CC BY
44
УДК 528.48:65.011 Л.Ю. Гладун, В.Ф. Ловягин СГГ А, Новосибирск
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МНОГОВАРИАНТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ
L.Y. Gladun, V.F. Lovyagin
Siberian State Academy of Geodesy, Novosibirsk
CONCEPTS OF GEODETIC SURVEYS DATAWARE FOR MULTIVARIANT DESIGNING OF LINEAR CONSTRUCTIONS
The article deals with the conceptual approaches to the solution of the vital methodological problem concerning engineering surveys dataware for multivariant designing of linear engineering constructions by system-structural and object-oriented methods used for collecting, processing and interpretation of information on the conditions of the area to be developed.
В действующем СНиПе П-9-04 «Инженерные изыскания для строительства» в основных положениях задача инженерных изысканий (ИИЗ формулируется как процесс комплексного изучения природных условий района строительства и получение необходимых материалов для «разработки экономически целесообразных и технически обоснованных решений при проектировании и строительстве объектов». При этом содержание процесса ИИЗ: состоит в выполнении комплекса инженерно-изыскательских работ (называемый трассированием), по выбору трассы, отвечающей всем требованиям технических условий и требующей наименьших затрат на возведение и эксплуатацию ЛИС [1].
Результаты анализа традиционного технологического процесса ИИЗ свидетельствуют о наличии существенных недостатков принятой концепции исследуемого процесса. Концепция опирается на морально устаревшую методологию и скорее отражает декларацию о намерениях, чем на техническое руководство к действию [1, 2]. Достаточно сказать, что вынос оси проектируемого ЛИС производится до разработки проекта сооружения, в частности, до процесса определения мест установки промежуточных опор линий электропередачи (ВЛ) или площадок нефтеперекачивающих станций на нефтепроводах. Такая технология не позволяет рассматривать всё многообразие возможных проектных вариантов размещения на местности инженерного сооружения, что приводит к неоптимальным решениям и, в конечном счете, ведет к неоправданному расходу различных ресурсов при строительстве. Цена такого функционального разделения между процессами ИИЗ трасс и процессом конструктивно-строительных разработок в едином процессе создания проекта ЛИС в электросетевом строительстве неоправданно повышает сумму капитальных вложений примерно на 15 % [2]. Причиной является несистемная организация всего производственного процесса, осуществляющего технологическую формулу < сбор, обработка
информации о местности - камеральная разработка трассы и вынос ее в натуру - разработка проекта инженерного сооружения - детальная разбивка рабочих осей сооружения>.
С другой стороны, развитие информационных технологий сбора, компьютерных технологий обработки и интерпретации информации об условиях местности по данным инженерных изысканий, позволяют оперативно получать в необходимом объеме и с необходимой точностью значения, как пространственных параметров проектируемого инженерного сооружения, так и параметров учитываемых свойств местности, в том числе данных, характеризующих геодинамические процессы. В результате собираемая геодезическими и геолого-геофизическими методами и средствами информация об условиях местности значительно увеличилась в объеме и изменилась в качестве. Однако концепция традиционных ИИЗ трасс ЛИС не позволяет использовать в полной мере потенциал современных технологий для информационного обеспечения многовариантной, разработки проекта сооружения.
Все это определяет методологическую проблему, связанную с разработкой технологического процесса - получение оптимальной трассы в виде множества координат точек, идентифицируемых в трехмерном пространстве, а впоследствии и в пространстве и времени таких управляемых параметров, как длина и направление трассы, отвечающих оптимальному варианту размещения на местности каждого отдельно взятого элемента и в целом проектируемого сооружения.
«Задача проектирования формулируется следующим образом: разработать при некоторых ограничениях, обусловленных способом решения, элемент, систему или процесс, обеспечивающие оптимальное выполнение поставленной задачи при некоторых ограничениях, налагаемых на решение» [3]. Слова «при некоторых ограничениях» встречаются в этом определении дважды и имеют целью подчеркнуть, что при решении инженерной задачи имеют место ограничения двух видов. Одна группа ограничений относится к методу решения задачи и охватывает такие вопросы, как наличие знаний, сроки, производственные мощности (типовые конструкции опор и фундаментов, диаметров труб и т. д.). Другая группа ограничений относится к самому решению задачи и связана с действием таких факторов, как естественные (физические) ограничения, издержки методов решения.
Создание геоинформационных систем (ГИС) инженерного назначения с учетом фактора геодинамических процессов включает прогноз и оптимальное управление. Геодезические и геолого-геофизические методы и средства сбора и интерпретации данных о прикладных свойствах объектов земной поверхности в науке о Земле входят в ГИС. В большие системы автоматизированного проектирования (САПР) инженерных объектов в качестве подсистем входят ГИС проектирования и оптимизации трасс инженерных сооружений линейного типа.
Таким образом, актуальной задачей прикладной геодезии является повышение эффективности технологического процесса ИИЗ трасс в решении
задачи ресурсосбережения при проектировании оптимального пространственного положения линейного инженерного сооружения.
Отсутствием в свое время соответствующей технико-технологической базы для исследования в прикладном аспекте столь больших по площади территорий в ограниченные сроки вылилась в разработку традиционного технологического процесса ИИЗ трасс. В основу этого процесса положен метод полевого трассирования по данным запроектированного в камеральных условиях варианта трассы. Таким образом, традиционная технология ИИЗ практически направлена на информационное обеспечение разработки проекта трассы и не содействует созданию информационного обеспечения процесса многовариантного проектирования инженерного сооружения. Поэтому методология, положенная в основу традиционного технологического процесса инженерных изысканий трасс ЛИС, противоречит принципу оптимизации решения по пространственному положению проектируемого объекта.
Таким образом, проблема развития процесса ИИЗ в рамках прикладной геодезии, как науки и сопутствующих с ней других наук о Земле (инженерной геологии, геофизики, гидрологии и метеорологии), заключается в информационном обеспечении процесса многовариантного компьютерного проектирования в интерактивном режиме пространственных параметров ЛИС.
Тестирование проблемы заключается в ответе на вопрос: Это
действительно проблема, а не симптом проблемы? Чем больше вопросов к формулировке проблемы, тем надежнее результат. Тип вопросов: Чья это проблема? Как долго существует эта проблема? Что случится, если ее не решать? И т.д.
Повышение эффективности процесса ИИЗ связано с необходимостью решения двух противоречивых задач. Задачи информационного обеспечения процесса многовариантного компьютерного проектирования ЛИС в среде САПР конкретного класса ЛИС и задачи минимизации затрат различных ресурсов для цели создания оптимальной «информационной среды», объем и качество которой отвечает поставленной цели.
В решении поставленной проблемы развития на инновационной основе ИИЗ трасс важная роль принадлежит геодезии, так как методами геодезии ведется определение пространственного состояния, как объектов проектирования, так и объектов природной и искусственной среды. Геодезисты, привлекая данные других наук о Земле, интерпретируют результаты наблюдений в единую систему, данные которой используются для обоснования конструктивно-строительных параметров будущего сооружения. При этом эффективность ИИЗ должна определяться по конечному результату, т.е. по критерию минимизации капитальных вложений в строительство.
Сложность процедуры оценки заключается в том, что экономический параметр недоступен для непосредственного измерения и может оцениваться только косвенно по результатам геодезических и геолого - геофизических измерений параметров свойств ПИОМ. Кроме того, без учета результатов
промежуточных проектных решений, в частности проекта варианта расстановки опор в анкерных пролетах для ВЛ, оценка вариантов трассы будет не состоятельной. Разработка же альтернативных вариантов проекта расстановки опор для ВЛ обусловливает необходимость проведения по каждому из вариантов инженерно-изыскательских работ, что невыполнимо по причине большого объема затрат различных ресурсов на эти цели.
Пути решения проблемы заключаются в применении нового методологического системно-структурного (ССП) и объектноориентированного (ООП) подходов к процессу информационного обеспечения экономически целесообразных и технически обоснованных решений при разработке проекта ЛИС на многовариантной основе [4].
Поэтому целью работы является разработка на новой методологической основе системно-структурного и объектно-ориентированного подходов информационной технологии сбора, обработки и интерпретации данных о свойствах ПИОМ, получаемых геодезическими и геолого-геофизическими методами и средствами, для информационного обеспечения процесса проектирования в среде САПР экономически обоснованных и технически целесообразных вариантов решений по пространственному положению проектируемых ЛИС
Формулировка цели, так же как и формулировка проблемы должна подвергнуться тестированию по системе СИДРО. Это значит, что необходимо получить положительный ответ на следующие вопросы: специфичность цели, изменяемость результатов, достижимость (по имеющимся ресурсам), реалистичность (найдет ли применение найденное решение проблемы), обозримость во времени получение решения. Естественно, если будет получен отрицательный ответ хотя бы на один вопрос, формулировку цели необходимо будет скорректировать. Заметим, что цель в процессе исследовании (разработки) процесса, задачи и т.д. может претерпевать существенные изменения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г. Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. - М.: Недра. - 1981. - 440 с.
2. Ловягин В.Ф. Концептуальные положения моделирования ГИС-технологии процесса оптимизации трасс инженерных сооружений по данным геодезических и геолого-геофизических наблюдений // Изв. вузов «Геодезия и эрофотосъемка». - 2005. - № 2. - С. 27-41.
3. Диксон Дж. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений. М.: Мир, 1969. - 440 с.
4. Гарди Буч. Объектно-ориентированное проектирование с примером применения на С++. - М.: «Издательство Бином», СПб.: «Невский диалог», 1998. - 560 с.
5. Ловягин В.Ф. Альтернатива развития инженерных изысканий - структурная оптимизация технологического процесса // Геодезия и Картография. - 2006. - № . - С. 3035.
6. Ван Гиг. Дж. Прикладная общая теория систем: в 2 кн. / Дж. ван Гиг. - М.: Мир, 1981. - 734 с.
© Л.Ю. Гладун, В.Ф. Ловягин, 2008
