Беляев В.А. , Ph. D.

 

 

                                                         Система Автоматизации Геодезических работ

 

                                                                                             АРМИГ

 

 

                       Вычерчивание горизонталей и вычисление объемов  

                                                          земляных работ

 

 

Что программа умеет делать.

 

·    по треугольникам;

·    по квадратам;

·    по поперечникам; во всех случаях, если задана граница, объем вычисляется внутри границы.

·         Вычислять объем земляных работ по заданной высоте слоя.

·    Вставлять точки внутри или вне цифровой модели.

·    Удалять точки.

·    Строить новые структурные линии.

·    Строить структурную линию, параллельную данной.

·    Находить структурную линию в редакторе структурных линий и, напротив,  из редактора структурых линий видеть выбранную линию на карте горизонталей.

·    Удалять горизонтали из треугольников.

·         Интерактивно (путем клика) получать следующую информацию.

·    Координаты и отметку точки клика.

·    Номер треугольника.

·    Объем земляных работ на одном треугольнике.

·         Вычерчивание чертежа в Автокаде.

·         Извлечение точек и структурных линий из чертежа в Автокаде для последующего построения горизонталей

·         Перспективное трехмерное изображение карты рельефа.

·         Градуировка резервуаров.

 

Для вычерчивания горизонталей программа строит так называемую TIN – triangulated irregular network (нерегулярную сеть треугольников)  по произвольному набору трехмерных точек, полученных в результате топографической съемки или из других источников методом встраивающей триангуляции Делане (Constrained Delaunay Triangulation). Коротко алгоритм состоит из триангуляции Делане на первом этапе, определения точек пересечения структурных линий со стронами треугольников Делане на втором этапе, и итерактивное построение на точках пересечения новых сторон треугольников с шагом, заданным в опциях – на третьем этапе. В сущности TIN это дискретное задание функции z = f(x,y) , т.е. для любой точки внутри некоторого треугольника определена ее отметка. Реализация этой функции на экране состоит в том, что в результате клика получаем в первых трех панелях линейки состояния координаты и отметку точки. Если точка не принадлежит ни какому треугольнику, то  на месте отметки появлется  пробел.  

 

Горизонтали-полилинии  могут быть сглажены посредством вписанных в в их вершины дуг окружностей, при этом вычерчиваются не дуги, а их апроксимация посредством сегментов. В результате горизонталь получается в виде полилинии и таковой она передается в автокад.

 

Имеется  также возможность сглаживания поверхности участка. Все стороны треугольника делятся пополам в точках медиан, и эти новые  точки присоединяются к исходнам точкам, и по ним строится новая  TIN.  Этим  достигается плавность перехода  между участками с различными уклонами.   Горизонтали, полученные в результате сглаживания поверхности, также становятся более гладкими, так как число вершин полилиний, с помощью которых изображаются горизонтали, при увеличении треугольников также увеличивается. Заметим, что различные методы сглаживания горизонталей без сглаживания поверхности, имеют скорее косметическое значение, и при этом, естественно, точность положения горизонталей ухудшается.

 

Скорость построения триангуляции, в зависимости от величины максимального  радиуса и наличия структурных линий, для машины 3000 МГЦ и оперативной памяти 512 МБ колеблется от 4000 точек до 10000 точек в секунду  при максимальном числе точек, равным 1000000. Это является вполне приемлемым  для топографических и фотограмметрических работ. Такая сравнительно высокая скорость обеспечивается специально разработанной базой данных и быстрой сортировкой точек, что   позволило не искать точки ребра и треугольники во время построения TIN, а извлекать их по адресу, как мы извлекаем записи в файле при прямом методе доступа.

 

Карта рельефа участка строится в графическом окне АРМИГа. Имеется возможность зуммирования и панирования картинки. Можно исключить некоторую  точку или добавить новую в середине некоторого треугольника. Можно включить или выключить сглаживание горизонталей, показать или сделать невидимыми треугольники, отметки точек, имена точек, сами точки, общую границу участка, создать новую структурную линию путем  кликов по соответствующим точкам.    Имеется возможность трехмерного  перспективного изображения рельефа в графическом окне   Open GL.

 

Картинка может быть отправлена для вычерчивания в Автокад, при этом горизонтали передаются в виде двух – или трех-мерных полилиний.

 

TIN – это в сущности цифровая модель рельефа (ЦМР).  ЦМР дала возможность вычисления объемов земляных работ по треугольникам, квадратам и поперечникам, дала возможность построения продольных и поперечных сечений и вычисления площадей поверхности дорог – проезжей части и откосов. В дальнейшем набор задач, решаемых на основании ЦМР, будет расширен.

 

С другой стороны, TIN является GIS  (географической информационной системой) на  данном участке, так как существует интерактивная связь координат графического окна в пикселях с глобальнми координатами, причем, разумеется, такая связь сохраняется при перемещении картинки на экране и зуме. Это дает возможность исключать или добавлять точки, исключать или добавлять структурные линии, получать координаты и отметки и номера треугольников  в точках клика, получать объемы земляных работ в отдельных треугольниках, вводить графически трассы, поперечники  и границы участка.

 

Программа написана на Delphi 7, графика разработана на основании пакета Open GL.  

 

                                                     Исходные данные

              

Исходные данные задаются в текстовых файлах, содержащих точки и структурные линии, либо в двоичном файле, содержащим описание  TIN.

Двоичный файл получаем в результате команды сохранения карты горизонталей в двоичном формате, и он имеет двоякое применение. Его можно использовать для быстрого вычерчивания карты на экране, а также как поверхность относимости при вычислении объемов земляных работ.

 

Текстовые файлы исходных точек  могут быть двух типов – в формате PNT, в котором выдаются списки координат точек в Редакторе Полевых Данных  (в нем же задаются позиции колонок)  а также в формате REG, принятом в Израиле.

 

Точки в формате REG:

 

 

00       2 200329.55 645201.38    216.19

00       3 200376.34 645201.38    207.67

00       5 200429.00 645201.38    209.94

 

Позиции слов (колонок): имя точки, координаты  Y, X , Z фиксированы – соответственно 10, 20 и 30  (имееются в виду позиции крайне правого символа слова). Символы  '00' и имя точки могут отсутствовать

 

Текстовые файлы структурных линий задаются в формате DIS.

 

 0    5663 234105.86 750067.75    473.36  1

 0    5696 234106.39 750068.00    473.45  1

 0    5697 234107.05 750068.38    473.47  1

 0    5698 234108.52 750068.81    473.58  1

 0      220 234108.75 749945.75    449.26  2

 0      221 234109.56 749945.81    449.32  2

 0      222 234110.00 749945.81    449.35  2

 0        52 234181.30 749935.31    449.02  3

 0        53 234181.55 749935.50    449.18  3

 0        54 234181.86 749935.75    449.21  3

 

Позиции слов: символ '0' – 2,  Y, X , Z - соответственно 10, 20 и 30, номер структурной линии – 43. Номер структурной линии может повторяться, например, вместо номера 101 можно снова начинать нумеровать структурные линии от единицы. Но это замечание для программитстов,  пожелающих написать программу, генерирующую файл структурных линий.

 

Если точки заданы  в формате PNT, и файл сгенерерирован не в АРМИГе, то его следует читать в свободном формате. В таком формате каждая точка описывается четырьмя словами – имя точки и координаты Y, X , Z, а между словами достаточно одного пробела. Режим свободного формата задается в опциях.

 

Имеется возможность извлечения точек и структурных линий из Автокада. Точки извлекаются из примитивов POINT и блоков, задающих точки,  а структурные линии из 3D-POLYLINE. Имеется два режима извлечения информации. Первый - из активного Автокада, используя технологию OLE AUTOMATION для версий автокада, начиная с 2000. Здесь имеется возможность не извлекать информацию из замороженных слоев. Второй способ - из файлов DXF. При этом, разумеется,  необходимо автокадовсий чертеж сохранить в формате DXF. В обоих этих случаях программа генерирует файлы REG и DIS и строит по ним карту рельефа. Можно извлекать данные для построения рельефа с помощью функций ARMIGFUNCTTIONS в Автокаде. ARMIGFUNCTTIONS активизируются при запуске Автокада. С их помощью можно извлечь файлы REG и DIS из точек и блоков,  в том числе из горизонталей, если они представлены в виде двумерных полилиний  со  свойством Elevation, отличным от нуля. Функции ARMIGFUNCTTIONS и блоки условных знаков входят в поставку АРМИГ.

 

                            

 

                                                                                                                                                                         

                                                                                                            Карта горизонталей

 

 

                                                                                                           Панель инструментов

 

                                                                              

 

        Слева направо. При подведении мыши к каждой из кнопок появляется подсказка, описывающая функцию кнопки.

 

 Зуммирование. При нажатой кнопке кликните в любой точке чертежа  и протяните мышью при нажатой левой клавише до получения  нужного  прямоугольника, а затем отпустите клавишу. Содержимое прямоугольника будет перерисовано на все графическое окно. Зуммировать чертеж можно с помощью колесика мышки. Кликните в нужном месте чертежа и вращайте колесико. Масштаб чертежа будет изменяться вместе с вращением колесика – увеличиваться или уменьшаться.

 Весь чертеж. Карта горизонталей перечерчивается в исходное состояние.

Панирование. При клике на эту кнопку курсор мышки станет в виде ладони.  При нажатой левой клавише мыши протяните курсор. Чертеж будет перемещаться вместе с курсором. Панировать  чертеж можно также с помощью колесика мышки: Нажмите на колесико и протяните курсор мышки по картинке. Картинка будет перемещаться вместе с курсором.

Поиск точки. Если нажать на эту кнопку, то появится диалоговое окно. Введите имя нужной вам точки и нажмите на кнопку Find Next. Искомая точка вместе с чертежом переместится к центру экрана, а масштаб увеличится на 10%. Далее нажмите на клавишу F3. Масштаб чертежа вновь увеличится на 10% и т.д.

Предыдущее состояние экрана. Состояние экрана перед последней командой зуммирования или панирования.

Показать или убрать треугольники. Желательно сделать треугольники видимыми перед вводом новой структурной линии.

Включить или выключить сглаживание горизонталей. Эта кнопка станет активной после создания карты, если перед началом вычерчивания была задана опция сглаживания, отличная от пустой.

 Показать или убрать горизонтали. Эта возможность может оказаться полезной при редактирования чертежа, если горизонтали мешают редактированию. Кроме того, операции зуммирования и панирования выполняются быстрее с выключенными горизонталями или треугольниками.

 Показать или убрать структурные линии. Этой командой следует пользоваться, если вы желаете удалять точки либо редактировать структурные линии.

Перерисовать. Чертеж перерисовывается в соответствии с изменениями в опциях, точках и структурных линиях. При этом, если изменения касаются только  горизонталей – степени сглаживания, высоты сечения и т.д., то перечерчиваются только горизонтали, в противном случае перестраиваются треугольники.

   Сечения. Если имеется продольное сечение, то клик на эту кнопку открывает окно сечений.

   Вывести в текстовый редактор протокол вычисления объемов земляных работ. Этой командой выводится результат последнего вычисления объемов – по   треугольникам либо по квадратам.

    Отправить в Автокад. Карта горизонталей в соответствии с опциями (см. ниже)  вычерчивается в Автокаде .

   Открыть окно режимов вычисления объемов земляных работ и запустить вычисление объемов земляных работ (См. ниже). Эта иконка становится  видимой после  открытие цифровой модели поверхности относимости.

 

 

                                                                                            Главное меню                                           

                               

                                                           

                                                                

 

 

·         Файл.

·     Открыть. В соответствии с подпунктами открыть файл точек в формате REG, (Формат reg), PNT (Формат pnt) , KLT (Формат klt), извлечь данные из автокадовского файла DXF, открыть чертеж автокада как OLE-Object и извлечь из него данные (DWG) или открыть файл в цифровом формате, который был создан ранее (Цифровая модель). После открытия файла точек производится поиск в текущей директории файла DIS, который имеет то же самое имя, что и открытый файл точек. Если в текущей директории такого файла нет, то открывается диалоговое окно и предлагается найти файл DIS; если отказаться от поиска, то горизонтали будут построены без структурных линий.   

·     Автокад. Вывести картинку в Автокад в соответствии с опциями вывода в Автокад.

·     Вывести файл точек в текстовый редактор. Исходный файл точек выводится в текстовый редактор.

·     Вывести файл структурных линий в текстовый редактор. Исходный файл структурных линий выводится в текстовый редактор.

·     Протокол вычисления объемов земляных работ выводится в текстовый редактор.

·     Сохранить в формате FLT. Структурные линии сохраняются в формате FLT LDD.

·    Сохранить в формате REG. Точки текущего чертежа сохраняются в формате REG (см. ниже).

·     Сохранить в формате PNT. Точки текущего чертежа сохраняются в формате PNT (см. ниже).

·     Сохранить как цифровую модель. Текущий чертеж сохраняется в в формате цировой модели для последующего его использования для вычисления объемов земляных работ или для быстрого построения карты горизонталей.

·     Читать цифровую модель относимости. Это одна из поверхностей, участвующих в вычислении объемов земляных работ. Первая поверхность – это карта горизонталей, которую мы видим на экране. Вторая – карта горизонталей в цифровом виде, которая была создана в одной из предыдущих сессий. 

·     Граница участка. Ранее запомненная граница участка считывается из открываемого файла и показывается на карте.

·   Сохранить общую границу.  При завершении вычерчивании карты рельефа вычисляется и вычерчивается граница участка. Эту границу можно сохранить и затем открыть командой Граница участка.  

·     Открыть трассу. Описание трассы – это текстовый файл с расширением .rut  (см. ниже) . При его открытии трасса изображается на плане, и становится доступным окно сечений.   

·     Выход из программы.

·          Инструменты.

·     Треугольники. Появляются или исчезают треугольники.

·     Редактор Структурных Линий. Появляется окно Редактора Структурных Линий.

·     Сгладить поверхность Вычисляются координаты и отметки точек медиан всех треугольников. Новые точки   добавляются к набору существующих точек и модель перестраивается. В результате поверхность сглаживается.  Кроме того, такая процедура может повысить точность вычисления объема земляных работ, так как увеличивается вероятность попадания треугольников исходной поверхности внутрь треугольников поверхности относимости. Впрочем, сейчас эта задача решается путем рекурсивного разбиения треугольников по точкам медиан во время вычисления объемов земляных работ.

·    Сечения.  Появляются или исчезают линии продольного и поперечных сечений на плане.

·   Перечертить. Производится перечерчивание карты. При этом если были изменены параметры, влияющие на цифровую модель, например, величины большого  радиуса, то производится перестройка цифровой модели. В противном случае – только перерисовка горизонталей.

·    Окно сечений. Открывается окно редактора сечений (см. ниже).

·     Запустить Автокад. Запускается Автокад без передачи данных для вычерчивания, например, для извлечения из Автокада данных для

·     Объем. Вычисляется объем земляных работ, если была прочитана поверхность относимости.

·    Удалить точки внутри границы. Эта команда может быть полезна, если мы хотим объединить существующую модель с новой съемкой в пределах границы. Для этого нужно построить модель для нового участка, сохранить его внешнюю границу, затем открыть старую модель, открыть в ней границу из новой модели и удалить точки внутри границы. Сохранить точки структурные линии, а затем открыть две поверхности – старую и новую. В результате новая модель будет плавно вписана в старую.

·   Вписать границу. Триангуляция может быть перестроена таким образом, что стороны границы совпадают со сторонами треугольников. Если граница не пересекает  структурные линии, то поверхность не изменяется, в противном случае граница разрывает структурные линии, и поверхность изменяется.

·    Вписать ось трассы. При открытии трассы определятся точки пересечения трассы с треугольниками, и продольный профиль строится по этим точкам. Однако, если существующая ось подверглась изменению, то для получения продольного  профиля  ось следует вписать в триангуляцию, т.е. найти новые точки пересечения оси с треугольниками.

 

·      Опции. Появляется окно опций – режимов работы программы (см. ниже).

·      Опции двойных кликов.  Назначение команд этого меню продолжение функций кнопок на панели двойных кликов.

·          Новая ось трассы. Сделайте двойной клик на первую точку трассы. На остальных точках достаточно одинарного клика. Для отмены последней точки нажмите на правую кнопку мышки и кликните в плавающем меню undo. Для завершения -  кликните Enter, для отмены всей операции – Cancel. 

·            Дополнительный поперечник.  Сделайте двойной клик в любой точке на оси. В результате появится новый поперечник в точке основания перпендикуляра с точки клика на ось. Новый поперечник записывается в таблицу сечений.   

·            Объединить. Если для некоторой структурной линии существуют смежные структурные линии (т.е. имеющие общие конечные точки), то все эти линии можно объединить в одну путем двойного клика  на любую из этих линий.                                                   

·            Вписать дугу. Сделайте двойной клик на вершину угла трассы и протяните курсор мышки. Вместе с движением курсора будет перемешаться вписанная в угол дуга, а  в командной строке появится бегущее значение радиуса дуги. Сделайте одинарный клик, и текущее положение дуги зафиксируется. Либо введите нужный радиус и нажмите на клавишу Enter на клавиатуре.

·            Показать сечение. Сделайте двойной клик на некоторое сечение, и курсор в таблице сечений установится на этот поперечник либо ось трассы.

·            Сделать новую границу. Граница рисуется также как трасса.  Не следует замыкать границу; следует остановиться на последней точке. Последний отрезок границы вычерчивается автоматически.

·            Удалить поперечник. Чтобы удалить некоторый поперечник,  сделайте по нему двойной клик, и он исчезнет с карты и из таблицы сечений.

·            Вставить точки вдоль отрезка. Сделайте двойной клик на некоторый отрезок структурной линии, и этот отрезок буде разбит на малые отрезки, длина которых равна радиусу, заданному в Опциях.  

·            Помощь

                                                                   Панель двойных кликов

 

Кнопки на этой панели определяют реакцию экран которая определяется двойным кликом а на двойной  или одинарный клик  мышки. Одинарным кликом получаем координаты и отметку точки клика, а также номер треугольника, внутрь которого попала эта точка, отрезки структурных линий, отрезки оси трассы, кроме первой точки, которая определяется двойным кликом, отрезки линии границы, кроме первой, которая  также определяется двойным кликом.

 

 Новая структурная линия. Сделайте треугольники видимыми, а затем сделайте клик на первую точку. При этом появляется бегущий отрезок (rubber line) в соответствии с движением курсора мышки.  При клике на некоторую точку бегущая линия устанавливается в первое звено структурной линии, и т.д. Можно отменить последнее звено, отменить все звенья или завершить вычерчивание структурной линии, если в плавающем меню (после клика правой клавишей мышки) кликнуть Undo, Cancel или Enter соответственно.

 Поиск структурной линии. При двойном клике по некоторому звену структурной линии эта структурная линия окрашивается в малиновый цвет,  а в Редакторе Структурных Линий курсор в верхней таблице устанавливается именно на этой структурной линии. Вы затем сможете удалить ее, либо изменить знак ее номера. При знаке минус ребра строятся только по смежным точкам такой структурной линии. Таким образом, если  внутри некоторой замкнутой структурной линии  нет точек, то горизонталей внутри такой линии не будет..

 Параллельная структурная линия. При установке этой команды появляется подсказка: Введите, горизонтальный и вертикальный офсет в командную строку, а затем определите кликом структурную линию и точку на стороне смещения(офсета). Двойной клик следует производить в сторону смещения структурной линии.    клавиатуре. Если вертикальное смещение не вводить, то оно принимается равным нулю. После клика на структурную линию она окрашивается в зеленый цвет. В результате клика на стороне офсета появляется новая структурная линия малинового цвета и сообщение:  Действительно ли вы хотите добавить эту структурную линию? Если ответить утвердительно, то эта линия добавляется к существующим. Чтобы это изменение приобрело  силу, необходимо перестроить модель.

  Удаление точек. В этом режиме при двойном клике по некотрой точке она будет удалена после соответствующего предупреждения. Вы сможете опять сделать по ней двойной клик,  и точка будет восстановлена.    

* Новая точка. В этом режиме при двойном клике в середине какого-нибудь треугольника появляется такое окно

 

 

      

                                                                

 

 В этой таблице в окошке Расстояние печатается расстояние до ближайшей точки. В окошке Отметка точки печатается   отметка ближайшей точки, В окошке              Интерполированная печатается   интерполированная отметка в точке клика. Эти две отметки можно изменять по своему усмотрению

При клике на кнопку Новая в точке клика появится точка с интерполированной (или измененной) отметкой.  При клике на кнопку Старая ближайшая к точке клика точка получит отметку из окошка Старая. Чтобы все такие изменения прибрели силу, необходимо перечертить карту.

 

  Удалить горизонтали из треугольника. Удаляются горизонтали из треугольника, в который попал двойной клик. При нажатии на клавиши Alt+Backspace на клавиатуре горизонтали восстанавливаются.

 Удалить звено структурной линии.  Соответствующее звено структурной линии удаляется.  Чтобы это изменение приобрело  силу, необходимо перестроить модель.

 Вставить точку в сторону границы или оси трассы. Сделайте двойной клик на сторону границы или трассы и потяните курсор мыши. Вместе с движением курсора появятся две бегущие линии от концов стороны к курсору мышки. Сделайте клик в нужном месте, и вместо исходной стороны появятся две новые стороны, соединяющие концы исходной стороны и точку клика.

 Подвинуть угол границы или оси трассы. Сделайте двойной клик на угол границы или оси трассы и протяните курсор мышки. Угловая точка вместе со смежными сторонами будет перемещаться вместе с курсором мышки. Сделайте клик в нужном месте, и в этой точке будет зафиксирован новый угол.

 Вынос точки. Сделайте видимыми треугольники и горизонтали. Сделайте двойной клик на первую точку и одинарный клик на вторую точку. Обе эти точки должны быть внутри цифровой модели (в пределах границы и не на дырах). Сделайте клик на месте, где предполагается быть новая точка. Координаты этой точки определяются координатами клика, а отметка вычисляется по отметке второй точке, расстоянию между второй и третьей точками и уклоном, который определяется по первой и второй точкам.

 Удалить структурную линию. Структурные линии должны быть видимыми. Сделайте двойной клик на любое звено структурной линии, и эта линия станет зеленой, Если ответить положительно на вопрос: Желаете ли вы удалить структурную линию? то эта линия будет отмечена как удаляемая. Чтобы изменение приобрело силу, необходимо перечертить карту.

 

 

                                                             Падающее меню

 

·         Cancel. Отменяется текущая команда. Соответствующая кнопка на панели инструментов переходит в поднятое состояние.

·         Показать общую границу. Общая граница переходит из невидимой в видимую  и наоборот.

·         Показать сечения.  Ось трассы и поперечные сечения, если они были произведены,  появляются или исчезают с экрана.

·         Показать подписи горизонталей.

·         Показать отметки. Отметки точек появляются или исчезают с экрана.

·         Показать треугольники на поверхности относимости.

·         Сетка квадратов. Если при вычислении  объемов земляных работ была задана опция вычислять объемы по квадратов, то после завершения процедуры вычисления объемов, при клике на этот пункт меню на карте появится сетка квадратов с черными и красными отметками в вершинах квадратов.

·         Очистить командную строку. Командная строка очищается.

·         Показать границу. Если имеется граница участка, то она изображается в виде синей полилинии или исчезает.

·         Показать объемы на сетке.

·         Линия нулевых работ. Появляются или исчезают линии нулевых работ после вычисления объемов земляных работ.

·          Сделать границу из общей границы.

·         Вычислить объем слоя. Если в опциях задан параметр Высота слоя, то будет вычислен объем слоя (это может быть растительный слой) по всему участку или в пределах заданной границы. Вычисляется наклонная площадь каждого треугольника, и сумма площадей всех треугольников умножается на высоту слоя. Площадь в кубических метрах записывается на линейке состояния. Если высота слоя равна единице, то получим площадь участка в квадратных метрах.

·         3-D. Запускается программа вычисления данных для изображения карты рельефа в перспективе. Вычисляются отметки на сетке квадратов, и эта трехмерная сетка изображается в перспективной проекции. Размер стороны квадрата задается в опциях на странице Volume Parameters.

·          Удалить границу.

·         Удалить поверхность относимости.

·          Удалить точки вне границы.

 

 

                                                                                    Опции 

 

                                              

 

                                                                Страница "Параметры рисовки".

 

·         Главный радиус. Ребро треугольника между двумя точками может быть построено, если расстояние между этими точками меньше главного радиуса. По умолчанию главный радиус равен 30 м.

·         Шаг. Число итераций определяется величиной отношения большого радиуса к шагу при вписывании структурных линий в триангуляцию Делоне. Умалчиваемое значение равно 2 м.

·         Сечение рельфа. Не требует комментариев.

·         Утолщенная горизонталь. Это горизонтали, имеющие отметки,  кратные величине, утолщенной горизонтали и изображаются красным цветом.

·         Уровень сглаживания. Эта величина определяет степень закругления горизонтали в точках на ребрах треугольников (в вершинах полилиний). Максимальная покатость равна 1, минимальная  равна 4. Отсутствие закругления  задается пустым значением сглаживания (умалчиваемая величина).

·         Шаг структурной линии. Длина каждого звена струтурной линии делится на шаг. В точках каждого звена,  в которых расстояние от начала звена кратно шагу, вычисляется точка, и ее отметка интерполируется по расстояниям между концами звена.  Это делается для улучшения формы треугольников, у которых одна из сторон является звеном структурной линии, для уменьшения их вытянутости, тем самым приближая TIN к триангуляции Делоне, что, в свою очередь, ускоряет вписывание структурных линий в триангуляцию Делоне. По умолчанию этот шаг равен 10. Если предполагается сглаживание поверхности, то соответственно следует уменьшить шаг структурной линии.

·         Свободный формат. Если задан этот режим, то при чтении файлов в формате PNT, слова из строк извлекаются от пробела до пробела, в противном случае файлы  PNT читаются по формату, заданному в опциях Редактора Полевых Данных.

·         Удалять точки, близкие к структурным линиям. Точки, лежащие на структурных линиях  и, при этом не являющиеся концами их отрезков, удаляются .  

·         Близость. Если некоторая точка находится на расстоянии меньше этой величины, от другой точки, то эта точка удаляется. Также если точка отстоит от отрезка структурной линии меньше, этой величины, то эта точка  удаляется.

·         Пикетаж от последней точки. Пикет ноль трассы по умолчанию находится в первой точке. При включенной опции пикетаж  будет начинаться от последней точки.

·         Высота слоя. Если задана  Высота слоя, то будет вычислен объем слоя (это может быть растительный слой) по всему участку или в пределах заданной границы. Вычисляется наклонная площадь каждого треугольника, и сумма площадей всех треугольников умножается на высоту слоя. Площадь в кубических метрах записывается на линейке состояния. Если высота слоя равна единице, то получим площадь участка в квадратных метрах.

·         Отметка горизонтальной плоскости. Если в этом окошке задано некоторое число, то считается, что это отметка проектной горизонтальной плоскости. В этом случае объем земляных работ будет вычисляться от этой плоскости, т.е. не требуется задание цифровой модели поверхности относимости.

 

 

                                                                       Страница "Автокад".

 

                                           

 

·         Автокад. В этом поле находится полное имя файла  ACAD.EXE. Для его  изменения нажмите кнопку Ищи и в диалоговом окне найдите файл ACAD.EXE.

·         Масштаб. По величине масштаба вычисляется коэффициент как масштаб, деленный на 250. Высота текста в Автокаде вычисляется как число 0.4, умноженное на этот коэффициент. Вы можете подобрать нужную вам высоту текста,  установив соответствующий масштаб.  

·         Сглаживание.  При включенной опции горизонтали в точках их пересечения с треугольниками будут сглажены. В противном случае звенья полилиний будут передаваться как отрезки прямых. Эта опция имеет смысл только в случае, если горизонтали были построены в режиме сглаживания.

·         3-D Polylines.  При включенном индикаторе горизонтали будут передаваться в автокад в виде  3D-полилиний, в противном случае в виде 2D-полилиний.    

·         Треугольники. Выводятся или не выводятся в Автокад треугольники в зависимости от того, установлен или выключен индикатор.

·         Номера треугольников. Выводятся или не выводятся в Автокад номера треугольников. Выводить треугольники в Автокад необходимо при вычислении объемов земляных работ. В протоколе вычисления объемов для каждого трегольника имеется вычисленный объем насыпи и выемки. Проверяющий по геометрии треугольника в Автокаде и по черным и красным отметкам может проверить правильность вычисления объема этого треугольника.

·         Имена точек. Выводятся или не выводятся в Автокад имена точек.

·         Отметки. Выводятся или не выводятся в Автокад отметки точек.

·         Структурные линии. Выводятся или не выводятся в Автокад структурные линии.  

·         Граница. Выводится или не выводится в Автокад граница участка.                                   

                                    

         

                                                     Страница Параметры Вычисления Объемов

 

                                               

 

·         Объем по треугольникам. При включенном индикаторе объем вычисляется по треугольникам.

·         Объем по квадратам. При включенном индикаторе объем вычисляется по квадратом.

·         Сторона квадрата. Длина стороны квадрата при вычислении объема  земляных работ по квадратам.  Кроме того, эта величина имеет значение размера стороны квадрата при изображении карты горизонталей  в перспективе (см.ниже).

·         Точность (минимальная площадь треугольника). При вычислении объемов каждый треугольник с видимой поверхности проектируется на поверхность относимости. При этом, если весь треугольник не попадает в один треугольник поверхности относимости, то первый треугольник разбивается на четыре треугольника по точкам медиан его сторон и т.д. пока все малые треугольники не будут проектироваться на треугольник на поверхности относимости либо площадь треугольника на видимой поверхности  не станет меньше величины точности.

 

                                           Команды управления клавиатурой

 

Начальное значение   величины сдвига картинки равно 1 м.

 

       §  Стрелка вверх, вниз, влево, вправо перемещение картинки в соответствующем направлении на  текущую величину сдвига.

       §  Большой Плюс текущий шаг сдвига увеличивается вдвое.

       §  Большой Минус текущий шаг сдвига уменьшается вдвое до тех пор, пока не станет равной единице.

       §  F5 Картинка перемещается к центру графического окна и ее масштаб уменьшается на 10%.

       §  F4 Картинка перемещается к центру графического окна и ее масштаб увеличивается на 10%.

       §  F6 Предыдущее состояние картинки.

        §   Shift+F4 на четвертой панели на линейке состояния появляется число точек, по которым была построена карта горизонталей.

        §   F3 следующий поиск имени.

        §   Esc или Tab внизу графического окна появляется либо линейка состояния, либо командная строка.

 

 

Установка колонок.

 

Если файл в формате PNT произведен АРМИГом, то позиции его колонок устанавливаются в соответствии с форматом в опциях Редактора Полевых Данных. Если этот файл импортирован, то колонки можно установить графически. При нажатии на эту кнопку появляется диалоговое окно, из которого можно извлечь требуемый файл. Порядок заголовков в таблице зависит от порядка координат Y  X  или   X  Y, который устанавливается в Опциях Координаты  в Редакторе Полевых данных. Порядок остальных заголовков остается неизменным.

 

                   

                                              Настройки позиций столбцов

                                            

 

Для установки позиции колонки слова подведите курсор мышки в позицию последнего символа слова и сделайте клик левой клавишей. При этом позиция колонки появится на линейке состояния внизу окна.  Затем кликните по соответствующему заголовку таблицы. Заголовок переместится в требуемую позицию. Эта позиция появится  под соответствующим заголовком в окошке Позиции колонок. Если нажать на клавишу Save (Сохранить), то установленные позиции колонок станут текущими для всех программ АРМИГа,  в которых используются файлы координат. Если не сохранять, то эти позиции станут текущими только для данной программы в текущем сеансе.

 

                                                                     Редактор Структурных Линий

 

                                                

 

                                                                                                Редактор Структурных Линий  

                                                                    

Редактор состоит из двух таблиц:   верхней – главной и нижней - подчиненной. В верхней таблице собраны заголовки всех структурных линий, а в нижней таблице появляются точки, относящиеся только к текущей структурной линии. При двойном клике на имя точки в нижней таблице масштаб карты горизонталей увеличивается на 10%, и точка оказывается в центре экрана. В настоящей версии программы Редактор Структурных Линий имеет только две редактирующие функции – удаление линии и изменение ее кода на противоположный. Напомним, что ребра треугольников не могут быть построены по не смежным точкам одной и той же структурной линии с отрицательным кодом.  Поэтому, внутри замкнутой структурной линии с отрицательным кодом не строятся треугольники, если внутри этой области нет других точек.

 

Панель инструментов.

 

·         Удалить. Текущая структурная линия удаляется после соответствующего предупреждения.

·         Найти. В появившемся диалоговом окне введите имя точки и нажмите на кнопку Find Next. Следующий поиск этой же точки производится нажатием клавиши F3.

·         Текст. В текстовом редакторе появляется исходный текст структурных линий.

·         +/- . Эта кнопка меняет знак кода текущей линии на противоположный.

 

 

Меню

 

·         Сохранить. Содержимое таблиц сохраняется под тем же именем файла.

·         Сохрнить как. Содержимое таблиц сохраняется  под именем, которое выбирается или печатается в диалоговом окне.

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                             

                                     

                                                                                                                       Фрагмент карты рельефа в Автокаде

 

 

 

                                                       Вычисление объемов земляных работ  

 

Объем земляных работ – это объем пространственной фигуры, заключенной между двумя поверхностями, например, существующей поверхности участка (на рисунке это верхняя плскость) и проектируемой поверхности (на рисунке она показана пунктирной линией) на этом  же участке или, например, двумя состояниями карьера в разные периоды времени и т.д. Главное, чтобы для каждой поверхности существовал набор точек в формате PNT или REG и необязательные файлы структурных линий в формате DIS. Одну из этих поверхностей в виде карты рельефа мы видим на экране, а вторая поверхность должна существовать в виде цифровой модели и находиться в памяти к моменту начала вычисления объемов. Вторая модель читается пунктом меню Файл – Читать цифровую модель относимости.

                                        

                                                                                            

 

                                                                                     Вычисление элементарного объема 

 

При вычислении объема по треугольникам каждый треугольник видимой поверхности проектируется на вторую поверхность. Таким образом, образуется две скошенные трехгранные призмы с общим основанием. Координаты точек основания равны координатам точек треугольника на первой поверхности, а отметки равны минимальной отметке точек на двух поверхностях. Скошенная грань первой призмы это треугольник первой поверхности, а скошенная грань второй призмы – эта проекция треугольника первой поверхности на вторую. Объем земляных работ на одном треугольнике – это разность объемов первой и второй призм. Объем работ на всем участке равен сумме объемов по всем призмам. Интересный случай, когда две скошенные грани пересекаются.  В этом случае на одной призме получается линия нулевых работ. Отрезки нулевых работ на отдельных призмах образую линию нулевых работ на всем участке.  

 

Теперь понятно, что точность вычисления объемов сильно зависит, во первых, от конфигурации треугольников и, во вторых, от того, как проектируются треугольники первой поверхности на вторую. Важно, чтобы треугольник первой поверхности попадал внутрь треугольника на второй поверхности, с тем, чтобы скошенная грань второй призмы была действительно плоскостью. Это достигается рекурсивным разбиением треугольника на первой поверхности на четыре треугольника по точкам его медиан до тех пор, пока он полностью не попадет в треугольник на второй поверхности, либо его площадь не станет меньше допуска.

 

При вычислении объемов работ по квадратам интерполируется отметка вершин квадратов. Квадрат разбивается на два треугольника, а затем  вычисляется  объем работ по каждой призме, как описано выше. Объем земляных работ на участке равен сумме объемов по всем квадратам.

 

Если задана граница земляных работ, то объем вычисляется только внутри границы,  в противном случае  -  по всему участку.

 

В результате вычисления объемов земляных работ в каждой вершине треугольника, кроме черной отметки  показывается также  красная отметка  красным цветом как разность  отметок точек первой поверхности и отметок проекций этих точек на вторую поверхность. Если объем вычислялся по квадратам, то  рисуется сетка квадратов с черными и красными отметками, а также номер квадрата. В Автокад выводится карта рельефа участка вместе с диаграммой земляных работ.

 

В текстовый файл для печати выводится протокол вычисления земляных работ.

 

Имеется возможность вычисления объемов земляных работ между текущей поверхностью и некоторой гризонтальной плоскостью, отметка которой  задается опцией Отметка горизонтальной плоскости в окне Опции. В этом случае, разумеется, не требуется цифровая модель второй поверхности. Достаточно задать отметку плоскости и нажать на кнопку .

 

Построение продольных и поперечных профилей и вычисление объемов и площадей по поперечникам

 

Задание оси трассы. Ось трассы может быть задана путем двойных кликов по карте рельефа на экране (см. Опции), либо путем задания файла типа RUT, который по структуре похож на файл типа PNT, но в нем четвертое слово в строке вместо отметки обозначает радиус кривой, например,

 

         1   200218.58   645311.51           

         2   200478.39   645433.89      250.00

         3   200657.24   645400.00      250.00

         4   200787.15   645239.03 

 

На первой и последней точках нет кривых, на второй и третьей точках радиусы кривых равны 250 м.

 

После ввода трассы или после нажатии кнопки Новая, если трасса задается путем двойных кликов, становится доступным окно СЕЧЕНИЯ. В этом окне производится  вычерчивания продольных и поперечных профилей и вычисления площадей и объемов.

 

 

                                         

                                                    

                                                                  Окно Сечения 

  

 

                         Панель инструментов

 

Добавить. В конце верхней таблицы появляется пустая строка. В ячейке Пикетаж введите пикетаж нового поперечника и нажмите на клавишу Enter на клавиатуре. В результате, на соответствующем пикете буде построен поперечник. Поперечники в таблице будут отсортированы по возрастанию пикетажа. Новый поперечник будет нанесен на план.

Удалить. Поперечник из текущей строки в верхней таблице после соответствующего предупреждения будет удален.

Построить. Будут построены поперечники по оси трассы в соответствии с параметрами Полу-ширина поперечника и Шаг в опциях.

Чертить. Текущий поперечник и продольный профиль будут вычерчены и показаны в графическом окне.

Объем. Если задана цифровая модель относимости, и на ней имеется та же самая ось трассы и поперечники с тем же шагом, что на и на текущей карте, то будет вычислен объем земляных работ между поверхностью на текущей карте и цифровой моделью относимости. Это дает возможность вычисления объемов земляных работ не только для трасс, но и для любых участков. Важно при этом, чтобы поперечники покрывали весь участок или участок в заданных границах.

Перечертить. Можно изменить радиус кривой в нижней таблице и параметры поперечника в опция или добавить новый поперечник. Тогда при нажатии этой кнопки, трасса на плане будет перечерчена в соответствии с изменениями.

 

 

 

                                                                            

                                                             

                                                                                                                 Главное меню 

·         Файл.

·    Сохранить трассу. Появляется диалоговое окно, в котором необходимо ввести имя файла типа rut (см. выше) без раширения. В результате трасса  (первое сечение) будет запомнено в этом файле.

·    Протокол вычисления объемов. В текстовый редактор выводится протокол вычисления объемов.

·    Выход. Текущее окно закрывается, и на экране появлеется карта горизонталей.

·         Автокад.

·    Поперечные сечения. Генерируется файл  DXF, и с этим файлом запускается  Автокад, в который выводится пакет поперечников по колонкам. В одной колонке 5 поперечников (см. рисунок ниже).

·    Продольное сечение.  То же, но в автокаде рисуется продольный профиль.

                        

                                                                  Опции

 

·         Коэффициент вертикального масштаба. Это соотношение между вертикальным и горизонтальным масштабами. Этот коэффициент имеет силу только для продольного профиля. Для поперечников этот коэффициент всегда равен 1.

·         Шаг. Расстояниие между поперечниками. Заметим, что при вычислении объемов, чем меньше шаг, тем точнее вычисления. 

·         Полу-ширина. Полу-ширина поперечника. 

·         Ширина полосы подвала. Ширина полосы подвала поперечников в Автокаде.

·         Начальный номер сечения. С этого номера начинается нумерация поперечников.

·         Пикетаж первого сечения. С этой велины начинается пикетаж поперечников.

 

 

                                                  Графическое Окно.

 

                                                                               

                                                                                                                     Поперечник в графическом окне сечений

 

                                                Панель инструментов

 

Кнопки  с пиктограммами имеют тот же смысл, что и на карте горизонталей.

 

·         Следующий. Вычерчивается следующий поперечник.

·         Предыдущий. Вычерчивается предыдущий поперечник.

·         Очистить. Сегменты, окрашенные в красный цвет, становятся черными.

 

При двойном клике по некоторому сегменту он меняет цвет с черного на красный, или наоборот. При этом на линейке состояния появляется длина сегмента и суммарная длина красных сегментов, а в соответствующем поперечнике в таблице появляется суммарная длина сегментов слева от

оси и справа. При нажатии клавиш PGUP и PGDN можно сканировать по всем имеющимся поперечникам.

 

 

 

                                                                

 

    Фрагмент чертежа поперечников двух поверхностей в Автокаде.

 

 

 

                         

 

      Фрагмент чертежа продольного профиля двух поверхностей в Автокаде

 

 

                                    

 

             Фрагмент чертежа плана  трассы в Автокаде. Верхние цифры – номера поперечников, нижние – пикетаж.

 

 

                                       Редактор проектных поперечных  сечений

 

                                      

 

                                  Окно редактора поперечных сечений и падающее меню

 

Редактор предназначен для ввода вручную проектных поперечников с чертежа на бумаге или с экрана автокада. Если проектные поперечники находятся в автокаде, то автокад с поперечниками можно запустить на другом экране, например, леп-топа и с него копировать вручную абсциссы и ординаты поперечников в редактор.          

 

Редактор состоит из двух таблиц:   верхней – главной и нижней - подчиненной . В верхней таблице собраны заголовки всех поперечников, а в нижней таблице появляются абсциссы (пикетаж) от оси поперечника и отметки, относящиеся только к текущему поперечнику. Заголовок поперечника состоит из обязательной величины пикетажа поперечника по оси трассы и необязательной величины отметки на оси поперечника.

Точки на поперечнике, расположенные слева от оси имеют знак абсциссы минус, справа – плюс. Каждой абсиссе должны соответствовать одна или две отметки (ординаты). Две отметки, например, могут обозначать низ корыта и верх асфальта дороги.

Новая строка в нижней таблице образуется путем нажатия клавиши F5. Удаление строки производится одновременным нажатием клавиш ALT и Delete. Все вводимые величины проверяются на соответствие цифl