CC BY
310
УДК 528.4
ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ В ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЯХ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Владимир Адольфович Середович
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, профессор, проректор по научной и инновационной деятельности, тел. (383)343-39-57, e-mail: v.seredovich@list.ru
Иван Сергеевич Камнев
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, инженер НИС, тел. (983)311-66-49, e-mail: kamneviv@mail.ru
В статье рассмотрен вопрос возможности использования лазерного сканирования в инженерных изысканиях линейных сооружений. Определены виды работ, которые могут быть выполнены методами лазерного сканирования. Сделан вывод о целесообразности использования лазерного сканирования в инженерных изысканиях.
Ключевые слова: лазерное сканирование, инженерные изыскания, линейные сооружения.
JUSTIFICATION OF USE LASER SCANNING IN ENGINEERING SURVEY OF LINEAR STRUCTURES
Vladimir A. Seredovich
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., professor, vice rector for scientific and innovative activity, tel. (383)343-39-57, e-mail: v.seredovich@list.ru
Ivan S. Kamnev
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., engineer, SRS, tel. (983)311-66-49, e-mail: kamneviv@mail.ru
The article discusses the possibility of using laser scanning in engineering surveys of linear structures. The kinds of jobs that can be performed by laser scanning. It was concluded that the feasibility of using laser scanning in engineering surveys.
Key words: laser scanning, engineering survey, line structures.
Инженерные изыскания линейных сооружений - это работы, выполняемые для комплексного исследования естественных условий участка, трассы проектируемого строительства, местных строительных материалов и источников водоснабжения; получения необходимых и достаточных данных для разработки экономически целесообразных и технически обоснованных решений при проектировании, строительстве и реконструкции объектов с учётом рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды, а также получения данных для составления прогноза изменений окружающей среды под воздействием строительства и эксплуатации линейных сооружений.
Инженерные изыскания остаются важнейшим видом деятельности при строительстве. Процесс строительства любых объектов начинается с них. Для проведения разносторонних и своевременных обследований участков строительства необходимо применять комплексный подход, объединяющий разные виды инженерных изысканий.
При проектировании линейных сооружений основную роль играют инженерно-геодезические изыскания, так как они сопровождает практически все остальные виды изысканий.
Лазерное сканирование (ЛС) представляет собой новую технологию, обладающую множеством преимуществ перед другими методами измерений, таких как значительное сокращение сроков выполнения полевых работ, высокое качество и детальность съемки. Главным преимуществом использования лазерного сканирования является то, что конечный продукт представляет собой трёхмерную модель, которая в свою очередь является более технологичной, чем двумерная. В трехмерной модели инженерные задачи можно решать с большей эффективностью, так как видна реальная ситуация местности, а не отдельные точки как в случае с тахеометрической съёмкой или съёмкой методами ГНСС технологий.
Лазерное сканирование может обеспечить следующие виды работ в составе инженерно-геодезических изысканий:
- создание и обновление инженерно-топографических планов;
Этот вид геодезических работ выполняется разными методами лазерного сканирования в зависимости от объекта изысканий. При необходимости высокой детализации местности съемка трасс в черте города осуществляется при помощи наземного лазерного сканирования (НЛС). Съемка авто или железных дорог, а так же ЛЭП и трубопроводов пролегающих вдоль проезжей части выполняется мобильным лазерным сканированием (МЛС). На протяженных трассах, пролегающих в отдалении от проезжей части, возможно использование воздушного лазерного сканирования (ВЛС).
При применении лазерного сканирования в инженерных изысканиях также возможно комбинирование этого метода с другими методами геодезической съемки.
- инженерно-гидрографические работы;
Выполняется сканирование прибрежной полосы, в то время как гидрографическим сканером осуществляется съемка дна водоема. Отметки водной поверхности берутся с данных, полученных по результатам сканирования. Также по полученным сканам возможно выявление подводных препятствий.
- геодезические наблюдения за деформациями и осадками зданий и сооружений;
При исполнении этих работ необходимо разместить светоотражающие марки на несущие конструкции зданий (сооружений) и произвести лазерное сканирование наблюдаемого объекта. Величина деформаций (осадков) определяется из расхождения реального положения марок от проектного.
- геодезические наблюдения за движениями земной поверхности и опасными природными процессами;
При наблюдениях за движениями земной поверхности и опасными природными процессами светоотражающие марки размещаются на участке земной поверхности. После этого производится циклическое сканирование наблюдаемого участка. Смещение земной поверхности определяется по изменению положения марок.
- специальные геодезические и топографические работы при строительстве и реконструкции зданий и сооружений;
На территории строительства устанавливаются светоотражающие марки, координаты которых определяются спутниковыми или тахеометрическими методами. Далее осуществляется сканирование и фотографирование местности, а полученное облако точек привязываются к заданной системе координат при помощи марок.
С применением лазерного сканера могут также выполняться следующие виды работ: оптимальное планирование и контроль перемещения, установки и удаление крупных частей сооружения или оборудования; корректировка проекта в процессе строительства; контроль строительства; монтажные работы и их корректировка; исполнительная съемка в процессе строительства и после его окончания; мониторинг состояния объект при эксплуатации; точное профилирование и построение трехмерных моделей различных объектов. [1]
- обмерные работы при реконструкции и реставрации зданий и сооружений.
При реконструкции и реставрации, возможно произвести сканирование
фасада здания (сооружения), по результатам которого создается трехмерная модель объекта. Данная модель намного облегчает работу проектировщикам благодаря своей высокой информативности.
Создание топографических планов и карт является основой для составления геологических, геотехнических и геофизических карт. Если на местах геологоразведочных, геофизических и геотехнических наблюдений возвести определенные опознавательные знаки, то по сканам, полученным в результате лазерного сканирования, можно определить их фактическое положение и в плане и по высоте с необходимой точностью.
При выполнении инженерно-гидрометеорологических изысканий лазерное сканирование может обеспечить такие виды работ как:
- топографические съёмки прибрежной части (полосы) суши;
Топографическая съемка прибрежной части суши выполняется посредством воздушного или наземного лазерного сканирования.
- русловые съёмки;
Производится сканирование прибрежной полосы, а гидрографическим сканером осуществляется съемка дня водоема. По полученным материалам составляется топографический план.
- промеры глубин;
Отметки дна водоема определяются по полученному, в результате сканирования гидрографическим лазерным сканером, облаку точек.
- нивелирование водной поверхности;
Определение уреза воды также можно получить по полученному облаку точек.
- однодневные и многодневные связки уровней воды;
Для однодневных или многодневных связок уровней воды необходимо закрепить колья в характерных местах водоема. По полученному, в результате сканирования, облаку точек можно вычислить разницу уровней воды за определенные периоды времени.
- съёмка и обследование подводных объектов;
Съемка подводных объектов выполняется гидрографическим сканером одновременно со съемкой дна водоема. Обследование подводных объектов можно выполнять по полученному облаку точек.
Методами лазерного сканирования также можно выполнять съёмку створных площадок.
Воздушное рекогносцировочное обследование при инженерно-гидрометеорологических изысканиях можно выполнять совместно с воздушным лазерным сканированием.
Сканы, полученные по результатам сканерной съёмки, несут большую информативность для экологических исследований, проводимых при инженерно-экологических изысканиях.
Приведенные выше данные показывают, что лазерное сканирование охватывает все виды инженерных изысканий, что представляет собой комплексный подход к выполнению инженерных изысканий. Таким образом, применение лазерного сканирования позволяет проводить разносторонние и своевременные обследования участков строительства.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Наземное лазерное сканирование: монография / В. А. Середович, А. В. Ко-мисаров, Д. В. Комисаров, Т. А. Широкова. - Новосибирск: СГГА, 2009 - 135 с.
2. Дороги России, Интернет-каталог дорожного хозяйства регионов России. www.dorrus.ru/page/14
3. «Руководство по использованию мобильного ЛИДАРА в транспортных сферах» NCHRP (NATIONAL HIGHWAY RESEARCH PROGRAM) report 748, «Guidelines for the Use of mobile LIDAR in Transportation Applications», Washington, D. C. 2013, www.TRB.org
4. Справочная энциклопедия дорожника, II том, Ремонт и содержание автомобильных дорог, Под редакцией заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, д-ра техн. наук, проф. А. П. Васильева, Москва 2004.
5. Середович В. А., Алтынцев М. А., Попов Р. А. Выбор методики уравнивания данных мобильного лазерного сканирования в зависимости от качества полученных данных и снимаемой территории // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Между-нар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск: СГГА, 2014. Т. 2. - С. 142-150.
6. Середович В. А., Алтынцев М. А. Применение данных мобильного лазерного сканирования для создания топографических // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 3. - С. 96-100.
© В. А. Середович, И. С. Камнев, 2015
