Гис-технологии в автоматизированном проектировании

В последние годы в связи с бурным развитием геоинформационных систем (ГИС) рассматривается вопрос об их применимости, наряду с САПР, в автоматизированном проектировании автомобильных дорог.

При значительном внешнем сходстве ГИС и САПР имеют принципиальные различия:

Различия по моделям данных:

в ГИС выделяются несколько основных типов данных: точки, линии, полигоны, поверхности и растры. Как правило, смешение этих данных в пределах одного слоя недопустимо, за исключением моделей данных типа «сеть» (состоит из узлов, которые соединены дугами) и «покрытие» (как и сеть, состоит из узлов, которые соединены дугами; кроме того, имеются регионы, границы которых задаются дугами);

одной из причин небольшого числа графических примитивов в ГИС является также то, что исторически они развивались как мелкомасштабные картографические системы, в которых не требуется большого разнообразия графики;

небольшое число типов данных позволяет строго определять различные пространственные операции: пространственный поиск (в заданном регионе, поиск смежных или пересекаемых объектов), построение оверлеев (объединения, пересечения и разности полигонов), построение буферных зон, зон близости (зон ближайшего обслуживания);

из-за того, что реальные электронные карты могут содержать тысячи и миллионы графических объектов, в ГИС значительно развиты различные алгоритмические методы для хранения больших объемов данных, быстрого поиска объектов, упрощения данных для быстрого вывода на экран;

в САПР, в отличие от ГИС, используют большое число различных графических примитивов, так как одной из главных задач САПР является получение качественных чертежей. Сложность структуры чертежей САПР не позволяет хранить чертежи в базах данных (а если они и хранятся, то целиком в виде единого большого поля), а поэтому они хранятся в виде отдельных файлов.

В дорожной отрасли ГИС используют для представления сети дорог на электронных мелкомасштабных картах, для анализа транспортного обеспечения районов, для получения оперативной информации по объектам дорожной сети.

При проектировании дорог ГИС применяются для выбора наилучшей возможной зоны варьирования проектируемой трассы с учетом существующей цифровой модели местности (ЦММ).

Различия по атрибутной поддержке:

в ГИС, как правило, в одном слое графических данных представляются графические объекты одного типа (например, здания, дороги или реки), имеющие одинаковый набор атрибутов. Таким образом, слой графических данных совместно с наборами атрибутов можно представить себе как таблицу реляционной базы данных, а, следовательно, и адаптировать соответствующий аппарат баз данных для анализа атрибутов графических объектов. Например, в ГИС можно выделить все дорожные знаки, расположенные на консолях или дорожные трубы, находящиеся в неудовлетворительном состоянии;

идеологическая близость моделей данных ГИС и реляционных баз данных позволила создать соответствующие надстройки над различными СУБД для хранения и анализа графических (ГИС) данных;

одним из принципиальных различий между ГИС и САПР является то, что графический примитив в ГИС является самостоятельным объектом, имеющим свои атрибуты, а в САПР - только изобразительным средством, т.е. частью объекта, а поэтому своих атрибутов, как правило, не имеет.

В САПР же объекты образуются обычно из нескольких графических примитивов, выстраиваясь в иерархии с помощью группировки. Глубокое отличие модели САПР от реляционной модели данных не позволяет полноценно сохранять чертежи САПР в современных базах данных и не позволяет анализировать атрибуты объектов.

В дорожной отрасли наличие атрибутивной поддержки является наиболее важным при решении задач диагностики, паспортизации, инвентаризации, кадастра дорог. В связи со скудностью возможностей атрибутного описания САПР представляется наиболее целесообразным создание информационных систем автомобильных дорог на основе ГИС. Различия по методам визуализации:

В САПР, как правило, графические объекты сразу создаются такими, как они выглядят на экране и в печати. В ГИС же понятия модели объекта и его внешнего вида специально разнесены;

Одной из сильнейших функций ГИС является возможность «тематического картографирования», когда для имеющихся геоинформационных данных задаются «визуализаторы», отображающие данные в зависимости от их геометрических и атрибутивных характеристик. Наиболее распространенными являются:

обозначение одинаковым условным знаком всех графических объектов;

обозначение разными знаками в зависимости от значений некоторого атрибута;

обозначение подписями из атрибутов (автоматически подписывание объектов);

обозначение точками плотности (случайное размещение некоторого числа точек в полигоне, например, чтобы показать плотность населения страны);

обозначение диаграмм на объектах, показывающих распределение некоторых атрибутных характеристик объектов;

обозначение линий сплайнами, различная декоративная отрисовка.

В САПР внешний вид объекта обычно уже жестко зафиксирован. Иногда проектировщику предоставляется несколько предопределенных вариантов отрисовки.

Еще одной особенностью ГИС является возможность задания немасштабируемых условных знаков и надписей. Этот способ визуализации применяется в основном для отображения на экране компьютера, когда важно быстрое получение информации без изменения текущего масштаба изображения.

В связи с тем, что ГИС и САПР в чистом виде имеют свои сильные и слабые стороны, в последнее время всё большее распространение получают интегрированные графические системы, обладающие возможностями как ГИС, так и САПР.

В дорожной отрасли такие комбинированные возможности необходимы, например, для представления комплексных проектов автомобильных дорог на плане местности, когда в мелком масштабе пользователь на экране компьютера видит общую схему сети дорог, а при постепенном увеличении появляются детальные чертежи автомобильных дорог.

В мире существует ряд фирм, которые разрабатывают только ГИС-продукты. Наиболее известными из них являются: «ESRI» (USA) и «MapInfo» (Canada). Другие производители такие, как «AutoDesk» (USA) и «Bentley System» (USA), разрабатывают на едином графическом ядре (AutoCAD в «Autodesk» и Microstation в «Bentley»). В России разрабатываются как САПР, так и ГИС.

Среди отечественных ГИС наиболее известными являются GeoGraph (ИГ РАН, Москва) и Geo-CAD («Геокад», Новосибирск). Для дорожной отрасли комплексное решение САПР (IndorCAD)+ГИС (IndorGIS) разработано фирмой «Индорсофт. Инженерные сети и дороги» (Томск).

Список литературы к главе 25

1. Беллман Р. Динамическое программирование. - М.: Иностр. лит., 1960. - 400 с.

2. Методы оптимизации / Н.И. Моисеев, Ю.П. Иванилов, Е.М. Столярова. - М.: Наука, 1978. - 351 с.

3. Стренг Г. Линейная алгебра и ее применение. - М.: Мир, 1980. - 454 с.

4. Уайдд Д. Оптимальное проектирование. - М.: Мир, 1981. - 272 с.

5. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. - М.: Мир, 1975. - 534 с.

6. Федотов Г.А Автоматизированное проектирование автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1986.-316 с.

7. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. - М.: Иностр. лит., 1968. - 356 с.

ГЛАВА 26. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ CAD «CREDO»

Дата добавления: 2015-06-04