CC BY
32
Ді ЕОМЕТРИЯ И КВАЛИМЕТРИЯ НЕДР ,
Н.Е. Федотов, 2000
УДК 528.7:539.3
Н.Е. Федотов
ВОЗМОЖНОСТИ СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОГ МЕТОДА НАБЛЮДЕНИИ ЗА ДЕФОРМАЦИЕЙ ПОДПОРНЫХ СТЕН КОТЛОВАНА НА ПЛОЩАДИ ГАГАРИНА В МОСКВЕ
лина сооружаемого 3-го транспортного кольца г. Москвы составляет около 54 км. Трасса кольца проходит как по надземным путепроводам, так и по выемкам. В районе пересечения Ленинского проспекта и площади Гагарина транспортное кольцо проходит в котловане, ширина которого меняется от 60 до 100 метров. На расстоянии 25-50 м от верхней бровки котлована находятся многоэтажные жилые дома и здание РАН, поэтому для предотвращения процесса сдвижения горных пород по всему периметру котлована сооружена подпорная стенка высотой до 15м. Дно котлована представляет собою рабочую зону, с постоянно меняющимся профилем в плане и по высоте, где перемещается строительная техника. Параметры котлована и окружающая ситуация являются благоприятными факторами для возникновения процесса сдвижения горных пород слагающих борта котлована и деформации подпорных стен. В результате выполненных фирмой « Метротоннельгеодезия» инструментальных измерений установлено, что величина горизонтального смещения за 10 месяцев составила около 100 мм.
В настоящее время инструментальные измерения деформации подпорной стены производятся линейноугловым способом с помощью электронного тахеометра «Геодиметр» и отражателя с пунктов подходной по-лигонометрии, расположенной в полосе шириной 5-10 м между верхней бровкой котлована и забором высотой 3 м. Наблюдательная станция включает 64 контрольных точки, замаркированных на арматуре верхней части подпорной стены. По данным измерений вычисляются координаты кон-
трольных точек с требуемой погрешностью 3 мм. При этом 47 точек находящихся в зоне деформации наблюдаются ежедневно, а остальные раз в неделю. Установка отражателя над контрольной точкой связана с определенным риском для жизни наблюдателя.
Необходимо отметить, что пункты полигонометрии находятся в зоне сдвижения горных пород и требуют постоянного уточнения их координат.
При дальнейшем увеличении объема горно-строительных работ возрастет количество контрольных точек, а, следовательно, увеличится и объем маркшейдерских работ. Применение данного способа наблюдений не позволяет также получать информацию о деформации всей площади подпорной стены, что тоже снижает ее эффективность для осуществления мониторинга процесса деформации. Таким образом, возникает необходимость в применении других, более производительных и более безопасных способах наблюдений.
Одним из таких способов является стереофотограмметрический. Наиболее распространенным прибором, используемым для данных целей, является фототеодолит. Анализ ситуации в районе работ показывает, что базисы фотографирования могут быть размещены только по бортам котлована, что обуславливает величину отстояния
Y равное 100 м. В фотограмметрии величина Y определяется с наибольшей величиной погрешности. Ее значение может быть предрасчитано по приближенной формуле:
ту = Y 2 тр/ В £
где mp - ср. кв. погрешность измерения величины продольно-го параллакса, мм; В - длина базиса фотографирования, м; f - фокусное расстояние камеры, мм.
При использовании наземной стереофотограмметрии для наблюдений за деформациями сооружений наиболее оптимальным соотношением Y:B является 1:4, то есть при
Y равном 100 м длина В равна 25 м. Подставляя в формулу значение тр равное 0.005 мм и f равное 200 мм находим, что величина погрешности m у равна 10 мм. Таким образом ожидаемая погрешность определения положения контрольных точек будет превышать допустимую величину в 3 раза. Требуемая же точность наблюдений может быть получена при отстоянии порядка 25 метров. Однако условия рабочей зоны котлована не позволяют это сделать. Таким образом, можно сделать вывод, что применение фо-тотеодолитного комплекта и обрабатывающих приборов типа стереокомпаратор Цейса 1818 не обеспечит требуемой точности работ.
Тем не менее, требуемая точность может быть достигнута при использовании современных систем фотограмметрического картографирования, выпускаемых фирмами Швейцарии, Г ермании, Канады, Франции (фирмы Лейка, Марта, Роллейфлекс и другие). Кроме фототеодолита стереофотосъемка объектов может осуществляться фотограмметрической камерой типа Rolleiflekx LFC (Германия). При формате снимка 23х23 см, камера может быть снабжена объективом с фокусным расстоянием от 40 до 350 мм, что позволяет получать крупномасштабное фотоизображение. Съемка может производиться также дистанционно с выдвижной штанги, что позволяет получать снимки с минимальным количеством «мертвых зон» в ограниченных условиях размещения базиса на стройплощадке.
Обработка результатов фотографирования выполняется с помощью:
1. аналитической станции SD2000 (Российский вариант SD 20) или SD 3000, цифровых сканирующих станций DSW 100;
2. DSW200 с использованием автоматизированной программы NATS (Фирма Лейка, Швейцария).
Точность определения фотокоординат этими станциями составляет 11,5 мкм, что позволяет при отстояниях порядка 100 м определить координату Y с погрешностью до 2 мм.
Обработку снимков можно также производить с помощью цифровой
фотограмметрической станции DPW-770. Рельеф поверхности снимаемого объекта получается автоматически в виде регулярной цифровой матрицы. Входящий в состав станции сканер типа DSW300 обеспечивает сканирование черно-белого снимка размером 260х260
мм за 4 минуты при разрешении 12,5 мкм с использованием программного обеспечения SOCET SET. Однако данное оборудование стоит очень дорого, порядка 300 тыс. долл. США, что сдерживает его использование в практике фотограмметрических работ в РФ.
Федотов Николай Евгеньевич - доцент, кандидат технических наук, кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия», Московский государственный горный университет.
