Историческая справка

Первые упоминания о программном продукте Civil/Survey S8, приложении к AutoCAD R14 для проектирования в гражданском строительстве, появились в России еще в прошлом веке — правда, ближе к концу. Продукт заинтересовал, но широкого распространения поначалу не получил. Причина, видимо, заключалась в том, что пользователи искали программу, которая решит их конкретные задачи, а здесь предлагался набор инструментов, владея которым можно было самостоятельно решать ключевые проблемы. Впрочем, через какое-то время всем стали очевидны главные преимущества Civil/Survey S8: предоставленная специалистам разных подразделений возможность работать в единой информационной среде (то есть без проблем обмениваться информацией) и широкий круг решаемых задач.

Происходили изменения и в самом Civil/Survey S8. Компания-разработчик вошла в состав Autodesk, а на базе Civil/Survey S8 появилась линейка программ для автоматизации проектирования в гражданском строительстве: Autodesk Land Desktop + Autodesk Civil Design + Autodesk Survey. Продукт динамично развивается, повышается эффективность его работы, появляются новые возможности. Уже вышла третья версия Autodesk Land Desktop — на базе AutoCAD 2002. Land Desktop, Civil Design и Survey шагают по планете…

В России интерес к этим программам огромен, тем более что версия LDDT R2 была локализована, а сейчас идет локализация новой версии.

Конечно, публикации, посвященные этим продуктам, уже были, но на эту тему есть смысл поговорить еще раз: подчеркнуть основные достоинства (и, конечно, упомянуть недостатки), а главное — очертить круг задач, автоматизировать решение которых призвана эта линейка программных средств. Итак…

Для чего нужен Autodesk Land Desktop

Итак, что можно делать, владея Autodesk Land Desktop и Civil Design? Что касается Autodesk Survey, то его основное назначение — обработка данных съемки: ввод данных с электронных приборов, полевого журнала, выравнивание теодолитного хода и сети теодолитных ходов. В конечном итоге это приложение решает задачу формирования базы данных точек, которые в дальнейшем будут использоваться для создания цифровой модели рельефа и топографической карты.

Autodesk Land Desktop, который включает в себя возможности Autodesk Map, является базовым продуктом цепочки. Главная его задача заключается в подготовке информации для последующего проектирования. В первую очередь речь идет, конечно, о цифровой модели местности. Вопрос передачи в проектные подразделения ЦММ, отражающей реальную ситуацию до начала строительства, тоже можно назвать базовым — неудивительно, что именно базовое программное обеспечение его и решает. Наличие ЦММ дает возможность, во-первых, принимать более взвешенные проектные решения, а, во-вторых выполнить визуализацию проекта.

Autodesk Land Desktop позволяет использовать для построения ЦММ самые разнообразные методы: все зависит от исходной информации, которой располагает изыскатель.

Наиболее типичными являются следующие ситуации:

  1. База данных точек, которая была получена в результате обработки данных в Survey.
  2. Текстовый файл с точками, который был сформирован другими средствами, с которыми привык работать пользователь.
    Важно отметить, что формат исходного текстового файла не имеет значения, ибо в Autodesk Land Desktop включены средства, которые позволяют настроиться практически на любой формат. Единственное требование — для каждой точки должны быть указаны координаты и высотная отметка.
    Менеджер групп точек, включенный в состав третьей версии, делает работу с большим количеством исходных точек более эффективной. Например, в исходном файле с обработанными результатами съемки могут содержаться точки поверхности, точки кромок дороги, бровок и подошв откосов, линий электропередачи и т. п. Конечно, для того чтобы пользователь мог воспользоваться преимуществами менеджера групп точек, каждая точка в файле или в базе данных должна иметь описание. Менеджер дает возможность сгруппировать точки по набору признаков — например по описаниям, диапазону высот и т. д.

    Замечание. Вставлять все точки в рисунок не обязательно. Это удобно, поскольку делает рисунок менее насыщенным и работа с ним упрощается.

    Далее для построения поверхности можно указывать группы точек, которые принадлежат рельефу. Чтобы построить характерные линии рельефа, вы можете последовательно вставлять в рисунок только те точки, которые принадлежат очередной характерной линии. В результате эта рутинная работа будет выполнена значительно быстрее.

  3. Сканированное растровое изображение имеющейся топографической карты. Кстати, это весьма распространенный вариант. В Autodesk Land Desktop есть средства как для вставки в рисунок точек с высотными отметками, так и для оцифровки горизонталей. Ведь если горизонталей на карте мало, не обязательно пользоваться специальными программами обработки растров.

    Замечание. Без предварительной обработки в растровых редакторах можно использовать планы небольших участков. При сканировании большого листа возможны искажения — в этом случае обязательно надо выполнить операцию калибровки в программе обработки растра (например, в RasterDesk). Если этой операцией пренебречь, построенная модель рельефа может значительно отличаться от реальной и результаты будут содержать ошибки.

Все перечисленные выше исходные данные (группы точек, характерные линии рельефа, векторизованные горизонтали) используются для построения ЦММ.

Конечно, построенную модель необходимо проверить, ибо ошибки возможны на любом этапе ввода исходной информации. Средства анализа модели рельефа весьма разнообразны: быстрый просмотр сечения в отдельно взятом окне, анализ по диапазонам высот и уклонов, отображение направления стока в указанной точке, визуализация в отдельном окне при выполнении команды Object Viewer.

По созданной модели, разумеется, строятся и горизонтали с любым назначенным интервалом.

Рис. 1. Сканированное изображение участка Рис. 1. Сканированное изображение участка
Рис. 2. Триангуляционная сеть, раскрашенная по диапазонам высот Рис. 2. Триангуляционная сеть, раскрашенная по диапазонам высот
Рис. 3. Горизонтали Рис. 3. Горизонтали
Рис. 4. Серия сечений по двум поверхностям Рис. 4. Серия сечений по двум поверхностям

В Autodesk Land Desktop можно построить любое количество поверхностей, а затем использовать их при построении профиля и вычислении объема земляных работ. Попутно заметим, что таким образом можно отслеживать изменения, например, дна реки, показателей загрязнения окружающей среды и т. д.

Для окончательного оформления плана местности и его передачи в группы проектирования необходимо расставить обозначения и отрисовать объекты съемки.

Отрисовка выполняется по такому же алгоритму, что и отрисовка структурных линий рельефа. С обозначениями сложнее. В Autodesk Land Desktop есть инструмент под названием Менеджер символов, а также библиотека символов, но, к сожалению, символы в этой библиотеке не соответствуют нашим стандартам. Впрочем, это поправимо: в упомянутом Менеджере заложен механизм ввода пользователем новых символов. Достаточно иметь DWG-файл символа. Работу по наполнению библиотеки собственными знаками надо выполнить лишь один раз, а результатами будут пользоваться работники всего предприятия. Наиболее передовые в области автоматизации компании пошли именно по такому пути.

В дополнение заметим, что Autodesk Land Desktop не только готовит данные для последующего проектирования. В него включены средства для работы с 3D-полилиниями и горизонталями (что дает возможность проектировать не очень сложные площадки), а также команды для подсчета объема земляных работ.

Итак, предварительная работа по подготовке данных для проектирования закончена и ее результат можно передавать в группы проектирования.

Линейные сооружения

Конечно, Autodesk Land Desktop + Autodesk Civil Design предназначены в первую очередь для проектирования линейных сооружений: дорог любых категорий, магистральных трубопроводов и т. п. Осевая линия проектируется в третьей версии Land Desktop, а профиль и сечения — в Autodesk Civil Design. Чтобы лучше представить возможности этих программных продуктов, кратко рассмотрим весь процесс проектирования.

Порядок создания осевой пользователь может выбрать самостоятельно: проектировать последовательно элемент за элементом или сначала задать прямолинейные участки, а затем вставить переходные кривые и дуги.

Для вставки переходных кривых предлагается специальное пиктографическое меню (в зависимости от варианта вставки). Возможны следующие варианты и соответствующие им способы скруглений:

  • Для вставки переходных между прямыми:

    • переходная — кривая — переходная;
    • переходная — переходная.

    Замечание. Тип переходной кривой пользователь выбирает из следующего списка: клотоида, синусоида, косинусоида, квадратичная.

    Для вставки переходных между прямой и кривой:

    • переходная;
    • переходная — кривая — переходная — обратная переходная.

    Для вставки переходных между кривыми предлагаются семь способов, которые представлены на рисунке.

Рис. 5. Способы вставки переходных кривых между дугами Рис. 5. Способы вставки переходных кривых между дугами

Кроме того, переходные кривые можно вставить пользуясь таблицами скоростей, в которых указаны угол и радиус кривой, коэффициент подъема виража, длины переходных кривых для 2- и 4-полосных дорог. В систему встроены 17 таблиц, которые вы можете корректировать в соответствии с используемыми справочниками и таким образом создавать новые таблицы.

Затем из построенных элементов определяется осевая линия линейного сооружения. На созданную осевую наносятся метки характерных участков трассы и пикетов. Стиль для обозначений пикетов настраивается пользователем. Можно задать параллельное и перпендикулярное расположение меток, интервал, точность и базовое значение для расчета пикетов (0 + 00, 0 + 000). Смещения осевой для кромок дороги, обочин, полосы отвода строятся при выполнении всего одной команды.

Рис. 6. План осевой линии Рис. 6. План осевой линии

Понятно, что созданная осевая далеко не всегда сразу же устроит проектировщика: зачастую необходимо вносить изменения. Это можно сделать графически, то есть по сути перестроить осевую, а можно воспользоваться специальным текстовым редактором, внести необходимые изменения, после чего вставить эти изменения в рисунок. Об этой возможности нередко забывают, а ведь ее использование может значительно сократить время проектирования. Но и это еще не всё. Можно создавать в проекте любое количество осевых, просматривать различные варианты и выбирать наиболее эффективный.

Дальнейшее проектирование профиля и сечений выполняется в Autodesk Civil Design.

Профиль можно построить по уже существующей модели поверхности или по данным из текстового файла (пикет + высота). Но главное при построении профиля можно назначить любое количество поверхностей, а также сразу строить профиль не только по самой осевой, но и по смещениям. Во-первых, в этом случае можно учитывать данные геологических изысканий. Во-вторых, упрощается проектирование профиля с учетом тех или иных специальных условий (например, при прокладке дороги для трубоукладчика не должно быть насыпных участков. Возможен и обратный вариант, когда почвенные условия требуют строительства только насыпных дорог и т. п.).

Процесс проектирования профиля заключается в создании прямолинейных участков и вертикальных кривых. Как и при проектировании осевой в плане, пользователю предлагается несколько вариантов. Указывая очередную точку прямой, можно задать пикет и высоту, пикет и наклон или просто указать точку на экране. Эти возможности позволяют учитывать самые различные условия проектирования.

Для вставки вертикальных кривых можно выбрать любой из восьми предложенных вариантов. Чаще всего при проектировании дорог указывают радиус кривой, а при проектировании траншей для трубопроводов — точку на биссектрисе угла. Можно также учитывать различные условия видимости. Программа выполняет вычисления, выводит в командной строке длину кривой, а пользователь может либо согласиться, либо ввести свое значение. Как и в случае с осевой линией в плане, спроектированный профиль можно отредактировать графически или в специальном текстовом редакторе, а затем отразить изменения на экране.

Точно так же, как профиль для осевой, строятся профили, например, кромок дороги (важно при проектировании городских дорог), дна кюветов, если к кюветам предъявляются специальные требования. Простор для творчества просто безграничный.

Рис. 7. Варианты вставки вертикальных кривых, существующие профили по осевой и кромкам, проектный профиль Рис. 7. Варианты вставки вертикальных кривых, существующие профили по осевой и кромкам, проектный профиль

Конечно, пользователь сразу же заметит несоответствие представленного на рисунке профиля нашим стандартам оформления. Здесь надо сказать следующее: во-первых, уже построенный и проверенный профиль можно оформить с помощью команд AutoCAD, что сделать нетрудно, поскольку необходимую для заполнения сетки профиля информацию вы можете получить с помощью справочных команд Autodesk Civil Design. Во-вторых, вся проектная информация может быть выведена в текстовый файл, формат которого описан в документации. Дополнительно разработанные небольшие приложения к AutoCAD помогут оформить чертежи по всем правилам. А в-третьих, не надо забывать о группе меню Sheet Manager, команды которой предназначены именно для настроек оформления.

Итак, осевая и профиль построены, переходим к сечениям. Прежде всего надо задать поверхность, по которой строятся сечения, длину сечения, интервал, а при необходимости и дополнительные точки сечений. Линии сечений выводятся в план. Далее с помощью специальных и довольно удобных команд следует создать шаблон конструкции дорожной одежды. Шаблоны хранятся в библиотеке, доступ к которой имеют все пользователи системы.

На заключительном этапе проектирования трассе (или ее участку) назначаются шаблон, параметры виражей, кюветов, откосов. Все назначения выполняются в специальных диалоговых окнах, что делает процесс проектирования достаточно наглядным. На рисунке в качестве примера представлено окно для определения откосов.

Рис. 8. Окно для определения параметров откосов Рис. 8. Окно для определения параметров откосов

Самое главное заключено в многообразии предложенных вариантов назначений. Так, можно построить виражи пяти видов, причем задать параметры отдельно для каждой кривой. Можно назначить разные параметры откосов и кюветов для левой и правой стороны дороги. Откосы могут быть трех типов: простые, ступенчатые и с переменным уклоном, зависящим от глубины или типа грунта, а кюветы можно определить необходимым набором из нескольких предложенных параметров. Столь богатый выбор возможностей позволит учесть самые разные требования проектирования.

Полученные сечения можно просматривать и редактировать как в графическом окне, так и меняя параметры в диалоговых окнах.

Рис. 9. Сечение в режиме просмотра Рис. 9. Сечение в режиме просмотра

Да, сечение оформлено не по стандарту. Здесь справедливы те же замечания, что были сделаны относительно оформления профиля, но с одним приятным исключением: программа, которая вставляет в рисунок поперечные сечения, оформленные в соответствии с ГОСТом, уже имеется.

Остается упомянуть о трансформациях или уширениях. Это исключительно удобный механизм. Например, реконструируя городские улицы с помощью трансформаций, легко учесть красную линию, спроектировать островки перехода, профиль по краю проезжей части, а для пригородных трасс — полосы разгона и остановочные площадки.

После того как будет спроектирована вся трасса, можно вставить в рисунок или вывести в файл таблицу объемов земляных работ, определить требуемое количество материалов поперечника, построить поверхность дороги. С поверхностью дороги работают обычным образом: выводят горизонтали, определяют направления стоков, просматривают в 3D и т. д.

Интересны также команды Civil Design для проектирования дренажной канализации и расчета гидрологических характеристик.

Генплан

О возможностях Autodesk Land Desktop + Autodesk Civil Design в области проектирования генеральных планов до сих пор говорилось не очень много, а возможности эти весьма интересны.

Во-первых, в Land Desktop (меню Points) включены команды, которые традиционно используются при проектировании генеральных планов: задание точек проектной поверхности. Предлагается более десяти вариантов определения проектных отметок, которые позволяют учитывать самые разные условия проектирования.

Во-вторых, есть приложение к Civil Design, которое позволяет в полуавтоматическом режиме выполнить проектирование площадки, котлована, отвала.

Порядок проектирования следующий:

  • В плане рисуется полилиния проектируемой площадки.
  • Выполняется команда Grading Wizard, а затем все проектирование сводится к заданию значений в последовательно появляющихся окнах:
  • в первом окне задаются высотные отметки для углов площадки. Здесь опять-таки предлагается несколько возможностей. В примере был применен способ присвоения каждой вершине среднего значения высот существующей поверхности;

Рис. 10. Окно для назначения высотных отметок проектируемой площадки Рис. 10. Окно для назначения высотных отметок проектируемой площадки
  • во втором окне задается критерий проектирования откосов: до пересечения с существующей землей, на заданном расстоянии, до заданной высотной отметки;
Рис. 11. Критерий для проектирования откосов Рис. 11. Критерий для проектирования откосов
  • в третьем окне задается уклон откосов. Можно спроектировать откосы с одинаковым уклоном, а можно задать разные уклоны в назначенных точках;
Рис. 12. Окно для задания откосов Рис. 12. Окно для задания откосов
  • в четвертом окне задается оформление углов откоса. В примере было задано скругление;
Рис. 13. Окно для определения способа оформления углов Рис. 13. Окно для определения способа оформления углов
  • в следующих окнах задаются точность построения откосов, цвета и слои для вывода областей выемки и насыпи.

Результат проектирования представлен на рисунке.

Рис. 14. Спроектированная площадка Рис. 14. Спроектированная площадка

Самое же главное заключается в том, что спроектированная площадка представляет собой не набор полилиний, а объект, обладающий определенными характеристиками, которые можно не только просматривать, но и менять в окне просмотра свойств. Результат изменения сразу же отображается на экране. Кстати, одним из свойств является объем земляных работ по выемке и насыпи. Для спланированной площадки можно вывести горизонтали, вставить ее в существующую поверхность и получить проектную поверхность для всего участка. Но что еще интереснее, эту площадку можно перемещать обычными средствами AutoCAD. Новые линии откосов сразу выводятся на экран, а характеристики автоматически пересчитываются.

Трудно не согласиться, что процесс проектирования становится нагляднее и значительно эффективнее.

Кроме того, в Autodesk Civil Design есть команды для вставки в рисунок зданий, спортивных сооружений, проездов, пересечений и тупиков.

С помощью специальных команд можно спроектировать водоем требуемого объема, заданной глубины или же по шаблону. Характеристики водоема выводятся на экран.

Нельзя не упомянуть команды для вычисления земляных работ. В отличие от многих других систем, Autodesk Land Desktop дает возможность вычислить объемы четырьмя различными способами: по регулярной сетке, по усредненным площадям сечений, по призмам сечений и, наконец, наиболее точным методом — по триангуляционным моделям поверхностей, образующих пласт.

Заключение

Если кто-то из читателей не нашел здесь способа решения своих конкретных проектных задач, это не значит, что подобные задачи не решаются с помощью рассмотренной линейки продуктов. Объединенные возможности Autodesk Land Desktop и Civil Design поистине безграничны, вот только в рамках одной статьи написать обо всем невозможно: вместо статьи получился бы учебник… Autodesk Land Desktop и Civil Design имеют хорошо продуманный интерфейс, команды расположены в главном и падающем меню практически в порядке их выполнения, очень просто делаются настройки, а главное их можно запоминать и использовать в других проектах.

Проектировщик получает инструмент, который помогает ему просматривать различные варианты перед принятием окончательного решения, что в конечном итоге повышает качество проектируемого объекта и уменьшает затраты на его строительство.