Введение к работе
Актуальность работы. Прокладка трасс инженерно-технических сооружений на местности гористою рельефа, которая занимает примерно 35% территории нашей страны, при постоянном повышении требовании к экономическим пиратам и качеству технологии их реализация, требует решения многих теоретических и практических задач. Проектирование таких трасс в ограниченные сроки с необходимым качеством невозможно без применения современных средств вычислительной техники и построенных на их основе систем автоматизированного проектирования. Основополагающий вклад в разработку вопросов, связанных с теоретическим обоснованием и практической реализацией систем автоматизированного проектирования внесли исследования таких ученых как Н.П.Бусленко, В.М.Глушков, В.А.Горбатов, В.П.Корячко, В.М.Лохин, М.П.Норенков, И.В.Прангшпвили, С.А.Редкозубоз и многих других. Геометрическим аспектам jroii проблемы поспнше-ны работы .Г.Г.Ломоносова, В.Е.Михайленко, Г С Гуриева и друпіх ученых.
Как объект проектирования трасса характеризуется множеством параметров, каждый из которых имеет определенный вес в суммарной ее стоимости. Исходная информация .тля составления проекта имеет разные формы представления и объемы. Пот:ому проектирование предполагает выполнение комплекса процедур, среди которых можно выделить: преобразование исходной информации в форму, удобную для автоматизации проектирования в :чіде трехмерного образа топографической карты, выбор мест начала и конца трассы и оценку ее длины; разработку алгоритмов прокладки трассы, удовлетворяющих заданным ограничениям; оценку стоимости работ по преодолению естественных препятствий при прокладке трасс.
Представление исходной информации должно быть наглядным и соответствовать аппроксимированной местности с залтнной точностью. Алгоритмы долж.-ы обеспечивай» визуализацию процесса прокладки для оперативного вмешательства проектировщика, давать надежные и достоверные результаты, а так же обеспечивать небольшие затраты времени счета и минимальный объем памяти, что характерно для интерактивного проектирования. Предва-
рительная оценка возможных трасс дает существенную экономию ресурсов ЭВМ и требует исследования и апробации нетрадиционных методов для проектирования, в частности методов прикладной геометрии, и их программной реализации.
Цель работы состоит в разработке автоматизированной системы прокладки трассы (АСПТ) в горных регионах, построенной на базе персональных ЭВМ и обеспечивающей получение оптимальной трассы.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1.Анализ и исследование геометрических способов разработки алгоритмов прокладки трассы по пересеченной местности.
-
Исследование и разработка геометрических моделей аппроксимируемой топографической поверхности и алгоритмов прокладки трассы с последующим преобразованием их в аналитические.
-
Разработка алгоритмов построения трехмерного образа топографической карты и методики подготовки исходных данных.а также алгоритмов моделирования земляных работ и прокладки оптимальной трассы.
4.0боснование структуры АСПТ и программная реализация алгоритмов функционирования элементов этой структуры.
Основные научные положения, разработанные соискателем, их новизна:
1. Разработаны геометрические способы проектирования
трасс, позволяющие получать метрически и позиционно обратимые
решения и достаточно точно переносить полученные графические
результаты с комплексного чертежа на натуру.
-
Программно реализованы алгоритмы назначения' высот узловым точкам трехмерного образа топографической карты и сглаживания промежутков между ними.
-
Обоснована методика создания трехмерного компьютерного образа топографической карты.
-
Предложены модели задач прокладки трассы и разработаны эффективные алгоритмы их решения с оценкой стоимости преодоления естественных препятствий в выбранном направлении.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается исполь-
зовапием в проводимых исследованиях методов прикладной гео-мефии, теории оптимального управления, теории графов, а так же положительными результатами внедрения в геологоизыскатель-
скіге и строительные организации проектов, разработанных на базе
АСПТ.
Праісгнческая значимость работы состоит:
в разработке инженерной методики проектирования трассы на основе сочетания геометрических и аналитических моделей топографической поверхности, которая дает значительную экономию ресурсов персональной ЭВМ;
в разработке программных средств построения трехмерного образа топографической карты и алгоритмов оптимальной прокладки трассы;
в разработке программного обеспечения АСПТ и ее внедрении в практику автоматизированного проектирования прокладки трасс инженерно-технических сооружений в гористой местности, о чем имеются соответствующие акгы о внедрении. Эксплуатация этих средств в сочетании с разработанной инженерной методикой показала их высокую эффективность и значительно уменьшает время проектирования. Реализация работы. Разработанная инженерная методика и
АСПТ внедрены при проектировании трассы хвостопровода с тоннелями обогатительной фабрики Садонского свинцово-цинкового комбината; в учебном процессе при постановке курса лекций "Основы автоматизации проектирования в строительстве", а также в курсовом и дипломном проектировании студентов строительного факультета Северо-Кавказского государственного технологического университета.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались на Международной конференции "Теоретические и практические вопросы приложения начертательной геометрии в горном деле и геологии для ранения инженерных и научных задач" (Владикавказ, 1994.). Между;:трод-ном конгрессе информатпзаці.л (Ижевск, 1995), 2-й Международной конференции "Безопасность и экология горных территорий", научной конференции "Горы Северной Осетии" (Владикавказ, 1996 г.), Международном конгрессе информатизации (Москва, 1997 г.). научно-технических конференциях Северо-Кавказского государств
^
венного технологического университета (Владикавказ, 1991-1998 г.г) и Московского государственного горного уцивепситета(!998г.). Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 10 статьях.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 7 таблиц, 44 рисунка, список литературы из 66 наименований.
