Қазақстандағы геодезиялық ізденістерде аэрофототүсірілімнің рөлі

Кез келген құрылыс ғимараттар салынатын, жолдар төселетін немесе инженерлік коммуникациялар орналастырылатын аумақты зерттеуден басталады. Биіктік белгілерін, еңістерді және нысандардың кеңістіктегі орналасуын анықтау кезінде жіберілген қателіктер жобалауда елеулі кемшіліктерге және құрылыс алаңындағы қосымша шығындарға әкелуі мүмкін. Сондықтан геодезиялық деректердің дәлдігі мен толықтығы ерекше маңызға ие. Инженерлік ізденістер көбінесе ауқымды әрі жетуі қиын аумақтарда жүргізілетін Қазақстанда мұндай ақпаратты алудың тиімді тәсілдерінің бірі аэрофототүсірілім болып отыр.

Инженерлік-геодезиялық ізденістердегі аэрофототүсірілімнің рөлі

Инженерлік геодезияда әуеден түсіру аумақты жай ғана суретке түсіру үшін емес, өлшеу және жобалау жұмыстарына жарамды кеңістіктік деректер алу мақсатында қолданылады. Бір-бірін ішінара жабатын фотосуреттер сериясының негізінде мамандар жергілікті жердің сипатты нүктелерінің координаттарын анықтап, үш өлшемді модельдер құрастырады және ортофотожоспарлар жасайды. Мұндай зерттеулерді мамандандырылған жобалау-іздестіру ұйымдары жүргізеді, ал олардың жұмыс әдістері мен қызметтері туралы қосымша пайдалы ақпаратты TOO GAMMER ENGINEERING компаниясының ресми сайтына кіріп білуге болады. Сенімді нәтижелер алу үшін әуеден түсіру жұмыстары жерүсті геодезиялық өлшеулерімен және кейінгі камералдық өңдеумен ұштастырылады. Осындай тәсіл аумақты жан-жақты зерттеуге, қажетті дәлдікті сақтауға және көп еңбек талап ететін далалық операциялардың көлемін едәуір қысқартуға мүмкіндік береді.

Бұл технологияның дәстүрлі топографиялық түсірілімнен басты айырмашылығы алынатын ақпараттың тығыздығында жатыр. Тахеометр немесе спутниктік GNSS-қабылдағыш пайдаланылған кезде геодезист жер бедерінің ерекшеліктері мен нысандардың орналасуын ескере отырып, жекелеген нүктелерді өлшейді. Ал фотограмметрия зерттелетін учаскенің іс жүзінде бүкіл аумағын қамтитын көптеген суреттер негізінде кеңістіктік бетті қалпына келтіруге мүмкіндік береді.

Нәтижесінде жобалаушылар жергілікті жер туралы әлдеқайда егжей-тегжейлі мәлімет алады. Мысалы, өнеркәсіптік кәсіпорын салынатын аумақты зерттеу кезінде қолданыстағы құрылыстардың орналасуын анықтауға, биіктік айырмашылықтарын табуға, еңістердің пішінін зерделеуге және жерүсті суларының ағу ерекшеліктерін бағалауға болады. Бұл мәліметтер болашақ алаңдардың жобалық биіктік белгілерін таңдауға, кірме жолдарды жобалауға және жер жұмыстарының көлемін алдын ала есептеуге қажет.

Сонымен қатар әуеден түсіру жерүсті геодезиясын толық алмастыра алмайды. Жасырын коммуникациялар, ағаштардың қалың жапырақтарының астындағы учаскелер және құрылыстардың жекелеген конструкциялық элементтері басқа әдістермен қосымша өлшеулер жүргізуді талап етеді.

Аэрофототүсірілім нәтижесінде қандай геодезиялық материалдар алынады?

Аэрофототүсірілімнің негізгі құндылығы фотосуреттердің өзінде емес, оларды кеңістіктік координаттарға байланыстырылған картографиялық және цифрлық материалдарға айналдыру мүмкіндігінде жатыр. Фотограмметриялық өңдеуден кейін мамандар техникалық тапсырмаға сәйкес келетін деректер жиынтығын қалыптастырады.

Зерттеудің мақсатына қарай тапсырыс беруші мынадай материалдарды ала алады:

• геометриялық тұрғыдан түзетілген және координаттарға байланыстырылған аумақ кескіні бар ортофотожоспар;
• жергілікті жер элементтерінің кеңістіктік координаттары көрсетілген тығыз нүктелер бұлты;
• ғимараттарды, өсімдіктерді және басқа да көрінетін нысандарды қамтитын жер бетінің цифрлық моделі;
• деректер қажетті өңдеуден өткеннен кейін жер бетінің пішінін көрсететін жер бедерінің цифрлық моделі;
• топографиялық материалдарды дайындауға арналған горизонтальдар мен биіктік белгілері;
• нысандардың үш өлшемді модельдері және жер массаларының көлемі туралы есептік деректер.

Аталған материалдардың әрқайсысы белгілі бір инженерлік міндеттерді шешуге арналған. Мысалы, ортофотожоспар жергілікті жердегі нысандардың орналасуын талдауға ыңғайлы болса, жер бедерінің цифрлық моделі аумақты тік жоспарлау, еңістерді есептеу және қазылатын немесе үйілетін топырақ көлемін анықтау кезінде пайдаланылады.

Жер бетінің цифрлық моделі мен жер бедерінің цифрлық моделінің арасындағы айырмашылықты ескеру маңызды. Егер учаскеде ағаштар, ғимараттар немесе үйілген материалдар болса, олардың биіктіктері бастапқы үш өлшемді модельге енуі мүмкін. Инженерлік есептеулер үшін мұндай нысандарды дұрыс жіктеп, қажет болған жағдайда алып тастау керек. Әйтпесе биіктік белгілері мен көлемдерді анықтау нәтижелері бұрмаланады.

Геодезиялық аэрофототүсірілім қалай жүргізіледі?

Сапалы нәтижеге қол жеткізу үшін белгілі бір технологиялық реттілікті сақтау қажет. Ұшуды дайындау немесе геодезиялық негіз құру кезінде жіберілген қателіктер кейін бүкіл модельдің дәлдігіне әсер етуі мүмкін.

Жұмыстар әдетте мынадай кезеңдерден тұрады.

1. Түсірілім бағдарламасын әзірлеу. Техникалық тапсырма негізінде зерттелетін аумақтың ауданы, суреттердің қажетті детализациясы, координаттар жүйесі және дайындалатын материалдардың құрамы анықталады. Содан кейін жер бедері мен камераның сипаттамалары ескеріліп, ұшу биіктігі, дронның маршруттары және кадрлардың өзара қабысу параметрлері есептеледі.
2. Жоспарлық-биіктік негіздемені құру. Аумақта фотограмметриялық модельді кеңістіктік координаттарға байланыстыру үшін қолданылатын тірек нүктелері бекітіліп, өлшенеді. Олардың координаттары қажетті дәлдікті қамтамасыз ететін спутниктік GNSS-қабылдағыштар немесе басқа геодезиялық аспаптар арқылы анықталады.
3. Әуеден түсіру жұмыстарын орындау. Ұшқышсыз ұшу аппараты алдын ала дайындалған маршрут бойынша қозғалып, зерттелетін учаскені суретке түсіреді. Фотограмметриялық жұмыстарда кадрлардың бойлық қабысуы көбінесе шамамен 75-85%, ал көлденең қабысуы 60-75% деңгейінде қарастырылады. Дегенмен нақты параметрлер жабдыққа, жер бедеріне және нәтижеге қойылатын талаптарға байланысты таңдалады.
4. Деректерді камералдық өңдеу. Мамандандырылған бағдарламалық қамтамасыз ету кадрлардың өзара орналасуын анықтап, нүктелердің кеңістіктік координаттарын қалпына келтіреді және үш өлшемді модель қалыптастырады. Геодезиялық байланыстыру орындалғаннан кейін ортофотожоспарлар, жер бедерінің модельдері және басқа да қажетті материалдар жасалады.
5. Дәлдікті тексеру және құжаттаманы дайындау. Алынған координаттар мен биіктіктер тәуелсіз бақылау өлшеулерінің нәтижелерімен салыстырылады. Одан кейін мамандар анықталған кемшіліктерді түзетіп, қажетті қосымша түсірілімдерді жүргізеді және жобалаушыларға тапсыру үшін материалдарды дайындайды.

Фотограмметриялық модельді байланыстыруға тікелей қатыспаған тәуелсіз бақылау нүктелерін пайдаланудың маңызы ерекше. Дәл осы нүктелермен салыстыру жоспарлық координаттар мен биіктік бойынша нақты қателіктерді объективті бағалауға мүмкіндік береді.

Қазақстанда бұл технология қай салаларда көбірек қолданылады?

Қазақстанның табиғи және географиялық ерекшеліктері инженерлік ізденістерді жүргізуге әртүрлі жағдай қалыптастырады. Жазық аумақтарда негізгі қиындық көбінесе зерттелетін жердің үлкендігімен байланысты болса, таулы өңірлерде биіктік айырмашылықтары мен кейбір учаскелерге жетудің қиындығы ерекше маңызға ие.

Аэрофототүсірілім әсіресе желілік құрылыстарды жобалау кезінде пайдалы. Мысалы, автомобиль жолын салу алдында тек жоспарланған трассаның осін ғана емес, су өткізу құрылыстары, еңістер, көлік айрықтары және уақытша құрылыс алаңдары орналасуы мүмкін іргелес жолақты да зерттеу қажет. Әуеден түсіру осындай дәліздің бірыңғай кеңістіктік моделін алуға мүмкіндік береді, ал жобалаушылар соның негізінде трассаның әртүрлі нұсқаларын талдай алады.

Алматы облысының тау бөктеріндегі аудандарда бұл технология күрделі жер бедерін егжей-тегжейлі зерттеуге көмектеседі. Мұнда беткейлердің тіктігі, табиғи су ағындарының орналасуы және биіктік айырмашылықтары айқын байқалатын учаскелер ерекше маңызға ие. Сонымен қатар көшкін немесе сел қаупін толық бағалау үшін фотограмметриялық материалдарды инженерлік-геологиялық және гидрологиялық зерттеулермен толықтыру қажет.

Қарағанды облысының өнеркәсіптік аудандарында әуеден түсіру карьерлерді, үйінділерді және құрылыс алаңдарын бақылау үшін қолданылуы мүмкін. Қайталама зерттеулер нысандар геометриясының өзгерістерін анықтауға, топырақтың орын ауыстыруын бақылауға және өндірілген немесе қоймаланған материалдардың көлемін есептеуге мүмкіндік береді. Әртүрлі уақытта жүргізілген түсірілім нәтижелерін дұрыс салыстыру үшін координаттар мен биіктіктердің келісілген жүйелерін, сондай-ақ есептелетін учаскелердің бірыңғай шекараларын пайдалану қажет.

Тағы бір перспективалы бағыт Маңғыстау және Ақтөбе облыстарындағы инфрақұрылымды жобалаумен байланысты. Бұл өңірлерде халық сирек қоныстанған ауқымды аумақтар кездеседі. Ұзыннан созылған учаскелерді жерүсті әдістерімен зерттеу едәуір көлік және еңбек ресурстарын қажет етуі мүмкін. Ұшқышсыз аппараттарды пайдалану мұндай жұмыстардың көлемін азайтуға көмектеседі, дегенмен олардың экономикалық тиімділігі түсірілім ауданына, нысанның қашықтығына және ұшуларды ұйымдастыру ерекшеліктеріне байланысты болады.

Аэрофототүсірілім дәлдігі және оның жобалаудағы маңызы

Әуеден түсірудің маңызды техникалық параметрлерінің бірі — GSD деп белгіленетін кескіннің кеңістіктік ажыратымдылығы. Ол фотосуреттегі бір пиксельге жергілікті жерде қандай қашықтық сәйкес келетінін көрсетеді. Мысалы, GSD көрсеткіші 2 см болғанда, бір пиксель жер бетінің шамамен 2 × 2 см өлшеміндегі бөлігін бейнелейді.

Алайда суреттердің жоғары детализациясы координаттардың дәлдігі де дәл сондай болады дегенді білдірмейді. Соңғы нәтижеге түсірілім геометриясы, фотограмметриялық теңестіру сапасы, тірек желісінің дәлдігі және жер бетінің ерекшеліктері әсер етеді. Сондықтан ажыратымдылығы бір пиксельге 2 см болатын кескінді координаттарды анықтау қателігі 2 см-ден аспайтын геодезиялық материал деп автоматты түрде қабылдауға болмайды.

Қазіргі заманғы кешендер RTK немесе PPK жабдықтарымен жарақтандырылуы мүмкін. Олар фотосуреттер түсірілген сәттегі камера орталықтарының координаттарын жоғары дәлдікпен анықтауға мүмкіндік береді. Бұл жерүсті тірек нүктелерінің көп мөлшерде қажет болуын азайтады, бірақ нәтижелерді тәуелсіз тексеру қажеттілігін жоймайды. Жауапты инженерлік нысандар үшін нақты қателіктер өлшеулер арқылы расталып, белгілі бір жобаның талаптарына сәйкес келуі тиіс.

1:500 немесе 1:1000 масштабындағы топографиялық жоспарларды дайындау кезінде дәлдікке, жергілікті нысандарды толық көрсетуге және биіктік негізіне қойылатын нормативтік талаптарды ескеру қажет. Тіпті өте егжей-тегжейлі ортофотожоспардың өзі инженерлік-топографиялық жоспарды толық алмастыра алмайды. Өйткені онда жерасты коммуникациялары мен жекелеген нысандардың сипаттамалары туралы барлық қажетті ақпарат қамтылмайды.

Экономикалық тиімділік және құрылыс жұмыстарын бақылау

Аэрофототүсірілімді қолдану ең алдымен үлкен аумақтар мен ұзыннан созылған нысандарда шығындарды оңтайландыруға мүмкіндік береді. Көптеген нүктелерді біртіндеп өлшеудің орнына мамандар бірнеше ұшу барысында кеңістіктік деректердің үлкен көлемін алады. Бұл ретте ақпаратты өңдеу ұзақтығы фотосуреттер санына, жабдықтың өнімділігіне және дайындалатын материалдардың күрделілігіне байланысты болады.

Жер жұмыстарының көлемін есептеу кезінде технологияны пайдалануға ерекше назар аударған жөн. Мысалы, болашақ логистикалық кешеннің алаңында биік учаскелерден бірнеше метр топырақты қазып алып, төмен орналасқан бөліктерге топырақ төгу қажет делік. Қолданыстағы жер бедерінің цифрлық моделін жобалық бетпен салыстыру арқылы инженерлер құрылыс басталғанға дейін қазылатын және үйілетін топырақтың есептік көлемін анықтай алады.

Жұмыстардың белгілі бір бөлігі орындалғаннан кейін аумақ қайта зерттеледі. Цифрлық модельдерді салыстыру іс жүзінде қалыптасқан жер бедерінің жобалық биіктік белгілеріне сәйкестігін тексеруге, топырақ жеткіліксіз қазылған немесе шамадан тыс үйілген учаскелерді анықтауға мүмкіндік береді. Мұндай бақылау дәстүрлі өлшеулер үлкен көлемдегі далалық жұмыстарды қажет ететін ауқымды алаңдарда әсіресе ыңғайлы.

Сонымен бірге ұшқышсыз аппараттарды пайдаланудың экономикалық орындылығы әр нысан үшін жеке бағалануы тиіс. Құрылысы тығыз, кедергілері көп және әуе кеңістігін пайдалануға шектеулер қойылған шағын нысандарда тахеометр немесе GNSS-жабдықтарын қолдану анағұрлым ұтымды болуы мүмкін.

Қазақстанда аэрофототүсірілім жүргізудің ерекшеліктері

Зерттеулерді жоспарлау кезінде тек техникалық талаптарды ғана емес, өңірдің климаттық ерекшеліктерін де ескеру қажет. Мысалы, далалы аймақтардағы қатты жел ұшқышсыз аппараттың тұрақтылығын төмендетуі мүмкін, ал шаң, жауын-шашын және жарықтың жеткіліксіздігі фотосуреттердің сапасын нашарлатады. Таулы жерлерде суреттердің қажетті детализациясын сақтау және кедергілерге дейінгі қауіпсіз арақашықтықты қамтамасыз ету үшін ұшу биіктігін жер бетіне қатысты қосымша бақылау қажет.

Қазақстанда аэрофототүсірілім жұмыстарын жүргізу белгіленген тәртіпті және әуе кеңістігін пайдалану қағидаларын сақтауды да талап етеді. Тиісті жұмыстар үшін рұқсат алу рәсімдері қарастырылған, ал ұшқышсыз авиациялық жүйелердің ұшуы жеке нормативтік талаптармен реттеледі. Сондықтан кәсіби орындаушы түсірілім жүргізілетін аудандағы шектеулерді алдын ала тексеріп, қажетті келісімдерді анықтап, ұшу тапсырмасының заңды түрде орындалуын қамтамасыз етуі керек.

Тапсырыс берушіге берілетін құжаттаманың құрамы да маңызды. Дайын модельдер мен топографиялық материалдардан бөлек, координаттар мен биіктіктер жүйесі, түсірілім параметрлері, пайдаланылған тірек нүктелері және дәлдікті бақылау нәтижелері туралы мәліметтерді ұсынған жөн. Мұндай ақпарат жобалаушыларға деректерді дұрыс түсіндіруге, оларды мамандандырылған бағдарламалық кешендерде пайдалануға және қажет болған жағдайда кейінгі инженерлік зерттеулердің нәтижелерімен салыстыруға мүмкіндік береді.

Аэрофототүсірілім ауқымды әрі күрделі аумақтар туралы егжей-тегжейлі кеңістіктік деректер алуға мүмкіндік беретіндіктен, Қазақстандағы инженерлік-геодезиялық ізденістердің маңызды құралына айналды. Бұл технология көлік және өнеркәсіптік инфрақұрылымды жобалау, жер бедерінің цифрлық модельдерін жасау, жер жұмыстарының көлемін есептеу және құрылыс барысын бақылау кезінде ерекше практикалық маңызға ие. Алайда нәтижелердің сапасы тек ұшқышсыз жабдықтың сипаттамаларына ғана емес, геодезиялық негіздің дәлдігіне, суреттерді сауатты өңдеуге және өлшеулерді тәуелсіз тексеруге де байланысты. Әуеден жүргізілетін фотограмметрия мен дәстүрлі геодезиялық әдістерді кешенді пайдалану жобалаушыларды сенімді бастапқы ақпаратпен қамтамасыз етіп, техникалық тұрғыдан негізделген шешімдер қабылдауға көмектеседі.