ГИС технологии в изысканиях автодорог

РАЗДЕЛ 1. ТЕМА 1.

Автоматизированные технологии инженерных изысканий

Автомобильных дорог. Особенности технологии изысканий автодорог

При проектировании на уровне САПР-АД.

   Системное автоматизированное проектирование предопределяет обязательную многовариантность проработки принципиальных инженерных решений (при автоматизированном проектировании рассматриваемое число вариантов существенно больше по сравнению с традиционной технологией). Это, прежде всего, касается плана трассы, положения проектной линии продольного профиля, конструктивных элементов автодорог и т.д.
  При многовариантной проработке на уровне САПР-АД большого числа возможных направлений трассы автодороги уже недостаточно информации, собираемой на узкой полосе вдоль априорно принятого варианта автомобильной дороги, а необходима информация в весьма широкой полосе варьирования, где могут разместиться конкурирующие варианты автомобильной дороги. Эта информация (топографическая, геологическая, гидрометеорологическая) не может быть получена в сжатые сроки при использовании традиционных методов и технологий наземных изысканий.

Отличительными особенностями производства изыскательских работ при проектировании автодорог на уровне САПР-АД являются:

1.получение топографо-геодезической, инженерно-геологической, гидрометеорологической и других видов изыскательской информации в пределах широкой полосы варьирования трассы, без выноса в натуру конкретного варианта трассы. Ширина полосы варьирования может быть особенно значительной (до 1/3 длины трассы) на ранних стадиях проектирования (ОИ), когда рассматриваются принципиальные, конкурирующие направления автодороги.

2. широкое использование методов аэрокосмических изысканий: аэросъемочных, аэрогеодезических, аэрогеологических, аэрогидрометрических и т.д.;

3.широкое применение методов наземной стереофотограмметрии (фототеодолитных съемок);

4.широкое применение методов электронной стереофотограмметрии с обработкой материалов аэрокосмических и наземных съемок;

5.повсеместное применение методов электронной тахеометрии (т.е. использование электронных тахеометров, светодальномеров, регистрирующих нивелиров, автоматически регистрирующих результаты полевых измерений);

 
6.широкое применение геофизических методов при геологических изысканиях с рациональным использованием всего арсенала методов и средств геофизики (электро-, сейсморазведки и т.д.);

7.широкое применение методов лазерного сканирования (особенно при изысканиях для разработки проектов реконструкции и капитального ремонта автодорог);
8.повсеместное использование в изысканиях автодорог (топогеодезических, геологических, геологоразведочных, гидрометеорологических и т.д.) технологий и методов, основанных на применении систем спутниковой навигации «GPS».

 

  Перечисленные выше особенности изысканий позволяют получать значительную по объему информацию для автоматизированного проектирования автодорог с необходимой точностью и в сжатые (фиксированные) сроки.

Основными задачами дальнейших исследований является разработка новых технологий и методов производства изыскательских работ на базе использования новейшей высокоточной и высокопроизводительной аппаратуры, являющейся продуктом развития научно-технического прогресса: цифровых и электронных карт, ГИС-технологий, GPS-технологий, лазерного сканирования местности, электронной геофизики, электронной гидрометрии и т.д.

ГИС технологии в автоматизированном проектировании.  

ГИС технологии в изысканиях автодорог.

 

    Одной из особенностей дорожной отрасли по сравнению с другими отраслями экономики является то, что её основные сооружения (автомобильные и городские дороги) являются сложными инженерными линейно-протяженными сооружениями с ярко выраженной географической природой. В связи с этим основная техническая документация по автомобильным дорогам должна представляться графически на картографической основе или в виде условных схем и чертежей.

Среди множества различных видов программных технологий, работающих с графической информацией, в дорожной отрасли наиболее востребованы программные технологии ГИС и САПР.

Cистемы автоматизированного проектирования (САПР) призваны автоматизировать различные этапы проектирования автомобильных дорог, имеют богатые средства для работы с чертежами и схемами элементов дорог, а также позволяют работать с топографическими планами в крупном масштабе. Основной целью работы в САПР является создание проектно-технической документации в виде чертежей, таблиц и ведомостей. Кроме того, САПР используются и на этапе строительства, но в основном только для документирования результатов исполнительной съемки и их передачи в ГИС и БД.

Геоинформационные системы (ГИС) предназначены для управления большим количеством разномасштабной картографической информации, анализа взаимосвязей объектов в пространстве, управления атрибутными характеристиками объектов. На этапах проектирования и планирования развития сети дорог, ГИС помогают проанализировать различные варианты прохождения трасс автомобильных дорог выступая, в первую очередь, как средство отображения тематических карт и как инструмент пространственного анализа.

  Геоинформационная система (ГИС) – это информационная система, предназначенная для сбора, хранения, обработки, отображения и распространения данных, а также получения на их основе новой информации и знаний о пространственно-координированных объектах и явлениях.

Фундаментальной особенностью ГИС, в сравнении с другими информационными системами, является то, что все моделируемые в ГИС объекты имеют пространственную привязку, позволяющую анализировать их во взаимосвязи с другими пространственно-определенными объектами.

Классическая схема функций ГИС, предложенная «патриархом» геоинформатики канадцем Р. Томлинсом, приведена на рис. 1.1. Соответственно этим обобщенным функциям ГИС выделяют и подсистемы ГИС: подсистемы сбора, обработки, анализа и т. д.

Функциональное назначение ГИС можно рассматривать как:

систему управления, предназначенную для обеспечения принятия решений по оптимальному управлению разнообразными пространственными объектами (земельные угодья, природные ресурсы, городские хозяйства, транспорт, экология и т.д.);

автоматизированную информационную систему, объединяющую технологии и технологические процессы известных информационных систем;

геосистему, включающую технологии (прежде всего технологии сбора информации) таких систем как системы картографической информации, автоматизированные системы картографирования, земельные информационные системы, автоматизированные кадастровые системы и т.д.;

систему, использующую базы данных, характеризуемую широким набором данных, собираемых с помощью различных методов и технологий, и объединяющие в себе как базы данных обычной (цифровой) информации, так и графические базы данных.

систему моделирования, использующую в максимальном объеме методы и процессы математического моделирования, разработанные и применяемые в рамках других автоматизированных систем;

систему получения проектных решений, использующую методы автоматизированного проектирования в САПР, но и решающую ряд других специфических задач, например, согласование принципиальных проектных решений с землепользователями, заинтересованными ведомствами и организациями;

систему представления информации, являющуюся развитием автоматизированных систем документационного обеспечения и предназначенную, прежде всего, для получения картографической информации с различными нагрузками и в различных масштабах;

интегрированную систему, объединяющую в единый комплекс многообразный набор методов и технологий на базе единой географической информации;

прикладную систему, не имеющую себе равных по широте применения, в частности, на транспорте, навигации, военном деле, топографии, географии, геологии, экономике, экологии, демографии и т.д.;

      

В настоящее время геоинформационными системами называют самые разные системы, решающие разнообразнейшие задачи. В связи с этим существует несколько классификаций, позволяющих более полно понять сущность ГИС.

 

По пространственному охвату:

Глобальные (планетарные).

Субконтинентальные.

Межнациональные.

Национальные (государственные).

Региональные (областные, краевые, республиканские).

Субрегиональные (районы или иные регионы внутри субъектов Российской Федерации).

Локальные (местные, муниципальные, городские, поселковые).

Ультралокальные (ГИС отдельных промышленных предприятий и т.п).

      

По уровню управления:

федеральные ГИС;

региональные ГИС;

муниципальные ГИС;

корпоративные ГИС.

 

По предметной области:

Землепользование (земельные кадастры, межевание земель).

Градостроительство (генеральные планы развития, дежурные планы, планирование развития).

Инженерные сети (управление и эксплуатация инженерных сетей).

Инженерно-геодезические изыскания (ввод и обработка данных геодезических изысканий; уравнивание геодезических сетей).

Инженерно-геологические изыскания (ввод и обработка данных по геологическим колонкам).

Геология (моделирование геологических пластов; обработка данных сейсморазведки).

Картография (составление географических и топографических карт).

Проектирование и строительство (проектирование автомобильных и железных дорог, генеральных планов, электрических и трубопроводных сетей).

  

По функциональности:

Полнофункциональные ГИС. Эти программы обычно обеспечивают практически полный цикл работы с пространственными данными от ввода и обработки до анализа и принятия решения. Позволяют работать со всеми основными моделями данных геоинформатики: векторными, растровыми, сетями и моделями поверхностей.

ГИС для просмотра данных (ГИС-вьюеры). Функциональность таких систем обычно ограничена просмотром и анализом существующих наборов пространственных данных.

ГИС для ввода и обработки данных. К этой категории относят программы, предназначенные для подготовки исходных данных для ГИС с помощью векторизации и обработки данных дистанционного зондирования.

Специализированные ГИС, предназначенные для применения в конкретной отрасли.

 

По используемой модели данных:

Векторные ГИС. Такие системы работают с топологическими и нетопологическими моделями данных, а также иногда с триангуляционными моделями поверхностей.

Растровые ГИС. Эти системы позволяют работают только с растровыми моделями данных и иногда с регулярными моделями поверхностей.

Гибридные ГИС. Эти системы совмещают в себе возможности векторных и растровых ГИС.