Методика обследования территории реконструируемого парка с применением программного комплекса GeoReader

Основные тезисы

Нередко во время производства строительных работ подрядные организации сталкиваются с необходимостью получения дополнительной информации о территории застройки. В первую очередь это вызвано возможностью повреждения инженерных коммуникаций, которые не были обнаружены в процессе проектно-изыскательских работ. Кроме того, без дополнительного геофизического обследования инженерно-геологические изыскания территории застройки, носят характер точечных наблюдений, что не исключает вероятность влияния «упущенных» опасных инженерно-геологических процессов и явлений на объекте строительства

ООО «ТИМ», являясь разработчиком программного обеспечения для автоматизированной обработки больших объемов георадарных данных, а также методик геофизических исследований с применением метода георадиолокации, принимает непосредственное участие в выполнении производственных задач, что позволяет программным решениям собственной разработки проходить практическую апробацию на реальных объектах

На данной странице представлено описание основных этапов работ и полученных результатов в ходе одного из таких исследований

Целью проведения работ являлась оценка наличия предполагаемых погребенных исторических артефактов и в т.ч. подземных ходов на территории реконструируемого городского парка в г.Нерехта Костромской области. При выполнении работ была применена методика комплексного георадарного обследования объекта, включающая геодезические и геофизические работы с экскавацией грунтового основания для выборочной проверки результатов обследования. По результатам георадарного обследования были обнаружены аномалии, обусловленные повышенной влажностью грунтов, а также местоположение аномалий и локальных объектов, погребенных в грунте

Описание объекта и методика исследования

Объект исследования – реконструируемый городской парк находится в г. Нерехта Костромской обл. Расположен он рядом с долиной реки с одноименным названием. Территория застройки включает действующий парк, а также прилегающие земли с утилизируемой застройкой. Общая площадь обследования составила не менее 1 га за 2 рабочих дня. Местность производства работ преимущественно равнинная, исключением являлся склон русла реки

Строительная площадка на большей части территории имела относительно ровную поверхность грунтового основания, что позволяло выполнить буксировку антенных блоков георадара

Вместе с тем, на отдельных участках существовали препятствия в виде невысоких зданий и строений, кустарниковой и древесной растительности, строительного мусора и складированных материалов. Перед производством работ было выполнено рекогносцировочное обследование участка, на основании которого приняли решение выполнять геофизическое обследование в 2 этапа: сбор георадарных данных сетью ортогональных геофизических профилей, максимально покрывающих территорию работ, а также детальные обследования на отдельных участках с выявленными неоднородностями строения. Поскольку строительная площадка имела ограничения для равномерного распределения створов прохода георадара, а условия местности не содержали характерных объектов для точной привязки профилей прохода георадара при производстве геофизических работ была выполнена геодезическая привязка. А именно территория обследования была размечена с помощью сигнальной ленты, фиксируемой колышками из электродов. Местоположение колышков и характерных точек разметки было закоординировано с помощью спутникового оборудования в режиме RTK

При этом, в соответствии с этапами работ, было создано 2 схемы створов прохода георадара: крупная ортогональная сеть по всей территории и плотная - на отдельных участках:

Однако, даже на участках с плотной съемочной сетью ортогональных георадарных проходов, приходилось осуществлять их разрывы на пути георадарного хода в местах произрастания деревьев и складированного строительного материала

Здесь стоит отметить, что программный комплекс GeoReader содержит большой набор функциональных возможностей для привязки георадарных профилей по результатам геодезических съемок различными типами оборудования: спутниковый приемник, тахеометр, лазерный сканер. Поэтому инженеру при производстве полевых работ не требуется досконально планировать местоположение створов съемочной сети с целью исключения всех препятствий на пути прохода георадара, поскольку предусмотренные логикой программного комплекса GeoReader процедуры постобработки позволяют строить схемы проходов георадара любой конфигурации и сложности, а также позволяют выполнять корректную обработку геофизической информации в рамках сложившихся схем

Первый этап полевых работ позволил определить участки наиболее неоднородного строения грунтового основания территории обследования. К неоднородностям относятся признаки наличия отражений от локальных объектов, характерные изгибы осей синфазности на радарограммах, а также аномалии амплитудно-частотного сигнала

На участках детального обследования была разбита и закоординирована сеть ортогональных створов прохода георадара прямоугольной формы с шагом между параллельными проходами в 2,5 м

Съемка выполнена георадаром серии Око – 2 с антенными блоками центральной частоты 250 и 150 МГц. Георадарные профили последней антенны оказались наиболее информативными, в связи с чем в процессе камеральных работ все основные выводы были сделаны на основании ее данных

Стоит отметить, что программный комплекс GeoReader поддерживает форматы данных различного георадарного оборудования, как отечественного, так и зарубежного производства. Это позволяет решениям, предлагаемым ООО «ТИМ», быть максимально универсальными. По желанию клиента, наша компания может осуществить подбор георадарного и геодезического оборудования для производства полевых работ, интегрировать оборудование на транспортное средство заказчика в случае работ на линейных объектах, обучить основным разработанным нами методикам георадарного обследования, а также принять участие в первых проектах клиента, помогая ему максимально быстро адаптироваться к работе с георадаром для достижения желаемого эффекта в максимально короткие сроки

Буксирование антенных блоков георадара выполнялось по принципу «змейки» таким образом, чтобы их центр точно располагался над сигнальной лентой, растянутой вдоль грунтового основания

Для фиксации порядкового номера георадарного профиля инженером ООО «ТИМ» составлялись абрисы каждого участка. По завершении полевых работ разбивка схем створов прохода георадара с помощью колышков и сигнальной ленты была полностью демонтирована. ООО «ТИМ» уделяет большое внимание культуре производства и охране окружающей среды, поэтому использует в работе приемы и инструменты, предотвращающие загрязнение объекта заказчика

Камеральные работы по обработке и интерпретации георадарных данных выполнены в полном объеме в программном комплексе GeoReader. В первую очередь были созданы георадарные проекты, которые содержат информацию об определенном наборе георадарных профилей. Как правило проект создается для отдельной территории (участка) обследования или отдельной антенны георадара. В данном случае было создано 6 георадарных проектов для 4-х участков работ, из которых 2 участка в т.ч. содержали проекты детальных георадарных обследований. Каждый проект включает набор георадарных профилей с метаданными о них, которые формируются автоматически при сборе георадарных данных средствами штатного ПО (в данном случае запись осуществлялась в программном обеспечении GeoScan32). Дополнительно к каждому георадарному профилю инженер камеральщик может добавить дополнительные метаданные в форме комментария к файлу

Первой процедурой обработки георадарных профилей является их координатная привязка. В случае, если координаты траектории движения георадара записаны непосредственно подключенным к георадару спутниковым приемником, они автоматом считываются программным комплексом GeoReader. При этом, например, для оборудования серии ОКО сбор данных может быть выполнен в любом штатном ПО: GeoScan32 или Kartscan. И в том, и в другом случае GeoReader распознает файлы геопривязки в нативном формате георадара ОКО и корректно определит траекторию движения антенного блока даже с учетом его смещения относительно антенны спутникового приемника. Также программный комплекс GeoReader позволяет добавлять внешнюю траекторию движения георадара, например, полученную непосредственно спутниковым оборудованием в режиме RTK или рассчитанную в постобработке. Для этого необходимо руководствоваться положениями разработанных ООО «ТИМ» методик производства полевых работ, которые идут в комплекте поставки программного комплекса GeoReader. И наконец, последний способ координатной привязки георадарных профилей, который как раз и использовался в данной работе, не предполагает прямого подключения спутникового оборудования к георадару. Однако имеющиеся координаты начала, конца и узловых точек поворота можно добавить к георадарному профилю как посредством ручного ввода, так и импорта соответствующего текстового файла

После координатной привязки георадарных профилей выполнена их обработка и интерпретация, а именно процедуры пакетной обработки, включающие: усиление, фильтрацию, удаление сигнала прямого прохождения, атрибутный анализ сигнала, спектра и изображения георадарного профиля

Далее на георадарных профилях были определены и векторизованы отражения от локальных объектов по признаку наличия гипербол, а также аномалии в т.ч. с применением алгоритмов компьютерного зрения

Поскольку каждый георадарный профиль имеет координатную привязку, с помощью программного комплекса GeoReader был выполнен экспорт плановых координат, а также глубины залегания обнаруженных локальных объектов и аномалий в формате тестового файла CSV. Стоит отметить, что программный комплекс GeoReader позволяет экспортировать результаты георадарного обследования в обменных форматах САПР и ГИС приложений. Таким образом в зависимости от того в какой программной среде будут анализироваться результаты геофизических изысканий в дальнейшем, инженер имеет возможность прямого импорта данных в используемый программный продукт, например, Autodesk, Bentley, ArcGIS, MapInfo и аналогичные

Поскольку программный комплекс GeoReader позволяет работать не только с отдельными георадарными профилями, но и с интерполированными горизонтальными сечениями, построенными по серии продольных профилей, в рамках обследования были созданы и проанализированы амплитудные карты на разных диапазонах глубин. Амплитудная карта позволяет обнаружить объекты характерной формы в плане (протяженные коммуникации, останки фундамента или стены погребенных зданий), выполнить их векторизацию на различных глубинах для последующего выноса на местности. Амплитудные карты были построены по всей обследуемой территории парка, в том числе по 2-м участкам детального георадарного обследования. Горизонтальные срезы проанализированы на глубину до 8 м. При построении амплитудных карт использовался исходный (или усиленный) и фильтрованный сигнал, а также результаты атрибутного анализа

Основные результаты и выводы

По результатам работы заказчику был предоставлен отчет, включающий в т.ч. описание методики выполнения обследований, анализ результатов выполненных работ, заключение и графические приложения

По результатам работ заказчику были представлены интерпретированные файлы с георадарными профилями, на которых были определены места расположения локальных объектов и структурные аномалий грунтового основания. Информация о местоположении указанных объектов с плановой координатной привязкой и информацией об ориентировочной их глубине заложения была подготовлена в формате текстового файла, а также включена в состав отчета в виде приложений в табличной форме. Ввиду того, что георадар не определяет тип объекта и природу выявленной аномалии, проверка результатов геофизического обследования осуществляется посредством разрушающих методов (проходка выработок). Вместе с тем признаки аномального строения грунтового основания были обнаружены и на амплитудных картах. На глубине от 3-х до 4-х метров на одном из участков детального обследования наблюдались протяженные объекты правильной формы

Поскольку на этапе эксплуатации объекта, с точки зрения обеспечения безопасности, наиболее важным является обнаружение подземных полостей, заполненных водой или воздухом, указанный участок подлежал первоочередной проверке посредством экскавации. На основании представленных заказчику таблиц с плановыми координатами и глубиной заложения, а также графических материалов с нанесенными на карте створами обнаруженных объектов был осуществлен их вынос на местности и проходка котлована с помощью экскаватора. По результатам работ действительно была обнаружена область влияния негативного геологического явления, а именно локального подтопления основания грунтовыми водами

При этом, подземные полости, которых опасалась строительная организация, в области аномалии отсутствовали. Вместе с тем, по результатам работ заказчик:
- получил дополнительную непрерывную информацию об объекте на всей площади обследования, которая не могла быть получена в рамках одних лишь буровых работ на этапе инженерно-геологических изысканий;
- выполнил адресную проходку выработки по результатам неразрушающего площадного обследования и убедился в безопасности территории для дальнейшей эксплуатации;
- получил ведомость расположения локальных объектов и иных структурных аномалий грунтового основания, которые как напрямую, так и по косвенным признакам позволяют выполнить контрольные раскопки на территории с целью обнаружения исторических артефактов, представляющих археологическую ценность для государства

Отметим, что поиском локальных объектов и аномалий на георадарном профиле не ограничиваются возможности программного комплекса GeoReader. ПО эффективно применяется при выполнении инженерно-геологических изысканий, обследованиях и контроле качества в строительстве автомобильных дорог. Разработанный функционал программного комплекса GeoReader позволяет контролировать толщину и однородность толщины конструктивных слоев дорожной одежды, однородность свойств материалов оснований дорожных конструкций, грунтов земляного полотна и подстилающего его основания. Применяемые ООО «ТИМ» подходы сбора и обработки георадарных данных, обеспечивают возможность полноценного учета результатов георадиолокационных обследований при проектировании и эксплуатации автомобильных дорог с применением технологии информационного моделирования

Для знакомства с возможностями ПО GeoReader мы предлагаем Вам испытать trial-версию программы

Заполните и направьте в адрес post@geotim.ru заявку следующей формы Заявка на TRIAL-версию ПО GeoReader