Введение к работе
Актуальность работы. Применение САПР объектов строительства, и в частности ГИС, значительно повышает эффективность капитальных вложений, сокращает сроки проектирования и стоимость возведения объектов и комплексов за счет вариантной многопараметрической оптимизации, повышает надежность и качество осуществляемых строительных решений Выявление и изучение новых дополнительных факторов на стадии до- и проектных решений в сочетании с новыми современными отечественными и зарубежными технологиями и решениями позволяет повысить потребительские характеристики реализуемых проектов При строительстве новых объектов и реконструкции существующих появляется возможность предусмотреть в проектах особенности территории, а также изменение ее свойств и качеств в процессе эксплуатации
Рынок строительных услуг представлен все возрастающим количеством конкурирующих между собой предприятий и организаций различных форм собственности, осуществляющих свою деятельность на муниципальных землях При этом в конкурентной борьбе особое место приобретает интеграция объекта в существующую инфраструктуру города и, как следствие, инвестиции в ее развитие При этом самостоятельным товаром на рынке информационных услуг становится накопленная за десятилетия информация об экологических, гидрологических, инженерно-геологических условиях площадки строительства
Развитие малого бизнеса и рост доходов населения привели к тому, что доля индивидуального строительства и реконструкция существующего жилого фонда в центральных частях городов резко возросли Разработка документации нового строительства или реконструкции существующих объектов пока не имеет системного характера и не учитывает перспективы развития муниципальных образований При этом большие объемы геологических данных и документы многолетнего мониторинга не используются проекти-
ровщиками. Улучшение сложившейся ситуации возможно с использованием компьютерных технологий и геоинформационных систем муниципального масштаба, что подтверждает актуальность темы исследования
При проектировании зданий и сооружений существенная доля материальных затрат приходится на проведение геологических изысканий Данные, полученные путем бурения скважин, проектировщику приходится обобщать и обрабатывать вручную, что требует больших временных и финансовых затрат После обработки эти данные предоставляются муниципальным службам, дублируются в различных инстанциях Для упрощения описанного процесса целесообразно уже на предварительном этапе проектирования иметь оценочные характеристики того или иного строительного участка Кроме того, по прошествии нескольких лет бывает необходимо вновь получить информацию о данном участке, при этом зачастую гораздо проще (в смысле временных затрат) повторно провести изыскания, чем запрашивать соответствующие данные в муниципальных архивах. В связи с описанными выше проблемами, задача создания специализированной геоинформационной системы, предназначенной для обобщения, хранения и анализа информации, полученной во время инженерно-геологических изысканий, а также для нужд проектирования фундаментов зданий и сооружений является актуальной
Целью диссертационной работы является разработка методики создания специализированных ГИС (СГИС) для автоматизированного анализа свойств грунтов, физических и геохимических процессов при оценке их экологического состояния и решения градостроительных задач развития территорий и ее практическая реализация
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи. 1 Анализ отечественной и зарубежной практики создания геоинформационных систем муниципального уровня Изучение данных, получаемых в процессе инженерных изысканий, а также процесса их обработки
Разработка критериев анализа имеющихся данных, их формализация и структурирование на примере данных инженерных изысканий
Совершенствование методики создания муниципальной СГИС
Разработки методики создания программного ядра СГИС
Разработка интерфейса ввода информации в СГИС и сценариев работы пользователя с учетом функциональных особенностей и разнородности данных
Разработка архитектуры и реализация (программного ядра) СГИС в виде ядра и подключаемых модулей
Опытное внедрение СГИС для различных муниципальных образований
Предмет исследования - особенности применения и закономерности создания ГИС для автоматизации процессов проектирования и обработки геоэкологической информации
Методологические и теоретические основы исследования* работы отечественных и зарубежных ученых в области теории функциональных систем, системотехники, инфографии, теории информационных систем, а также прикладные исследования САПР объектов строительства
Достоверность результатов обеспечивается применением системного анализа, обоснованных теоретических методов, аппарата инфографическо-го исследования, а также результатами внедрения специализированной ГИС в реальных условиях городов Новочеркасска и Элисты
Актуальность темы диссертационного исследования определяется необходимостью в разработке специализированных программных средств для оценки и управления геоэкологической обстановкой, решения задач комплексного развития территорий муниципальных образований
Научная новизна: развита методика создания геоинформационных систем для оценки и управления геоэкологической обстановкой территорий,
предложена методика создания программного ядра геоинформационных систем;
доработан алгоритм интерполяции данных с использованием современных графических ускорителей;
сформулированы и предложены основные принципы построения типовой структуры программного ядра ГИС
Практическая значимость:
осуществлена возможность интерактивного построения пространственного распределения различных характеристик геологических и геоэкологических параметров,
предложены принципы интеграции ГИС в САПР объектов строительства,
получено свидетельство №20016111292 Российского агентства по патентам и товарным знакам о регистрации программы «Специализированная геоинформационная система «Подтопление г Новочеркасска грунтовыми водами»,
разработано ядро геоинформационной системы, позволяющей выполнять анализ экологической ситуации и упростить процесс принятия проектных решений на практике,
разработанное ядро было апробировано в процессе создания СГИС для г Новочеркасска и г.Элисты,
построены карты уровня грунтовых вод и просадочности грунтов для территории г.Элисты и их влияния на экологическую обстановку в городе,
осуществлено внедрение разработанной СГИС в ряде проектных и производственных предприятий Ростовской области,
разработаны критерии анализа геоэкологических данных, их формализация и структурирования на примере данных инженерно-геологических изысканий
Внедрение результатов. Результаты исследований, модели, информационные технологии автоматизированного проектирования с использованием специализированных ГИС внедрены для оперативного получения дан-
ных о негативных факторах подтопления для микрорайонов городской застройки при решении задач проектирования, эксплуатации и реконструкции объектов строительства, решения задач производства инженерно-геологических изысканий в ОАО ДОНПРОЕКТЭЛЕКТРО, ООО СП ТОП-ДИЗАЙН, ОАО 711 ВОЕНПРОЕКТ, НПФ ИЗЫСКАТЕЛЬ, ОАО СЕВКАВ-НИПИАГРОПРОМ, использованы при разработке проектов зданий и сооружений учебно-библиотечного корпуса ЮРГТУ (НПИ), жилого комплекса ОЛИМП в г Новочеркасске Разработанная СГИС применена в Ростовском Государственном строительном университете при выполнении работ по государственному контракту №36 ГК-Арх «Проведение и информационное обеспечение геотехнического мониторинга территорий городских округов «город Таганрог», «город Азов», «город Новочеркасск» Положения, выносимые на защиту:
методика создания геоинформационных систем с учетом необходимости разработки программного ядра,
алгоритм интерполяции данных с использованием современных графических ускорителей,
основные принципы построения типовой структуры программного ядра ГИС на примере г Новочеркасска и г Элиста
Апробация работы. Материалы диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах, защищены свидетельством РФ о регистрации программы и доложены на выставке «Инновационные разработки ЮРГТУ (НПИ)» (Новочеркасск, 2001), Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений» (Новочеркасск, 2003), П-ой Всероссийской выставке-ярмарке научно-исследовательских работ и инновационной деятельности студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений РФ "ИННОВ-2005", Международных научно-практических конференциях «Строительство» (Ростов-на-Дону, 2005-2006), IV Международной научно-технической конференции Волгоградского государственного архитектурно-
строительного университета (Волгоград, 2005), ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава и молодых ученых ЮР-ГТУ(НПИ) (Новочеркасск, 2001-2006). В 2004 г на практическом семинаре строительной кафедры Технического университета г Дрезден (Fakultaet Baumgenieurwesen, Technische Universitaet Dresden) был выполнен доклад по работе, получивший положительные отзывы
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений Основной текст диссертации содержит 120 страниц машинописного текста, 30 рисунков Список использованной литературы включает 105 наименований
