Διατομές σε ΨΜΕ (DTM) κάνοντας χρήση του QGIS και εξαγωγή τους στο AutoCAD

Ο σχεδιασμός διατομών πάνω σε ένα Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (ΨΜΕ) είναι μία εργασία που αναπόφευκτα ένας Τοπογράφος Μηχανικός θα καλεστεί να διεκπεραιώσει, ιδίως όταν ασχολείται με μελέτες τοπογραφίας, υδραυλικής και οδοποιίας. Ένα ΨΜΕ αρκετές φορές είναι το τελικό προϊόν μίας εναέριας τοπογραφικής αποτύπωσης με ΣμηΕΑ (κοινώς Drones). Η σημαντικότερη διαφορά του ΨΜΕ με το συμβατικό υψομετρικό τοπογραφικό διάγραμμα, που είναι το προϊόν μίας επίγειας αποτύπωσης, είναι το μεγάλο πλήθος σημείων του πρώτου συγκριτικά με το δεύτερο. Έτσι αν το pixel του ΨΜΕ έχει π.χ. μέγεθος 10×10 cm, ο σχεδιαστής των διατομών αναγκάζεται να αγνοήσει πληροφορία του ΨΜΕ ώστε να σχεδιάσει την διατομή με έναν διαχειρίσιμο αριθμό χαρακτηριστικών σημείων δικής του επιλογής. Μάλιστα ο σχεδιαστής μηχανικός δεν γνωρίζει πάντα εκ των προτέρων αν επιλέγει τα κατάλληλα σημεία για να αποδώσει ορθά την διατομή. Από την άλλη, δεν γίνεται τα επιλεγμένα σημεία της διατομής να απέχουν 10 cm μεταξύ τους, διότι ο μηχανικός θα δαπανήσει πολύ εργασιακό χρόνο.

Για τον παραπάνω λόγο, δεν συνιστάται να χρησιμοποιηθεί η μακροεντολή CrossDesigner (ή άλλα παρόμοια λογισμικά) για την χάραξη διατομών σε ΨΜΕ καθώς παροτρύνουν τον χρήστη να επιλέξει μεμονωμένα αποτυπωμένα σημεία, τα οποία στην περίπτωση ενός ΨΜΕ μπορεί να είναι εκατοντάδες ή χιλιάδες. Σε αυτό το άρθρο, λοιπόν, θα παρουσιαστεί μία εναλλακτική μεθοδολογία για τον σχεδιασμό διατομών με το λογισμικό QGIS, που παρακάμπτει το χρονοβόρο βήμα της επιλογής συγκεκριμένων χαρακτηριστικών σημείων από τον χρήστη. Η μεθοδολογία αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα:

1.Ανοίγουμε το AutoCAD (ή όποιο άλλο λογισμικό CAD διαθέτουμε) και πάνω στην οριζοντιογραφία/ορθοφωτογραφία χαράσσουμε τις θέσεις των διατομών με απλές γραμμές (Lines).

2. Περνάμε τις γραμμές των διατομών με Copy + Paste to Original Coordinates σε ένα νέο σχέδιο, το οποίο αποθηκεύουμε ως dxf. Προσοχή μέσα στο αρχείο dxf πρέπει να βρίσκονται μόνο οι γραμμές των διατομών και τίποτα άλλο. Έστω πως ονομάζουμε το αρχείο αυτό diatomes_lines.dxf.

3. Ανοίγουμε το QGIS και δημιουργούμε ένα κενό project.

4. Πηγαίνουμε στην λειτουργία Plugins–>Manage and Install Plugins και μέσω της αναζήτησης βρίσκουμε το πρόσθετο Profile tool το οποίο εγκαθιστούμε. Το βήμα αυτό το παραλείπουμε εάν το έχουμε κάνει ήδη στο παρελθόν.

5. Πηγαίνουμε στην λειτουργία Layer–>Add Layer–>Add Vector Layer. Στο παράθυρο που ανοίγει επιλέγουμε το αρχείο diatomes_lines.dxf. Πατάμε Add. Έτσι δημιουργείται εντός του QGIS ένα διανυσματικό επίπεδο με τις γραμμές που ορίζουν τις διατομές μας.

6. Με παρόμοιο τρόπο πηγαίνουμε στην λειτουργία Layer–>Add Layer–>Add Raster Layer. Στο παράθυρο που αναδύεται επιλέγουμε το αρχείο του ΨΜΕ το οποίο συνήθως έχει κατάληξη tif. Πατάμε Add. Έτσι εισάγεται στο QGIS ως ψηφιδωτό επίπεδο το ΨΜΕ. Έστω πως το όνομα του επιπέδου είναι DEM. Με το τέλος του βήματος αυτού, στο QGIS πρέπει να βλέπουμε μία εικόνα ανάλογη με την εικόνα 2.

7. Ανοίγουμε το πρόσθετο Profile Tool πιέζοντας στο αντίστοιχο εικονίδιο. Έχοντας επιλεγμένο το επίπεδο DEM πατάμε Add Layer στο κάτω δεξιά τμήμα της οθόνης με αποτέλεσμα το επίπεδο DEM να τίθεται διαθέσιμο για διατομές με το εργαλείο Profile Tool.

8. Στην κατηγορία Options ως τρόπο ορισμού της διατομής ορίζουμε το Selected Polyline και από το παράθυρο των επιπέδων στα αριστερά της οθόνης επιλέγουμε το επίπεδο με τις γραμμές των διατομών.

9. Στην συνέχεια κλικάρουμε πάνω στην γραμμή της διατομής που θέλουμε να σχεδιάσουμε. Στο παράθυρο του Profile Tool εμφανίζεται η αντίστοιχη διατομή. Την αποθηκεύουμε ως dxf, επιλέγοντας ως μορφή αποθήκευσης την 2D Profile-Dxf και πιέζοντας Save as (εικόνα 3). Ονομάζουμε το καθένα εξαγόμενο dxf με το όνομα της διατομής. Παραδείγματος χάριν, η 1η διατομή βρίσκεται στο αρχείο με τίτλο 1.dxf, η 2η στο 2.dxf κτλ (εικόνα 4).

10. Επαναλαμβάνουμε το βήμα 9 για όλες τις διατομές που θέλουμε να σχεδιάσουμε. Θέτουμε όλα τα εξαγόμενα dxf στον ίδιο φάκελο. Σε κάθε dxf υπάρχει μία μόνο διατομή.

Για να ενοποιήσουμε σε ένα αρχείο dxf όλα τα αρχεία dxf της εικόνας 4 τα οποία εξήχθησαν από το QGIS, φτιάχνουμε στον ίδιο φάκελο ένα κενό αρχείο dxf το οποίο ονομάζουμε Διατομές.dxf. Έπειτα, στον ίδιο φάκελο δημιουργούμε ένα κενό αρχείο-σημειωματάριο (txt) εντός του οποίου εισάγουμε τις σειρές:

_INSERT «1.DXF» 0,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0
_INSERT «2.DXF» 200,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0
_INSERT «3.DXF» 400,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0
_INSERT «4.DXF» 600,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0
_INSERT «5.DXF» 800,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0
_INSERT «6.DXF» 1000,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0
_INSERT «7.DXF» 1200,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0
_INSERT «8.DXF» 1400,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0
_INSERT «9.DXF» 1600,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0
…
_INSERT «N.DXF» X,0.0,0.0 1.0 1.0 0.0

όπου N η αρίθμηση της τελευταίας διατομής και X=(N-1)*200. Το παραπάνω κείμενο μπορεί εύκολα να σχηματιστεί στο MS Excel και μετά να επικολληθεί μέσα στο κενό αρχείο txt . Αποθηκεύουμε το αρχείο txt. Στην συνέχεια, αλλάζουμε την κατάληξη του από txt σε scr για να γίνει αρχείο τύπου CAD Script. Ανοίγουμε το κενό αρχείο Διατομές.dxf και σέρνουμε πάνω του το αρχείο με κατάληξη scr. Με αυτόν τον τρόπο, όλες οι διατομές εισάγονται σε ένα και μόνο αρχείο. Εναλλακτικά, το αρχείο script μπορεί κάποιος να το κατεβάσει από εδώ και να το τροποποιεί κατάλληλα βάσει του αριθμού των διατομών που θέλει να ενοποιήσει.

Συμπερασματικά, με την παραπάνω μέθοδο, ο μηχανικός παράγει αυτοματοποιημένα και αποδοτικά διατομές από το ΨΜΕ. Οι διατομές αυτές βρίσκονται εντός ενός αρχείου dxf και έτσι μπορούν να τροποποιηθούν πλέον εύκολα, να απλοποιηθούν και να τους προστεθούν υπομνήματα. Επί της ουσίας το εργαλείο Profile Tool διεξάγει την χρονοβόρα εργασία ρουτίνας αφήνοντας χρόνο στον μηχανικό για ουσιαστικότερες επεμβάσεις στις διατομές ή για την εξέταση πολλαπλών σεναρίων.

Η μεθοδολογία του παρόντος άρθρου βασίστηκε στο βίντεο https://www.youtube.com/watch?v=sIR3z2jC4L4 .