Введение к работе
Актуальность темы. Автоматизация проектирования в настоящее время является интенсивно развивающимся направлением современной науки и техники. В условиях сегодняшнего уровня развития вычислительной техники специалисту в любой области предоставляйся широкие воамоуости но использованию в проектной деятельности принципиально новых методов работы, -позволяющих эффективно решать многие традиционно сложные и трудоемкие задачи. Усиливающаяся конкуренция заставляет искать воэ ол~ ности голучения проектных решений наиболее экономичным путем, но при зті.'М не в ущерб качеству. Таким путем является использование систем автоматизированного проектирования.
Архитектурно-строительное проектирование не является в атом смысле исключением. Исследования самих систем и методов автоматизации проектирования объектов строительства и архитектуры ..' их применение отражены в работах таких исследователей из стран СНГ, как Л. Н. Авдотьин, А. А. Гусаков И. Д. Зайцев, О. Т. Иевлева, Е. П. Костогарова, Г. И. конусова, М. И. Коробочкин, В. К Мастаченко, В. С. Нагинская, Л. И. Павлова, И. И. Рафалович, И. А. Ренжиглова, Ю. Г. Стоян, В. С. Тимощук, Г. Я. Эпельцвейг ч др. Иа зарубі. ,шых исследователей можно назвать: А. Биджл (AlBijl), Б. Уайтхед (B.Wight-had), П. Синг (P.Thing), М.Девис (KLDevis) - Великобритания';А. Вир (A. Bear), С. Е. Истмен (С Е. Eastman), Д. Л. Росс (D. L. Ros---) - США; Т. Коул (Т. Cole), Б Форвуд (В. ForvooeO, - Австралия; Г.Томас (H.Thomas), Е. Кеппель (Е.Keppel) - Германия; Ж. -К. ЛатомО (,.',. -С. Litombe) - Франция; М. Пелтекова, Р.Димитрова - Болгария; И. Хартни - Венгрия; Я. Гладки, В. Долежал - Чехо-Словаїда и др.
Ряд исследователей рассматривает в своих работах вопроси автоматизации решения вертикальной планировки территорий: А. П. Коновалова, В. А. Букринский, Л. И. Кранц, В, В. Котов, И.Е.Рабинович, У. К Юлдашев, С. U. Танатар, В. П. Бодкин и др. и основном вертикальная планировка рассматривается при этом как определение общего высотного решения территории без учета конкретной планировочной ситуации. Реализация многих удачно решенных задач была осуществлена на больших ЭВМ типа ЕС, имевших специфику в использоьании (в основном пакетный режим работы,трудности в организации диалога, достаточно сложный ввод данных и т, д.). Широко распространенные сегодня персональные компьютеры позволяют^ создавать системы,. максимально приближенные к традиционным формам проектировали.і о
ИСПОЛЬЗОВаНИеМ ГрафИКИ И ВОЗМОЖНОСТЯМИ ОПераТИЕНСГО ЕМ-пГаТ-.-ЛЪ-
-4-. ства в процесс .проектирования, но добавляющие высокую точность и скорость получения решения.
В традиционном проектировании получение рационального решения вертикальной планировки достигается методом вариантного проектирования с последовательным приближением к лучшему варианту. Если проектирование ведется в условиях существующей городской застройки, то при вертикальной планировке необходим учет как существующих, так и проектируемых зданий, сооружений и наземных транспортных коммуникаций, то есть планировочной ситуации. Использование средств автоматизации позволяет на основе математических Ms годов получить оптимальный вариант решения, а такие ускорять и уточнить расчетные и графические проектные операции.
Актуальность данной работы заключается в необходимости создания методики автоматизированного моделирования проектной поверхности т-эрритории, ориентированной не только на возможно более полный охват всех решаемух при этом задач, но и на современный уровень компьютерной техники, позволяющей работать в диага-гово-графическом режиме, не вызывающем больших трудностей при -адаптации к нему пользователя любого уровня подготовки.
Цель и задачи исследования. Целью данного диссертационного исследования является создание системы автоматизированного моделирования поверхности территории-на различных стадиях проектирования, ориентированной на персональный компьютер с использованием графики, и позволяющей получить и визуализировать оптимальную модель проектной поверхности с учетом размещаемых на ней объектов.
Основными задачами, исследования являются:
выявление задач, решаемых при моделировании проектной поверхности на различных стадиях проектирования;
построение функциональной «одели процесса моделирования проектной поверхности;
повышение эффективности автоматизированного моделирования поверхности территории;
разработка методики автоматизированного моделирования проектного рельефа;
разработка методики анализа совокупности ограничений на проектную модель территории.
Методы исследования: типологический, системный, морфологический и технико-экономический анализ, матема-' тическое моделирование, экспериментальное проектирование с ис-польаованием 1Г)Ш (персонального компьютера').
Научная н о в и t н а работы остоит:
в выборе методов решения задач на всех этапах проектирования;
в разработке нового подхода к автоматизированному моделиро
ванию проектной поверхности территории; »
в создании методики автоматизированного моделирования проектной поверхности территории на различных стадиях проектирования; в создании методики анализа и корректировки ограничений на модель.проьктниго рельефа.
Практический выход. Создана методика автоматизированного моделирования проектной поверхности территооии на различных этапах проектирований/ на основании которой разработала система VERTER, ориентированная на персональные компьютеры типа IBM PC/AT, позволяющая в диалогог м графическом режиме подготовите исходные данные и получить законченную проектную документацию на базе оптимальной модели проектного рельефа.
Разработана методика анализа и корректировки ограничение на моделирование проектного. рельефа( для случаев, когда получение' решения невозможно из-за несогласованности ограничений, использующая специальную программу.
Внедрение результатов работы. Методика автоматизированного моделирования проектной поверхности территории на различных стадиях проектирования применялась для объектов газовой промышленности, гражданского строительства (жилая застройка) и некоторых промышленных предприятий в проектных институтах ЮжНИИгипоогаз (Украина, г. Донецк), проектный отдел Новотрубного завода (г.Первоуральск), ПромстройНИИпроект (г.Росте j-на-Дону), а также в учебном процессе в архитектурных институтах г.Екатеринбурга (УралАрХИ) и г.Ростова-на-Дону.
Апробация работы. Промежуточные результаты исследований докладывались и одобрены на 2-й и 3-й региональных школах-семинарах по вопросам автоматизации проектировании объектов строительства, Ростов-на-Дону, 1987, 1~89гг.; областной научно-практической конференции молодых ученых "Проблемы интенсификации и повышения культуры производства", Ростоь-на-,"">ну, 1987г.; Всесоюзной школе-семинаре "Программное обеспечение ЭВМ: индустриальная технология, интеллектуализация разработки и применения". Ростов-на-Дону, 1988г.; на 2-й и 3-й научно-технических конференциях Ростовского архитектурного института в 1990, 1991гг. ; 3-й Республиканской научно-технической конференции "Учебно-исследовательские системи автоматизированного проектирования объектов архитектуры и строительства", Роотоь-н-гДону,.
1990; Всесоюзной конференции "Активные методы обучения архитектурному проектированию в высшей архитектурной школе", Алма-Ата, ААСИ, 1991г.; Российской чауадюй конференции "Информационная технология в архитектуре (исследования, проектирование, обучение)", Роетов-на-Дону, 1993г.; Региональной конференции "Архитектура России: Региональное своеобразие", Ростов-на-Дону,1994г.
Публикации. Бо результатам выполненных исследований опубликовано 17 работ.
Структура .и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературных источников и приложения.
Во введении приводится краткое обоснование актуальності исследований и определяется место рассматриваемых проблем в вопросах автоматизации архитектурно-строительного проектирования.
В первой главе приводится анализ структуры и состава аадач, решаемых, при проектировании вертикальной планировки территории на различных этапах традиционными методами, рассматриваются методы, используемые при традиционном проектировании вертикальной планировки территории, методы расчета плана земляных масс, выявляются цели проектной задачи и требования, предъявляемые к проектному решению.
Во второй главе проводится анализ существующих методик автоматизированного проектирования вертикальной планировки территорий: по используемым-критериям, составу ограничений, способам моделирования рельефа. Анализируются автоматизированные системы конструкторской графики с учетом используемых интерфейсов в качестве возможной среды функционирования оистемы автоматизированного моделирования проектной поверхности территории. Рассматриваются способы автоматизированного описания, существующего рельефа и анализируются типы цифровых моделей рельефа с целью использования их при автоматизации проектирования.
В третьей главе предлагается новый подход к автоматизированному моделированию поверхности территории, описывается выбор среды функционирования, интерфейса, структуры и принципа построения системы автоматизированного моделирования рельефа, приводится содержательная постановка задачи и алгоритм ее реализации, обоснование выбора основных критериев оценки решения и ограничений задачи, описание математических методов решения поставленных задач на разных этапах проектирования.
В четвертой главе исследуется зависимость результатов моделирования от совокупности ограничений, приводится ана-
- ? -лиз возможных причин несоглас^ занности ограг ічений и предлагается методика их корректировки, анализ эффективности применения предлагаемой методики автоматизированного моделирования рельефа для генерачьных планов объектов различного назначения (промышленных и гражданских), проводится сравнительный анализ различных подходов к автоматизированному моделированию поверхности.
В выводах по работе с%.лер*атся основные выводы и рекомендации по практическому применению результатов работч, а также по возможным направлениям дальнейших исследований в вопросах автоматизации моделирования проектного рельефа территории.
В приложении содержится методика автоматизиро
ванного моделирования проектной поверхности территории на раз
личных этапах проектирования, позволяющая г диалоговом графиче
ском режиме подготовить исходные данные и получить законченную
проектную документацию на базе оптимальной модели проектного ре
льефа, методика анализа совокупности ограничений на модель гто-
ектного рельефа. .
На защиту выносится:
формализованная структура задач, решаемых при моделировании проектной поверхности территории на различных этапах с использованием информационных технологий;
методологический подход к автоматизированному моделированию рельефа территории;
методика автоматизированного моделирования проектной поверхности территории на различных стадиях проектирования с учетом существующей и предполагаемой застройки и прокладки инжекер-Ні г и транспортных коммуникаций;
методика анализа совокупности ограничений на модель проектного рельефа территории.