Directoraat-Generaal Rijkswi MM WMW l ^ ^ ^ c h t resujjp gramma Rapportnr Datum Status Auteurs BSW/PvAP 95-50 november 1995 definitiefv ir. P.H. Willems (TNO-Bouw); ing. J.M. Bouman-Eijs (TNO-Bouw); drs. B. F. M. Luijten (TNO-Bouw); W. Verbruggen (Bouwdienst/Bouwspeurwerk); i n g. f ^! Kieft (Bouwdienst/rJ^ ir. F. W. M. M o l (Bouwdienst/Bouwspeurwerk); ing. L. de Vos (Bouwdienst/Bouwspeurwerk); H W. Sliedrecht (Bouwdienst/DI); ing. W. Pronk (Bouwdienst/Bouwspeurwerk).
BIBLIOTHEEK Bouwdienst Rijkswaterstaat Postbus 20.000 3502 LA Utrecht BIBLIOTHEEK BOUWDIENST RIJ KS WAT ERSTAA i Overzicht resultaten PDI programma Rijkswaterstaat / TNO '94-'95 Rapportnr. Datum Status Auteurs BSW/RAP 95-50 november 1995 definitief ir. P.H. Willems (TNO-Bouw); ing. J.M. Bouman-Eijs (TNO-Bouw); drs. B.F.M. Luijten (TNO-Bouw); W. Verbruggen (Bouwdienst/Bouwspeurwerk); ing. J.N. Kieft (Bouwdienst/DI); ir. F.W.M. Mol (Bouwdienst/Bouwspeurwerk); ing. L. de Vos (Bouwdienst/Bouwspeurwerk); H.W. Sliedrecht (Bouwdienst/DI); ing. W. Pronk (Bouwdienst/Bouwspeurwerk).
BSW/RAP 95-50 november 1995 1 VOORWOORD Het meerjarencontract BDP-1419 van de Stafafdeling Bouwspeurwerk met de afdeling Bouwinformatica van TNO is november 1995 voltooid. Als afdeling BSI constateren wij dat hiermee het meerjaren werkprogramma met TNO is afgesloten. Wij hechten betekenis aan een goede en herkenbare afsluiting van het contract. In dit verband is een eindrapportage samengesteld betreffende alle in het contract BDP-1419 in 1994/1995 uitgevoerde deelprojecten. Alleen voor het deelproject Weggeometrie is ook een aparte en uitgebreide eindrapportage opgesteld, die de volledige documentatie van het Weggeometriemodel bevat, zowel op papier als in digitale vorm (diskette). F.W.M. Mol, projectleider tot juli 1995, L. de Vos, projectleider vanaf juli 1995
BSW/RAP 95-50 november 1995 INHOUDSOPGAVE 1. WEGGEOMETRIEMODEL 2. UPGRADING MOSS-CALMA KOPPELING 3. LEAFO EDITOR RAPPORTEN
BSW/RAP 95-50 november 1995 1. WEGGEOMETRIEMODEL 1.1. Inleiding Sinds eind jaren tachtig doen Rijkswaterstaat en TNO Bouw gezamenlijk onderzoek naar de toepassing van Product Data Technology (PDT) in de Bouw. Vanaf het begin ook is in dit onderzoek gekeken naar wegen als voorbeeld om PDT op toe te passen en te demonstreren. Wegen zijn een interessant voorbeeld: bij wegontwerp zijn verschillende applicaties betrokken, niet alleen de wegontwerppakketten maar ook applicaties voor terreinmodellering, GIS-systemen en milieu effect analyse applicaties voor bv. geluidsemissie. wegontwerp bevindt zich midden in de keten, d.w.z. eraan vooraf gaan de tracestudie met GIS- en DTM-applicaties. Erna zit het o.a. kunstwerkontwerp met diverse CADapplicaties. bij wegen is sprake van een aantal niveaus van gegevensoverdracht: - onderaan de terreingegevens, - vervolgens de weggeometrische gegevens in de vorm van de horizontale en verticale alignementen, - daar weer boven de geometrische en materiele gegevens van de weg zelf (dwarsprofiel, materiaallagen), - en tenslotte de verkeerskundige gegevens (verkeersintensiteiten, richtingsborden, etc.). Wegen zijn tevens niet het eenvoudigste voorbeeld: ze vertonen niet de voor veel produkten karakteristieke part-assembly struktuur, althans niet zo duidelijk als in bijvoorbeeld een viaduct, ze zijn onlosmakelijk verbonden met hun geografische locatie, dit maakt de scheiding van het model en zijn omgeving lastig en in ieder geval arbitrair, produktstructuur en geometrische vorm lijken bij wegen ook onlosmakelijk verbonden, waardoor er in de praktijk weinig herbruik van eerdere resultaten plaatsvindt, laat staan dat men toekomt aan bibliotheken met standaard onderdelen.
BSW/RAP 95-50 november 1995 2 1.2. WegGeometrieModel Eerdere inspanningen hebben geleid tot een aantal opeenvolgende versies van het Basis- WegModel. Dit model heeft een convergentie te weeg gebracht in de idee-vorming van wat onder een produkt(type)model moet worden verstaan en is mede daarom een onmisbare schakel geweest in de ontwikkeling van de PDT in de GWW-sector. Voor operationele toepassing in de praktijk is de scope van het model echter te breed en het niveau van kennis-representatie te hoog om te kunnen communiceren met de wegontwerpapplicaties van dit moment. Halverwege 1994 is daarom gekozen voor een wat meer bescheiden en veel meer praktische benadering met de ontwikkeling van het WegGeometrieModel (WGM) - of in het Engels: Road Shape Model Kernel (RSMK). Dit model is primair ontwikkeld met de gegevensuitwisseling tussen wegontwerp en kunstwerkontwerp voor ogen. Dit heeft als voordeel dat niet alleen de complexe modelering van wegaansluitingen en wegkruisingen voorlopig genegeerd kan worden, maar ook de relatie met terreinmodelering. Dit wil niet zeggen dat het model ongeschikt is voor het overdragen van verkeersknooppunten, maar dit gebeurt dan door het vastleggen van de elementaire onderdelen zonder de samenhangende structuur. Overigens doen de huidige wegontwerppakketten niet veel anders. 1.3. STEP Het WegGeometrieModel is ontworpen met behulp van binnen ISO-STEP ontwikkelde methoden en technieken zoals het gebruik van de informatiemodelleertaal EXPRESS en het
BSW/RAP 95-50 november 1995 3 fysieke bestandsformaat. In het verleden is met het BasisWegModel gepoogd andere landen te interesseren om van een dergelijk model een Application Protocol 1 te ontwikkelen. Daar was echter toen te weinig animo voor. Voor het WGM is daarom van een dergelijke status voorlopig afgezien, de afbeeldbaarheid op STEP resources (zoals geometrie & topologie en 2D-tekenen) is niettemin in deelprojecten reeds aangetoond. Toch zou enige internationale standaardisatie op dit gebied, in ieder geval in Europees verband, zeer wenselijk zijn. Leveranciers van wegontwerppakketten en aanverwante applicaties zullen in dat geval sneller bereid zijn eigen pre- en postprocessoren voor hun produkten te (laten) ontwikkelen. Een dergelijke ontwikkeling is te prefereren boven door derden te leveren vertalers. 1.4. Modelstructuur Het niveau van gegevensuitwisseling is een belangrijke factor in de toepasbaarheid van een gegevensmodel. Als dit niveau hoog wordt gekozen (produktmodel) dan kan dit problemen geven bij het creeren van de uitwisselingsbestanden, de meeste 'state of the art' wegontwerpapplicaties ondersteunen een dergelijk niveau nog niet. Als het uitwisselingsniveau laag wordt gekozen (2D tekening) dan is dat natuurlijk ideaal als het ontvangende pakket een 2D-tekenapplicatie is, maar in het geval van bijvoorbeeld een 3D CADpakket, is een dergelijk niveau ongeschikt voor verdere bewerking. In het algemeen is het genereren van een lager niveau uit een hoger niveau geen probleem, omgekeerd echter wel. Het WegGeometrieModel houdt hier een middenkoers aan, d.w.z. het bevat een produktmodel-achtige structuur die een neutrale onvervormde weg beschrijft (dus een rechte weg), maar naar wens kan worden vervormd met behulp van 'plug-in' geometrie, lees: de alignement specificaties. Het begrip alignement wordt hier echter iets ruimer gedefinieerd, zodat naast de horizontale en verticale alignementen er ook verkantingsovergangen en breedte variaties onder vallen. Doordat op deze wijze de geometrische variatie gescheiden wordt gehouden van de produktstructuur kunnen ook bij wegontwerp 'featureachtige' parametrische objecten worden onderscheiden. Dit biedt allerlei mogelijkheden voor meer herbruik van eeder ontworpen wegdelen. 1 Een implementeerbare subset van de STEP resource modellen voor een bepaalde toepassing (hier gegevensuitwisseling t.b.v. wegontwerp).
BSW/RAP 95-50 november 1995 4 De gekozen structuur is zo flexibel dat eenzelfde stramien ook toepasbaar is op aanverwante gebieden als spoorwegen en op kunstwerken als viaducten en tunnels. In alle gevallen is er namelijk sprake van een tamelijk stabiele produktstructuur plus een geometrie die bij elke uitvoering anders is. 1.5. Proeffabriek In het verleden zijn PDl-projecten wel eens blijven steken in een papieren excercitie en bleef de kwaliteit en de practische toepasbaarheid van de modellen onzeker. Bij de ontwikkeling van het WegGeometrieModel zijn modelontwikkeling en implementatie voortdurend hand in hand gegaan. Om de waarde van het model te kunnen testen is - met behulp van de door TNO Bouw ontwikkelde produktmodel-ontwikkelomgeving PMshell - een 'proeffabriek' ontwikkeld om testvoorbeelden te kunnen invoeren en evalueren. Deze manier van werken geeft een snelle feed-back van implementatie naar modelontwikkeling (rapid prototyping). Fouten, omissies en andere onvolkomenheden kunnen zo in een vroeg stadium worden onderkend, wat de kwaliteit van het model duidelijk ten goede is gekomen. De succesvolle verwerking van goed gedocumenteerde testgevallen geeft vertrouwen dat het WegGeometrieModel een hoog percentage van de informatie die voor het ontwerpen van wegen noodzakelijk is kan vastleggen.
BSW/RAP 95-50 november 1995 5 t_roadl CSHPTOPPRS.wri VRML, 4SD polygons 1.6. Toepassingen Voor een gegevensmodel voor wegen zijn een aantal toepassingen te geven: allereerst natuurlijk modeluitwisseling tussen wegontwerppakketten. Deze toepassing zal in belang toenemen naar mate meer partijen bij een project betrokken zijn. uitwisseling tussen ongelijksoortige applicaties, bijvoorbeeld tussen een wegontwerppakket en het CAD-pakket waarmee een kunstwerk in het trace wordt ontworpen. het kan de basis vormen voor het conceptueel model van een project-data-base. een vaak vergeten toepassing is archivering. Infra-structuur gaat aanzienlijk langer mee dan het CAD-pakket waarmee het ontworpen is! Het WegGeometrieModel voegt daarbij nog een aantal extra toepassingen: het heeft een geschikte structuur om veel toegepaste weg-onderdelen als parametrisch bibliotheekobject vast te leggen. Deze toepassing is onafhankelijk van het toegepaste
BSW/RAP 95-50 november 1995 6 wegontwerppakket zodat bij het overgang naar een ander pakket deze kennis behouden blijft. het biedt de basis om een weg met de daarin voorkomende kunstwerken als een gei'ntegreerd geheel vast te leggen. Dit is met name interessant voor toepassingen die gericht zijn op visualisatie en simulatie. Als een voorzet voor een veelbelovende ontwikkeling op dit gebied kan de proeffabriek van een wegmodel een VRML 2 bestand genereren. Met behulp van een browser kan het VRML-model met een bewegende camara gei'nspecteerd worden. Het systeem is eenvoudig uit te breiden door een koppeling met andere VRML-bestanden van bijvoorbeeld het terreinmodel, in de weg opgenomen kunstwerken en allerlei wegmeubilair (richtingbord, verlichting, geleiderail, geluidswal, etc.) 1.7. Documentatie Road Shape Model Kernel 0.1, TNO-rapport 95-BI-R0186, mei 1995. Documentatie WegGeometrieModel, TNO-rapport 95-BI-R????, december 1995, (deels ook in HTML-formaat voor consultatie met een webbrowser). 2 Virtual Reality Modeling Language. Dit formaat is het 3D-equivalent van HTML, het formaat voor Internet Web pagina's. Ook VRML kent het hyperlink principe waarmee een over een netwerk gedistribueerde 3D-wereld kan worden samengesteld.
BSW/RAP 95-50 november 1995 7 2. UPGRADING MOSS-CALMA KOPPELING Op verzoek van de Rijkswaterstaat-projecten Constructie en Wegen heeft TNO Bouw in 1991 een prototype gemaakt voor de conversie van het CAD-pakket MOSS, gebruikt voor het ontwerpen van wegen, naar het CAD-programma CALMA. Deze prototype conversie tool kan het MOSS-formaat GENIO inlezen en omzetten naar CANIN van CALMA. In 1992 is deze prototype conversie tool uitgebreid en aangevuld tot een bruikbare tool voor de gebruikers bij de Bouwdienst. Gedurende het gebruik van deze conversie tool is een evaluatie gedaan waarbij een overzicht is gemaakt van diverse punten die aangepast, uitgebreid of verbeterd moeten worden. MOSS/ GENIO-file mapping-file 4- GEN2CA J Dimension III/ CANIN-file BDGENREADCA Dimension III database BDGENCLIP BDGENREAD De conversie tool is dit jaar op diverse fronten aangepast en verbeterd, waardoor de conversie tool gebruikersvriendelijker en robuuster is geworden. De voornaamste uitbreiding aan de conversie tool is de mogelijkheid voor het bepalen van uitsneden van een geconverteerd digitaal terrein model (2D). Met behulp van het DALprogramma BDGENCLIP is het mogelijk om grafisch of alfanumeriek een polygoonvormig clippingsgebied op te geven. De bestaande handleidingen zijn aangepast. Enkele nieuwe handleidingen en de installatie
BSW/RAP 95-50 november 1995 8 procedure zijn gemaakt. Tevens zijn alle handleidingen geconverteerd naar het formaat HTML (HyperText Markup Language). Met behulp van een Web browser (bijv. Netscape) is het mogelijk om deze HTML-documenten te bekijken. In de HTML-documenten zijn hyperlinks gelegd naar de andere (gerelateerde) HTML-documenten (handleidingen). Door het clicken op een hyperlink wordt automatisch het bijbehorende HTML-document aan de gebruiker getoond. Op deze manier kan de gebruiker snel en eenvoudig de handleidingen inzien. Alle wijzigingen en uitbreidingen worden uitvoerig besproken in het eindrapport van dit project: B-95-1588 'Van MOSS/GENIO naar CALMA/CANIN (2e versie)'.
BSW/RAP 95-50 november 1995 9 3. LEAFO EDITOR Het maken van tekeningen met een CAD-systeem heeft de produktiviteit van de tekenafdeling van een bedrijf verhoogd. Delen van bestaande tekeningen kunnen worden hergebruikt en er kunnen bibliotheken van standaardonderdelen worden aangelegd. Toch blijven routine en repetitie in het tekenwerk de produktiviteit nadelig bei'nvloeden. Soms is een bibliotheekonderdeel niet beschikbaar op een CAD-systeem of moeten onderdelen met kleine verschillen in afmetingen of detaillering steeds opnieuw worden getekend. Door gebruik te maken van LEAFO's kunnen bovenstaande problemen worden opgelost. Een LEAFO is een onderdeel van een produkt waaraan niet verder ontworpen of gerekend wordt. Door het invullen van de parameterwaarden kan het LEAFO volledig worden vastgelegd. Hierdoor kunnen LEAFO's met steeds andere afmetingen en detaillering in verschillende tekeningen worden geplaatst. LEAFO's worden gebruikt in verschillende sectoren van de industrie. Meestal bestaan ze uit standaardonderdelen die beschikbaar zijn in een beperkt aantal lengtes, hoogtes, etcetera. Voorbeelden van LEAFO's die door TNO voor Rijkswaterstaat zijn ontwikkeld: Damwand Dit LEAFO gebruikt een curve in een bestaande CAD tekening als de referentie-lijn waarlangs de damwand getekend wordt.
BSW/RAP 95-50 november 1995 10 Brugdek Dit LEAFO gebruikt de positie van het dek en de afstand die moet worden overbrugd als invoer. Over het algemeen worden LEAFO's beschreven in de programmeertaal van een CADsysteem. Hiervoor is echter een gedetailleerde kennis van deze programmeertaal nodig en de procedurele beschrijving van het LEAFO is tevens afhankelijk geworden van het CADsysteem. Deze nadelen kunnen worden ondervangen door gebruik te maken van een editor waarmee de procedurele beschrijving van een LEAFO kan worden gegenereerd. In het kader van onderdeel C van het meerjarenprogramma Rijkswaterstaat/TNO '92-'94 is een LEAFO editor ontwikkeld. De LEAFO editor is een grafisch programma waarmee op een gebruikersvriendelijke manier LEAFO's kunnen worden gedefinieerd, onafhankelijk van een bepaald CAD systeem. Consistentie en compleetheid van de definitie worden gewaarborgd door de editor. Gedetailleerde kennis van de procedurele taal van een CAD- systeem is niet noodzakelijk. Als de definitie van het LEAFO klaar is kan een procedurele beschrijving voor verschillende CAD-systemen worden gegenereerd (op dit moment AutoLisp voor AutoCAD en DAL voor Dimension III).
BSW/RAP 95-50 november 1995 11 info Rt U»d<» Cfw*f» <J»)> Opunt AulnCADjIBAnniFfl OWC.) Qala Option* JODIB Help Leatrj if nm<l V*ag«ir «t t)atn»t» twrtot ^ tj?q» *T LEAFO ~ 23 o ffljrf SI ir IfBQX tfstoswl Uit de definitie van een parametrisch object voor een vangrail wordt een procedurele beschrijving in AutoLISP gegenereerd die vervolgens in AutoCAD wordt gevisualiseerd. In het kader van onderdeel C van het meerjarenprogramma Rijkswaterstaat/TNO '92-'94 is een onderdeel LEAFO editor conservatie opgenomen. Doel van de LEAFO editor conservatie is om de reeds ontwikkelde software goed te documenteren, zodat de opgebouwde kennis niet verloren gaat. De volgende twee rapporten zijn door TNO opgeleverd: LEAFO editor User Reference Guide, rapportnummer 95-BI-R0434 In dit rapport wordt beschreven hoe de LEAFO editor kan worden gebruikt. Naast een beschrijving van alle menu-opties, symbolen en formulieren is er een 'guided tour' opgenomen waarin stap voor stap een LEAFO van een vangrail wordt opgebouwd met behulp van de LEAFO editor. LEAFO editor Programmers Reference Guide, rapportnummer 95-BI-R0435 In dit rapport wordt beschreven hoe de software van de LEAFO editor en de LEAFO Development Package is opgebouwd. Gedetailleerde informatie over de datastructuur, de routines en de distributie van de software is in dit rapport te vinden. De distributie van de LEAFO editor is beschikbaar voor de operating systemen Unix / X- Windows en Windows-NT. De distributie van de LEAFO Development Package is beschikbaar voor de CAD-systemen Dimension III en AutoCAD.
BSW/RAP 95-50 november 1995 12 RAPPORTEN 94-BI-R0195 Presentaties voor CAD-Stuurgroep en projectgroep 21 en 23 februari 1994, ir. P. Kuiper; 28 februari 1994. 94-BI-R0610 Voorstel Jaarplan 1994, onderzoek PDI-Wegen en Viaducten, ir. P. Kuiper, definitieve versie van 30 September 1994. 94-BI-R0611 Voortgangsverslag PDI-Wegen en Viaducten, le periode 1994, ir. P. Kuiper, 25 mei 1994. 94-BI-R1003 Voortgangsverslag PDI-Wegen en Viaducten, 3e periode 1994, ir. P. Kuiper, 17 oktober 1994. 94- BI-R1415 Voortgangsverslag PDI-Wegen en Viaducten, 4e periode 1994, ir. P. Kuiper, 30 november 1994. 95- BI-R0186 Road Shape Model Kernel 0.1, ir. P. H. Willems, 15 mei 1995. 95-BI-R0439 Voortgangsverslag PDI-Wegen en Viaducten, le periode 1995, ir. G. M. A. Kusters, 18 mei 1995. 95-BT-R0687 Evaluatie kennissysteem voor viaducten (KENVIA), ir. J. T. de Gelder, 14 juni 1995. 95-BI-R0434 LEAFO editor User Reference Guide, drs. B. F. M. Luijten, 30 juni 1995. 95-BI-R0435 LDP Programmers Reference Guide, drs. B. F. M. Luijten, 30 juni 1995. 95-BI-R0988 Voortgangsverslag PDI-Wegen en Viaducten, 2e periode 1995, ir. G. M. A. Kusters, 21 juli 1995. 95-BI-R1588 Van MOSS/GENIO naar CALMA/CANIN (2e versie), mw. ing. J.M. Bouwman-Eijs, december 1995. 95-BI-R1589 Documentatie WegGeometrieModel, ir. P.H.Willems (red.), december 1995. 95-BI-R1590 Overzicht resultaten PDI programma Rijkswaterstaat / TNO '94-'95, ir. P.H.Willems (red.), december 1995.