Moscow, Moscow, Russian Federation
Russian Federation
The article discusses the importance of geoinformation technologies for modern construction, and especially for transport facilities. The main focus is on the need to integrate geospatial data into the processes of designing, constructing, and operating transport facilities. Key components and tasks of geoinformation support are described, including planning, development of feasibility studies, collection of spatial data for research and monitoring of construction.
geoinformatics, geoinformation modeling, geodata, geoinformation systems, transport construction, digital monitoring
В современных условиях развития технологий автоматизации и цифровизации строительства применение геоинформационных технологий для интеграции геоданных в процессы проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений становится необходимым элементом повышения эффективности. Особенно актуальны вопросы применения геоинформационных систем (ГИС) и технологий в процессах проектирования и строительства транспортных объектов, где пространственно-координатные данные имеют ключевое значение в технологическом обеспечении надежности, безопасности и бесперебойности функционирования транспортных систем [1].
Архитектура геоинформационного обеспечения строительства транспортных объектов включает ряд ключевых элементов и задач:
- геоинформационное обеспечение планирования и разработки технико-экономического обоснования строительства транспортных объектов;
- обеспечение пространственно-координатными данными изыскательских цифровых моделей для проектирования сооружений и инфраструктуры транспортных объектов;
- обеспечение пространственно-координированными данными и геоинформационными решениями процесса строительства в целях точной реализации , в соответствии с проектными параметрами геометрических параметров объектов;
- геоинформационный мониторинг процесса строительства транспортного объекта.
Основой реализации поставленных задач является актуальная, точная и объективная геоинформационная модель объекта транспортного строительства и его инфраструктуры, основным свойством которой является объединение многомерной модели разнородных данных на основе координатно-пространственной модели [2].
Задачи объединения пространственной информации и разнородных баз данных эффективно решается с использованием геоинформационных систем в рамках геоинформационного моделирования.
Геоинформационное моделирование позволяет структурировать данные, связи, процессы и их взаимоотношения.
Геоинформационную модель строительства (M) транспортного объекта целесообразно рассмотреть в виде выражения:
M⊆ {Im ∪ IA ∪ IP } (1)
где
Im – структура данных характеризующих пространство,
IP – информационная проектная модель объекта,
IA – структура процессных данных,
Ключевым свойством геоинформационных цифровых моделей является наличие единого координатного пространства [3], реализующего функцию пространственного описания локализации данных.
Модифицируем выражение (1), проецируя модель данных M на матрицу координатных описаний:
Gm= M ×Cx,y,z (2)
Единое координатное пространство геоинформационной модели Gm является геометрической основой строительства объектов транспортной инфраструктуры [4], реализуя функциональность единства среды измерений пространственно-геометрических характеристик на всех стадиях жизненного цикла: изыскания, проектирование, строительство и эксплуатация объекта.
Для обеспечения единства среды измерений в рамках реализации геоинформационных технологий крайне важно обеспечить точность, постоянство во времени и единство системы координат и измерений. Так на железнодорожном транспорте, в качестве пространственно-геометрической основы систем координатных измерений применяется специальные геодезические сети – высокоточные координатные системы (ВКС) [5]. В состав ВКС входят каркасные, главные и промежуточные пункты, образующие основу координатных измерений для железнодорожной линии, с обеспечением единства системы координат и отсчётов, как в пространстве, так и во времени. ВКС включает базовые станции ГЛОНАСС/GPS и пункты опорной геодезической сети. Точность взаимного положения пунктов сети нормативно не превышает 8 мм [5], что в сочетании с современными методами пространственных измерений позволяет достичь точности координатных измерений объектов инфраструктуры порядка 15 мм в плане и по высоте на всей протяженности транспортного объекта.
Комплексирование геоинформационных моделей и систем координатных измерений, позволяет рассматривать геоинформационные технологии не только как информационный элемент систем управления, а расширять функциональность применения в рамках информационно-управляющих систем в строительстве [6].
Достигаемые точности координатного описания геоинформационных моделей на основе единых координатных систем [7] и высокоточных методов измерений позволяют существенно расширить функциональность применения геоинформационных технологий:
- управление пространёнными данными и геодезические изыскания;
- интеграция с системами информационного моделирования (ТИМ) для формирования пространственно-координированных моделей объектов [8];
- интеграция геоинформационных моделей в процессы цифровизации строительства на этапе строительно-монтажных работ для автоматизированной реализации проектно-геометрических характеристик объекта;
- реализации функций координатного мониторинга объекта.
Общая схема измерений в рамках применения геоинформационных технологий в строительстве на этапе строительно-монтажных работ и мониторинга приведена на рис.1.
Рис.1. Общая схема измерений в рамках применения геоинформационных технологий в строительстве
на этапе строительно-монтажных работ и мониторинга
Важное функциональное свойство геоинформационных моделей на основе единого координатного пространства – реализация функции определения отклонений пространённого положения объекта от проектной модели во времени, что позволяет осуществлять мониторинг отклонения пространственно-геометрических характеристик объекта как в рамках строительно-монтажных работ, так и при эксплуатации транспортных объектов.
1. Matveyev, S.I. Geoinformation Systems and Technologies in Railway Transport: A Textbook / S. I. Matveyev, V. R. Kougia, V. Y. Tsvetkov. - Moscow: UMK MPS Rossii Publishers, 2002. - 288 p. - 5-89035-071-4.
2. Rozenberg, I. N. Fundamentals of Geoinformation Modeling: A Textbook in Two Volumes / I. N. Rozenberg, S. L. Belyakov, A. V. Bozhenyuk. Volume 2. - Moscow: Federal State Budgetary Institution of Additional Professional Education "Educational and Methodological Center for Education in Railway Transport", 2022- 328 p. - ISBN 978-5-907479-58-6. - EDN CSCHUS.
3. Rosenberg I.N. Geoinformation modeling as a fundamental method of cognition [Electronic resource] // Prospects of science and education. 2016. No. 3. pp. 12-15. DOI: 02
4. Matveev, S.I. Digital (coordinate) models of the track and satellite navigation of railway transport: a textbook / S. I. Matveev, V. A. Kougiya. - Moscow : Federal State Budgetary Institution of Additional Professional Education "Educational and Methodological Center for Education in Railway Transport", 2013. - 302 p. - 978-5-89035-685-7.
5. The set of rules 233.1326000.2015. Railway transport infrastructure. High-precision coordinate system. / Ministry of Transport of the Russian Federation, 2015.
6. Ginzburg, A.V. Actualization of information models of transport facilities under construction using remote sensing technologies / A.V. Ginzburg, M. M. Zheleznov, R. K. Saifutdinov // Actual problems of the construction industry and education: Collection of reports of the First National Conference, Moscow, September 30, 2020. - Moscow: National Research Moscow State University of Civil Engineering, 2020. - pp. 929-935. - EDN TJKTVK.
7. Manoylo D. S. Coordinate methods - the way to the future / D. S. Manoylo // Railway Track and Facilities. - 2018. - No. 4. - pp. 12-14. - EDN XOJGBN.
8. M. M. Zheleznov Digital transformation of the construction industry / M. M. Zheleznov, O. I. Karasev, S. S. Trostyansky [et al.] // System engineering of construction. Cyberphysical Building Systems - 2019 : Collection of materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference, Moscow, November 25, 2019. - Moscow: National Research Moscow State University of Civil Engineering, 2019. - pp. 190-192. - EDN NZJDAX.
