УДК 004.94

3D моделирование рельефа Алматинской области
(на примере Коктальского района)

Тастыбай Аружан Ғалымжанқызы – магистрант Казахского национального университета имени аль-Фараби.

Научный руководитель Курманбаев Олжас Сейтботан – Казахский национальный университет имени аль-Фараби.

Аннотация: Трехмерное моделирование земли как одна из важных моделирующих функций геоинформационных систем включает в себя две группы операций, первая из которых служит для решения задач создания модели рельефа, а вторая – помогает ее использовать. Земная поверхность является основой многих инженерных и строительных сооружений. Выбор правильных инструментов и методов ее моделирования часто определяет достоверность и правильность результатов. В качестве основного программного пакета мы выбрали AutoCAD Civil 3D 2018, который полностью отвечает решаемым задачам и позволяет бесплатно использовать его студентам вузов.

Ключевые слова: 3D модель, цифровоя моделирования, рельеф, геоинформационная система, земная поверхность.

Введение в науку терминов цифровое моделирование данных и цифровое моделирование Земли принадлежит двум американским инженерам из Массачусетского технологического института. Согласно их определению: «Цифровая модель местности – это статистическое представление непрерывной поверхности местности с множеством выбранных точек с координатами X, Y и Z в известной системе координат. Некоторые из них относятся к одним и тем же или схожим понятиям, а другие совершенно разные, поэтому на это стоит обратить внимание [4].

Цифровая модель рельефа-сложное понятие и включает в себя не только высоту точек, но и другие характеристики рельефа, такие как преломление и структурные линии и характерные точки [1].

Рисунок 1. Цифровая модель поверхности.

AutoCAD Civil 3D-это система компьютерного проектирования, предназначенная для цифрового моделирования объектов инфраструктуры и поверхности Земли, а также для создания проектной документации. AutoCAD Civil 3D позволяет загружать данные в проект в виде отдельных файлов, импортировать базы данных, Редактировать, Редактировать информацию, создавать 3D-модели, анализировать, принимать дизайнерские решения, извлекать данные во внешние файлы, а также система позволяет автоматически получать проектные документы чертежей [2].

Прежде всего, с геодезического прибора, на котором производилась топографическая съемка, полученные данные раскрываются в специальной программе. Точки координатной геометрии можно получить, отредактировав геодезические измерения в 3D-среде Autodesk Civil. Если в качестве основных исходных данных используются точки координатной геометрии, то они должны быть представлены в виде текстового файла и иметь как минимум четыре столбца: идентификатор точки, координаты X и y, высота Z. Столбцы должны быть разделены пробелом, запятой или другим разделителем. Пример такого файла показан на рисунке 2.

Рисунок 2 . Представление точек в виде текстового файла [сделано автором].

Как показано на рисунке, в первом столбце записан порядковый номер точек, во втором столбце-координаты X, в третьем столбце-координаты Y, в четвертом столбце-высота Z. Интервал столбцов разделен запятыми. Для открытия текстового файла точек в программе AutoCAD Civil 3D в первую очередь выбирается «инструменты создания точек» из команды «параметры». Точки-это основные элементы, используемые в 3D-конструкциях AutoCAD Civil. Они называются точками координатной геометрии и сильно отличаются от точечных узлов AutoCAD[3].

Рисунок 3. Диалоговое окно " создание точек "[создано автором].

В разделе меню "Пересечение" сгруппированы команды построения точек на пересечениях объектов, путей, направлений и расстояний, определяемых длиной радиуса [7].

Объекты могут быть линией, описательной линией, земельным участком или дугой, которые не обязательно пересекают дорогу, поскольку эта команда удлиняет любой объект, а затем определяет точку пересечения [6].

Для копирования точек в текстовом файле в программу выбирается команда «Импорт точек". Чтобы импортировать точки, в первую очередь необходимо ввести предварительно сохраненный файл значений в соответствии с форматом.

Рисунок 4 . Импорт текстового файла[сделано автором].

В соответствии с форматом, первое, что у нас есть, – это номера точек, второе северное направление, третье восточное направление, а четвертое-высота точек.

Прежде чем вы сможете импортировать, экспортировать или перенести эти точки, вы должны указать формат файла точки для каждого файла, где данные читаются или данные записываются [8].

В результате получается набор точек, снятых в селе Коктал.

Рисунок 5. Результат импорта текстового файла [сделано автором].

Далее с помощью импортированных точек создается поверхность рельефа. В навигаторе в области инструментов, кликнув правой кнопкой мыши по параметру страницы, выбирается пункт "Создать поверхность". По открывшемуся окну Выбираем стиль, давая название поверхности. Выбранный стиль представлен в виде горизонтальных, равносторонних треугольников или т. д. знаков.

В связи с проведением геодезических работ с целью создания дорог в селе Коктал, с введением точек трассы, нанесенных на поверхность земли, производится зачистка дорог. Для этого используется устройство « 3D полиния». Для полноты просмотра готового проекта, выделив объект и нажав правую кнопку мыши, выбирается «Просмотр объектов". Объект можно увидеть с различными изменениями. Готовый проект можно увидеть в трехмерном узоре с объемным тоном и разнообразить на другие виды. То есть тип, цвет, масштаб трехмерного объекта. Проект подготовлен в масштабе 1: 1000.

Рисунок 6. Цифровая модель рельефа села Коктал[разработано автором].

Список литературы

1. Eric Galin, Eric Guérin, Adrien Peytavie, Guillaume Cordonnier, Marie-Paule Cani, A Review of Digital Terrain Modeling. Computer Graphics Forum, Wiley, April, рр. 12 – 17, 2019.
2. Erik Kjems, Creating 3d-models for the purpose of planning, September, pp. 9 – 12, 2016.
3. Swetha Reddy, T.D. Subha, T. Suresh, T.D. Subash, A DTM Research based on the strategic process, December, pp. 3 – 5, 2020.
4. Э.Ф.Кочетова,Инженерная геодезия в автодорожном строительстве, Нижний Новгород, 2016.
5. Payal Gaikawad, A Review-Geometric Design of Highway with the Help of Autocad Civil 3D, May, pp. 5 – 6, 2019.
6. Butenko, K. Borovyk, A. Gerin, B. Gubkin, Creating a digital relief model by aerial photography materials in Civil 3D software, November, pp. 6 – 8, 2020.
7. Domenico D'Uva, Federico Eugeni, DTM to NURBS – A parametric approach to landscape modeling, November, pp. 7 – 9, 2020.
8. Antonio Luketić, Ivan Padovan, AutoCAD Civil 3D – Survey, June, pp. 11 – 14, 2011.