CC BY
76
информационные системы и логистика в строительстве
УДК 004:711
в.И. осипов, о.к. Миронов, в.л. Беляев*
ИГЭ РАН, *НИУМГСУ
постоянно действующая гис геологической
среды как инструмент для обоснования градостроительного проектирования объектов инфраструктуры (на примере г. Москвы)
Предложена концепция создания и функционирования геоинформационной системы (ГИС) геологической среды города. Описаны предполагаемые пользователи системы, их информационные потребности, особенности функционирования, методические положения и принципы создания системы, включая трехмерное моделирование геологических объектов. Рассмотрен опыт ИГЭ РАН в области создания геологических ГИС, который может служить прообразом создаваемой системы.
Ключевые слова: геоинформационные системы, ГИС, геологическая среда, геологическая картография, банки данных, трехмерное моделирование
Увеличение объемов строительства в Москве, в т.ч. метро и других подземных объектов, требует тщательной оценки геологических условий на пред-проектных стадиях (уровень градостроительного проектирования) с целью оптимизации решений по месту расположения объекта капстроительства, выбору его параметров и принципиальной технологии осуществления проекта.
На общегородском уровне управления информация геологического и геоэкологического характера должна использоваться в процессе разработки генерального плана города, включая определение местоположения ориентировочных трасс наиболее важных («публичных») объектов городской инфраструктуры (объектов капитального строительства регионального значения) [1, 2].
В рамках реализации утвержденного генплана города предварительная геологическая информация должна использоваться на локальном уровне градостроительного управления при обосновании планировки территории путем определения объема и характера детальных инженерных изысканий в намеченной зоне строительства (реконструкции), а также при обосновании и выборе планировочных решений и уточнении параметров конкретного объекта городской инфраструктуры, например, линии метрополитена или транспортно-пере-садочного узла (ТПУ). В настоящее время проведение таких изысканий является обязательным для градостроительного проектирования только объектов транспортной инфраструктуры федерального, регионального или местного значения. Однако согласно подготовленному Минстроем России проекту Федерального Закона о внесении изменений и дополнений в Градостроительный кодекс рф данное обязательство справедливо предлагается распространить на случай подготовки любой документации по планировке территории [3].
оптимизация градостроительных решений, в частности снижение стоимости и уменьшение времени строительства объекта, могут быть достигнуты в результате решения следующих задач:
выбор варианта проекта, в максимальной степени учитывающего условия строительства;
оптимизация технологии и объемов инженерных изысканий; снижение геологических рисков до допустимого уровня при создании и эксплуатации объекта;
исключение недопустимых вредных воздействий на окружающую среду. Существующий уровень организационного и информационного обеспечения городских структур геологическими и геоэкологическими данными явно недостаточен для эффективного управления пространственным развитием. например, крупномасштабные геологические карты территории москвы, разработанные по заказу москомархитектуры под научным руководством игЭ рАн в 2009 г. [4], существуют в виде ограниченного числа бумажных экземпляров, доступных только весьма узкому кругу специалистов. Этим картам не придан статус информационного ресурса города, они не включены в информационную систему обеспечения градостроительной деятельности (иСогд) города москвы, а хранятся в городском геофонде. Предоставление фондовой геологической информации осуществляется мосгоргеотрестом в основном на коммерческой основе в режиме библиотеки. кроме того, в силу изменения на федеральном уровне порядка проведения инженерных изысканий создание и ведение геофонда города москвы потеряло свою легитимность [5].
недостаточное внимание к использованию геологической информации в территориальном планировании и при реализации конкретных проектов связано в основном с неосведомленностью о важности этой проблемы лиц, принимающих ответственные решения, а также с недостатками нормативной базы. в нормативных документах необходимо четко определить требования к подготовке геологической и геоэкологической информации на различных стадиях градостроительного проектирования и в законодательном порядке обеспечить их выполнение. в первую очередь это относится к проведению инженерно-геологических изысканий.
несмотря на то, что в связи с существенным расширением территории столицы ведется обоснование и подготовка нового генплана города, имеются реальные проблемы с обновлением материалов геофонда. актуализация некоторых карт комплекта была выполнена в 2012 г., а важнейшая итоговая карта инженерно-геологического районирования [6] не актуализирована с 2009 г. до настоящего времени. для присоединенных в 2012 г. к москве территорий составлены геологические карты масштаба 1:50 000. Эти карты недостаточны для составления генерального плана по своей детальности, но задача составления карт более крупного масштаба, в т.ч. карт геоэкологической тематики, пока не поставлена.
для эффективного использования геологической информации в городе необходимо создание постоянно действующей государственной геоинформационной системы (гиС) геологической среды города. Эта система должна интегрировать фактографические и картографические данные проведенных и
проводимых на территории москвы инженерно-геологических и геотехнических изысканий, данные постоянно действующей гидрогеологической модели москвы, а также разнообразных научных исследований геологической среды на территории москвы. в результате работы системы должен быть сформирован и поддерживаться в актуальном состоянии информационный ресурс геологии города, интегрированный в систему государственных информационных ресурсов [7]. важной задачей является интеграция данного ресурса с создаваемым под эгидой минстроя россии государственным фондом материалов и данных инженерных изысканий [8, 9].
на состоявшемся в 2014 г. в турине (италия) XII конгрессе международной ассоциации инженер-геологов устойчивое развитие городов рассматривалось на многих секциях, этой тематике посвящен специальный том трудов конгресса. анализ сделанных сообщений показывает, что во многих странах специалисты сталкиваются с аналогичными проблемами [10—13]. в [14] описывается трехмерная модель геологической среды лондона, связанная с базой данных физических свойств грунтов и гидрогеологическими моделями. важность подобных моделей авторы формулируют следующим образом (перевод о.к. миронова):
«Непредвиденные инженерно-геологические условия — одна из самых значительных причин задержек в реализации и увеличения стоимости строительства. Стоимость инженерно-геологических изысканий составляет значительную часть расходов на строительство; уменьшение этих рисков может сохранить начальную стоимость больших конструкций и инфраструктурных проектов и тем самым стимулировать экономический рост».
в данной статье рассматриваются основные концептуальные аспекты создания и функционирования государственной гиС геологической среды города.
описываемые в статье проблемы и подходы к их решению актуальны для всех крупных городов страны, в первую очередь — городов-миллионеров. Пользователи системы, их информационные потребности информационный ресурс геологии города необходим специалистам различных сфер деятельности. Перечислим наиболее актуальные категории потребителей такого информационного ресурса:
разработчики генерального плана города и материалов по его обоснованию;
лица, принимающие участие в публичном обсуждении (слушаниях), согласовании и утверждении генерального плана города, включая органы территориального планирования;
специалисты по предпроектному анализу проблем размещения и строительства особо опасных, технически сложных и уникальных объектов;
изыскательские организации и индивидуальные частные предприниматели (ичП);
проектные организации и ичП; экспертные организации; природоохранные организации; органы мчС;
другие организации, которым необходима геологическая информация.
Для адекватного использования геологической информации необходима методическая проработка проблемы пользовательского интерфейса, в частности, разработка специальных форматов выходной информации, легенд выходных карт и разрезов, методических рекомендаций по использованию геологической информации и т.п. Непосредственное и эффективное использование геологической информации предполагает определенный образовательный ценз: пользователь должен иметь квалификацию, позволяющую адекватно воспринимать содержание геологических карт, разрезов, технических отчетов.
В зависимости от конкретных решаемых задач пользователь может затребовать различные данные:
содержимое геологических архивов в оригинальной редакции («как есть»); геологические карты на заданный участок; геологические разрезы по выбранным профилям;
данные трехмерной модели геологической среды (трехмерной геологической карты);
тематические геологические, геоэкологические и другие карты; аналитические данные (таблицы свойств грунтов и т.п.); результаты геотехнического, гидрогеологического и других видов моделирования.
Исходные данные, в принципе, доступны в геофонде в режиме традиционного «библиотечного» использования. Их непосредственный анализ со всеми перипетиями обработки аналоговой (неоцифрованной) информации требует от потребителя трудоемкой ручной работы. Геоинформационные технологии позволяют значительно повысить эффективность и скорость использования информации, довести ее до рабочего места конечного пользователя, обеспечить полноту и достоверность данных.
Основное различие между традиционным, «библиотечным» и автоматизированным «геоинформационным» способами работы с материалами геофонда состоит в уровне эффективности. При ручном способе, например, для составления геологического разреза значительное время (часы) потребуется на подбор первичной информации в фонде и вычерчивание макета разреза. В автоматизированном режиме (опыт ИГЭ РАН) построение макета разреза занимает 1...3 мин. При этом обеспечен практически мгновенный («за 1 нажатие клавиши») доступ к первичной информации, а также процедуры согласования данных пересекающихся профилей. Использование картографической информации в векторном и растровом форматах позволяет непосредственно применять все операционные возможности географических информационных систем (ГИС).
для решения практических задач первичная или специально подобранная и преобразованная автоматизированными средствами информация из базы данных системы должна быть обработана специалистами. Процедуры обработки информации в геологической отрасли намного сложнее, чем в традиционных ГИС, отвечающих на простые информационные запросы типа «что находится в этом месте» и «где находится данный объект». Поэтому окончательный ответ на поставленный вопрос, как правило, не совпадает с результатом запроса к информационному ресурсу. Это означает, что доступ к гео-
информационному ресурсу «геология города» должен быть ограничен кругом компетентных специалистов.
вместе с тем необходимо рассмотреть вопрос о создании на городском портале открытых данных просветительского информационного ресурса по городской геологии [15].
Особенности функционирования
Постоянно действующая гиС геологической среды города имеет следующие особенности по сравнению с разовым выполнением какой-либо задачи (составлением карты или комплекта карт, подготовки аналитического отчета, представления инженерно-геологического заключения на участок работы и т.п.):
эксплуатация информационного ресурса, т.е. обеспечение хранения и актуализации значительного объема тематических данных, для которого предусмотрена возможность многократного и многоаспектного использования;
поддержка информации в актуальном состоянии в соответствии с регулярно получаемыми новыми данными, а также в случае изменения принятых геологических концепций;
наличие процедур унификации и гармонизации информации, полученной из различных источников — автоматизированные средства проверки данных, преобразования к единым форматам и классификационным единицам (единые классификаторы), накопление сведений о существовании противоречий в исходных документах;
наличие развитой системы запросов, обеспечивающей выдачу пользователю информации согласно заданному критерию по комбинации тематических и географических атрибутов;
наличие процедур (полу)автоматической актуализации производной информации (тематических и синтетических карт, сводных аналитических таблиц), в т.ч. документов в бумажном формате;
открытость системы — возможность разработки новых методик анализа состояния геологической среды применительно к новым прикладным задачам и включения в систему соответствующих технологических средств;
наличие организационно-правовой поддержки функционирования системы — разработка новых нормативных документов в части применения гиС систем и технологий, информационная поддержка новых нормативов в области изыскательской деятельности;
мотивация необходимости выполнения новых методических разработок в части использования специальной тематической информации в прикладных целях и в пользовательском интерфейсе.
Большинство перечисленных особенностей совпадает с функционалом государственного фонда материалов и данных инженерных изысканий, который на наш взгляд целесообразно, в свою очередь, создавать в тесной увязке с развитием иСогд, а также федеральной государственной информационной системы территориального планирования (фгиС 'Ш), национальной системы инфраструктуры пространственных данных (ИПД), государственных кадастров, реестров и систем государственных мониторингов. Совершенно очевидно также, что минстрою россии следует ускорить принятие норматив-
вестник 2/2016
но-правовой базы по созданию и ведению государственного фонда материалов и данных инженерных изысканий и его информационной системы с организацией выполнения для этого пилотных проектов разного территориального уровня, рассматривая это как один из приоритетных системных проектов с привлечением к решению задачи смежных Министерств, специализированных организаций, имеющих опыт подобных работ. При этом необходимо понимать и учитывать, что эксплуатация такой системы (на первых этапах — в крупнейших городах) на базе постоянно действующих трехмерных ГИС моделей даст в итоге колоссальный эффект.
Методические положения и принципы создания системы
1) основной объем информации в создаваемой системе составляют данные инженерно-геологических изысканий, проведенных на территории города (для Москвы — за последние 100 лет). Опыт составления крупномасштабных геологических карт Москвы в 2007—2009 гг. показывает достаточность этой информации для решения многих планировочных задач без проведения дополнительных инженерно-геологических изысканий;
2) система должна включать в себя электронный архив первичных документов;
3) первичные документы должны быть преобразованы в допускающий содержательную компьютерную обработку цифровой формат (реляционные базы данных, картографические данные в векторном формате, базы геоданных и др.) по принципу «минимальной достаточности» — только та часть данных, которая необходима для решения функциональных задач в автоматизированном режиме. Прочие данные должны храниться в формате электронного архива (отсканированные документы, в т.ч. карты);
4) поскольку преобразование первичных документов в цифровой формат существенно зависит от интерпретации исходных данных, выполненной в момент проведения исследований или впоследствии при обработке фондовых данных, должны быть предусмотрены специальные процедуры гармонизации данных [16];
5) система должна предусматривать использование трехмерных моделей геологической среды города [17]. В данном контексте трехмерная модель рассматривается как программно-технологическая система, предусматривающая использование формализованного представления данных о расположении геологических тел в трехмерном пространстве для решения различных задач;
6) трехмерные модели создаются в соответствии с масштабом используемых в них двумерных карт: общегородского значения (масштаб карты в плане 1:10 000) — на основании литолого-стратиграфического деления; на уровне планировочных единиц (масштабы 1:2000 — 1:5000) в соответствии с инженерно-геологическим подразделением. Основное различие между типами моделей в зависимости от масштаба — детальность представления геологических тел;
7) основные практические приложения трехмерных моделей:
построение «виртуальной скважины» — автоматическое формирование
сведений о последовательности залегания геологических тел, глубинах или абсолютных отметках их кровли и подошвы, мощности геологических тел в заданной точке территории моделирования;
автоматическое построение «виртуального разреза» вдоль заданной линии;
построение тематических слоев геологических карт, отражающих ситуацию на горизонтальных срезах на заданной абсолютной отметке, глубине от поверхности, стратиграфической границе. Такие карты могут использоваться в разнообразных задачах районирования (см., например, [18]), при подготовке материалов по обоснованию градостроительного проектирования, а также в задачах размещения и компоновки как наземных, так и подземных объектов строительства;
автоматическое составление макетов геологических карт; подготовка исходной информации для прикладных геотехнических, гидрогеологических и других расчетов;
8) система должна использовать автоматизированные процедуры подготовки макетов тематических карт и другой выходной информации [16];
9) система должна быть открытой для разработки новых тематических выходных материалов;
10) интеграция с существующими информационными системами города, в т.ч. интернет-ресурсами, — данными цифрового картографического фона Москвы, градостроительного узла ЕГИП Москвы, геопорталов государственных органов (Минэкономразвития России, Росреестра и др.).
В прикладном отношении наиболее востребованными представляются модели инженерно-геологического районирования геологической среды в масштабе 1:10 000. Моделирование в более крупном масштабе проводится на основе результатов инженерно-геологических изысканий для планировки территории, а главное — детальных изысканий для проектирования и строительства конкретного объекта, что представляет интерес только для работ на этом объекте, включая создание системы геологического мониторинга. Генерализованные результаты этого моделирования могут использоваться для решения задач районирования и картографирования в более мелком масштабе.
Задачи использования фондовых данных для составления крупномасштабных геологических карт в методическом и технологическом отношении в основном решены при составлении крупномасштабных геологических карт Москвы [19, 20]. Для инженерно-геологического районирования [21] была использована следующая информация:
структурно-геодинамическое и геоморфологическое районирование; общая схема геологического строения; распространение опасных геологических процессов; сведения о наличии грунтов со специфическими свойствами. Следующим шагом в развитии инженерно-геологического районирования должна стать разработка методического и технологического обеспечения и составление трехмерных геологических моделей, учитывающих: детальное геологическое строение; данные об обобщенных свойствах грунтов; гидрогеологические модели.
Детальное инженерно-геологическое районирование должно обеспечить перечисленных выше специалистов достаточной информацией для принятия
вестник 2/2016
соответствующих решений без проведения дополнительных полевых инженерно-геологических изысканий. Еще одно направление исследований — создание экономико-управленческих моделей принятия решений с использованием геологической информации [8].
Геоинформационный опыт ИГЭ РАН
Институт геоэкологии им. Е.м. Сергеева РАН имеет богатый опыт выполнения работ по теоретическому и практическому изучению геологической среды москвы. Институт выполнял научное руководство крупномасштабным геологическим картографированием территории города [4], составил ряд карт, вошедших в комплект [20—23], и другие крупномасштабные карты геоэкологического содержания [24]. ИГЭ РАН выполнял работы по анализу геологической и геоэкологической ситуации при проектировании и строительстве многих важных наземных и подземных объектов городской инфраструктуры: торговый комплекс на манежной площади, третье и четвертое транспортные кольца, Северо-Западный (Серебряноборский) тоннель, многие линии московского метрополитена и др.
все работы игЭ рАн по изучению геологии москвы используют разработанную в институте ГИС, в состав которой входят следующие функциональные разделы:
ведение базы данных колонок изыскательских скважин;
составление геологических карт;
составление геологических разрезов;
составление тематических и синтетических карт;
трехмерное моделирование геологической среды.
в настоящее время база данных колонок скважин содержит информацию более 92 500 первичных документов — буровых журналов скважин, более 30 000 из них оцифрованы. Информация включает данные, полученные из городского геофонда в процессе составления крупномасштабных геологических карт, а также при выполнении других работ на территории города.
База данных оцифрованных колонок скважин представляет собой результат досконального анализа первичной информации специалистами ИГЭ РАН, а не механическое преобразование буровых журналов в формат табличной базы данных [25].
Система предусматривает разнообразные процедуры согласования информации базы данных скважин, геологических карт и разрезов [19].
Полная интеграция информации осуществляется в процессе составления трехмерной модели геологической среды [17].
Созданная в ИГЭ РАН ГИС может рассматриваться как прототип городской информационной системы, в основном с точки зрения функционального наполнения. Опыт ИГЭ РАН необходимо использовать в дальнейших работах.
Библиографический список
1. Градостроительный кодекс Российской Федерации : от 29.12.2004 № 190-ФЗ (ред. от 30.12.2015) (с изм. и доп., вступ. в силу с 10.01.2016) // Информационно-правовой портал «КонсультантПлюс». Режим доступа: https://www.consultant.ru/document/ cons_doc_LAW_51040/. Дата обращения: 29.11.2015.
2. Беляев В.Л. Основы подземного градоустройства. М. : МГСУ, 2012. 224 с. (Библиотека научных разработок и проектов МГСУ)
3. Проект Федерального закона «О внесении изменений в Градостроительный кодекс Российской Федерации и отдельные законодательные акты Российской Федерации в части совершенствования регулирования подготовки, согласования и утверждения документации по планировке территории» // Информационный портал Минстроя России. Режим доступа: http://www.minstroyrf.ru/docs/2339/. Дата обращения: 29.11.2015.
4. Осипов В.И. Крупномасштабное геологическое картирование территории г. Москвы // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2011. № 3. С. 195—197.
5. Постановление Правительства Российской Федерации от 09.06.2014 № 534 «О внесении изменений в Положение о выполнении инженерных изысканий для подготовки проектной документации, строительства, реконструкции, капитального ремонта объектов капитального строительства» // Докипедия. Режим доступа: http:// dokipedia.ru/document/5179981. Дата обращения: 29.11.2015.
6. Осипов В.И., Антипов А.В. Принципы инженерно-геологического районирования территории Москвы // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2009. № 1. С. 3—13.
7. Антипов А.В., Кошкарев А.В., Потапов Б.В., Филиппов Н.В. Единое геоинформационное пространство города Москвы как составная часть инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации. Часть 1 / под ред. А.В. Антипова. М. : OOO Издательство Проспект, 2013. 222 с.
8. Алпатов С.Н., Беляев В.Л., Ломакин Е.А. Развитие городского подземного пространства — путь от дорожной карты к проектным решениям // Российский опыт строительства метрополитена в г. Москве. Тенденции. Проблемы. Перспективы : сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф. (15 октября 2014 г.). М., 2014. С. 7—14.
9. Belyaev V. 3D models as vista information management governance in the field of development of underground space in cities // Applied Mechanics and Materials. Jul. 2014. Vols. 580—583. Pp. 3227—3230.
10. Sepúlveda S.A., Rebolledo S., Bórquez X., Prieto J., Muñoz J.A. Geohazard Studies for Urban Planning in the Santiago Metropolitan Region, Chile: Some Lessons for Future Interactions Between Engineering Geoscientists and Urban Planners in Developing Countries // Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015. Рp. 327—330.
11. Marker B. Communication of Geological Information in Planning of Urban Areas // Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015. Рp. 335—338.
12. Jackson L.E.Jr., Ellerbeck M., Carmona F.M. The COMCOM Process: informing and transforming communities in the developing world through geotechnical information // Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015. Рp. 355—358.
13. De Mulder E.F.J. Communicating applied geoscientific expertise to rural and urban planners: some lessons learned // Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015. Рp. 345—350.
14. Royse K.R., Bricker S.H., Jackson C.R., Kingdon A., Hughes A.G. The development of linked databases and environmental modelling systems for decision-making in London // Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015. Pp. 1195—1199.
15. Отраслевой узел Единого геоинформационного пространства города Москвы // Комитет по архитектуре и градостроительству города Москвы. Режим доступа: http:// www.http://egip.mka.mos.ru/egip/egip.nsf. Дата обращения: 29.11.2015.
16. Миронов О.К. О концепции базы знаний в фондах геологической информации // Сергеевские чтения. Вып. 16. Развитие идей академика Е.М. Сергеева на современном этапе. М. : РУДН, 2014. С. 595—599.
17. Миронов О.К., Пикулик Е.А., Фесель К.И. О понятии трехмерной геологической карты // Геодезия и картография. 2011. № 6. С. 36—41.
18. Осипов В.И., Кутепов В.М., Анисимова Н.Г., Кожевникова И.А., Козлякова И.В. Районирование геологической среды города Москвы для целей строительства объектов с заглубленными основаниями // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2011. № 3. С. 227—237.
19. Миронов О.К. Геоинформационные технологии для составления крупномасштабных геологических карт территории Москвы // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2011. № 3. С. 198—214.
20. Кутепов В.М., Анисимова Н.Г., Еремина О.Н., Кожевникова И.А., Козлякова И.В. карта дочетвертичных отложений как основа крупномасштабного геологического картирования территории г. Москвы // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2011. № 5. С. 399—410.
21. Осипов В.И., Бурова В.Н., Заиканов В.Г., Молодых И.И., Пырченко В.А., Са-висько И.С. Карта крупномасштабного (детального) инженерно-геологического районирования территории г. Москвы // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2011. № 4. С. 306—318.
22. Кутепов В.М., Козлякова И.В., Анисимова Н.Г., Еремина О.Н., Кожевникова И.А. Оценка карстовой и карстово-суффозионной опасности в проекте крупномасштабного геологического картирования г. Москвы // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2011. № 3. С. 215—226.
23. Севостьянов В.В., Миндель И.Г., Трифонов БА., Рагозин Н.А., Шпекторова О.А. Сейсмическое микрорайонирование территории г. Москвы для высотного строительства // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2011. № 4. С. 319—327.
24. Позднякова И.А., Галицкая И.В., Миронов О.К., Костикова И.А., Дорожко А.Л., Батрак Г.И., Матвеева Л.А., Фесель К.И. Выявление гидрогеологических окон на основе крупномасштабного картирования геологического строения и гидрогеологических условий территории г. Москвы // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2015. № 4. С. 352—364.
25. Миронов О.К., Викторов А.А., Фесель К.И. О проблемах ведения баз данных фондовой информации // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2011. № 5. С. 455—464.
Поступила в редакцию в сентябре 2015 г.
Об авторах: осипов виктор Иванович — доктор геолого-минералогических наук, профессор, академик, научный руководитель, Институт геоэкологии им. Е.М. сергеева Российской академии наук (ИГЭ РАЦ), 101000, г. Москва, Уланский переулок, д. 13, стр. 2, а.я. 145, 8 (495) 623-31-11, [email protected];
Миронов Олег Константинович — кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией геоинформатики и компьютерной картографии, Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук (ИГЭ РАН), 101000, г. Москва, Уланский переулок, д. 13, стр. 2, а.я.145, 8 (495) 624-80-21, geoinf@ geoenv.ru;
Беляев Валерий Львович — кандидат технических наук, доцент кафедры проектирования зданий и градостроительства, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (495) 680-27-15, [email protected].
Для цитирования: Осипов В.И., Миронов О.К., Беляев В.Л. Постоянно действующая ГИС геологической среды как инструмент для обоснования градостроительного проектирования объектов инфраструктуры (на примере г. Москвы) // Вестник МГСУ. 2016. № 2. С. 159—172.
V.I. Osipov, O.K. Mironov, V.L. Belyaev
CONSTANTLY OPERATING GEOINFORMATION SYSTEM FOR GEOENVIRONMENT AS A TOOL FOR PRE-PROJECT INVESTIGATIONS IN CITY INFRASTRUCTURE DEVELOPMENT (ON THE EXAMPLE OF MOSCOW)
The concept of a geoinformation system for urban geoenvironment is concerned. Geological data is necessary for the sustainable development of city infrastructure. The municipal departments should use geological and environmental information for perspective planning, selecting the location for important infrastructure objects, solving ecologycal problems, and in decision making. The concept includes a preliminary list of system's users, their informational needs, main functionalities, methodical approaches to the system design and development. Geological data must contain source documents from geological archives "as is" and geodata based on its interpretation for various tasks. These data must be checked carefully and updated with new engineering-geological investigations.
Geoinformation system must integrate various geological, engineering-geological, hydrogeological, and environmental data. Sophisticated procedures must be provided to check complicated logical dependences in the system database and to analyze contradictions between source documents.
3D modeling is an adequate language for presenting geological data, therefore, the considered system must include 3D models of various scales. In the suggested concept 3D modeling is considered as a tool for investigations, not only for presentations.
The end users should have possibilities to get results of their queries in various formats: tables, geological and thematic maps, geological cross-sections, 2D and 3D grids as source data for mathematical modeling, etc.
In conclusion, the paper briefly describes IEG RAS activities in GIS technologies for geological cartography and 3D modeling.
Key words: GIS, geoenvironment, geological cartography, archive database, 3D modeling
References
1. Gradostroitel'nyy kodeks Rossiyskoy Federatsii : ot 29.12.2004 № 190-FZ (red. ot 30.12.2015) (s izm. i dop., vstup. v silu s 10.01.2016) [City-Planning Code of the Russian Federation from 29.12.2004 no. 190-FZ (edited 30.12.2015) (as amended from 10.01.2016)]. Informatsionno-pravovoy portal «Konsul'tantPlyus» [Information-legal Portal "Consultantp-lus"]. Available at: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_51040/. Date of access: 29.11.2015. (In Russian)
2. Belyaev V.L. Osnovy podzemnogo gradoustroystva [Underground Planning Basics]. Moscow, MGSU Publ., 2012, 224 p. (Biblioteka nauchnykh razrabotok i proektov MGSU) [Library of Scientific Developments and Projects of MGSU] (In Russian)
3. Proekt Federal'nogo zakona «O vnesenii izmeneniy v Gradostroitel'nyy kodeks Ros-siyskoy Federatsii i otdel'nye zakonodatel'nye akty Rossiyskoy Federatsii v chasti soversh-enstvovaniya regulirovaniya podgotovki, soglasovaniya i utverzhdeniya dokumentatsii po planirovke territorii» [Draft of the Federal Law "On Amendments to the City Planning Code of the Russian Federation and Certain Legislative Acts of the Russian Federation with Regard to Improving the Management of the Preparation, Agreement and Approval of Documentation for the Planning of the Territory"]. Informatsionnyyportal Minstroya Rossii [Informational portal of Construction Ministry of Russia]. Available at: http://www.minstroyrf.ru/docs/2339/. Date of access: 29.11.2015. (In Russian)
4. Osipov V.I. Krupnomasshtabnoe geologicheskoe kartirovanie territorii g. Moskvy [Large-Scale Geological Mapping of Moscow]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidro-geologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryology]. 2011, no. 3, pp. 195—197. (In Russian)
5. Postanovlenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii ot 09.06.2014 № 534 «O vnesenii izmeneniy v Polozhenie o vypolnenii inzhenernykh izyskaniy dlya podgotovki proektnoy dokumentatsii, stroitel'stva, rekonstruktsii, kapital'nogo remonta ob"ektov kapital'nogo stroitel'stva» [Decree of the Government of the Russian Federation dated 09.06.2014 No. 534 "On Modification in Regulations about Carrying Out Engineering Studies for the Preparation of Project Documentation, Construction, Reconstruction, Overhaul"]. Dokipediya. Available at: http:// dokipedia.ru/document/5179981. Date of access: 29.11.2015. (In Russian)
6. Osipov V.I., Antipov A.V. Printsipy inzhenerno-geologicheskogo rayonirovaniya territorii Moskvy [Principles of Engineering-Geological Zoning of Moscow]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryology]. 2009, no. 1, pp. 3—13. (In Russian)
7. Antipov A.V., Koshkarev A.V., Potapov B.V., Filippov N.V. Edinoe geoinformatsionnoe prostranstvo goroda Moskvy kak sostavnaya chast' infrastruktury prostranstvennykh dannykh Rossiyskoy Federatsii. Chast' 1 [Unified Geoinnformation Space of the Moscow City as a Part of Spatial Data Infrastructure of the Russian Federation. Part 1]. Moscow, OOO Izdatel'stvo Prospekt Publ., 2013, 222 p. (In Russian)
8. Alpatov S.N., Belyaev V.L., Lomakin E.A. Razvitie gorodskogo podzemnogo prostrans-tva — put' ot dorozhnoy karty k proektnym resheniyam [City Underground Development — a Way from the Road Map to Project Design]. Rossiyskiy opyt stroitel'stva metropolitena v g. Moskve. Tendentsii. Problemy. Perspektivy : sbornik trudov Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii (15 oktyabrya 2014 g.) [Russian Experience of Metro Construction in Moscow. Tendencies. Problems. Prospects : Collection of Works of the International Science and Technical Conference (October 15, 2014)]. Moscow, 2014, pp. 7—14. (In Russian)
9. Belyaev V. 3D Models as Vista Information Management Governance in the Field of Development of Underground Space in Cities. Applied Mechanics and Materials. Jul. 2014, vols. 580—583, pp. 3227—3230.
10. Sepúlveda S.A., Rebolledo S., Bórquez X., Prieto J., Muñoz J.A. Geohazard Studies for Urban Planning in the Santiago Metropolitan Region, Chile: Some Lessons for Future Interactions Between Engineering Geoscientists and Urban Planners in Developing Countries. Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015, pp. 327—330. DOI: http://www.doi.org/10.1007/978-3-319-09048-1_62.
11. Marker B. Communication of Geological Information in Planning of Urban Areas. Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015, pp. 335—338. DOI: http://www.doi.org/10.1007/978-3-319-09048-1_64.
12. Jackson L.E.Jr., Ellerbeck M., Carmona F.M. The COMCOM Process: Informing and Transforming Communities in the Developing World through Geotechnical Information. Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015, pp. 355—358. DOI: http://www.doi.org/10.1007/978-3-319-09048-1_68.
13. De Mulder E.F.J. Communicating Applied Geoscientific Expertise to Rural and Urban Planners: Some Lessons Learned. Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015, pp. 345—349. DOI: http://www.doi.org/10.1007/978-3-319-09048-1_66.
14. Royse K.R., Bricker S.H., Jackson C.R., Kingdon A., Hughes A.G. The Development of Linked Databases and Environmental Modelling Systems for Decision-Making in London. Engineering Geology for Society and Territory — Vol. 5. Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation : Proceedings of IAEG 2014 Congress. Springer, 2015, pp. 1195—1199. DOI: http://www.doi.org/10.1007/978-3-319-09048-1_228.
15. Otraslevoy uzel Edinogo geoinformatsionnogo prostranstva goroda Moskvy // Komitet po arkhitekture i gradostroitel'stvu goroda Moskvy [Industrial Site of a United Geo-Information Space of Moscow]. Available at: http://www.http://egip.mka.mos.ru/egip/egip.nsf. Date of access: 29.11.2015. (In Russian)
16. Mironov O.K. O kontseptsii bazy znaniy v fondakh geologicheskoy informatsii [On the Concept of Knowledge Database for a Geological Archive]. Sergeevskie chteniya [Ser-geevskie Readings]. No. 16. Razvitie idey akademika E.M. Sergeeva na sovremennom etape [Development of the Ideas of an Academitian Sergeev E.M. on the Modern Stage]. Moscow, RUDN Publ., 2014, pp. 595—599. (In Russian)
17. Mironov O.K., Pikulik E.A., Fesel' K.I. O ponyatii trekhmernoy geologicheskoy karty [On the Concept of a 3-Dimensional Geological Map]. Geodeziya i kartografiya [Geodesy and cartography]. 2011, no. 6, pp. 36—41. (In Russian)
18. Osipov V.I., Kutepov V.M., Anisimova N.G., Kozhevnikova I.A., Kozlyakova I.V. Rayonirovanie geologicheskoy sredy goroda Moskvy dlya tseley stroitel'stva ob"ektov s za-glublennymi osnovaniyami [Zoning of Moscow Geonvironment for Building of Objects with Deep Fundaments]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryology]. 2011, no. 3, pp. 227—237. (In Russian)
19. Mironov O.K. Geoinformatsionnye tekhnologii dlya sostavleniya krupnomasshtab-nykh geologicheskikh kart territorii Moskvy [Geoinformation Technologies for Large-Scale Geological Mapping of Moscow]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryol-ogy]. 2011, no. 3, pp. 198—214. (In Russian)
20. Kutepov V.M., Anisimova N.G., Eremina O.N., Kozhevnikova I.A., Kozlyakova I.V. Karta dochetvertichnykh otlozheniy kak osnova krupnomasshtabnogo geologicheskogo kar-tirovaniya territorii g. Moskvy [Geological Map of Pre-Quaternary Deposits as the Basis for Large-Scale Geological Mapping of Moscow]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryology]. 2011, no. 5, pp. 399—410. (In Russian)
21. Osipov V.I., Burova V.N., Zaikanov V.G., Molodykh I.I., Pyrchenko V.A., Savis'ko I.S. Karta krupnomasshtabnogo (detal'nogo) inzhenerno-geologicheskogo rayonirovaniya territorii g. Moskvy [Large-Scale Engineering-Geological Zoning Map of Moscow]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryology]. 2011, no. 4, pp. 306—318. (In Russian)
22. Kutepov V.M., Kozlyakova I.V., Anisimova N.G., Eremina O.N., Kozhevnikova I.A. Otsenka karstovoy i karstovo-suffozionnoy opasnosti v proekte krupnomasshtabnogo geologicheskogo kartirovaniya g. Moskvy [Karst and Karst-Suffosion Hazard Estimation in the Project of Large-Scale Geological Mapping of Moscow]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryology]. 2011, no. 3, pp. 215—226. (In Russian)
23. Sevost'yanov V.V., Mindel' I.G., Trifonov B.A., Ragozin N.A., Shpektorova O.A. Seysmicheskoe mikrorayonirovanie territorii g. Moskvy dlya vysotnogo stroitel'stva [Seismic Microzoning of Moscow Territory for High-Rise Construction]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryology]. 2011, no. 4, pp. 319—327. (In Russian)
24. Pozdnyakova I.A., Galitskaya I.V., Mironov O.K., Kostikova I.A., Dorozhko A.L., Ba-trak G.I., Matveeva L.A., Fesel' K.I. Vyyavlenie gidrogeologicheskikh okon na osnove krup-nomasshtabnogo kartirovaniya geologicheskogo stroeniya i gidrogeologicheskikh usloviy territorii g. Moskvy [Detection of Hydrogeological Windows Based on Large-Scale Geological and Hydrogeological Mapping of Moscow]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidro-geologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryology]. 2015, no. 4, pp. 352—364. (In Russian)
25. Mironov O.K., Viktorov A.A., Fesel' K.I. O problemakh vedeniya baz dannykh fondo-voy informatsii [On the Problems of Maintenaning Geological Archive Databases]. Geoekologiya, inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya [Environmental Geoscience: Engineering Geology, Hydrogeology, Geocryology]. 2011, no. 5, pp. 455—464. (In Russian)
About the authors: Osipov Viktor Ivanovich — Doctor of Geologo-Mineralogical Sciences, Professor, academician, scientific supervisor, Sergeev Institute of Environmental Geoscience of the Russian Academy of Sciences (IEG RAS), 13-2 Ulanskiy pereulok, Moscow, 101000, Russian Federation, P.O.B. 145; +7 (495) 623-31-11; [email protected];
Mironov Oleg Konstantinovich — Candidate of Physical and Mathematical Sciences, head, Laboratory of Geoinformatics and Computer Mapping, Sergeev Institute of Environmental Geoscience of the Russian Academy of Sciences (IEG RAS), 13-2 Ulanskiy pereulok, Moscow, 101000, Russian Federation, P.O.B. 145; +7 (495) 624-80-21; geoinf@ geoenv.ru;
Belyaev Valeriy L'vovich — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Building Design and Urban Development, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; +7 (495) 680-27-15, [email protected].
For citation : Osipov V.I., Mironov O.K., Belyaev V.L. Postoyanno deystvuyushchaya GIS geologicheskoy sredy kak instrument dlya obosnovaniya gradostroitel'nogo proektirovaniya ob"ektov infrastruktury (na primere g. Moskvy) [Constantly Operating Geoinformation System for Geoenvironment as a Tool for Pre-Project Investigations in City Infrastructure Development (on the Example of Moscow)]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 2, pp. 159—172. (In Russian)
