В статье авторы стремятся к оптимизации процесса измерения и визуализации геодезических чертежей.
Ключевые слова : разбивочные работы, вертикальная планировка, цифровая модель, дополненная реальность, визуализация графического объекта, 3D-моделирование, моделирование трехмерных объектов.
Современные возможности обработки и преобразования пространственной графической информации с помощью компьютерных программ, позволяют решать всё более широкий круг задач связанных с построением 3D-моделей, задачи, решаемые прикладной геодезией, не являются исключением.
Биоинформационные технологии (BIM) являют собой одно из ключевых направлений науки, связанных с объединением в одну программу комплекса всех возможных вариантов сбора, обработки и коммуникаций информации.
Рассмотрим это на примере выполнения геодезических разбивочных работ.
Как известно геодезические разбивочные работы — это комплекс геодезических работ, выполняемый с целью определения положения на местности осей сооружения и его отдельных конструктивных элементов. Любые разбивочные работы сводятся к построению на местности углов и линий, лежащих в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Геодезические разбивочные работы на строительной площадке требуют создания геодезической основы, которая является отправной платформой для вынесения и закрепления объекта на местности. Самой распространенной традиционной плановой геодезической разбивочной основой является строительная сетка, которая представляет собой оцифрованные в заданной системе координат квадраты или прямоугольники с заданными длинами сторон. Высотная основа создается путем проложения нивелирных ходов различной точности и закрепления на местности точек с известными отметками. При создании вертикальной основы выполняется вертикальная планировка участка, то есть преобразование существующего рельефа с заданной целью. Цели в строительстве задаются проектным уклоном и высотой, которые необходимо определить.
Разбивочные работы являются основополагающими при: составлении проекта производства геодезических работ (ППГР) для строительства сложных и крупных объектов; при создании внешней и внутренней разбивочных сетей строящегося сооружения; при геодезическом сопровождении строительно- монтажных работ.
При любом назначении разбивочных работ необходимо строить проект местности, который должен содержать необходимую информацию и при этом быть наглядным и понятным не только узким специалистам. При решении данной задачи исходными документами являются геодезические чертежи, построение которых можно выполнять, используя традиционные методы, которые требуют больших затрат или современные с использованием программ позволяющих строить различные виды чертежей включая цифровые. Преимущество последних заключается в возможности совмещения плановых и высотных основ и возможность показать в проекте необходимую заказчику информацию.
Если построить проект в цифровом виде, задавая каждому элементу (фундамент, стена, перекрытие и т. д.) соответствующее имя, параметры, характеристику, и любую другую информацию, то такой проект в цифровом виде, можно использовать для вывода любой информации об объекте просто наводя курсор на него. В результате при необходимой загрузке данных эта программа способна показать, и сколько стоит этот элемент, и какие фирмы его производят, и любую другую возможную информацию, связанную с проектом.
Геодезисты выполняющие работы должны уметь работать с использованием механических, роботизированных тахеометров и спутниковой аппаратуры, уметь работать с наземными лазерными сканерами, обрабатывать результаты в специальных программных комплексах, владеть автоматизированными технологиями КРЕДО. На современном этапе разработаны программы предлагающие варианты технологий возведения зданий, материалов и видов используемых конструкций. Такие компании, как Autodesk и Bentley MicroStation, объединив в себе максимальную совместимость, удобство моделирования и комплекс актуальных документаций, приближаются к реализации этого глобального проекта.
Набирающее популярность 3D моделирование, позволяет разместить и закрепить объект в любой системе координат с масштабной адаптацией. Появилась возможность определения пространственных координат любого узла цифрой модели проекта и выведение узла или конструкции на экран монитора. Использование возможностей 3D моделирования в сочетании с высоко технологическим геодезическим оборудованием и специальными программными комплексами многократно упрощает процесс выноса проектной модели в натуру.
Для примера составим 3D модель участка, проектируемой канализационной трубы, как показано на рисунке 1.
Рис. 1. Цифровая модель проекта в Microstation
Процесс составления данной модели ничем не отличается от составления исходного разбивочного чертежа разработанного традиционными методами, за исключением необходимости присваивать высотное положение каждой вершине элементов чертежа, но это исключение относится только к оцифровке существующих строений и рельефа, а при создании новой 3D модели, рисуемые линии будут автоматически привязываться к снятым точкам, имеющим трехмерное положение, что позволит визуально показать привязку проекта к местности, положение разбивочных осей, точки закрепления проектных отметок.
Возвращаясь к примеру проектируемой канализационной трубы, рассмотрим рисунок 2. Разворачиваем в соответствии с проектным направлением висящую в воздухе модель — объемный элемент в виде трубы нужного диаметра и совмещаем центр трубы с осью проектирования. Задаем глубину укладки и проектный уклон, соответствующий проекту. Модель в отличии от традиционного чертежа позволяет визуализировать проектируемый элемент и его расположение в пространстве. Трехмерная модель позволяет оценить обоснованность расчетного уклона и опасную близость прохождения с другими коммуникациями. Модель позволяет отображать плановые и высотные координаты любого участка проектируемого объекта. Здесь же можно получить любую расчетную информацию для выноса в и закрепления в натуре элементов разбивочного чертежа.
Рис. 2. Цифровая модель проекта в Microstation
На современном этапе возрастает требование не только к качеству производства строительных работ, но и к качеству выполнения производства геодезических работ в строительстве, при планировке и застройке городов, геодезических работ промышленных площадок, при выполнении высокоточных инженерно-геодезических работ любой направленности. Усложняющиеся проекты требуют необходимости применения особо точных геодезических приборов, внедрения новейших достижений электроники, накопление «памяти» при выполнении заданий для создания каталогов геодезических чертежей для их повторного использования.
Постепенная замена «плоских карт» картами объемными, позволяет весь накопленный материал хранить и обновлять, используя материалы для целей проектирования, строительства, наблюдения за деформациями и комплексной застройки городов (для создания геодезических чертежей) в DXF формате
После создания моделей в 3D при помощи Unity (рисунок 3)
Рис. 3. Готовое приложение AR
Вывод: При помощи моделирования 3D объектов и создания приложения для дополненной реальности можно совершенствовать методы выполнения различных видов геодезических работ связанных с обеспечением проектно-изыскательских работ, строительства и эксплуатации объектов; активно применять новую высокоточную оптоэлектронную измерительную технику, новые программные средства обработки результатов измерений и графических построений; внедрить визуализацию для выполнения контроля за производимыми работами; сократить сроки проведения работ.
Литература:
- Авакян В. В. Прикладная геодезия. Технологии инженерно-геодезических работ// учебник 3-е издание-2019–616с. Инфа-Инженерия
- Дьяков Б. Н. Геодезия// учебник для вузов 2020–416 с.
- Бугаков П. Ю. Методические основы цифрового трехмерного картографирования// Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2017. — № 6. — С. 37–42.
- Лисицкий Д. В., Хорошилов В. С., Бугаков П. Ю. Картографическое отображение трехмерных моделей местности// Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2016. — № 2 доп. — С. 216–218.
- Создание геодезической основы для строительства объектов энергетики / Г. А. Уставич, Г. Г. Китаев, А. В. Никонов, В. Г. Сальников // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2018. — № 4/С. — С. 48–54.
