2. Numeryczny model terenu.
Program Drogownictwo 2000 oraz Winkalk nie dają możliwości stworzenia numerycznego modelu terenu.
Program C-Geo umożliwia stworzenie numerycznego modelu terenu. NMT tworzony jest na bazie punktów rozproszonych, które można wpisać ręcznie lub importować z plików tekstowych bądź plików graficznych. NMT można utworzyć dwiema metodami: regularną siatką kwadratów lub triangularyzacji. Dodatkowo można zdefiniować stałe połączenia między punktami np. linie szkieletowe, linie nieciągłości. Wzdłuż dowolnej łamanej można wygenerować przekrój przez model terenu. Można także wyznaczyć współrzędne przecięcia się terenu z prostą. Istnieje też możliwość wygenerowania rysunku warstwic.
InRoads w porównaniu z poprzednimi programami ma znacznie szersze możliwości w zakresie tworzenia NMT. Można go utworzyć nie tylko na podstawie współrzędnych punktów, ale także z grafiki. Ponadto dostępne są opcje definiowania linii nieciągłości i obszarów wyłączonych z interpolacji. NMT może być także wyświetlany na wiele sposobów np. kontury, warstwice, siatka trójkątów, punkty rozproszone. Program posiada także bogate narzędzia do projektowania oraz modyfikacji NMT. InRoads pozwala na utworzenie kilku NMT w obrębie jednego projektu.
Wstęp
W Polsce okres burzliwego rozwoju drogownictwa przypadł na drugą połowę XX w. W związku z gwałtownie rozwijającym się przemysłem samochodowym zarówno za granicą jak i w Polsce, Polacy coraz częściej i coraz bardziej masowo nabywali prywatne samochody. Okazało się jednak, iż budowa autostrad dla świeżo upieczonych kierowców przerasta finansowe i organizacyjne możliwości PRL. Z tego powodu daleko nam dziś do standardów krajów zachodnioeuropejskich, zarówno jeśli chodzi o jakość, jak i o długość dróg, a w szczególności autostrad. Na niekorzyść polskiej gospodarki, a zwłaszcza turystyki wpływa mała liczba dróg ekspresowych i autostrad. Bodźcem do rozpoczęcia realizacji inwestycji w tym zakresie okazało się wstąpienie Polski do Unii Europejskiej oraz przyznanie nam organizacji Mistrzostw Europy w piłce nożnej 2012 – UEFA EURO 2012.
Przy dzisiejszym rozwoju techniki oraz ogólnej komputerów i zaawansowanego oprogramowania, projekty tras drogowych nie są już wykonywane tradycyjnymi metodami. Podstawowym wymogiem dla każdego projektu jest wykonanie numerycznego modelu terenu (NMT). Zapisany jest on w pamięci komputera w postaci współrzędnych X, Y, Z punktów terenowych. Na podstawie zbioru punktów X,Y,Z aproksymowana jest powierzchnia danego terenu, co umożliwia obliczenie wysokości dowolnego punktu leżącego na tej powierzchni.
Na rynku istnieje bogata oferta oprogramowania zarówno dla projektantów jak i geodetów. Jednym z najbardziej popularnych programów na świecie jest pakiet firmy Bentley Systems Inc. Jest to rodzina aplikacji do wspomagania projektowania w inżynierii lądowej i wodnej. Obecnie na rynku oferowana jest wersja InRoads Suite V8i. Najnowsze wydanie daje możliwość wczytywania plików utworzonych w konkurencyjnym oprogramowaniu. Ponadto oferuje wczytywanie i pracę na danych pochodzących z tachymetrów elektronicznych, niwelatorów, odbiorników GPS, naziemnych skanerów laserowych, lotniczych skanerów laserowych typu LIDAR oraz z każdego pliku ASCII, który zawiera dane tekstowe. Najnowszym rozwiązaniem producenta jest także wspólne źródło danych dla wszystkich produktów z pakietu InRoads. Aplikacje InRoads nie posiadają własnego interfejsu graficznego i działają jako nakładka aplikacji AutoCAD lub MicroStation.
Na cały pakiet składa się sześć programów. Pierwszym z nich to program InRoads. Program powstał z myślą o wykonaniu projektów dróg kołowych. InRoads umożliwia uzyskanie numerycznego modelu istniejącego terenu. Do budowy NMT wykorzystuje jedną z kilku dostępnych metod. Są nimi: wczytanie danych z pliku, import danych z grafiki lub import danych z geometrii. W InRoads istnieje także możliwość modyfikacji utworzonego NMT. Po utworzeniu NMT kolejnym krokiem jest zaprojektowanie geometrii trasy w planie. Podczas projektowania trasy można korzystać z kilku dostępnych metod. Najważniejszą z nich jest metoda wierzchołkowa. Projektowanie trasy w tej metodzie polega na zdefiniowaniu punktów załamania kolejnych odcinków trasy, a następnie wpisaniu w te załamania krzywych. Inną metodą jest metoda składania z elementów, wykorzystywana do projektowania dróg o ciągłej krzywiźnie, np. łącznic na węzłach, lub do modernizacji tras. W tej metodzie każdy element trasy ma zadane stopnie swobody. Element stały (fixed element) oparty jest na 2 punktach. Element obrotowy (floating element) jest zamocowany w 1 punkcie i zazwyczaj dowiązany do wcześniej zdefiniowanego elementu stałego. Istnieją także elementy swobodne (free elements) nie powiązane z mapą. Projektowanie rozpoczynamy od osadzenia odcinków stałych, następnie dowiązanych do nich elementów obrotowych, a na końcu swobodnych. Analogicznie, stosując te same metody, można utworzyć przekrój podłużny trasy. Kolejnym krokiem jest utworzenie przekrojów normalnych. Program daje możliwość stworzenia kilku wersji trasy, które mogą być edytowane i wyświetlane na żądanie projektanta. Następnie dla wybranej wersji trasy tworzony jest korytarz drogi. Procedura ta polega na zdefiniowaniu przestrzennej osi trasy i przypisaniu każdemu odcinkowi drogi przekrojów normalnych oraz przechyłek i ramp. Dzięki temu możliwe jest stworzenie trójwymiarowego modelu zaprojektowanej trasy oraz obliczenie robót ziemnych. Końcowym etapem jest zapisanie danych, ustalenie formy rysunków oraz wizualizacja stworzonego projektu trasy drogowej. Program InRoads pozwala na eksport danych do tyczenia trasy do wielu typów instrumentów licznych producentów.
Kolejnym programem składającym się na opisywany pakiet jest InRoads Bridge. Służy on do projektowania geometrii i przestrzennego modelu konstrukcji mostowych. Następnym programem jest InRoads Site, który umożliwia wykorzystanie funkcji COGO (obliczanie geometrii na podstawie punktów o zadanych współrzędnych) do planowania robót ziemnych i przestrzennego modelu terenu. Dzięki programowi InRoads Survey możliwy jest import danych z geodezyjnych urządzeń pomiarowych do środowiska AutoCAD lub MicroStation. Piątym programem w pakiecie jest InRoads Storm&Sanitary, umożliwiający generowanie skomplikowanych modeli 3D oraz analizę i projektowanie sieci kanalizacyjnych. Ostatni program to Bentley Rail Track, który znajduje szerokie zastosowanie w branży kolejowej.
Program WinKalk firmy CODER to program służący do przeprowadzania podstawowych obliczeń geodezyjnych. Jego zasada działania opiera się na użyciu formularzy, z których każdy realizuje inną funkcję obliczeniową. Każda z nich umożliwia sporządzenie raportu z obliczeń i szkicu obliczanej konstrukcji geodezyjnej. Moduł graficzny wbudowany w program pozwala na obrazowanie obliczanych konstrukcji geodezyjnych oraz ich edycję. Moduł współpracy z rejestratorami umożliwia transmisję danych bezpośrednio z rejestratora czy tachymetru. Ponadto istnieje kilka modułów opcjonalnych: Trasy, Rejestrator, Wyrównanie, Niwelacja, Transformacja układów. W module Trasy zgromadzono funkcje dotyczące operacji związanych z obliczaniem łuków kołowych i klotoid. Istnieją także funkcje tyczenia punktów pośrednich łuków kołowych i klotoid oraz funkcja obliczania punktów głównych łuku z krzywymi przejściowymi.
Program Drogownictwo 2000 powstał z myślą o projektowaniu i tyczeniu w terenie podstawowych krzywych i łuków pionowych. Program ten jest nieodpłatny. Umożliwia on projektowanie krzywych w postaci łuku kołowego, klotoidy, krzywej koszowej oraz krzywej Blossa. Zarówno dla krzywych przejściowych jak i dla łuków pionowych istnieje możliwość obliczenia parametrów potrzebnych do wyniesienia ich w teren. W funkcji tyczenia krzywych istnieje pondto możliwość wyboru metody tyczenia oraz środka układu współrzędnych. Dodatkowe opcje umożliwiają tyczenie nie tylko osi głównych trasy, ale także krawędzi wewnętrznej i zewnętrznej. Program uwzględnia też poszerzenia drogi na łuku w postaci rampy. W przypadku łuku pionowego istnieje możliwość dopasowania go do urządzeń odwadniających. Dodatkową opcją dostępną w programie jest narzędzie do doboru parametru A dla krzywej przejściowej w postaci klotoidy.
Program C-Geo firmy Softline to uniwersalna i popularna aplikacja wspomagająca pracę geodetów i projektantów. Program C-Geo umożliwia realizację wielu zadań geodezyjnych. Całość obliczeń zarządzana jest przez menadżera projektów, wyniki organizowane poprzez automatycznie tworzone raporty. Program oferuje następujące funkcje:
współpraca z tachymetrami, niwelatorami kodowymi i rejestratorami,
rozwiązywanie najważniejszych zadań obliczeniowych spotykanych w geodezji,
wykonywanie specjalistycznych obliczeń inżynieryjnych,
transformacje współrzędnych między różnymi układami,
import i eksport danych CAD/GIS,
tworzenie i obsługa własnych baz danych SQL powiązanych z obiektami na mapie.
Funkcje obliczeniowe programu można rozbudować o dodatkowe moduły: obliczenie objętości, warstwice, przekroje pionowe terenu, projektowanie tras XYZ, transformacja przestrzenna, wyrównanie ścisłe sieci poziomej i niwelacyjnej, zewnętrzne bazy danych.
Autorzy :
M. Markiewicz, I. Michałkiewicz
Bibliografia :
Grzeszak A., Drogi przez mękę, Polityka nr 35/2008 (2669)
Markiewicz M., Michałkiewicz I.: Analiza porównawcza oprogramowania wykorzystywanego w geodezyjnej obsłudze budowy dróg, AGH Kraków, 2009
Smoczyński W., Droga do autostrad, Polityka nr 33/2008 (2667)
Zieliński T., InRoads 2004 Edition wersja 8.7 program do komputerowego wspomagania projektowania dróg, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2007
Zieliński T., Numeryczny Model Terenu, Magazyn Autostrady, 7/2004
Strony internetowe
http://www.drogownictwo.prv.pl/
http://www.nowedrogi.pl/
http://www.gddkia.gov.pl/
http://www.road.pl/drogownictwo2000.html
http://inroads.za.pl/
http://www.autostrady.elamed.pl/