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

nerehta-park-7

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

nerehta-park-2

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

nerehta-park-16

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:

nerehta-park-obrabotka-2

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

nerehta-park-obrabotka-3

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

nerehta-skver_250_ks

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

radarogram-2

radarogram-3

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

nerehta-park-9

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

nerehta-park-15

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

nerehta-strojplowadka_ps

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 георада 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

nerehta-park-obrabotka-4

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

nerehta-park-obrabotka-5

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

nerehta-park-obrabotka-6

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

radarogram-4

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

nerehta-park-obrabotka-7

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

nerehta-park-17

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