Новости

Геодезия и ее задачи

Геодезия изучает форму и размеры Земли, методы измерений земной поверхности, способы изображения ее и объектов на ней. Эта наука решает множество задач в самых разных областях человеческой деятельности, в том числе в проведении инженерных изысканий для проектирования и строительства объектов горнодобывающего предприятия. Качественные геодезические измерения обеспечивают безопасность и эффективность на всех этапах реализации проекта добычи полезных ископаемых.

Примеры задач, которые решает геодезия в горнодобывающей отрасли:

·       создание геодезической подосновы для топографической съемки местности, проведения разбивочных работ и мониторинга деформаций;

·       топографическая съемка для построения информационной модели местности с отображением рельефа, водных объектов, растительности, застроенной территории;

·       перенесение в натуру проектов геометрических элементов сооружений и горных выработок;

·       контроль при строительстве объектов горнодобывающего предприятия;

·       мониторинг деформаций и смещений, например, на объектах горных работ или гидротехнических сооружениях.

Инженерно-геодезические изыскания начинаются с выезда на участок и выполнения на нем полевых работ. Сегодня в распоряжении геодезиста есть инструменты, существенно повышающие точность измерений и позволяющие составить полную и максимально достоверную картину местности: электронные тахеометры, лазерные сканеры, беспилотные летательные аппараты, спутниковая геодезическая аппаратура и многое другое.

Однако первичные данные мало просто получить — их нужно обработать, проанализировать и преобразовать в удобную для дальнейшего применения форму: карты, чертежи, планы, цифровые модели. В этом и состоит цель камеральной обработки. Упущения на этом этапе, связанные, например, с планированием земляных масс, размещением фабрики или выбором строительных площадок, могут иметь далеко идущие и дорогостоящие последствия для заказчика.

Геодезический штатив с навигационным спутниковым оборудованием для определения пространственного положения точек в реальном времени (Фото: Valerie V / Unsplash)

Камеральные работы в геодезии

Камеральная обработка — аналитический этап инженерно-геодезических изысканий, состоящий из вычислительных и графических операций. Их результатом являются координаты, планы, продольные и поперечные профили и цифровые модели местности, которые используются в проектировании, кадастровой деятельности и строительстве объектов горнодобывающего предприятия. Без кропотливой работы камеральной группы данные геодезических съемок теряют точность и практическую ценность, а карты — информативность.

Основные задачи камеральных работ в геодезии:

·       преобразование данных полевых измерений в форму, пригодную для дальнейшего использования;

·       построение 3D-моделей местности и объектов строительства, например, на основе данных наземного лазерного сканирования;

·       подготовка материалов для проектирования или строительства, в том числе для расчетов объемов земляных работ, площадей и периметров участков;

·       проверка материалов на соответствие требованиям, правилам и техническим условиям;

·       подготовка исполнительной документации по результатам геодезических измерений;

·       создание цифровой среды проекта, в которой все данные безопасно хранятся и обрабатываются в едином формате.

Стадии камеральной обработки

Камеральная обработка геодезических данных состоит из следующих стадий:

1.    Сбор данных: получение исходных данных от заказчика и картографических материалов от государственных органов для подготовки обзорных карт и схем; импорт результатов полевых работ (данных тахеометрических измерений, GPS-координат или облаков точек лазерного сканирования) в программное обеспечение.

2.    Геодезическая привязка: согласование данных с государственной системой координат. Конкретную систему указывает заказчик в техническом задании, и она используется на всем протяжении комплексных изысканий для интеграции съемок в общую картографическую базу.

3.    Первичная обработка данных: получение ведомостей контроля полевых измерений, оценка точности созданной геодезической сети, карточки закладки реперов, схемы глобальной навигационной спутниковой системы, черновой цифровой модели местности; проверка качества созданной сети, выявление и исправление ошибок полевого этапа.

4.    Построение информационно-цифровой модели местности: дополнение и сгущение рельефных точек по контурам местности, построение ее горизонталей, создание 3D-моделей объектов и анализ высот.

5.    Подготовка технического отчета по инженерно-геодезическим изысканиям: графическая часть отчета включает топографические планы, схемы инженерных коммуникаций, продольные профили линейных сооружений и прочую информацию, которые будут использоваться в проектировании и строительстве. К итоговому документу должны быть приложены лицензии на проведение работ, свидетельства о точности и проверке геодезических приборов, ведомости и каталоги координат с высотными отметками, а также другие материалы. Подготовку отчета регламентирует СП 47.13300.2016 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».

Инструменты камеральной обработки

Камеральная обработка геодезических данных проводится с использованием специализированного программного обеспечения, например геоинформационных систем и систем автоматизированного проектирования.

Некоторые инструменты камеральной обработки:

·       для обработки полевых измерений и получения ведомостей уравнивания сети — Credo_DAT;

·       для обработки инженерно-топографического плана и построения цифровой модели рельефа — Autodesk AutoCAD, GeoniCS, AutoCAD Civil3D;

·       для подготовки топографического плана и оформления в соответствии с классификатором предприятия — MapInfo Professional, ArcGIS, Panorama.

Современные программные средства привносят целый ряд положительных изменений и для специалиста, и для заказчика:

·       Ускорение обработки данных: автоматизация вычислений, фильтрации ошибок и построения моделей значительно сокращает время на камеральную обработку по сравнению с ручными методами.

·       Повышение точности измерений: учет всех возможных параметров, переменных и систематических поправок повышает точность измерений и минимизирует роль человеческого фактора.

·       Снижение трудоемкости: программные средства облегчают работу специалиста, ускоряют подготовку итогового технического отчета и топографического плана.

·       Совмещение данных: результаты камеральной обработки могут экспортироваться и использоваться в цифровых моделях, построенных в разных системах.

·       Глубокий анализ: программные средства предлагают инструменты для систематического анализа данных, контроля строительства, мониторинга деформаций и прогнозирования изменений, переводя камеральные работы на новый уровень.

·       Интеграция с BIM: интеграция геодезических данных с системами информационного моделирования зданий и сооружений (BIM) позволяет создать единую цифровую среду для всех участников процесса.

Пример топографического плана местности (Фото: АО «Иргиредмет»)

Новые технологии расширяют возможности камеральной обработки, однако их внедрение и использование не всегда проходят гладко, осложняясь кадровыми, техническими и экономическими факторами:

·       Недостаточная подготовка специалистов: для работы с современными программными средствами необходима высокая квалификация, стоимость обучения специалистов новым продуктам может быть значительной.

·       Высокие затраты на программное обеспечение: лицензии на профессиональные программные средства стоят дорого, а санкции затрудняют использование иностранных продуктов в России. Ключевое значение для преодоления зависимости от зарубежных решений имеет активное развитие отечественных геодезических и геоинформационных систем.

·       Интеграция данных: совместное использование данных, полученных разными способами, в некоторых случаях может вызывать затруднения, например, из-за несогласующихся форматов, что затрудняет обмен информацией.

·       Требования к ресурсам: работа с большими объемами данных требует наличия мощных вычислительных систем, а развертывание нового программного обеспечения — хорошей материально-технической базы.

Заключение

Камеральная обработка геодезических данных — это сложный, но чрезвычайно важный этап, который является неотъемлемой частью успешного проектирования и строительства объектов горнодобывающего предприятия.

Дальнейшее развитие этого направления будет отталкиваться от прогресса в автоматизации и искусственном интеллекте, которые уже сегодня демонстрируют свою эффективность в обнаружении ошибок и поиске наиболее рациональных решений.

Интеграция интеллектуальных систем позволит не только минимизировать человеческий фактор, но и повысить скорость обработки больших массивов данных, что особенно актуально при работе с масштабными проектами, такими как строительство крупного горно-обогатительного комбината.

Развитие нейронных сетей открывает перспективы для автоматического распознавания объектов на снимках, классификации местности и даже прогнозирования возможных геологических рисков, что ранее требовало значительных временных и трудовых затрат.