Системы обработки геодезической информации

В последние двадцать лет развитие электронной техники идет лавинообразно, с проникновением во все сферы жизни общества. Что породило проблему прикладного использования, которую можно рассмотреть и в аспекте автоматизации обработки результатов геодезических вычислений.

На сегодняшний день в странах СНГ распространяется более 20 программных продуктов, предусматривающих обработку геодезических данных. Их стоимость колеблется от 70 до 6000 USD. Некоторые поставляются бесплатно в дополнение к электронным геодезическим приборам.

Можно выделить несколько факторов, обусловливающих развитие автоматизации геодезических и сопутствующих им вычислительных работ.

Во-первых, возникновение и развитие цифровой картографии, и технический прогресс геодезических приборов.

Во-вторых, постепенный переход проектных работ и работ, связанных с эксплуатацией инженерных сооружений, на системы автоматизированного проектирования и геоинформационные системы способствует обмену данными в цифровом виде и в удобных форматах.

В-третьих, перевод информации с аналоговых карт-материалов в цифровой вид приводит к потерям точности. Уточнение и обновление цифровой пространственной информации производится полевыми геодезическими методами.

Все программные продукты, используемые сейчас для обработки геодезических измерений, можно разделить на три больших класса.

Первый класс программ — автономные программы геодезического назначения. Они успешно автоматизируют специфические вычисления в геодезии, довольно просты в освоении и решают только геодезические задачи. Чаще всего такие программы написаны как приложение под AutoCAD. К ним относятся Каллисто (" Корвет"), программа Армит, модернизированная в настоящее время в " Инвент-Град" и " Топоград" (НИИАСС, НПЦ " Геодезкартинформатика" УкрАГП, г.Киев). Таких программ становится все мень­ше, поскольку они интегрируются в мощные программ­ные комплексы или функционально расширяются, например, под землеустроительные работы. Эти программы просты в освоении. Библиотеки условных знаков, системы координат, картографические проекции и форма выходной документации адаптированы под российские стандарты. Программа " Инвент-Град" и программный комплекс " Сигма" кроме обработки топографических данных формируют отчет по инвентаризации земель.

Ко второму классу относятся геодезические модули программных комплексов. В модуле заложены, как правило, решения стандартных задач, возникающих при обработке геодезических данных: отбраковка грубых измерений, строгое уравнивание, трансформация результатов в различные сис­темы координат, расчет разбивочных элементов. Программные комплексы, содержащие описываемые модули, очень разнообразны, и предназначаются для решения землеустроительных, проектно-изыскательских задач, создания ГИС и др. Геодезический модуль выполняет функции получения координат в нужной системе, построения цифровых моделей местности и рельефа, иногда отрисовку плана, операции с координатами (разбивочные элементы, объемы грунта, длины линий, площади участков и т.д.).

К данному классу программ относятся: Topocad (геодезический модуль является базовым) производства SMT Datateknik АБ (Швеция) и ЦПГ " Терра-Спейс" (Россия), модуль программы Eagle Point'98 (Eagle Point Software, США), LISCAD (Leica, Швейцария), Zeiss MAP500 -для компьютеров с перьевым вводом данных (Carl Zeiss).

Система на базе AutoCAD MAP 2000 (Autodesk, США) — AutoCAD Land Development Desktop — обеспечивает полный цикл проектирования: изыскания, создание 3-х мерной поверхности, проектирование сооружений, в том числе дорог и трубопроводов. Геодезическое приложение Autodesk Survey поддерживает импорт/ экспорт данных из более чем 60 различных типов геодезических инструментов (тахеометры, приемники, электронные накопители информации, текстовые файлы).

Общее у отечественной линейки программных продуктов нескольких разработчиков то, что все они базируются на платформе AutoCAD. Линейка включает программы ТОПОКАД, RTR, CAD RELIEF, ПЛАНИКАД, а также программу RGS (МИИГАиК).

Trimble Survey Office, (Trimble Navigation, США) -не просто программная поддержка приборов Trimble, a мощнейший картографический комплекс, переведенный на русский язык, который обрабатывает данные с GPS-приемников и электронных тахеометров любых производителей. В системе по нажатию одной кнопки отрисовывается ЦММ по кодам. Trimble Geomatics Office — новый и еще более мощный продукт обработки высокоточных геодезических измерений для ГИС и CAD-задач. Уравнивание осуществляется по МНК с оценкой точности. Дополнительные возможности при обработке длиннобазисных линий - использование точных эфемерид, точных параметров вращения Земли, коррекция за изменение наклона оси вращения Земли от лунно-солнечных приливов и подключение моделей приливов в твердом теле Земли. ПО поставляется вместе с приборами Trimble.

Третий класс программ включает встроенное программное обеспечение (ПО) электронного геодезического оборудования - тахеометров, GPS-приемников. Электронное оборудование всегда имеет некоторое минимальное обеспечение для внутренней обработки результатов измерений, т.е. получения координат в указанной пользователем системе. Таким минимальным ПО оснащены тахеометры Nikon, Topcon. Кроме того, по желанию заказчика тахеометр может быть дополнен программами для уравнительных вычислений, создания ЦММ, расчета разбивочных элементов, объемов, площадей или узкоспециализи­рованными приложениями (например, для обработки астрономических данных). Такими программами дополняются тахеометры УОМЗ, Zeiss, Leica, Spectra Precision, Sokkia, GPS-приемники. Фирмы Leica, Zeiss и Trimble Navigation значительно расширили ПО возможностями проектиро­вания линейных объектов и собственным языком програм­мирования (LISCAD).

7. Программный комплекс Кредо

Широко применяетсядляобработки геодезических измерений программный комплекс CREDO. Он состоит из нескольких унифицированных программ, которые работают с единым набором данных, обеспечивая непрерывность процесса обработки изысканий и проектирования на основе современных эффективных технологий.

Комплекс программ CREDO позволяет:

– собирать и обрабатывать топографо-геодезическую информацию полученную разными методами, различными типами электронных и оптических геодезических приборов (включая сканирование существующих картматериалов и использование данных из других систем);

– формировать цифровые модели местности (ЦММ) инженерного назначения и предоставлять их для дальнейшего использования в " бумажном" виде (планшеты или листы) и " электронном" (различные выходные форматы);

– создавать объемную геологическую модель местности на основе методики, позволяющей одновременно строить и корректировать несколько вертикальных инженерно-геологических разрезов произвольной Топологии;

– проектировать и " вести" с использованием ЦММ генпланы: детальной планировки, коммуникаций, красных линий, разбивочные и т.д;

– проектировать вертикальную планировку и рассчитывать объемы насыпи и выемки объектов промышленного и гражданского строительства;

– проектировать транспортные объекты любой сложности;

– экспортировать данные по запроектированным в плане линейным сооружениям в другие CAD-системы;

– выполнять полный комплекс проектно - изыскательских работ для проектирования загородных автомобильных дорог II - V категорий.

Комплекс обеспечивает связь с другими системами с помощью файлов DXF формата, что позволяет эффективно вписывать модули CREDO в уже сложившиеся технологические цепочки.

Каждая система комплекса CREDO участвует в едином технологическом процессе, являясь в то же время самостоятельным программным модулем, и может эксплуатироваться отдельно. Модульный подход к программному обеспечению позволяет формировать оптимальные технологические системы разного назначения - для специализированных геодезических предприятий, изыскательских подразделений проектных фирм, крупных и мелких проектных организаций, учебных заведений и т.д.

Комплекс CREDO состоит из нескольких систем:

CREDO_DAT - система, обеспечивающая сбор и обработку топографической информации.

CREDO_TER - система создания и представления цифровой модели местности (ЦММ).

CREDO_GEO - система формирования математической пространственной модели геологического строения площадки или полосы изысканий.

CREDO_PRO - интерактивное проектирование горизонтальной планировки объектов промышленного, гражданского, автодорожногои железнодорожного строительства.

CREDO_MIX - решение задач проектирования горизонтальной и вертикальной планировки генеральных планов и транспортных сооружений.

CREDO_SR - система автоматизированной обработки геодезических данных при производстве разведочных работ геофизическими методами, требующими создания (привязки) геофизических профилей.

CAD_CREDO - система обработки линейных изысканий, проектирования нового строительства и реконструкции автомобильных дорог II - V категории.

В настоящее время можно выбирать необходимую конфигурацию программных средств из данного комплекса. Но существует несколько базовых конфигураций, ориентированных на выполнение определенного вида работ (тахеометрическая съемка, установление границ земельных участков, проектирование гражданских и промышленных объектов, проектирование дорог и др.). При этом в конфигурации предназначенной для выполнения топографических съемок вместо CREDO_MIXи CREDO_TERиспользуется CREDO_Топоплан.

8. Технология построения топографических планов в Credo

Рассмотрим технологию работы в Credo при обработке материалов тахеометрической съемки в общем случае.

На снимаемую территорию или ее часть уже существует топографический план нужного масштаба, но требует корректировки. В этом случае имеющийся планово-картографический сканируют. Затем в программе CREDOТрансформ выполняется сшивка фрагментов и привязка их к системе координат. Для каждого фрагмента можно указать зоны видимости.Зоны видимости определяют участки которые отобразятся в окне плана.

Выполняется съемка местности традиционная или электронная.

В программе постобработки CREDO_DAT производится настройка проекта, единиц измерения, допусков, планшетной сетки, подключается растровая подложка, вводятся координаты исходных пунктов. Результаты измерений с полевых журналов или регистраторов вводят в программу. В первом случае информацию вводят в специальные таблицы, во втором с помощью специального программного обеспечения закачивают данные или на диск ПЭВМ или непосредственно в саму программу постобработки.

Выполняется предварительная обработка измерений. Целью которой является получение предварительных координат для уравнивания построения параметрическим способом.

Затем производится анализ сети съемочного обоснования на грубые ошибки, для этих целей используетсяLP-метрики или анализ цепочкой для теодолитных ходов. В случае обнаружения грубой ошибки необходимо ее исправить, повторно выполнить предварительную обработку и анализ.

Выполняется уравнивание сети. Далее вводятся измерения на пикетные точки. Формируются контуры площадных и линейных объектов, заполняется семантика.

Затем результаты обработки из Credo_DATмогут быть экспортированы в AutoCad или продолжена обработка в Топоплане. В Топоплане формируются контура объектов по результатам съемки методами, створов, перпендикуляров, линейных засечек, а также стоятся горизонтали.

Топоплан сам не может экспортировать данные в САПР или ГИС, для этих целей используется программа ГИС-экспорт.

На любом этапе обработки возможно получение бумажной копии топографического плана.