Autocad цифровая модель рельефа

Построение цифровой модели местности по результатам топографической съёмки в AutoCade Civil 3D

В AutoCADCivil 3Dдля представления объектов используется 3 типа:

Точка- объект, положение которой в пространстве чертежа задано координатами (X, Y, Z).

Отдельные точки могут быть объедены в группы, в этом случае формат, стили отображения точки задается для всех точек входящих в данную группу.

Для работы с большими массивами данных используют понятие «облако точек», которое позволяет объединить несколько групп точек в одно целое.

Прежде чем выполнять импорт данных необходимо создать требуемые группы точек, выполнить настройку стиля и в дальнейшем точки полученные в результате импорта размещать в нужно группе. Элементы импорта содержать настройки:

1. Указание количество столбцов;

2. Формат разделения столбцов;

3. Начальным номер импорта ;

4. Количество импорта записей;

5. Задание обозначения для каждого ряда данных.

При обозначения свойств ряда точек задается точность и формат данных . Импортированные результаты съемки необходимо выполнять в определенную группу точек.

Основой для представления данных о земной поверхности является цифровая модель рельефа. В ГИС системах и в САПР (система автоматического проектирования) для отображения цифровой модели рельефа используется специальный объект который называется поверхностью (Surfer). Поверхность- это объекты, которые чаще всего распределены по области и заданы координатами «X, Y» характерных точек. Цифровые модели рельефа используют для компьютерного представления земных поверхностей в виде математической модели рельефа.

Построение цифровой модели рельефа требует определенную форму представления исходных данных : набора координат точек и способа их структурного описания. Способ описания позволяет восстановить поверхность путем интерполяции или аппроксимации исходных данных. Рельеф получается:

1. По топографическим картам путем векторизации горизонталей;

2. По аэро- и космоснимкам ( путем фотограмметрической обработки);

3. По результатам геодезических измерений или лазерного сканирования

Для математического представления поверхности используют 2 типа моделей: GRID, TIN, как это было сказано ранее.

GRIDмодель основывается на представление поверхности по точкам имеющие регулярное распределение. Между опорными точками проводится горизонталь путем интерполяции в окружающих точках, с учетом отметки их близости. Интерполяция- восстановление функции на заданном интервале по известным ее значениям конечного множества точек. В настоящее время известны определенные методы интерполяции, среди которых наиболее распространены:

2. Метод обратно взвешенных расстояний;

TINмодель. Регулярная структура данных не всегда в полной мере подходит для описания изменчивости поверхности. TINмодель основана на использование нерегулярной сети треугольников и представляет поверхность в виде непрерывного набора неперекрывающихся треугольных граней. Значение поверхности в пределах координатной сети можно вычислить.Основой преимущество TIN-это отсутствие потери информации. Недостаток – это большой объем вычислений и более высокая стоимость получения исходных данных.

Рис.5 Топографический план участка местности.

3. КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АНАЛИЗА КАРТОГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Способы преобразования картографических материалов в векторные данные

В основе векторного метода формализации пространственных данных лежит точка- первичный графический элемент с координатами, чье местоположение известно с произвольно заданной точностью. Две точки с координатами формируют линию — отрезок прямой, соединяющий эти точки, а замкнутая последовательность линий – Полигон.

Совокупность этих элементов вполне достаточна для описания формы как линейных, так и площадных картографических объектов, которые в этом случае кодируются как совокупность координат точек, аппроксимирующих форму линейного объекта, например, административной границы, русла реки и т. п. или контура (границы) территориального объекта, например, территории землепользования, населенного пункта, бассейна реки и т. п. Этот способ векторного представления метрических данных, называемый точечнойполигональнойструктурой, соответствует начальному периоду развития ГИС-технологии. Он, в частности, использовался для построения почвенно-геохимического банка данных для территории Московской области. Основной недостаток этого способа заключается в отсутствии топологической информации о взаимном расположении объектов, что вынуждает при вводе метрических данных с помощью дигитайзера проводить полный обход каждого полигона. Это приводит к двойному проходу по общим для двух смежных полигонов границам, что обуславливает значительное увеличение затрат времени на ввод, а также появление двух не совпадающих вследствие неточностей позиционирования дигитайзера границ пространственных объектов.

Широкое распространение в настоящее время получили wio-Полигоническиевекторныеструктуры, в которых кромеидентификатор объектов и координат кодируется также информация о взаимном расположении объектов.

Оконце 60-х годов была разработана структура хранения пространственной информации, названная по первым буквам слов DualtemtendentMapEncoding — DIME структурой. Основным элементом DIME структуры является Сегмент – последовательность явлений, начинающаяся и заканчивающаяся узловыми точками. Под узловой точкой понимается точка пересечения трех и более линий. В рамках данной структуры каждый сегмент кодируется тремя компонентами: идентификатором (уникальным индексом) сегмента, номера начальной и конечной узловых точек сегмента и идентификаторами полигонов, примыкающих к данному сегменту слева и справа.

Дата добавления: 2018-06-27 ; просмотров: 1116 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Данные Google Earth в AutoCAD Civil 3D

Сергей Круглов (Руководитель направления «Инфраструктура и ГИС» компании «АйДиТи», Autodesk Approved Instructor)

Безусловно, приятно иметь мощные инструменты, помогающие вам создавать и творить. И ценность каждого такого инструмента многократно повышается, если, кроме всего прочего, он еще умеет выполнять часть рутинной работы за вас, применять уже созданные кем-то материалы.
Возможность использования в AutoCAD Civil 3D данных о местности в виде цифровой модели рельефа и растрового спутникового изображения представляет интерес для очень широкого круга специалистов. Эта замечательная способность флагманского продукта Autodesk порой незаменима при выполнении эскизного проекта, предварительного планирования, оценке объемов работ, то есть на том этапе, когда еще отсутствует актуальная детальная топографическая съемка местности. Тонкостям и нюансам эффективного использования данной возможности в AutoCAD Civil 3D и посвящена эта публикация.

Установка системы координат

При работе с AutoCAD Civil 3D очень важно использовать информацию из сервиса Google Earth. При этом, конечно же, удобно было бы получить в чертеже AutoCAD Civil 3D необходимые изображение и фрагмент ЦМР из Google Earth сразу в требуемой системе координат.

Для этого необходимо знать параметры перехода к определяемой системе координат от системы координат WGS­84. Рассчитать параметры перехода можно, имея на руках координаты опорных точек в обеих системах (например, в местной системе координат из каталога и в WGS­84 по результатам GPS­наблюдений). Расчет выполняется в программах обработки геодезических измерений, бесплатно поставляемых вместе с оборудованием (Trimble Geomatic Office, Leica Geo Office, Javad (Topcon) Pinnacle и др.).

Процесс очень прост: в специальном редакторе слева вносятся координаты опорных точек в WGS­84, справа — в требуемой системе; далее вызывается команда расчета, которая в открывшемся окне демонстрирует вычисленные параметры и оценку точности (рис. 1).

Рис. 1. Результат расчета параметров перехода

В AutoCAD Civil 3D для вызова окна Диспетчера систем координат проекта в командной строке можно набрать команду _ADEDEFCRDSYS. Это гораздо быстрее, чем искать иконку команды, которая находится в рабочем пространстве Геопространственные данные на основе задач, вкладка ленты — Карта элементов, панель — Системы координат.

Для удобства через Диспетчер категорий можно создать свою категорию. Выбрав новую категорию, нажмите на кнопку Определить. Откроется окно Создание системы координат проекта. В нем требуется указать уникальный код, единицы измерения, выбрать тип системы координат: Геодезическая — и нажать на кнопку Определить. В Диспетчере референц­эллипсоидов нажмите на кнопку Создать. В определении нового референц­эллипсоида укажите код на вкладке Общие параметры, а на вкладке Преобразование референц­эллипсоида внестите вычисленные параметры перехода. Метод преобразования — по семи параметрам (рис. 2).

Рис. 2. Создание новой системы координат в AutoCAD Civil 3D

Назначение созданной системы координат чертежу

В окне определения параметров чертежа на вкладке Единицы измерения и зона в разделе Зона выбираются необходимые категория и система координат. Команда Редактировать параметры чертежа… вызывается через контекстное меню щелчком правой кнопкой мыши по имени чертежа на вкладке Параметры области инструментов (рис. 3).

Рис. 3. Назначение созданной системы координат чертежу

Настройка и работа в Google Earth

В настройках программы Google Earth (Инструменты —> Настройки) необходимо установить:

• показывать шир./долг. — универсальная поперечная проекция Меркатора;
• показывать высоту — метры, километры;
• качество отображения рельефа — выше.

На панели слоев отключить слои с ненужной информацией, оставив включенным слой Рельеф.

Найдите требуемый участок местности. Используйте встроенные средства поиска по географическим объектам и навигацию 3D­просмотра. Необходимо привести изображение в плановое положение и добиться оптимального значения высоты камеры (рис. 4). Необходимо помнить, что в AutoCAD Civil 3D изображение будет вставлено с экранным разрешением.

Рис. 4. Настройки программы Google Earth

Импорт изображения и поверхности в AutoCAD Civil 3D

Предварительная настройка

В случае использования Google Earth версии 5.0 и выше для решения проблемы с импортом данных рельефа придется изменить настройки команд ImportGESurface и ImportGEData.

В Области инструментов на вкладке Параметры в коллекции Поверхность в разделе Команды найдите вышеупомянутые команды и вызовите поочередно для них окна редактирования параметров. В группе параметров Параметры Google Earth установите новые значения для строк и столбцов — 70 (если импорт будет занимать длительное время, то можно еще уменьшить значение — рис. 5).

Рис. 5. Настройка параметров команд импорта

Процедура импорта

Выберите на вкладке ленты инструментов Вставка на панели Импорт в раскрывающемся списке Google Earth строку Изображение Google Earth (рис. 6).

При появлении запроса выбора системы координат для размещения изображения нажмите клавишу Enter, чтобы принять систему координат по умолчанию.

При импорте изображения Google Earth в AutoCAD Civil 3D оно отображается на чертеже в виде объекта — изображения в градациях серого цвета. Изображение масштабируется как по линейным единицам в чертеже, так и по границам изображения по широте/долготе. Формат изображения совпадает с форматом изображения, отображаемого в окне Google Earth. AutoCAD Civil 3D автоматически создает имя для изображения, используя первые три символа имени файла чертежа и уникальный идентификационный номер.

Рис. 6. Команды процедуры импорта

По умолчанию изображение сохраняется в папке текущего пользователя. Увидеть этот путь можно в свойствах изображения.

Когда изображение натягивается на поверхность, то из него создается новый материал для тонирования, который применяется к поверхности. Если изображение больше поверхности, то оно обрезается до границ объекта поверхности. Если для захвата поверхности необходимо несколько меньших изображений, их надо затем объединить в одно изображение.

Установка цветного изображения в чертеже

Импортируемое изображение получается в градациях серого цвета, но многим хотелось бы получить картинку в цвете. Нет проблем!

В окне Google Earth выберите Файл —> Сохранить —> Сохранить изображение. В AutoCAD Civil 3D вызовите диспетчер ссылок (ВНССЫЛКИ). В Подробностях для импортированного изображения в строчке Найден в щелкните левой кнопкой мыши, чтобы установить путь к ранее сохраненному цветному изображению (рис. 7).

Рис. 7. Диспетчер ссылок

Для того чтобы установить новый материал для тонирования поверхности из Google Earth, необходимо выбрать эту поверхность в чертеже и вызвать команду Натягивать изображение из контекстной вкладки ленты (рис. 8). Укажите имя цветного снимка. Нажмите ОК.

Рис. 8. Сформированная в AutoCAD Civil 3D геоподоснова

Импортированная из Google Earth цифровая модель рельефа в совокупности со спутниковым изображением и оцифрованной ситуацией служит прекрасной основой для наглядного визуального представления местности в передаваемых заказчику проектах объектов инфраструктуры.

Уникальные возможности AutoCAD Civil 3D, о которых шла речь в данной публикации, еще раз демонстрируют высочайший уровень решений Autodesk. Как всегда, они направлены на достижение качественного результата с минимальными затратами и в сжатые сроки, чего и требуют современные реалии. Специалисты компании «АйДиТи», обладающие богатым опытом практической работы, всегда готовы помочь вам в достижении максимальной эффективности использования имеющихся у вас решений Autodesk.

Источник

Создание цифровой модели местности с помощью приложения МенюГЕО на платформе Autodesk AutoCAD

Введение

Цифровая модель местности (ЦММ) – совокупность данных (пространственных координат) о каком-либо множестве точек, которая представляет собой многослойную модель, состоящую из частных моделей (слоев), например, из ситуации (здания, сооружения, дорожная сеть и т.д.), рельефа (отметки и глубины точек), а также технико-экономических, геологических и других характеристик. Указанная совокупность может представлять собой отдельно цифровую модель рельефа (ЦМР) и цифровую модель ситуации (ЦМС) (ситуации местности). [1]

Цифровые модели местности в некоторой степени составляют определенный пласт в информационном обеспечении ГИС (географических информационных системах), АИС для ведения кадастров (автоматизированных информационных системах), системах позиционирования и навигации. Модели местности выступают в данном случае в качестве картографической основы для привязки полученных в результате инженерных изысканий, земельно-кадастровых работ, обследований данных в пространстве.

МенюГЕО представляет собой программный комплекс, который работает на базе AutoCAD. МенюГЕО позволяет решать ряд прикладных задач, упрощает и автоматизирует проектно-изыскательские работы, предназначен для использования специалистами по изысканиям, а также проектировщиками инженерных сооружений. МенюГЕО разрабатывается разными авторами, например, программа выравнивания строк «ATextDen» принадлежит Флюстикову Д., ее прототипом послужила программа Алексея Бабуйчика «aMoveTxt» (Copyright (C) 2001 by AlexSoft, Babishuk A.V.).

Начало проектирования этого программного комплекса было положено в 2006 году, а совершенствование и дополнение происходит и по сей день. К сожалению, данное приложение еще не имеет лицензии, но активно используется многими специалистами.

Актуальность создания цифровой модели местности с помощью приложения МенюГЕО на платформе Autodesk AutoCAD заключается в удобстве хранения и обработки пространственных данных, а также конечного представления картографического материала. Кроме того, в программном обеспечении AutoCAD есть возможность экспорта ЦММ в ряд других программ в форматах dwf, fbx, wmf (метафайл), sat (ACIS), stl (литография), eps, dxk, bmp, dwg, dgn, iges.

Целью данной работы является создание цифровой модели местности с помощью цифровой обработки материалов наземной автоматизированной топографической съемки. В качестве объекта был выбран храм Приход Святой равноапостольной княгини Ольги, расположенный по адресу: г. Нижний Новгород, ул. Верхнепечерская, д. 8А.

1. Импорт съемных точек в программу Autodesk AutoCAD из текстового файла с помощью МенюГЕО

Для появления в программе AutoCAD ряда дополнительных команд, в том числе импорта точек из текстового файла, был загружен файл адаптации (cuix) menuGEO 0_15. Это производилось с помощью диалогового окна «Загрузка/выгрузка адаптаций», которое было вызвано командой МЕНЮЗАГР (рис.1.1).

Рисунок 1.1 – Окно «Загрузка/выгрузка адаптаций»

При этом для корректной работы в параметрах во вкладке «Файлы» были указаны пути доступа к вспомогательным файлам (сопутствующие файлы адаптации). После загрузки адаптации в строке меню появилась вкладка МенюГЕО (рис.1.2).

Рисунок 1.2 – Вкладка меню «МенюГЕО»

Затем с помощью последовательности команд: «Импорт/экспорт точек – Импорт точек» было открыто окно импорта, в котором был выбран необходимый текстовый файл (он является результатом тахеометрической съемки), а также были установлены параметры, указанные на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Окно «Импорт»

Таким образом, после выполненных действий в пространстве модели появились пикеты с номерами точек и отметками (рис.1.4).

Рисунок 1.4 – Импортированные съемные точки в пространстве модели

1. Создание ситуации местности (ЦМС) по съемочным точкам

На следующем этапе выполнялась отрисовка ситуационных объектов по импортированным точкам.

Ситуация – совокупность объектов местности изображённой на планах и картах [2]; это все объекты местности, которые изображаются на планах и картах с помощью условных знаков (масштабных, внемасштабных, пояснительных) в соответствии с требуемым масштабом картографической продукции. На плане отображаются следующие ситуационные объекты: существующая застройка, благоустройство, коммуникации, растительность, гидрография, сооружения и др.

При работе все объекты классифицируются по слоям («Здания_строения», «Сооружения», «Кабель ВН», «Рельеф» и т.д.) (рис.2.1). Для группы объектов, находящихся в одном слое таким образом можно выбрать цвет, тип и вес линии.

Рисунок 2.1 – Диспетчер слоев

Для единства изображения всех объектов был использован классификатор условных знаков для масштаба 1:500, разработанный Институтом развития агломераций Нижегородской области. Данный классификатор содержит перечень условных обозначений: для каждого линейного знака определены какие-либо тип линии и вес, для каждого точечного – определен блок, а для площадных – свойства штриховки. Кроме того, условные знаки сгруппированы послойно, пример обозначений, относящихся к слою «41_Дорожная сеть» представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Раздел классификатора условных знаков масштаба 1:500 «41_Дорожная сеть»

При отрисовке объектов местности выбирались инструменты рисования в зависимости от вида условных знаков (табл.1).

Вид условного знака	Инструмент для рисования
Линейный	Вкладка «Рисование» — Полилиния
Площадной	Вкладка «Рисование» — Штриховка
Внемасштабный	Вкладка «Блок» — Вставка — Дополнительные параметры
Пояснительный	Вкладка «Аннотации» — Текст

Таблица 1 – Соответствие инструмента для рисования определенному виду условного знака

Используя абрисы, производилась отрисовка объектов местности путем соединения соответствующих точек. После этого были нанесены все пояснительные надписи (характеристики коммуникаций, зданий, дорожного покрытия и т.д.), а также аккуратно сориентированы отметки точек (во избежание их наложения друг на друга, а также неравномерной концентрации по чертежу).

Отображение условного знака какого-либо линейного объекта можно было привести к надлежащему виду 2 способами. Первый способ заключается в ручном изменении характеристик, которое производилось посредством следующей последовательности действий: Выбор объекта – Вкладка «Слои» — «Свойства слоя». В открывшемся окне изменялись цвет, тип линий, масштаб типа линий, вес линий, генерация типа линий, а также другие характеристики на усмотрение. Второй способ более автоматизированный и заключается в использовании вышеупомянутого классификатора условных знаков и команды «Копирование свойств». Для этого на вкладке «Свойства» нажималась кнопка «Копирование свойств», далее выбирался исходный объект, а затем целевой.

Отображение площадного условного знака редактировалось аналогичными образами.

Стоит отметить, что в соответствии с требованиями, предъявляемыми к картографической продукции, пояснительные надписи должны быть оформлены в строго установленном стиле (рис.2.3). Таким образом, в зависимости от назначения надписи для нее выбирался шрифт и размер.

Рисунок 2.3 – Шрифты, используемые при создании ЦММ

Результат данного этапа работы представлен на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 –Цифровая модель ситуации

1. Создание цифровой модели рельефа

Цифровая модель рельефа — это цифровое представление земной поверхности как непрерывного явления, описывающее ее с определенной точностью, в виде растра или регулярной сети ячеек заданного размера. Под ЦМР понимают множество точек с известными геодезическими координатами и правило определения высоты любой другой точки, не входящей в это множество.[3]

Для создания цифровой модели рельефа была выполнена следующая последовательность действий: Вкладка в строке меню «МенюГЕО» — Цифровая модель местности – Создать ЦММ. После этого появилось окно, в котором были установлены следующие параметры (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Окно «Создание ЦММ»

Далее программа запросила выбрать объекты. В качестве опорных объектов для построения ЦМР были выбраны пикеты (точки), относящиеся к рельефу. Таким образом, точки, которые снимались «без отметок», у которых положение Z в пространстве не соответствует действительному, переносились заранее в другой отключенный слой, во избежание создания ошибок при построении ЦМР.

После выбора объектов, программа строила треугольники ЦМР (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 – Треугольники ЦМР

После этого с помощью некоторых команд были построены горизонтали: Вкладка в строке меню «МенюГЕО» — Цифровая модель местности – Создать горизонтали. Далее открылось диалоговое окно, в котором была выбрана исходная для построения ЦММ, а также интервал горизонталей (рис.3.3 и рис.3.4).

Рисунок 3.3 – Окно «Выбор рабочей ЦММ»

Рисунок 3.4 – Окно «Создать горизонтали»

Завершающим этапом являлось оформление горизонталей, которое также выполнялось с помощью команд МенюГЕО: Вкладка в строке меню «МенюГЕО» — Цифровая модель местности – Оформить горизонтали. Далее появилось диалоговое окно, в котором были установлены следующие параметры (рис. 3.5).

Рисунок 3.5 – Окно «Оформить горизонтали»

Так как треугольники ЦМР были построены на всей поверхности, то и горизонтали были начерчены вне зависимости от ситуационных объектов, поэтому далее была выполнена корректировка с помощью следующих инструментов: Вкладка «Редактирование» — «Разорвать в точке»/ «Разорвать»/ «Обрезать». Таким образом, были убраны горизонтали, которые проходили под зданиями, строениями, по дорожному покрытию (асфальту, брусчатке, цементу). Результат данного этапа представлен на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – Цифровая модель местности

Выводы

1. Произведен импорт точек из текстового файла.
2. Были созданы необходимые слои, отрисована ситуация (ЦМС), все объекты были оформлены в соответствии с требованиями и классификатором условных знаков.
3. Были построены треугольники ЦМР и горизонтали, которые были оформлены и отредактированы.

Результатом данной работы является цифровая модель местности храма Приход Святой равноапостольной княгини Ольги, расположенного по адресу: г. Нижний Новгород, ул. Верхнепечерская, д. 8А.

Источник