ВВЕДЕНИЕ

Технология воздушного лазерного сканирования

Лазерная локация земной поверхности или лазерное сканирование является одним из новейших методов цифровой фотограмметрии и геоинформатики, предназначенных для сбора геопространственных данных местности. Фактически, применение лазерного сканирования (локации) имеет широкий диапазон решаемых задач: прогнозирование зон затопления, таксация леса, мониторинг береговых зон, обследование линий электропередач и многое другое. Преимущество данного вида съёмки – появление модели рельефа через несколько дней после проведения сканирования (локации) местности. Следует также отметить точностные характеристики съёмки, которые в недавнем прошлом составляли до 15 см, а на сегодняшний день есть возможность получать данные с точностью до 7-10 см по высоте и 5-15 см в плане (в зависимости от высоты съёмки).

Дополнительные возможности использования данных воздушного лазерного сканирования

Использование высокоточных цифровых моделей рельефа, полученных методом аэрофотосъёмки, позволяет эффективно решать задачи выявления, оценки и мониторинга опасных геологических процессов. Однако несмотря на научно-исследовательские успехи применения цифровых моделей рельефа при выявлении опасных геологических процессов, в частности, оползневых структур, карстовых форм и др., задача включения их в состав инструментария инженерно-геологических изысканий с целью повышения эффективности решения геологических задач и общей оптимизации производственного процесса изысканий, на данный момент не решена. Отсутствует необходимая нормативно-техническая база для применения в составе инженерно-геологических изысканий высокотехнологических методик, нацеленных на создание высокоточных цифровых моделей рельефа, обновление топографических планов и карт, а также выполнения на их основе специальных видов исследований, входящих в состав инженерных изысканий.

Имеющийся опыт проведения опытно-методических работ по технологии воздушного лазерного сканирования в едином комплексе инженерно-геологических изысканий позволил установить основные преимущества их использования. В дальнейшем необходимо выработать технико-методические требования ко всему комплексу изысканий на линейных объектах с использованием данных воздушного лазерного сканирования.

На сегодняшний день использование воздушного лазерного сканирования при инженерно-геологической оценке местности позволило повысить эффективность исследований и достоверность получаемых результатов по следующим основным направлениям:

• изучение морфологии и морфометрии рельефа;
• оценка рельефа при антропогенном преобразовании ландшафта;
• исследование влияния на рельеф особенностей инженерно-геологической среды (при повторном сканировании);
• оценка влияния геодинамических условий на ход строительства (при повторном сканировании).
• комплексное дешифрование цифровых моделей местности;
• выполнение регионального и локального геодинамического мониторинга (при повторном сканировании).

Опыт практических исследований подтверждает возможность эффективного внедрения технологии ВЛС в единый цикл инженерно-геологических изысканий с целью оптимизации всего цикла работ и повышения общей производительности труда в следующих аспектах:

повышение качества (точности и детальности) инженерно-геологических исследований на труднодоступных территориях;

сокращение сроков подготовительного этапа исследований (дешифрирование данных воздушного лазерного сканирования и ортофотоснимков проводится параллельно с подготовкой топографических планов до начала полевых работ);

оптимизация материальных расходов и сроков на перетрассировку проектируемого линейного объекта на основе опережающего выявлении опасных геологических процессов на этапе полевых работ (за счёт создания «опережающих карт опасных геологических явлений»);

опережающее обеспечение первоначальными данными топографической съёмки при выборе оптимальной схемы мониторинга опасных геологических процессов.

РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИЕ ДОКУМЕНТЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ПЛАНОВ. ОТСУТСТВИЕ НОРМАТИВНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ. НАРАБОТКИ В ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИЯМИ ИСПОЛНИТЕЛЯМИ

Регламентирующие документы

Воздушное лазерное сканирование входит в состав аэрофотосъёмки, представляя собой улучшенную технологию фотограмметрии. В связи с этим организации, производящие лазерное сканирование, используют внушительный набор нормативных документов, разработанных для аэрофотосъёмочных работ, не регламентирующих воздушное лазерное сканирование как вид работ.

Перечень нормативных документов для проведения топографо-геодезических работ:

• Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды»;
• СП 47.13330.2012 (СНиП 11-02-96) «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»;
• СП 11-104-97 «Инженерно-геодезические изыскания для строительства»;
• ВСН 30-81 «Инструкция по установке и сдаче заказчику закрепительных знаков и реперов при изыскании объектов нефтяной промышленности»;
• Инструкция о порядке контроля и приемки топографических, геодезических и картографических работ. ГКИНП (ГНТА) – 17-004-99. Москва. 1999 г.;
• Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000, 1:500» ГКИНП-02-033-82 ГУГК. 1982 г.;
• «Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS» ГКИНП (ОНТА) – 02-262-02;
• ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. «Общие требования к текстовым документам»;
• ГОСТ Р 21.1101-2009 «СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации»;
• Положение Компании № П2-01 Р0090 «Порядок проведения инженерно-геодезических изысканий для строительства объектов компании»;
• ГКИПН-09-32-80. Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов. – М., Недра, 1982;
• Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов. ГКНИП (ГНТА) – 02-036-02;
• ГКИНП (ГНТА) – 01-006-03. Основные положения о государственной геодезической сети Российской Федерации, Москва, 2004;
• СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1;
• СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2;
• Правила по технике безопасности на топографо-геодезических работах ПТБ-88. Москва. «Недра». 1991 г.;
• Руководство по аэрофотосъёмочным работам. М., Воздушный транспорт, 1988.

Документы, регламентирующие применение аэрометодов в инженерно-геологических изысканиях, в нормативной литературе рассматриваются с позиции не обязательных (СП 47.13330.2012 (СНиП 11-02-96), СП 11-105-97), и в целях экономии средств данные работы не заказываются, не смотря на их информативность и эффективность. Существуют только «Методические рекомендации по использованию материалов космо- и аэрофотосъемки в дорожных изысканиях» разработанные в 1988 году.

Наработки в виде внутреннего технического регламента

Организации, применяющие воздушное лазерное сканирование для решения топографо-геодезических задач, разрабатывали собственные внутренние нормы и правила проведения работ, основанные на технических паспортах лидаров (лазерных сканеров) и сопутствующей технической литературе по эксплуатации и рекомендациям выполнения работ, разработанные компаниями, изготавливающими оборудование. Это должностные инструкции, временные расценки на работы по созданию топопланов по данным воздушного лазерного сканирования, расценки на аэросъемочные работы, редакционно-технические указания на создание топопланов различных масштабов, технические предписания на выполнение работ по планово-высотной подготовке аэросъемочных работ, технические предписания на выполнение работ по съёмке не отобразившихся деталей и дешифровке местности.

Отсутствие нормативной документации для использования лазерного сканирования

На сегодняшний день использование воздушного лазерного сканирования не регламентировано. Компании, использующие воздушное лазерное сканирование, опираются на нормативные документы для проведения топографо-геодезических работ. Соответственно в этих документах не прописано количество пунктов опорной сети для привязки облака точек, не указано необходимое (достаточное) количество реперов для сшивки полос сканирования, количества контрольных реперов для уравнивания сканов и с каким шагом они должны устанавливаться. Следовательно, организации выполняющие данные виды услуг, согласовывают работы с заказчиком, опираясь на свой опыт.

Наработки в области применения лазерного сканирования организациями исполнителями

Некоторые организации создают свои единые нормативные документы для проведения всего комплекса инженерных изысканий и проектирования:

• BP2-01_R-0090 (Роснефть);
• РД-91.020.00-КТН-042-12 (Транснефть).

Отдельно разработан стандарт по проведению воздушного лазерного сканирования:

• Стандарт организации ООО «ИнжГеоГИС».

ЦЕНООБРАЗОВАНИЕ ВОЗДУШНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ. ОТСУТСТВИЕ БАЗОВЫХ ЦЕН ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ

В полный комплекс воздушного лазерного сканирования входят:

• мобилизационно-подготовительные работы;
• установка оборудования на воздушное сканирование;
• аэрофотосъёмочные работы;
• геодезическое сопровождение аэрофотосъёмочных работ;
• предкамеральная обработка материалов аэрофотосъёмки;
• камеральная обработка материалов аэрофотосъёмки (классификация точки лазерного сканирования, создание ортофото планов, создание топопланов, цифровых моделей рельефа);
• написание отчёта по выполненным работам;
• передача материалов Заказчику.

Ценообразование воздушного лазерного сканирования для топографо-геодезических работ

Полный комплекс проведения воздушного лазерного сканирования делится на два типа, полевой и камеральный. Усреднённые проценты финансовых затрат приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Проценты финансовых затрат на проведение воздушного лазерного сканирования

* Наем самолёта в среднем начинается от 50 тыс. руб., наем вертолёта – от 150 тыс. руб.

Практика показывает, что процентное соотношение при сканировании для М 1:2000 – 30%-70%, при М 1:500 – 25%-75%.

Возможности использования сборника базовых цен при подсчёте сметной стоимости работ по воздушному лазерному сканированию

Есть возможность применять сборник базовых цен (СБЦ-2004) при осмечивании работ по воздушному лазерному сканированию, при расчёте геодезических работ – создание планово-высотной подготовки аэрофотосъёмочных работ:

• с топографических планов по табл. 9 с повышающим коэффициентом, рассчитываемым в соответствии с трудозатратами на создание топопланов по материалам АФС.
• при выполнении дешифровки местности с понижающим коэффициентом от табл. 9, как неполный состав работ.
• аэросъемочные работы – по табл. 9 как неполный состав работ с понижающим коэффициентом.

Дешифрирование для инженерно-геологических целей рассчитывается по сборнику базовых цен.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время использование воздушного лазерного сканирования становится обыденным при проведении топографо-геодезических работ. Развитие технологии световых дальномеров на сегодняшний день позволяет получать цифровые модели местности, необходимые для создания топографических планов разного масштаба, от М 1:500 и мельче. Несмотря на достаточно длительное использование лазерного сканирования в инженерных изысканиях (более 10 лет), до сих пор отсутствуют документы, регламентирующие правила выполнения работ, нормы времени и базовые цены. На данный момент существует не только теоретическое обоснование использования данных воздушного лазерного сканирования для решения инженерно-геологических задач, но и практическое. Однако использование, как самого воздушного лазерного сканирования, так и дешифрирования опасных геологических процессов является необоснованным ввиду отсутствия свода правил (СП) и расценок в сборнике базовых цен. Существует необходимость в создании свода правил (СП) для проведения воздушного лазерного сканирования в составе топографо-геодезических работ, а также рекомендаций по дешифрированию геологических процессов на объёмных моделях цифровых рельефов местности (в составе инженерно-геологических работ), которые могут быть опасными для проектируемых зданий и сооружений. Также необходимо разработать базовые цены для проведения всего комплекса лазерного сканирования от полевых работ до обработки полученного материала, соответственно необходимо разработать нормы времени для подсчёта сметной стоимости работ. Тем самым узаконить данные виды работ, прояснив финансовые и временные затраты на выполнение воздушного лазерного сканирования и многократного использования полученных данных при сканировании.

АЛЕКСЕЙ ГОРМАШ

АО «ВерхнекамТИСИз»

Лазерное сканирование — передовое направление в области геодезических изысканий. Автор утверждает, что и геологических тоже, спорить не буду – геологам виднее.

Несомненно, лазерное сканирование – это высокоточное «оружие» изыскателя, но не единственное и не самое дешевое. Альтернатива есть всегда. Наш опыт показывает, что ЦМР с точностью, обеспечивающей построение рельефа сечением через 1 м, можно создать так же быстро и дистанционно, но не прибегая к лидарной съемке. Точнее – да, тут пока лазер вне конкуренции.

Отсутствие нормативной базы и расценок — проблема. Ну а раз государству нет до этого дела, изыскатели сами находят пути решения. И автор приводит на сей счет примеры разработок крупных предприятий ТЭК. Я с ними знаком. Чем не решение? С расценками все покажет рынок. Наличие действующего СБЦ сегодня не более, чем формальность. Все решают коэффициенты, а это не всегда удается регламентировать.

Ну и не могу не отметить факт «сдвига» в сторону увеличения стоимости камеральных работ относительно полевых, о которых справедливо пишет автор.