Последние пять-шесть лет на рынке украинского архитектурно-строительного программного обеспечения неизменно присутствуют два хорошо известных продукта компании Autodesk: Autodesk Architectural Desktop («архитектурный» AutoCAD) и Autodesk Land Desktop («земельный» AutoCAD).
Первый из них используется нашими архитекторами довольно широко (хотя и бытует ложное мнение, что он применим только для проектирования промышленно-гражданских объектов невысокой сложности), а вот Autodesk Land Desktop просто обойден вниманием наших инженеров. Его считают слишком трудным и при этом недостаточно функциональным для «серьезного», с учетом всех нюансов, проектирования генпланов сложных объектов.
Опровергнуть эти представления мы постараемся на примере выполненного при нашем участии проекта реставрации Одесского театра оперы и балета, а также реконструкции прилегающей к нему территории…
Последние пять-шесть лет на рынке украинского архитектурно-строительного программного обеспечения неизменно присутствуют два хорошо известных продукта компании Autodesk: Autodesk Architectural Desktop («архитектурный» AutoCAD) и Autodesk Land Desktop («земельный» AutoCAD).
Первый из них используется нашими архитекторами довольно широко (хотя и бытует ложное мнение, что он применим только для проектирования промышленно-гражданских объектов невысокой сложности), а вот Autodesk Land Desktop просто обойден вниманием наших инженеров. Его считают слишком трудным и при этом недостаточно функциональным для «серьезного», с учетом всех нюансов, проектирования генпланов сложных объектов.
Опровергнуть эти представления мы постараемся на примере выполненного при нашем участии проекта реставрации Одесского театра оперы и балета, а также реконструкции прилегающей к нему территории. Проект выполнялся с использованием именно этих двух продуктов компании Autodesk, доказавших в результате свою полную «профпригодность».
Объект очень сложен как с архитектурной (сложная планировка здания театра, сложные переплетения трехмерных форм, обилие различных архитектурных деталей
Другими словами, трудно представить себе объект, более подходящий для проверки возможностей архитектурно-строительных программных продуктов…
К работе мы приступили совместно со специалистами киевского института «УкрНИИпроектреставрация», главными архитекторами проекта
Программные решения других фирм-разработчиков, к сожалению, не позволяют охватить и квалифицированно решить в комплексе весь спектр задач, стоящих перед инженером-проектировщиком в процессе выполнения подобных проектов. Если с построением трехмерной архитектурной модели другие программы еще справляются, то обеспечить комплексное проектирование объекта (на современном уровне, с учетом трехмерной модели рельефа проектируемой площадки) в состоянии, пожалуй, только такая связка программных продуктов:
Эта линейка продуктов находится в постоянном развитии: уже доступны новые версии, обладающие еще более обширными функциональными возможностями.
Компьютерное проектирование давно перестало быть в нашей стране диковинкой: едва ли найдется проектная организация, где бы не использовалось архитектурно-строительное программное обеспечение. Не секрет, что многие архитекторы всё еще проектируют без учета реального рельефа: здания либо помещаются на плоскую поверхность, либо вписываются в существующие фотографии. В итоге — просто красивая картинка, а не точная инженерная модель проекта «архитектура + проектный рельеф».
Трехмерное архитектурное моделирование имеет массу преимуществ перед плоскими чертежами. В нашем трехмерном мире трехмерными должны быть и проектируемые объекты. Проектировать так намного удобнее! Сразу становятся заметны все просчеты и неточности; их можно исправить еще на стадии проекта, а не в процессе строительства, когда это обходится в десятки раз дороже. Так что «ценность» и польза трехмерного проектирования несомненны. Просто раньше трехмерные модели были доступны только в картонном виде, а с такими моделями ни размера точного не получишь, ни отметки, ни профиля не построишь. Другое дело теперь. Для архитекторов уже стало привычным работать с компьютерными трехмерными моделями, но при этом почему-то забывают об окружающем ландшафте, а он тоже трехмерный. И здание нужно проектировать не само по себе, а в гармоничной связке с окружающей средой, которая включает существующий и проектируемый рельеф местности, застройку, существующие и проектируемые зеленые насаждения и другие элементы благоустройства. Архитектурная модель на плоском «столе» и модель ландшафта без архитектуры смотрятся нелепо. Вместе же они вдвое более информативны и точно показывают, как будет выглядеть объект после строительства (если, конечно, на должном уровне сработают строители).
Итак, трехмерные модели — венец современных высоких технологий проектирования. Фундамент же этих технологий — высокая точность. Трехмерное проектирование как раз на такой точности и базируется, благодаря чему приобретает новое качество — отсутствие геометрических ошибок. Если изначально всё делать точно, то, повторим, все ошибки обнаружатся уже на стадии проекта, а не на стройке. Нет никаких округлений, никакого накопления ошибок; главное требование к проектировщику — соблюсти точность построений.
Теперь, покончив с теорией, расскажем о том, как выполнялся проект реставрации театра и реконструкции прилегающей к нему территории.
Перед началом работ требовалось получить соответствующего качества исходные материалы. По зданию театра нам было предоставлено несколько десятков бумажных архитектурных планов и фасадов масштаба 1:50 (формат А0), а по прилегающей территории — четыре листа топографической съемки масштаба 1:200 и шесть планшетов топографической съемки масштаба 1:500. Все эти бумажные материалы были отсканированы на широкоформатном сканере формата A0 в техническом центреАО «Аркада».
Известно, что любое бумажное изображение содержит геометрические искажения: бумага деформируется неравномерно, различные ее участки имеют разную влажность и плотность. Как следствие, искажаются и нанесенные на бумагу изображения. Свои геометрические искажения в растровый файл вносит и сам процесс сканирования. Поэтому, прежде чем использовать растровые материалы в дальнейшей работе, их понадобилось исправить в программе RasterDesk. Исходные бумажные фасады и планы содержали сетку крестов, нанесенных через каждые десять сантиметров, — эти кресты и стали основой трансформации растрового изображения. Средствами AutoCAD мы отрисовали аналогичную векторную сетку крестов, но уже идущую строго через десять сантиметров. В RasterDesk растровые кресты «усаживались» на точные векторные, после чего растровые файлы совмещались в единое и точное растровое поле.
Только после этого по точным растрам, используемым в качестве подложки, можно было создавать в Autodesk Architectural Desktop стены, окна, двери и крыши.
Таким же образом в программе RasterDesk были исправлены и совмещены в одно целое топографические планы масштабов 1:200 и 1:500, после чего они использовались в Autodesk Land Desktop для построения трехмерной модели существующего рельефа и выполнения разбивочного чертежа генплана.
Далее задачи авторов этих строк разделились: один из нас занялся моделированием здания оперного театра, а другой — проектом генплана прилегающей территории.
После коррекции отсканированных архитектурных чертежей можно было приступать к построению трехмерной модели средствами Autodesk Architectural Desktop (ADT). Растры планов этажей были вставлены на соответствующие отметки, а растровые фасады заняли свои места в трехмерном пространстве.
По этим исправленным растрам создавались объекты ADT: стены, окна, двери
Еще раз повторим: объект очень сложен. Но, владея таким инструментом, как Architectural Desktop, можно создавать объект любой сложности, в том числе со множеством архитектурных деталей и элементов декора.
На рис. 9 показан окончательный вариант трехмерной модели театра в Autodesk Architectural Desktop. Далее модель была передана в Autodesk VIZ — для фотореалистической визуализации (рис. 10) и получения демонстрационных материалов. Кроме того, Autodesk VIZ помог по-настоящему творчески подойти к этапу презентации идей и проектов:
В Autodesk Land Desktop был создан проект «Odessa Opera», а для этого проекта — первый, чистый файл чертежа. Откорректированные растры топографических планов M1:200 и M1:500 помещены в этот чертеж, смасштабированы и посажены на свои координаты. Слои с этими растровыми топоосновами были заблокированы, чтобы случайно их не сдвинуть. Как результат в чертеже появилась топооснова. На ее базе уже можно было приступать к проектированию генплана, но прежде мы дигитализировали контуры существующих зданий и «черные» горизонтали, а по отдельным точкам «черных» отметок расставили COGO-точки Land Desktop. По полученным «черным» горизонталям и «черным» COGO-точкам была построена модель существующего («черного») рельефа: создание такой модели дало возможность автоматически получать отметку в любой точке, указанной в пределах «пятна» построенного «черного» рельефа. В дальнейшем это позволило назначать отметки проектным опорным точкам планировки с учетом отметок, уже существующих в этих точках. Чертеж генплана приобрел вид, представленный на рис. 12.
Следующий шаг — выполнение разбивочного чертежа. Были созданы рабочие разбивочные оси, а на их основе — проект разбивки, включающий линии проектных проездов, тротуаров, пешеходных дорожек, бордюров, подпорных стенок. Тогда же мы наметили предварительные контуры лестниц, которые окончательно формировались на этапе вертикальной планировки (рис. 13).
Результат этой кропотливой работы (рис. 14, 15) — окончательные линии разбивочного плана.
Именно благодаря возможностям Autodesk Land Desktop удалось вычертить столь сложные линии проездов, тротуаров и пешеходных дорожек, до мельчайших деталей воплотив в чертеже все идеи Юрия Петровича Белякова — автора проекта реконструкции территории, прилегающей к театру.
Обратите внимание: на разбивочном плане вы практически не увидите круговых кривых. Подавляющее большинство линий состоит из переходных кривых, позволяющих придать линиям генплана изысканные плавные очертания. Тут у Autodesk Land Desktop просто нет конкурентов: столь богатым инструментарием создания и взаимного сопряжения прямых, а также круговых и переходных кривых не может похвастаться никакая другая из аналогичных программ:
В завершение работы над разбивочным планом был выпущен чертеж, соответствующий отечественным ГОСТам, включающий топографическую основу, существующую застройку, проектное решение, экспликацию зданий и сооружений, условные обозначения, «отмывку», основную надпись и все остальные необходимые штампы (рис. 16). На рис. 17 — увеличенный фрагмент этого чертежа.
Выпустив чертеж разбивочного плана, мы приступили к проектированию вертикальной планировки, назначая проектные («красные») отметки в характерных точках. Autodesk Land Desktop оказался на высоте и тут, предоставив различные способы создания проектных точек и задания их отметок. Одно только описание всех предусмотренных в программе способов создания точек заняло бы здесь не одну страницу. Поэтому вкратце перечислим лишь основные: создание точек заданием уклона и расстояния от базовой точки; нахождение положения точки на пересечении двух уклонов; получение точек различными способами интерполяции; построение точек на осях и вдоль осей различных конфигураций, построение точек на пересечениях различных сочетаний прямых, круговых кривых, переходных кривых; создание точек с автоматическим определением их отметок на основании отметок текущей модели рельефа (поверхности). Плюс к тому масса сравнительно «простых» способов создания точек: начиная от произвольного указания положения точки по XY и задания ее отметки и заканчивая ее созданием с помощью указания базовой точки, азимута и расстояния от базовой точки. Есть также возможность автоматически расставить точки по предварительно вычерченным разбивочным линиям, задавая отметки самостоятельно или интерполировав их в автоматическом режиме. Используя всё богатство предложенных вариантов, мы создали в чертеже массив точек проектных отметок (рис. 18).
Отметки точек назначались с учетом соблюдения максимально и минимально допустимых проектных уклонов. Самое пристальное внимание было уделено обеспечению уверенного поверхностного стока дождевых вод по лоткам проездов — особенно на «равнинных» участках площадки. Каждая точка проектной отметки находилась на своей координате Z, что давало возможность, построив проектную поверхность и визуализировав ее в чертеже, оперативно отслеживать ход проектирования вертикальной планировки, тут же оценивая все плюсы и минусы разных вариантов проектных решений. В верхней части рис. 19 вы видите построенную трехмерную модель проектного рельефа, а в нижней — разбивочный план.
Autodesk Land Desktop позволяет детально запроектировать не только все лестницы и подпорные стенки сложнейших конфигураций, но даже бордюрные камни проездов и пешеходных дорожек (рис. 20).
Очень удобно вращать затонированное изображение поверхности, рассматривая его с разных сторон (рис. 21): на стадии проектирования удалось исправить ошибки, закравшиеся в вертикальную планировку площадки. А результатом работы над этой частью проекта стал чертеж плана организации рельефа (рис. 22, 23), включающий все элементы, которые требуются по ГОСТу.
Как видите, Autodesk Land Desktop не вносит никакого антагонизма между трехмерной моделью проектного рельефа и классическими двумерными чертежами. Более того, трехмерная модель помогает проектировщику утвердиться в правильности принятого решения, оперативно отследить и исправить просчеты и ошибки. Кроме того, детальная модель проектного рельефа позволяет быстро получить чертеж плана организации рельефа не только в проектных опорных точках, но и в «красных» горизонталях (рис. 24).
Трехмерная модель проектного рельефа позволила в дальнейшем быстро получить качественные чертежи картограмм (план земляных масс). Пример одной из построенных картограмм — на рис. 25. Всего было построено четыре картограммы, соответствующие этапам производства работ, и шесть чертежей поперечных профилей по площадке. На построение и оформление четырех картограмм ушло чуть меньше одного рабочего дня. Что же до профилей (рис. 26), то они вообще были получены практически мгновенно.
Возможности Autodesk Land Desktop позволили создать библиотеку пород деревьев, включающую существующие и проектируемые деревья и кустарники. После этого нанесение существующих деревьев и кустарников, «посадка» проектных зеленых насаждений, а также элементов благоустройства стали делом нескольких часов. Деревья расставлялись с учетом их высоты и диаметра кроны, причем каждое дерево и каждый кустарник автоматически помещались на свою проектную отметку. Нами было предусмотрено создание трехмерных деревьев с наложением текстур фотографической точности, а также «классические» изображения деревьев и кустарников на чертежах в плане. Фрагмент чертежа благоустройства территории показан на рис. 27: существующие насаждения обозначены коричневым цветом, а проектируемые — зеленым.
Перейдем теперь к самому интересному. Запроектированная трехмерная модель «красного» рельефа и трехмерная модель оперного театра были совмещены в среде AutoCAD — с абсолютной точностью по координатам и с использованием объектных привязок. Совмещенную 3D-модель мы передали в Autodesk VIZ 4, где каждому элементу этой модели был присвоен соответствующий материал. Были расставлены источники света, назначены камеры. И свершилось чудо: на экране возникли картины проектируемого объекта.
К сожалению, рамки журнальной статьи не позволяют опубликовать все кадры, подготовленные для этого проекта. Мы приводим лишь малую их часть, позволяющую до некоторой степени представить объем проведенной работы и ее результаты.
Возможно, вы заметили, что в приведенном проекте отсутствует чертеж сводного плана инженерных сетей, конструкции дорожных одежд
В своей книге, которая скоро должна выйти, мы постараемся восполнить этот досадный пробел и предложить специалистам генплана простую и ясную методику проектирования в среде Autodesk Land Desktop.
Применяя связку программных продуктов Autodesk Architectural Desktop и Autodesk Land Desktop, мы смогли получить принципиально новое качество проектных решений, ранее недостижимое при использовании классических методов проектирования. Не говоря уже о том, что проект был выполнен малым количеством специалистов и в достаточно сжатые сроки.
Резюме авторов проекта реставрации театра оперы и балета в г. Одессе об объемном проектировании городской среды с помощью программных продуктов Autodesk Architectural Desktop и Autodesk Land Desktop.
В последнее время значительно возрос интерес к проектированию и устройству городской среды и усадебных территорий.
Решение вопросов благоустройства городских территорий (в особенности территорий с исторической застройкой) требует от ландшафтных архитекторов комплексного подхода к проектированию. Это:
Более двадцати лет занимаясь объектами садово-паркового искусства и территориями памятников архитектуры, мы отработали методику выполнения таких работ именно в комплексе, когда группа в составе искусствоведа, планировщика, архитектора по МАФ, дендролога выполняла работы на больших и малых объектах.
По всем разделам проекта выпускался полный объем документации, однако когда начинались строительные работы (особенно в городской среде) возникал ряд проблем.
Так как работа по устройству мощения велась захватками на разных участках, порой при разрытых под укладку коммуникаций траншеях, невозможно было планировочно состыковать эти участки, особенно если разбивку выполняла подрядная организация.
Кроме того в процессе выполнения работ выявлялся ряд недочетов проекта, основной причиной которых была классическая «бумажная» технология проектирования ландшафта в плане.
Как все мы знаем, основой проектирования любого ландшафта является принцип его визуального восприятия. Раньше для решения этой задачи мы пользовались фотофиксацией объекта и на ее основе прорисовывали отдельные визуальные направления. Такой подход субъективен и влечет за собой ряд неизбежных ошибок, которые приходится исправлять в процессе строительства (исправления требуют очень серьезных затрат, а иногда и просто невозможны).
Поэтому мы применили новую технологию компьютерного моделирования. Суть ее заключается в построении математически точной трехмерной модели объекта проектирования. Создание такой модели включает построение трехмерной модели рельефа на основании топографической съемки, а затем проектирование трехмерной модели проектного рельефа с учетом и на основании построенной ранее модели существующего рельефа. Проектирование ведется как на плане, так и в объемном изображении. Уже на этой стадии мы получаем точную трехмерную модель генплана и организации рельефа. Модель можно оценить с любой точки визуального восприятия, определить все недостатки и достоинства проектного решения, точно оценить проектируемый ландшафт, градостроительную ситуацию и среду проектирования. Параллельно строятся и устанавливаются на проектный рельеф точные трехмерные модели зданий. Таким же образом на основании таксации или инвентаризации зеленых насаждений строится проектная модель озеленения.
Совместив модели рельефа, зданий и озеленения, мы уже в проектном кабинете получаем трехмерную модель градостроительной ситуации.
Это очень важно для архитекторов, причем не только ландшафтных, а также для заказчика и исполнителя работ, поскольку на данной стадии проектирования все они имеют возможность увидеть (из различных точек городской территории), каким именно образом проектируемый объект впишется в городскую среду.
Далее на основании модели мы получаем высококачественную рабочую документацию. Имея такую документацию, важно грамотно вынести ее в натуру. По нашему мнению, это должен делать квалифицированный геодезист, имеющий в распоряжении электронно-оптический тахеометр.
В качестве примера применения технологии трехмерного проектирования предлагается проект благоустройства территории Одесского государственного театра оперы и балета.
Одесский государственный академический театр оперы и балета — выдающийся памятник архитектуры ХIХ в. Здание построено в 1884–1887 гг. на основании эскизного проекта венских архитекторов Г. Гельмера и Ф.Фельнера. Рабочие чертежи для строительства на месте сгоревшего старого театра были разработаны одесскими архитекторами А.Бернардацци, Ф.Гонсиоровским и Ю.Дмитренко.
Здание находится в центре исторического ядра города. Со стороны восточного фасада к зданию театра примыкала театральная площадь, общие черты исторической планировки которой сохранились. Перед главным фасадом в результате разрушения застройки вдоль Ланжероновской улицы образовались два кармана. Со стороны западного фасада — сквер «Пале-Рояль».
Проект благоустройства территории, прилегающей к театру, разработан на основании реставрационного задания, выданного Управлением охраны объектов культурного наследия Одесской облгосадминистрации.
Проект выполнен на геотопосъемке М 1:200 и М 1:500, исполненной в 1998 г.
Для выполнения проекта были проведены натурные изыскания территории, проанализированы архивные и исторические материалы, материалы поквартальной инвентаризации, выполненной в 1986 г. институтом «УкрНИИпроектреставрация». Главным заданием проекта генплана было восстановление на основании исторических материалов гармоничного единства Театральной площади и прилегающих парковых зон (парковая зона между театром и Музеем морского флота, «Пале-Рояль»).
На территории «старой» площади между восточным фасадом театра и Музеем морского флота (Английский клуб) предлагается восстановление исторического партера, устройство фонтана, объединение этой территории в единое целое. Около музея предлагается устройство экспозиционной площадки.
В сквере «Пале-Рояль» предлагается сохранить существующую историческую планировочную структуру с учетом проведения реконструкции застройки «Пале-Рояля» и восстановления там функций культурного и торгового комплекса.
В едином стиле со «старой» площадью решается территория перед главным фасадом.
Чтобы подчеркнуть парадность и величавость главного фасада, симметрично главной оси входа устраиваются два фонтана, вокруг которых формируется зона отдыха.
Проектом предусмотрено устройство таких типов покрытия:
Покрытие окантовывается пиленным гранитным бортом.
Водоотвод с территории осуществляется комбинированным способом по лотковым профилям покрытий в существующую ливнеприемную сеть.
Вдоль всего здания театра устраивается отмостка шириной 3 м.
Проектные уклоны: продольные — i = 0.01 — 0.09, поперечные — i = 0.02 — 0.03 (уклон отмостки -0.03).
Представленные материалы публикуются с разрешения авторов проекта: