Корсей С.Г.
ППФ «Диорит»

Одним и направлений деятельности ЗАО ППФ «Диорит» является осуществление информационного обеспечения проектирования и строительства нефтепровода Россия Китай.
В ходе двух этапов проектирования «Стратегическое планирование и обоснование инвестиций», «Технико-экономического обоснования» была разработана ГИС по управлению геоданными и методика факторного анализа, которая позволила решить задачу по выбору оптимального положения трассы в автоматическом режиме.
При подготовке данных для стадии (этапа) «Рабочего проектирования» полученный результат оптимальной трассы и разработанная методика факторного анализа дали возможность сузить область рассмотрения и, как следствие, повысить подробность и количество учитываемых факторов.
Новые факторы были рассмотрены на основе карт:
стоимости земель;
характеристики почво-грунтов;
ландшафтов;
лесных хозяйств;
сельскохозяйственных угодий;
генеральных планов развития городов.
Последующее уточнение положения и технико-экономических показателей проектируемого нефтепровода носило характер предложений по частичной коррекции трассы на отдельных участках. Иными словами производилось решение частных оптимизационных задач по одному или по группе факторов влияющих на стоимость строительства.
Основными данными для рабочего проектирования являются крупномасштабные топопланы. В рамках проведенной работы рассмотрен вопрос создания крупномасштабных планов по данным лазерного сканирования.
Преимущество технологии:
высокая производительность;
возможность получения модели рельефа под растительностью;
меньшая зависимость от погодных условий;
более производительная обработка фотоснимков за счет наличия точного и подробного рельефа, а также координат точек фотографирования;
сокращение работ по созданию планово-высотной основы.
Списки координат точек лазерных отражений из текстового вида были преобразованы в SHP-файлы точек поверхности земли и точек, не относящихся рельефу.
По этим данным производилась ортокоррекция аэрофотоснимков и создание ортофотоплана. Следующим видом работ было дешифрирование фотоизображения совместно с точками лазерных отражений. Ряд работ по векторизации объектов был автоматизирован.
Результаты работы:
1200 км обработано за 3 мес;
созданы математическая модель местности и ортофотоплан (1:2000);
ЦМР была использована для проверки корректности построения ЦМР по векторным данным масштабов 1:200 000 и 1:25 000.
Следующим опытом работы с крупномасштабными данными стали инвентаризации и обследование ЛЭП по материалам лазерного сканирования.
Лазерное сканирование позволяет надежно обнаруживать, измерять пространственное положение ЛЭП (провода и другие элементы) и производить измерения и анализ в 3D-среде. Полученные в результате лазерной съемки и последующей обработки данные позволяют:
произвести инвентаризацию ЛЭП в части крупномасштабного картографирования местности;
определить геометрические и конструктивные параметры;
получить информацию о качестве строительных или реконструктивных работ, о состоянии участков трассы, проходящих вблизи жилых строений и промышленных объектов, коммуникаций;
оценить состояние прилегающих лесных и парковых массивов.
Результаты обработки объединялись в специальные базы данных, которые использовались в интересах кадастрового учета, эксплуатации и модернизации ВЛ, а также для информационной поддержки проектирования новых ЛЭП.
В ходе тематической обработки были:
определены геометрические параметры ВЛ (координаты опор, длинна пролетов, углов поворота, координаты точек крепежа проводов и гирлянд, длинна весовых ветровых и эквивалентных пролетов, стрелы провеса проводов);
сформированы ЦМР, построены профили земной поверхности под проводами и рассчитаны минимальные расстояния от нижних проводов до земли.
определены габариты до пересекаемых объектов (ВЛ др. классов, ж/д и автодорог и пр.) для условий съемки и для заданных климатических условий;
сформированы ЦМР растительности и определены габариты до растительности вдоль проводов ЛЭП;
создан ортофотоплан;
произведено картографирование основных классов объектов в заданной полосе местности с использованием ортофотоснимков.
Успешным опытом крупномасштабного картографирования с использованием данных лазерного сканирования, стала работа на территории Амурской области при проектировании подъездных ж/д путей к Эльгинскому месторождению углей.
Данные полученные в результате работы позволили радикально сократить затраты времени на проектные работы.
Таким образом, на практике успешно опробовано применение ГИС технологий на различных этапах проектирования и строительства трубопроводных систем, в том числе, на стадии рабочего проектирования. При этом особого внимания заслуживает опыт использования для вышеуказанных целей таких перспективных технологий дистанционного зондирования, каковыми являются лазерная и тепловая съёмки. Полученные результаты позволяют также сделать вывод об эффективности применения указанных технологий в решении широкого спектра задач проектирования, использующих крупномасштабные топографические планы (1: 5000 1:500).
Описание технологии
В основе технологии лежит метод лазерно-локационной и цифровой аэрофотосъемки на основе комплекса ALTM1210 характеристики, которого указаны ниже:
диапазон высот съемки 100 1200 м (до 2 км);
разрешение лазерного дальномера по дальности 1 см;
ошибка определения высоты 15 см;
угол сканирования +/-200;
полоса сканирования 0,68 от высоты полета;
плановая погрешность ИНС 1/2000 от высоты полета;
частота сканирования 10 кГц (до 50 кГц);
регистрация интенсивности принятого сигнала;
размер цифрового фотоснимка 2040x3060 пикселей;
дивергенция лазерного импульса 0,3*10-3 и 1,2* 10-3.
Технология выполнения аэросъемочных работ включает несколько этапов:
планирование и подготовка аэросъемочных работ;
работы по топогеодезическому обеспечению аэросъемочных работ;
установка и калибровка оборудования на летательном аппарате (ЛА);
выполнение съемки;
контроль полноты и качества отснятого материала;
обеспечение правил проведения аэросъемочных работ решение режимных вопросов;
первичная обработка данных;
тематическая обработка данных и фотообработка.
Преимущества технологии:
увеличение производительности при получении модели рельефа местности и высотной модели;
принципиальная возможность и увеличение точности получения модели рельефа под растительностью;
меньшая зависимость от погодных условий во время съемки;
более производительная обработка фотоснимков за счет знания точного рельефа и точной координаты точки фотографирования в момент съемки;
уменьшение работ по созданию планово-высотного обоснования.
Ограничения технологии:
объекты под укрытиями;
составление легенды карты (т. е. название улиц, рек, домов и т. д.) требует дополнительной камеральной и полевой дешифраций.
Конечным продуктом после тематической обработки лазерных данных
являются
Цифровая модель рельефа (ЦМР), может быть представлена в виде:
нерегулярной сетки лазерных отражений;
регулярной сетки с шагом 1 м;
в виде TIN-поверхности;
в виде изолиний рельефа.
Цифровая модель растительности в виде:
нерегулярной сетки лазерных отражений;
регулярной сетки с шагом 1 м.
Тематические слои по желанию заказчика (гидросеть, ЛЭП, строения, дороги и т. д. в соответствии с классификатором) в виде:
массивов точек лазерных отражений;
векторизованных слоев;
ортофоплан;
топопланы с разбивкой на планшеты.
Характеристики точности
Точность единичных измерений лазерных отражений составляет по спецификации производителя:
ошибка определения высоты 15 см;
плановая погрешность ИНС 1/2000 от высоты полета;
Параметрами, влияющими на точность конечного продукта, являются:
точность GPS-решений бортового приемника в кинематическом дифференциальном режиме;
точность инерциальной измерительной системы;
точность лазерного дальномера;
размер лазерного импульса на земле;
плотность точек лазерного сканирования (дискретность данных).
Результирующая предельная точность (RMS) данных может быть: DTM (высота 15 см, план 20 см); объекты (высота 20 40 см, план 30 40 см).
Для данного проекта точность (RMS) данных может быть: DTM (высота 30 см, план 40 см); объекты (высота 30 50 см, план 40 100 см).
Характеристики ортофотоплана: разрешение на местности 15 20 см, точность геопривязки 1 м.
Наземные измерения
Для выполнения работ требуются следующие наземные работы:
создание планово-высотной измерительной сети для проведения съемочных работ и проверки результатов съемки. Для установки базовых станций необходима сеть из трех точек. Радиус действия одной базовой станции 30 км;
для проверки данных лазерного сканирования требуются дополнительные точки, полученные наземными измерениями. Плотность точек для выполнения проверки результата работ 1 т на 5 км2.
дополнительные работы по полевой дешифрации объектов некоторых классов.