Мониторинг крупных инженерных объектов становится все более важной составляющей в социальной инфраструктуре регионов. Геодезический мониторинг позволяет периодически или постоянно в автоматическом режиме проводить измерения контрольных точек, находящихся внутри или в непосредственной близости от активной зоны деформаций. Такие измерения дают возможность определить величину деформаций, скорость и ускорение смещений


Джоел ван Кроненброк (Joel van Cranenbroeck)


Начиная со знаменитого теодолита Wild T3, Leica Geosystems AG (Швейцария) постоянно совершенствует технологии и создает высокоточные инструменты для мониторинга крупных инженерных зданий и сооружений. Совместное использование приемников сигналов спутников GNSS (Global Navigation Satellite System), автоматизированных тахеометров, высокоточных инклинометров и соответствующего программного обеспечения (Leica GNSS Spider, Leica GNSS QC и Leica GeoMos) позволяет создавать решения (приборы и технологии) для геодезического мониторинга, обеспечивающего системы раннего предупреждения в структуре управления рисками для крупных инженерных сооружений.

Задачи, связанные с мониторингом и анализом деформаций, являются наиболее сложными в области геодезических измерений, поскольку требуют высочайшей точности и максимальной надежности приборов, автоматизации измерений при использовании современных средств коммуникации, высокой адаптивности программного обеспечения и средств анализа данных.

Для постоянного мониторинга осадок и деформаций существующей скоростной железной дороги на период строительства новой южной ветки корпорация КCRC (Гонконг) приобрела систему автоматизированного геодезического мониторинга деформаций производства Leica Geosystems AG. В состав системы входили 18 полностью автоматизированных высокоточных тахеометров Leica TCA2003, 5 комплектов специализированного программного обеспечения для мониторинга Leica GeoMos, более 560 прецизионных призм, несколько компьютеров, объединенных в локальную сеть. Техническое обслуживание обеспечивали специалисты местного подразделения Leica Geosystems AG. Каждые два часа тахеометры автоматически проводили измерения положения призм, размещенных в контрольных точках и точках мониторинга. Данные наблюдений пересылались в центр управления для обработки с помощью программного обеспечения Leica GeoMos с целью выполнения стандартной процедуры анализа осадок и деформаций, графического представления данных, формирования отчетов и, при необходимости, отправки контролирующим службам тревожного сообщения в случае, когда измеряемые параметры достигали критических значений.

Таким образом, каждое утро перед отправлением экспресс-поезда контролирующим службам автоматически высылался сводный отчет с анализом осадок и деформаций. При этом имелась возможность постоянного доступа ко всей информации о состоянии железнодорожного пути через Web-страницу.

По отзывам специалистов, участвовавших в проекте, система мониторинга Leica Geosystems AG является прекрасным примером технической реализации, позволяющей быстро принимать правильные управленческие решения, а в случае необходимости предпринимать действия, направленные на уменьшение воздействия нового строительства на существующие объекты.

Комплексные геодезические измерения и система анализа для мониторинга дамб и плотин
Земляные дамбы и бетонные плотины являются важными элементами инфраструктуры водоснабжения и гидроэнергетики. Изменения состояния конструкции плотины, вызываемые изменением нагрузки на нее вследствие колебания уровня воды, должны находиться под постоянным контролем для обеспечения безопасности конструкции плотины и, следовательно, безопасности людей, живущих в зоне возможного затопления.

Мониторинг крупных инженерных объектов становится все более важной составляющей в социальной инфраструктуре регионов. Геодезический мониторинг позволяет периодически или постоянно в автоматическом режиме проводить измерения контрольных точек, находящихся внутри или в непосредственной близости от активной зоны деформаций. Такие измерения дают возможность определить величину деформаций, скорость и ускорение смещений.

Плотина «Карбония» является одной из самых больших на Сардинии (Италия) и обеспечивает водой не одну тысячу жителей. Управляет водными ресурсами ассоциация «Бонифика» одна из многих структур, занимающихся таким бизнесом. Центральные власти обязывает проводить мониторинг плотин периодически или в определенное время с целью предотвращения проблем, связанных с образованием трещин или обрушением конструкций плотины из-за старения материалов и возможных деформаций, вызванных большими гидравлическими нагрузками.

В системе мониторинга, установленной на плотине «Карбония», использовался тахеометр Leica TCA2003, с помощью которого каждые четыре часа в автоматическом режиме проводились измерения положения призм, установленных на гребне и в теле плотины. Кроме этого, каждые пять минут поступала информация от измерительной сети из семи высокоточных инклинометров Leica NIVEL, расположенных в основном туннеле, проходящем внутри тела плотины. Эта информация позволяла оценить возможный наклон тела плотины вследствие увеличения подпирающей массы воды.

Туннель «Готтард» (Швейцария) является самым протяженным в мире. Риск того, что из-за вод, просачивающихся из скальных пород, произойдет движение грунтов, расположенных над туннелем, считается небольшим. Но, учитывая то, что над туннелем расположены три наиболее крупных плотины Швейцарии, администрация компании AlpTransit Gotthard AG посчитала необходимым установить систему постоянного мониторинга этих плотин, а также близлежащих долин и горных вершин.

Реализация системы мониторинга была осложнена большой высотой (примерно 2 тыс. м над уровнем моря), суровыми климатическими условиями в зимний период и удаленностью участка мониторинга. Система состояла из 10 тахеометров Leica TCA2003, 80 высокоточных отражателей и 4 комплектов программного обеспечения Leica GeoMos. При этом в качестве источника питания использовались солнечные батареи, а управление приборами и передача данных измерений осуществлялись через мобильную телефонную связь в стандарте GSM. Система мониторинга работала успешно в течение круглого года на протяжении нескольких лет и обеспечила миллиметровую точность определения смещений объектов мониторинга.

Тахеометр Leica TCA2003 позволяет измерять углы с точностью 0,5, а расстояния с точностью 1 мм+1 ppm. Автоматическая система наведения на цель, которой снабжен тахеометр, продемонстрировала свои преимущества при проведении многократных измерений. При этом измерения выполняются при двух положениях зрительной трубы. Наблюдатель делает грубое наведение на контрольную точку и проводит измерение расстояния. Тахеометр автоматически наводит зрительную трубу на центр призмы, измеряет расстояние и вносит коррекцию в измеренный угол за счет более точного наведения на центр призмы.

Программное обеспечение для геодезического мониторинга Leica GeoMos содержит два основных модуля Монитор и Анализатор. Первый работает в интерактивном режиме и предназначен для сбора информации, управления приборами и всем процессом; второй представляет собой автономное приложение для анализа, визуализации и постобработки данных.

Программное обеспечение Leica GeoMos позволяет объединить в систему различные типы датчиков (приемники спутниковых сигналов ГЛОНАСС/GPS, высокоточные тахеометры, инклинометры и иные приборы), данные которых могут быть представлены в цифровом или аналоговом формате. Модуль Анализатор Leica GeoMos представляет данные измерений и результаты анализа как в графической, так и в цифровой форме. Результаты могут иметь вид графиков, которые показывают тенденции подвижек через определенные периоды времени. Один график может отображать информацию одновременно о нескольких точках наблюдений. Векторное представление данных дает возможность оценить смещения для определенных участков, что позволяет оператору легко найти области максимальных смещений.

Программное обеспечение Leica GeoMos использует стандартные технологии для обмена информацией. Сообщение между компьютерами в системе мониторинга может обеспечиваться различными видами беспроводной и кабельной связи. База данных на основе SQL является главным звеном Leica GeoMos, которое управляет всеми измерениями, а также поддерживает различные установки и конфигурации аппаратных и программных средств.

Преимущества системы мониторинга состояния протяженных плотин Leica Geosystems AG во многом определяются комплексным подходом, заложенным в программном обеспечении Leica GeoMos, высоким уровнем сервиса, квалификацией специалистов, а также качеством и надежностью использующихся приборов и инструментов.

Окончание в следующем номере