Проекты

ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Резюме. Среди существующих методов информационного обеспечения эксплуатации автодорог и развития транспортной инфраструктуры одним из наиболее действенных является дистанционное зондирование состояния дорожного покрытия и окружающей среды с использованием ГИС-технологий для анализа крупномасштабных аэроснимков.

Among the existing technologies to support road and transportation infrastructure one of the most efficient is remote sensing of road conditions and GIS approach to analyze the spatial data of very large-scale aerial photographs.

Для создания дистанционной основы геоинформационной системы (ГИС) и формирования электронной базы данных дефектов дорожно-транспортной сети и транспортных средств, проводилась крупномасштабная аэрофотосъемка (АФС). С помощью АФС получена информация о технико-эксплуатационном состоянии, условиях работы, степени соответствия нормативам параметров и характеристик автомобильных дорог. По аэрофотоснимкам выявлялось и уточнялось местоположение инженерных коммуникаций, объектов окружающей среды, находящихся в непосредственной близости от автомобильных дорог и определялись объекты притяжения транспортных средств (ТС).

Исследования технико-экономических составляющих выполнения АФС показали, что для мониторинга автомобильных дорог наиболее целесообразно использовать беспилотный летательный аппарат (БПЛА). Наиболее подходящей моделью гражданского назначения для выполнения такой АФС на сегодняшний день является отечественный БПЛА Птеро-Е. АФС выполнялась цифровой фотокамерой Canon Mark II с фокусным расстоянием 50мм (рис. 1).

По результатам обработки материалов АФС установлено, что наиболее оптимальной для исследования состояния дорожного полотна является съемка с высоты ~300 метров (рис. 1б). В этом случае обеспечивается достаточная ширина полосы захвата местности одним кадром и пространственное разрешение, позволяющее различать дорожные дефекты.

Рис. 1. Снимки, полученные с разных высот: а) высота ~680м, разрешение ~15см; б) высота ~300м, разрешение ~4см; в) высота ~150м, разрешение ~2см.

По материалам аэрофотосъемок были подготовлены векторные карты-схемы автомобильных дорог (Рис. 2)

Рис. 2. Карта-схема соотношения площадей дефектов к площади дорожного полотна (красный – выбоины, желтый- поперечные трещины, голубой- продольные трещины, зеленый – дорожное полотно)

Составленные цифровые карты в ГИС размещаются в каталогах, отличающихся по дате создания (обновления) (Рис. 3).

Рис. 3. Схема хранения карт по каталогам

Имея архивный картографический материал за интервал времени, можно средствами ГИС анализировать динамику и скорость развития инженерно геологических процессов, а также оценивать эффективность принимаемых мер по снижению их воздействия на дорожную одежду и полотно. Под дорожной одеждой понимается многослойная конструкция в пределах проезжей части автомобильной дороги, воспринимающая нагрузку от автотранспортного средства и передающая ее на грунт.

Сезонные аэрофотосъемки дорог позволяют выявить негативные процессы еще до того как они начнут разрушать дорожное полотно, что дает возможность предотвратить или снизить риск их негативного воздействия. Также крупномасштабные снимки и карты, созданные на их основе, позволяют эффективно планировать развитие дорожной сети. Имеющиеся банки данных тематических карт можно использовать при капитальной реконструкции дорожного полотна и проектировании новых автомобильных дорог, например, дублеров.

Оперативный мониторинг позволяет оценивать параметры транспортных потоков, проходящих по дорогам, определять сезонную нагрузку на дорожное полотно и оценивать технико-эксплуатационное состояние автомобильных дорог в зависимости от изменения сезонных условий. По материалам крупномасштабной съемки можно контролировать состояние объектов дорожной инфраструктуры, отвечающее за эффективное и безопасное функционирование участков дорог.

Выполненная работа показала эффективность использования ГИС и БПЛА для контроля технико-эксплуатационного состояния автомобильных дорог. Применение цифровой аэрофотосъемки при помощи беспилотной техники позволило получить высоко детализированные снимки дорожного полотна и прилегающей территории. Наибольшую эффективность беспилотная техника показала на крупных автомобильных дорогах большой протяженности.