gis@smartms.ru
59° 58’ 25’’N 30° 20’ 01’’E

Из 2D в 3D: есть ли препятствия?

Модели территорий
Как вы думаете, сложно ли сделать 3D-модель из имеющихся проектных чертежей? Мы часто слышим и читаем про быструю трансформацию CAD-чертежей в ГИС, BIM в ГИС, ГИС в CAD, CAD в BIM. Круговорот данных, который свойственен проектной и строительной отраслям.
С 2012 года мы соединяем CAD-данные и ГИС. И сегодня хотим рассказать об одном примере. Чтобы у вас было понимание, так ли легко и быстро происходит обмен данными и формирование новых продуктов на основе традиционных форматов данных.

Основной нашей задачей было перенести трассы инженерных сетей горнолыжного курорта в базу ГИС. Цель: дополнение веб-карты территории инфраструктурными объектами так, чтобы у каждого сегмента сетей было понятное описание характеристик.

Создание же 3D-модели стало, по факту, бонусной целью, т.к. есть стойкое мнение, что проектные решения создаются сразу с учетом высот:
  • данные инженерных изысканий в части рельефа местности обязательно имеют Z-координаты,
  • при проектировании трассы сетей должны оцениваться на предмет технологических коллизий прокладки этих трасс. Такая оценка невозможна без понимания прохождения сети с учетом глубины её залегания.

Исходя из этих предпосылок для создания 3D-модели из CAD-чертежей не должно требоваться много дополнительных усилий. Совпали ли в итоге наши ожидания с реальностью?

Как и всегда, в начале мы изучили исходные материалы, чтобы оценить предстоящие трудозатраты. Практика показывает, что почти в каждом случае есть разница между оценкой затрат на базе понимания общего алгоритма действий и на базе анализа применимости общего алгоритма к конкретному массиву данных.
Случай со сводным планом сетей не стал исключением. Сами пространственные объекты в CAD-чертежах были разделены по слоям с достаточно понятными наименованиями. Этот факт позволяет создать ETL-инструмент по автоматизированной конвертации структурированных CAD-данных в структуру базы ГИС. Логика организации объектов в этих приложениях может различаться, поэтому в ряде случаев требуется просто сопоставить две структуры.

Но вот подписи к объектам оказались все в одном слое. Чем нам были важны подписи? Для CAD-приложений это хороший способ указать характеристики объектов, которые невозможно отобразить с помощью условных обозначений (цвет, толщина, тип линии и т.п.). При разнесенных по слоям подписях можно создать инструмент сопоставления текста и отдельного объекта, чтобы записать эти характеристики в атрибуты самого объекта. Но специфика сетевых данных такова, что нет возможности провести такое сопоставление без разделения объектов и подписей на слои. Слишком близко на плане проходят трассы коммуникаций друг к другу, невозможно по содержимому подписи понять, к какой из линий она относится. Эти проблемы напрямую повлияли на планирование работ по загрузке проектных данных в базу ГИС для формирования классической 2D-карты.
2D-карта с выбранным участком сети водопровода

Как же осмотр исходных данных повлиял на нашу оценку трудозатрат по созданию 3D-модели? Ведь всё, что дополнительно нужно для визуализации в формате сцены - это лишь наличие у каждой вершины Z-координаты.
Оказалось, что не для всех вершин объектов сетевой инфраструктуры указана координата Z. Честно говоря, определена она была менее, чем у 3% вершин, а для некоторых типов сетей её не было вовсе.

Восполнить часть пробелов можно за счет подписей высот колодцев, через которые проходят сети. Но т.к. подписи отметок высот колодцев всех сетей также были в одном слое, то указывать значения Z-координат отдельным вершинам пришлось вручную.
И даже после этой манипуляции осталось достаточно много вершин без Z-координаты. Тем не менее мы продумали варианты “закрыть” оставшиеся пробелы в данных:
  1. кроме самих чертежей можно найти информацию о залегании трасс инженерных коммуникаций в пояснительных записках. Тогда можно, имея данные о проектируемой цифровой модели рельефа (ЦМР), рассчитать необходимые высоты в вершинах. Такой способ, конечно, увеличивал наши трудозатраты;
  2. можно искать варианты расчета промежуточных Z-координат на основе знания высот в конечных вершинах сегментов и требованиях к трассировке сетей. Этот вариант требует привлечения специалиста по каждому типу сетей, что лишь повышает общие трудозатраты как ГИС-специалистов, так и профильных сотрудников.

Проведя исследование чертежей и увидев, что у этого массива данных есть достаточно “узких мест”, которые увеличивают наши затраты, мы тем не менее сформировали ГИС-данные для основной задачи - 2D-карты. Также сформировали и 3D-модель, для которой было принято решение использовать данные исключительно из CAD-чертежей, без поиска дополнительной информации и расчетов.
пример полноты 3D-информации

Сейчас этот результат мы можем использовать как иллюстрацию того, что создание нового продукта из имеющихся данных - это не всегда легко и быстро. Это могут быть серьезные трудозатраты. И не факт, что полученный результат будет совпадать с ожиданиями, которые опираются на знание общих алгоритмов преобразования информации. Мы ожидали, что сможем быстро создать 3D-сцену сводного плана сетей, где можно посмотреть взаимное расположение трасс разных инженерных коммуникаций. И опубликовать её для просмотра в обычном браузере. По факту, эта работа заняла 12 рабочих дней вместо изначально ожидаемых 2-4, опираясь лишь на понимание общего алгоритма и предположения о качестве данных.

И всё же один тип инженерных сетей мы провели через все стадии трансформации из 2D в 3D, чтобы получить необходимый опыт для последующих оценок трудозатрат.
этапы модификации исходных 2D-данных в 3D-сцену

Подводя итог нашей истории хотим сказать, что несмотря на наличие разнообразного спектра инструментов по обработке данных, конвертация материалов всё ещё продолжает занимать длительное время. Улучшить эту ситуацию можно за счет:
  • четкого понимания, как, кем и с помощью чего могут использоваться данные после того, как они созданы. Сейчас информация всё чаще становится дополнительным активом компаний, поэтому надо планировать варианты её многократного использования;
  • четкого описания требований к создаваемым файлам;
  • постоянного контроля соблюдений требований к данным.

Заметим, что упрощение процесса работы с данными - это в первую очередь задача организационная, и только потом - технологическая. Методов и инструментов обработки информации много и их становится всё больше, но… с такой ли же скоростью улучшается качество данных и его контроль, чтобы вы могли на их основе беспрепятственно и в краткие сроки создавать новые продукты или новое представление?

Заинтересовал проект?
Сделаем такой же для вас!