынке в середине ноября прошлого года, является первой разработанной в СП «Кредо-Диалог» системой, которая создана на основе информационно-инструментальной платформы CREDO III.

Основное назначение CREDO ТОПОПЛАН 1.0 — создание и редактирование цифровой модели местности (ЦММ) инженерного назначения, выпуск на ее основе чертежей топографических планов в планшетной и иных видах разграфки, а также подготовка данных для экспорта ЦММ в системы автоматизированного проектирования и геоинформационные системы. Благодаря широкому спектру функциональных возможностей данный программный продукт может также успешно использоваться для ведения дежурных цифровых крупномасштабных планов промышленных объектов и территорий.

Отличия от CREDO_TER и CREDO_MIX

Система CREDO ТОПОПЛАН 1.0 представляет собой дальнейшее качественное развитие идеологии цифрового моделирования местности, заложенной еще в разработке второго поколения комплекса CREDO — систем CREDO_TER и CREDO_MIX.

Информационно-инструментальная платформа CREDO III обеспечивает реализацию в новых системах новых принципов организации данных, интерфейса редактирования и способов формирования выходных документов.

Одна из важных особенностей новой системы — организация хранения данных. В отличие от ранее реализованных способов «файл—объект» или «каталог—объект», в CREDO ТОПОПЛАН 1.0 информация о каждом объекте хранится в базе данных, что позволяет создавать единую корпоративную базу объектов (проектов), организовывать распределение прав доступа пользователей и параллельную работу специалистов над одним проектом. При этом каждый проект может быть открыт для редактирования только одним пользователем, тогда как все другие смогут открыть проект для чтения и использовать его данные для редактирования собственного проекта. Данные по просматриваемому проекту могут обновляться у других специалистов по мере его изменения.

Система CREDO ТОПОПЛАН 1.0 позволяет работать как с корпоративной, так и с локальной базой объектов, причем предусмотрены возможности обмена данными между ними. Настройка вида работы осуществляется с помощью поставляемой утилиты «Менеджер баз данных».

В системе CREDO ТОПОПЛАН 1.0 значительно расширена структура данных по классификатору топографических объектов, добавлены возможности определения пользователем стиля отображения объектов в разных масштабах съемки и редактирования семантической информации по объектам. Для формирования классификатора тематических и топографических объектов разработаны дополнительные утилиты: редактор классификатора, редактор стилей линий и штриховок.

Для создания цифровой модели ситуации существенно увеличен инструментарий геометрических построений, добавлен новый тип геометрического элемента — гладкосопряженная кривая на основе сплайна, улучшено графическое представление топографических объектов условными знаками.

В системе основательно переработаны методы создания и редактирования цифровой модели рельефа, добавлены возможности построения вертикальных поверхностей, расширены возможности настройки отображения горизонталей, откосов, бергштрихов и отметок.

Важнейшим преимуществом CREDO ТОПОПЛАН 1.0 является возможность доработки чертежа топографического плана и выдача его на бумагу непосредственно в системе, минуя дополнительные утилиты или другие графические системы. Для подготовки чертежа в третьем поколении комплекса CREDO разработана идеология создания чертежной модели и инструментарий ее редактирования и печати.

Наряду с этим система CREDO ТОПОПЛАН 1.0 имеет некоторые функциональные отличия от систем CREDO_TER и CREDO_MIX, о которых уже не раз сообщалось пользователям. В системе отсутствуют такие избыточные с точки зрения создания топографического плана функции, как трассирование линейных объектов, расчет объемов между двумя поверхностями, формирование ведомостей разбивок и ряд других дополнительных функций.

Система CREDO ТОПОПЛАН 1.0 работает под управлением современной операционной системы MS Windows XP.

В начало В начало

Структура данных ЦММ

Основной единицей информации в системе является проект (объект). Каждый проект хранится в корпоративной или локальной базе данных и может быть открыт любым пользователем для работы. Поскольку пользователь может одновременно открыть несколько проектов, они формируются в иерархическую структуру проектов, для которой в текущем сеансе устанавливаются необходимые настройки, например масштаб съемки, системы координат и другие параметры (рис. 1).

В каждом проекте пользователем может быть создана иерархическая структура геометрических слоев, обладающих набором редактируемых свойств, причем в разных проектах может быть разная структура слоев. Последовательность отрисовки геометрических слоев дополнительно определяется пользователем. В системе разработаны возможности управления последовательностью, удалением, копированием и объединением геометрических слоев (рис. 2).

В каждом геометрическом слое может быть создана цифровая модель рельефа и цифровая модель ситуации. Цифровая модель рельефа в слое состоит из набора точек, структурных линий, групп треугольников, определяющих способы визуализации участков поверхности, и из дополнительных элементов, определяющих подписи отметок и прорисовку бергштрихов. Кроме того, в каждом слое пользователем могут устанавливаться фильтры видимости соответствующих элементов модели рельефа.

Цифровая модель ситуации, создаваемая в геометрическом слое, включает точечные, линейные и площадные топографические элементы, имеющие свой стиль отображения и набор семантических параметров.

Кроме рельефа и ситуации, в геометрическом слое могут создаваться дополнительные геометрические построения: графические маски, являющиеся линейными нетопографическими объектами со своим стилем прорисовки, и регионы — площадные объекты со своим стилем заливки или штриховки.

В начало В начало

Виды исходных данных

Основные исходные данные, применяемые в системе CREDO ТОПОПЛАН 1.0 для создания цифровой модели местности:

• данные по точкам с координатами XYZ, именем точки и кодом объекта, записанные в текстовых файлах произвольного формата (TXT-файлы). При импорте данных пользователь самостоятельно настраивает состав и формат импортируемых данных;

• многоцветные растровые подложки с топографическими планами или абрисами, предварительно трансформированные в системе Transform (файлы TMD). К тому же растр может использоваться и при создании чертежей топопланов;

• чертежи топографических планов, выполненные в различных системах и сохраненные в формате системы AutoCAD (файлы DXF). При импорте сохраняется структура слоев и настраивается характер импорта тех или иных объектов чертежа. Так, например, блоки могут загружаться в виде точечных топографических объектов, отрезки заданного стиля линии — линейными топографическими объектами и т.д.;

• результаты обработки полевых измерений, выполненных в системе CREDO_DAT 3.0 (файлы GDS). При импорте данных сохраняются топографические объекты, закодированные в поле или созданные при камеральной обработке результатов съемки. Кроме того, в системе сохраняются связи съемочных точек со станциями тахеометрии;

• данные по цифровой модели местности или проекта, полученные из систем CREDO_TER и CREDO_MIX. При загрузке данных сохраняется иерархическая структура слоев ЦММ и происходит преобразование элементов ЦММ в те или иные рельефные, ситуационные или графические, в зависимости от настроек кодификатора, элементы (рис. 3).

При загрузке текстовых файлов или данных, подготовленных в системах CREDO_DAT, CREDO_TER или CREDO_MIX, используются различные системы кодирования, настраиваемые пользователем и позволяющие автоматически преобразовывать данные в топографические объекты.

В начало В начало

Геометрические построения

Как и во втором поколении комплекса CREDO, основу для создания цифровой модели местности в новой системе составляют точки, имеющие разный тип и статус: основные и дополнительные, ситуационные и рельефные. Помимо точек, которые создаются или импортируются пользователем, в системе обеспечивается удобное использование «виртуальных» точек, которые фактически не существуют, но могут применяться при построениях. Примеры таких точек — точки пересечения или касания геометрических элементов или тематических объектов, точки минимальной кривизны или точки ортогональных касательных к криволинейным элементам и др. (рис. 4).

На основе исходных точек создаются элементы базовой геометрии, которые бывают нескольких типов: отрезок прямой, дуга окружности, гладкосопряженная кривая (ГСК) на основе сплайна. Наличие ГСК позволяет сократить количество исходных точек (отрезков) при описании различных естественных объектов, например кромки леса или берега реки, а также улучшить качество представления таких объектов.

Цепочка сопрягающихся или пересекающихся сегментов базовой геометрии может быть объединена в единую полилинию, являющуюся геометрической основой для топографического объекта, структурной линии или другого линейного объекта. Полилиния, у которой начальная точка совпадает с конечной, является замкнутой и описывает регион или площадной топографический объект.

Создание топографических объектов может выполняться как по заранее подготовленным полилиниям, так и с одновременным созданием базовых геометрических элементов и полилиний. В системе CREDO ТОПОПЛАН 1.0 разработан обширный инструментарий координатной геометрии для создания геометрических элементов и редактирования пространственного положения топографических объектов.

В начало В начало

Цифровая модель ситуации

Для создания цифровой модели ситуации в системе CREDO ТОПОПЛАН 1.0 разработан классификатор топографических объектов. Данные классификатора составляют многослойную систему, в которой описываются точечные линейные и площадные топографические объекты. Для редактирования данных в классификаторе с системой поставляется соответствующий редактор (рис. 5).

Объекты всех типов локализации имеют ряд общих свойств. Одним из преимуществ системы является возможность настройки для каждого объекта уникального состава семантических свойств, которые в том числе могут использоваться при формировании условного знака объекта.

Следующим важным преимуществом новой системы является определяемый пользователем масштабный ряд визуализации объекта. Один и тот же объект, в зависимости от настроек классификатора и текущего масштаба съемки, может либо отображаться на плане разными символами, либо не отображаться совсем. Данная возможность позволяет пользователю частично автоматизировать генерализацию топографического плана.

В системе существенно расширены возможности визуализации топографических объектов. К примеру, условные знаки могут содержать регионы с заливкой, подписи семантических свойств, линейные объекты имеют настраиваемые стили отображения начала, середины и конца; для площадных объектов добавлены возможности штриховки и т.д. и т.п.

Для управления визуализацией заданных топографических объектов разработан новый инструмент установки фильтров видимости для отдельных объектов или групп тематических объектов. Тематические фильтры дают возможность управлять видимостью различных объектов, расположенных в одном геометрическом слое, что позволяет достаточно легко получать тематические топографические планы.

В начало В начало

Цифровая модель рельефа

В системе CREDO ТОПОПЛАН 1.0 предусмотрено большое число разнообразных методов создания и редактирования цифровой модели рельефа. Основу цифровой модели релье фа составляют точки с координатами XYZ, имеющие статус рельефных. На их основе создается сеть треугольников, описывающих поверхность рельефа. Для поиска характерных точек, например близко расположенных друг к другу, предусмотрен ряд вспомогательных функций (рис. 6).

Для создания и редактирования поверхности также используются структурные линии, при помощи которых моделируются характерные участки, такие как тальвеги и водоразделы, а также другие изломы поверхности. Геометрия структурных линий в плане может включать и криволинейные элементы, что позволяет точнее и удобнее моделировать естественный рельеф либо производить оцифровку горизонталей по растру. Структурная линия может иметь один или два профиля, редактируемых пользователем. Наличие двух вертикальных профилей у структурной линии позволяет моделировать участки с вертикальной поверхностью, такие как подпорные стенки, бордюры и пр.

В системе предусмотрены как стандартные возможности редактирования, такие как переброска ребер треугольников, так и новые возможности пересоздания поверхности вдоль структурной линии, заполнения «пустот» внутри существующей поверхности и пр.

Для управления стилем отображения поверхности в CREDO ТОПОПЛАН 1.0 используется инструмент выделения некоторых групп треугольников, описывающих участки одного стиля отображения. В системе увеличено количество возможных стилей для отображения поверхности рельефа, откосов, проектных поверхностей, различных изолиний.

Пользователю предоставляется удобный инструмент для редактирования групп, переброски части треугольников в другие группы, объединения и разделения групп треугольников. Для каждой группы треугольников может быть установлен свой стиль и настройки шага основных и дополнительных горизонталей, отметка вспомогательной горизонтали, шаг и вид штрихов откоса и т.д.

Кроме того, в системе используется два вида визуализации откосов: поверхность откоса и ситуационные откосы. Инструментарий работы с откосами позволяет не только дать топографическое представление откоса, но и проконтролировать корректность построенной поверхности. Для анализа созданной поверхности разработаны функции просмотра профиля произвольной геометрии в плане, а также градиентов и направлений стока.

Для прорисовки отметок и бергштрихов на горизонталях разработан новый инструмент — маски бергштрихов. Они представляют собой создаваемую пользователем на плане полилинию, в точках пересечения которой с горизонталями прорисовываются бергштрихи или подписываются отметки. Редактирование планового положения маски бергштрихов позволяет легко добиться требуемого качества отображения поверхности рельефа.

В начало В начало

Создание чертежей топопланов

В системе CREDO ТОПОПЛАН 1.0 применена принципиально новая идеология выпуска чертежей топографических планов — создание и выпуск чертежной модели.

Чертежная модель создается системой с помощью выбранного пользователем шаблона чертежа или планшета, который соответствующим образом ориентируется на цифровой модели местности (рис. 7). Для создания и редактирования шаблонов чертежей или планшетов вместе с системой поставляется необходимая утилита.

После ориентации и определения дополнительных параметров штампа чертежа или зарамочного оформления планшета система создает новый проект, в котором автоматически появляются предварительно описанные рамки, штампы и другое оформление (рис. 8). В области печати на основе видимых структурных линий, топографических объектов, горизонталей, штрихов откосов, крестов координатной сетки и других объектов ЦММ создаются их двумерные графические представления из текстов, графических масок и регионов.

К примеру, горизонталь в цифровой модели рельефа является виртуальной, то есть не существует, но постоянно рассчитывается, прорисовывается и удаляется из памяти при каждой перерисовке экрана или изменении данных модели. Это позволяет видеть на плане фактическое положение горизонтали при любых изменениях поверхности. В чертежной модели горизонталь является графической маской заданного цвета и толщины, плановая геометрия и свойства которой могут быть отредактированы пользователем.

Созданный таким образом проект содержит чертежную модель фрагмента цифровой модели местности, и обе модели уже не связаны друг с другом, то есть изменения, выполненные в одной модели, не влияют на данные другой модели.

Все графические элементы чертежной модели доступны для редактирования и удаления. Пользователь может доработать чертеж, то есть выполнить дополнительные построения, импортировать текстовые файлы с ведомостями, подписать кресты координатной сетки, вычистить построения под текстовыми строками, провести «косметическое» редактирование горизонталей и т.д. В процессе редактирования чертежной модели проект может быть сохранен в базу объектов и открыт другим пользователем для просмотра.

В системе может быть последовательно создано несколько чертежных моделей в одном или разных масштабах. Для компоновки разных фрагментов топоплана на одном листе предусмотрены возможности интерактивной трансформации координат проекта.

Сформированные чертежи топографических планов выводятся пользователем на бумагу в соответствии с настройками периферийного устройства. В системе поддерживаются удобные настройки для выполнения многостраничной печати. Кроме того, созданные чертежные модели могут быть экспортированы в графические файлы формата DXF для передачи заказчику.

Гибкие возможности организации данных, развитые методы координатной геометрии и интерактивного графического редактирования, высокая скорость и точность построений, широкие возможности работы с семантикой, тесная взаимосвязь с другими системами комплекса CREDO — все эти качественные характеристики делают систему CREDO ТОПОПЛАН 1.0 эффективным инструментом для создания полноценной цифровой модели местности инженерного назначения с целью ее последующего использования при проектировании, строительстве и эксплуатации строительных объектов, а также в кадастровых и геоинформационных системах.

В начало В начало

«САПР и графика» 3'2005