Введение
Качество подготовки специалистов строительного контроля и государственного строительного надзора непосредственно связано с безопасностью объектов капитального строительства. Правовые основы строительного контроля определены, в частности, статьёй 53 Градостроительного кодекса Российской Федерации [3, ст. 53]. Вместе с тем навык визуального распознавания дефектов в реальных условиях строительной площадки формируется преимущественно в ходе практической деятельности, доступ к которой для обучающихся ограничен требованиями безопасности и организационными условиями.
Виртуальная реальность позволяет воспроизводить профессиональные ситуации в контролируемой среде и многократно отрабатывать действия без риска для обучающегося и объекта. Исследования по иммерсивному обучению и подготовке в строительной отрасли подтверждают перспективность такого подхода, но одновременно указывают на необходимость обоснованного выбора содержания, сценариев и способов обратной связи [6, с. 133-141; 7, с. 150-162; 8; 9, с. 1005-1017]. Поэтому разработке виртуального тренажёра должно предшествовать формализованное описание предметной области.
Терминологическая основа описания дефектов задана ГОСТ 15467-79, а требования к обследованию и оценке технического состояния зданий и сооружений – ГОСТ 31937-2024 [1, 2]. Классификатор основных видов дефектов в строительстве систематизирует нарушения по видам работ и степени значимости [4]. Однако эти документы предназначены прежде всего для нормативной и экспертной деятельности и не содержат структуры данных, непосредственно пригодной для визуализации и программной реализации. Цель настоящего исследования состоит в разработке прикладной классификации и модели данных дефекта для виртуальной обучающей среды.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования является профессиональная подготовка специалистов строительного контроля и надзора с применением иммерсивных технологий. Предмет исследования – способы формализации визуально распознаваемых дефектов строительных конструкций для их последующего моделирования в виртуальной среде.
Исследование носит теоретико-прикладной характер. Использованы методы анализа нормативных источников [1, 2, 3, 4], сравнительного анализа публикаций по виртуальному обучению и безопасности в строительстве [6, с. 133-141; 7, с. 150-162; 8; 9, с. 1005-1017], классификации и концептуального моделирования. Сначала были выделены признаки дефектов, значимые для визуального инспекционного осмотра; затем сформирована прикладная таксономия и определён набор атрибутов модели данных. На заключительном этапе установлено соответствие между группами дефектов и техническими приёмами их визуального представления.
Результаты и их обсуждение
Для целей виртуального тренажёра предложено объединить визуально распознаваемые дефекты в четыре укрупнённые группы: трещины и разрывы сплошности; геометрические отклонения; поверхностные дефекты; несоответствия проектной документации. Такое деление не заменяет нормативную классификацию, а дополняет её признаком, важным для программной реализации: сходством способов визуального воспроизведения. При этом конкретный дефект сохраняет связь с нормативным источником, конструктивным элементом и классом значимости.
Для программной реализации разработана модель данных дефекта, связывающая нормативную, геометрическую и учебно-методическую стороны объекта (табл.).
Таблица
Атрибуты модели данных дефекта
Атрибут | Содержание | Назначение |
Идентификатор | Уникальный код экземпляра дефекта в сцене | Логирование действий обучающегося |
Тип и подтип | Группа таксономии и конкретный вид дефекта | Выбор алгоритма визуализации |
Геометрические параметры | Размеры, раскрытие, ориентация, траектория | Параметризация генерации |
Привязка | Конструктивный элемент и координаты размещения | Размещение в сцене и проверка ответа |
Класс значимости | Критический, значительный или малозначительный дефект | Начисление баллов и разбор ошибок |
Нормативная ссылка | Пункт стандарта, свода правил или иной нормы | Обучающая обратная связь |
Признак скрытости | Явный или условно скрытый характер дефекта | Формирование сценариев повышенной сложности |
Метрика заметности | Расчётная оценка визуальной различимости | Балансировка сложности учебного сценария |
Ключевым элементом модели является нормативная ссылка: каждый экземпляр виртуального дефекта должен быть связан с конкретным требованием или классификационным положением. Такая связь позволяет не ограничиваться фиксацией правильного или ошибочного ответа, а формировать содержательную обратную связь с объяснением характера нарушения и его значимости.
Для четырёх групп предложены различающиеся технические приёмы: декали и текстурные маски для трещин, модификация геометрии для отклонений, смешивание материалов для поверхностных дефектов и замена объектов для несоответствий проекту. Конкретная реализация зависит от выбранного игрового движка и пакета трёхмерного моделирования; базовые средства для построения XR-сцен и подготовки 3D-ресурсов представлены, например, в документации Unity и Blender [5, 10].
Предложенная структура является концептуальной. Она задаёт единый формат описания учебных объектов, но не доказывает педагогическую эффективность тренажёра. Для такой оценки необходимы разработка прототипа, формирование контрольной и экспериментальной групп, а также измерение точности распознавания дефектов, времени выполнения задания и устойчивости сформированного навыка.
Заключение
Разработана прикладная классификация дефектов строительных конструкций, связывающая нормативное описание нарушений с их визуальным представлением в виртуальной среде. Предложенная модель данных включает идентификационные, геометрические, нормативные и учебно-методические атрибуты и может служить основой для процедурного формирования учебных сцен и содержательной обратной связи. Научная новизна работы состоит в адаптации нормативной классификации к задачам иммерсивного тренажёра, а практическая значимость – в создании основы для унифицированного набора виртуальных дефектов. Дальнейшая работа должна включать разработку прототипа и экспериментальную проверку его образовательной эффективности.
