Исследование возможности замены проприетарных САПР на свободные ПО в целях подсчета объемов земляных

Целью исследования является оценка возможности полноценной замены проприетарных САПР на свободное ПО в целях подсчета объемов земляных работ.
При выполнении работы среди множества САПР с открытым кодом, таких как: Blender, OpenSCAD, Wings 3D, SolveSpace, OpenJSCAD, JS Sketcher, QCAD, BRL CAD, LibreCAD, Salome, LeoCAD, FreeCAD и NanoCAD 5– две последние были выбраны приоритетными для решения поставленной задачи. Для контроля вычислений, полученные значения были сравнены с результатами, полученными в коммерческом ПО (Autodesk CIVIL 3D и Credo Объемы, NanoCAD 23). Результаты данного исследования будут полезны для широкого круга пользователей САПР, включая профессионалов в области геодезии, картографии, маркшейдерского дела и проектировщиков.

Раскрыть Спойлер Свернуть Спойлер

В NanoCAD 5 было загружено множество LISP приложений, которые способны построить поверхность по существующим точкам либо ребрам триангуляции, но без доработок ни одно приложение не сработало, откорректировать код и получить корректный результат в NanoCAD 5 во время исследования не получилось.Современные LISP-приложения, которые стабильно работают на версиях Autodesk Autocad 2020 – 2024 абсолютно не пригодны для бесплатной версии NanoCad 5.

Для подсчета земляных работ в FreeCAD был использован Workbenches Trails. Алгоритм действий приведен на рисунке ниже.

Раскрыть Спойлер Свернуть Спойлер

1 Скачать FreeCAD по следующей ссылке: https://www.freecad.org/
2 Устанавить ПО FreeCAD.
3 Скачать Workbench можно по ссылке freecad.trails https://github.com/joelgraff/freecad.trails
3.1 Установить Workbench freecad.trails
3.1.1 Распакуйте загруженный архив на свой локальный жесткий диск в FreeCAD
3.1.2 Найдите путь к макросу, выбрав Edit → Preferences → Python → Macro и найдите ”Путь к макросу”. Предполагается, что ваш логин в Windows - “username”, путь к макросу по умолчанию - %APPDATA%\FreeCAD\, который обычно C:\Users\username\Appdata\Roaming\FreeCAD
3.1.3 В каталоге макросов создайте (если его еще нет) папку с именем “Mod”. Внутри папки Mod создайте папку с названием workbench, например “Curves”
3.1.4 Переместите распакованные файлы и вложенные папки workbench в только что созданную workbench-папку
3.2 Клонировать репозиторий с полными поддерживающими его подмодулями, вызвав git из папки / Mod в командной строке следующим образом: «git clone --recursive https://github.com/joelgraff/freecad.trails.git»
4 Запустить FreeCAD
5 Запустить Workbench freecad. trails
6 С помощью команды “Import point files” импортируйте точки поверхности из текстового документа с расширением *.txt, повторите данное действие для второй поверхности. Для удобства точки каждой поверхности объедините в отдельные группы.
7 С помощью команды ‘Create Terrain’ создайте поверхность (исходную), повторите данное действие для второй поверхности.
8 Командами “Add Point”, “Delete Triangle”, “Swap Edge”, “Smooth Terrain” отредактируйте две поверхности.
9 Командой “Create Sections” создать полигон, в пределах которого будет произведено сравнение двух поверхностей.
10 Командой “Create Volume Table” создать таблицу вычисленных объёмов земляных работ.
* Файл с проектом прикреплен к посту.

Имея один набор исходных данных (2 файла с расширением *.txt), в первом – исходная поверхность карьера грунта, а во втором – ГНСС съемка выемки грунта по этому же карьеру, в Credo Объемы были построены и отредактированы 2 поверхности (проведены структурные линии, переброшены ребра триангуляции, удалены узкие треугольники) и выполнен расчет объемов земляных работ. Далее ребра триангуляции были экспортированы в *.dxf для последующей обработки в Civil 3D, NanoCAD 23 и FreeCAD. Аналогично первому случаю были построены по 2 поверхности (по треугольникам без перестроения, сделано это для того, чтобы исходные данные были идентичные) и вычислены объемы земляных работ. Результаты приведены в таблице.

Дополнительно были заново воспроизведены идентичные друг другу поверхности во всех 3 программных продуктах и измерено время, затраченное на их редактирование (создание структурных линий, переброс ребра, исключение точек рельефа и т.п.), результаты приведены в таблице.
​

Выводы:
1. Погрешность вычисления объема земляных работ в FreeCAD составила 4.9% по сравнению с эталонным значением, полученным в Civil 3D.
2. Время, затраченное на построение цифровой модели рельефа в FreeCAD составило 35 минуты, что в 3 раза дольше, чем эталонное значение Civil 3D.
Заключение:
Считаю, что свободное ПО не подходит для решения производственных задач по следующим причинам:

• Необходимы навыки программирования на высоком уровне, команда профессионалов найдет ошибку в коде гораздо быстрей, чем энтузиаст-одиночка;
• При обновлении программного продукта требуется существенная доработка программного кода (например, если программа была написана под FreeCAD 0.19, то с высокой долей вероятности она не сработает в FreeCAD 0.21).

Из-за сложной ситуации с уходом с Российского рынка многих компаний производителей оборудования и разработчиков программного обеспечения, становится важным развитие собственных аналогов иностранных продуктов, и результаты данного исследования могут быть в этом полезны.

 

Мы как-то выполняли метод квадратов с помощью рулетки и нивелира. Будем продолжать.

Оффтоп

Под столом иметь личный ноутбук с Civil 3D. Всем технадзорам и геодезистам, плевать, что у вас под столом. Все и всё понимают.

 

зачем все это?

 

Тоже не пойму. Может, задача была в том, чтобы сделать приятное всяким боярам, дарующим бюджетные деньги, подобными выводами:

Tim_D86, признайтесь, вы проходите стадию обоснования инвестиций в свой стартап, и нужно показать, как всё плохо с подсчётом объёмов в стране?

 

Приветствую, Efisol!

Это исследовательская работа в ВУЗЕ, являюсь студентом СГУГИТ.

--- Сообщения объединены, 2 фев 2024, Оригинальное время сообщения: 2 фев 2024 ---

--- Сообщения объединены, 2 фев 2024, Оригинальное время сообщения: 2 фев 2024 ---

@Tim_D86, признайтесь, вы проходите стадию обоснования инвестиций в свой стартап, и нужно показать, как всё плохо с подсчётом объёмов в стране?[/QUOTE]


Здравствуйте, nextnicetry!

Хотелось бы конечно, но это не так.))

Выполнял исследовательскую работу в СГУГИТ.

 

Тема наверное небезынтересная,
но не соглашусь с рядом выводов и положений, а также есть ряд (риторических) вопросов.

Почему при сравнении Сивил 3д взят за эталон? (распространенней, удобнее, быстрее, лицензионнее, сертифицированнее ?). По практике работы с ним, в его начальных версиях он не брезговал ошибаться (проверялось на простых фигурах типа усеченных пирамид, и т.п.). По этой причине чаще (для надежности) работали на проверенном Ланд проджекте (проверяя в кредо, ТГО, и т.д.).
Устранял ошибки в Сивиле разработчик не быстро, т.к. между потребителем и разработчиком были прослойки в виде продавца, регионального представительства и руководства разработчика (в результате, в свое время, исправления были только в новых версиях, покупка которой стоила средств). В настоящем надеюсь от подобных ошибок и тягомотины избавились (практики последние годы мало в этом).
Год назад потестил модули подсчета объемов от А.Бердюгина (на Сивиле тысячи га карьеров попросили проверить) и дорабатывает быстро и сделано почти на отлично (не знаю/помню какая доля в модуле на математике Сивила или есть свои алгоритмы, т.к. в ряде случаев в пределах процента не сходились объемы с диспетчером объемов, но продукт/модуль порадовал как минимум в части удобства и наглядности/вариативности/скорости оформления).

Не исключаю, что разницу между Сивилом, Кредо и нанакадом могли получить за счет различных настроек разных ПО округлений координат(высот), а вот по объему незнакомого мне фрикада я бы рекомендовал перепроверить идентичность 3д граней, участвующих в расчете (например, в ряде старых программ (тот же ланд проджект) нужно было сохранить отредактированную поверхность, а затем считать объем по ней, в противном случае отображалась одна поверхность, а считалось по поверхности без учета изменений до последнего сохранения).
Для большей чистоты эксперимента/исследования и улучшения репрезентативности выборки рекомендовал бы попробовать сравнить подсчеты объемов на фигурах, объемы которых можно посчитать по геометрическим формулам, а также например, на съемках местности ограниченной площади с аналогичными тин поверхностями разнесенными на известную высоту (например площадь 1 га, высота 1 м - объем Вы можете посчитать 10000м3). При этом убедится, что выставленные корректные и схожие настройки программ (точности, округления, прямоугольные СК и т.п.), а грани тин-поверхностей корректны и одинаковы в сравниваемых программах. За эталон полагаю следует брать математически проверяемые объемы.
Также можно при наличии времени и желания оценивать ПО на степень корректности оформления подсчетов объемов, а также возможности и корректность импорта и экспорта данных ..., (для меня год назад было удивительным то, что представитель отечественного разработчика софта озвучивал нормальность того, что при экспорте данных координаты точек смещались на первые метры относительно импортированных.).

Кас. времени подсчета, то субъективно соглашусь, что Сивил в целом побыстрее ... , но если длительное время работать в Кредо, а спустя лет 5 попробовать Сивил, то может быстрее не получиться. Т.к. некоторые разработчики любят улучшать интерфейс, меняя расположение кнопок, .... да и если условно в Сивиле соскочет нужное значение переменной типа filedia, то в условиях отсутствия интернета и автономной справки это также может повлиять на скорость работы.

По хорошему обязательная сертификация таких программ на правильность подсчетов была бы не лишней (сколько-то лет назад смотрел на что были сертифицированы эти программы - осталось впечатление, что сертификация была по пунктам документов по стандартизации на правильность оформления картограмм, а не на правильность подсчета объемов), как и желательные обучение и сертификация специалистов по подсчету (особенно если это не формальность). А также условия корректной работы таких подсчетов (количество точек, диапазон координат и т.п.). Пробовал лет 5 -10 назад посчитать в Сивиле объемы по облакам точек (как котлован так и поверхность дороги с учетом колейности) - получалось не очень (Сивил "молча" выкидывал часть данных из объемной поверхности (возможно слишком большое количество точек и/или ребер было, ну или сказался недостаток опыта работы с облаками и такими наборами точек)).

При подсчете объемов для себя сделал вывод, что эти программа лишь инструмент, который может работать с ошибками вне зависимости от платности и от географического расположения разработчика, а также можно и самому наделать ошибок при работе, и объемы лучше проверять как грубо/прикидочно (площадь и средняя высота, посмотреть объемную поверхность в 3д и на корректность объединения поверхностей (если применимо)) так и при наличии возможности в другом софте, а также не лениться и делать накопительные и имея проектные поверхности/коридоры прикидывать вписываются ли закрытые объемы и остатки в проектные объемы (если применимо).