Terén v Civil 3D, díl 2. – Typy terénu, definice povrchu

V tomto osmidílném seriálu článků se dozvíte, jak správně vymodelovat terén a dále s ním pracovat v softwaru Autodesk Civil 3D. V aktuálním díle se zaměříme na typy terénu a definice povrchu. Celý seriál naleznete zde.

Typy modelu terénu, definice povrchu

Povrch terénu je možné vytvořit ve dvou variantách:

Jako povrch TIN – vytvořený triangulací libovolných bodů, čímž se vytvoří nepravidelná síť trojúhelníků, a lze tak získat výšku v jakémkoliv bodě. Hrana této sítě je jednou z úseček vytvářejících tuto nepravidelnou trojúhelníkovou síť povrchu. Tento model je ideální pro složité terény, avšak je náročný na objem dat a práci s nimi.
Jako povrch GRID – je vytvořen z bodů, které leží na pravidelné síti a jeho objem dat je menší. Hodí se pro práci s rozsáhlejším modelem terénu.

Aplikace Autodesk Civil 3D podporuje několik typů povrchů:

Povrch TIN – je vytvořen triangulací libovolné sady bodů.
Povrchy definované rastrem – jsou vytvořené z bodů, které leží v normálním rastru (Digitální výškové modely, DEM).
Objemový povrch TIN – je tvořený kombinací bodů horního (srovnávacího) a základního povrchu, který je znám jako rozdílový model povrchu.
Objemové povrchy definované rastrem – jedná se o rozdílový model povrchu, který je založený na uživatelem specifikovaných horních a spodních površích. Tyto povrchy obsahují též uživatelem definované body.
Povrchy koridoru – je vytvořen na základě dat získaných z podkladového modelu koridoru.

Samozřejmostí při práci s modelem terénu v Civilu 3D je i automatická tvorba vrstevnic s možností volby jejich zobrazení (barvy, intervaly) a popisů.

Další užitečnou funkcí pro práci s modelem jsou analýzy: analýza výšek, sklonů, směrů, rozvodí apod.

Všechny analýzy lze jednoduše vytvářet a zobrazovat, navíc se při jejich vykreslení vytvoří i legenda k analýzám.
Lze analyzovat jak stávající, tak i nově navržený povrch.

Výhodou při práci s DTM v AutoCAD Civil 3D je automatická tvorba podélných profilů a příčných řezů. Což je samozřejmostí v běžných projekčních programech pro dopravní stavby. Výhodou je datové propojení mezi DTM a podélným profilem a příčným řezem. Provedeme-li dodatečnou úpravu povrchu (dáme aktualizovat povrch), pak se tato změna projeví i v obou profilech, a to včetně popisků. Jde o revoluční myšlenku datového provázání jednotlivých fází tvorby pozemních komunikací tzv. dynamické projektování. Ušetří se tím značná část práce s dodatečnou úpravou podélných a příčných řezů.

Formáty importovaných bodů

Zde vyvstává otázka, s jakými typy formátů importovaných bodů se lze v aplikaci Civil 3D setkat.

Externí projektová databáze bodů – jedná se o databázi bodů s přiřazenými vlastnostmi, uložena ve formátech souborů .mbd.
Přenositelný soubor Autodesk – uložený ve formátu .auf.
Textový soubor – data bodů uložená ve formátu textového souboru. Program umožňuje vkládání různě uložených souborů. V závislosti na popisu a oddělení bodů.

Výchozí přípona souboru pro tvorbu povrchu

Pro import nebo export bodů lze využít výchozí příponu souboru dat bodů.

.auf – soubor aplikací Autodesk určený ke stažení, oddělovaný čárkou. Požadované hodnoty jsou [Číslo bodu, Y, X, Výška, Popis].
.csv – čárkou oddělovaný soubor hodnot nebo čárkou oddělený soubor ASCII (text).
.nez – Y, X, výškové údaje.
.pnt – soubor bodů.
.prn – formátovaný text oddělovaný mezerou.
.txt – oddělovaný ASCII (textový) soubor.
.yxz – souřadnice X, Y, Z.

Data pro modelu terénu

Můžeme vytvořit povrch, který obsahuje kombinaci bodů, povinných spojnic, hranic a vrstev. Povrch lze vytvořit z několika typů vstupních dat:

ze seznamu souřadnic v předem definovaném pořadí,
z vrstevnic,
z objektů AutoCADu (body, čáry, 3D plochy),
DEM soubory,
z kombinací výše uvedených vstupních dat.

Můžeme nejdříve založit Povrch jako položku ve stromové struktuře a poté následně do něj naimportovat jednotlivá data (přírůstkový typ tvorby povrchu).

Data souboru DEM (digitální výškový model)

Soubory DEM obvykle slouží k ukládání a přenosu informací o topografických reliéfech ve velkém měřítku pro použití v GIS, vědě o zemi, řízení zdrojů, územním plánování, zaměřování a konstruktérských projektech.
Soubory DEM obvykle obsahují informace o terénu XYZ v pravidelných intervalech roztečí rastru pro označení reliéfu terénu.
Můžeme přidat a odstranit soubory DEM i zobrazit informace o DEM. Pro převod souřadnic DEM tak, aby odpovídaly souřadnicovému systému aktuálního výkresu při vytváření povrchu, zadejte systém souřadnic pro soubor DEM.
Soubory DEM jsou užitečným zdrojem dat pro mnoho plánovacích a konstruktérských úkolů, které nemusí nutně vyžadovat typ přesnosti, získaný provedením terénního nebo plošného zaměření.
Soubory DEM mohou také v některých místech vyloučit potřebu specifických zaměření.
Obvykle nejsou data DEM natolik přesná, aby je bylo možné použít pro studie v malém měřítku. Tato data jsou vhodná vhodné pro plánování, projektování ve velkém měřítku (např. studie) a analýzu úkolů.

Některé příklady projektů, které mohou mít prospěch z informací o DEM jsou hydrologické studie, plánování koridorů pro dálnice a čáry potrubí, plánování a analýzu využití půdy, analýza sklonů a vizualizace projektů ve velkém měřítku.

Získání dat DEM: soubory DEM jsou snadno dostupné na internetu. Např. společnost USGS (United States Geological Survey) poskytuje na svém webu celou řadu souborů DEM.
POZOR! Formát dat digitálního výškového modelu SDTS (Spatial Data Transfer Standard) není v této verzi aplikace Autodesk Civil 3D podporován. Pro převod dat SDTS na formát DEM však můžete použít volně dostupné pomůcky.
Rozsáhlé povrchy TIN, jako jsou ty, jež byly vytvořeny ze souborů DEM, mohou vyžadovat velký rozsah paměti (RAM a virtuální paměť) a značnou část místa na disku pro vytvoření a uložení povrchu. Povrchy TIN vyžadují cca 100 bajtů na jeden bod, zatímco povrchy definované rastrem vyžadují cca 16 bajtů na jeden bod.
- Je velmi důležité zajistit dostatečné místo ještě dříve, než vytvoříte povrch použitím souboru DEM. Rovněž nezapomeňte, že při práci s těmito povrchy mohou některé příkazy trvat delší dobu, vzhledem k datové náročnosti zpracování.
- Soubor DEM o velikosti 1 MB obvykle obsahuje 160 000 bodů. Pro rozsáhlejší soubory DEM vzrůstá počet bodů úměrně velikosti souboru DEM v poměru přibližně 160 000 bodů na 1 MB velikosti souboru DEM.
Zpravidla jsou zdrojová data DEM obsažena v jedné sekci souboru DEM (Logický typ záznamu `A’) a aktuální datová (XYZ) informace je obsažena v další části souboru DEM (Logický typ záznamu `B’).

Název elementu	Odpovídající číslo datového elementu v logickém typu záznamu `A’	Detaily
Popis	1	Prvních 140 znaků souboru DEM, které mohou obsahovat název souboru a jeho umístění.
Odhadovaný celkový počet bodů	N/A	Odhadovaný počet bodů v souboru DEM, zaokrouhlený na tři platná místa.
Typ systému souřadnic	5	Územní planimetrický referenční systém: UTM, State Plane nebo Lat/Long.
Zóna	6	Kód, který definuje zónu v územním planimetrickém referenčním systému. Lze je nalézt v Přílohách 2-E a 2-F ke Standardům pro Digitální výškové modely. Zóna má smysl pouze tehdy, je-li typ systému souřadnic UTM nebo State Plane.
Horizontální srovnávací rovina	27	Horizontální srovnávací rovina územního planimetrického referenčního systému, jako je NAD27.
Vertikální srovnávací rovina	26	1 = místní průměr úrovně mořské hladiny 2 = Státní vertikální srovnávací rovina zaměření 1929 (NGVD 29) 3 = Severoamerická vertikální srovnávací rovina 1988 (NAVD 88) Další informace naleznete v Příloze 2-H ke Standardům pro Digitální výškové modely.
Posun vertikální srovnávací roviny	31	Hodnota je průměrnou hodnotou posunu pro čtyři čtyřúhelníkové rohy získané z programu VERTCON. Aplikace Autodesk Civil 3D přidá tuto hodnotu k vertikální srovnávací rovině pro převod na NAVD88. Je-li vertikální srovnávací rovina AVD88, pak posun hodnoty vertikální srovnávací roviny bude nulový.
Úroveň DEM	3	Existují tři možné úrovně DEM: Úroveň 1 DEM jsou sady dat výšek ve standardizovaném formátu. Tato úroveň zahrnuje 7,5minutové DEMy nebo jejich ekvivalent, který je získán ze stereometrické profilace nebo korelace obrázku ze Státního programu výškového snímkování, Státního programu leteckého snímkování nebo ekvivalentních snímků. Úroveň 2 DEM jsou sady dat výšek, které byly zpracovány nebo vyhlazeny, aby byly konzistentní, a upraveny odstraněním identifikovatelných systematických chyb. Data DEM, získaná z hypsometrické a hydrografické digitalizace dat buď fotogrammetricky nebo z existujících map, jsou zadány do kategorie Úroveň 2 po jejich zobrazení v systému úprav DEM. Úroveň 3 DEM jsou získány z dat DLG použitím vybraných prvků jak z hypsometrie (vrstevnice a výšky bodů), tak i hydrografie (jezera, břehy a odvodňování). Je-li třeba, linie hřebenů a hypsometrické efekty v hlavních funkcích transportu budou v derivaci rovněž obsaženy.
Jednotky X-Y	8	Měrná jednotka pro územní planimetrické souřadnice v souboru, jako jsou radiány, stopy, metry nebo úhlové vteřiny.
Jednotky výšek	9	Měrná jednotka pro souřadnice výšek v souboru, jako jsou stopy nebo metry.
Minimální výška	12	Minimální výška pro DEM. Hodnota je v měrných jednotkách definovaných Jednotkami výšek.
Maximální výška	12	Maximální výška DEM. Hodnota je v měrných jednotkách definovaných Jednotkami výšek.
Rozteč X	15	Prostorové řešení DEM pro hodnoty X. Hodnota je v měrných jednotkách definovaných Jednotkami XY.
Rozteč Y	15	Prostorové rozlišení DEM pro hodnoty Y. Hodnota je v měrných jednotkách definovaných Jednotkami XY.