Трансформація шарів топографічного плану масштабу 1:500 при конвертації з формату AutoCAD (.dwg) у базу геоданих (.gdb) для потреб містобудування

Abstract

Актуальність теми. Сучасний етап розвитку геодезичних послуг та інженерно-геодезичних вишукувань характеризується стрімким переходом від класичних графічних моделей до інтелектуальних геоінформаційних систем (ГІС). Одним із найбільш трудомістких процесів у цій сфері залишається камеральна обробка великомасштабних топографічних планів (зокрема, масштабу 1:500), які традиційно створюються в середовищах автоматизованого проектування (CAD/AutoCAD). Проте, безпосереднє використання CAD-креслень для просторового аналізу, кадастрового обліку чи містобудівного моделювання є неефективним через відсутність у них жорсткої топологічної структури («вузол- лінія-полігон») та структурованих семантичних баз даних. Традиційні підходи до конвертації даних із CAD у ГІС базуються на значній частці ручної праці оператора, що призводить до великих затрат часу та виникнення помилок «людського фактора» при перекодуванні об'єктів. Більше того, процес ускладнюється технічними аномаліями: наявністю складних 3D- кривих (CompoundCurveZ), які блокують імпорт у ГІС, та внутрішніми обмеженнями драйверів операційних систем (таких як OpenFileGDB), що викликають блокування файлових потоків при пошаровому циклічному записі. Таким чином, розробка та впровадження методів автоматизованої просторово- семантичної трансформації топографічних даних із застосуванням сучасних інструментів програмування (Python API в середовищі QGIS/ArcGIS) є надзвичайно актуальним науково-практичним завданням для сучасної геодезичної галузі. Мета дослідження полягає в теоретичному обґрунтуванні, розробці та практичній реалізації трансформації шарів топографічного плану масштабу 1:500 при конвертації з формату AutoCAD (.dwg) у базу геоданих (.gdb) для потреб містобудування. Для досягнення поставленої мети було визначено наступні завдання: - вивчити чинну нормативно-технічну базу щодо кодування та класифікації топографічних об'єктів масштабу 1:500, а також архітектурні особливості збереження просторових даних у форматах .dwg та .gdb; - розробити та програмно реалізувати алгоритм автоматизованої трансформації формату .dwg у .gdb ; - проаналізувати результати реалізації автоматизованого підходу до трансформації формату .dwg у .gdb. Об’єкт дослідження ‒ процес конвертації, структурування та інтеграції цифрових топографічних даних великомасштабного картографування при переході з формату .dwg у .gdb. Предмет дослідження ‒ методи, алгоритми та програмні засоби автоматизованої просторово-семантичної трансформації геометричних примітивів та атрибутивних кодів топоплану 1:500 у структуру File Geodatabase (.gdb). Методи дослідження. Для вирішення поставлених завдань у роботі застосовано комплекс методів: системного аналізу для дослідження структур даних; об’єктно-орієнтованого програмування (мова Python) ‒ для написання скриптів; методів обчислювальної геометрії та просторового аналізу (функції центроїдів, WKB-геометрії) ‒ для виправлення аномалій кривих ліній; методів математичного та комп'ютерного моделювання ‒ для створення кінцевих моделей баз геоданих. Практична значущість отриманих результатів. Розроблений автоматизований підхід на основі Python-скрипту дозволяють підвищити продуктивність праці інженера-геодезиста в 40–50 разів при підготовці цифрових топографічних планів до здачі в архітектурні чи кадастрові органи. Результати роботи можуть бути використані та вдосконалені на виробництві для побудови автоматизованих ГІС- трансформаторів формату .dwg у .gdb. Положення, винесені на захист: технологія транзакційного експорту топографічних даних за допомогою проміжного контейнера GeoPackage (.gpkg), яка усуває ефект блокування файлових потоків операційною системою при створенні баз даних ESRI GDB (у формат .gdb), реалізована та апробована на реальних даних; архітектура перспективного розширення автоматизації геодезичного виробництва через підключення взаємопов'язаних таблиць семантичного мапінгу, умовного проектування та репроектування систем координат.