К вопросу создания 3D-моделей потенциально-опасных объектов

Размещено на http://www.allbest.ru/

К ВОПРОСУ СОЗДАНИЯ 3D-МОДЕЛЕЙ ПОТЕНЦИАЛЬНО-ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ

Иванов Виталий Евгеньевич, кандидат наук, преподаватель

Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России

В статье рассмотрены возможности программы ArchiCAD при создании 3D-моделей потенциально-опасных объектов и использования их с целью проведения анализа, моделирования, прогнозирования аварийных и чрезвычайных ситуаций.

В настоящее время предотвращение чрезвычайных ситуаций и минимизация последствий в результате аварий на различных объектах основывается на возможности оперативного принятия адекватных решений в условиях скоротечного изменения окружающей обстановки. Принятие обоснованных решений именно на начальных стадиях развития и ликвидации аварийной ситуации в наибольшей степени может обеспечить эффективное использование имеющихся сил и средств для скорейшей ликвидации аварии и минимизации ее последствий. Для повышения эффективности оперативного принятия адекватных решений широко используется информационные технологии и создаются трехмерные модели потенциально-опасных объектов [1-3].

Для создания 3D-моделей применяется трехмерная графика. Этот вид компьютерной графики вобрал в себя очень много из векторной, а также из растровой компьютерной графики. Применяется она при разработке дизайн-проектов интерьера, архитектурных объектов, в рекламе, при создании обучающих компьютерных программ, видео-роликов, наглядных изображений деталей и изделий в машиностроении и др. Трёхмерная компьютерная графика позволяет создавать объёмные 3D-сцены с моделированием условий освещения и установкой точек зрения.

Трёхмерная компьютерная графика, как и векторная, является объектно-ориентированной, что позволяет изменять как все элементы трёхмерной сцены, так и каждый объект в отдельности. Этот вид компьютерной графики обладает большими возможностями для поддержки технического черчения. С помощью графического редактора трёхмерной компьютерной графики ArchiCAD, можно выполнять наглядные изображения деталей и изделий машиностроения, а также выполнять макетирование зданий и архитектурных объектов, изучаемых в соответствующем разделе архитектурно-строительного черчения. Наряду с этим может быть осуществлена графическая поддержка таких разделов начертательной геометрии, как перспектива, аксонометрические и ортогональные проекции, т.к. принципы построения изображений в трёхмерной компьютерной графике частично заимствованы из них. Модели, созданные в данной программе содержат геометрические характеристики постройки в целом и составляющие конструктивных элементов, характеристики используемых материалов, готовых элементов (например, мебели), параметры освещения и т.д. [4-8].

Программа ArchiCAD имеет «дружественный» интерфейс и ориентирована на проектирование зданий и сооружений. Модель здания в данной программе собирается по технологии BIM (Building Information Modeling). Это означает, что при моделировании здания все элементы в нем изначально взаимосвязаны, и изменение параметров какого-либо объекта влечет за собой автоматическое обновление всех связанных с ним данных. Например, при изменении ширины нескольких окон или дверей в готовом проекте, данные автоматически поменяются на всех этажах, фасадах, разрезах и 3D видах. Более того, данные обновятся в спецификации, схеме заполнения оконных и дверных проемов, ведомости проемов, поменяются выносные размерные цепочки и отметки на фасадах и т.д. Для создания сложных объектов в данной программе предусмотрен -- инструмент Морф. В связи с этим нет необходимости в импорте специальных объектов из других программ. Морф не имеет геометрических ограничений: любое ребро и любая грань могут быть перемещены в любом направлении. В связи с этим предоставляется возможность создавать элементы требуемой формы. Графический интерфейс использует хорошо известные методы и способы взаимодействия: выбор любого ребра, «захват» любой точки поверхности или комбинации подэлементов для изменения морфа с помощью локальной панели, использование оперативной визуальной обратной связи. Морф является полноценным элементом ArchiCAD, который присутствует во всех видах и списках и может быть классифицирован для экспорта в программы конструкторского проектирования. В ArchiCAD реализована возможность совместной работы над одной моделью, так как проектирование и строительство зданий является очень сложным процессом, который требует очень четкого взаимодействия и сотрудничества всех членов рабочей группы по созданию трехмерной модели. Одним из ключевых факторов успешной совместной работы является эффективное распределение проектных данных между участниками проекта. Совместная работа позволяет сократить время для создания трёхмерных моделей различной сложности. Передовая технология Teamwork Archi CAD предполагает интегрированный обмен и совместное использование данных всеми членами рабочей группы, участвующими в разработке проекта. Одним из важных инструментов программы Archi CAD является инструмент 3D-сетка, с помощью которой можно создавать 3D-рельеф местности по топографической карте, путем построения горизонталей (рис. 1).

Если необходимо построить рельеф по тахеометрической съемке, используя данные в формате X, Y, Z, то необходимо использовать Archi Terraplug-in для Archi CAD. Построение трехмерной модели рельефа с учетом высотных отметок позволяет оценить возможную площадь затопления при наводнении или прорыве плотины. С целью минимизации социально-экономических последствий чрезвычайных ситуаций в результате аварий на плотине, необходимо создавать их трехмерные модели и прилегающую к ним территорию. Средствами Archi CAD можно рассчитать объем воды в водохранилище и возможную зону затопления. Одним из примеров использования трехмерной информационной модели участка города для прогнозирования различных сценариев развития чрезвычайной ситуации и оценки возможных последствий является 3D модель ландшафта озера Мылка и «Мылкинской дамбы», расположенных в г. Комсомольск-на-Амуре. Созданная 3D модель данной местности позволяет не только детально изучить район чрезвычайной ситуации, возникшей в результате наводнения, но и спрогнозировать различные сценарии событий, возможные при повышении уровня воды или прорыве дамбы, защищавшей жилые районы от затопления.

Рисунок 1. Построение горизонталей в ArchiCAD.

аварийный макетирование здание черчение

Используя единую информационную модель определенного участка города можно проводить анализ, моделирование, прогнозирование аварийных и чрезвычайных ситуаций и проводить отработку действий по их устранению. Трехмерная модель, созданная в программе ArchiCAD проста для восприятия, позволяет обучающемуся детально погрузиться в возможную обстановку развития чрезвычайной ситуации и на ее основе принять тактически грамотные управленческие решения.

Список литературы

1. Иванов В.Е. Инженерно-проектировочные решения для разработки типового класса подготовки пожарных-спасателей // В.Е. Иванов, В.В. Киселев, П.В. Пучков, И.А. Роммель / Фундаментальные и прикладные вопросы науки и образования: Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 2-х частях. Смоленск. 2016. С. 27-29.

2. Иванов В.Е. Трехмерное моделирование как одно из направлений информатизации учебного процесса // В.Е. Иванов, С.А. Никитина, В.П. Зарубин / Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. Воронеж. 2014. Т. 2. № 1 (5). С. 36-38.

3. Иванов В.Е. Трехмерная графика и область ее применения в учебном процессе // В.П. Зарубин, В.Е. Иванов / Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. Санкт-Петербург. 2015. № 12-3. С. 107-109.

4. Легкова И.А. Использование трехмерной графики при изучении устройства узлов механизмов // И.А. Легкова, В.П. Зарубин, В.Е. Иванов / Аграрная наука в условиях модернизации и инновационного развития АПК России. Сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции с международным участием, посвященной 85-летию Ивановской государственной сельскохозяйственной академии имени Д.К. Беляева. Иваново. 2015. С. 140-143.

5. Иванов В.Е. Внедрение 3D технологий в учебный процесс. // В.Е. Иванов, И.А. Легкова, А.А. Покровский, В.П. Зарубин, Н.А. Кропотова / Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Современное научное знание: теория, методология, практика» в 3-х частях. ООО «Новаленсо». - Смоленск, 2016. С. 37-39.

6. Легкова И.А. Визуализация учебного материала средствами системы КОМПАС-3D // И.А. Легкова, С.А. Никитина, В.П. Зарубин, В.Е. Иванов / Современные проблемы высшего образования: материалы VII Международной научно-методической конференции. С.Г. Емельянов (отв. редактор). Курск. 2015. С. 34-38.

7. Киселев В.В. Применение интерактивных форм обучения для развития профессионально-деловых качеств курсантов // В.В. Киселев, В.Е. Иванов, И.А. Легкова / Новейшие достижения в науке и образовании: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. Смоленск. 2016. С. 133-135.

8. Кропотова Н.А. Формирование компетентного специалиста для работы в экстремальных условиях. / Н.А. Кропотова. // NovaInfo.Ru (Электронный журнал.) - 2016. - № 54. Т. 2. С. 293-296.

Размещено на Allbest.ru