Макетные методы в системе автоматизированного проектирования городской застройки

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ..........
Глава I. Современное состояние, трудности и перспективы развития
комплексных методов моделирования проектируемой застройки
1.1. Современное состояние моделирования восприятия объемно-планировочных проектных решений ....
1.2. Перспективы комплексного использования макетных
и компьютерных методов проектирования .....
Глава II. Системные закономерности формирования
восприятия городской застройки .....
2.1. Психофизиологические особенности восприятия пространства и их связь с закономерностями поисковой и познавательной деятельности
2.2. Универсальные принципы организации проектирования и применение системной методологии при решении градосгроительных
задач комплексными методами. . . . • .
2.2.1. Классификация проектных задач .....
2.2.2. Применение системной методологии ....
2.3. Методы макетного анализа и теории подобия как инструмент многокритериальной оценки проектных альтернатив
на всех уровнях иерархии проектной задачи .....
2.4. Организационно-экономические механизмы муниципального влияния на выбор проектных решений и коллективное градостроительное творчество .......
2.5. Социально-психологические аспекты визуализации проектных решений в ходе изучения общественного мнения по вопросам формирования градостроительной политики .....
Глава III. Пути и примеры преодоления технических противоречий при оптимизации средств динамического анализа проектируемой застройки. ....
3.1. Пределы экономичного внедрения технических средств проектирования и пути их поэтапного преодоления ....
3.2. Пути повышения универсальности тслсмакетоскопичсской аппаратуры
3.3. Программно-математические принципы оптимизации компьютерного анализа макетных видеозаписей ....
Заключение .........
стр.
. 3
. 9 . 9 . 20
. 27 . 27
. 40
. 40 . 45
. 52
. 71
. 80
. 88
. 88 . 124
. 132 .151
Библиографический список использованной литературы
167
-3-
Введение
Необходимость взаимодействия различных, часто конкурирующих между собой, методов проектирования обусловлена самой логикой проектной деятельности и стремлением к повышению качества принимаемых решений. При проектировании строительных объектов возможность серьезной проектной ошибки недопустима, так как стоимость и требования по надежности этих объектов чрезвычайно велики. В такой ситуации только взаимное совпадение результатов анализа проектного решения, полученных с помощью различных методов, дает уверенность в достоверности этих результатов. Так, например, ответственные инженерные сооружения типа мостов рассчитывают параллельно по нескольким методикам, основанным на альтернативных принципах моделирования работы конструкции. Подобная альтернативность неизбежно возникает при тщательной проработке проектов городской застройки.
На всех стадиях архитектурного проектирования широкое распространение получили два основных метода моделирования проектируемых объектов: математическое моделирование и макетирование.
При этом моделирование физических (механических, акустических, теплотехнических и прочих) параметров часто осуществляется с помощью комбинированных методик, сочетающих испытания масштабных макетов этих объектов с математической (обычно компьютерной) обработкой полученных при испытаниях результатов с целью моделирования аналогичных процессов, протекающих в застройке реальных размеров, для чего используются принципы и методы теории подобия.
В области низуально-пространственного моделирования эстетико-эргономических свойств архитектурных объектов макетные и компьютерные методы чаще оказываются в определенной конкуренции между собой [108]. При этом приверженцы компыотерных методов указывают на архаичность и неавтоматизированность макетирования и на субъективность оценки его результатов. С другой стороны, компыотерная графика в большей мере связывает проектировщика набором стандартных форм и элементов, содержащихся в базе данных. Ввод в систему новых форм сопряжен с дополнительными трудностями, в то время как последующее преобразование этих форм, их размножение, деформация, наглядное представление и оформление в виде стандартной проектной документации осуществляются без каких-либо затруднений. Макетный метод, наоборот, облегчает поиск нестандартной формы, но не обеспечивает удобства ее дальнейшей обработки и оформления. В связи с этим чрезвычайно заманчивым является сочетание достоинств этих направлений визуальнопространственного моделирования путем непосредственного ввода в компьютер
-16-
МАрхИ. Установки представляют собой квадратный в плане стальной каркас размером 2x2x1.5 м, внутри которого помещен регулируемый по высоте подмакетный стол, а сверху на 4-х колесах подвижно установлена 2-х метровая стальная траверса, по которой также на колесах перпендикулярно движению траверсы перемещается каретка с фототелемакетоскопом. Фототелемакетоскоп установлен на каретке с возможностью вращения вокруг оси эндоскопа при панорамировании, а также вертикального перемещения. Кроме состыкованной с эндоскопом черно-белой телекамеры он содержит фотоаппарат, позволяющий с помощью длительной выдержки при зафиксированной каретке и траверсе получать качественные цветные снимки макетов с точек, тщательно выбранных благодаря телевизионному изображению. Переключение оптической системы с телекамеры на фотоаппарат производится вручную с помощью поворотной призмы, установленной между ними в верхней части эндоскопа.
Установка позволяет получать стереоснимки макетов с низких видовых точек со стереобазисом, задаваемым микрометрическим винтом, укрепленным между кареткой и фиксатором ее перемещения по траверсе. Благодаря этому стереобазис может быть точно отмерен вдоль траверсы, что естественно предполагает стереосъемку в перпендикулярном ей направлении. Перемещения и регулировка фототелемакетоскопа осуществляются вручную, что существенно упрощает все устройство, повышая его надежность и возможность последующего оснащения средствами механизации и автоматикой.
Такие установки были приобретены рядом проектных и учебных институтов в Могилеве, Минске, Днепропетровске, Ростове-на-Дону, Новосибирске и Барнауле.
На базе одной из этих установок в МАрхИ была налажена простейшая система видеомоделирования. Учитывая специфику учебного проектирования, требующего более оперативного (чем фотографическое) документирования результатов наблюдений, установка была снабжена видеомагнитофоном, используемым не только для создания динамических видеорядов, но и для записи фиксированных кадров с последующим их вводом в компьютер для обработки с помощью распространенного программного обеспечения и распечатки на принтере.
Для проведения работ, связанных со встраиванием макетных или компьютерных изображений, в реальную видеосъемку используется полупрофессиональная видеостудия, работающая в стандарте Б-УНБ и обеспечивающая возможность покадрового монтажа и стыковки с аппаратурой других телевизионных форматов, а также смешивание видеосигналов от двух источников и применение различных спецэффектов.
- 17-
Для анализа макетов на ранних стадиях учебного и реального проектирования в МАрхИ используется тслемакетоскопическая установка консольной схемы с цветной импортной видеокамерой и медицинским эндоскопом отечественного производства, что позволяет оперативно анализировать цветные макеты в процессе работы над ними [68, с. 16-17].
Более сложная отечественная установка с дистанционным механическим перемещением телемакетоскопа с помощью органов управления, аналогичных автомобильным, была разработана и изготовлена в конце 1980-х гг. в институте ЦНИИпроскт в двух экземплярах, приобретенных ЦНИИП градостроительства для лаборатории, организованной А.И. Чесноковым, и Костромским Промстройпроектом для лаборатории, созданной Ю.А. Прокофьевым. В этих установках, названных ТМ-1, применена схема с кареткой и траверсой, двигающимися в перпендикулярных направлениях. При этом использован оригинальный приводной механизм, не требующий компьютерного преобразования сигналов управления в координатную форму. Механизм основан на взаимодействии укрепленного на каретке приводного колеса с ровным подвесным потолком, к которому оно прижато снизу. Вращаемое электродвигателем, который управляется педалью, колесо поворачивается синхронно с телемакетоскопом под управлением руля и перемещает телемакетоскоп по произвольной траектории, совпадающей с направлением наблюдения эндоскопа. Подобное техническое решение, обходясь без применения компьютерных средств управления движением, осложняет повторение полученной траектории съемки и не обеспечивает обратной связи, фиксирующей параметры этой траектории, но сам привод в силу простоты и надежности может получить дальнейшее развитие при разработке тслсмакетоскопичсской техники.
В качестве основных направлений совершенствования техники макетного проектирования и визуализации можно выделить следующие:
- развитие кинематических устройств телсмакетоскопичсских установок, включая системы управления движением;
- развитие систем получения, обработки и анализа макетных изображений, включая совершенствование осветительной аппаратуры, в том числе подвижной;
- развитие технологии макетирования.
Необходимость комплексной разработки этих направлений обусловлена их тесной взаимосвязью. Так, например, управление кинематикой съемочной аппаратуры в конечном итоге требует обеспечения обратной связи, контролирующей положение этой аппаратуры относительно макетной застройки. Наиболее логичным при этом является