Интеграция технологий ГИС и САПР при создании информационной системы автомобильных дорог Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 625.7519.688:681.518

. . ^ ф ф А

С.А. Субботин , Д.С. Сарычев , А.В. Скворцов '

ООО «ИндорсофтИндорСофт. Инженерные сети и дороги»

"^Томский государственный университет E-mail: sub@indorsoft.ru

ИНТЕГРАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ГИС И САПР ПРИ СОЗДАНИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

В настоящее время дороги являются важнейшей частью нашей жизни. От развития и состояния дорожной отрасли зависит развитие экономики государства, его обороноспособность, конкурентоспособность на мировом рынке, уровень жизни его граждан. Нельзя забывать и о социальной значимости автодорожного сообщения для жителей современных городов и удаленных населенных пунктов, что выражается в виде обеспеченности населения медицинскими, образовательными, культурно-бытовыми услугами.

Автомобильные дороги являются очень капиталоемкими сооружениями, но в тоже время и очень рентабельными за счет снижения транспортных издержек в других отраслях экономики, снижения аварийности, повышения подвижности населения. В настоящее время наличие развитой сети автомобильных дорог является немаловажным фактором инвестиционной привлекательности региона.

Одной из особенностей дорожной отрасли является то, что её основные сооружения (автомобильные и городские дороги) являются сложными инженерными линейно-протяженными сооружениями с ярко выраженной географической природой. В связи с этим основная техническая документация по автомобильным дорогам должна представляться графически на картографической основе или в виде условных схем и чертежей.

Долгое время при управлении такими большими и сложными системами использовались бумажные технологии, ручной счет и практика принятия решений на основе личного опыта персонала. При этом целый ряд актуальных задач решался либо некачественно, либо вообще обходился стороной. С развитием современных информационных технологий появилась возможность создавать комплексы, способные помогать решать задачи управления крупными системами [1]. Такие комплексы выполняют функции проектирования, инвентаризации, моделирования, а также информационной поддержки экспертных оценок и принятия решений.

Среди множества программных технологий, работающих с графической информацией, в дорожной отрасли наиболее востребованы программные технологии ГИС [2] и САПР. Кроме того, для работы с атрибутивной информацией используются технологии баз данных (БД). На разных этапах жизненного цикла дороги применяются различные информационные системы.

Жизненный цикл автомобильной дороги состоит из следующих основных этапов: планирование развития, проектирование, строительство и эксплуатация. На первом этапе представляется целесообразным использовать ГИС-технологии для моделирования развития дорожной сети, обсчета различных вариантов развития, получения предварительной картографической документации. На этапе проектирования традиционно используются средства САПР, позволяющие создавать и обрабатывать цифровую модель рельефа, осуществлять пространственное трассирование дорог, строить продольные и поперечные профили, производить горизонтальную планировку верха земляного полотна, формировать конструкции дорожных одежд, проектировать инженерное обустройство, получать проектную документацию. Чтобы не начинать работы этого этапа с нуля, нужно иметь возможность передавать некоторые данные (например, трассу дороги, цифровую модель рельефа), сформированные средствами ГИС на предыдущем этапе, в систему проектирования.

На этапе эксплуатации автомобильной дороги для информационной поддержки задач управления используются информационные системы, основанные на технологии баз данных. Однако в последнее время все чаще наряду с базами данных используют геоинформационные системы [3], позволяющие за счет наличия средств анализа пространственных данных существенно расширить круг решаемых задач. В начале данного этапа, встает проблема передачи части данных, накопленных при проектировании дороги из САПР в ГИС и увязывание этих данных с базой данных.

В ООО «ИндорСофт» (г. Томск) разработана линейка продуктов, применяемых для автоматизации перечисленных этапов эксплуатации дорог. Это универсальная ГИС 1^оЮК, система проектирования автомобильных дорог IndorCAD/Road и геоинформационная система автомобильных дорог IndorGIS/Road. Кроме ряда уникальных и полезных решений, реализованных в каждом программном продукте, вся линейка обладает таким неоспоримым преимуществом как возможность обмена данными.

Основное предназначение геоинформационной системы автомобильных дорог IndorGIS/Road, заключается в оперативном обеспечении персонала сведениями, необходимыми в процессе эксплуатации, в ведении и анализе данных о состоянии автомобильных дорог и инженерных сооружениях на них, а также в автоматическом создании выходных форм отчетности.

Геоинформационная система IndorGIS/Road обеспечивает возможность ввода и хранения стандартизованных описаний объектов сети автомобильных дорог и улично-дорожной сети населенных пунктов, анализ текущего состояния этих сетей. Ее применение позволяет повысить эффективность работы персонала и упростить решение текущих задач по эксплуатации и развитию дорог.

Наиболее важными функциями информационной системы являются:

- Ведение паспортов, сведений по диагностике, мониторингу, оценке уровня содержания автомобильных дорог.

- Оперативное получение информации о дорогах, мостах и искусственных сооружениях в любой части охватываемой территории.

- Отслеживание дефектов, регламентных и ремонтных работ с указанием сроков, результатов контрольных измерений и испытаний.

- Графическое отображение дороги в виде чертежа в произвольном масштабе и ориентации, либо на плане местности.

- Отслеживание остаточной стоимости основных фондов, инвентаризация автомобильных и городских дорог.

- Оценка качества содержания автомобильных и городских дорог.

- Формирование статистического материала по дефектам с целью выявления слабых мест.

- Формирование статистического материала по ДТП.

- Ведение архива документов по дороге и ее объектам. Под документами понимаются текстовые, графические файлы, чертежи, отсканированные материалы, видеоряды и любые другие данные.

- Ведение информации и документов по правам собственности на землю, информации по полосам отчуждения и обременения.

Система IndorGIS/Road может работать как самостоятельно, так и в составе ГИС IndorGIS в качестве дополнительного модуля. Геоинформационная система построена по технологии клиент-сервер и состоит из базы данных и клиентских мест. База размещается в СУБД Microsoft SQL Server 2000 и имеет наименование IndorInfo/Road. Клиентские места могут функционировать под управлением операционной системы Windows 98/Me/NT/ 2000/XP. В составе систем IndorGIS и IndorCAD/Road для обработки геоданных используются такие модули, как IndorSurvey (обработка «сырых» геодезических данных из приборов, полевых журналов) и IndorRaster (обработка растров).

Для решения задач сквозного информационного и пространственного моделирования на всех этапах жизненного цикла автомобильных дорог с использованием средств IndorGIS/Road, IndorCAD/Road и других сопутствующих систем предлагается следующая блок-схема их использования (рис. 1). Здесь выделяются следующие важнейшие этапы жизненного цикла дорожной сети: эксплуатация имеющихся дорог,

обоснование инвестиций развития, строительства и реконструкции, предпроектная оценка вариантов строительства, реконструкции и ремонтов, проектные изыскания и проектирование дорог, исполнительная съемка и паспортизация, диагностика и мониторинг состояния, дефектов и упрощенная паспортизация. На каждом этапе применяются определённые классы продуктов, обрабатывающих пространственные (и технические) данные.

Обоснование

инвестиций

1

Предпроектная

оценка

Составление обзорных карт, предварительный анализ транспортных потоков

Экспертное

заключение

Проектирование

Составление детальных карт, формирование вариантов строительства, ремонта и реконструкции

Предварительные

варианты

I

Обоснование

стоимости

Готовый проект и документация

Проектирование новой автомобильной дороги, проектирование ремонтных работ и реконструкции

Сметы и ведомости работ

Изыскания

Базовая

модель

местности

Формирование текущей модели местности: рельеф, геология, сооружения, дороги, инженерные сети

Исполнительная съемка

Базовая модель местности

Паспорт

дороги

й

Формирование текущей модели местности: рельеф, геология, сооружения, дороги, инженерные сети

І^огОІБ

Паспортизация

4 "

I/

с/

Формирование информационной системы -современного «банка данных» по сети автомобильных дорог

Эксплуатация

информационной

системы

Эксплуатация

Мониторинг и диагностика

Ведение информации по составу и состоянию дорожной сети, содержанию. Отслеживание работ. Единая информационная база для всех задач

Сбор информации о текущем состоянии сети автомобильных дорог

Рис. 1. Применение технологий ГИС и САПР на разных этапах жизненного цикла автомобильных дорог (на примере продуктов ООО ИндорСофт)

Для построения такой цепочки взаимодействия различных продуктов при решении задач соответствующих этапов были разработаны следующие ключевые элементы технологии и методики работы.

Рис. 2. Совмещение картографической информации и чертежей в среде

IndorGIS

(а)

(б)

Рис. 3. Совмещение проектируемого участка дороги и данных из ГИС о застройке в среде IndorCAD/Road

(а)

(б)

Рис. 4. Совмещение обзорной карты и проектного решения по реконструкции в среде МоЮ1Б

- Единые информационные модели слоев геоданных, применяемые как в ГИС, так и в САПР. Такие слои могут передаваться и параллельно обрабатываться в этих системах как в качестве исходных данных при соответствующих построениях (например в САПР - исходная модель рельефа, на основании ее строятся модели поперечного и продольного профиля трассы, а в ГИС на основе этой же модели можно проводить расчеты зон влияния, стока и т.п.). Новые слои могут формироваться и просматриваться в любой из этих систем (рис. 2-4).

- Единые информационные модели автомобильных дорог, применяемые на всех этапах. Основой данных моделей является представление предметной области в базе данных, где хранится вся информация о технических, геометрических, логических и темпоральных параметрах существующих, планируемых, проектируемых и строящихся автомобильных дорог. Все изменения в проектах, при паспортизации, эксплуатации отображаются в этой модели с применением механизмов конкурентных версий (СУБ). На эту базовую модель «нанизываются» все остальные данные в процессе эксплуатации.

- Применение единообразных компонент в ГИС, САПР и информационной системе для отображения слоев, геометрических построений и специальных инструментов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Скворцов А.В., Поспелов П.И., Бойков В.Н., Крысин С.П. Геоинформационные системы в дорожной отрасли. - М.: Информавтодор, 20052006.

2. Бойков В.Н., Федотов Г.А., Пуркин В.И. Автоматизированное проектирование автомобильных дорог на примере IndorCAD/Road. - М.: МАДИ. - 224 с.

3. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. - М.: Финансы и статистика, 1998.

4. ДеМерс М.Н. Географические информационные системы. Основы. / Пер. с англ. - М.: Дата+, 1999.

© С.А. Субботин, Д.С. Сарычев, А.В. Скворцов