Эффективное решение топогеодезических задач – взгляд в настоящее

При производстве съемок чаще всего используются электронные инструменты, позволяющие записывать в память приборов данные измерений. Поэтому в системе CREDO ТОПОГРАФ упор сделан на обработку данных, получаемых именно таким образом. Учитывая многообразие производителей оборудования и форматов записи данных, в системе используются специализированные плагины, позволяющие не только импортировать измерения практически во всех форматах, но и обеспечивающие оперативное внесение изменений при выявлении особенностей в существующих форматах или появлении новых форматов. Файлы с измерениями могут быть получены как при помощи стороннего программного обеспечения, так и непосредственно в системе путем прямого подключения инструмента и скачивания «сырых» измерений. В процессе импорта данных производится их автоматическое распознавание, в результате чего они попадают в соответствующие табличные редакторы, позволяющие достаточно просто оценить полноту данных, а при необходимости и внести необходимые правки (рис. 1).

Рис. 1. Результат импорта измерений

Технология обработки данных достаточно проста. Сначала вводятся координаты исходных пунктов, после чего выполняется предварительная обработка измерений, в процессе которой вычисляются средние значения, производится их контроль на соответствие допускам, а также учитываются различные поправки. Процесс расчета сопровождается текстовыми сообщениями в специализированном окне протокола. При наличии проблем можно выполнить поиск грубых ошибок методом трассирования. Подробные результаты расчетов, произведенных в процессе предобработки, можно просмотреть в специализированных ведомостях (рис. 2).

Рис. 2. Предварительная обработка измерений

На завершающем этапе обработки производится уравнивание линейно-угловых измерений и тригонометрического нивелирования в соответствии с заданными параметрами. Результаты расчетов можно просмотреть в ведомостях и оценить визуально в графическом представлении в виде эллипсов ошибок планового и окружностей высотного обоснования (рис. 3).

Рис. 3. Результаты уравнивания планово-высотного обоснования (ПВО)

Конечным результатом обработки измерений являются точки, которые одновременно становятся основой для создания цифровой модели местности (ЦММ). Отдельно стоит отметить, что при использовании полевого кодирования, в результате обработки данных можно получить не только точки, но и условные обозначения ситуационных объектов, которые создаются системой в автоматическом режиме в соответствии с предпочтениями пользователя. Причем кодировать можно не только точечные, но и линейные, и площадные объекты, а также команды их создания. Задавая собственные удобные и понятные для использования значения кодов объектов и команд их создания, можно создавать собственные системы кодирования. При отсутствии времени и желания настраивать коды можно использовать возможности импорта и отображения в модели текстовых комментариев, введенных и сохраненных за любой точкой при выполнении съемки. Такие пометки автоматически добавляются в подпись точки на плане, что позволяет идентифицировать объект без необходимости рисования полевого абриса.

Важной и востребованной особенностью системы является возможность сравнить точки измерений и уже созданной ЦММ, что позволяет обновлять ЦММ в автоматическом режиме – добавлять в проект новые и актуализировать положение уже существующих точек. Причем, при актуализации происходит трансформация объектов, которые проходят через эти точки, что позволяет корректировать ЦММ после переуравнивания измерений. Благодаря этому к построению ЦММ можно приступать, не дожидаясь завершения полевых работ, в том числе по созданию и уравниванию ПВО.

Работа с цифровыми моделями местности

Как известно, цифровая модель местности условно делится на ситуацию и рельеф. Для создания и редактирования каждой из составных частей ЦММ предусмотрены свои функциональные возможности, позволяющие свести к минимуму необходимые действия. С этой целью в системе CREDO ТОПОГРАФ реализованы специальные команды, позволяющие не только группировать различные методы создания и редактирования объектов, но и за один раз создавать или изменять сразу несколько элементов цифровой модели: точечные, разные типы линейных и площадных объектов. Кроме того, в процессе работы таких команд, можно вводить значения семантических характеристик и создавать необходимые подписи, задавать отметки профилей линейных объектов и сразу же перестраивать поверхности.

Создание и редактирование ситуации

Цифровая модель ситуации состоит из точечных, линейных и площадных объектов, которые создаются в соответствии с классификатором, определяющим настройки их отображения условными знаками, перечень необходимых семантических характеристик и условия использования их значений в подписях объектов на плане. Необходимо подчеркнуть, что все перечисленные настройки задаются для определенных диапазонов масштабов, что позволяет в автоматическом режиме менять условные обозначения объектов в зависимости от требуемого масштаба плана.

Построение объектов ситуации выполняется всего несколькими универсальными командами, позволяющими одновременно создавать все необходимые типы объектов. Так, «нарисовав» линию контура здания, можно за один раз создать все объекты, необходимые для построения его модели: линию контура, площадной объект самого здания и подписи, состоящие из значений семантики, описывающих его характеристики (тип, наименование, этажность и т.п.). Кроме этого, здесь же можно изменить положение подписей, а также указать необходимость создания структурной линии для корректной укладки ребер триангуляции при последующем построении поверхности (рис. 4). Аналогичный подход можно использовать и при создании различных протяженных объектов (подземные коммуникации, ЛЭП и т.п.) – для «нарисованной» линии сразу задаются условные обозначения самого объекта и необходимых в этих случаях колодцев, столбов, опор и т.п., при необходимости сразу же вводится и семантическое описание.

Рис. 4. Одновременное создание нескольких объектов

Кроме этого, в команде построения линий можно последовательно использовать разные методы, расположенные на панели инструментов – т.е., начав создавать линию как ломаную, можно переключиться на другой метод и продолжить ее создание, например, ортогональными звеньями или по сегментам существующих линий или даже сплайнами и т.д. При этом состав элементов, доступных для создания, зависит от геометрии: если линия разомкнута, то создавать можно только линейные и точечные объекты, а если замкнута, то в списке появятся и площадные объекты. Реализован и специальный режим продолжения имеющихся построений: если начать или закончить строить линию от уже имеющегося в модели объекта, то система предложит создать все элементы, которые есть в контактной точке. И еще один немаловажный момент – все создаваемые элементы запоминают слой, в котором они должны храниться и, как следствие, при последующих построениях не требуется ни указывать слои, ни переключать их активность (рис. 4).

При создании ситуационных объектов по полевым абрисам весьма кстати будут специализированные команды, позволяющие существенно облегчить поиск нужных точек. Найти «потерявшуюся» точку по ее имени и имени станции, с которой она была снята, можно не выходя из основного построения – создание (или редактирование) геометрии объекта будет приостановлено на время поиска, после чего может быть продолжено. Эта же команда может находить точки по значениям текстовых комментариев, введенным при съемке, причем подсвечиваются при этом все найденные точки, что позволяет достаточно легко создать как группу точечных объектов (кусты, деревья и т.п.), так и построить геометрию линейного или площадного объекта. Кроме этого, реализована возможность в один клик «раскрасить» в контрастные цвета точки, снятые с разных станций (рис. 5).

Рис. 5. «Раскрашивание» и поиск точек

Все методы редактирования геометрии объектов тоже собраны в одной команде и позволяют при необходимости вносить правки в положение всех объектов – при изменении узлов, звеньев или даже сегментов линий, изменятся все элементы, которые через них проходят (ТТО, линии, контуры). При этом в методах реализованы достаточно интересные возможности, позволяющие, например, сохранять прямоугольники при изменении положения вершин или сторон, а также преобразовывать и достраивать целые сегменты исходных объектов, двигая их произвольно или по соседним звеньям.

Отдельно необходимо отметить специальный режим работы, позволяющий практически полностью отказаться от использования команд меню и панелей инструментов. После его включения достаточно выбрать в графическом окне один или несколько объектов для редактирования (линии, контуры, подписи, тексты и т.п.) и система автоматически активизирует команду редактирования параметров, а наиболее часто используемые команды редактирования появятся на специальных панелях инструментов в окне параметров (рис. 6). При отсутствии выбранных объектов в окне параметров доступны для выбора методы создания объектов и редактирования поверхности. Такой подход позволяет существенно повысить производительность за счет упрощения алгоритма действий и сокращения их количества – необходимо либо выбрать объект модели, а затем метод его редактирования, либо просто активизировать нужный способ создания объектов.

Рис. 6. Редактирование геометрии элементов

Поверхности

Основой построения поверхностей являются точки и структурные линии (СЛ). Эти данные, как и объекты ситуации, могут быть созданы непосредственно в системе, например, при оцифровке картматериала, или получены импортом из различных источников, включая проект обработки измерений, текстовые файлы и такие распространенные форматы, как dxf, mif/mid, LandXML и т.п.

Структурными линиями описываются не только характерные участки естественного рельефа, такие как хребты, обрывы или откосы, но и техногенные поверхности – контуры искусственных покрытий, бордюры и т.п. Учитывая значительное количество таких построений, в системе CREDO ТОПОГРАФ предусмотрены специальные возможности, позволяющие определить высотное положение СЛ непосредственно при построениях в плане – по умолчанию отметки в узлах интерполируются из точек или поверхности, но при необходимости их можно ввести и вручную. Для решения более сложных задач, таких как моделирование вертикальных поверхностей подпорных стенок, можно воспользоваться окном профилей, имеющим широкие возможности работы с линиями профилей и позволяющим просматривать разрезы поверхностей, пересекаемые коммуникации и развернутый план трассы.

Подход к организации команд, примененный при работе с элементами ситуации, используется и при работе с поверхностями – все работы по их созданию и редактированию фактически выполняются при помощи двух основных команд. Одна из них позволяет строить и перестраивать поверхности в первом приближении, не вдаваясь в детали, а вторая – наоборот, предназначена для внесения локальных изменений. Но при этом обе команды обладают достаточно широкими возможностями.

Так, первая команда позволяет работать с точками и структурными линиями как всего слоя сразу, так и в интерактивно построенном контуре: при запуске расчета система анализирует наличие построенной ограничивающей области, и в зависимости от этого работает с данными либо только в ней, либо в пределах всего слоя. Причем в местах отсутствия триангуляции она будет создана, а там, где есть – перестроена. Кроме этого, здесь же можно выполнить настройки, позволяющие в процессе расчета автоматически исключать узкие треугольники, а также выделять участки с характерными формами рельефа: руководствуясь заданными диапазонами уклонов, система объединит треугольники в группы и назначит им необходимый стиль отображения (горизонтали, откосы, обрывы), которые при необходимости можно изменить интерактивно (рис. 7).

Рис. 7. Автоматическое создание поверхности в слое

Учитывая многозадачность локального редактирования поверхностей, предназначенная для этого команда состоит из множества методов, расположенных на ее локальной панели инструментов. С их помощью можно редактировать и непосредственно триангуляцию (перебрасывать ребра, удалять треугольники, редактировать параметры точек), и способы отображения участков поверхности (выделять группы треугольников, задавать стили отображения и их параметры).

Так же, как и при работе с ситуационными объектами, система «запоминает», в каком слое находится поверхность и при активизации команд работы с поверхностями, предлагает работать именно с ним, автоматически включая при этом и видимость всех необходимых элементов (вершины, ребра, контуры, участки без поверхности).

Благодаря такому подходу все необходимые инструменты всегда находятся под рукой и не требуют дополнительных настроек, что делает процесс моделирования поверхностей максимально простым и удобным.

Системы координат

В системе CREDO ТОПОГРАФ доступны различные способы трансформации координат. К ним относятся как простые (смещение, поворот, масштабирование) по заданным параметрам или интерактивно, так и специализированные, предполагающие использование систем координат. При этом системы координат тоже могут быть разными – от строительных и пикетажа линейного объекта до картографических проекций.

В основе работ с системами координат лежит специальный Редактор, функциональность которого позволяет создавать и редактировать параметры датумов, эллипсоидов и самих систем (рис. 8).

Рис. 8. Редактор систем координат

Преобразования данных из одной системы координат в другую возможны в нескольких вариантах. В первую очередь это относится к проектам, которые могут содержать как измерения, так и ЦММ. В этом случае результат трансформации сохраняется в новом проекте, оставляя данные исходного проекта в неизменном виде. Кроме этого, есть возможность выполнить преобразование «налету» при импорте и экспорте координат, причем не только прямоугольных, но и в представлении «широта–долгота». Все что при этом необходимо – это выбрать текущую и конечную системы (рис. 9).

Рис. 9. Системы координат при экспорте в текстовый файл

Чертежи и ведомости

Как и другие системы, CREDO ТОПОГРАФ имеет возможности создания необходимых чертежей и планшетов в полном соответствии с требованиями к их оформлению. При этом в системе реализованы специализированные команды, позволяющие в несколько кликов заменить «изображения» созданных ранее чертежей в соответствии с текущим состоянием модели в Плане, благодаря чему после обнаружения и исправления неточностей в ЦММ процесс внесения изменений в уже готовые чертежи займет минимум времени и усилий. В чертежной модели обновление может производиться либо в пределах всей области печати, либо в построенном пользователем контуре, а находясь в окне Плана можно обновить сразу несколько выбранных чертежей, но только в пределах всей области печати.

Помимо ведомостей по результатам обработки измерений, о которых упоминалось выше, система имеет гибкие возможности настройки шаблонов ведомостей по объектам ситуации и их семантическим свойствам. Такой способ создания ведомостей предпочтительно использовать при необходимости вывода определенных данных в неизменном виде. При возникновении потребности оперативно сформировать ведомость с произвольными данными можно задействовать команду поиска данных, позволяющую создавать запросы и искать по ним различные (включая разнотипные) тематические объекты, в том числе и по значениям их семантических свойств. Найденная информация может быть представлена в виде таблицы, внешний вид которой достаточно просто изменить: скрыть лишние столбцы или поменять их порядок можно всего несколькими движениями. Нажатием одной кнопки текущее представление таблицы сохраняется в файл формата HTML и открывается в Редакторе ведомостей, функциональность которого позволяет продолжить форматирование как самой таблицы, так и текста (рис. 10).

Рис. 10. Возможности поиска данных

Вместо заключения хотелось бы еще раз подчеркнуть, что в данной статье речь шла только о ключевых возможностях системы CREDO ТОПОГРАФ. Кроме описанной функциональности, присутствует еще достаточно большое количество возможностей, позволяющих работать с растровыми материалами различных форматов и веб-сервисами космоснимков, создавать 3D-модели и использовать макросы, обрабатывать или просто просматривать облака точек лазерного сканирования, проставлять различные размеры, импортировать и экспортировать данные в распространенные форматы производителей инженерного ПО и т.д. Вместе с системой CREDO ТОПОГРАФ поставляются и специальные редакторы, которые в случае необходимости позволят с минимумом усилий самостоятельно создать или изменить существующие условные обозначения тематических объектов, их семантические свойства и подписи, шаблоны ведомостей, чертежей, планшетов и штампов, а также настроить необходимый вид отображения размеров и поверхностей.

Читатели могут присылать свои конкретные вопросы по работе в программах КРЕДО в редакцию журнала «ГеоИнфо» (info@geoinfo.ru) или задавать в группе в Фейсбуке (https://www.facebook.com/groups/1720635888182520/). На все вопросы мы обязательно ответим в следующих публикациях.