Градостроительный кадаст

Каждый студент получает комплект исходных данных и задание для вы­полнения курсового проекта. В комплект исходных данных входит: планово-картографический материал  и атрибутивные данные по объектам описания.

6.2. Алгоритм выполнения курсового проекта

Курсовой проект предполагает создание электронно-цифровой карты участка городской территории для пространственного анализа и решения прикладных градостроительных задач.

На первом этапе необходимо в САПР AutoCAD 14R создать векторную карту участка городской территории по растровой основе. Растровой основой является вычерченный план 4 кварталов на листе формата А4. Вторым этапом выполнения курсового проекта является создание тематической базы данных к каждому слою векторной карты. Тематическая база данных должна выполняться в среде ГИС ArcView 3.1.

Заключительный этап предусматривает проведение пространственного анализа участка городской территории и решение прикладных градостроительных задач с использованием модулей ArcView 3.1 Network Analyst и Spatial Analyst.

Примеры создания подобной электронно-цифровой карты и решения прикладных градостроительных задач находятся в виде презентаций в электронной библиотеке кафедры кадастра и геоинженерии по адресу: Демонстрационный материал\Студенческие работы\градкад_8.ppt и Демонстрационный материал\Студенческие работы\град_кад_997.ppt

6.3. Создание цифровой карты участка городской территории

               с помощью САПР AutoCAD 14R

Первым этапом создания цифровой карты является преобразование бумажной основы в растровое изображение. Для этого необходимо с помощью программы Photo Editor и сканера отсканировать свой участок городской территории и сохранить полученное растровое изображение в графическом формате jpeg в своей рабочей папке.

После создания растровой основы необходимо начинать работу в САПР AutoCAD 14R. AutoCAD работает со своими единицами длины, поэтому необходимо принять: 1 ед. AutoCAD = 1 м.

Первым шагом работы является вставка и масштабирование растрового изображения. Для вставки растрового изображения используется команда «Вставка / Растровое изображение». В ходе выполнения данной команды необходимо указать путь, по которому AutoCAD будет обращаться к файлу растрового изображения.

В результате выполнения предыдущей команды на экране появилась растровая карта. Для приведения ее к реальному масштабу необходимо выполнить команду «Масштаб» на панели инструментов «Редактирование». В ходе выполнения данной команды нужно указать «Ссылку», т.е. отношение реальной длины линейного объекта на местности к длине этого объекта на растре. После выполнения данной команды мы получили отмасштабированное растровое изображение участка городской территории, теперь можно приступать непосредственно к созданию цифровой карты.

Для создания цифровой карты и дальнейшей работы с ней в ArcView 3.1  нам необходимо создать следующие слои:

        Kvartal;

        Uchastok;

        House;

        Street;

        Height.

Для создания этих слоев необходимо выполнить команду «Слои». У каждого слоя должен быть свой цвет линий, которыми он будет прорисовываться.

Для создания объектов на нашей цифровой карте мы будем пользоваться инструментами рисования «Полилиния» и «Отрезок».

Слой «Kvartal» будет содержать полигональные объекты (кварталы). Поэтому при цифровании каждого квартала необходимо замыкать (выполнять команду «Замкни» в «Экранном меню») полилинию, которой прорисовывается квартал.

Слой «House» также будет содержать полигональные объекты, поэтому при цифровании зданий и сооружений необходимо замыкать полилинии описанным выше способом.

Слой «Street» будет состоять из отрезков, обозначающих оси улиц (отрезок должен проходить по середине улицы параллельно обеим сторонам кварталов). Требования к созданию данного слоя наглядно приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Пример создания слоя «Street»

На рисунке жирными линиями показаны кварталы, отрезками прорисованы оси улиц между двумя соседними кварталами, кружками обозначены вершины, т.е. в каждой вершине сходятся от двух до четырех отрезков (конец одного отрезка является началом другого и наоборот).

Слой «Height» состоит из точечных объектов (по 5-6 высотных отметок на квартал).

6.4. Работа в ГИС ArcView 3.1

6.4.1 Загрузка карты, созданной в САПР AutoCAD 14R

В программе ArcView для загрузки данных, созданных в AutoCAD, необходимо выполнить команду «Файл / Модули / Cad Reader». Далее необходимо создать новый «Вид» – открылось окно «View1». В этом окне создается электронно-цифровую карту участка городской территории.

Следующим этапом является установка масштаба нашей карты. Для этого нужно выполнить команду «Вид / Свойства» и установить единицы карты и единицы длины – метры.

После масштабирования начинаем процесс загрузки существующей карты.

Создаем следующие слои:

-         кварталы;

-         участки;

-         здания;

-         улицы;

-         высотные отметки.

Для этого выполняем команду «Вид / Добавить тему», далее в правом окошке указываем путь к файлу AutoCAD карты (в левом окне должен отобразиться искомый файл). Затем щелкаем один раз на значке перед названием нашего файла, появляется 4 типа данных, которые можно подгрузить; выбираем «polygon» и нажимаем «ОК». В результате добавилась CAD-тема, которая содержит все полигональные объекты AutoCAD карты. CAD-темы нельзя редактировать и привязывать к ним атрибутивную информацию, поэтому их необходимо преобразовать в шейп-файлы (темы ArcView).

Для того чтобы получить два шейп-файла – «кварталы» и «дома», необходимо выполнить следующие действия:

9)       сделать активным dwg-слой;

10)   выполнить команду «Тема / Свойства / Чертеж»;

11)   выбрать нужный CAD-слой;

12)   нажать «ОК»;

13)   выполнить команду «Тема / Преобразовать в шейп-файл»;

14)   сделать активным dwg-слой;

15)   повторить операции 2 – 5;

16)   удалить dwg-слой.

Аналогичные операции делаем с линейной и точечной темой.

6.4.2 Создание тематической базы данных

База данных к цифровой карте создается в ГИС ArcView 3.1.

К создаваемой карте необходимо привязать атрибутивную базу данных  по теме «Здания» следующей структуры:

-           общая классификация;

-           функциональное назначение;

-           тип;

-           вид;

-           площадь застройки;

-           этажность;

-           общая площадь;

-           процент физического износа.

В приложении А приведен классификатор, согласно которому в базу данных вводится информацию по каждому объекту недвижимости на электронно-цифровой карте.

По теме «Кварталы» и «Участки» необходимо создать базу данных, в которой будет содержаться информация о площади.

Тема «Высоты» содержит поле «Высотные отметки», где проставлены значения высот каждой точки.  

В теме «Улицы» Вам необходимо создать  таблицу атрибутивных данных, состоящую из 5 полей:

      Name (название);

      Lenght (длина);

      SpeedLimit (ограничение скорости);

      Seconds (время проезда данного участка дороги, вычисляется путем деления полей Lenght и SpeedLimit);

      Oneway (одностороннее движение).

В колонке Oneway необходимо выполнить  отметку об одностороннем движении или о его запрете следующим образом:

      ft- движение разрешено только от начала линии к ее концу, что соответствует направлению цифрования;

      tf- движение от конца линии к ее началу, что противоположно направлению ее цифрования;

      n- движение запрещено в обоих направлениях.

При отсутствии ограничений движения поле таблицы не заполняется. К каждой теме ArcView 3.1 создает базу данных, в которой содержится стандартная информация по всем объектам темы. Для того чтобы создать нужное для работы поле, необходимо выполнить следующую команду: «Редактировать / Добавить поле»; в появившемся окне нужно указать параметры создаваемого поля.

6.5. Пространственный анализ участка городской территории

По заданию преподавателя каждому студенту необходимо выполнить три запроса  по созданной электронно-цифровой карте.

Пример задания: «Сделать выборку жилых трехэтажных зданий с физическим износом  > 25 %».

Для выполнения такого запроса необходимо сделать активным слой «Здания». Далее нужно открыть «Конструктор запросов», в появившемся окошке указать следующие параметры запроса «этажность = 3 and процент физического износа > 25 %» и сделать выборку. Желтым цветом будут показаны выбранные по запросу объекты.

6.6. Решение транспортных задач

6.6.1 Общие положения

С помощью приложения Arcview Network Analyst будем решать задачи:

      поиска оптимального маршрута доставки товаров по магазинам с базы;

      поиска ближайшего пункта больницы от места дорожно-транспортного происшествия;

      определения зоны обслуживания больницы или магазина.    

Для начала следует подсоединить модуль Network Analyst. Для этого в меню «Файл» Вы выбираете команду «Модуль», напротив названия Network Analyst ставите метку.

После подключения в главном меню появится надпись Network.

Когда все темы отражены в ArcView, сделайте активной линейную тему «Улицы». При этом в меню Network станут активными операции:

      Find Best Route –  поиск лучшего маршрута;

      Find Closest Facility –  поиск ближайшего пункта;

      Find Service Area –  поиск территории обслуживания.

6.6.2 Указания по решению задачи поиска оптимального маршрута

Решаем первую задачу «Поиск оптимального маршрута для доставки товаров по магазинам с базы» (классическая задача коммивояжера). Для этого выберете в подменю операцию Find Best Route.

Перед Вами появилась таблица «Маршрут», в которой необходимо задать пункты (магазины), через которые требуется проложить маршрут. При этом первым пунктом всегда выбирается база, с которой будет осуществляться развозка товаров.

Это можно сделать двумя способами:

-           графически, задавая точки маршрута с помощью мыши;

-           задавая точки из существующей базы данных.

Для этого используется кнопка  Load Stops (загрузить точки).

При выполнении курсовой работы необходимо использовать первый способ. Для этого следует выбрать параметры проложения маршрута в меню Properties (Параметры). В стоимостном поле  (cost field) задается поле из существующей базы данных, по которому оцениваются критерии оптимальности маршрута, которыми могут являться либодлина маршрута, либо время движения по маршруту. По умолчанию этим критерием является длина маршрута.

Автоматически выставляются оценочные и рабочие единицы. В данном случае – это метры; точность (количество десятичных знаков при округлении) Вы должны задать в поле Round values at:.

Допускается оставить все эти параметры по умолчанию, для чего требуется поставить метку   «» в окошке Make default.

Для графического задания точек проложения маршрута необходимо в нижнем ряду панели инструментов выбрать инструмент «Расстановка меток с помощью курсора» (флажок со стрелкой). При помощи этого инструмента поставьте 3-4 метки на карте. В диалоговом окне имеются два параметра:

      Find best order – поиск просто лучшего варианта маршрута для охвата всех точек; 

      Return to origin – охват всех точек с возвратом в исходную позицию.

Вам необходимо отметить нужный параметр и в верхнем правом углу нажать кнопку «Маршрутизация». Вы получаете графическое решение вашей задачи. 

Текстовое описание решения Вашей транспортной задачи, т.е. описание маршрута можно получить нажатием кнопки «Direction» (Путевой лист), который можно распечатать сразу из программы или сохранить в формате txt.  Содержание информации в путевом листе можно контролировать в меню «Параметры», внутри окна «Путевой лист».

Если есть необходимость сохранить поставленные метки, через которые проходил маршрут, сделайте это перед закрытием окна с Вашим маршрутом.

При решении задачи поиска оптимального маршрута автоматически создается тема, которая может при необходимости использоваться Вами для дальнейшей работы.

6.6.3 Указания по решению задачи нахождения ближайшей больницы

Второй задачей, которую Вы должны решить, является «Нахождение ближайшей больницы от места дорожно-транспортного происшествия».

При выборе этой задачи в подменю на экране появляется диалоговое окно. В окошке Facilities (Объект) выбираете слой точечных объектов, расстояние до/от которых Вы будете искать. В нашем случае это больницы. Ниже в окне Number of facilities to find (количество возможных вариантов поиска) Вам необходимо задать свои требования к количеству вариантов.

Справа в диалоговом окне имеются два окошка: Travel from event  (движение от объекта) и Travel to event (движение к объекту). Вам необходимо поставить метку возле выбранного варианта решения задачи.  

Отметьте место дорожно-транспортного происшествия с помощью инструмента «Расстановка меток». Выбрав в правом верхнем углу диалогового окна кнопку «Маршрутизация», Вы получите решение данной задачи. Маршрутный лист по данной задаче Вы можете получить нажатием кнопки «Direction».