Большое количество элементов отрицательно влияет на скорость их отображения. Область моделирования имеет алгоритмы оптимизации вывода элементов. При увеличении проекта система не выводит скрытые за областью видимости элементы, но при уменьшении проекта тратит больше процессорного времени на построения.

На скорость работы в 2D-окнax влияют параметры, установленные с помощью диалогового окна настройки параметров окружающей среды, раздела More Options (Дополнительные параметры). Параметр Model Display in 2D Navigator (Показ модели при 2D-навигации) может быть установлен как Simplified Model (Упрощенная модель) для ускорения панорамирования. Остальные опции управляют отображением определенных элементов окна.

На скорость работы значительно влияют векторные штриховки. Данный элемент системы является зависимым от масштаба, и при уменьшении или увеличении изображения параметры штриховок требуют пересчета, что занимает определенное время. В некоторых случая происходит замена узоры на однородную штриховку, но для большей эффективности можно включить замену обычной штриховки на растровую, которая не масштабируется. Для этого необходимо отключить параметр Vectorial Hatching (Векторная штриховка) из меню View (Вид) \ On-screen View Options (Параметры вывода на экран). Отображение штриховок на экране изменится, но при выводе на плоттер или на принтер будет использоваться векторная штриховка.

При использовании в проекте фонового элемента, выводимого с помощью инструмента Virtual Trace (Фон), время обновления изображения активного окна значительно увеличивается. Панорамирование, а также уменьшение и увеличение содержимого текущего окна влечет за собой обновление и фонового изображения. Если в качестве фона применяется разрез / фасад, то скорость обновления падает еще больше, что связано с необходимостью дополнительных расчетов.

Автоматическое обновление фона можно отключить. Для этого нужно деактивировать опцию Update Autorebuild Model viewpoints Continuously (Непрерывно обновлять точки обзора авто-обновляемой модели) диалогового окна, вызываемого командой меню Options (Параметры) \ Work Environment (Рабочая среда проекта) \ Miscellaneous (Разное). При этом, осуществляя проектирование вручную, необходимо обновлять виды после редактирования элементов.

При создании фона с использованием фасада можно применять разные способы, которые будут влиять на скорость его отображения. При выборе и отображении фасада с помощью Project Map (Карта проекта) из навигатора скорость обновления 2D-окна на первом плане будет происходить быстрее. Если фасад будет отображен в качестве фона с помощью View Map (Карта видов), скорость обновления окна значительно снизится, что связано с проведением дополнительных вычислений.

Для ускорения работы с графическими элементами следует применять технологию DirectX, которая повышает качество 2D-визуализации, добавляет новые визуальные эффекты. Технология улучшает скорость прорисовки 20-элементов, используя для этих целей ресурсы видеокарты и освобождая от нагрузки центральный процессор.

Практически все видеокарты на сегодняшний день поддерживают данную технологию, и DirectX автоматически устанавливается и обновляется вместе с операционной системой Windows. Для корректной работы с данной технологией следует использовать последнюю версию драйвера видеокарты.

Кроме того в рассматриваемой среде моделирования реализована такая технология как гиперпоточность разработанная компанией Intel и использовавшаяся в процессорах семейства Pentium 4.

Среда использует преимущества работы на нескольких ядрах / процессорах в некоторых задачах, требующих большого объема вычислений, например, при формировании разрезов, фасадов и 3D моделей, при загрузке и сохранении, при обновлении чертежей и рендеринге LightWorks. Кроме того наилучшим образом использует ресурсы графического процессора. Многопоточность поддерживают следующие функции:

модуль рендеринга LightWorks;

сохранение файлов с возможностью сжатия данных;

размещение PDF-файлов в качестве чертежей (визуальный отклик при позиционировании чертежа).

Некоторые участки процессора дублируются, однако основные исполнительные ресурсы остаются такими же, как в «одноядерном» процессоре. Технология обеспечивает одновременное выполнение двух задач при условии, что только одна из них требует основных исполнительных ресурсов. Операционная система рассматривает гиперпоточный процессор как два процессора. Но две аналогичные задачи не могут выполняться параллельно. Для пользователей это означает, что модуль рендеринга LightWorks не будет выполняться на гиперпоточном процессоре быстрее, чем на обычном одноядерном процессоре. В некоторых случаях при включенной поддержке гиперпоточности может наблюдаться даже снижение скорости из-за некоторых особенностей таких процессоров.

Тем не менее, отмечается увеличение скорости выполнения на 15%, что сохраняет возможность использования таких систем для увеличения функционирования модели. Но при этом преимущества двух, четырех и более процессоров возможно ощутить только при наличии достаточного объема памяти. При недостатке оперативной памяти много времени будет уходить на считывание данных с жестких дисков, скорость работы которых значительно меньше.

Объем оперативной памяти имеет большое значение для производительности даже при применении современных жестких дисков, обладающих большим объемом кэш-памяти (внутренней памяти, предназначенной для ускорения доступа к данным).

Например, одного гигабайта памяти будет достаточно для однопроцессорного компьютера, но не для четырехпроцессорного, так как все четыре процессора будут пытаться поместить в эту память программы и данные. При недостатке оперативной памяти эти данные будут помещаться в виртуальную память (на жестком диске), что приведет к снижению производительности.

Выводы:

1) Был произведен анализ руководящих документов по антитеррору и проведения специальных операций, определены основные задачи, решаемые оперативным штабом, проанализированы задачи и на основе этого принято решение о разработке информационной 3D модели филиала которая призвана минимизировать количество материальных и людских потерь, что является главной задачей при проведении контртеррористических операций.

2) Проведен анализ современных методов 3D моделирования выбран наиболее совершенный и самый достоверный метод для создания копий реального объекта, позволяющий определение объемной формы с возможностью разграничивать внутренний и внешние области объекта, что необходимо для взаимовлияний компонент, обеспечение автоматического удаления скрытых линий, автоматическое построение 3D разрезов компонентов, что особенно важно при анализе сложных объектов, применение методов анализа с автоматическим получением изображения и информации по объекту, получение тоновых эффектов, манипуляции с источниками света.

3) Проанализированы функциональные возможности реализуемой имитационной 3D модели: возможность создания множества разнообразных видов из объемной BIM-модели. 3D-окно позволяет пользователю работать над моделью здания с любой точки и угла, получая доступ к любой части модели или комбинации элементов. Встроенные инструменты по визуализации проекта помогут легко продемонстрировать проект в виде статичного изображения или анимации. 3D-документ - позволяет запомнить любой вид, а затем работать как с обычным документом, управляя им, тем самым автоматизируя процесс сбора и обработки информации по потенциально опасному объекту.

4) Рассмотрены методы повышения оптимизации функционирования 3D модели позволяющие уменьшить вероятность ошибки построения модели и увеличить скорость ее отображения для ускорения работы с графическими элементами.



2. Разработка имитационной 3D модели, и базы данных филиала

2.1 Выбор и обоснование среды моделирования

Исходя из требований, предъявленных для создания проекта и уровня подготовленности в моделировании и работе с графикой, для разработки информационной 3D модели была выбрана система автоматизированного проектирования ArchiCAD 14. Система позволяет создавать гибкие архитектурные модели в реальном масштабе времени, виртуально хранить и представлять их параметры и величины, т.е. осуществлять связь трехмерной модели здания с общей базой данных, структура которой содержит наименования ее элементов с присвоенными атрибутами, таким образом, модель будет представлять собой единое целое. Также неотъемлемой частью остается подготовка пакета проектной документации и презентации.

Как результат работы системы могут быть получены различные чертежи, фото- и видеоматериалы, сметы и другие необходимые данные проекта.

Проектируемый объект состоит из множества стандартных конструктивных элементов, параметры которых могут быть легко изменены. Это стены и фундамент, окна и двери, балки и перекрытия и т.д. Также система позволяет добавлять новые нестандартные элементы. Для этого существует возможность использования готовых библиотечных элементов, которые содержатся в соответствующих файлах и папках (библиотеках). К ним относят строительные конструкции, окна, двери, фурнитуру, элементы оформления и т.д.

Функционирование ArchiCAD основано на стандартном интерфейсе диалоговых окон, которые могут отображать части, перспективы и проект в целом. При этом между всеми окнами существует динамическая связь, поэтому внесенные изменения в одном из окон отображаются также во всех остальных окнах ArchiCAD.

Проектирование в ArchiCAD можно разделить на несколько этапов:

построение элементов проекта и создание трехмерной модели;

оформление проекта: нанесение размеров, текстовых блоков, условных обозначений, составление сметы и т.д.

визуализация проекта, создание презентации;

подготовка проектной документации.

Проектирование не является строго последовательным процессом, и потому указанные этапы обычно выполняются параллельно, одновременно вносятся изменения и дополнения, происходит доработка моделей.

Для создания и дальнейшего редактирования элементов проекта в системе представлен ряд технологий, позволяющих наглядно и эффективно управлять процессом:

многофункциональные меню;

панели инструментов;

информационные панели;

панели навигации проекта;

интеллектуальный курсор, меняющий форму в зависимости от положения;

информационные подсказки;

отображение координат.

Для создания какого-либо элемента необходимо выбрать его из списка доступных объектов на панели инструментов, затем определить его параметры, вызвав диалоговое окно настройки параметров, после чего осуществить построение в 2D - окне.

Для изменения свойств уже существующих элементов следует сначала выделить требуемые элементы, а затем выполнить редактирование одним из доступных способов (графически либо посредством команд меню и диалоговых окон системы).

В ArchiCAD 14 реализована работа в цикле BIM (Building Information Modeling - информационное моделирование здания), который представляет собой общее информационное поле при моделировании здания. Данная технология предполагает связь трехмерной модели здания с общей базой данных, структура которой содержит наименования ее элементов с присвоенными атрибутами.

Таким образом, модель будет представлять собой единое целое. Если изменения коснулись одного из ее элементов, другой, связанный с ней элемент также изменится.

Информационная модель здания (BIM) (Building Information Model) - это: хорошо скоординированная, согласованная и взаимосвязанная, поддающаяся расчетам и анализу, имеющая геометрическую привязку, - пригодная к компьютерному использованию, допускающая необходимые обновления числовая информация о проектируемом или уже существующем объекте.

Применение информационной модели здания существенно облегчает работу с объектом и имеет массу преимуществ перед прежними формами проектирования.

Прежде всего, оно позволяет в виртуальном режиме собрать воедино, подобрать по предназначению, рассчитать, состыковать и согласовать создаваемые компоненты.

В отличие от традиционных систем компьютерного проектирования, создающих геометрические образы, результатом информационного моделирования здания обычно является объектно-ориентированная цифровая модель как всего объекта, так и процесса его строительства.

Если рассматривать данный продукт с точки зрения получения информации из модели, то информационная модель - это специальным образом организованный и структурированный набор данных из одного или нескольких файлов, допускающий на выходе как графическое, так и любое иное числовое представление, пригодное для последующего использования различными программными средствами проектирования, расчета и анализа модели и всех входящих в него компонентов и систем.

Сама информационная модель здания как организованный набор данных об объекте непосредственно используется создавшей ее программой. Но специалистам важно также иметь возможность брать информацию из модели в удобном виде и широко использовать в своей профессиональной деятельности вне рамок конкретной BIM-программы.

Отсюда возникает еще одна из важных задач информационного моделирования - предоставлять данные об объекте в широком спектре форматов, технологически пригодных для дальнейшей обработки компьютерными или иными средствами.

Поэтому современные BIM-программы предполагают, что содержащуюся в модели информацию о здании для внешнего использования можно получать в большом спектре видов, как представлено на рисунке 18.

Рисунок 18 - Спектр видов получаемых из 3D модели

К таким формам вывода содержащейся в BIM информации о здании, прежде всего, относятся:

чертежная 2D рабочая документация и чертежные 3D-виды моделей;

плоские 2D файлы и объемные 3D модели для использования в различных CAD-программах;

таблицы, ведомости, спецификации;

файлы для использования в Интернет;

файлы с инженерными заданиями на изготовление входящих в модель изделий и конструкций;

результаты тех или иных специальных расчетов;

видеоматериалы, отражающие моделируемые процессы;

файлы с данными для расчетов в других программах;

файлы презентационной визуализации и анимации модели;

виды объемных разрезов и других полных или не полных фрагментов проектируемого здания, как показано на рисунке 19;

файлы для трехмерной печати;

любые другие виды предоставления информации, которые потребуются при проектировании, строительстве или эксплуатации здания.

Рисунок 19 - Трехмерный разрез здания

Исходя из выше перечисленных достоинств среда моделирования ArchiCad выбрана для построения и анализа 3D модели филиала.



2.2 Построение разрабатываемой 3D модели

Для того чтобы создать модель реальной местности необходимо начертить примерный план на бумаге или в графическом редакторе, как показано на рисунке 20. В данном случае карта местности была сделана со спутника через сервис google. Оно представляет собой панорамное изображение, сшитое из 16 снимков.

Рисунок 20 - Панорамное изображение проектируемой местности

В процессе проектирования 3D модели были определены следующие этапы разработки:

1) Построение виртуальной модели. На этом этапе создаются планы этажей; определяются местоположение, форма и взаимная ориентация несущих стен и перегородок; проектируются двери и окна; кладутся балки и перекрытия; устанавливаются лестницы; проектируется крыша; размещаются мебель и источники освещения; разводятся сети распределительных систем, то есть фактически строится виртуальная модель проекта. Выполнить эту работу можно благодаря наличию в ArchiCAD инструментов трехмерного моделирования и библиотек объектов строительных и других элементов.

2) Оформление чертежей. На этом этапе строятся дополнительные виды (разрезы, фасады, трехмерные проекции и т.д.), наносятся размеры и выносные надписи, условные обозначения, технические требования, проставляются отметки уровней и прочие элементы оформления. Составляются спецификации и сметы, готовятся презентационные материалы для представления заказчику.

3) Подготовка комплекта проектной документации. Конечный итог разработки проекта - документация, которая может быть подготовлена в электронном виде или в виде твердых копий, то есть обычных бумажных чертежей и текстов.

Построение объемной модели имеет целью определить структуру проекта, в результате чего появляется возможность получить необходимую информацию об объекте проектирования. Использовать эти сведения можно в любом аспекте: от проведения виртуальных экскурсий до разработки и планирования операций штурма.

Рассмотрим проектирование 3D модели на примере 130 учебного корпуса филиала.

Одним из пунктов первого этапа проектирования является настройка параметров этажей. При разработке модели в среде ArchiCAD работа осуществлялась с этажом. Под этажом понимается пространство, ограниченное определенной высотой, в котором размещаются строительные элементы, детали конструкций, объекты интерьера и т.п. ArchiCAD позволяет переключаться между этажами проекта, копировать и переносить объекты с этажа на этаж, видеть одновременно несколько этажей, чтобы определить относительное размещение объектов.

Разработка была начата с определения количества и взаимного расположения этажей здания. Окно настройки параметров этажей Story Settings (Настройки этажа) изображено на рисунке 21. Вызывается командой главного меню DesignStory Settings (Проектирование, Параметры этажа). В верхней части данного окна расположен список этажей. В соответствии со стандартами проектирования, первый этаж называется Ground Floor (Наземный этаж) и имеет номер 0, второй имеет номер 1, третий - 2 и т.д. Номера этажей отображаются в поле №. (Номер), расположенном в левой части списка этажей. Активизировать необходимый элемент списка этажей можно щелчком кнопки мыши на любом из полей и редактировать находящуюся там информацию.

Рисунок 21 - Окно настройки параметров этажей

В поле Name (Наименование) вводится имя этажа. Каждому этажу даны произвольные имена, обеспечивая удобство работы с ними. В поле Elevation (Возвышение) указывается высота нижней точки этажа относительно нулевого уровня, за который по умолчанию принимается уровень пола этажа, имеющего номер 0. Поле Height to Next (Высота этажа) определяет разность возвышений смежных этажей, то есть фактически высоту этажа. Поля Elevation (Возвышение) и Height to Next (Высота этажа) взаимосвязаны, поэтому при вводе информации в одно из этих полей значение другого пересчитывается автоматически. Установка флажка в этом поле обеспечивает автоматическую отрисовку на разрезах линий уровня помеченного этажа.

Таким образом, работу по проектированию этажей здания можно описать следующими действиями:

открывается окно Настройки этажа;

на один из имеющихся в проекте этажей, разработчик помещает необходимые объекты, например стены, окна, двери, колонны, предметы интерьера и т.п.

при необходимости редактируются настройки этажа с присвоением ему необходимого имени, а также с установкой возвышения и высоты. На этом подготовительная работа завершена - теперь быстрое построение;

с помощью кнопок Insert Above (Поместить над) и Insert Below (Поместить под) создается необходимое количество этажей с установкой их параметров;

активизируется этаж с установленными на предварительном этапе объектами;

устанавливаются флажки напротив типов объектов, которые необходимо скопировать, или снимаются с тех, которые копировать не нужно;

активизируется очередной этаж;

нажимается кнопка Paste Selected Types (Вставить выбранные типы объектов) - в списке сценария групповых действий появляется строка Paste to n (Вставить на n-й этаж).

Следующий пункт - формирование стен этажа. Для построения стен использовался инструмент Wall (Стена). После выбора этого инструмента на информационной палитре появятся элементы управления, предназначенные для настройки параметров стены, как показано на рисунке 22.

Рисунок 22 - параметры настройки стены



Окно установки параметров стены Wall Default Settings (Настройки параметров стен по умолчанию) вызывается нажатием кнопки - первой кнопки информационной палитры.

Окно установки параметров стены Wall Default Settings (Настройки параметров стен по умолчанию), как на рисунке 23, вызывается нажатием кнопки - первой кнопки информационной палитры.

Элементы управления, с помощью которых определяется положение стены, ее форма и размеры, находятся в разделе Geometry and Positioning (Форма и расположение).

Рисунок 23 - Окно установки параметров стены

Первые три поля данного раздела предназначены для установки высоты стены, возвышения основания стены относительно уровня текущего этажа и относительно одного из базовых уровней проекта. По умолчанию за базовый уровень принят уровень первого этажа. При изменении значения одного из двух последних полей будет меняться и другое, так как они взаимосвязаны. Если за базовый уровень принят Project Zero (Нулевой уровень проекта), то для первого этажа эти значения будут совпадать.

Форма стены определяется с помощью кнопок, расположенных в правой части раздела. Первый ряд кнопок позволяет указать один из трех вариантов расположения базовой линии стены, по которой будут сопрягаться смежные стены: по оси стены или со смещением к одной или другой стороне. При выборе базовой линии со смещением в текстовом поле, расположенном справа от кнопок, можно указать значение смещения базовой линии от края стены.

Геометрические методы построения стен различны и выбираются с помощью кнопок, расположенных в соответствующем разделе информационной палитры.

Формирование перекрытий под перекрытием в ArchiCAD подразумевается плоский элемент, подобный полигональной стене. Для построения перекрытий используется инструмент Slab (Перекрытие), вызываемый кнопкой палитры инструментов.

Материал для объемного отображения перекрытия можно выбрать отдельно для верхней, нижней и торцевой граней в разделе Model (Модель) окна Slab Default Settings (Настройки параметров перекрытия по умолчанию), которое вызывается кнопкой информационной палитры.

Для построения перекрытия необходимо определить его контур, используя один из методов, который выбирается нажатием соответствующей кнопки информационной палитры. Имеется три метода: построение прямоугольного контура, прямоугольного контура с поворотом и произвольного контура. Все эти методы рассматривались ранее при построении линий, полилиний и стен.

Самый сложный объект здания - крыша, так как она может иметь разнообразные формы, а ее конструкционные элементы - скаты - расположены в пространстве в разных плоскостях. Скаты могут быть прямоугольной или многоугольной формы. Положение скатов определяется двумя параметрами: базовой линией, располагающейся на нижней грани ската и параллельной плоскости этажа, и уклоном - углом наклона плоскости ската к горизонтальной плоскости. Направление уклона ската крыши на плане этажа определяется по риске, расположенной на базовой линии ската. Она направлена в сторону возвышения ската. Для построения крыш в программе используется инструмент Roof (Крыша), кнопка вызова которого находится в разделе Design (Проектирование) палитры инструментов. Нажатие этой кнопки отображает элементы управления инструмента построения крыш на информационной палитре, как изображено на рисунке 24.

Рисунок 24 - Элементы управления инструмента построения крыш

Чтобы получить полное представление о построенном объекте, можно переключиться в окно просмотра и редактирования трехмерного изображения, нажав на клавиатуре клавишу F3, как на рисунке 25.

Рисунок 25 - Объемное изображение крыши

Для создания дверей нужно нажать кнопку палитры инструментов Door (Дверь) - на информационной палитре появятся элементы управления настройкой параметров двери, как показано на рисунке 26.

Рисунок 26 - Элементы управления настройкой параметров двери

В правой части раздела Parameters (Параметры) расположены поля для ввода ширины и высоты двери. Открывающийся список содержит способы привязки двери к основанию стены (Sill to Wall Base) или уровню этажа (Sill to Story), причем в качестве точки привязки можно выбрать основание (Sill) или притолоку (Header) двери.

Левая часть раздела Parameters (Параметры) содержит в себе все параметры объекта. При необходимости можно корректировать их прямо в этом окне, но удобнее делать это в специально предназначенных окнах соответствующего раздела.

Создание двери. После выбора инструмента Door (Дверь), настройки ее параметров и выбора места вставки программа ArchiCAD, в соответствии с типом и установленными параметрами вырезает в стене необходимый проем и вставляет туда дверь. Осуществляется настройка параметров, после чего спроектированный тип двери, во-первых, можно сохранить с помощью кнопки Favorits (Избранное), во-вторых, поскольку дверь является обычным объектом ArchiCAD, ее можно копировать, перемещать, размножать, то есть выполнять многие действия, предназначенные для редактирования объектов ArchiCAD, как на рисунке 27.

Проектирование окон. Для создания окон предназначена кнопка Window (Окно), расположенная в разделе Design (Проектирование) палитры инструментов. Использование данной кнопки отображает на информационной палитре элементы управления настройками параметров окон (рисунок 28).



а)

б)

Рисунок 27 - Изображение двери на плане этажа (а) и в объеме (б)

Рисунок 28 - Палитра управления в режиме построения окна

Рассмотрим параметры окон в диалоговом окне их настроек по умолчанию, как изображено на рисунке 29, открываемом кнопкой, расположенной на информационной палитре.

Рисунок 29 - Окно настройки параметров окон

Многие параметры дверей и окон совпадают по своему назначению, так как окна и двери схожи между собой. Оба объекта вставляются в стену, для чего в ней вырезается проем.

Процесс построения окна ничем не отличается от процесса построения двери. На плане объекта в стене появится условное обозначение окна. Следует переключиться в окно трехмерного отображения и редактирования объекта и посмотреть результат построения.

Инструмент построения лестниц активизируется нажатием кнопки Stair (Лестница), расположенной на палитре инструментов. При этом на информационной палитре открываются элементы управления настройками параметров лестниц.

Окно Stair Default Settings (Настройки параметров лестниц по умолчанию).

Нажатие верхней кнопки раздела открывает список выбора настраиваемых параметров для отображения лестницы на плане этажа.

Чтобы вставить в план лестницу, нужно выполнить следующие действия.

нажать кнопку палитры инструментов;

открыть окно настройки параметров лестниц, нажав кнопку;

выбрать необходимый тип лестницы из библиотеки объектов и настроить ее параметры;

закрыть окно настройки параметров лестниц, нажав кнопку OK;

переместить указатель мыши к точке вставки лестницы и щелкнуть кнопкой мыши, чтобы завершить построение лестницы.

ЗАВЕРШЕНИЕ

2.3 Разработка базы данных информационной 3D модели филиала

Исходя из количества информации, с которым приходится иметь дело, при организации и планировании, использование баз данных может существенно облегчить и сократить время работы с документацией. Использование концепции баз данных позволяет:

повысить надежность, целостность и сохранность данных;

сохранить затраты интеллектуального труда;

обеспечить простоту и легкость использования данных;

обеспечить независимость прикладных программ от данных (изменений их описаний и способов хранения);

обеспечить достоверность данных;

обеспечить требуемую скорость доступа к данным;

стандартизовать данные в пределах одной предметной области;

автоматизировать реорганизацию данных;

обеспечить защиту от искажения и уничтожения данных;

сократить дублирование информации за счет структурирования данных;

обеспечить обработку незапланированных запросов к хранимой информации;

создать предпосылки для создания распределенной обработки данных.

Проектируемое программное средство будет применяться в работе оперативного штаба по проведению антитеррористической операции для автоматизации процессов управления в различных условиях обстановки.

Программное средство представляет собой комплекс 3D моделей, логически информационно увязанных между собой по предназначению, обеспечивающих эффективную работу командира оперативного штаба при организации операции.

Целями создания базы данных являются:

своевременное принятие решения командиром оперативного штаба в соответствии с полученной задачей или по обстановке;

своевременная разработка документов для боевого управления.

обеспечение организации взаимодействия групп при организации боя;

Проектируемая информационная модель (BIM-модель) является базой данных, содержащей 3D-информацию. Она позволяет автоматически создавать разрезы, фасады, планы, деталировочные узлы, 3D-виды и т.д.

Произведя назначения свойств, осуществлена настройка эти свойства, связка их с базой данных, назначены свойства другим элементам здания и собрана все в единую таблицу сметного задания.

Прежде чем начать работу, надо включить команды меню Расчеты (Calculate). Для этого выбирается команда «Окружающая среда» (Work Environment) из меню Параметры (Options).

Далее в диалоге Окружающая среда (Work Environment) необходимо найти и выбрать в левом древовидном списке раздел Меню (Menus) подраздела Схемы расположения команд (Command Layout Schemes). Затем щелкнув на кнопке Операции линейки меню (Menubar Options) необходимо выбрать команду Новое меню (New Menu), как изображено на рисунке 34. Зададим имя «Расчеты» (Calculate).

Наконец, переход к разделу Схемы расположения команд (Command Layout Schemes) в древовидной структуре диалога Профили окружающей среды (Work Environment Profiles) и щелкаем на кнопку Запомнить как (Store As). Задайте имя профиля «Мои команды» (My Commands) или то имя, которое вам нравится. Теперь ваши настройки сохранены и в будущем вы сможете легко их восстановить. Щелкаем на кнопку OK диалога Окружающая среда (Work Environment) и теперь панель меню ArchiCAD в верхней части экрана содержит пункт меню.

Теперь осуществляется создание параметров стены, которые далее используются в примере. На первом шаге создаются пользовательские свойства объекта (Custom Property Object), назначаемые стене определенного типа. Для этого выбираем команду «Новые спецификации» (New Properties) из меню «Расчеты» (Calculate).

После этого появится новый диалог с заголовком «Без имени-1». Щелкаем на раздел Компоненты (Components) в левой части диалога, а затем кнопку Новый (New) вверху. После этого шага в списке появится набор параметров, который позволит вам задать состав строительной конструкции и использовать его в отчетах и спецификациях в дальнейшем (рисунок 39). Эти параметры включают в себя:

набор баз данных (DB Set) - выбор, какую базу данных использовать для работы;

ключ (Key) - показывает, к какому разделу относится параметр;

имя-описание (Note) - описание параметра, появляющееся в таблице;

код (Code) - маркировка-обозначение параметра;

количество (Quantity), то есть расход параметра;

единицы изменения (Unit) параметра;

соотношение (Proportional With), то есть какой принцип расчета единицы параметра используется - метр, погонный метр.

Заполняем параметр стены, который опишет тип стены. Указываем свойства каждого компонента категории с параметрами, указанными ниже, как изображено на рисунке 40. Если расстояние между стойками взять равным 400 мм, то на погонный метр будет уходить 2,5 стойки (1000/400 = 2.5). Это и вводим в поле Количество, за единицу задаем «шт.» на длину стены.

Если хотите добавить компоненту, то еще раз нажмите кнопку Новый (New). Но давайте в этот раз свяжем ее с компонентой, уже существующей в базе данных. Для этого нажимаем на кнопку Связать с БД (Link to Database) и в появившемся диалоге Выбор компонент (Select Components) раскрываем библиотеку ArchiCAD_Библиотека (ArchiCAD Library для английской версии). В этой базе выбираем раздел Отделка (Finishes) и указываем отделку Плита стеновая гипсовая (Gypsum Wall Board).

Теперь есть две компоненты, связанные со стеной. Остается только сохранить новые свойства объекта (Custom Property Object) - для этого выбираем команду Сохранить (Save) из меню Файл (File), задаем имя «Каркасная стена 2x4» и сохраняем во встроенной библиотеке проекта.

На этом шаге мы свяжем созданные свойства объекта со стеной. Для этого дважды щелкнем на инструменте Стена (Wall). Переходим на закладку Смета и выносная надпись (Listing and Labeling). Снимаем галочку с опции Связать спецификации по критериям (Link Properties By Criteria) и выбираем опцию Индивидуально (Individually). В появившемся диалоге указываем «Вложенная библиотека», находим созданную нами спецификацию «Каркасная стена 2x4» и нажимаем на кнопку Связать (Link).

Если использование этих стен осуществляется в дальнейшем, то настраиваем для них штриховку в плане (либо задаем многослойную структуру) на панели Представление на плане и разрезе (Floor Plan & Sections), выставляем используемый слой, перья и цвет, затем нажимаем на кнопку Избранное (Favorites) в верхней части диалога.

Наконец, составление спецификации. Для этого сначала вычерчиваем несколько каркасных стен.

Закончив со стенами, переходим в пункт меню Документ\Каталоги и сметы\Смета компонентов\Основная (Document\Schedules and Lists\Component Lists\Basic).

Выводы:

1) Исходя из требований, предъявленных для создания проекта и уровня подготовленности в моделировании и работе с графикой, для разработки информационной 3D модели была выбрана система автоматизированного проектирования ArchiCAD 14.

2) В процессе проектирования 3D модели произведено построение виртуальной модели. Созданы планы этажей, определено местоположение, форма и взаимная ориентация несущих стен и перегородок, спроектированы двери и окна, положены балки и перекрытия установлены лестницы; спроектирована крыша; размещена мебель и источники освещения. На этапе оформления чертежей построены дополнительные виды (разрезы, фасады, трехмерные проекции и т.д.), нанесены размеры и выносные надписи, условные обозначения, технические требования, проставлены отметки уровней и прочие элементы оформления. Составлены спецификации и сметы.

3) Спроектирована информационная модель (BIM-модель) являющаяся базой данных, содержащей 3D-информацию. Она позволила автоматизировать процесс сбора и обработки информации по потенциально опасному объекту, создавать разрезы, фасады, планы, деталировочные узлы, 3D-виды и т.д. Произведено назначения свойств, осуществлена настройка этих свойств, связка их с базой данных, назначены свойства другим элементам здания и собрана все в единую таблицу сметного задания.



3. Экспериментальное тестирование информационной 3D модели

3.1 Проверка и оценка модели

Проверка или верификация модели подразумевает проверку ее достоверности или адекватности.

Верификация модели - проверка ее истинности, адекватности. В отношении к дескрипторным моделям сводится к сопоставлению результатов расчетов по модели с соответствующими данными действительности - фактами и закономерностями экономического развития.

Верификация информационной модели есть проверка соответствия ее поведения предположениям экспериментатора. Когда модель организована в виде вычислительной программы для компьютера, то сначала исправляют ошибки в ее записи на алгоритмическом языке, а затем переходят к верификации. Это первый этап действительной подготовки к имитационному эксперименту. Подбираются некоторые исходные данные, для которых могут быть предсказаны результаты просчета. Если окажется, что ЭВМ выдает данные, противоречащие тем, которые ожидались при формировании модели, значит, модель неверна, т.е. она не соответствует заложенным в нее ожиданиям. В обратном случае переходят к следующему этапу проверки работоспособности модели - ее валедации.

Под валедацией модели понимают проверку соответствия данных, получаемых в процессе машинной имитации, реальному ходу явлений, для описания которых создана модель. Производится тогда, когда экспериментатор убедился на предшествующей стадии верификации в правильности структуры (логики) модели. Состоит в том, что выходные данные после расчета на компьютере сопоставляются с имеющимися статистическими сведениями о моделируемой системе.

Адекватность модели - соответствие модели моделируемому объекту или процессу. Адекватность - в какой-то мере условное понятие, так как полного соответствия модели реальному объекту быть не может, иначе это была бы не модель, а сам объект. При моделировании имеется в виду адекватность не вообще, а по тем свойствам модели, которые для исследования считаются существенными.

Эта проверка заключается в определении степени соответствия модели реальности. Адекватность модели проверяется путем тестирования.

Адекватность модели - соответствие модели моделируемому объекту или процессу.

Понятия достоверности и адекватности являются условными, поскольку мы не можем рассчитывать на полное соответствие модели реальному объекту, иначе это был бы сам объект, а не модель. Поэтому в процессе моделирования следует учитывать адекватность не модели вообще, а именно тех ее свойств, которые являются существенными с точки зрения проводимого исследования. В процессе проверки модели необходимо установить включение в модель всех существенных факторов. Сложность решения этой проблемы зависит от сложности решаемой задачи.

Проверка модели также подразумевает определение той степени, в которой она действительно помогает при принятии решений.

Оценка модели подразумевает проверку ее правильности. Оценка построенной модели осуществляется путем ее тестирования.

Тестирование модели заключается в «прогонке» построенной модели, заполненной данными, с целью определения ее характеристик, а также в проверке ее работоспособности.

Для оценки результатов полученных моделей следует использовать знания предметной области. Так проверка адекватности 3D модели осуществлена при тестировании основных учебных корпусов филиала 130, 125, сверка соответствия реальному объекту, при выполнение предъявленных условий осуществлена в несколько этапов.

Сверка параметров реального объекта: линейных размеров, окон, проемов, дверей, лестниц, перекрытий и т.д. Верификация на первом этапе осуществлена при помощи планов здания 125 учебного корпуса.

Проведена оценка модели, проверка ее правильности, относительно реального объекта, по результатам которой можно сделать вывод о соответствие модели реальному объекту, той степени, в которой она действительно помогает при принятии решений.

Если результаты полученной модели считаются неудовлетворительными, следует вернуться на один из предыдущих шагов процесса, а именно: подготовка данных, построение модели, выбор модели.

Если же результаты моделирования эксперт считает приемлемыми, ее можно применять для решения реальных задач.

3.2 Руководство пользователя и программиста

1) Назначение программы. Программа предназначена для минимизации людских и материальных потерь, ускорения процесса сбора и обработки информации по потенциально опасному объекту (объекту штурма) при проведении специальных операций.

2) Условия выполнения программы. Для нормальной работы данной программы достаточно запустить ее на компьютере с конфигурацией, указанной в руководстве.

3) Выполнение программы. Программа представляет собой визуальное приложение с интерфейсом. Обращение к программе происходит напрямую, через клавиатуру.

Визуализация проекта программы осуществляется при помощи трехмерной навигационная среда - Virtual Building Explorer позволяющей в реальном времени ходить по виртуальному проекту. При этом можно включать режимы стерео отображения, гравитации и свободного полета, управлять слоями, различать проемы и твердые объекты, а также сохранять проход по зданию.

Четкость отображения границ элементов зависит от установленного режима Outlines (всего существует три режима, переход между которыми осуществляется по клавише «О»).

Совершая обход по модели (как в самой программе VBE, так и в презентационном файле), пользователь может с помощью встроенного меню изменять:

скорость своего перемещения;

угол обзора, высоту и радиус камеры;

прозрачность поверхностей модели;

яркость солнечного освещения и положение солнца.

Кроме того, при работе с моделью имеется возможность получить следующую информацию о выбранном элементе:

тип элемента;

слой элемента;

размеры элемента;

объем элемента;

индекс этажа, на котором расположен элемент.

Также, в программе и в файле презентации имеются следующие возможности:

с помощью клавиатурной команды «F5» пользователь может распечатать текущий вид модели в файл.bmp;

нажав «F8», пользователь переходит в ортогональный вид модели;

модель экспортируется из ArchiCAD в VBE вместе со всеми своими слоями, и пользователь может делать невидимыми элементы модели, отключая слои этих элементов;

пользователь может измерить расстояние между любыми двумя точками модели.

Работая с моделью в программе VBE, пользователь может записать последовательность обхода здания, используя определенные клавиатурные команды меню Gallery. Эти клипы сохраняются вместе с моделью в самозапускающемся файле, запуск клипов в файле презентации возможен из меню Gallery.

Модель, созданная в ArchiCAD 14 может быть экспортирована в Virtual Building Explorer и сохранена в само запускающийся файл.

Системные требования для визуализации проекта:

1) операционная система

Windows XP Professional x32 и x64 Edition

Windows Vista Ultimate, Business и Enterprise Edition

2) программное обеспечение

ArchiCAD 14 (сборка 2420) или выше. Для установки программы требуется Java версия 6 или выше.

3) Аппаратное обеспечение

Intel Pentium 4 или выше. Для полного использования возможностей ArchiCAD 14 по увеличению быстродействия рекомендуется установка многоядерного процессора.

4) оперативная память

Минимальный размер оперативной памяти - 4 Гб, рекомендованный размер для сложных моделей - 8 Гб и выше.

5) жесткий диск

Для полной установки VBE требуется 1 Гб свободного пространства на жестком диске. Для работы со сложными моделями и 3D визуализацией требуется дополнительно еще 2 Гб.

6) дисплей

VBE поддерживает разрешение 1024 на 768 или выше. Для работы в ArchiCAD требуется разрешение 1280 на 1024 или выше.

Руководство программиста:

1) Назначение и условия применения 3D модели. Информационная 3D модель предназначена для упрощения и ускорения процесса сбора и обработки информации о потенциально опасном объекте (объекте штурма). Для нормального ее функционирования она должна быть запущена на компьютере с техническими характеристиками указанными в руководстве пользователя.

2) Характеристики программы. Программа обладает следующими характеристиками: она выполнена в виде визуального приложения, все данные вводятся в окне программы и выводятся в нем же при обращении к необходимой информации по объекту, выполнение осуществляется быстро в силу использования эффективной среды моделирования.

3) Обращение к программе. Обращение к программе производится, так же как и обращение к обыкновенному приложению Windows.

Выводы:

1) Произведена верификация модели, т.е. проверка ее достоверности или адекватности, адекватность модели - соответствие модели моделируемому объекту. Определена степень соответствия модели реальности. Адекватность модели проверена путем тестирования, сравнения полученного виртуального объекта с реальным.

2) Разработанное руководство оператору и программисту позволяет быстро разобраться в структуре программы, содержании основных разделов программы и результативно использовать данный программный продукт в работе.



Заключение

Дипломная работа посвящена разработке базы данных информационной 3D модели ВУНЦ СВ «ОВА ВС РФ» (филиал г. Пенза), представляющая собой программный продукт. Разработанная 3D модель автоматизирует процесс сбора и обработки информации об объекте штурма оперативным штабом по проведению контртеррористической операции.

Сложность работы заключается в анализе методов проведения специальных операций и выявлению недостатков работы по ее проведению, с последующим их решением в аппарате 3D моделирования, оценки и повышения ее производительности.

В ходе выполнения дипломной работы на основе анализа руководящих документов по антитеррору и проведению3 специальных операций, определены основные задачи, решаемые оперативным штабом, по проведению контртеррористических операций и на основе этого принято решение о разработке информационной 3D модели филиала, которая призвана автоматизировать процесс обработки и сбора информации, об объекте штурма и минимизировать количество материальных и людских потерь, что является главной задачей при проведении контртеррористических операций.

В ходе проектирования 3D модели проведен анализ современных методов 3D моделирования, выбран наиболее совершенный и самый достоверный метод для создания копий реального объекта, позволяющий определение объемной формы с возможностью разграничивать внутренний и внешние области объекта, автоматическое построение 3D разрезов компонентов, что особенно важно при анализе сложных объектов, применение методов анализа с автоматическим получением изображения и информации по объекту.

Функциональные возможности реализуемой имитационной 3D модели предоставляют возможность создания множества разнообразных видов из объемной BIM-модели. 3D-окно позволяет пользователю работать над моделью здания с любой точки и угла, получая доступ к любой части модели или комбинации элементов. Встроенные инструменты по визуализации проекта помогают легко продемонстрировать проект в виде статичного изображения или анимации. 3D-документ - позволяет запомнить любой вид, а затем работать как с обычным документом, управляя им, тем самым автоматизируя процесс сбора и обработки информации по потенциально опасному объекту.

Представленные методы повышения оптимизации функционирования 3D модели позволяют уменьшить вероятность ошибки построения модели и увеличить скорость ее отображения для ускорения работы с графическими элементами.

Исходя из требований, предъявленных для создания проекта и уровня подготовленности в моделировании и работе с графикой, для разработки информационной 3D модели была выбрана система автоматизированного проектирования ArchiCAD 14.

В процессе проектирования 3D модели произведено построение виртуальной модели. Созданы планы этажей, определено местоположение, форма и взаимная ориентация несущих стен и перегородок, спроектированы двери и окна, положены балки и перекрытия установлены лестницы; спроектирована крыша; размещена мебель и источники освещения.

Произведена верификация модели, т.е. проверка ее достоверности или адекватности, соответствию модели, моделируемому объекту. Определена степень соответствия модели реальности. Адекватность модели проверена путем тестирования, сравнения полученного виртуального объекта с реальным.

Полученные результаты могут быть использованы при работе оперативного штаба по проведению контртеррористической операции в филиале ВУНЦ «СВ ОВА ВС РФ» (филиал г. Пенза), а также при других чрезвычайных ситуациях.

Направлением дальнейших исследований является интегрирование разработанной информационной 3D модели филиала с электронным расходом личного состава филиала, для более глубокой оценки и получения подробной информации по количеству личного состава подвергшегося нападению террористических групп. А так же повышения надежности функционирования модели, ее безотказной работы.



Список литературы

1. Крючков, А.В. ArchiCad 14 [Текст] / А.В. Крючков. - Москва: Астрель АСТ, 2011. - 448 с.

2. Орлов, А.А. ArchiCad. Начали [Текст] / А.А Орлов. - Санкт-Петербург: Питер, 2008. - 160 с.

3. Титов, С.В. ArchiCAd 13. Справочник с примерами [Текст] / С.В. Титов. - Москва: Фойлис, 2010. - 544 с.

4. Малова, Н.Л. Библиотечные элементы ArchiCAd на примерах [Текст] / Н.Л. Малова. - Москва: Форум-Инфа, 2009. - 176 с.

5. Фейлистов, Э.Р. Архитектурно - пространственное моделирование проектных решений в программе ArchiCAd [Текст] / Э.Р. Фейлистов. - Москва: Познавательная книга плюс, 2005. - 512 с.

6. Тозик, М.Э. ArchiCad и архитектурная графика [Текст] / М.Э. Тозик. - Москва: Форум-Инфра, 2008. - 654 с.

7. Дегтярев, Е.А. Компьютерная геометия и графика [Текст] / Е.А. Дегтярев. - Москва: Академия, 2010. - 192 с.

8. Маничев, А.В. Компьютерная графика [Текст] / А.В. Маничев. - Москва: МГТУ им. Баумана, 2007. - 392 с.

9. Веденская, В.Н. Терроризм: психологический аспект [Текст] / В.Н. Веденская. - Москва: Я+Я, 2011. - 155 с.

10. Кулагин, М.А. Актуальное моделирование, визуализация и анимация / М.А. Масленников. - Москва: БХВ-Петербург, 2003. - 458 с.

Размещено на Allbest.ru