This post was written by BIM Corner’s Guest Authors: Agata Firlej and Anna Łukasik.
Importowanie danych GIS (z ang. Geographic Information System) otwiera przed projektantami nowe możliwości: pozwala opierać modele na rzeczywistym kontekście geograficznym, umożliwia analizowanie warunków terenowych oraz integrowanie danych przestrzennych z procesami projektowania parametrycznego. Ostatnia funkcja jest przydatna w przypadku realizacji projektów urbanistycznych lub infrastrukturalnych.
Grasshopper, zaawansowana wtyczka do programowania wizualnego w Rhino 3D, umożliwia projektantom i inżynierom tworzenie złożonych modeli przy użyciu technik algorytmicznych. Jedną z przydatnych funkcji Grasshoppera jest możliwość importowania i wizualizowania danych GIS. Informacje o budynkach, drogach, terenie i innych cechach geograficznych są zazwyczaj przechowywane w formacie shp.
Kilka słów o plikach .shp
SHP to skrót od angielskiego terminu shapefile. Jest to popularny format wektorowych danych geoprzestrzennych, używany w oprogramowaniach GIS. Pliki formatu shp wyróżnia możliwość uchwycenia dualnej natury danych przestrzennych: geometrii i atrybutów. W GIS geometria odnosi się do wizualnej reprezentacji (lokalizacji, kształtów i relacji) istniejących lub koncepcyjnych obiektów na powierzchni ziemi. Uzupełnieniem informacji geometrycznych są dane atrybutowe, które dostarczają dodatkowego kontekstu i szczegółowych informacji o cechach przestrzennych. Przechowywane w formacie tabelarycznym, zawierają informacje opisowe, takie jak nazwy, klasyfikacje lub wartości liczbowe powiązane z każdym obiektem geograficznym. Podstawowo pliki .shp obejmują więc dane geometryczne i atrybutowe.
Ze względu na różne typy gromadzonych informacji, dane w formacie shp nie funkcjonują jako pojedynczy plik, lecz jako zestaw o tej samej nazwie, ale różnych rozszerzeniach. Podział na różne pliki umożliwia sprawniejsze zarządzanie i efektywniejszy dostęp. Każdy pakiet zawiera obowiązkowe elementy:
- .shp: główny plik przechowujący dane geometrii,
- .dbf: plik przechowujący atrybuty obiektów w formacie tabelarycznym,
- .shx: plik indeksowy przechowujący indeks geometrii.
Kolejną ważną cechą plików .shp jest możliwość zachowania informacji o systemie odniesienia, który określa jak dwuwymiarowa mapa odpowiada lokalizacjom w świecie rzeczywistym. Te dane są zapisywane w pliku .prj. Jeśli układ współrzędnych jest nieprawidłowy, dane przestrzenne mogą być wyświetlane w niewłaściwym miejscu lub wyglądać na zniekształcone, dlatego przypisanie odpowiedniego układu współrzędnych do plików .shp jest kluczowe dla ich prawidłowego wykorzystania.
Jak czytać pliki shp?
Istnieje wiele bezpłatnych (QGIS, Google Earth Pro) i komercyjnych (ArcGis Pro, AutoCAD Map 3d, Bentley Map Extension for Microstation) programów, które umożliwiają użytkownikowi otwieranie plików shp i manipulowanie zapisanymi danymi. Z wykorzystaniem wtyczek do Grasshoppera można importować i wizualizować dane GIS bezpośrednio w środowisku Rhino 3D.
Typowo ten proces zawiera następujące kroki:
- Pozyskanie danych GIS dla obszaru projektu. Pliki najlepiej pobrać z zaufanych źródeł, które zapewniają dokładność i wiarygodność danych.
- Zainstalowanie odpowiedniej wtyczki. Bazowo Grasshopper nie obsługuje danych GIS, dlatego konieczne jest zainstalowanie wtyczki, która zapewnia komponenty do importu plików shp.
- Ustawienie ścieżki plików. W obszarze roboczym Grasshoppera należy wykorzystać komponent File Path, aby określić lokalizację plików shp, które będą zaimportowane.
- Import pliku shp. Z wykorzystaniem odpowiedniego komponentu dane w formacie shp są wczytywane do Grasshoppera. W zależności od danych wejściowych GIS będą to punkty, linie lub polilinie, reprezentujące obiekty geograficzne. Zaimportowane dane można następnie wizualizować w rzutni Rhino i wykorzystać w dalszych procesach projektowych.
- Procesowanie danych. W zależności od wybranej wtyczki mogą istnieć dodatkowe komponenty umożliwiające np. wyodrębnienie danych atrybutów, zmianę układu współrzędnych lub wykonanie analizy przestrzennej zaimportowanych danych.
- Wizualizacja 3D. Zaimportowane dane GIS można zwizualizować w rzutni Rhino i wykorzystać jako dane wejściowe w dalszych procesach projektowych.
Potencjał wtyczki Heron
Jedną z możliwych do wykorzystanie w tego typu zadaniach wtyczek jest Heron, który umożliwia wczytanie danych GIS do parametrycznego środowiska Grasshoppera. Wtyczka oferuje komponenty do importu i eksportu danych w różnych formatach, w tym także plików shp (komponent Import Vector).
Plik shp zawiera obiekty (w zaprezentowanym przykładzie są to budynki) oraz przypisane do nich atrybuty. Zaimportowane dane wizualnie są reprezentowane przez polilinie. Dane te są podzielone na listy i tzw. struktury drzew, specyficzne dla środowiska Grasshoppera, które odgrywają kluczową rolę w przechowywaniu i manipulacji danymi.
Tabela atrybutów charakterystyczna dla formatu shp zostaje podzielona na osobne dane wyjściowe z komponentu, niemniej możliwe jest odczytanie zarówno nazw atrybutów (fields), jak i określonych wartości (values).
Manipulowanie zaimportowanymi danymi jest możliwe poprzez inne komponenty udostępnione przez wtyczkę Heron, a także za pomocą skryptów w języku Python. Heron umożliwia użytkownikowi importowanie danych w ich właściwej lokalizacji geograficznej, zgodnie z układem odniesienia współrzędnych określonym w pliku shapefile.
Podsumowanie
Importowanie danych GIS do Grasshoppera otwiera nowe, potężne możliwości dla projektantów. Interfejs programowania wizualnego umożliwia projektantom analizowanie, manipulowanie i parametryczne generowanie nowych rozwiązań do projektowania koncepcyjnego. Wraz z rosnącą dostępnością danych GIS oraz opracowywaniem nowych narzędzi, integracja systemów informacji geograficznej z oprogramowaniem do modelowania 3D, takim jak Rhino i Grasshopper, staje się coraz bardziej kluczowa w procesie tworzenia rozwiązań projektowych.
