Визуализация первой высокоскоростной железной дороги Швеции с технологией реального времени

Немногие инжиниринговые компании могут похвастаться такой впечатляющей родословной, как скандинавская фирма ÅF Pöyry . Образованная в 1895 году, компания стала частью четырех основных технологических революций: паровая энергетика, электричество, ядерная энергетика и цифровизация.

Из скромного начала- фирмы по  проверке безопасности на парогенераторах, бизнес ÅF вырос в международное многопрофильное инженерное консультирование, использующее более чем 16 000 человек в 50 странах, от Бразилии до Вьетнама. Он состоит из нескольких дочерних компаний, включая ÅF Infrastructure, подразделение, которое обрабатывает всё- от планирования дорог до проектирования систем общественного транспорта.

Поэтому неудивительно, что эта фирма стала первой в списке, когда дело дошло до выбора консультанта в обосновании строительства  первой в истории Швеции высокоскоростной железной дороги. Наряду с консультациями по вопросам развития общин Tyréns, ÅF Infrastructure работает над инженерными планами для начальной фазы строительства Восточного железнодорожного звена между Седертелье и Трозой.

В рамках требований, предъявляемых к визуализации дизайна, фирма создала в Unreal Engine два приложения в режиме реального времени: одно для помощи инженерам в рассмотрении проектов, а другое для представления проекта на обсуждение общественности.

Использование возможностей BIM, CAD и ГИС-данных в одном программном комплексе

Восточное звено соединит ряд городов в окружающем сельском ареале со Стокгольмом, приведя соседний Нючепинг на рынок труда и жилья столицы,  сделав возможной тем самым интеграцию потенциала городов по всему новому маршруту в экономику  столицы Швеции.

Такого развития железнодорожной сети по масштабам не было с  1900-х гг. Поезда будут курсировать с максимальной скоростью 250 км в час (155 миль в час) и перевозить пассажиров из Стокгольма до конца линии в Линчепинге за один час. ÅF активно участвует в разработке железнодорожных планов, включая проведение оценок экологического воздействия на окружающую среду, а также на разработку системных документов, составление проектных программ и документации.

Поскольку эта железнодорожная линия проходит через густонаселенные районы, через сельскую местность и огибает археологические объекты,- адаптация проекта к местным условиям в этой части Швеции имеет решающее значение для успеха проекта. Необходимо будет получить и проанализировать огромное количество данных для решения широкого круга сложных геологических проблем.

Для анализа наборы полученных данных импортируются в специально разработанный для этого программный комплекс. “Этот комплекс имеет много технических деталей, хранит информацию BIM и слои из нашего программного обеспечения САПР”, — объясняет Людвиг Ловен, разработчик BIM/VR в ÅF Infrastructure. «Он также содержит данные ГИС для археологии, окружающей среды, землепользования и многое другое. Он имеет данные профиля и линейную систему привязки вдоль трассы выравнивания для навигации и ориентации.”

Чтобы обрабатывать всю эту информацию в режиме реального времени, команда опирается на мощь Unreal Engine. «Наборы данных становятся все больше и больше, и их точность становится все выше и выше”, — объясняет Ловен. «На самом деле нет никакого предела плотности данных, которую вы можете получить, база просто будет продолжать расти. Это была одна из причин, по которой мы выбрали Unreal в первую очередь.”

Потоковая передача пикселей для коллективного доступа к обновленным разработкам

При постоянном обновлении важно, чтобы все инженеры имели легкий доступ к последней итерации проектов. Команда Lovén упаковывает внутреннее приложение и каждую неделю доставляет его в проектную группу, состоящую из 200 человек,  через Потоковую Передачу Пикселей посредством обновления приложения на странице Sharepoint проекта.

Потоковая передача пикселей позволяет запускать приложение Unreal Engine на сервере в облаке и передавать его визуализированные кадры и аудио в браузеры на настольных компьютерах и мобильных устройствах. Это дает членам команды ÅF доступ к последним проектным данным без необходимости загружать какие-либо файлы или устанавливать какое-либо специализированное  программное обеспечение. Это, в свою очередь, помогает улучшить их ROI, освобождая часы времени для ключевых сотрудников. “Мы имеем пиковое использование около 1000 часов в месяц для этой услуги, что значительно снижает нагрузку на наших BIM-координаторов при упаковке моделей для различных применений, проведении обзорных совещаний и т. д.”, — говорит Ловен.

Внешняя версия приложения визуализации ÅF представляет собой полную 3D-модель железной дороги, простирающейся на 160 км от конца до конца, включая листву, анимированные автомобили, поезда и даже дикую природу. Модель будет использоваться для информирования общественности, муниципалитетов и других внешних заинтересованных сторон о том, как предполагаемая железная дорога повлияет на них и их местный район. «Идея заключается в том, что это позволит избежать недопонимания и ускорить процесс планирования”, — говорит Ловен.

От FME до Datasmith

Инфраструктура ÅF выбрала Unreal Engine в качестве технологии реального времени, на основе которой можно строить свои приложения по ряду причин. “Мы поняли, что это лучший игровой движок из существующих, где можно представить крупномасштабные открытые миры”,-говорит Ловен. «Unreal отлично справляется с отображением тонн листвы на экране, а система World Composition помогает с потоковой передачей больших наборов данных. Еще одним важным фактором является то, что система визуального программирования  Blueprint visual scripting сильно упрощает работу тех членов команды, которые не являются опытными программистами на используемом в Unreal языке программирования C++, тем самым позволяя им внести свой вклад в проект.”


Как уже указывалось, Blueprint visual scripting- это гибкая, мощная система, позволяющая инженерам, не имеющим опыта разработки прикладных программ, использовать полный спектр концепций и инструментов, как правило, доступных только программистам. Команда использует весь функционал игрового движка в своем проекте, возвращаясь  к коду C++ только подготовки для служебных плагинов, которые используется в основном  для управления файловой системой.

Первоначально ÅF приходилось полагаться на специально построенные инструменты для импорта всех данных, необходимых команде, в Unreal Engine, который включает карты высот, созданные из облаков точек, и данные ГИС для биотопов, существующих автомобильных и железных дорог, озер и рек и многое другое. “Мы начали разработку задолго до появления инструментария Datasmith, поэтому нам пришлось изначально создавать свой собственный механизм импорта, — вспоминает Ловен. “Мы осуществляли перенос данных, импортировав модели проектирования в формате FBX, перенося также таблицу данных, содержащую данные BIM, сопоставленные с файлами FBX. Теперь мы заменили импорт FBX для моделей дизайна на Datasmith. Большим преимуществом этого является наличие данных BIM, непосредственно доступных на объектах, теперь нет необходимости делать поиск таблицы данных. Это позволяет нам легко управлять, просматривать и фильтровать объекты в редакторе, а иерархия объектов сохраняется из программного обеспечения для проектирования.”

Команда импортирует файлы дизайна из программного обеспечения Autodesk, включая Revit и AutoCAD Civil 3D, а также приложения для проектирования Bentley MicroStation, такие как OpenRail Designer, Promis.e, и другие. Они конвертируют файлы из этих различных приложений в формат файла Datasmith с помощью механизма Safe’s data conversion platform FME. С большей частью подготовки данных автоматизированных по FME, переключение с конвейера импорта FBX на Datasmith было простым и понятным.

Деформация рельефа в реальном времени

Другой особенностью работы команды в Unreal является использование мощных возможностей встроенной Ландшафтной системы для построения окружающего пространства  и Мировой композиционной системы для потоковой передачи уровня. Приложение для презентации имеет около 300 различных уровней потоковой передачи, которые меняются местами по мере необходимости в режиме реального времени.


Экспериментируя с Unreal Engine, команда начала понимать, что она может адаптировать технологию к своим потребностям таким образом, чтобы сэкономить огромное количество времени. Примером этого является решение, разработанное для деформирования местности в реальном времени. “В начале проекта мы перестраивали рельеф местности каждый раз, когда менялся дизайн ”, — говорит Ловен. — Это может занять несколько часов. Все значительно упростилось, как только мы поняли, что можем сделать деформацию рельефа в режиме реального времени на GPU и переключаться между различными вариантами дизайна в мгновение, адаптируясь с местностью.» Ловен отметил, что их деформация местности в реальном времени экономит команде не менее четырех часов утомительной работы за обновление каждую неделю.

ÅF также начали разрабатывать инструменты в Unreal Engine для использования в других областях. «В проекте есть требование предоставить модели в координатах на основе САПР, поэтому нам все еще нужно обновить и пересмотреть их”, — объясняет Ловен. «Они могут содержать данные, которые мы не импортируем в UE4. Мы разработали простой плагин для просмотра камеры, который синхронизирует вид в программном обеспечении CAD с UE4, когда вы перемещаетесь по всему миру. Это экономит нам много времени в обзорных совещаний, так как навигация программного обеспечения в САПР не всегда приводит к желаемому результату.”


Перевод статьи  Кена Пиментеля. В сокращении

Ссылка на оригинал: https://www.unrealengine.com

Добавить комментарий