Рабочее место бригадира операторов

О Векторизация проектного файла

Оцифровка линейных, площадных, точечных объектов. Ввод атрибу­тивных данных, геокодирование. Верификация векторных данных.

й=Ь

□

О «Сшивка» сегментов проекта (при необходимости)

Объединение векторных сегментов, склейка сег­ментов на границах. Заключительная верификация проекта, его экспорт в ГИС

Рис. 15. Схема техно­логической цепочки получения цифровой основы проекта (по материалам фирмы' Еа5у Тгасе)

Воспроизведение на ПК видеоинформации становится теперь бо­лее насущной задачей, чем работа с трехмерной графикой.

Технология обработки трехмерной графики. Процесс обработки трехмерной графики складывается из 4 этапов: расчета преобразо­ваний (ггапзггот), освещения (И§п1т§), геометрической обработки (§еШр) и рендеринга (гепйеппё).

На этапе расчета преобразований система выполняет математи­ческие вычисления, результаты которых используются для визуа­лизации преобразований (движений) объектов.

Параметры освещения определяют освещенность сцены и рас­положенных на ней объектов (освещение — это геометрическое расположение источников света). Затем текстурным изображени­ям назначаются координаты и объекты, которые представляются в виде множества треугольников и наборов координат вершин; пос­ле этого полученные данные передаются для геометрической об­работки.

Этап геометрической обработки — это процесс, в ходе которого координаты вершин, полученные на стадиях расчета преобразова­ний и освещения, превращаются в форматы данных, используе­мые при формировании пикселей.

Наконец, на этапе рендеринга генерируются и передаются в буфер кадров пиксели необходимых цветов с учетом соответству­ющей затененности.

Сглаживание и кинематические эффекты. Одна из главных целей разработчиков 3/)-технологий — обеспечить сглаживание изобра­жения в масштабах всей сцены с помощью аппаратных средств ус­корения. Такое явление, как ступенчатость воспроизводимых про­странственных объектов, возникает, когда устройство отображе­ния получает больше информации об объекте, чем в состоянии обработать. В результате вдоль границ, разделяющих многоуголь­ники разных цветов, появляются зазубрины, наклонные линии становятся ступенчатыми. При сглаживании соседние пиксели смешиваются, что позволяет создавать плавные переходы.

Еще одна методика, разработанная специалистами ЗШсоп ОгарЫсз, состоит в использовании так называемых буферов на­копления (ассштш1апоп ЪшТегз). Когда несколько буферов запол­няются, графическая микросхема выполняет сопряжение их со­держимого, что позволяет придать изображению лучший вид.

Недавно фирма Здгх ввела метод Т-ВиЯег, который заключается в полноэкранном сглаживании. Эта технология позволяет исполь­зовать разнообразные кинематические эффекты, в том числе глу­бины резкости (с1ертп оГ йеШ) и размытости движущегося изобра­жения (топоп Ыиг).

Отображение рельефности поверхностей (Ъшпр таррищ). Этот прием состоит в наложении на объект специальной текстуры (Ъшпр тар), в результате чего его поверхность выглядит более реа­листично. Существует несколько способов его реализации, в том

числе тиснение (етЪозк), рельефное отображение путем обработ­ки точек (скЛ-ргоёисг) и с помощью текстурных карт элементов сцены (епуггоптет-таррес! Ьитр таррт§, ЕМВМ).

Метод тиснения позволяет добиваться желаемой реалистично­сти изображения путем смещения текстур и не требует значитель­ных ресурсов.

ЕМВМ — одна из технологий проработки деталей, реализован­ных в наборе расширений Б1гес1 X 6.0 и более поздних версий. При использовании этого метода поверхности, на которые свет падает под острым углом, отображаются корректно; кроме того, свет может быть полихроматическим.

Сжатие текстур. Повысить реалистичность отображения объек­тов можно и по-иному — используя текстуры с более высоким разрешением. Для сжатия текстур используется технология 83ТС, благодаря которой 32-битная текстура размером 1024 х 1024 точек, для хранения которой обычно требуется 3 Мб памяти, умещается в 524 Кб.

Расчет преобразований и освещения. Недавно был запущен в производство разработанный фирмой пУ1сНа модуль графической обработки СеРогсе. Рендеринг требует значительных вычисли­тельных ресурсов, а пользователи хотят видеть реалистичные дета­ли, а не имитации.

В рамках 3, 0-графики есть только один путь решения этой за­дачи: увеличить число многоугольников, из которых состоит изоб­ражение. Но для того чтобы воспроизводить сцены с увеличенным числом многоугольников, нужно избавить центральный процес­сор от обработки данных трехмерной графики. Эту задачу может выполнять акселератор — например новые микросхемы фирм пУ1сПа и 83, позволяющие выполнять обработку Т& Ь вычислений в 3 раза быстрее, чем процессор Реппит III с частотой 500 мГц. А если учесть, что наряду с обработкой графики у ЦП всегда есть и другая работа, его высвобождение позволяет увеличить число многоугольников в сцене примерно в 10 раз.

3. ГРАФИЧЕСКИЕ РАБОЧИЕ СТАНЦИИ

При комплектации рабочего места оператора САЗПР прежде всего возникает вопрос об аппаратных ресурсах графических стан­ций. Современное программное обеспечение предъявляет к ним достаточно жесткие требования. Чтобы достичь максимальной производительности, необходим не только самый мощный на се­годняшний день процессор, но и высокие характеристики еще це­лого ряда подсистем. При работе с большинством САПР графи­ческая станция производит три основных операции; рассмотрим их по порядку.

1. Загрузка ядра и модулей системы. Все существующие САПР

(АШоСАБ, агсЫСАО и др.) представляют собой структуры модулей, каждый из которых реализует ту или иную функцию. Чем больше модулей задействует пользователь, тем интенсивнее осуществля­ется обмен данными между жестким диском, оперативной памя­тью и процессором. Поэтому скорость работы станции напрямую зависит от пропускной способности системной шины.

2. Многократный пересчет геометрических изменений модели; время, требуемое для этих операций, зависит от размера модели, которая может занимать десятки и сотни мегабайт дискового про­странства. При пересчете модель «заканчивается» в оперативную память и постепенно пересчитывается процессором; здесь произ­водительность графической станции в основном зависит от мощ­ности процессора.

3. Визуализация модели. Требование сегодняшнего дня — трех­мерное представление модели в цвете и возможность манипулиро­вания ею в режиме реального времени. Скорость этой работы в основном зависит от мощности графического ускорителя и про­пускной способности шины, связывающей его с оперативной па­мятью.

Если обобщить указанные требования, можно сказать, что для любой графической станции важен прежде всего выбор процессо­ра, графической и дисковой подсистем, графической и системной шин.

Традиционно лидерами среди производителей рабочих станций считаются 8ЕПЧ, 8С1 и ОЕС. В данное время (осень 2001 г.) это ма­шины на базе 1п: е1 Репишп III, М1Р8 К.18С процессоров, использу­ющие операционные системы 1Ж1Х, Мюгозой \Утсю\у$ ЫТ/2000, Кей Наг Ипих. Их возможности определяются программным обес­печением, разработанным для данных платформ. Цена таких гра­фических станций всегда была довольно высока.

В качестве альтернативного варианта можно использовать обычные персональные компьютеры с одним или несколькими процессорами Решлшп III и мощной графической подсистемой. Такие станции несколько проигрывают в вычислительной мощно­сти и не всегда обеспечивают достаточную производительность для решения особо сложных графических задач, однако имеют ог­ромное преимущество в числе доступных приложений (поскольку используют «массовые» операционные системы ХУтёошз 9х, \Утс1ото МТ/2000). Кроме того, их отличает не только гораздо бо­лее низкая цена, но и лучшее соотношение цена/производитель­ность.

Среди множества графических подсистем можно выделить профессиональные графические ускорители ЕЬ8А, в том числе ЕЬ8А ОЕопа-8упещу, СЬопа-1, ОЬопа-Ь/МХ, ОЬопа-ХЬ, ОЕопа-ХХЬ, предназначенные для систем трехмерного моделиро­вания и визуализации. Графические процессоры, стоящие на пла­тах ЕЬ8А, те же, что на продуктах других поставщиков, но по ре-

зультатам многочисленных тестов именно контроллеры ЕЬ8А оказались самыми быстрыми и надежными. Дело тут как в каче­стве изготовления (графы плат производятся на заводах в Европе и имеют защищенное качество), так и в собственных схемотехни­ческих решениях, широком спектре драйверов, утилит и инстру­ментальных средств. В своих платах фирма использует специали­зированный графический процессор серии ОНпг. производства 3/) ЕаЪ§. При выводе на экран трехмерной модели производится рас­теризация — построение растрового изображения на основе ин­формации о модели. Именно этот процесс нуждается в наиболь­шей аппаратной поддержке. Кроме того, на графической плате должен быть геометрический процессор, манипулирующий трех­мерными объектами. Необходимо обеспечить двойную буфериза­цию видеопамяти для хранения информации о третьей координа­те для каждой точки изображения (пикселе) ^-буфера и информа­ции о текстурах. Увеличение информации о текстурах вызывает уменьшение видеопамяти, что снижает разрешение и глубину цве­та, поэтому в моделях ЕЕ5А ОЬопа-Е, ЕЬ8А ОЬопа-Ь/МХ, ЕЕ5А ОЬопа-ХЬ/ХХЕ имеется раздельная видео- и 3/)-память. Необхо­димое условие качественной визуализации — высокое разреше­ние и поддержка режимов ТгиеСо1ог/Н1ёЬСо1ог. Еще одна задача, которая была решена разработчиками фирмы Е1.5А, — сделать контроллеры СЬопа пригодными для широкого круга приложе­ний. Для этого контроллеры поддерживают интерфейс ОрепСЬ, позволяющий эффективно работать с такими 3/)-системами, как АМоСАБ, Аи(ос/е$к 1пуеп(ог, Аи1ос1е5к МесНап1са1 Оехк(ор, ЗБ 81ис1ю МАХ/У12, и многими другими; имеется специальный НЕГО1-драйвер для работы с программами ЗВ 5шШо МАХ/У12к АШоСАО 2000.

Значительную долю общей производительности графической станции составляет производительность дисковой подсистемы (комплекса, состоящего из контроллера жесткого диска, интер­фейса и самого диска). На сегодняшний день в основном исполь­зуются два типа интерфейса — 5С81 (по-русски читается «скази») и ТЛггаАТА. Преимущества 8С81 — гибкость, универсальность, каскадируемость, возможность подключения до восьми устройств (дополнительные винчестеры, СБ-К.ОМ, сканеры и т.д.), помехо­устойчивость и самая высокая скорость передачи данных (до 1600 Мб/с). Однако из-за дороговизны самого интерфейса и соот­ветствующих устройств его нужно применять исключительно в тех случаях, когда это действительно необходимо. Стандарт ТЛггаАТА обеспечивает меньшую скорость передачи данных (до 66 Мб/с) и нагрузку до 4 устройств, но зато гораздо дешевле. Что касается объема жесткого диска, то здесь критерий один — чем больше, тем лучше. Помимо графических модулей, которые требуют достаточ­но большого объема дискового пространства, сами проекты трех­мерных моделей порой занимают сотни мегабайт на винчестере.

6 — 6993

Немаловажное значение имеет также объем оперативной памя­ти. При работе с ЗД-графикой он должен быть достаточно боль­шим (от 128 до 512 Мб), чтобы не снизить производительность всей системы. Хотя в современных операционных системах не­хватка физической памяти компенсируется так называемой вирту­альной памятью, которая автоматически выделяется на дисковом накопителе, операции переброски данных на жесткий диск и об­ратно сильно снижают производительность всей системы.

4. ВВОД ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

При создании нового проекта часто возникает проблема ис­пользования уже накопленной архивной документации. На сегод­няшний день широко используются два основных способа ввода графической информации — ручной и автоматизированный.

Ручной ввод осуществляется при помощи дигитайзера (рис. 16) —устройства, напоминающего кульман. Это «электрон­ная доска», имеющая стандартный формат (от А4 до АО), а вместо рейсшины с карандашом — устройство указания (курсор). После­дний представляет собой небольшую панель с кнопками и визи­ром, имеющим электромагнитную связь с полем дигитайзера. При помощи такого устройства можно как «скалывать» старые черте­жи, так и создавать новые. Существуют различные типы дигитай­зеров: с подсветкой рабочего поля, со стандартным полем, с про­зрачным полем. Курсоры также имеют различные формы и'выпус-каются с 4, 16 и более кнопками.

Точность дигитайзеров колеблется от сотых до десятых долей миллиметра. Точная «сколка» может применяться при различных работах, в том числе в землеустроительной картографии. Принято считать, что основную погрешность при ручной оцифровке вно­сит оператор (приблизительно 0, 5 мм). Эту погрешность пытаются

снизить, применяя специаль­
ные средства (увеличительные
линзы-насадки на визир курсо­
ра, подсветку рабочего поля при
помощи специального короба с
флуоресцентными лампами,
специальные курсоры с под­
светкой визира). Существуют
также дигитайзеры с пером,
чувствительным к нажиму, по­
добным обычному карандашу
(чем сильнее нажим, тем толще
линия). Их обычно используют
художники-дизайнеры при со-
Рис. 16. Дигитайзер (планшет) здании ЭСКИЗОВ.

< *< *ч

в ~~"

Рис. 17. Планшетные сканеры: а — HP 6300 с (с автоподачей документов); б —HP -6350 с (с автоподачей документов и слайд-адаптером 35 мм); «-тоже с широко­форматным слайд-адаптером

Автоматизированный ввод осуществляют при помощи сканера (рис. 17-19).

Существует несколько типов сканеров— ручные, планшет­ные, барабанные и протяжные. Ручные сканеры непригодны для профессиональной работы ввиду малой точности и низкой про­изводительности. Планшетные сканеры небольшого формата (обычно от А4 до A3) используются для ввода в компьютер тек-

I

< __ и

- \ i

Spotlight 3.1. Упрощенная версия пакета Spotlight Pro. Отсутству­ют модуль автоматической векторизации и программа расслаива­ния цветных изображений Color Image Processor.

RasterDesk Pro 3.2/2000. Гибридный редактор, представляет со­бой версию Spotlight Pro, функционирующую в среде AutoCAD R14/ 2000(i) и AutoCAD Map R2, R3/2000(i).

RasterDesk 3.2/2000. Версия Spotlight, функционирующая в сре­де AutoCAD R14/2000(i) и AutoCAD Map R2, R3/2000(i).

RasterDesk Pro LT 98/2000. Версия RasterDesk Pro, функциони­рующая совместно с AutoCAD LT98/2000(i), поставляемая в комп­лекте с этой программой.

RasterDesk LT 98/2000. Версия RasterDesk, функционирующая совместно с AutoCAD LT98/2000(i), поставляется в комплекте с ней.

Autodesk CAD Overlay 2000/2000i. Эта система (разработка Autodesk) предназначена для редактирования и векторизации ска­нированных растровых изображений в среде AutoCAD 2000(i), AutoCAD Map 2000(i). Превращает указанные программы в мощ­ный гибридный (растрово-векторный) редактор. Преобразование растрового изображения в векторный формат производится по мере необходимости.

Autodesk CAD Overlay R14.01. Предназначен для редактирования и векторизации сканированных растровых изображений в среде AutoCAD R14, AutoCAD Map R2/R3. Используется как автономная надстройка к AutoCAD или интегрируется с пакетами Civil Survey Complete, Terrain Modeling Suite.

7. ВЫВОД ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Результатом работы многих пакетов САПР является комплект конструкторской и технической документации, в которых различ­ные графические материалы (чертежи, схемы, графики, диаграм­мы и т. д.) составляют весьма значительную часть. Для вывода гра­фической документации на твердые широкоформатные носители (бумагу, кальку, пленку) используют плоттеры. Обычные принте­ры пригодны для печати только малоформатной документации (текстовые документы, небольшие чертежи, схемы формата А4, максимум A3).

По принципу построения изображения различают векторные (перьевые) и растровые плоттеры. В векторных плоттерах пишу­щие элементы (напоминающие обыкновенные канцелярские руч­ки, рапидографы, фломастеры) перемещаются относительно но­сителя в заданном направлении и рисуют линии: прямые, окруж­ности и т. д. В растровых плоттерах изображение формируется по­строчно и последовательно (строка за строкой), при этом направление вывода изображения постоянно и неизменно (обыч­ные принтеры также являются растровыми устройствами).

Из-за низкой производительности векторных плоттеров (их динамические характеристики достигли своего предела, и дальней­шее улучшение вряд ли возможно) практически все известные фирмы прекратили их выпуск. Тем не менее этот тип плоттеров может потребоваться в высокоточных производствах (их точность выше, чем у растровых плоттеров) и там, где по ряду обстоятельств без них нельзя обойтись (например, в швейной промышленнос­ти). Поэтому фирма MUTOH и некоторые другие продолжают производство перьевых плоттеров.

Не так давно на базе перьевых плоттеров были созданы устрой-

ства, в которых пишущий узел был заменен на режущий инстру­мент, — так называемые «каттеры». Их используют при изготовле­нии вывесок, указателей, дорожных знаков и т. п. Каттеры разли­чаются по ширине обработки и типу используемого ножа, рабо­тают с широким диапазоном самоклеящихся виниловых пленок на подложке толщиной от 0, 05 до 1, 2 мм. Характеристики катте­ров близки к параметрам перьевых плоттеров, однако точность и скорость резки по сравнению с пером ниже и зависят от типа ис­пользуемой пленки.

Среди растровых плоттеров (электростатических, лазерных, термовосковых и с использованием термопереноса) особо выделя­ются устройства со струйной технологией печати. Такие плоттеры приближаются к принтерам, а по ряду характеристик и к полигра­фическому оборудованию, что позволяет их применять не только в САПР, но и в рекламном деле, а также при производстве картог­рафической продукции. У них наилучшие на сегодняшний день показатели по соотношению цена/производительность/качество, и этот разрыв с каждым днем увеличивается. Струйные плоттеры предоставляют новые возможности для САПР, а при выводе чер­тежей, карт и схем повышенной сложности, насыщенных цветны­ми элементами, намного опережают перьевые.

Печатающая система этих устройств состоит из картриджей, заполненных чернилами (1 картридж в монохромных моделях, от 4 до 6 в цветных), и струйной головки. Последняя представляет собой матрицу из мельчайших сопел, через которые капельки чер­нил «выстреливаются» на носитель. Существует два основных типа струйной печати: термопечать и пьезоэлектрическая. При термопечати используется нагревательный элемент в каждом со­пле, который, разогревая чернила, образует пузырек пара, вытал­кивающий их наружу. Для пьезоэлектрической печати использу­ется пьезокристалл, который под воздействием электрического тока меняет свою форму, выбрасывая чернила на носитель. Недо­статок первого способа печати — появление с основной каплей чернил ее мельчайших спутников, что не позволяет добиться вы­сокого разрешения (максимум 720 dpi). При использовании вто­рого способа печатающая головка «выстреливает» четко сформи­рованными холодными капельками чернил, что позволяет достичь высококачественного изображения (до 1440 dpi). Последняя из описанных технологий является достаточно дорогостоящей и при­меняется там, где необходимо показать много мельчайших эле­ментов изображения. Кроме того, печать с высоким разрешением (больше 300 dpi) пока еще очень медленна (так, печать фотореали­стичного изображения на струйном плоттере EPSON StylusColor 3000 формата А2 с разрешением 1440 dpi занимает приблизитель­но 50 мин). При выводе на печать чертежей САПР увеличение разрешения сверх 300 dpi не приводит к видимым улучшениям ка­чества печати. В рекламной индустрии при изготовлении плака-

тов, вывесок и т. п. повышение разрешения также не ведет к ощутимым результатам (с учетом того, что они рассматриваются, как правило, с расстояния не ближе 1 м). Поэтому оптимальным способом для струйной широкоформатной цветной печати на се­годняшний день можно считать термопечать с разрешением 300 dpi.

Следует помнить, что для нормального качества печати необхо­димо иметь на плоттере струйную систему с раздельными карт­риджами (струйными головками) — только такие плоттеры спо­собны обеспечить воспроизведение полноцветного изображения (например, серия плоттеров ENCAD NovaJet, CROMA, ОСЕ Graphics). Плоттеры с совмещенной струйной системой (такие, как ENCAD CadJet2) предназначены для выпуска чертежной до­кументации и намного дешевле.

Большое влияние на скорость и себестоимость печати оказыва­ет применение вместо одноразовых картриджей системы непре­рывной подачи чернил. В ней используются резервуары большой емкости (обычно по 500 мл для каждого цвета), краска из которых по гибким тонким трубкам поступает в струйную головку. Систе­ма крепится снаружи или является встроенной (у плоттеров ENCAD NovaJet Pro). Удобство ее заключается в том, что если во время печати заканчиваются чернила какого-либо из четырех цве­тов, можно, не останавливая печать, залить в резервуар новую порцию и тем самым избежать брака. Кроме того, затраты на чер­нила снижаются примерно в 2—3 раза (за счет более низкой сто­имости чернил и более экономного их расхода).

Чернила, используемые в струйной технологии, разделяются на два класса: стандартные и с защитой от ультрафиолета и влаги. Первые не выдерживают воздействия окружающей среды и подле­жат обязательному ламинированию. Их достоинства — более низ­кая цена, яркость и насыщенность красок. Второй класс чернил отличает то, что в их составе вместо растворенного жидкого кра­сителя применяются твердые красители в виде взвеси крошечных частиц в жидкой среде. Пигментные частицы выцветают медлен­нее, чем обычные красители, кроме того, они достаточно устойчи­вы к воздействию воды, поскольку не растворяются в ней.

Большинство современных плоттеров оснащены рулонной по­дачей носителя. Без нее невозможна печать протяженных изобра­жений, она также позволяет снизить эксплуатационные расходы и повысить производительность устройства. Не расходуется время на заправку листов бумаги, что особенно затруднительно в плотте­рах с барабанной подачей носителя (например, во всех плоттерах компании Hewlett Packard). Автоматический нож выполняет об­резку в нужном месте.

Другие параметры струйных плоттеров (объем памяти, нали­чие различных систем команд, автоопределение форматов дан­ных и т. д.) важны только при печати чертежей из пакетов САПР.

При выводе на печать полноцветных растровых изображений их значимость снижается из-за необходимости работать с растериза-торами (RIP). Чтобы уяснить это различие, рассмотрим основные способы вывода файла на печать.

Печать через стандартные векторные драйверы (наиболее рас­пространенная технология работы) позволяет при выводе вектор­ной графики легко получить требуемый цвет, используя встроен­ную в плоттер стандартную цветовую палитру (обычно можно де­лать выборку 16 цветов из 256). Ее недостатки:

при увеличении объемов файлов до уровня в несколько мега­байт требуется расширение памяти плоттера;

по мере роста сложности графики очень быстро исчерпываются возможности встроенного в плоттер интерпретатора векторного языка по объему файла и по количеству векторов (расширение па­мяти здесь уже не спасает);

нельзя печатать растрово-векторную графику (например, карту с растровой подложкой);

время подготовки файла к печати по мере роста объема файла быстро растет и может достигать 1—2 ч.

Печать через стандартные растровые драйверы дает возмож­ность:

выводить файлы любого размера;

печатать смешанную (растрово-векторную) графику.

Недостатки:

практически невозможно получить правильную цветопереда­чу — на экране монитора видны одни цвета, а на плоттере получа­ются совсем другие;

время подготовки файла к печати по мере увеличения его объе­ма быстро растет и может составлять несколько часов;

примитивное растрирование не позволяет получать хорошее заполнение полигонов;

нельзя достичь фотореалистического качества (не хватает глу­бины цвета и четкости в мелких деталях).

Печать с использованием встроенного в плоттер интерпретато­ра PostScript Level2 имеет следующие достоинства:

существенно выше качество печати по сравнению с работой че­рез стандартные драйверы;

можно работать как с векторной, так и с растровой графикой.

Недостатки:

требуется расширение памяти;

имеются ограничения по объему обрабатываемого файла (даже при максимальном расширении памяти);

имеются ограничения по алгоритмам растеризации, причем их невозможно модернизировать;

отсутствует возможность работы с таблицами настройки цве­тов;

невозможна модернизация по скорости обработки.

Печать через программный R/P PostScript Level 2:

позволяет выводить файлы практически любой сложности, снимаются ограничения по их объему;

позволяет применять цветокалибровку для устранения искаже­ний цветопередачи;

ускоряет процесс подготовки файлов на печать (иногда в не­сколько раз), особенно если RIP содержит не эмулятор языка PostScript, а его истинную реализацию;

позволяет выполнять растяжку изображения без ограничения размеров, автоматически разбивая его на фрагменты, соответству­ющие формату плоттера, с дальнейшей склейкой в единое целое;

допускает растрово-векторное редактирование изображения, сочетая многие функции CorelDraw и PhotoShop (такие интегри­рованные функции экономят время на экспортно-импортных файловых операциях).

Таким образом, программные RIP становятся необходимым элементом плоттерных технологий, важным средством повыше­ния производительности и качества работы плоттеров.

Контрольные вопросы и задания

1. В чем заключается общая технология подготовки проекта для перевода его в ГИС или САПР?

2. Перечислите основные технологии обработки трехмерной графики.

3. Что такое графическая станция? Какие основные операции она производит при работе с САПР?

4. Дайте определение растрового и векторного изображения.

5. Какие способы построения цифрового изображения вы знаете?

6. В чем состоят гибридные технологии?

7. Какие аппаратные средства служат для получения цифрового изображения?

8. В чем состоит процесс сканирования?

9. Какие графические файловые форматы вы знаете?

10. Какой графический формат позволяет добиться наибольшей степени сжа­тия информации?

11. Какие программные средства векторизации вы знаете?

12. Какие векторно-растровые редакторы могут использоваться в САПР?

13. Какие устройства обеспечивают вывод графической информации на бу­мажные носители?

14. Перечислите основные типы графических устройств вывода.

15. Назовите основные марки устройств вывода.

16. В чем заключаются преимущества и недостатки различных методов вывода графических файлов на плоттер?

Глава VII

АВТОМАТИЗАЦИЯ ЗЕМЛЕУСТРОИТЕЛЬНЫХ РАСЧЕТОВ

1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ

Разработка и внедрение автоматизированных технологий зем­леустроительного проектирования в настоящее время становятся важнейшим средством решения непрерывно усложняющихся за­дач землеустройства, выполнения существенно возросших объе­мов проектно-изыскательских работ. Большой вклад в решение проблем автоматизации землеустройства внесли такие ученые, как А. Ю. Ашенбренер, Ю. Л. Бугаевский, В. В. Бугаевская, А. А. Вар­ламов, С. Н. Волков, С. И. Ивасюк, В. А. Кудрявцев, Л. Ф. Лысен­ко, В. А. Махт, Т. В. Папаскири, Н. М. Радчевский и др. Обзор исследований, выполненных в данной области, показывает, что уже достигнуты серьезные результаты по созданию программно­го обеспечения, решен ряд вопросов, связанных с созданием САЗ ПР.

Внедрение компьютерных технологий в практику землеустрои­тельных работ предполагает автоматизацию не только получения, накопления и обработки экономической информации о земель­ных ресурсах и процессах организации использования земель, но и перестройку технологии работы на основе использования ин­формации, отражающей различные пространственные аспекты землепользования. Современные методические, программные и технические средства позволяют отказаться в этой сфере от мно­гих рутинных процессов, улучшить качество выходных докумен­тов, ликвидировать многие промежуточные звенья традиционных технологий, облегчить процесс использования графических мате­риалов за счет их перевода в цифровую форму в процессе автома­тизированного проектирования.

Решения по производству работ, составляющих содержание предпроектного этапа, принимаются на федеральном, областном или районном уровне, и они должны финансироваться за счет соответствующего бюджета. В то же время работы проектного этапа (разработка проектов межхозяйственного и внутрихозяй­ственного землеустройства, рабочих проектов на отдельные зем­леустроительные мероприятия) нужны прежде всего отдельным хозяйствам и их объединениям и соответственно могут финанси­роваться этими субъектами. Основная сложность состоит в том, чтобы обеспечить качественные землеустроительные решения

при минимальных затратах и сделать тем самым доступным прак­тически для любого хозяйства заказ на проведение необходимых работ.

Широкое внедрение автоматизации в практику землеустрои­тельного проектирования требует решения таких проблем, как:

создание нормативной базы проектирования;

информационное обеспечение ее развития и поддержание в ра­ботоспособном состоянии;

совершенствование методик землеустроительного проектиро­вания;

дальнейшая формализация процессов землеустройства, разви­тие математического обеспечения;

широкое использование новых методов и прогрессивных тех­нологий;

проектирование и разработка специального программного обеспечения;

техническое обеспечение внедряемых средств автоматизации.

Отправной точкой для автоматизации землеустройства являет­ся составление схемы взаимосвязей задач землеустройства в целом и внутрихозяйственного проектирования как важнейшего его эле­мента (рис. 20). Наличие подобной схемы облегчает группировку процессов землеустроительного проектирования в отдельные бло­ки для автоматизации, позволяет определить последовательность решения задач в соответствии с конкретными технологиями про­изводства работ, согласование их на уровне входной и выходной информации.

Проблемы землеустройства, отраженные на схеме, требуют дальнейшей детализации при их решении. Каждый элемент зем­леустройства имеет сложную структуру, и для его оптимального размещения по территории хозяйства необходимо четко представ­лять последовательность выполнения полевых и камеральных ра­бот с учетом имеющегося информационного обеспечения.

В процессе автоматизации землеустроительных расчетов необ­ходимо решать следующие задачи:

анализ предметной области;

конкретизация проблемы (точное определение идентифициру­емых задач, временные ограничения, имеющиеся ресурсы, оценка процедур и т. д.);

анализ методов обоснования проектных решений;

выбор метода для его реализации на ЭВМ;

разработка основных принципов автоматизации землеустрои­тельных расчетов;

разработка экономико-математических моделей, математичес­ких и программных алгоритмов;

разработка технологической схемы решения проблемной зада­чи землеустройства;

определение конфигурации программно-технических средств,

Схемы ТЭО, ТЭР использования и

охраны земель

(схемы землеустройства)

I

Проекты межхозяйственного землеустройства

Генеральная схема использования и охраны земельных ресурсов страны (Генеральная схема землеустройства РФ)

Проекты внутрихозяйственного землеустройства

Проекты образования земельных фондов различного целевого назначения

Комплексные проекты сельскохо­зяйственных предприятий

Проекты установления границ

природоохранных, рекреационных

и заповедных территорий

Комплексные проекты в районах с орошаемым земледелием

Проекты установления границ

административно-территориальных

образований

Комплексные проекты в районах осушительных мелиорации

Проекты установления и изменения чер­ты населенных пунктов

Проекты образования новых и упорядоче­ния существующих землевладений и зем­лепользовании

Проекты организации землепользовании несельскохозяйственного назначения

Рабочие проекты на отдельные землеустроительные мероприятия

Проекты природоохран­ных и других мероприятий

Проекты закладки

садов, ягодников,

виноградников

Проекты мелиорации

Проекты

культур-

технических

мероприятий

Проекты реконструкции оросительной сети

Проекты создания

культурных

(орошаемых) пастбищ

Проекты противоэрозионных

мероприятий, выполаживания

оврагов

-6993

Рис. 20. Система проектных землеустроительных работ

состава программных модулей, интерфейсов для согласования их работы;

определение состава информационного обеспечения;

описание потоков входной и выходной информации, ее струк­туризация и унификация;

разработка форм входных и выходных документов;

разработка и отладка программных средств;

апробация разработанного программного обеспечения;

анализ полученных результатов.

2. СИСТЕМА И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЗЕМЛЕУСТРОИТЕЛЬНЫХ РАСЧЕТОВ

Автоматизированное решение землеустроительных задач осу­ществляется в рамках проектирования и создания САЗПР. Со­гласно изложенной в главе 3 концепции создания автоматизиро­ванных систем и, в частности, концепции системности, модульно­сти, разбиения и локальной оптимизации сначала проектируют независимые блоки, состоящие при необходимости из совокупно­сти программных модулей, ориентированных на решение отдель­ных задач землеустройства. Каждая предпроектировочная система САЗПР содержит различные виды обеспечения, образующие ком­плекс средств САЗПР, связанный через систему интерфейсов с пользователями системы (специалистами-землеустроителями), а через административные, организационные и материально-техни­ческие мероприятия — с проектными организациями, где они функционируют.

Как видно из обобщенной схемы (рис. 21), в процессе создания системы и средств автоматизированных расчетов необходимо раз­работать следующие виды обеспечения:

математическое — совокупность математических методов, мо­делей и алгоритмов, представленных в заданной форме;

техническое — комплекс взаимоувязанных и взаимодействую­щих технических средств (подготовки, ввода данных и манипули­рования ими, средства дистанционной связи для передачи файлов данных больших объемов);

комплексной обработки данных, их документирования и отобра­жения, ведения архива проектных решений (хранение, контроль, восстановление, размножение исходных и результирующих дан­ных);

информационное — систему сведений, необходимую для выпол­нения автоматизированных землеустроительных расчетов, орга­низованную как в традиционной форме представления информа­ции, так и в виде автоматизированных банков данных;

программное — совокупность общесистемных и прикладных программ, представленных в заданной форме и объединенных со­ответствующим образом;

Пользователь системы

Математическое обеспечение

Комплекс средств автомати­зированного землеустрои­тельного проектирования

Информационное обеспечение

Подразделения проектной организации

Программное обеспечение

Технические средства под­готовки и ввода данных

Технические средства передачи данных

Технические средства

программной обработки

данных

Технические средства документирования и отображения данных

Технические средства

ведения архива проектных решений

< -

Система дан­ных, органи­зованная в традиционной форме пред­ставления ин­формации

Система дан­ных, органи-1^ зованная виде автома­тизированных банков дан­ных (АБД)

Общесистемное программное обеспечение

Прикладное программное обеспечение

Справочные данные

Системы до­кументации

Классифика­торы и коди­фикаторы

Прогнозы и планы I

Лингвис­тическое обеспе­чение

Fc

LeTOflH-ческое обеспе­чение

ш

'Органи­зацион­ное обеспе­чение

БД

Прикладные программы

СУБД

и

Типовые

проектные

решения

JJ

Программа запросно-справочной службы

Рис. 21. Обобщенная схема системы и средств САЗПР

лингвистическое — совокупность языков программирования, включая термины и определения, правила формализации есте­ственного языка и методы сжатия и развертывания информации;

методическое — совокупность документов, устанавливающих состав и правила отбора и эксплуатации средств обеспечения ав­томатизированного проектирования, а также правила, которыми

7*

следует руководствоваться при обработке информации, расчетах и оформлении выходных материалов;

организационное — совокупность методических и руководящих материалов, положений, инструкций, приказов и других докумен­тов, устанавливающих состав проектной организации и ее подраз­делений, связь между ними, их функции, а также регламентирую­щих процесс автоматизированного проектирования.

На рис. 22 приведена обобщенная блок-схема землеустроитель­ных расчетов, которая иллюстрирует процесс прохождения задачи в автоматизированной системе.

Блок сбора, анализа и подготовки информации для автомати­зированной обработки является единственным, который полнос­тью выполняется землеустроителем-проектировщиком самостоя­тельно без применения ЭВМ, и на полученных им результатах ос­новывается все дальнейшее решение.

Блок исходной информации включает в себя планово-кар­тографический материл, материалы дистанционного зондирования, схемы землепользования, землеустройства, перераспределения зе­мель, статистические и нормативно-справочные данные, сведения по зональным системам земледелия, агрохимическим мероприя­тиям, агроэкологической классификации и территориальной диф­ференциации земель, способы воспроизводства плодородия почв и т. д. (рис. 23).

Блок выбора графа обработки определяется полнотой, каче­ством, совместимостью собранной информации, в результате чего осуществляется выбор метода обоснования проектных решений и соответствующих предпроектировочных систем.

Данная схема основывается на формировании списка вопро­сов, определяющих один из возможных исходов, в соответствии с которым осуществляется принятие решения в отношении выбора того или иного программного средства, необходимого для реше­ния задачи.

В процессе решения задачи информация может выводиться не во всем объеме, а ограничиваться ключевыми данными, необходи­мыми для анализа, оценки полученного результата и принятия не­обходимого решения. При необходимости пользователь корректи­рует исходную информацию, меняет граф обработки, получает но­вые результаты до тех пор, пока они его будут удовлетворять.

При реализации схемы автоматизированных расчетов землеус­троительных задач большое значение имеют опыт, знания, квали­фикация землеустроителя, который осуществляет анализ и приня­тие решения.

В целях повышения объективности, снижения трудоемкости, понижения квалификационных требований к пользователю целе­сообразно использовать экспертные системы с искусственным ин­теллектом.

Блок формирования выходных материалов и их вывод на внеш-

Начало

Сбор, анализ и подготовка исходной информации для автоматизированной обработки

I

Ввод нормативных и оперативных данных по хозяйству

Выбор графа обработки