Методы и алгоритмы моделирования среды обитания традиционных поселений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат технических наук Шлей, Михаил Дмитриевич

• Шлей, Михаил Дмитриевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шлей, Михаил Дмитриевич

Оглавление

Введение

Глава 1. Особенности проведения историко-архитектурных исследований традиционных сельских поселений с использованием генерального плана местности

1.1. Существующие программные решения

1.2. Распознавание объектов сельских поселений на цифровой карте

1.3. Постановка задачи

1.4. Алгоритм распознавания объектов на цифровом плане местности

1.4.1. Описание алгоритма

1.4.2. Определение характеристик построек

1.5 Компьютерная реализация алгоритма

1.6 Характеристики работы алгоритма

Выводы

Глава 2. Определение зон видимости объектов поселения

2.1. Понятие видимости в архитектуре

2.2. Создание модели поселения

2.3.1 Алгоритм построения трехмерных моделей построек

2.3. Существующие методы определения видимости

2.4. Моделирование оценки видимости исследуемого объекта

2.4.1. Алгоритм оценки видимости объекта из произвольной точки

2.4.2. Алгоритм построения зон видимости объекта

2.5. Особенности компьютерной реализации численного метода построения зон видимости объектов сельских поселений

2.5.1. Обычный режим работы алгоритма

2.5.2. Прогрессивный режим работы алгоритма

2.6. Исследование объектов поселений при помощи модуля построения зон видимости

2.6.1. Оценка видимости одиночной постройки

2.6.2. Оценка видимости архитектурного ансамбля

2.6.3. Оценка видимости водоема

2.6.4. Определение замкнутости застройки

2.7. Характеристики работы алгоритма построения зон видимости

Выводы

Глава 3. Оценка продолжительности инсоляции

3.1. Классический вариант проведения исследования инсоляции построек поселения

3.2. Расчет продолжительности инсоляции различных частей постройки

3.2.1. Математическая модель

3.3. Компьютерная реализация численного метода определения продолжительности инсоляции

3.4. Примеры исследования поселений на различных территориях

Выводы

Глава 4. Программный комплекс

4.1. Модуль распознавания объектов сельских поселений на цифровом плане местности

4.2. Модуль построения зон видимости объектов поселений

4.3. Модуль расчета продолжительности инсоляции жилых построек

Выводы

Заключение

Литература

Приложение 1. Свидетельство о регистрации

Приложение 2. Свидетельство о регистрации

Приложение 3. Примеры построенных зон видимости

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и алгоритмы моделирования среды обитания традиционных поселений»

Введение

Актуальность темы исследования.

С целью решения задачи по выявлению этнических особенностей в планировочной структуре традиционных сельских поселений проводятся комплексные историко-архитектурных исследования [8, 21, 22]. При этом требуется выполнить большое количество наблюдений и громоздких вычислений объемно-планировочных характеристик построек, что существенно замедляет процесс исследования [66]. Применение информационных технологий и математического моделирования позволяет значительно ускорить этот процесс.

Большой вклад в развитие методов определения количественных объемно-планировочных характеристик объектов поселений и проведение историко-архитектурных исследований внесли ученые В. П. Орфинский, И. Е. Гришина, Т. М. Хрол, П. П. Медведев, И. Ю Гуляев, П. Д. Степанов, А. Ю. Борисов. Однако в подобных исследованиях, как правило, используются упрощенные методы моделирования среды обитания - совокупности природно-климатических условий, ландшафта местности и застройки, что приводит к неточностям в вычислениях.

Таким образом, задачи, рассматриваемые в данном диссертационном исследовании, остаются актуальными.

Степень разработанности темы исследования.

Современные методы определения объемно-планировочных характеристик основываются на анализе генеральных планов местности. Существующие программные продукты не используют трехмерные модели, а значит, не дают достаточную точность численных характеристик и не в полной мере автоматизируют процесс проведения историко-архитектурных исследований.

Цель работы: Нахождение объемно-планировочных характеристик построек, требуемых при проведении историко-архитектурных исследований поселений, средствами математического моделирования архитектурно-строительных объектов среды обитания.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих методов моделирования поселений.

2. Разработать алгоритм автоматического распознавания объектов сельских поселений на цифровом плане местности.

3. Разработать метод построения трехмерной модели поселения, пригодной для расчета количественных характеристик объектов поселений.

4. Разработать алгоритм построения зон видимости пространственных объектов поселений.

5. Разработать метод расчета продолжительности инсоляции строений.

6. Реализовать разработанные алгоритмы в программной системе. Научная новизна.

1. Разработан алгоритм распознавания объектов на цифровых векторных генеральных планах местности традиционных сельских поселений Русского Севера.

2. Предложен численный метод построения зон видимости объектов поселений с использованием количественной оценки видимости данных объектов.

3. Предложена математическая модель для расчета продолжительности инсоляции построек традиционных сельских поселений.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Предложенные методы и алгоритмы могут использоваться при проведении историко-архитектурных исследований традиционных поселений Русского Севера, а также при выборе места размещения проектируемой застройки. Методология и методы исследования: Использованы методы аналитической и вычислительной геометрии, численные методы кластерного анализа. При разработке программного комплекса использовались методы объектно-ориентированного программирования, методы работы с трехмерной графикой.

Положения, выносимые на защиту.

1. Предложенная новая математическая модель сельского поселения позволяет определять объемно-планировочные характеристики инсоляции и видимости построек поселения.

2. Разработанный численный метод позволяет построить зоны видимости исследуемых объектов поселения. Даны рекомендации по выбору параметров для данного метода.

3. Разработанный численный метод автоматизирует расчеты продолжительности инсоляции жилых построек. Даны рекомендации по выбору параметров для данного метода.

4. Разработанный программный комплекс (ИС СКАПС) реализует предложенные модель и численные методы и предназначен для проведения комплексных исследований структурообразующих элементов традиционных сельских поселений.

Степень достоверности. Достоверность результатов проведенных исследований подтверждена на примере проведения исследований реальных традиционных поселений.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования были представлены на следующих конференциях:

1. III Международная научно-практическая конференция «Информационная среда вуза XXI века» (Петрозаводск, 2009).

2. V Международная научно-практическая конференция «Информационная среда вуза XXI века» (Петрозаводск, 2011).

3. VI Международная научно-практическая конференция «Информационная среда вуза XXI века» (Куопио, Финляндия, 2012).

4. Международная конференция «Компьютерные технологии и математические методы в исторических исследованиях» (Петрозаводск, 2011).

5. XVI Ежегодная международная научно-практическая конференция АДИТ "Культурное наследие и информационных технологий" ("АДИТ - 2012") (Петрозаводск, 2012).

6. 15-я Всероссийская конференция «Математические методы распознавания образов» (ММРО-15) (Петрозаводск, 2011).

7. 15-я Всероссийская конференция «Интернет и современное общество» (информационные системы для научных исследований) (Санкт-Петербург, 2012).

8. Всероссийская студенческая олимпиада "Молодежь и высокие технологии" (Вологда, 2010).

9. Научно-Методическая конференция «Университеты в образовательном пространстве региона: опыт, традиции и инновации» (Петрозаводск, 2010).

10.63-я научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. -(Петрозаводск, 2011).

11.62-я научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. -(Петрозаводск, 2010).

По результатам выполненного исследования опубликовано 19 работ, в том числе 4 статьи в журналах, указанных в перечне ВАК.

Разработанный программный комплекс был апробирован на примере проведения историко-архитектурных исследований в рамках гранта Российской академии архитектуры и строительных наук для молодых ученых на тему: «Тенденция к южной ориентации застройки и ее роль в формировании планировочной структуры традиционных сельских поселений Русского Севера» (руководитель гранта А. Ю. Борисов). Программы для ЭВМ, входящие в состав программного комплекса, были зарегистрированы в Объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование» (ОФЭРНиО) № 18469 и № 18468 от 24.07.2012.

Структура и объем работы Во введении содержится обоснование актуальности темы диссертации, формулируется цель диссертации, представлены основные результаты, научная

новизна, практическая значимость работы, а также описание структуры диссертации.

В первой главе рассматриваются особенности проведения историко-архитектурных исследований памятников деревянного зодчества на территории Русского Севера. Исследованы существующие методы определения объемно-планировочных характеристик поселений, в том числе основанные на использовании информационных технологий.

Предложен алгоритм распознавания объектов на цифровом векторном плане местности. Данный алгоритм является основой разрабатываемой системы для расчета объемно-планировочных характеристик поселения.

Во второй главе рассматриваются существующие методы оценки видимости с использованием трехмерных моделей. Предлагается новый метод получения количественной оценки видимости объекта поселения. На основе данного метода разработан алгоритм построения зон видимости исследуемых структурообразующих элементов поселений.

В третьей главе описывается разработанная математическая модель для определения продолжительности освещения строений на основе планировочной структуры строения и информации о широте местности и месяце наблюдения.

В четвертой главе описывается программный комплекс, предназначенный для проведения комплексных историко-архитектурных исследований традиционных поселений Русского Севера.

В заключении формулируются результаты диссертационного исследования.

Глава 1. Особенности проведения историко-архитектурных исследований традиционных сельских поселений с использованием генерального плана местности

Исследование памятников деревянного зодчества с целью выявления тенденций организации строительства у различных народов является важной задачей процесса сохранения объектов культурного наследия. Современные информационные технологии позволяют создавать виртуальную реконструкцию объектов исторической застройки с помощью трехмерных моделей. Данные модели поселений могут использоваться для воссоздания внешнего облика памятников традиционной архитектуры [10] или для проведения комплексных историко-архитектурных исследований.

Большой вклад в изучение особенностей и тенденций развития деревянного зодчества на территории Русского Севера, в частности Карелии, внес В. П. Орфинский [40-43]. В своих работах В. П. Орфинский исследовал этнические признаки планировочной структуры поселений и связывал их с различным отношением к природе у разных этносов. Схожесть природно-климатических условий на исследуемой территории определила общие для всех населяющих ее этносов принципы формирования комфортной, по представлениям и требованиям народной культуры, среды проживания. Неодинаковое отношение представителей различных народностей к окружающей их природе привело к появлению определенных этнических особенностей, отразившихся на объемно-планировочной структуре традиционных поселений [53].

В результате многочисленных экспедиций под руководством В. П. Орфинского накоплено множество материалов о памятниках деревянного зодчества Русского Севера: генеральные планы поселений, характеристики построек поселений. Следует заметить, что на данный момент большая часть памятников деревянного зодчества утрачена, поэтому для их исследования используют накопленный материал. На сегодняшний день большинство генеральных планов исследованных поселений оцифровано при помощи

современного средства автоматизированного проектирования и черчения AutoCAD [87].

Для выявления этнических особенностей планировочной структуры традиционных сельских поселений исследователи проводят комплексные историко-архитектурные исследования [8, 20, 21]. При проведении данных исследований возникают задачи по обработке большого количества данных или проведения большого количества наблюдений [66]. Одним из примеров подобного рода исследований является выявление структурообразующих элементов застройки у традиционных сельских поселений. В качестве структурообразующих элементов могут выступать водоем, сторона горизонта, обеспечивающая максимальную продолжительность инсоляции построек, или архитектурная домината [7]. Данные элементы определяются при помощи расчета множества объемно-планировочных характеристик, таких как продолжительность инсоляции различных частей постройки или оценка видимости исследуемого объекта с различных мест поселения.

В диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук П.Д. Степанова [53] проведен обзор научных работ [16, 22, 23, 30-33, 60], посвященных методикам определения объемно-планировочных характеристик структуры поселений различных этносов. Авторы данных работ развивают идею В. П. Орфинского об отражении этнических признаков в планировочной структуре поселений и предлагают методы выявления особенности объемно-планировочных структур поселений различных этносов. В диссертации рассмотрены следующие методики:

• Методика определения замкнутости пространства поселения.

• Методика оценки регулярности поселения.

• Методика оценки инсоляции всех построек поселения.

В ходе проведения историко-архитектурных исследований поселений в классическом виде необходимые объемно-планировочные характеристики могут быть получены двумя способами: при помощи множества экспериментов на местности или при помощи анализа генерального плана поселения. Например,

при определении зон видимости объекта поселения исследователю необходимо выполнить этап полевых работ по сбору информации о видимости исследуемого объекта с различных точек поселения, основываясь на личном визуальном восприятии объекта. При использовании второго способа необходимо провести ряд сложных расчетов и построения проекций исследуемого объекта с учетом других построек и рельефа местности для различных точек наблюдения. Оба способа требуют больших трудозатрат, что соответственно сказывается на стоимости выполнения работ. Кроме этого наличие большого числа расчетов замедляет процесс исследования и снижает точность полученных данных. Поэтому для облегчения труда исследователей возможно применение информационных технологий и математического моделирования.

1.1. Существующие программные решения

В ряде работ, посвященных проблемам исследования традиционных поселений Русского Севера [31, 32, 53, 60], предложены программы для ЭВМ, позволяющие автоматизировать процесс расчета объемно-планировочных характеристик структуры поселений, а также подготовлены базы данных для хранения информации об исследуемых объектах. Основным недостатком предложенных решений является то, что в большинстве случаев они предназначены для расчета статистических оценок значений объемно-планировочных характеристик по поселению в целом, но при этом исследователю все равно приходится выполнять большую часть расчетов вручную.

В диссертации П. Д. Степанова [53] представлено описание разработанного автором программного комплекса на базе геоинформационной системы Мар1п£о [27, 100]. Предложенный программный комплекс предоставляет пользователю возможность определения характеристик замкнутости, регулярности и инсоляции планировочной структуры поселения [50 - 56]. Но для выполнения ряда расчетов требуются заранее подготовленные данные. Например, для исследования инсоляции построек поселения пользователю необходимо заранее подготовить табличные данные о продолжительности инсоляции всех построек для

исследуемой широты местности. Кроме этого пользователю необходимо вручную заносить в систему большой объем данных об объекте исследования. Также недостатком работы является то, что при моделировании объектов среды обитания не используются сведения о рельефе местности. А для расчета ряда характеристик необходимы сведения о взаимном пространственном положении объектов поселения, которые можно представить только с помощью трехмерных моделей.

Данное диссертационное исследование посвящено моделированию объектов среды обитания с использованием трехмерных моделей и разработке алгоритмов для анализа структурообразующих элементов застройки традиционных поселений Русского Севера [71, 77]. В качестве исходной информации предлагается использовать цифровые векторные генеральные планы местности, подготовленные в системе AutoCAD. Для построения модели поселения на основе плана местности необходимо распознать на нем все постройки. Поэтому первой задачей, рассматриваемой в данной работе, является задача распознавания объектов на плане местности [72, 78].

1.2. Распознавание объектов сельских поселений на цифровой

карте

Для создания модели поселения в данном диссертационном исследовании предлагается использовать составленные в ходе экспедиций генеральные планы местности, поскольку для множества поселений они являются единственным сохраненным источником информации об их планировочной структуре. В силу особенности подготовки данных карт, существующих программных решений для их обработки не существует [73]. Поэтому в ходе данного диссертационного исследования был предложен метод распознавания объектов поселений на генеральных планах местности.

1.3. Постановка задачи

Объектом исследования выступает цифровой генеральный план местности, представленный в векторном виде и подготовленный исследователями в соответствии с установленными требованиями (требования указаны в [73]) в системе AutoCAD. На рисунке 1.1 представлен пример фрагмента подготовленного плана сельского поселения.

Рис. 1.1 Пример фрагмента плана сельского поселения

Для построения модели поселения требуется распознать на плане местности все постройки и разделить их на жилые дома и вспомогательные строения. У жилых построек, представляющих историко-архитектурный интерес, необходимо определить расположение главного фасада и входной стены. Перпендикуляр, проведенный к главному фасаду, будет определять азимут его направления (см. рисунок 1.2).

Данная задача относится к классу интеллектуальных задач распознавания образов с учителем [11, 12, 58]. В качестве информации о прецедентах, на основании которых будет выполняться поиск построек, выступают требования подготовки генеральных планов местности исторических поселений [73].

План поселения выполнен в виде проекции всех объектов поселения на плоскость и представлен в векторном формате; в качестве примитивов при обозначении объектов местности используются отрезки [13,34]. Поэтому план представляет собой массив отрезков ЛД, лежащих в одной плоскости, где -номер отрезка, точка А - начало отрезка, В - соответственно конец. Исходная задача обработки карты заключается в выделении из общего массива ЛД наборов отрезков А* В* таких, что каждый набор будет представлять собой обозначение одной постройки на карте. Для решения данной задачи предлагается в первую очередь выделить главные фасады, а затем найти векторы, относящиеся к каждой постройке (близкие к главным фасадам).

А

Азимут

Рис. 1.2 Обозначение постройки на карте.

1.4. Алгоритм распознавания объектов на цифровом плане

местности

Поскольку все отрезки плана местности лежат в одной плоскости, для выполнения всех расчетов используется Декартова система координат на плоскости.

1.4.1. Описание алгоритма

Пусть существует набор отрезков ЛД. Необходимо выделить пары векторов, обозначающие главные фасады у построек.

На рисунке 1.3 два отрезка А1В1 и А2В2 обозначают главный фасад. Они удовлетворяют следующим условиям:

1. параллелен АгВ2 и АхАг перпендикулярен А^ВК и В[В2 перпендикулярен А^В^. То есть отрезки являются сторонами прямоугольника.

^ к я. I

2. < Р, где Р - параметр, указывающий отношение расстояния между

\Мг\

отрезками, обозначающими главный фасад, к их длине. Данный параметр указывается исследователем или определяется эвристическим алгоритмом для заданного исследователем диапазона количества построек на карте.

Рис. 1.3. Выделение отрезков задающих главный фасад у здания.

Опишем алгоритм поиска главных фасадов.

На вход исследователем подается минимальное и максимальное количество построек на карте ТУ, и И2 соответственно. Параметр Р имеет начальное значение - 1.

Введем переменные А = 0 и £ = 1для поиска Р. Шаг 1. Определяем количество главных фасадов. Перебираем все векторы и

проверяем их на условие обозначения главного фасада для параметра Р = —у— •

Шаг 2. Если полученное количество главных фасадов попадает в диапазон то завершаем работу алгоритма. Иначе на Шаг 3.

Шаг 3. Если полученное количество главных фасадов больше чем И2, то В :-Р. Иначе А:=Р. Переходим на Шаг 1.

Замечание 2. При определении параллельности и перпендикулярности линий, проходящих через исследуемые отрезки, необходимо учитывать возможную погрешность инструментальной среды, в которой подготавливалась карта. То есть отрезки, обозначающие главный фасад, могут быть не «идеально» параллельными и составлять не «идеальный прямоугольник». Данная погрешность выведена эмпирически на основе исследования цифровых планов и составляет 5%.

Перебрав все возможные пары отрезков из ЛД., можно выделить те, которые обозначают главные фасады построек на плане местности (удовлетворяют вышеуказанным условиям). После этого необходимо найти все векторы, относящиеся к данным постройкам. Выделение жилых построек.

Для выделения всех жилых построек используется алгоритм, основанный на методах кластерного анализа [18, 25, 61].

Пусть из исходного набора отрезков выделено К пар, обозначающих главные фасады. Поместим данные пары в К групп. Все другие оставшиеся отрезки (свободные) помещаем в группу К +1, которую обозначим через Н. Пусть таких отрезков будет т. Далее каждый отрезок из группы Я будем

проверять на близость группам от 1 до К. Для этого определим функцию близости отрезка группе.

Пусть имеется отрезок А0В0 и группа М, состоящая из п отрезков (С,Д, где

і = \...п). Расстояние между группой и отрезком будет равным 0, если выполняются следующие условия:

1. Отрезок А0В0 пересекается хотя бы с одним из отрезков группы М и при этом А0В0 параллелен или перпендикулярен хотя бы одному из отрезков группы М .

2. Точки А0 и В0 должны лежать на расстоянии (евклидово расстояние) не больше В (задается исследователем) от концов отрезков главного фасада. Если данные условия не выполняются, то расстояние будет очень большим. Опишем алгоритм выделения жилых построек.

Шаг 1. Все отрезки, обозначающие главные фасады, разбиваем на К групп. Оставшиеся отрезки переносим в группу Я.

Шаг 2. При помощи функции близости определяем все расстояния от отрезков из группы Н до каждой группы у (у от 1 до К).

Шаг 3. Проверяем расстояние между каждым свободным отрезком и каждой у'-й группой (у от 1 до К). Если расстояние равно нулю, переносим отрезок в соответствующую группу.

Если нулевых расстояний не было, завершаем алгоритм, так как дальше не будет происходить изменений в группах от 1 до К. Иначе необходимо пересчитать все расстояния и продолжить проверку, поэтому идем на Шаг 2.

В итоге работы алгоритма получим, что в группах от 1 до К будут сгруппированы отрезки, относящиеся к выделенным постройкам. Поиск дополнительных объектов на плане местности

Кроме жилых построек на плане также присутствуют обозначения дополнительных объектов: сараи, пристройки, линии дорог и огородов, которые тоже необходимо найти. Для этого воспользуемся алгоритмом «Форель-1» (параллельная кластер-процедура) [2, 35].

Пусть А1В1, ¡ = 1 ...К набор отрезков, оставшихся на плане местности после выделения жилых построек. На первом этапе проведем поиск вспомогательных построек. Рассмотрим совокупность точек концов отрезков {Ах,..,А1,вх,...,в}. Выберем произвольную точку и найдем все точки, лежащие рядом с ней на расстоянии не больше чем Я (задается исследователем). После этого для данной группы производим поиск точки центра масс С, координаты которой будут равны среднеарифметическому координат всех точек группы. Затем находим все точки ближайшие к С (расстояние < £)) и рассчитываем новый центр масс. Продолжаем до тех пор, пока точки, попавшие в группу, не перестанут меняться. Если отрезки, к которым принадлежат данные точки, можно включить в окружность с радиусом £>, то переносим данные отрезки в класс обозначающий дополнительную постройку, иначе переносим в класс Ь, обозначающий вспомогательные линии на плане местности. После этого из всех оставшихся точек опять выбирается произвольная и повторяется вышеуказанная процедура для поиска дополнительного объекта 52 и т.д.

После работы данной процедуры в классах 8х...8к будут находиться объекты обозначающие сараи и пристройки, а в классе Ь - все оставшиеся вспомогательные линии на карте.

1.4.2. Определение характеристик построек

Пусть в результате работы алгоритма распознавания жилых построек выделено К отрезков, относящихся к определенной постройке. Из них отрезки АХВХ и А2В2 обозначают главный фасад. Чтобы определить азимут направления главного фасада, необходимо знать, какой из этих двух отрезков является обозначением внешней стены у постройки. Для этого построим к отрезкам АХВХ и А2В2 перпендикулярные отрезки ОхИх и 02И2, направленные в разные стороны и такой же длины (см. рисунок 1.4). Подсчитаем сумму расстояний от точек Их и Ы2 до всех других точек концов отрезков, обозначающих постройку. Обозначим суммы 5, и Я2 соответственно. Далее сравниваем и 52. Если > Б2, то отрезок

А,В, будет являться внешней стеной. Иначе внешняя стена - отрезок А2В2 (см рисунок 1.4).

Далее для входной стены оставляем перпендикуляр и подсчитываем угол между осью ОУ в декартовой системе координат и данным перпендикуляром. Полученный угол будет азимутом направления главного фасада.

Рис. 1.4 Определение внешней стены главного фасада

В типизации построек, характерных для традиционных сельских поселений Русского Севера, условно выделены два типа относительно положения входной стены: правостороннее и левостороннее расположение.

Пусть имеется К отрезков, обозначающих определенную постройку, где отрезки А{ВХ и А2В2 являются обозначением главного фасада. Для определения указанной характеристики будем использовать следующий метод. Проведем прямую с проходящую через середины отрезков АХВ{ и А2В2. Данная прямая

условно разбивает плоскость на левую и правую части, если смотреть по направлению от главного фасада внутрь дома (см рисунок 1.5).

Подсчитаем расстояние от каждой точки концов отрезка, принадлежащего к постройке, до прямой с. Среди подсчитанных расстояний найдем максимальное, соответствующее наиболее отдаленной точке, принадлежащей постройке, от прямой с. Если данная точка лежит в левой части, то можно сказать, что постройка имеет левостороннее расположение входа. Иначе - правостороннее (см. рисунок 1.5).

Предложенный алгоритм был реализован в виде программного модуля «Модуль распознавания построек» системы СКАПС [69]. Найденные с помощью данного алгоритма объекты используются при формировании трехмерной модели поселения и расчете объемно-планировочных характеристик другими модулями системы.

Правая часть

Рис. 1.5 Определение положения входа

1.5 Компьютерная реализация алгоритма

Информационная система СКАПС реализована в среде Microsoft Visual Studio Express с использованием объектно-ориентированного подхода [69],[80],[75]. Работа алгоритма распознавания объектов опирается на следующие классы [74]:

1. Класс «Точка» определяет точки трехмерной модели поселения. Содержит три свойства: X,Y,Ze R, которые определяют координаты точки.

2. Класс «Отрезок» определяет отрезок, использующийся в качестве примитива при обозначении всех объектов плана местности. Содержит свойства А, В класса «Точка», которые определяют концы отрезка.

3. Класс «Постройка» определяет модели построек поселения. Содержит следующие свойства:

• [.Ins] - массив отрезков, принадлежащих постройке.

• LnMainFacadt, где i = 1..2 - отрезки, обозначающие главный фасад постройки.

• TypeBuild е N - тип постройки. Может принимать два значения 1 -жилая постройка, 2 - вспомогательная постройка.

• Type Wall е N - положение входной стены. Может принимать два значения 1 - правостороннее, 2 - левостороннее.

4. Класс «План местности». Содержит свойство: [Lns] - массив всех отрезков на карте местности. В данном классе реализованы следующие методы:

• Функция getHouse(D, R,Nt,N\ —параметры работы алгоритма), в которой реализован алгоритм распознавания объектов. В качестве исходных данных выступают сам объект Plan класса «План местности» и параметры работы алгоритма. В результате выполнения функции возвращается объект класса «Поселение».

• Процедура getPlan{(pawi с планом местности). Предназначена для загрузки цифрового векторного плана местности в объект класса «План местности».

5. Класс «Поселение». Содержит свойство: [House] - массив всех построек на карте местности.

6. Класс «Объект наблюдения». Содержит процедуру getObject((pawico6beKmoMuccnedoeaHUH), которая предназначена для загрузки в систему модели исследуемого объекта. Подробное описание класса будет представлено во второй главе.

Суть работы модуля распознавания построек заключается в следующем:

1. В качестве исходных данных в модуль загружается векторный план местности, представленный в виде набора треугольников, описывающих поверхность исследуемого объекта.

2. Выполняется алгоритм распознавание всех построек;

3. Выполняется обработка данных с целью подготовки структур данных для создания модели поселения.

1.6 Характеристики работы алгоритма

Сложность алгоритма распознавания оценивается как 0(N2). Апробация алгоритма была проведена на 54 генеральных планах сельских поселений Русского Севера. В результате апробации были получены следующие характеристики [84, 91]:

• Полнота: 0,96.

• Точность: 0,99.

• Скорость распознавания: 2-5 сек. (количество отрезков в среднем 2000)

• Предлагаемые параметры алгоритма:

■ d — 15 метров (от размеров жилого строения).

■ г - 8 метров (от размеров хоз. постройки).

Выводы

В данной главе рассмотрены особенности проведения историко-архитектурных исследований традиционных сельских поселений. Исследование

существующих программных комплексов показало, что задача использования математических методов и информационных технологий для ускорения процесса проведения исследования и повышения точности получаемых результатов остается актуальной.

В результате исследования был разработан алгоритм распознавания объектов на цифровых векторных генеральных планах местности. Данный алгоритм распознавания объектов поселений является основой информационной системы СКАПС, поскольку с его помощью выполняется обработка исходных данных - генеральных планов поселений, при построении моделей среды обитания. На основе данных моделей рассчитываются объемно-планировочные характеристики исследуемых объектов поселений.

Предложенный алгоритм позволяет существенно ускорить ввод в систему исходной информации о поселении. Апробация алгоритма на реальных генеральных планах традиционных поселениях Русского Севера, показала его высокую точность, а, следовательно, возможность использования при разработке инструментов, позволяющих проводить историко-архитектурный анализ поселений.

Заключение диссертации по теме «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», Шлей, Михаил Дмитриевич

Выводы

Предложенный программный комплекс обеспечивает оперативность и точность расчета объемно-планировочных характеристик поселения, поэтому его можно использовать при проведении комплексных историко-архитектурных исследований для анализа степени учета структурообразующего влияния солнца и водоемов при организации застройки у разных народов на территории изучаемого региона - Русского Севера.

Планируется использовать предложенную программную реализацию в рамках учебного процесса при подготовке студентов строительных специальностей [82].

Заключение

В результате выполнения диссертационной работы получены следующие результаты:

1. Разработан алгоритм распознавания объектов сельских поселений на цифровом векторном плане местности. Апробация алгоритма на реальных исторических поселениях Русского Севера показала его высокую скорость и точность, а, следовательно, возможность использования при разработке инструментов, позволяющих проводить историко-архитектурный анализ поселений. Предложены параметры для работы алгоритма

2. Разработан метод построения трехмерной полигональной математической модели поселения. Построенная модель поселения представляет собой массив треугольников, описывающих поверхность рельефа поселения, поверхности всех найденных построек и поверхность исследуемого объекта.

3. Разработан метод получения количественной оценки видимости объектов местности с использованием трехмерной модели поселения. Апробация алгоритма показала, что его можно использовать для решения задач построения зон видимости объектов архитектуры и ландшафта, а также зон замкнутости застройки поселения.

4. Разработан алгоритм для определения продолжительности инсоляции различных частей постройки на основании информации об ее планировке, месяца наблюдения и широты местности поселения.

5. Предложенные методы и алгоритмы реализованы в программном комплексе СКАПС, предназначенном для проведения комплексных историко-архитектурных исследований традиционных поселений Русского Севера. Апробация данного программного комплекса выполнялась при проведении исследований влияния инсоляции на застройку ряда реальных традиционных исторических поселений и при построении зон видимости объектов сельских поселений и объектов многоэтажной городской застройки. Работа имеет законченный характер, но к перспективам ее развития можно отнести: реализацию предложенных методов и алгоритмов по оценке видимости на базе открытых программных продуктов, предназначенных для создания трехмерных сцен, реализацию модулей системы СКАПС в виде \уеЬ-решений, а также исследование возможности уменьшения времени работы алгоритма построения зон видимости объектов поселений за счет использования высокопроизводительных средств графических систем персональных компьютеров.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шлей, Михаил Дмитриевич, 2013 год

Литература

Аврутин, В. Д. О трехмерной модели городского пространства Санкт-Петербурга. Часть II [Электронный ресурс] / В. Д. Аврутин, А. Ю. Ломтев,

B. Ю. Руденко. - Режим доступа: http://www.atr-sz.ni/rus/itr/article/id/3Dmodel2/.

Айвазян, С. А. Прикладная статистика и основы эконометрики /

C. А. Айвазян, В. С. Мхитарян. - М.: ЮНИТИ, 1998. - 1072 с. Аммерал, Л. Интерактивная трехмерная машинная графика / Л. Аммерал; первод с англ. В.А. Львова. - М.: "Сол Систем", 1992. - 317 с.

Бахарев, Д. В. Методы расчета и нормирования солнечной радиации в градостроительстве : дис. ... канд. техн. наук 18.00.04 / Деомид Вениаминович Бахарев. - М. НИИСФ, 1968. - 218 с.

Бахарев, Д. В. О нормировании и расчете инсоляции [Электронный ресурс] / Д.В. Бахарев, Л.Н. Орлова. - Режим доступа: http://www.bakharev.org/index.php?option=::com_content&task=view&id=9. Богданов, В. Б. Определение продолжительности инсоляции / В. Б. Богданов. - Петрозаводск, 1991. - 26 с.

Борисов, А. Ю. Архитектурно-ландшафтная организация традиционных поселений Карелии (по картам Генерального межевания XVIII века) / А. Ю. Борисов // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2012. - Т.1. №8(129) - С. 68-72.

Борисов, А. Ю. О комплексном анализе влияния природно-климатических факторов / А. Ю. Борисов, П. Д. Степанов // Рябининские чтения - 2007. Материалы V научной конференции по изучению народной культуры Русского Севера. - 2007. - С. 144-147

Борисов, А. Ю. Планировочные формы традиционных сельских поселений: опыт исследования этнических особенностей / А. Ю. Борисов // Межкультурные взаимодействия в полиэтничном пространстве

пограничного региона. Материалы международной научной конференции. Петрозаводск, 10-12 октября 2005 г. - Петрозаводск, 2005. - С. 249-254.

[10] Борисов, Г. И. Виртуальная реконструкция усадебного комплекса графа Храповицкого (конец XIX - начало XX века) / Г. И. Борисов // Информационный бюллетень ассоциации «История и компьютер», № 37. Труды международной конференции. Июль 2011 г. — Петрозаводск: Изд-воПетрГУ, 2011.-С. 14-17.

[11] Быстрое, М. Ю. Структурное распознавание бинарных изображений с использованием скелетов : дис. ... канд. техн. наук. 05.13.18 / Максим Юрьевич Быстров. - Петрозаводск, 2011. - 131 с.

[12] Вапник, В. Н. Теория распознавания образов / В. Н. Вапник, А. Я. Червоненкис. - М.: Наука, 1974. - 416 с.

[13] Векторная графика [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.esate.ru/page/vektornya-grafika.

[14] Великовский, Л. Б. Архитектура гражданских и промышленных зданий : основы проектирования / Л.Б. Великовский [и др.] ; под ред. В. М. Предтеченского. - М.: Издательство литературы по строительству, 1966. -226 с.

[15] Волкова, В. Н. Теория систем / В. Н. Волкова, А. А. Денисов. - М.: Высш. Шк., 2006.-511 с.

[16] Воронецкая, И. Ю. Опыт анализа ветрового режима сельских поселений / И. Ю. Воронецкая, О. Ч. Реут // Народное зодчество: Межвуз. сб. -Петрозаводск, 1998.-С. 195-201.

[17] Гамма, Э. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования / Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес. - СПб.: Питер, 2011.-368 с.

[18] Гиршов, Е. Алгоритмы кластеризации [Электронный ресурс] / Е. Гиршов. - Режим доступа: http://www.yourcmc.rU/wiki/images/0/09/Girshov_clustering.pdf

Голованов, Н. Н. Компьютерная геометрия : учеб. пособие для студ. вузов / Н. Н. Голованов, Д. П. Ильютко, Г. В.Носовский, А. Т. Фоменко - М.: Издательский центр "Академия", 2006. - 512 с.

Гришина, И. Е. Некоторые результаты историко-архитектурного исследования поселений южных вепсов / И. Е. Гришина, А. Ю. Борисов // Современная наука о вепсах: достижения и перспективы. - Петрозаводск, 2006.-С. 276-285.

Гришина, И. Е. Отражение русско-народного культурного взаимодействия в традиционном жилище Северной Карелии / И. Е. Гришина // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия «Естественные и технические науки». - 2008. - № 4. - С. 10-19. Гуляев, В. Ф. Количественное описание степени замкнутости архитектурного пространства традиционных сельских поселений / В. Ф. Гуляев // Проблемы исследования, реставрации и использования архитектурного наследия Русского Севера: межвуз. сб. - Петрозаводск, 1988.-С. 52-53.

Гуляев, В. Ф. Объемно-пространственная структура сельских поселений середины XIX - начала XX вв. и методика ее количественной оценки (на примере Российского севера) : дис. ... канд. архитектуры 18.00.01 / Валерий Федорович Гуляев. - Петрозаводск, 1990. - 146 с. Дунаев, Б. А. Инсоляция жилых зданий / Б. А. Дунаев. - М., Стройиздат, 1962.-79 с.

Дюран, Б. Кластерный анализ / Б. Дюран, П. Одел. - М.: Статистика, 1977. -128 с.

Завьялов, Ю. С. Сплайны в инженерной геометрии / Ю. С. Завьялов, В. А. Леус, В. А. Скороспелов. - М.: Машиностроение, 1985. - 244 с. Иванников, А. Д. Прикладная геоинформатика / А. Д. Иванников, В. П. Кулагин, А. Н. Тихонов, В. Я. Цветков. - М.: МАКС Пресс, 2005. - 360 с.

Короев, Ю. И. Архитектура и особенности зрительного восприятия / Ю. И. Короев, М. В. Федоров. - М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1954. - 133 с.

Мартин, Р. Принципы, паттерны и методики гибкой разработки на языке С# / Р. Мартин, М. Мартин. - М.: Символ-плюс, 2011. - 768 с. Медведев, П. П. Анализ разноэтничной архитектуры на ЭВМ: реализация и перспективы / П. П. Медведев // Проблемы этнической истории и межэтнических контактов прибалтийско-финских народов : сб. науч. тр. -СПб., 1994.-С. 108-113.

Медведев, П. П. Комплексное исследование деревянного зодчества на базе методов математической статистики и моделирования с применением ЭВМ (на примере Беломорского Поморья) / П. П. Медведев // Вопросы истории и теории русской и советской архитектуры : межвуз. темат. сб. тр. -Л., 1988.-С. 82-90.

Медведев, П. П. Программа «Регулярность» для микро-ЭВМ «Электроника-60» / П. П. Медведев // Советская этнография. - 1989. - № 2. - С.55-67.

Медведев, П. П. Система расселения и объемно-планировочные структуры сельских поселений в бассейне реки Онеги (опыт ареального исследования) / П. П. Медведев // Проблемы исследования, реставрации и использования архитектурного наследия Русского Севера: межвуз. сб. -Петрозаводск, 1989. - С. 67-84.

Методы представления графических изображений [Электронный ресурс].

- Режим доступа:

http://www.mkgt.ru/files/material-static/practicum/teoriya/tl.htm.

Миркин, Б. Г. Методы кластер-анализа для поддержки принятия решений /

Б. Г. Миркин. - М.: «Высшая школа экономики», 2011. - 88 с.

Надолинский, Н. А. Разработка и исследование методов определения

видимости полигонов в реальном времени при отрисовке трехмерных

объектов : дис. ... канд. т.н.: 05.13.17 / Никита Александрович Надолинский. - Таганрог, 2007. - 213 с.

Неграфические вычисления на видеокарте (NVIDIA CUDA и AMD Stream) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://poisk-videokart.m/article/articles/negraficheskie-vychisleniya-na-videokarte-nvidia-cuda-i-amd-stream/19.html.

Оболенский, H. В. Архитектура и Солнце / Н. В. Оболенский. - М.: Стройиздат, 1988. - 208 с.

Орлова, JI. Н. Метод энергетической оценки и регулирования инсоляции на жилых территориях : дис. ... канд. техн. наук 18.00.04 / Людмила Николаевна Орлова. - М., МИСИ, 1985. - 188 с.

Орфинский, В. П. Вековой спор. Типы планировки как этнический признак (на примере поселений Русского Севера) / В. П. Орфинский // Советская этнография. - 1989. - №2. - С. 55-70.

Орфинский, В. П. Деревянное зодчество Карелии / В. П. Орфинский // Карельская организация союза архитекторов СССР. - Л. : Изд-во лит. по строительству, 1972. - 119 с.

Орфинский, В. П. Деревянное зодчество Карелии : (генезис, эволюция,

национальные особенности). : дис. ... доктора архитектуры / Вячеслав

Петрович Орфинский. - М. : ЦНИИТИА, 1975. - 298 с.

Орфинский, В. П. Традиционный карельский дом / В. П. Орфинский, И. Е.

Гришина. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2009. - 480 с.

Польский, С. В. Методы и средства определения видимости при

сканировании земной поверхности : дис. ... канд. т.н.: 05.13.01 / Сергей

Владимирович Польский. - М., 2004. - 128 с.

Порев, В. Н. Компьютерная графика / В. Н. Порев. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 432 с.

Роджерс, Д. Алгоритмические основы машинной графики / Д. Роджерс; перевод с англ. С. А. Вичеса, Г. В. Олохтоновой и П. А. Монахова. - М.: Мир, 1989.-512 с.

Сердюк, Ю. Параллельное программирование для многоядерных процессоров [Электронный ресурс] / Ю. Сердюк, А. Петров. - Режим доступа: Ь^://екп1§1.ог§/еп§те/ёо^1оас1.рЬр?1ё=150118. Симаков, А. В. Прогрессивная передача изображений через Интернет // Нелинейные проблемы механики и физики деформируемого твердого тела. -СПбГУ, 2004.-Вып. 8.-С. 147-161.

Скворцов, А. В. Триангуляция Делоне и ее применение / А. В. Скворцов. -Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. - 128 с.

Степанов, П. Д. Алгоритмы оптимизации объемно-планировочных характеристик систем архитектурно-строительных объектов / П. Д. Степанов, Р. В. Воронов // Информационные технологии моделирования и управления: Сб. трудов. Вып. 7. - Воронеж, 2008. С. 254260.

Степанов, П. Д. Компьютерная реализация методики анализа объемно-планировочных характеристик структуры традиционных сельских поселений Русского Севера / П. Д. Степанов, А. Ю. Борисов // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2007. - Т. 13, № 7. - С. 282283.

Степанов, П. Д. Методика численного определения объемно-планировочных характеристик системы объектов среды обитания : дис. ... канд. техн. наук. 05.13.18 / Павел Дмитриевич Степанов. - Петрозаводск, 2009,- 110 с.

Степанов, П. Д. Методика численного определения объемно-планировочных характеристик системы архитектурно-строительных объектов / П. Д. Степанов // Системы управления и информационные технологии. - Воронеж, 2008. - №2 (32). - С. 399 - 403. Степанов, П. Д. Оптимизация некоторых объемно-планировочных характеристик системы архитектурно-строительных объектов / П. Д. Степанов // Современные проблемы информатизации в экономике и

обеспечении безопасности: Сб. трудов. Вып. 13. - Воронеж, 2008. - С. 9599.

Степанов, П. Д. Программный комплекс для анализа объемно-планировочной структуры сельских поселений с использованием ГИС-технологий / П. Д. Степанов // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2006, - Т. 13, № 4, - С. 725-726.

Степанов, П. Д. Формализация анализа архитектурных структур традиционных поселений Русского Севера с использованием ГИС-технологий / П. Д. Степанов // Обозрение прикладной и промышленной математики. - 2007, - Т. 14, № 1,-С. 150-151.

Тидвелл, Д. Разработка пользовательских интерфейсов / Д. Тидвелл; перевод с англ. Е. Шикарева. - СПБ.: «Питер Пресс», 2008. - 416 с. Ту, Дж. Принципы распознавания образов / Дж. Ту, Р. Гонсалес. Перевод с англ.: И. Б. Гуревича. - М.: Наука, 1979. - 368 с.

Хейфец, A. JI. ЗО-моделирование и расчет продолжительности инсоляции средствами пакета AutoCad [Электронный ресурс] / A. J1. Хейфец. -Режим доступа:

http://www.graphicon.ru/2004/Proceedings/Technical_ru/s2f63.pdf. Хрол, Т. М. Определение количественных характеристик регулярности планировки и застройки сельских поселений (по материалам экспедиции Петрозаводского государственного университета 1982 г. по восточной части Ленинградской области / Т. М. Хрол // Проблемы исследования, реставрации и использования архитектурного наследия Карелии и сопредельных областей: Межвузовский сборник. - Петрозаводск, 1985. -С. 18-22.

Черныш, М. Ф. Опыт применения кластерного анализа [Электронный ресурс] / М.Ф. Черныш. - Режим доступа: http://www.isras.ru/files/File/4M/12/Chernish.pdf.

Шаронов, В. В. Наблюдение и видимость / В. В. Шаранов. - М.: Военное издательство министерства обороны Союза ССР, 1953. - 98 с.

Шикин, Е. В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения / Е. В. Шикин, А. В. Боресков. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1998. -288 с.

Шикин, Е. В. Компьютерная графика. Полигональные модели / Е. В. Шикин, А. В. Боресков. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2005. - 464 с. Шлей, М. Д. Алгоритм построения зон видимости объектов поселений / М. Д. Шлей // Вестник Южно-Уральского университета. - 2013. - т. 6, Вып.1. -С. 112-123.

Шлей, М. Д. Влияние традиционных представлений о природе на объемно-планировочную структуру традиционных сельских поселений русского севера и их комплексный автоматизированный историко-архитектурный анализ / М. Д. Шлей // Материалы 62-научной конференции студентов аспирантов и молодых ученных. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2010. - С. 8-9.

Шлей, М. Д. Информационная система историко-архитектурного анализа объемно-планировочной структуры традиционных сельских поселений Русского Севера / М. Д. Шлей // Материалы всероссийской студенческой олимпиады (Всероссийский конкурс компьютерных программ). - Вологда: ВоГТУ, 2010.-С. 59-61.

Шлей, М. Д. Информационная система комплексного историко-архитектурного анализа объемно-планировочной структуры традиционных сельских поселений Русского Севера / М. Д. Шлей, А. Ю. Борисов // Университеты в образовательном пространстве региона: опыт, традиции и инновации: Материалы научно-методической конференции, посвященной 70-летию Петрозаводского государственного университета (16-17 февраля 2010 г.). - Петрозаводск, 2010. - С. 312-316. Шлей, М. Д. Информационная система расчета характеристик планировочной структуры традиционных сельских поселений [Электронный ресурс] / М. Д. Шлей // Современные проблемы науки и образования. - электрон, ст. - М.: Издательский Дом "АКАДЕМИЯ

ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ, 2012. - № 6. - Режим доступа: Шр:/Луту.8с1епсе-education.ru/pdf72012/6/320.рс!£

Шлей, М. Д. Информационная среда для проведения комплексного архитектурного анализа объемно-планировочной структуры традиционных сельских поселений Русского Севера / М. Д. Шлей, А. Ю. Борисов // Материалы III Международной научно-практической конференции «Информационная среда вуза XXI века» (21 - 25 сентября 2009 г.). - Петрозаводск, 2009. - С. 225-226.

Шлей, М. Д. Компьютерное моделирование особенностей деревень Карелии / М. Д. Шлей // Материалы 62-научной конференции студентов аспирантов и молодых ученных. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2010. -С. 74-75.

Шлей, М. Д. Методы и алгоритмы распознавания объектов сельских поселений на цифровой карте / М. Д. Шлей, А. А. Рогов, А. Ю. Борисов // Математические методы распознавания образов: 13-я всероссийская науч,-практ. конф., г. Петрозаводск (11-17 сентября 2011 года). - М.: МАКС Пресс, 2011.-С. 571-574.

Шлей, М. Д. Методы оценки пространственных характеристик сельских поселений Карелии [Электронный ресурс] / М. Д. Шлей, А. Ю. Борисов // Электронные библиотеки. - электрон, ст. - 2010. - Т. 13. № 2. - Режим доступа к ст.:

http://www.elbib.ru/index.phtml?page=elbib/rus/journalУ2010/раг12/8В, свободный.

Шлей, М. Д. Особенности компьютерной реализации построения зон видимости объектов с учетом застройки и рельефа местности / М. Д. Шлей, А. А. Рогов, К. В. Матюшичев // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технических науки. - 2013. - № 2. - С. 107-113.

Шлей, М. Д. Особенности реализации математических моделей в информационной системе анализа планировочной структуры

традиционных сельских поселений/ М. Д. Шлей // Материалы VI международной научн.-практ конф. «Информационная среда вуза XXI века» (4-10 декабря 2012 г.). - Петрозаводск, 2012. - С. 156-161. Шлей, М. Д. Применение компьютерных технологий для комплексного историко-архитектурного анализа планировочной структуры традиционных поселений Русского Севера / М. Д. Шлей, А. Ю. Борисов, К. В. Матюшичев, А. А. Рогов // Информационные системы для научных исследований: Сборник начных статей. Труды XV Всероссийской объединенной конференции "Интернет и современное общество". - СПб: ООО "МультиПроджектСистемСервис", 2012. - С. 139-142. Шлей, М. Д. Программная реализация методики оценки режима визуальной связи застройки и структурообразующих элементов в традиционных сельских поселениях / М. Д. Шлей // Материалы 63-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 2011 - С. 169-170. Шлей, М. Д. Разработка алгоритма распознавания построек на цифровом плане местности / М. Д. Шлей // Материалы 63-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Петрозаводск: Издательство ПетрГУ, 2011.-С. 105-106.

Шлей, М. Д. Разработка математической модели для расчета продолжительности инсоляции построек и ее компьютерная реализация / М.Д. Шлей, А.Ю. Борисов // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки.-2011.-№6.-С. 87-90.

Шлей, М. Д. Система для определения зон видимости объектов поселения, расстояний между разбиениями различной структуры [Электрон.ресурс] / М. Д Шлей . - Электрон, ресурс (17 МЬ) - Петрозаводск, 2012. - Свидет. о гос. рег. № 18469 от 24.07.2012.

Шлей, М. Д. Система расчета продолжительности инсоляции традиционных построек сельских поселений [Электрон.ресурс] /

М. Д. Шлей, А. Ю. Борисов . - Электрон, ресурс (1 Mb) - Петрозаводск, 2012. - Свидет. о гос. per. № 18468 от 24.07.2012.

[82] Шлей, М. Д. Создание Web-pecypca по исследованию традиционных поселений Русского Севера / М. Д. Шлей, А. Ю. Борисов // Информационная среда вуза XXI века : материалы V Международной науч.-практ. конф. «Информационная среда вуза XXI века» (26-30 сентября 2011 г.). - Петрозаводск, 2011. - С. 202-204.

[83] Эйнджел, Э. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе OpenGL / Э. Эйнджел, пер с английского. В.Т. Тертышного. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. - 592 с.

[84] Aho, A. The design and analysis of computer algorithms / A. Aho, J. Hopcroft, J. Ullman. - Addison-Wesley, 1974. - 470 P.

[85] Angel, E. Interactive computer graphics: a top-down approach with shader-based OpenGL 6-th ed / A. Angel, D. Shreiner. - Addison-Wesley, 2012. - 768 P.

[86] ArcGIS Resource Center [Электронный ресурс]. Режим доступа: http ://help. arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/.

[87] AutoCAD [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.autodesk.ru/adsk/servlet/pc/index?siteID=871736&id=14626749.

[88] Ben-Moshe, В. Visibility Preserving Terrain Simplication An Experimental Study [Электронный ресурс] / В. Ben-Moshe, M. Katz, J. Mitchell, Y. Nir. -Режим доступа: http://www.ams.sunysb.edu/~jsbm/papers/p 163-mitchell.pdf.

[89] Bertocci, S. Villagio di Bolshaya Selga. Woodern Architecture in Karelia / S. Bertocci, S. Parrinello. - Petrozavodsk, Publishing House "Karelia", 2009. -200 P.

[90] Blender [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.blender.org.

[91] Cormen, Т. Introduction to Algorithms (3rd ed.) / T. Cormen, C. Leiserson, R. Rivest, C. Stein. - MIT press, 2009. - 1292 P.

[92] Faux, I. D. Computational geometry for design and manufacture /1. D. Faux, M. J. Pratt. - Ellis Horwood Ltd., 1979 - 329 P.

[93] Floriani, L. Algorithms for visibility computation on terrains: a survey [Электронный ресурс] / L Floriani, P. Magillo. - Режим доступа: ftp://ftp.disi.unige.it/person/MagilloP/PDF/visib02.pdf

[94] Floriani, L. D. Polyhedral terrain description using visibility criteria [Электронный ресурс] / L. D. Floriani, B. Falcidieno, G. Nagy, C. Pienovi. -Режим доступа: http://puma.isti.cnr.it/download.php?DocFile=1989-TR-002.pdf&langver=it&idcode=1989-TR-002&authority=cnr.imati.ge&collection=cnr.imati&check=.

[95] Floriani, L. Visibility algorithms on triangulated digital terrain models [Электронный ресурс] / L. Floriani, P. Magillo. - Режим доступа: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download? doi=l 0.1.1.65.855823&rep=repl &type=pdf.

[96] Floriani, L. Visibility Computations on Hierarchical Triangulated Terrain Models [Электронный ресурс] / L. Floriani, P. Magillo. - Режим доступа: http://link.springer.com/content/pdfl 0.1023%2FA%3 A1009708413602.

[97] Fort. M. Visibility and proximity on triangulated surfaces [Электронный ресурс] / M. Fort. Режим доступа: http://www.tesisenred.net/bitstream/handle/10803/7890/tmfm.pdf?sequence:=.

[98] Franklin, R. Geometric Algorithms for Sitingof Air Defense Missile Batteries [Электронный ресурс] / R. Franklin, K. Ray. - Режим доступа: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=l 0.1.1.37.7149&rep=rep 1 &t ype=pdf.

[99] Franklin, R. Higher isn't necessarily better: visibility algorithms and experiments [Электронный ресурс] / R. Franklin, K. Ray. - Режим доступа: http://www.ecse.rpi.edU/~wrf/p/84-edinburgh-sdh94-higher-not-better.pdf.

[100] Maplnfo Professional [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.pb.com/software/Data-Mining-and-Modeling/Geographic-Data-Mining-Tools/Maplnfo-Professional.shtml.

[101] Nagy, G. Terrain visibility / G. Nagy // Comput. & Graphics. -1994. - Vol. 18, №6. -P. 763-773.

[102] NVIDIA CUDA — неграфические вычисления на графических процессорах [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ixbt.com/video3/cuda-1 .shtml.

[103] Panda 3D - Free 3D Game Engine [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.panda3d.org/.

[104] Polygon mesh [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://en.wikipedia.org/wiki/Polygon_mesh

[105] Romero, L. Visibility Map Computation at all Points of a Terrain [Электронный ресурс] / L. Romero, S. Tabik, E. Zapata. - Режим доступа: http://jp2011 .pcg.ull.es/sites/jp2011 .pcg.ull.es/files/paper.pdf.

[106] Shley, M. D. Mathematical models for historical and architectural analysis of traditional rural settlements of the Russian North / M. D. Shley, A. Yu. Borisov // Информационный бюллетень Ассоциации "История и компьютер". № 37. Труды международной конференции "Компьютерные технологии и математические методы в исторически исследованиях" (Петрозаводск, 1116 июля 2011 г.). - Петрозаводск, 2011.-С. 116-120.

[107] Teng, A. Parallelizing an algorithm for visibility on polyhedral terrain [Электронный ресурс] / A. Teng, D. Mount, E. Puppo, L. Davis. - Режим доступа:

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=l 0.1.1.31.2843&rep=rep 1 &t ype=pdf.

[108] Visual Studio 2012 Express [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.microsoft.com/ru-ru/softmicrosoft/VisualStudioExpress.aspx.

Приложение 1. Свидетельство о регистрации

ГОСУДАРСТВЕННАЯ А К Л Д Е М И Я НАУК Р О С С И й С К Л Я АКАДЕМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ И ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

ЭБЪКДИШ ИНЫП ФОНД ЭЛЕКТРОННЫХ РН.СУРООВ -НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ

СВВДЕТЕЛЬСХ ВО О РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОННОГО РЕСУРСА

■V»

нийпцрао ОФЭГ'НеО

Настоящее еиндстелмгпю пыдано на л.тсктрониыЯ ресурс отвечающий

трсбоплинкм НОШПНЫ И Пр»КУр1ТТСТ1ЮСТН

Система расчета г1|юдш«аггеш>ногт инсоляции традиционные построек сельских поселений

I Дата регистрации 2-1 июли 2012 год*

■Авторы Ш.тгн МД.. Борнгоя А.Ю.

Орпштапня-рафабснчнк Ф1 НОУ НПО Иг фснанотгкнн | осударстисннми

университет

Дрдоздф И11И1Ш РАО.

МЖКПМ к! РА<). X Ю И прыф

В Г Н ли» I

Рум««к щ г« ц. О'!1' Н'1 М X пчщт (гцхшжк гиуСМ и

Рис. 5.1 Свидетельство о регистрации системы расчета продолжительности

инсоляции

Приложение 2. Свидетельство о регистрации

ГОСУДАРСТВЕННАЯ А К А Д ЕМИ Я НАУК РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ И ПЕДАГОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

I

рБЪЕДИ НЕ Н Н Ы Й ФОНД ЭЛЕКТРОННЫХ РЕСУРСОВ "НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ

СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРОННОГО РЕСУРСА

К> 1X469 ннтле до

ОФЭРНиО

Настоящее свидетельство ныла ко н* электронный ресурс отисчдюишн ! трс<5овамм*м »«»»к шы и приоритетности

Система доя определении чин шинмосш обьекчми пос&ичшн Дата регистрации 24 июли 2012 »од* Автор Шлей М.Л

^ргэдитцня-раэработчик ФГБОУ ВНО ИегромволскмЛ гоеудяретпеннми

университет

Дярештир ИШИ1Н РАО.

а«*:(СМИ* РАО. Д *> К . 1гр<*ф

ОФЭРНИЬмчсц (Х»)01|1М* щ к и и те*»)*« РФ]^'

А II I л «типа

Рис. 5.2 Свидетельство о регистрации системы построения зон видимости

Приложение 3. Примеры построенных зон видимости

Рис. 5.3 Пример построения зон видимости отдельной постройки

Рис. 5.4 Пример построения зон видимости объекта городской застройки

Рис. 5.5 Пример построения зон видимости архитектурного ансамбля, состоящего

из 4 построек

■■вн

Рис. 5.6 Пример построения зон видимости для водоема

Рис. 5.7 Пример построения зон замкнутости застройки