CC BY
32
УДК 69:658.511
О.В. Игнатьев*, А.С. Павлов, П.А. Лавданский
'ФГБОУВПО «РУДН», ФГБОУВПО «МГСУ»
СИСТЕМНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИИ И ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ
Приведен обзор основных видов документов, используемых в строительстве. Отдельное внимание уделено различным видам информации, содержащейся в электронных файлах, а также передаче и обработке данных.
Ключевые слова: строительные документы, тип информации, системный анализ, передача и обработка данных
Основные виды документов в строительстве. Информация является одним из важнейших видов ресурсов в строительстве. Информация сосредоточена в информационных объектах, или документах. В строительстве применяются различные виды проектной, сметной и другой документации. Определенная классификация понятий по системам документации и информации дана в действующих стандартах по унифицированной системе документации и информационным технологиям (ГОСТ 6.01.1—87, ГОСТ 6.10.1—88, ГОСТ Р 6.30—97, ГОСТ Р 51141—98, ОКУД 011—93, ЕСКД и др.). Однако они не полностью учитывают особенности передачи данных автоматизированными системами строительства.
Информация создается и обрабатывается на всех стадиях жизненного цикла строительного объекта. К таким стадиям можно отнести предынвестиционную, пред-проектную, проектирование, строительство, эксплуатацию и ликвидацию. Выделим основные виды документации, характерные для этих стадий.
Документы могут быть классифицированы по назначению, содержанию, источнику (автору), а также по оформлению, виду носителя, составу информации и т.д. Так, по назначению можно выделить следующие виды документов, которые создаются либо используются на различных стадиях жизненного цикла строительных объектов:
нормативные документы (включая законодательные, инструктивные, методические документы, стандарты и др.);
технические документы (включая проектно-сметную и экспертную документацию, дефектные ведомости по ремонту, сертификаты на материалы и изделия, документацию на технологическое оборудование, патенты и др.);
организационно-технологические документы (включая проекты организации строительства и производства работ, тендерно-договорную документацию, акты выполнения и приемки работ);
экономико-управленческие документы (включая организационно-распорядительные, первичные учетные, бухгалтерские, финансовые, отчетно-статистические документы, документы по труду и т.п.).
Содержание проектной информации моделирует, прежде всего, свойства того объекта, который проектируется. Можно выделить собственно содержательную информацию, предписывающую, что и как строить, иллюстративную, предназначенную, прежде всего, для инвесторов и утверждающих органов, и сопроводительную информацию, имеющую вспомогательное значение.
Источниками (авторами) документов могут быть различные юридические или физические лица, являющиеся участниками инвестиционного процесса и принимающие участие в разработке и осуществлении проекта: инвестор, заказчик, подрядчик, проектировщик, органы экспертизы, согласования, утверждения и надзора, архитек-
тор, главный инженер проекта и др. Кроме того, в качестве источника документов могут фигурировать отдельные подразделения упомянутых организаций.
Можно перечислить также большое количество разновидностей документов, названия которых до определенной степени отражают назначение, источник или содержание документа: закон, стандарт, нормы и правила, методические указания, проект, смета, сметный расчет, договор, сертификат, гарантия, баланс, наряд, табель и др. Однако название многих документов говорит скорее о составе реквизитов и оформлении документа, чем о его содержании. К таким многозначным названиям, встречающимся в самых различных по содержанию документах, можно отнести, например, следующие: данные, дополнение, значения, книга, показатели, приложение, сведения, таблица и др.
По виду носителя в соответствии с ГОСТ 7.72—96 различают бумажные документы, микрофильмы, киноматериалы, документы на перфолентах и перфокартах, документы на магнитных, оптических, голографических и иных носителях. Перечисленные документы (кроме первых трех видов) можно назвать электронными, так как для их чтения необходимы компьютерные средства.
В данной работе, посвященной, прежде всего, передаче и обработке данных в электронном виде, наибольший интерес представляет классификация по составу информации, содержащейся в документах, особенно в электронных. На основании анализа упомянутых выше работ и изучения опыта работы с документами выделим наиболее часто встречающиеся типы документов и классифицируем их по преобладающему виду информации (табл.).
Типы и примеры документов
Тип документа Примеры наименований документов
Звуковой Аудиозапись, вопрос, доклад, звукозапись, лекция, магнитофонная запись, ответ, разговор
Текстовой Акт, декларация, директива, доверенность, задание, заключение, записка, запрос, заявка, комментарий, обзор, обоснование, обращение, объявление, описание, определение, письмо, подтверждение, предложения, предписание, представление, приказ, программа, протокол, разрешение, разъяснение, распоряжение, расчет, регламент, рекламация, рекомендации, решение, сведения, соглашение, справка, указание, условия, характеристика
На бланке строгой отчетности Акция, аттестат, билет, вексель, диплом, квитанция, облигация, паспорт, патент, полис, свидетельство, сертификат, удостоверение
Табличный Анализ, ведомость, карточка, каталог, наряд, опись, план, показатели, поступления, прейскурант, расписание, распределение, смета, состав, спецификация, список, структура, счет, табель, таблица, тариф, формуляр
Текст с иллюстрациями Атлас, буклет, газета, журнал, презентация, сборник, статья, страница, труды
Графическое двумерное изображение Вид, график, деталь, иллюстрация, карта, композиция, компоновка, план, разрез, рисунок, слайд, схема, съемка, чертеж, фасад, фотография
Движущееся изображение Анимация, видеозапись, фильм, видеофильм
Комплексный структурированный документ Бизнес-план, брошюра, диссертация, договор, закон, инструкция, исходно-разрешительная документация, исходные данные, книга, кодекс, конвенция, конструкторский документ, контракт, концепция, материалы, методика, методические указания, методическое пособие, монография, нормы, основные положения, основы, отчет, положение, постановление, правила, программный документ, проект, работа, руководство, свод правил, справочник, стандарт, типовой проект, том, устав, эксплуатационный документ
Упорядоченная совокупность данных База данных, база знаний, банк данных, библиография, библиотека, кадастр, каталог, классификатор, перечень, распределенная база данных, регистр
Модель Модели данных, знаний, объектов, систем; программный продукт
Как видно из таблицы, значительную долю документов составляют документы смешанного типа: текстовые с элементами изображений и графические с элементами текста.
Основные виды информации в строительных документах. Несмотря на кажущееся многообразие видов документов, видов информации в документах значительно меньше. Исходя из анализа изложенной классификации документов, можно заключить, что в текстовых и табличных документах (включая электронные) имеются следующие элементарные виды информации, характеризующие как семантическую составляющую информации, так и ее оформление:
обычный текст (содержательная текстовая информация на естественном языке);
упорядоченный текст (таблицы, перечисления);
специальный текст (числа, формулы, текстовые символы, коды, фрагменты программ и др.);
информация о логической структуре документа (номера, ссылки, оглавление и др.);
информация о разметке документа (вид и размер шрифта, интервалы, размер иллюстраций, положение элементов на странице и др., включая ссылки на типовой способ разметки, или стиль).
В электронном виде любой элемент информации, в конечном счете, представляется двоичным или шестнадцатеричным кодом (байтами). При этом текст может кодироваться одним байтом (так называемые ASCII-коды) или двумя байтами (Unicode), а также может сжиматься специальными алгоритмами. Информация о разметке документа кодируется специальными последовательностями байтов, различными для разных форматов записи текстовой и смешанной информации (например, RTF, HTML).
Текстовые файлы могут распознаваться различными программами и использоваться в качестве протоколов обмена данными. Имеются текстовые форматы, применяемые для описания геометрических моделей различных САПР. К ним относятся форматы IGES, DXF, SAT, GDL и др. В последнее время появились форматы графического представления, ориентированные на передачу изображений через сеть Интернет, например, VRML, X3D. Перечисленные форматы поддерживают трехмерное геометрическое представление объектов, однако кроме геометрии с их помощью могут быть описаны лишь данные визуализации (оптические свойства поверхности, освещение, фон, анимация и т.п.). Для строительного проектирования целесообразно использование текстового формата, поддерживающего как графическую часть, так и описание различных понятий предметной области (конструкций, ресурсов, процессов, воздействий среды и т.п.).
Для графических изображений в электронном виде следует выделить два основных типа:
векторные изображения, состоящие из аналитически определяемых графических двумерных примитивов;
растровые изображения, состоящие из отдельных точек экрана.
К графическим примитивам двумерного векторного изображения в большинстве графических редакторов относят: точку, отрезок прямой, круговую дугу (в частном случае полную окружность), дугу эллипса (в частном случае эллипс), некоторые специальные типы кривых (клотоида, парабола, эквидистанта, сплайн), запивку замкнутого контура. Из графических примитивов могут быть образованы более сложные двумерные геометрические элементы: полилиния (в частном случае многоугольник), штриховка, символы, агрегаты, блоки и др.
В электронном виде графические примитивы и элементы представляются двоичной информацией, не доступной для интерпретации без специализированных компьютерных программ (графических редакторов, систем автоматизированного проектирования). Эта информация содержит, как правило, координаты примитивов, цвет и толщину линии (для заливки — цвет и интенсивность), характеристики кривых (например, радиус) и некоторые специальные данные (слой изображения, класс объекта и др.).
Растровые изображения представляются в электронном виде с помощью различных форматов данных, которые более универсальны, чем векторные. Основной растрового изображения являются точечные цветовые элементы — пиксели (от англ. pic-sel — PICture Single ELement, часто пишется как pixel), состоящие из двумерной координаты точки и описания цветности. Подробность описания определяется разрешением, т.е. количеством пикселей на единицу длины или площади изображения (обычно ppi - pixel per inch, т.е. пикселей на дюйм). Различают разрешение файла изображения, экрана, сканирующих и печатающих устройств (сканера, планшета, принтера, плоттера). Разрешение экранов составляет 96...128 ppi, современных печатающих устройств — достигает 2880 dpi (dot per inch, т.е. точек на дюйм). Для получения высококачественного изображения разрешение файла должно быть выше разрешения печатающего устройства. Воспроизведение растровых форматов обычно повторяет процедуру горизонтальной развертки электронно-лучевой трубки кинескопа.
Еще в 1920 г. международной комиссией CIE (Communication Internationale de l'Eclairage) была разработана аппаратно независимая модель цветового восприятия, описывающая любой воспринимаемый человеком цвет координатами трехмерного пространства. На базе модели CIE в настоящее время применяются цветовые модели YCC и LAB, описывающие цветовую точку с помощью трех значений: яркости, желто-синей цветности и пурпурно-зеленой цветности. Для изображения на экране монитора применяется аддитивная модель RGB (т.е. red-green-blue), составляющая цветную точку из смеси красного, зеленого и синего цветов. Для полноценного изображения одного пикселя в этом случае необходимо 3 байта памяти, которые могут передать один из 16,8 млн оттенков. Иногда добавляется четвертый байт для описания интенсивности свечения (например, в форматах PCX, BMP).
Для полиграфических моделей система RGB неприемлема, так как смешение указанных цветов на печати дает не белую, как на экране, а грязно-бурую точку. Поэтому в полиграфии применяется субтрактивная (основанная на вычитании цветов) модель CMYK (cyan-magenta-yellow), состоящая из сине-зеленого, пурпурного и желтого цветов с добавлением компоненты черного цвета. В этой системе для одной точки используется 4 байта памяти. Модели RGB и CMYK, служащие для чисто практических целей, являются подмножеством теоретической модели CIE.
Несложным форматом файлов для растровой графики является BMP (bit map), который может быть цветным и монохромным (черно-белым). Такие файлы занимают довольно много места. Так, чертеж на листе формата А1 в растровом цветном изображении с разрешением 1200 х 1200 ppi (т.е. с размером деталей 0,02 мм) разместится в файле размером более 3 Гигабайт. В монохромном варианте (при хранении одной точки в 1 бите) размер файла составит 133 МБ. В векторной форме чертеж строительных конструкций занимает обычно не более 1.2 МБ.
Из-за большого расхода памяти для растровых изображений применяются алгоритмы сжатия. Такие алгоритмы основаны на повторении цветовых точек при развертке. Наиболее известны форматы PCX, GIF, TIFF, PNG, JPEG, использующие различные алгоритмы сжатия. Так, формат PCX основан на достаточно простом алгоритме с повторителями. Он позволяет уменьшить объем файла в 4.8 раз. Формат GIF (Graphics Interchange Format), часто применяемый для передачи несложных изображений по глобальной сети, разработан корпорацией CompuServe. В нем используется алгоритм сжатия LZW (Lempel-Ziv и Welch) преобразующий данные в серию кодов, которые либо являются самими значениями данных, либо описывают серию значений. Применение совершенных алгоритмов сжатия позволяет уменьшить объем файла в 10.15 раз. Кроме того, файл GIF может включать несколько изображений, что позволяет использовать его для анимации «картинки».
В строительном проектировании растровые изображения применяются, как правило, при создании электронных карт и планов местности, реалистических изображений фасадов, перспективных проекций. Они могут быть использованы также в качест-
ве фона в комбинированных (векторно-растровых) изображениях, например, при проектировании интерьеров. Следует учитывать, что перевод изображения из векторной формы в растровую, как правило, осуществим без потери информации и с использованием сравнительно простых алгоритмов. Обратный же перевод сопряжен со значительными трудностями, так как требует применения сложных алгоритмов распознавания графических образов.
Звуковая и анимационная информация используется в строительном проектировании достаточно редко, в основном для рекламных и презентационных показов будущих объектов на экране компьютера. Однако демонстрационные возможности при этом очень велики, так как эти средства (называемые часто «мультимедиа») создают эффект присутствия зрителя и моделируют осмотр архитектурных и декоративных особенностей зданий в условиях «виртуальной реальности». Такую информацию поддерживают, например, форматы AVI, MPEG.
Информация в виде баз данных записывается в соответствии с форматом, определяемым системами управления этими базами (СУБД). Современные форматы баз данных могут поддерживать хранение текстовых и числовых данных, а также бинарных данных, содержащих растровую и мультимедийную информацию. Особенности некоторых форматов БД рассмотрены далее.
Весьма эффективно хранение данных в виде моделей. В отличие от всех других способов хранения данных в моделях на первом месте стоит содержательные (семантическая и прагматическая) составляющие, что особенно ярко проявляется в специализированных моделях, например, моделях строительных объектов. Модели могут хранить информацию о пространственной форме изделия, его материале, поверхности, о взаимодействии объектов между собой и т.д. Все ведущие системы САПР сохраняют данные об объекте проектирования именно в виде моделей той или иной сложности. Недостатком модели является, как правило, привязанность формата к определенной системе САПР, из-за чего обмен данными между системами без потери информации затруднен.
Одним из наиболее важных видов моделей для САПР [1—4] являются параметрические модели. Основное преимущество этих моделей в том, что они содержат аналитически задаваемые параметры, которые могут быть легко изменены человеком.
Библиографический список
1. Гусаков A.A. Системотехника строительства. М. : Стройиздат, 1993. 368 с.
2. Малыха Г.Г. Научно-методологические основы автоматизации проектирования в международных строительных проектах : дисс. ... д-ра техн. наук. М. : МГСУ, 1999. 299 с.
3. Павлов A.C. Научные основы передачи информации и распознавания объектов в системах строительного проектирования : дисс. ... д-ра техн. наук. М. : МГСУ, 2003. 357 с.
4. Вайнштейн М.С. Методология многофункциональной автоматизации поэлементно-инвариантного проектирования зданий и сооружений : дисс. ... д-ра техн. наук. М. : МГСУ, 2005. 377 с.
Поступила в редакцию в декабре 2011 г.
Об авторах: Игнатьев Олег Владимирович — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой информационных технологий в образовании, ФГБОУ ВПО «РУДН», 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6, 8-(495)-434-32-44, oleg_ignat@mail.ru;
Павлов Александр Сергеевич — доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Научно-образовательного центра инжиниринга в строительстве, автоматизированного проектирования, строительства, информационных технологий (НОЦ ИСАПСИТ), ФГБОУ ВПО «МГСУ», 129337, г. Москва, Ярославское ш., д. 26, 8-(499)-183-24-74, ksi@mgsu.ru;
Лавданский Павел Александрович, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой строительства ядерных установок, ФГБОУ ВПО «МГСУ», 129337, г. Москва, Ярославское ш., д. 26, 8-(499)-183-26-74, syau@mgsu.ru;
Для цитирования: Игнатьев О.В., Павлов А. С., Лавданский П.А. Системный технический анализ информации и документирования в строительном проектировании // Вестник МГСУ. 2012. № 1. С. 182—187.
O.V. Ignatiev, A.S. Pavlov, P.A. Lavdansky
SYSTEM TECHNICAL ANALYSIS OF INFORMATION AND DOCUMENTATION IN STRUCTURAL DESIGN
The authors review the general types of documentation used in construction. Much attention is given to the different kinds of information contained in electronic files as well as data processing and transmission.
Key words: construction documentation, types of information, system engineering, data processing and transmission.
References
1. Gusakov A.A. Sistemotehnika stroitel'stva [Building's system engineering]. Moscow, Stroyizdat, 1993. 368 p.
2. Malykha G.G. Nauchno-metodologicheskie osnovy avtomatizacii proektirovanija v mezhdu-narodnyh stroitel'nyh proektah [Scientific and methodological principles of design automation in international construction projects], Moscow, MSUCE, 1999, 299 p.
3. Pavlov A.S. Nauchnye osnovy peredachi informacii i raspoznavanija objektov v sistemah stroi-tel'nogo proektirovanija [Scientific principles of information transmission and objects identification in construction computer aided design systems], Moscow, MSUCE, 2003, 357 p.
4. Vainstein M.S. Metodologija mnogofunkcional'noj avtomatizacii pojelementno-invariantnogo proektirovanija zdanij i sooruzhenij [Methodology of multifunctional automation of elemental and invariant design process of structures and buildings], Moscow, MSUCE, 2005, 377 p.
A b o u t a u t h o r s: Ignatiev Oleg Vladimirovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Head Department of Information Technologies in Lifelong Learning, People's Friendship University of Russia, 6, Mikluho-Maklaj, Moscow, 117198, +7-(495)-434-32-44, oleg_ignat@mail.ru;
Pavlov Aleksandr Sergeevich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher, Research and Education Center in Engineering construction, Computer-aided design, Construction, Information technology, MSUCE, 26, Jaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russia, +7-(499)-183-24-74, ksi@mgsu.ru;
Lavdansky Pavel Aleksandrovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department of Construction of Nuclear Facilities, MSUCE, 26, Jaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russia, +7-(926)-910-40-51, isc@mgsu.ru;
F o r c i t a t i o n: Ignatiev O.V., Pavlov A.S., Lavdansky P.A. Sistemnyj tehnicheskij analiz informacii i do-kumentirovanija v stroitel'nom proektirovanii [System technical analysis of information and documentation in structural design]. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering], 2012, no 1, Pp. 182—187.
