ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ» (МИИГАиК) ФАКУЛЬТЕТ ДИСТАНЦИОННЫХ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ Контрольная работа по дисциплине «Автоматизация комплекса инженерно-геодезических работ» на тему «Программный комплекс CREDO – пример интегрированной среды ГИС и САПР Выполнил: студент группы Проверил: МОСКВА, 2020 1 СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………………...3 1 Программный комплекс CREDO – пример интегрированной среды ГИС и САПР……………………………………………………………………………..4 Заключение……………………………………………………………………….19 Список использованных источников…………………………………………...20 2 ВВЕДЕНИЕ На современном этапе взаимодействия систем автоматизированного проектирования (далее – САПР) и геоинформационных систем (далее – ГИС) при применении системного подхода к проектированию зданий и сооружений реализуется через применение: 1) современных технологий и методов производства изысканий, основанных на использовании высокопроизводительных методов сбора информации о местности (использование ГИС-технологий); 2) современных САПР, предоставляющих проектировщику инструменты для решения задач по формированию цифровых моделей местности зоны проектирования, трассированию линейных сооружений и др. Широкое распространение и развитие ГИС в последние годы позволило интегрировать их в процесс автоматизированного проектирования, ярким примером данной интеграции является программный продукт CREDO. Цель работы – рассмотреть программный продукт CREDO как пример интегрированной среды ГИС и САПР. В соответствии с поставленной целью, формируем задачи исследования: 1) изучить назначение, структуру и функции программного комплекса CREDO; 2) выполнить анализ взаимодействия в программном комплексе CREDO – ГИС и САПР. Методы исследования: анализ, синтез, описание, сравнение, переход от общего к частному. 3 1 Программный комплекс CREDO – пример интегрированной среды ГИС и САПР За время своего развития комплекс программных продуктов CREDO прошел путь от системы реконструкции проектирования автомобильных нового дорог строительства (САПР КРЕДО) и до многофункционального комплекса, обеспечивающего автоматизированную обработку данных инженерных объектов геодезических, изысканиях, геоинформационных цифровых в подготовку данных систем, моделей землеустроительных создание местности, и для инженерное работах, различных использование автоматизированное проектирование транспорта, генеральных планов объектов промышленного и гражданского строительства [2]. В настоящее время комплекс CREDO состоит из объединенных в технологическую линию нескольких крупных систем и ряда дополнительных задач. Каждая из систем комплекса позволяет не только автоматизировать обработку информации в различных областях (инженерно-геодезические, инженерно-геологические изыскания, проектирование и другие), но и сформировать единое информационное пространство, описывающее исходное состояние территории (модели рельефа, ситуации, геологического строения) и проектные решения создаваемого объекта. Достоинствами системы CREDO являются оригинальные алгоритмы, методы и математические модели, позволяющие оптимизировать проектные решения геометрического, технико-экономического разделов проекта; простота освоения и эксплуатации; комплексный подход, позволяющий организовывать непрерывную технологическую линию изысканий и многовариантного проектирования В продуктах CREDO используются цифровые модели местности как результат инженерно-геодезических изысканий и цифровые модели проекта 4 (ЦМП) как результат проектирования. Использование таких моделей дает возможность визуальной оценки проекта как в статическом так и в динамическом режиме. Существует широкий набор средств моделирования топографических поверхностей, ситуаций и проектируемых объектов любой геометрической сложности [1]. Для создания исходной модели объекта CREDO используются картографические материалы, результаты как традиционной инструментальной съемки, так и самых современных способов сбора, анализа и обработки топографической информации: данных с электронных тахеометров, GPS/GNSS-приемников, топографических банков данных. Цифровая модель местности по полученным данным характеризуется высокой информационной насыщенностью объектов модели местности. Все исходные и проектные данные распределяются по слоям. Это дает широкие возможности моделирования и использования однородной в своей сущности, но разной по характеру (происхождение, время создания, назначение и т.д.) информации. Весь процесс работы над объектом происходит в электронном виде. Такая «безбумажная» технология стала повседневной практикой многих организаций, работающих с комплексом CREDO. В комплексе CREDO сочетаются технологичность, учитывающая накапливающийся годами опыт пользователей, и современные методы, совершенствующие привычные технологии. Во многом благодаря этим двум качествам комплекс, непрерывно развиваясь и расширяя набор функций, не только продолжает широко применяться, но и привлекает все новых пользователей, несмотря на то, что существуют несколько САПР программ (AutoCad Civil 3D и др.) Комплекс CREDO включает следующие системы: 1) CREDO_DAT – система, обеспечивающая сбор и обработку топографической информации; 2) CREDO_TER – система создания и представления цифровой модели 5 местности (ЦММ); 3) CREDO_PRO – интерактивное проектирование горизонтальной планировки объектов промышленного, гражданского, автодорожного и железнодорожного строительства; 4) CREDO_MIX – решение задач проектирования горизонтальной и вертикальной планировки генеральных планов и транспортных сооружений; 5) CREDO_GEO – система формирования математической пространственной модели геологического строения площадки или полосы изысканий; 6) CAD_CREDO – система проектирования нового строительства и реконструкции автомобильных дорог; 7) CREDO_SR – система автоматизированной обработки геодезических данных при производстве разведочных работ геофизическими методами, требующими создания (привязки) геофизических профилей; 8) TRANSFORM – программа трансформации и координатной привязки растровых картографических материалов Система CREDO_MIX предназначена для создания цифровой модели местности (ЦММ) и решения задач проектирования горизонтальной и вертикальной планировки различных объектов. Такими объектами могут быть городские улицы и дороги; автомобильные дороги общего пользования; железные и промышленные дороги; трубопроводы, генпланы гражданских и промышленных объектов; городские микрорайоны, аэродромы и т.д. Для формирования цифровой модели рельефа и ситуации используют данные из CREDO_DAT [3] и CAD_CREDO [1]. Для того чтобы построить модель местности, используют точки двух видов: 1) точки, необходимые для формирования рельефа, – это рельефные и рельефно-ситуационные точки; 6 2) точки, необходимые для формирования ситуации, – ситуационные точки без высотной отметки и ситуационные точки с отметкой. Цифровая модель рельефа – это множество треугольных граней, построенных на точках (вершинах граней) с координатами x, y, z. Построенное множество треугольных граней называется триангуляцией. Цифровая модель ситуации (ЦМС) представляет собой систему элементов ситуации как множество условных знаков на плане, которыми отображается разнообразная топографическая информация. Элементы ЦМС отображаются масштабными и внемасштабными условными знаками. Система элементов ЦМС включает площадные, линейные и точечные объекты. Одной из практических часто встречающихся задач является разработка карьера и подсчет объемов работ. Эту задачу позволяет решить одна из систем CREDO – CREDO_MIX [3]. Заданными условиями являются, во-первых, – план местности, во-вторых, – глубина карьера, в-третьих, – разновидность разрабатываемого ископаемого. Для того чтобы решить задачу автоматизированной разработки карьера, используют функции системы CREDO_MIX. После проектирования программа позволяет подсчитать объемы работ и вывести на экран и печать результаты расчетов в виде картограмм и таблиц. Вертикальная планировка предусматривает изменение рельефа местности в соответствии с инженерно-техническими и архитектурны ми требованиями, установление высотных отметок поверхности улиц и площадей. К вертикальной планировке также относят определение высотного положения мостов, путепроводов, тоннелей в зависимости от технических и местных условий. Программа ТРАНСФОРМ позволит исправить возможные дефекты исходного материала (следы от складок бумаги, участки с неравномерным 7 масштабом), «склеить» и создать общий контур видимости фрагментов растрового изображения, а также оформить и выпустить чертеж [1] В данной программе реализованы такие возможности: 1) сканирование документов; 2) линейное растяжение, а также сжатие растровых фрагментов, возможно их взаимное перемещение; 3) трансформация, что означает - устранение любых нелинейных искажений созданного растрового материала, обусловленных прежде всего деформацией исходного документа, погрешностью выполнения сканирования или иными факторами; 4) топографическая привязка созданных растровых фрагментов к обычной прямоугольной системе координат; 5) устранение возможных несводок контуров на любых смежных фрагментах; 6) поворот созданных растровых фрагментов на нужный вам угол; обрезка программным полигональным контуром - точное наложение на растровый фрагмент любого многоугольного контура видимости всевозможной формы; 7) печать созданных чертежей, оформленных в полном соответствии с нормативными требованиями; разбивка на отдельные листы, если габариты чертежа больше формата печатающего устройства; 8) перевод обработанного растра в дополнительные системы АгсView, MapInfo и др. Система СRЕDО DАТ используется для автоматизации расчётной части инженерно-геодезических работ. Система обеспечивает: 1) Импорт данных из файлов, полученных с электронных регистраторов и GPS-систем, текстовых файлов свободного формата; 2) Ввод данных из традиционных ведомостей и журналов; 3) Обработку измерений и строгое уравнивание геодезических сетей; 8 4) Инженерно-геодезические и землеустроительные расчеты; 5) Обработку наземной тахеометрической съемки; 6) Экспорт результатов обработки в текстовые и графические документы и другие виды работ; 7) Обработку линейных изысканий, составление продольных и поперечных профилей. Все задачи системы CRЕDО DАТ имеют общую базу данных по объекту. Количество объектов, находящихся одновременно в обработке, то есть в одном рабочем каталоге ограничено только объемом жесткого диска. Обработку данных можно вести в режиме реального технологического времени, а также использовать задачи системы для решения отдельных частных задач. Программный модуль обеспечивает уравнивание плановых и высотных геодезических сетей с оценкой точности измерений. Система СRЕDО DАТ позволяет: импортировать данные в форматах электронных регистраторов (тахеометров), вводить данные с клавиатуры из рукописных журналов и ведомостей, выполнять строгое уравнивание планововысотных геодезических сетей практически неограниченного объема, класса, формы и методов создания, обрабатывать наземные съемки, рассчитывать обратную геодезическую задачу для разбивочных работ. В системы инженерно-геодезического комплекса могут быть подгружены и обработаны данные из тахеометров и нивелиров большинства фирм-производителей. Таким образом, ведется «электронный абрис» съемки, вводится семантика. Геодезист или маркшейдер настраивает используемый классификатор площадных, линейных и точечных объектов и кодирует их при проведении полевых работ. После ввода исходных измерений в системах выполняется их предварительная обработка, вводятся необходимые поправки и редукции, рассчитываются предварительные координаты пунктов, оцениваются и 9 выводятся в протокол нарушения нормативных допусков. Кроме этого, доступен графический интерактивный анализ ходов и полигонов, поиск и выделение грубых ошибок. Избавившись от грубых ошибок, специалист выполняет уравнивание теодолитных и нивелирных ходов, сетей планово-высотного обоснования. Система автоматически распознает и разделяет данные по типам измерений, формирует связи сети. Система CREDO_DAT MOBILE предназначена тахеометрах, мобильных телефонах, для контроллерах и установки на навигаторах с операционными системами на базе Windows CE 5.0+, Windows Mobile 5.0+, Android 2.3.3+. Работая с системой, специалисты могут выполнять оперативный контроль результатов измерений, получать результаты обработки измерений и оценки точности непосредственно у прибора, решать различные расчетные задачи при съемке, выносе проектов в натуру, установке контуров земельных участков. При этом обеспечивается оперативный контроль результатов измерений, получение непосредственно «у штатива» результатов обработки измерений и оценки точности, решение различных расчетных задач при съемке, выносе проектов в натуру, установке контуров земельных участков и т.п., последующее документирование (получение графических и текстовых документов) с использованием офисных приложений (CREDO DAT 4.1 Professional и CREDO DAT 4.1 LiTE). Основные функции: • импорт файлов электронных тахеометров, представленных в наиболее распространенных форматах; • возможность ручного ввода и редактирования данных измерений, координат и высот точек, кодовых строк; • индивидуальные настройки проекта – выбор и редактирование необходимых характеристик инструмента, 10 точности измерений и отображений линий и углов, выбор и учет основных поправок к измеренным величинам, выбор необходимой формулы для расчета допустимого значения высотной невязки; • возможность выбора типа уравнивания – плановое, высотное, планово-высотное; • основные расчетные операции – предварительная обработка данных (предобработка) и совместное уравнивание различных планово-высотных геодезических построений параметрическим способом по методу наименьших квадратов; • просмотр основных расчетных ведомостей – характеристик ходов планового и высотного обоснования, ведомости линий и превышений; • автоматическое распознавание недопустимых расхождений измеренных линий, превышений, характеристик ходов, превысивших допустимое значение; • отображение в графическом окне данных измерений – пунктов, связей ПВО, точек и связей тахеометрии, эллипсов плановых и высотных СКО положения пунктов, возможность интерактивной навигации; • упрощенное отображение линейных и площадных ТО в графическом окне; • создание и редактирование линейных и площадных объектов. Изменение геометрии площадного объекта под заранее заданное значение площади, следующими способами – параллельным смещением стороны, смещением вершины вдоль границы объекта. Разделение региона из его внутренней точки по нормали к его границам; • различные инженерные задачи – ОГЗ по двум пунктам, проекция точки на прямую, пересечение прямых, обмеры, построение 4 точки параллелограмма Программа Credо «Линейные изыскания» предназначена для создания цифровой модели местности, трассирования линейных объектов, выпуска топографических планов, продольных и поперечных профилей трасс 11 линейных сооружений. Цифровая модель местности (ЦММ) включает в себя цифровую модель рельефа (ЦМР) и цифровую модель ситуации (ЦМС). Основой построения ЦМР являются точки, по которым нерегулярной сеткой треугольников строится модель рельефа с высокой точностью. Характерные участки рельефа, такие как хребты, обрывы, и т.д., могут выделяться с помощью структурных линий. Поверхность с различными ее элементами отображается как в окне плана, так и в окне 3D-вида. Рисунок 1.1 – ЦММ в программе Credо «Линейные изыскания» Моделирование поверхностей (бордюров, набережных, подпорных стенок и т.п.) выполняется при помощи структурных линий с двойным профилем. Для построения поверхности специалист всегда сможет выбрать подходящий инструмент создания или редактирования в зависимости от исходных данных и поставленных задач. В системе можно проанализировать созданную модель рельефа, построив разрез произвольного сечения. На разрез передаются данные, набор которых определяет сам 12 пользователь: условные обозначения пересекаемых коммуникаций, данные развернутого плана, геологические данные и др. Рисунок 1.2 – Разрез произвольного сечения в программном комплексе Credо Цифровая модель ситуации формируется с помощью точечных, площадных и линейных топографических объектов на основе классификатора. Топографические объекты отображаются условными знаками в соответствии с текущим масштабом съемки. 13 Рисунок 1.3 – ЦМР в программном комплексе Credо В программе существует набор 3D-моделей объектов. Назначив соответствие 3D-объектов условным знакам, пользователь может увидеть отображение модели ситуации на 3D-виде. Рисунок 1.4 – Построение ситуации в 3D-виде В программе реализована возможность интерактивного создания и редактирования трасс с использованием различных методов трассирования, в том числе с применением полевых материалов; проложение трасс в стесненных и сложных условиях, например, в горной местности или при реконструкции дорог; возможность создания политрасс; разбивка пикетажа, в том числе с использованием «рубленых» пикетов различных видов, создание и редактирование углов поворота закруглений трасс, возможность разделения и объединения вершин углов. В системе создаются продольные и поперечные профили по линейным 14 сооружениям. Все коммуникации и другие объекты, которые попадают в сечение, автоматически выводятся в окне профиля. Рисунок 1.5 – Продольный профиль трассы в программном комплексе Credo Кроме того, существует возможность задать разные виды продольных профилей (черный профиль, профиль дополнительной поверхности и вспомогательный профиль). При создании чертежей и планшетов вначале формируется чертежная модель, которую можно доработать до требуемого качества. Чертежные модели определяются раскладкой шаблонов чертежей или планшетов на цифровой модели в плане либо вырезаются контуром. В случае протяженного объекта пользователь может выполнить раскладку отдельных листов чертежей или планшетов по всей площади объекта. По тем же принципам формируются чертежи продольного профиля и 15 поперечников. Предусмотрена также возможность создания комплексных чертежей (план, профиль, поперечник). Созданные в программе чертежи выводятся непосредственно на печать. Также существует возможность экспортировать чертежи в CAD-формат DXF, либо графические форматы (JPG, PDF). Также в программе предусмотрено создание планшетов в соответствии с нормативной документацией. Выходные документы в системе формируются с использованием готовых шаблонов в соответствии с нормативными требованиями; в ведомости попадают данные по настройкам пользователя. В системе Credo «Линейные изыскания» можно выпустить ведомости углов поворота, прямых и кривых элементов плана трассы, разбивки закруглений, отметок профиля, ведомости семантических свойств и тематических объектов классификатора по площадке, вдоль линии трассы и пересекающихся с линией. В программе реализован импорт облаков точек в форматах LAS, CPC, TXT. Облако точек, полученное, например, при наземном или воздушном лазерном сканировании, при фотограмметрической обработке материалов фотосъемки, можно импортировать в систему, использовать для создания собственных облаков точек и затем учитывать точки облака в различных построениях. Количество точек, с которым может работать программа, достигает нескольких миллиардов. На основе исходного облака пользователь может создавать собственные облака точек путем экспорта групп классифицированных сканером точек, выделением рельефных точек или прореживанием по заданным параметрам (с сохранением характерных форм рельефа). Файл исходного облака всегда остается неизменным. Точки всех загруженных видимых облаков отображаются в 3D-виде. 16 По точкам облака можно создать рельефные точки, а также выполнить различные построения в окне плана. Редактировать точки облака нельзя, за исключением управления их отображением (размером и цветом). По облакам строится линия разреза, которая представляет собой графическую маску, аналогичную разрезу поверхности. По маске разреза облака можно создать черный продольный профиль и черный поперечный профиль. Подсистема «Дороги» предназначена для проектирования загородных автомобильных дорог всех категорий, городских улиц и магистралей и транспортных развязок. Проектирование ведется по цифровой модели местности площадки или полосы участка проектирования. В качестве ЦММ используются данные изысканий, обработанных в системе «Топоплан» или «Линейные изыскания». Cистема имеет инструментарий самостоятельного формирования ЦММ с использованием существующих картографических материалов, представленных в виде растровых или векторных данных. Система позволяет создавать и редактировать трассы дороги с использованием различных стилей трассирования: от «жестких» (прямыми и круговыми кривыми) до очень плавных и эстетичных трасс (прямыми, круговыми кривыми, клотоидами и сплайнами), с удовлетворением архитектурно-ландшафтных требований. Проектирование продольного профиля включает в себя: – простое и оптимизационное проектирование профиля дороги; – использование при интерактивном проектировании профилей всего многообразия геометрических элементов (прямых, квадратных парабол, сплайнов) в любых необходимых комбинациях; – применение при проектировании профиля методов, аналогичных созданию и редактированию трасс в плане: аппроксимация фрагментов реконструируемого профиля, создание и последующее сопряжение элементов; – проектирование продольного профиля наиболее подходящими 17 методами, в том числе: полное автоматизированное проектирование; по секущим с вписыванием кривых; методом «опорных точек» и «элементов» с учетом ограничений, накладываемых технологией производства работ или особенностей реконструкции дороги. Подсистема «Дороги» позволяет проектировать земляное полотно и проезжую часть с необходимым количеством и параметрами их элементов: полос движения, обочин, разделительной полосы, тротуаров, переходноскоростных полос, карманов автобусных остановок и пр. Имеется возможность конструирования поперечного профиля как в интерактивном режиме по поперечным уклонам, так и с использованием шаблонов поперечников. 18 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Анализ современных технологий изысканий и проектирования зданий и линейных сооружений показал, что наиболее удобным и функционально наполненным на сегодняшний день является программный комплекс CREDO, которая представляет яркий пример интегрированной среды ГИС и САПР. Для обработки данных инженерных изысканий в программном комплексе используется ввод информации в текстовых или табличных редакторах; информация с электронных регистраторов; либо существующие картографические материалы и аэрофотоснимки на исследуемую территорию. В этом случае карта необходимой местности сканируется, а затем оцифровывается. На основании изучения структуры и функций программного комплекса CREDO, он обладает рядом достоинств, в частности: поддерживает импорт с различных геодезических приборов и спутниковых приемников, позволяет накапливать результаты полевых измерений, принимать их в обработку, решать задачи проектирования различного рода сооружений, выполнять: создание элементов цифровой модели местности при помощи большого набора точек, окружностей, клотоид, прямых, сплайнов; осуществлять моделирование ситуации: формирование точечных, площадных и линейных тематических объектов с их семантическим наполнением на основе классификатора; отображать элементы ситуации и рельефа условными знаками и подписями, в соответствии с масштабом генерализации; производить моделирование и просмотр профилей линейных тематических объектов (в том числе подземных и наземных коммуникаций); моделирование вертикальных поверхностей (бордюров, набережных, подпорных стенок и т. п.) и многие другие задачи. 19 Как итог, программный комплекс CREDO благодаря интеграции сред ГИС и САПР позволяет на стадии проектирования и разработки проекта перейди от бумажной технологии к безбумажной. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Горелов В.А., «Кредо-Диалог»: CREDO — диалог без границ // «Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации» - 2009 - № 6. С. 2. Карпов А.Г., Создание цифровой модели местности и выпуск топографических планов в системе CREDO ТОПОПЛАН 1.0 // «САПР и графика» - 2015 - №3 – с. 12-14. 3. Назаров А.С., Неумывакин Ю.К., Перский М.И., Автоматизированная обработка материалов топографо-геодезических и земельно-кадастровых работ (на примере комплекса CREDO). Учебное пособие для вузов. Под редакцией А.П. Пигина – М.: «КРЕДО_ДИАЛОГ», 2009, 272- с. 112 20
