1462

ПО Photoscan – уникальное в РФ (и одно из двух на мировом рынке) ПО автоматической обработки данных аэрофотосъемки. ПО Photoscan позволяет автоматически получать по материалам аэрофотосъемки 3D-модели местности и производные продукты (ортофотопланы, матрицы высот), по точности соответствующие требованиям масштаба 1:500, а при съемке с коптера – требованиям масштаба 1:200.

ГИС «Спутник» – специально разработанная 3D-геоинформацион- ная система, позволяющая отображать 3D-модели объектов и ландшафтов в произвольном масштабе и ракурсе, в том числе в контексте информации из других источников, получаемой по современным международным стандартам OGC. Для ГИС «Спутник» разработано специальное расширение стандарта KML, позволяющее на стандартных компьютерах визуализировать модели произвольно большого объема.

Рассмотрим основные характеристики данных систем:

–технология позволяет получить 3D-модель объектов с разрешением 1–2 см/пиксель и геодезической точностью 5 см. Это помогает решать большинство практических задач – выполнять площадные и линейные изыскания, вычислять объемы земляных работ, ставить объекты на кадастровый учет;

–все стадии работ (аэрофотосъемка, обработка материалов) автоматизированы, не требуют больших трудозатрат и привлечения персонала высокой квалификации;

–3D-модель, ортофотоплан и матрица высот крупного объекта (например, линейные изыскания на трассе протяженностью 1 тыс. км) могут быть получены за несколько дней;

–низкая стоимость аэрофотосъемочного комплекса, высокая степень автоматизации позволяют сократить себестоимость работ в десятки раз.

По сравнению с облетами на пилотируемых летательных аппаратах БЛА имеют следующие преимущества:

–низкая стоимость летного часа (не более 10 тыс. руб. против 100 тыс. руб. у вертолета);

–низкая стоимость владения (стоимость БЛА существенно ниже, чем у пилотируемого ЛА, не нужен высококвалифицированный персонал, не нужно место на аэродроме, значительно проще профилактическое обслуживание и сертификация);

–меньше среднее подлетное время (в силу низкой стоимости и возможности содержания БЛА вне аэродромов, БЛА можно размещать

473

в больших количествах, в непосредственной близости от объектов интереса), выше оперативность;

–низкая стоимость и оперативность подготовки обслуживающего персонала;

–возможность точного прохождения маршрута, в том числе на сверхмалых высотах;

–большая безопасность эксплуатации (основные работы могут выполнять БЛА весом в 1–2 кг, все работы могут выполнять БЛА с электродвигателем).

По сравнению с полевой геодезией применение геодезических БЛА позволяет существенно сократить сроки и стоимость работ. Предлагае-

мая технология позволяет получать ортофотоплан и матрицы высот масштаба 1:500 со скоростью 40 км2/день на бригаду из двух человек. Геодезическое обследование 40 км2 потребует несколько человекомесяцев.

Дополнительные преимущества следующие:

–возможность выполнения работ на труднодоступных и недоступных территориях;

–большая подробность модели (несколько сотен на 1 м2 против нескольких десятков у ВЛС);

–возможность получить не только облако точек, но и текстурированную поверхность объекта, что необходимо для визуального анализа объекта;

–лучшая геодезическая точность (5 см против 15–20 см у ВЛС). По сравнению с воздушным лазерным сканированием БЛА позво-

ляет существенно сократить стоимость работ. Воздушный лазерный сканер стоит сотни тысяч долларов и весит несколько килограмм, его можно ставить либо на пилотируемом, либо на тяжелом и дорогом беспилотном вертолете, поэтому минимальная стоимость обследования составляет 40 тыс. руб. на 100 км полета при стоимости обследования на геодезическом БЛА 2–3 тыс. руб. на 100 км полета.

Для эффективного управления необходимо подробное, адекватное и наглядное описание объекта управления. Оптимальное описание объекта – 3D-модель высокого разрешения с наложенной на нее актуальной геопространственной информацией (принцип «ситуационная осведомленность»). Возможность просматривать 3D-модель объекта или его часть в произвольном масштабе и ракурсе, скрывая или отображая необходимые геоданные, в том числе поступающие в реальном

474

времени, помогает руководителю принять адекватное управленческое решение.

Традиционный метод проектирования объектов транспортной инфраструктуры представляет собой восходящий процесс создания 3Dмодели территории, на которой планируется строительство дороги: полевые геодезические работы, определение координат ключевых точек; камеральные работы, построение рельефа местности; создание топоплана (нанесение условных обозначений – контуров домов, леса и т.д.). Этот процесс был естественным для существовавших технологий. Теперь, с появлением технологий 3D-реконструкции, стало возможным получать 3D-модель территории сразу, минуя трудоемкие полевые и камеральные работы. Например, для построения 3D-модели участка проектируемой трассы протяженностью 1000 км и шириной 300 м (масштаб 1:2000 или 1:500) требуется 5–10 дней полетов и 10–15 дней на обработку данных при общих трудозатратах порядка 3–4 человекомесяцев. При использовании традиционных методов потребуется 4–5 месяцев и трудозатраты не менее 100 человеко-месяцев.

На стадии надзора за строительством получение актуальных 3Dмоделей также позволяет существенно сократить расходы. Сравнивая 3D-модель, построенную по окончании работ, и исходную 3D-модель местности, можно точно определить объем выполненных земляных работ, тем самым исключить возможность приписок. Сравнивая 3Dмодель, построенную по окончании работ и проектную 3D-модель, можно выявить нарушения, допущенные при исполнении проекта.

Продолжение создания 3D-моделей объекта в процессе его эксплуатации позволяет отслеживать существенные изменения, например зарастание охранной зоны, размытие насыпи, оползни, провалы грунта, заболачивание, деформация дорожного покрытия и т.д. Кроме того, в случае проведения ремонтных работ 3D-модель позволит адекватно оценить объем и качество выполненных работ.

Для оперативного мониторинга, например с целью обеспечения безопасности на особо охраняемом объекте, как правило, используют БЛА, оснащенные видеокамерой и каналом передачи данных. При этом имеется в виду, что БЛА пролетает вдоль всего объекта, а оператор постоянно просматривает местность.

Для протяженных объектов такой подход к мониторингу не оптимален:

– при сложном рельефе и больших расстояниях передавать информацию с борта БЛА на землю сложно, а иногда и невозможно;

475

–в силу большой нагрузки на оператора (оператор должен просматривать видео не отрываясь) высока вероятность пропуска значимого события;

–видеопоток трудно связать с контекстом (объектом в целом);

–собираемые материалы трудно анализировать, нет возможности сопоставлять получаемую в реальном времени информацию с уже имеющейся.

В настоящее время в Российской Федерации не выделен диапазон частот для передачи широкополосной информации с борта летательного аппарата, поэтому передача видео в реальном времени выходит за рамки правового поля. По этим причинам для оперативного мониторинга протяженных объектов также имеет смысл использовать аэрофотосъемку с 3D-реконструкцией. Преимущества этого метода следующие:

–оператор может изучать объект последовательно, в удобном для себя темпе, существенно снижается вероятность пропуска значимой информации;

–метод применим для объектов любой протяженности, при любом рельефе местности;

–получаемая информация хорошо документируется, ее легко анализировать в контексте другой геопространственной информации;

–метод не нарушает правила использования частотного ресурса. Предлагаемая технология создания и анализа 3D-моделей объектов

транспортной инфраструктуры позволяет существенно ускорить изыскательские работы, снизить возможность мошенничества при строительстве, своевременно выявлять ситуации, требующие проведения ремонтных работ, адекватно оценивать их объем и качество, оперативно ставить объекты на кадастровый учет.

Для руководителей предприятий и отрасли технология позволяет лично контролировать состояние удаленных объектов в любой точке и с любой степенью подробности. Осознание такой возможности заставит исполнителей всех уровней и на всех этапах работы (проектирование, строительство, эксплуатация и ремонт) работать более эффективно как с точки зрения качества, так и с точки зрения затрат.

Существенным стимулом применения БЛА было бы решение проблемы движения БЛА в общем воздушном пространстве. Фирма «ПЛАЗ» занимается разработкой аппаратуры АЗН-В, которую можно размещать на борту БЛА.

476

Установка аппаратуры АЗН-В на наземные системы управления позволила бы решить также проблему использования частот для управления БЛА и связи с БЛА на больших удалениях. Кроме того, установка аппаратуры АЗН-В позволила бы контролировать применение БЛА на всей территории страны.

Выделение частотного ресурса для передачи полезной информации (видео, фото, тепловизионных данных) с борта БЛА в реальном времени позволило бы массово применять БЛА в чрезвычайных ситуациях и для обеспечения безопасности.

Например, на охраняемых объектах можно было бы размещать БЛА постоянной готовности (коптеры), которые могли бы автоматически вылетать к месту обнаружения потенциальной угрозы с целью его целостного осмотра.

Группа компаний «Геоскан», «ПЛАЗ», Agisoft владеет интеллектуальными правами на все компоненты технологии:

–конструкторской документацией на БПЛА серии «Геоскан»;

–конструкторской документацией на автопилот БПЛА;

–конструкторской документацией на средства связи с БПЛА;

–исходными кодами на наземную систему управления (ГИС «Спутник»);

–исходными кодами на ПО обработки материалов аэрофотосъемки (ПО Photoscan, свидетельство о государственной регистрации програм-

мы для ЭВМ № 2012617360);

–исходными кодами на ПО визуализации и анализа данных (ГИС «Спутник», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013614761).

Группа компаний осуществляет серийное производство и эксплуатацию перечисленной техники и ПО, предоставляет услуги по получению 3D-моделей и производных продуктов, мониторингу объектов.

Решение поставленных задач будет способствовать развитию на- учно-методических и технических основ создания технологий проектирования, строительства, поддержания и совершенствования автомобильных дорог и объектов дорожной инфраструктуры и позволит на всех стадиях их жизненного цикла обеспечивать исчерпывающей и актуальной информацией о происходящих на контролируемых объектах процессах.

477

УДК 624.164.3

РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ АРМОГРУНТОВЫХ ПОДПОРНЫХ СТЕН И ОТКОСОВ, АРМИРОВАННЫХ ГЕОРЕШЕТКАМИ

К.Л. Синани, О.В. Соловьева, В.И. Клевеко

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

Приведены расчеты для проектирования армирования подпорных стен и откосов геосинтетическими решетками. Расчеты выполнены на основе метода анализа внешней устойчивости армированных грунтовых стен. Результаты вычислений раскрывают особенности и возможность применения метода.

Ключевые слова: армогрунтовые подпорные стены, геосинтетические решетки, армирование, анализ внешней устойчивости.

Большинство крупных городов России, в том числе и Пермь, имеют множество транспортных проблем [1–4]. Частично решить их можно с помощью строительства новых транспортных магистралей, но в условиях плотной городской застройки такое строительство сопряжено со значительными трудностями, которые могут быть решены с помощью устройства подпорных стен. Основное назначение подпорных стенок – укрепление грунта на откосах и склонах, предупреждение обрушения и сползания грунта, а в отдельных случаях – планировка и художественное оформление земельного участка.

Одной из наиболее эффективных и технологичных конструкций подпорных стен является использование армированного грунта [5, 6]. Армирование грунта позволяет получить необходимые прочностные характеристики для возведения подпорных стен, откосов и других конструкций [7–14]. Наиболее часто для этих целей используются геосинтетические решетки. Геосинтетические решетки представляют собой двухмерную или трехмерную структуру из переплетенных и скрепленных между собой синтетических полос [7].

Целью данной работы является определение внешней устойчивости армогрунтовой подпорной стенки по методу, приведенному в рабо-

479

те [15]. При расчете внешней устойчивости армогрунт, образованный армирующими прослойками и грунтом засыпки, условно считают монолитным телом.

Для анализа была рассмотрена конструкция подпорной стенки из армогрунта высотой 8 м с облицовкой, имеющей наклон поверхности 1:10, выполненной из бетонных блоков размером 0,4×0,4×0,2 м (рисунок). В качестве армирующих прослоек применена георешетка длиной 6 м из ПВС с прочностью на разрыв 35 кН/м, установленная с шагом по высоте 0,6 м. В качестве грунта засыпки использовалась ПГС с ϕ = 35°,

с = 10 кПа и γ = 19 кН/м³.

Рис. Поперечный разрез проектируемой подпорной стенки

Этапы проведения анализа внешней устойчивости армогрунтовой подпорной стенки, а также проведенные расчеты согласно принятому методу [15] представлены ниже.

Этапы расчета и результаты анализа внешней устойчивости

Определение горизонтальной нагрузки

480