Дороги играют важную роль в развитии региона. Основная функция дорог заключается в поддержке развития производства и сферы услуг, а также регионального развития города или региона. Транспорт и землепользование — два разных, но тесно связанных между собой аспекта. Важно отметить, что транспорт и землепользование связаны друг с другом [3, с. 10]. Ранее строительство транспортной инфраструктуры, в частности дорог, основывалось на расположении жилых массивов и центров активности. Однако в настоящее время дорожная инфраструктура все больше развивается и создает центры активности вблизи дорожной инфраструктуры.
При этом поддержание требуемого уровня надежности технических объектов в процессе эксплуатации осуществляется путем проведения комплекса организационно-технических мероприятий. Сюда входят периодическое техническое обслуживание, профилактические и восстановительные ремонты. Периодическое техническое обслуживание направлено на своевременные регулировки, устранение причин отказов, раннее выявление отказов [1, с. 80].
Автоматизация проектных работ рационализирует и ускоряет работы на всех этапах — от геодезических изысканий до детального проектирования и расчетов. Специализированные функции автоматизируют трудоемкие задачи и позволяют спрогнозировать издержки на этапе подготовки проекта [2, с. 38].
Весь процесс автоматизированного проектирования подготовки земельного участка можно разделить на несколько основных частей:
– проектирование плана трассы автомобильной дороги;
– проектирование продольного профиля;
– конструирование поперечных профилей земляного полотна;
– расчет и конструирование искусственных сооружений;
– проектирование дорожных одежд;
– оценка проектных решений.
При подготовке цифровой модели местности (ЦММ) установления границ зоны варьирования вариантов трассы из рассмотрения сразу же исключают участки местности, через которые проход трассы автомобильной дороги либо нецелесообразен (ценные сельскохозяйственные земли, болота, оползни, осыпи и т. д.), либо вовсе невозможен (населенные пункты, промышленные предприятия, заповедные зоны и т. д.), а также устанавливают фиксированные точки и направления, проход трассы через которые обязателен [2, с. 41].
Цифровая модель рельефа (Digital Elevation Model) (DEM) — это трехмерное отображение земной поверхности, представленное в виде массива точек с определяемой высотой. Цифровая модель рельефа (ЦМР) содержит информацию о высоте только истинного рельефа, без учета растительности, зданий и других антропогенных объектов.
Цифровая модель рельефа необходима для получения максимально детальной информации о рельефе местности на любой территории, в т. ч. при создании цифровых топографических карт и планов различного масштаба, проведении маркшейдерских работ, инженерных изысканий, исследований геологов, биологов, географов, и др.
Благодаря современным технологическим разработкам цифровая модель местности (ЦММ) может быть создана с использованием фотограмметрии (аэрофото- и космических снимков), наземного лазерного сканирования и наземных геодезических измерений. Качество данных, собираемых для создания ЦМР, и, прежде всего, качество получения высоты точек, зависит от используемой технологии. ЦМР представляет собой числовое представление, в котором топографическую поверхность всей местности или ее части пытаются представить в виде математической поверхности с определенным количеством точек. Модель состоит из ячеек сетки, каждая из которых имеет значение высоты и равноудалена друг от друга [3, с. 12]. Кроме того, эту поверхность пытаются математически представить на топографической поверхности на основе контрольных точек, трехмерные координаты которых определяются. Реалистичность построенной модели рельефа зависит от количества контрольных точек и их правильного распределения. Так, точки резкого изменения рельефа (например, бровку и подошву склона), точки линии водораздела следует принимать за ориентиры, учитывать отдельно или корректировать в дальнейшем при построении ЦМР.
Цифровые модели местности, построенные таким образом, будут более совместимы с реальными топографическими поверхностями, которые они представляют. Построение цифровой модели местности на основе метода пространственной интерполяции стало возможным благодаря развитию и совершенствованию компьютерных технологий, а также программных продуктов. Существуют различные алгоритмы интерполяции, которые зависят от назначения и объема построенной модели, от способа цифрового представления. В инженерно-геодезическом производстве наиболее распространенными способами представления цифровой модели местности являются регулярная сетка высот точек (матрица) на поверхности местности, нерегулярная сетка (модель TIN), векторные линии.
Рассмотрим эффективность применения цифровых моделей на примере программного обеспечения «Robur». Программный продукт Robur представляет собой многофункциональную систему, поддерживающую весь технологический процесс — от съемки до разбивки [5]. Отметим удобство совместной работы с проектировщиками и одним проектом по сети, а также возможность формирования необходимых выходных документов (топографический план, уравнивающие списки, перечень пересекающихся коммуникаций, перечень линий и кривых и т. д.) Одной из основных возможностей программы является создание цифровой модели местности и работа с поверхностями. Цифровая модель местности строится методом построения нерегулярной сетки высот (TIN-модель).
Для работы с поверхностями Robur поддерживает широкий набор функций: импорт и редактирование результатов разведочных и пуско-наладочных изысканий, построение структурных линий и поверхностей. Кроме того, поверхности могут быть построены с использованием функционала Robur или импортированы из пакетов обработки съемки. Определение положения проектной линии продольного профиля является одним из наиболее ответственных, сложных и трудоемких этапов проектирования земельного участка. При этом особенно важно применение автоматизированных систем при проектировании и выполнении работ по подготовке земельного участка, так как от качества проектирования земляного полотна во многом зависит стоимость строительства автомобильных дорог, надежность в эксплуатации, эксплуатационные расходы, эстетические достоинства дорог и безопасность движения. Конструкцию земляного полотна назначают в соответствии с положением проектной линии продольного профиля, рельефом местности, почвенно-грунтовыми, геологическими, гидрогеологическими, климатическими условиями региона строительства, а также в соответствии с принятой организацией строительства земляного полотна.
На основании анализа можно сделать вывод, что с каждым годом происходит увеличение доли освоенного землепользования. Этот рост ускорится, когда будет построена дорожная инфраструктура. Анализ показывает разницу в темпах прироста жилой площади до и после ввода в эксплуатацию новых дорог [3, с. 15]. Основываясь на вышеуказанных результатах исследования, предлагается развивать автоматизированное эффективное проектирование и оптимизация производительности механизмов при строительстве дорог, которое визуализирует процесс проектирования путем составления кода расчета, а также считывания и сохранения соответствующих данных в сочетании с Excel.
Литература:
- Богданов Д. А., Полетаев В. П. Применение автоматизированного комплекса для оценки состояния технических систем со скрытыми отказами // Надежность и качество сложных систем. — 2016. — С. 80–84.
- Волкова Е. В., Козлова М. Н., Волков Н. С. Проектирование автомобильных дорог с использованием современных автоматизированных средств // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2017. — № 1. — С. 37–42.
- Havlicek J J J M, Dostal I, Huzlik J and Skokanova H. Assessing relationships between land use changes and the development of a road network in the Hodonin region // Quaestiones Geographiceae. — 2019. — p. 10–24. [англ. Гавличек Дж. Дж. М., Досталь И., Гузлик Дж. и Скоканова Х. 2019 Оценка взаимосвязи между изменениями в землепользовании и развитием дорожной сети в Годонинском районе // Вопросы географических исследований. — 2019. — С. 10–24].
