12 - 2001

Новые технологии генпланирования и линейных изысканий в CADdy—Геодезия

Аркадий Калинин, Владимир Вагин, Инна Близнюкова

Актуальные задачи

Новые возможности в проектировании генпланов

Построение изыскательских профилей

Некоторые преимущества

Геодезическое обеспечение любых строительных работ всегда связано с получением от геодезистов исходных данных для последующего проектирования. Со временем меняются форматы представления данных, инструментальное обеспечение геодезистов, а также системы обработки данных, но существо дела остается неизменным.

Актуальные задачи

Типовые задачи, решаемые геодезистами — съемки полосы или участка специального назначения (пересечение автодороги, реки и пр.), данные которых вносятся в соответствующие полевые журналы. Самая главная проблема — переход от полевых работ к камеральному этапу и представление всех результатов в виде, необходимом для проектирования и строительства. Наличие различных ГОСТов и СНиП в разных строительных организациях (в частности, для случаев дорожных изысканий, линейных изысканий ЛЭП, магистральных трубопроводов, подземных коммуникаций) определяет специфику конкретного инженерно-геодезического материала. Нужны геодезические материалы, связанные как с построением плановой части, так и с различными профилями — продольными и поперечными. Задачи их сбора решаются комплексно — при заранее установленных условиях (масштабы, пикетаж, согласования зоны отвода, урезы воды, плюсовые точки и другие дополнительные сведения).

После появления электронных геодезических приборов и компьютерной техники задачи камеральной обработки решаются уже не вручную, что расширило возможности стандартизации работ. В качестве инструментов для обработки геодезической информации на практике используются как «обычные» САПР, так и специальное программное обеспечение, которое позволяет сразу решать задачи электронного ввода информации, создания плана в соответствии с конкретным ГОСТ, а также выводить результаты на печать по требуемым форматам.

Процесс составления выходной документации по изыскательским профилям (включая структуру ввода данных и ее обработки) должен быть как можно более автоматизированным. В системе CADdy эта задача решается для продольных профилей таких видов инженерных сетей, как магистральные трубопроводы, подземные коммуникации и водотоки. Здесь максимально учтены как требования потребителей инженерно-геодезической информации (по структуре и полноте имеющейся на профиле информации), так и вопросы удобства ее камеральной обработки.

Основные технологические этапы работ — обработка полевых измерений, внесение данных в компьютер и составление электронных чертежей. На первом этапе используются программы обработки данных полевых измерений. На втором — программы, позволяющие проводить графическую обработку внесенных данных. Комплекс названных задач был наиболее полно решен в «классической» системе CADdy—Геодезия, которая предоставляла на профилях всю необходимую информацию, но в соответствии с европейскими, а не российскими стандартами ее оформления. Задачей компании ПОИНТ стало создание программного обеспечения, позволяющего выпускать материалы, соответствующие требованиям отечественных потребителей геодезической информации.

Одним из этапов решения этой задачи стала разработка прикладной программы, включенной в структуру модуля CADdy V2—Цифровые карты/Генплан и позволяющая решать задачи по организации рельефа, стоящие перед разработчиками генпланов. Указанный программный модуль предлагает необходимые инструменты для создания на базе фактической модели местности нового проектного объекта с последующим выпуском чертежей в полном соответствии с российскими стандартами и нормативами.

Другой разработкой фирмы ПОИНТ, которую мы рассмотрим в настоящей статье, является программное приложение для создания изыскательских профилей, используемых при проектировании магистральных трубопроводов. Эта программа ориентирована в первую очередь на удовлетворение потребностей нефтегазодобывающих компаний, принимавших участие в разработке технического задания.

Подчеркнем, что инженерно-геодезическая информация чаще всего вносится в легенды профилей совместно с инженерно-геологической информацией (рис. 1). Поэтому в перспективе у разработчиков — создание программ, позволяющих решить вопросы автоматизации таких работ. В этих программах необходимо учитывать применение собственных условных знаков, типов заполнения под каждый геологический слой, а также внесение специальной информации на продольный профиль (шурфы, выработки, информация по геологическим скважинам) и последующую отрисовку геологического профиля. Только в таком окончательном виде, включающем, кроме геодезической информации, также геологические данные, итоговые чертежи могут передаваться проектировщикам, решающим вопросы выбора материалов для трубопроводов, изоляционных покрытий, подстилающих или опорных стенок, а также технологию последующих строительных работ. В дальнейшем эти программные разработки желательно перенести в схемы обработки площадных геологических данных, чтобы позволить создавать трехмерные геологические модели местности с получением соответствующих профилей по любым линиям (как это делается сегодня для рельефа поверхности в модуле CADdy V2).

В начало В начало

Новые возможности в проектировании генпланов

Прежде всего отметим, что вопросы проектирования генпланов (как частные задачи проектирования «на земле») были давно решены в рамках системы CADdy (см., например, «САПР и графика» № 4’97). Проблема заключалась в том, чтобы под геометрические построения объектов подвести достаточно точные расчеты того, что сами проектировщики выполняют с большой неохотой — в частности, из-за математической сложности. Это касается расчета объемов земляных масс, вопросов организации рельефа, а также создания различных типов таблиц, размещаемых на чертежах генплана.

Перечисленные задачи были решены в процессе разработки нового прикладного программного обеспечения для создания вертикальной планировки. Оно действует «в связке» с модулями CADdy V2 и CADdy V3—Цифровая модель рельефа, чтобы при максимальном использовании возможностей этих модулей существенно упростить работу проектировщика, однако не доводить степень автоматизации работ до уровня процессов в «черном ящике». Дело в том, что сложность проекта генплана, состоящего из множества различных вариантов проектных решений, требует возможности контролировать работу программы на разных этапах. Исходя из вышеперечисленного, была создана система, работающая в интерактивном режиме, позволяющем проектировщику контролировать текущие результаты выполнения поставленных задач.

Особенность системы — работа в двух направлениях. Первое — это полноценная работа с графикой и поддержка широких графических возможностей CADdy в этой области (рис. 2). Второе — скорость и точность расчетов элементов генплана, которые впоследствии используются при построении вариантов проектных решений.

При переходе к задачам организации рельефа и созданию чертежей вертикальной планировки задается граница будущего объекта, внутри которого формируется проектный рельеф. Исходный «черный» рельеф создается автоматически, причем он может быть получен несколькими способами (например, как результат полевых изысканий или на материале данных с бумажной геоподосновы). Используя широкие возможности CADdy для работы с уклонами, «красными» и «рабочими» отметками, разработчик проекта быстро формирует проектную поверхность для территории всего проектируемого объекта.

Следующим этапом является построение чертежей по вертикальной планировке. Задавая определенные параметры расчета, автоматически получаем план земляных масс на данный участок в рамках всего проекта (с расчетом линии нулевых работ, штриховкой насыпей или выемок и с таблицей). При этом можно дополнительно рассчитать объемы земляных масс с учетом разрыхленного грунта, насыпного грунта и других условий (рис. 3). Если необходимо, выполняется расчет объема земляных масс в откосах и подпорных стенках. В этом случае проектировщику достаточно задать параметры откоса или подпорной стенки. Система рассчитает линию пересечения плоскости откоса будущей модели объекта с реально существующим рельефом, а после этого подсчитает все необходимые объемы.

Поскольку система сохраняет полную информацию об объектах строительства (включая элементы разбивочных чертежей, расчетов земляных масс, инженерно-геодезических изысканий), переход от одного вида рабочего чертежа к другому выполняется достаточно просто. При этом электронный чертеж остается тем же самым и содержит полный набор информации. Поскольку информация по объекту разложена по слоям, проектировщик выделяет только те слои, информация на которых должна отображаться в зависимости от назначения чертежа.

При разработке программы особое внимание было уделено формированию специализированных таблиц, которые в автоматическом или полуавтоматическом режиме выводятся на чертеж (например, таблиц баланса земляных масс и объемов работ). В рамках диалога с пользователем программа реализует механизм преобразования текстовых данных в табличную форму и размещает их в рабочем чертеже (рис. 4).

В начало В начало

Построение изыскательских профилей

Необходимость в разработке программного модуля для создания изыскательских профилей под проектирование трубопроводов ощущалась давно. В частности, для многих из пользователей CADdy задача линейных изысканий занимает первоочередное место.

Нужно подчеркнуть, что в модуль CADdy—Линейные изыскания включены все функциональные возможности, изначально заложенные германскими разработчиками в подсистему CADdy—Геодезия. Сюда вошли инструменты для построения продольного профиля трассы по данным, включаемым в систему из любых источников: о плане трассы — с GPS-приемников, при считывании файлов координат, а также расчетов новой трассы трубопровода по данным результатов линейных изысканий (по длинам сторон и углам поворотов трассы). Используется также третья технология — работа с растровой «подложкой», в качестве которой могут использоваться существующие картографические материалы и аэрофотоснимки. И наконец, четвертый возможный вариант — наличие цифровой модели местности, созданной средствами программного обеспечения CADdy.

Естественно, в рамках модуля CADdy—Линейные изыскания реализованы возможности работы с использованием всех четырех указанных технологий. Средствами этого модуля осуществляется нанесение оси будущей трассы магистрального трубопровода (например, по координатам, или по растровой подложке). Затем по оси трассы наносятся данные по пикетажу, который разбивается автоматически. Для каждого участка между последовательными пикетами вносится вся необходимая информация по каждому объекту, к которому на этом участке подходит ось трассы. Список всех типов объектов содержится в системе (рис. 5), так что достаточно выбрать его из меню, указать положение на трассе и внести нужные характеристики, которые впоследствии отобразятся на чертеже профиля.

Для быстрого перехода от одних видов рабочих чертежей профилей к другим разработан гибкий механизм создания, согласно отечественным стандартам, сетки продольного профиля (той части «подвала», которая отображается под профилем). Ее можно разрабатывать самому или использовать уже имеющуюся. Можно переходить от одного вида трубопровода к другому (например, от газопровода или нефтепровода к водоводу) — при этом сетка автоматически строится для нужного типа трубопровода.

В меню «Трасса» имеется функционал, позволяющий вписывать в углы поворота трассы кривые любого радиуса с учетом естественного изгиба трубопровода, а также формировать в углах поворота гнутые вставки (рис. 6). Система отслеживает корректность задания радиуса естественного изгиба и параметры вставки из базы данных CADdy по СНиП III-42-80 «Магистральные трубопроводы», так как проектировщик заранее определил диаметр проектируемого трубопровода. При изменении положения вершины угла поворота трассы система автоматически отслеживает необходимость замены вставки и т.д.

Описание реальной ситуации с каждым из объектов сохраняется в структуре чертежа, привязано к объекту и может быть в любой момент вызвано либо указанием объекта на чертеже, либо выбором этого объекта из списка (рис. 7). Например, «захватив» курсором участок трассы, можно немедленно получить список элементов ситуации в системе координат трассы (то есть соответствующее расстояние по трассе от ближайшего предшествующего пикета и расстояние от оси трассы).

После того как трасса была создана, для нее можно получить и сохранить под разными именами неограниченное число профилей (как для всей трассы, так и для любого ее участка). Создание каждого профиля включает задание формата листа, а также горизонтального и вертикального масштаба, причем сразу можно проконтролировать, впишется ли данный профиль в выбранный лист чертежа (рис. 8). Возможно автоматическое создание форматок со штампом чертежа, включающим данные по организации — исполнителю работ и другую информацию. Тип сетки выбирается как стандартный для отображаемого типа объекта, но может быть также определен дополнительно (общий, укрупненный или любой из пользовательских вариантов). Кроме горизонтального и вертикального масштаба сетки система позволяет задавать также геологический масштаб, чтобы включать в чертеж данные по выработкам и скважинам.

В начало В начало

Некоторые преимущества

Отличие вышеописанной программы от других продуктов, представленных на российском рынке программного обеспечения, заключается прежде всего в том, что профиль, созданный средствами CADdy, — это «живой» объект, а не просто некоторый выходной документ, предназначенный для распечатки. Все объекты, описанные в плане трассы (элементы рельефа, пересечения с коммуникациями и т.п.), существуют в качестве объектов и на профиле трассы. Это означает, что для изменения данных об объекте на профиле не нужно пользоваться функциями редактирования чертежа. Достаточно указать объект (захватив курсором на чертеже или выбрав из списка), чтобы получить полный доступ к его характеристикам в базе данных, а также к любой другой необходимой информации (рис. 9). После изменения характеристик объекта система автоматически произведет его отрисовку, а также все изменения надписей в сетке профиля.

В CADdy—Линейные изыскания реализован такой объектно-ориентированный механизм двустороннего обмена информацией между планом и профилем, который мы рассматриваем как несомненное достоинство этой системы. Что касается дополнительной информации об объекте, которая не вошла в описание его стандартных свойств, то она может быть размещена на чертеже профиля с использованием специализированных возможностей системы (рис. 10).

В заключение подчеркнем, что представленные в статье новые разработки для CADdy—Геодезия реализованы с учетом их взаимодействия в рамках интегрированной системы CADdy с другими «классическими» подсистемами (например, CADdy—Инженерные сети и CADdy—Проектирование дорог).

«САПР и графика» 12'2001