Cоздание информационных моделей для систем управления гражданскими и промышленными строительными объектами: создание геоинформационной подсистемы

РЕФЕРАТ 2
1. ВВЕДЕНИЕ 6
1.1. АННОТАЦИЯ 6
1.2. ПРЕДИСЛОВИЕ 6
1.3. ЦЕЛИ РАЗРАБОТКИ 8
1.4. ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ 9
1.5. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 10
1.6. АНАЛОГИЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ 11
2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 12
2.1. ВВЕДЕНИЕ 12
2.2. ИТЕРАТИВНЫЕ АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРИАНГУЛЯЦИИ ДЕЛОНЕ 12
2.2.1. Простой итеративный алгоритм 14
2.2.1.1. Итеративный алгоритм «Удаляй и строй» 14
2.2.2. Алгоритмы с индексированием поиска треугольников 15
2.2.2.1. Итеративный алгоритм с индексированием треугольников 15
2.2.2.2. Итеративный алгоритм с индексированием центров треугольников k-D-деревом 16
2.2.2.3. Итеративный алгоритм с индексированием центров треугольников квадродеревом 16
2.2.3. Алгоритмы с кэшированием поиска треугольников 17
2.2.3.1. Итеративный алгоритм со статическим кэшированием поиска 17
2.2.3.2. Итеративный алгоритм с динамическим кэшированием поиска 18
2.2.4. Итеративные алгоритмы триангуляции с изменённым порядком добавления точек 18
2.2.4.1. Итеративный полосовой алгоритм 18
2.2.4.2. Итеративный квадратный алгоритм 19
2.2.4.3. Итеративный алгоритм с послойным сгущением 20
2.2.4.4. Итеративный алгоритм с сортировкой вдоль кривой, заполняющей плоскость 21
2.2.4.5. Итеративный алгоритм с сортировкой по Z-коду 21
2.3. АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРИАНГУЛЯЦИИ ДЕЛОНЕ СЛИЯНИЕМ 22
2.3.1. Алгоритм слияния «Разделяй и властвуй» 22
2.3.1.1. Слияние триангуляций «Удаляй и строй» 23
2.3.1.2. Слияние триангуляций «Строй и перестраивай» 24
2.3.1.3. Слияние триангуляций «Строй, перестраивая» 24
2.3.2. Рекурсивный алгоритм с разрезанием по диаметру 25
2.3.3. Полосовые алгоритмы слияния 25
2.3.3.1. Алгоритм выпуклого полосового слияния 26
2.3.3.2. Алгоритм невыпуклого полосового слияния 27
2.4. АЛГОРИТМЫ ПРЯМОГО ПОСТРОЕНИЯ ТРИАНГУЛЯЦИИ ДЕЛОНЕ 28
2.4.1. Пошаговый алгоритм 28
2.4.2. Пошаговые алгоритмы с ускорением поиска соседей Делоне 29
2.4.2.1. Пошаговый алгоритм с k-D-деревом поиска 29
2.4.2.2. Клеточный пошаговый алгоритм 29
2.5. ДВУХПРОХОДНЫЕ АЛГОРИТМЫ...

1. Введение
1.1. Аннотация
Данный дипломный проект посвящен разработке методики, позволяющей создавать электронные информационные трёхмерные модели ландшафтов для позиционирования и привязки комплексов строительных сооружений, а также для обслуживания этих комплексов хозяйственными и специальными службами. Базовой при разработке моделей является система автоматизированного проектирования MicroStation. Методика создания моделей имеет отношение к области ИЭТР (интерактивных электронных технических руководств). В ходе выполнения работы был изучен ряд вопросов, связанных с триангуляцией трёхмерного набора точек, анализа устойчивости триангуляционных алгоритмов, принципов взаимодействия различных подсистем и методики создания геоинформационной подсистемы внутри системы управления гражданскими и промышленными строительными объектами.

1.2. Предисловие
За последние несколько десятков лет электронные вычислительные машины прошли путь от громоздких, медленных и сверхэнергозатратных комплексов, занимающих целые здания и потребляющих мегаватты энергии, до сверхбыстродействующих и высокоэкономичных микро-ЭВМ весом в несколько грамм. Такой резкий скачок в развитии вычислительной техники дал человечеству новые возможности, раздвинул границы понимания вещей, открыл перед ним широкие перспективы для работы и творчества, предоставив целый ряд новых инструментов. Одной из областей применения ЭВМ стали ИЭТР. И если вначале ИЭТР позволяли работать только с электронным текстом и плоскими чертежами, то впоследствии одной из новых возможностей электронных руководств стала возможность создавать виртуальные модели различных предметов и явлений, существующих или не существующих в реальном мире, и возможность интерактивно с ними взаимодействовать.
Термин “виртуальный” согласно словарю С.И.Ожегова трактуется как “несуществующий, но возможный”. Идея создания трёхмерного ландшафта не нова - еще с появлением первых больших ЭВМ программисты начали экспериментировать с математическими...

1.3. Цели разработки
Целями разработки методики создания геоинформационных подсистем являются:
Координатная привязка зданий, сооружений и коммуникаций;
Электронное моделирование коммуникаций;
Оценка возможностей системы MicroStation как платформы для создания геоинформационных подсистем;
Анализ перспективности ведения подобных разработок.

Результатом работы, в конечном счете, стала разработка начальной версии методики создания геоинформационных подсистем. Это значит, что работа будет продолжена, методика будет дорабатываться и совершенствоваться. На данный момент открытыми остаются вопросы, касающиеся интерфейса программы моделирования ландшафта, доработки функциональности MicroStation, а также методов триангуляции входного набора трёхмерных точек. Также пока открытым остается вопрос об автоматизации процесса внесения исходной информации в MicroStation. В будущем необходимо будет проработать вопрос о динамически перемещающихся и изменяющихся объектах.
В рамках дипломного проекта была создана тестовая виртуальная трёхмерная модель ландшафта. В соответствие с методикой были выполнены все этапы разработки модели. Тестовые испытания показали высокую эффективность работы модифицированных алгоритмов, а также адекватность модели.
Многомодульность разработанной методики, открытость форматов и простота идеологии делают ее гибкой и способной видоизменятся под требования различных проектов. Несмотря на дерзость задумки, результаты показали, что возможно реализовывать все этапы методики на ЭВМ среднего уровня, что возможно строить громадные модели трёхмерных ландшафтов строительных комплексов, а затем интерактивно взаимодействовать с ними в реальном режиме времени. Таким образом, можно сказать, что перед разработанной методикой открываются широкие перспективы, поскольку будущее электронных обучающих и информационных систем именно за подобными технологиями.