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.
