Цифровизация строительства требует не только современных ТИМ-платформ и программного обеспечения, но и единых правил обмена данными. Особенно остро проблема проявляется при работе с инженерно-геологическими изысканиями. Сегодня специалисты используют множество форматов, каждый из которых решает отдельную задачу, но не обеспечивает полноценную передачу всей информации от изыскателя к проектировщику и далее в систему экспертизы.
Такой «зоопарк форматов» становится одним из факторов, сдерживающих развитие информационного моделирования в России. Данные приходится преобразовывать между различными программными средами, а при конвертации существует риск потери геометрии, атрибутов и семантики.
Какие форматы используются для инженерно-геологических данных
Применяемые инструменты условно можно разделить на несколько групп.
К универсальным технологиям относятся XML и JSON. Они используются как техническая основа для структурирования информации, однако сами по себе не содержат полноценного представления геометрии. На их базе создаются специализированные форматы, адаптированные под конкретные задачи.
Отдельную категорию составляют форматы фактических инженерно-геологических данных. Например, AGS применяется для хранения результатов бурения, полевых и лабораторных исследований, а DIGGS использует геопространственную основу GML и поддерживает геометрию и географическую привязку наблюдений. При этом такие форматы не предназначены для полноценной передачи интерпретированной трёхмерной модели геологического строения.
Для описания геологических структур и 3D-моделей применяются GeoSciML и Geo3DML. Они позволяют формализовать пространственное представление геологических объектов, однако имеют ограничения с точки зрения инженерно-геологических задач и совместимости с используемыми в России программными решениями.
ГИС и CAD не решают проблему полностью
Для передачи пространственных данных могут использоваться распространённые ГИС-форматы — Shapefile, GeoPackage и GeoJSON. Они позволяют работать с геометрией и атрибутивной информацией, а специализированные растровые и воксельные форматы применяются для цифровых моделей рельефа и объёмного представления подземного пространства.
Однако при переходе к полноценному ТИМ требуется больше, чем просто геометрия объекта. Необходимо сохранять семантику элементов, характеристики материалов, свойства геологических тел и взаимосвязи между ними.
Похожая ситуация складывается с CAD. В российской практике такие системы широко применяются для подготовки инженерно-геологических карт и разрезов. Современные CAD-платформы позволяют добавлять атрибуты и свойства, но значительная часть подобных механизмов является зависимой от конкретного программного продукта. При передаче данных через нейтральный формат часть семантической информации может быть потеряна.
IFC 4.3 как основа интеграции
Отдельное место в развитии цифрового моделирования занимает IFC. В версии IFC 4.3 появились геотехнические классы, предназначенные для описания геологических объектов с учётом их геометрии и атрибутивных характеристик.
Такой подход позволяет интегрировать инженерно-геологический массив в информационную модель объекта и связывать пространственное представление геологических тел с их свойствами. В перспективе это создаёт возможности для автоматизированной проверки данных и использования цифровой модели в ТИМ-платформах и расчётных комплексах.
При этом IFC 4.3 пока не решает все задачи. Формат не предназначен для хранения полного набора исходных материалов изысканий, включая фотографии и паспорта испытаний. Кроме того, поддержка новых геотехнических классов в российском программном обеспечении ещё развивается.
Главная проблема — отсутствие единого формата
Сопоставление существующих подходов показывает, что сегодня нет универсального формата, который одновременно обеспечивал бы передачу трёхмерной геометрии, иерархии геологических тел, атрибутивных характеристик, исходных данных и метаданных их происхождения.
В результате одна и та же информация может существовать сразу в нескольких представлениях. Из материалов полевых и лабораторных исследований формируется цифровая модель, затем данные преобразуются для работы в проектной системе, а для государственной экспертизы дополнительно подготавливается нормативно установленная XML-структура.
При этом цифровая инженерно-геологическая модель не всегда имеет самостоятельный нормативный статус. Это снижает заинтересованность участников рынка в создании детализированных цифровых моделей, которые могли бы использоваться на протяжении всего жизненного цикла объекта.
Проблема совместимости программного обеспечения
Дополнительное препятствие создаёт фрагментация программного рынка. Различные комплексы для обработки результатов инженерных изысканий используют собственные внутренние форматы и не всегда обеспечивают полноценный экспорт в открытые стандарты.
При переносе информации между системами приходится сопоставлять поля вручную. Если разные программы используют собственные классификаторы и способы описания одних и тех же объектов, автоматическая конвертация становится проблематичной.
Особенно заметен этот эффект в крупных проектах, где данные проходят через несколько организаций: изыскательскую компанию, проектировщика, технического заказчика, экспертизу и государственные информационные системы.
Двухуровневая модель обмена данными
Одним из возможных решений эксперты называют формирование сквозной системы, в которой разные форматы не конкурируют между собой, а выполняют определённые функции.
IFC 4.3 может использоваться для объектно-пространственного представления инженерно-геологических массивов в составе информационной модели. Национальные XML-схемы при этом могут обеспечивать машиночитаемую передачу результатов изысканий для экспертизы и межведомственного взаимодействия.
Фактические данные полевых и лабораторных наблюдений становятся источником атрибутов и метаданных. После обработки они связываются с геометрией геологических тел, формируя цифровую инженерно-геологическую модель. Из неё затем могут генерироваться необходимые представления для ТИМ-платформ, расчётных систем и нормативного обмена.
Нужен национальный профиль IFC
Само наличие соответствующих классов в IFC не гарантирует совместимость цифровых моделей. Разные специалисты могут по-разному интерпретировать структуру данных и заполнять одинаковые элементы.
Для решения этой проблемы необходимы отраслевые или национальные профили обмена. Они должны определить обязательные классы, атрибуты, классификаторы, структуру связей и правила формирования информационной модели инженерно-геологического массива.
Важную роль также будут играть специализированные конвертеры и сервисы, способные обеспечивать преобразование данных между форматами с сохранением семантики, систем координат и атрибутивной информации.
Отчётность должна перейти от документов к данным
Одна из системных проблем заключается в том, что нормативное регулирование пока в значительной степени ориентировано на традиционную отчётную форму. XML-схемы позволяют структурировать документы и таблицы, но не формируют полноценные требования к цифровой трёхмерной модели инженерно-геологического пространства.
Для дальнейшей цифровизации необходимо закрепить понятие цифровой информационной модели инженерно-геологического массива как отдельного элемента информационной модели объекта. Такая модель должна представлять геологическое пространство в виде иерархической системы трёхмерных тел, связанных с их характеристиками и состояниями.
Это позволит перейти от ситуации, когда цифровая модель создаётся исключительно для внутренних нужд проектировщика, к сквозному использованию данных на различных этапах жизненного цикла объекта.
Единая среда данных для инженерных изысканий
Проблема форматов показывает, что дальнейшее развитие ТИМ зависит не только от возможностей отдельных программ. Необходима единая методология работы с инженерно-геологической информацией — от получения исходных данных на площадке до формирования цифровой модели и её передачи в проектирование, экспертизу и государственные информационные системы.
Оптимальной моделью может стать сочетание специализированных форматов фактических данных, IFC 4.3 для пространственной информационной модели и национальных XML-схем для нормативного обмена.
Такой подход не требует отказа от всех существующих форматов. Напротив, он позволяет распределить между ними функции и связать их в единую цифровую цепочку. Для российской строительной отрасли это может стать важным этапом перехода от разрозненных цифровых инструментов к полноценному сквозному ТИМ-моделированию инженерно-геологического пространства.