Приложение А (обязательное). Технология выполнения работ по сбору данных

Приложение А (обязательное)
Технология выполнения работ по сбору данных

Технология выполнения работ по сбору данных для первичного наполнения и обновления геоинформационных систем и геопространственных баз данных по автомобильным дорогам состоит из следующих этапов.

А.1 Первичный сбор данных об автомобильных дорогах

Разработка и внедрение ГИС-технологий актуализирует задачу создания единого координатного пространства сети федеральных дорог. Это пространство планируется реализовывать посредством дифференциальной глобальной навигационной спутниковой системы (ДГНСС); глобальная система координат

- WGS-84.

Единое координатное пространство обеспечит широкий спектр инженерных дорожных работ: инженерные изыскания при проектировании строительства, реконструкции и ремонтов участков автомобильных дорог; оценку состояния, кадастровые работы, инвентаризацию дорог и объектов на них; развёртывание диспетчерских систем пассажирского, грузового и технологического транспорта; организацию дорожного движения и мероприятия по обеспечению безопасности движения.

A.1.1 Построение опорной сети

Для реализации устойчивого и высокоточного режима ДГНСС вдоль федеральных дорог планируется заложение станций дорожной геодезической сети (СДГС). Базовые станции будут установлены с шагом не более 30 км друг от друга (рисунок А.1). Геодезическая привязка станций должна обеспечивать точность 3 класса сетей с возможностью последующего сгущения сетей 4 класса точности.

Рис. А.1. Пример построения опорной сети
Состав работ по построению опорной сети
Планирование, рекогносцировка и техническое проектирование.

На основе собранных и обобщённых сведений в органах управления дорожным хозяйством о кадастровом учёте участков, занимаемых дорогами, выполняется предварительное проектирование опорной сети. С Владельцем автомобильных дорог согласовывается тип конструкции станций и предварительные места их закладки.

Закладка СДГС, устройство внешних знаков, составление абрисов.

Закладка СДГС осуществляется в полосе отвода автомобильной дороги с учётом условий их сохранности, доступности их для эксплуатации и содержания.

На автомобильной дороге (у подошвы насыпи) устанавливается внешний знак с указанием: номер СДГС, расстояние до него.

Для быстрого поиска в дальнейшем при эксплуатации ОМЗ составляется абрис места закладки.

Выполнение геодезических измерений.

Координаты пунктов опорной сети определяют с помощью двухчастотных приёмников ГНСС в режиме "статика". Точность измерений должна соответствовать требованиям, предъявляемым к пунктам геодезических сетей 3-го класса точности.

Составление каталога координат пунктов опорной сети.

Сдача работ Владельцу автомобильных дорог.

Следующим видом работ при первичном сборе данных является формирование пространственной модели осей участков дорог.

Используемые приборы и оборудование

Передвижные дорожные лаборатории, оборудованные приёмниками Глобальных Навигационных Спутниковых Систем (ГНСС), обладающие следующими характеристиками:

использование двухчастотного режима работы;

использование двух систем ГНСС - ГЛОНАСС/GPS; частота определения координат - не менее 1 Гц.

Для восстановления/поправки координат, получаемых в условиях ограниченной видимости спутников используемых ГНСС, возможно дополнительное использование гиронавигационных систем.

Содержание работы

Работы выполняются в дифференциальном режиме с использованием комплекта из трёх приёмников ГНСС. Два базовых приёмника устанавливаются на смежные станции ДГС, третий приёмник - на передвижную дорожную лабораторию (см. рисунок А.2). При этом проезды дорожной лаборатории выполняются таким образом, чтобы расстояние от подвижного приёмника до любого из базовых стационарных приёмников не превышало 30 км.

Рис. А.2. Пример записи пространственной модели оси дороги

При выполнении работ на участках автомобильных дорог протяжённостью более 30 км всю дорогу предварительно разбивают на участки, назначая границы участков в зоне станций ДГС (см. рисунок А.3).

Рис. А.3. Пример записи пространственной модели оси дороги по участкам

А.1.2 Полевой этап выполнения работ

При выполнении полевых работ необходимо осуществить проезды дорожной лаборатории в прямом и обратном направлениях в соответствии с предварительно назначенными участками:

для двухполосных дорог - посередине каждой полосы движения (см. рисунок А.4);

для трёхполосных дорог - посередине крайних правых (внешних) полос (см. рисунок А.5);

для четырёх и более полос движения - посередине крайних левых (внутренних) полос движения (см. рисунок А.6).

Скорость движения 30-50 км/ч.

Рис. А.4. Выполнение записи пространственной модели оси дороги для двухполосных

Рис. А.5. Выполнение записи пространственной модели оси дороги для трёхполосных дорог и в зоне перекрёстков

Рис. А.6. Выполнение записи пространственной модели оси дороги для четырёхполосных дорог

Необходимость проезда в прямом и обратном направлениях вызвана следующими обстоятельствами:

повышается точность измерений;

дискретная модель оси дороги вычисляется как срединная линия между массивами координат, полученных при прямом и обратном проездах;

осуществляется контроль выполненных измерений - не должно быть пересечения моделей, накладывания и расхождения моделей более допустимого;

соблюдаются условия безопасности дорожного движения.

Во время выполнения проездов в массиве координат метками (режим "Stop аnd Go") должны быть помечены местоположения "жёстких" объектов - километровых столбов, а при их отсутствии - других дорожных объектов с неизменяемым местоположением: осей перекрёстков, деформационных швов мостовых сооружений, краёв автопавильонов капитального типа и др. Частота пометки "жёстких" объектов 1-2 км. При этом, в процессе выполнения проездов в прямом и обратном направлениях должны помечаться одни и те же объекты.

В случае невозможности прямого проезда по указанным траекториям движения (посередине требуемых полос движения) допускается применение иных высокоточных методов измерений, обеспечивавших точность измерений оси дороги не хуже точности, предъявляемым к топографическим картам масштаба 1:2000.

А.1.3 Камеральный этап

В результате выполнения полевых измерений и обработки полученных данных в режиме "пост-обработки" генерируются текстовые файлы, содержащие массив координат в системе координат WGS-84, полученных в результате прямого и обратного проездов.

Формат текстового файла:

а) 1 строка - заголовок, содержащий наименование титула автомобильной дороги.

б) 1 строка - заголовок, содержащий адрес начала и конца участка измерения.

в) 2 строка - заголовок, содержащий направление движения (прямое/обратное).

г) В следующие строки записывается массив координат трассы:

1 столбец - широта, град.

2 столбец - долгота, град.

3 столбец - высота, м.

Аналогично формируется текстовый файл, содержащий координаты "помеченных" объектов - километровых столбов, пересечений и др. Формат этого файла следующий:

а) 1 строка - заголовок, содержащий наименование титула автомобильной дороги.

б) 2 строка - заголовок, содержащий адрес начала и конца участка измерения.

в) 3 строка - заголовок, содержащий направление движения (пря мое/обратное).

г) В следующие строки записываются координаты неподвижных объектов:

1 столбец - широта, град.

2 столбец - долгота, град.

3 столбец - высота, м.

4 столбец - километровое значение, км.

5 столбец - краткое описание объекта (километровый столб 135/683, пересечение и т.д.).

Порядок обработки сгенерированных файлов:

"Склейка" файлов одного направления, содержащих последовательные участки автомобильных дорог (актуально для титулов протяжённостью более 30 км).

Выполнение обработки двух массивов координат, полученных в результате прямого и обратного проездов, методами математической обработки (генерализация, интерполяция) для получения результирующей дискретной модели трассы автомобильной дороги. Также на данном этапе проводится контроль исходных данных.

Аппроксимация результирующей дискретной модели трассы кубическими сплайнами на участках без резких поворотов - необходимо для более точного (по сравнению с методом "хорд") определения длины автомобильных дорог, местоположения различных объектов, выполнения линейных измерений.

А.1.4 Завершающий этап

На основании файла, содержащего координаты "помеченных" объектов, т.е. имеющих привязку не только в географической системе координат, но и в линейной системе координат - километраже, точкам основного массива координат осей участков автомобильных дорог присваивается четвёртая координата - километраж.

Полученные пространственные модели осей участков дорог являются основой - каркасом - для формирования цифровой модели автомобильной дороги с отображением в ГИС.

А.2 Полевые работы по сбору недостающих и уточнению существующих данных об элементах автомобильных дорог, искусственных сооружений, инженерного обустройства

Используемые приборы и оборудование

Для проведения оперативного обследования, автоматизированного измерения основных параметров автомобильных дорог наиболее эффективно использование комплексных дорожных лабораторий.

Основные компоненты и приборы комплексной дорожной лаборатории:

стабилизированная платформа для навесного оборудования;

высокоточная система спутникового позиционирования ГЛОНАСС/GPS;

вспомогательная инерциальная навигационная система;

видеосистема;

лазерная система сканирования поверхности автомобильной дороги и прилегающей территории;

прибор измерения пройденного расстояния;

бортовой вычислительный комплекс.

А.2.1 Подготовительный этап

Заключается в изучении имеющейся у Заказчика документации и составлении программы полевого обследования автомобильных дорог.

Во время подготовительного этапа выполняются следующие работы:

Калибровка и поверка оборудования, используемого для обследования дорог. Подготовка передвижных дорожных лабораторий - комплектация лабораторий проблесковыми маячками, соответствующей раскраской, съёмными дорожными знаками "Дорожные работы" и "Объезд препятствия".

Изучение и анализ имеющейся у Заказчика документации, данных обследования прошлых лет. На основе проведённого анализа строится схема сети обследуемых дорог, составляется программа проведения обследования. Особое внимание уделяется мостам, путепроводам, транспортным развязкам.

Согласовываются с Заказчиком адреса начала и конца каждого титула обследуемой сети автомобильных дорог и их характерные точки - границы районов, границы обслуживания подрядными организациями, зоны населённых пунктов и др.

Подготавливается письмо за подписью начальника ОУДХ и начальника Областного УГИБДД с просьбой об оказании содействия полевым бригадам при проведении работ со стороны дорожных организаций и сотрудников ГИБДД.

Заготавливаются полевые журналы, формируются бригады, проводится инструктаж по технике безопасности в соответствии с принятым в организации положением по охране труда. Также производится ознакомление бригад с программой полевых работ и инструктаж в соответствии с принятым в организации положением о контроле качества проектных и изыскательских работ.

Состав бригады для проведения полевых работ:

руководитель бригады (ведущий инженер/инженер);

инженер или техник;

техник;

водитель.

А.2.2 Полевой этап

Во время полевого этапа, выполняются следующие работы:

Определяются характеристики и параметры земляного полотна, проезжей части - высота насыпи и глубина выемки, заложение откосов, ширина, тип и поперечный уклон проезжей части и обочин, виражей, размеры полосы отвода, грунт земляного полотна, наличие затопляемых, вечномерзлотных, оползневых и пучинистых участков (см. рисунок А.9).

Рис. А.9. Фиксация параметров и элементов дорог

Фиксируются характеристики, местоположение и техническое состояние элементов инженерного обустройства, дорожной обстановки и объектов, находящихся в полосе отвода: автобусных остановок, дорожных знаков, ограждений и направляющих устройств, примыканий и съездов, пересечений с ж/д, водоотводных устройств, тротуаров, освещения, коммуникаций, снегозащитных и декоративных насаждений, озеленения, объектов рекламы.

Выполняется ситуационная съемка вдоль дороги: луга, пашни, леса, овраги, заболоченные места, сады, виноградники, реки, ручьи, озёра и другие водоёмы.

Исследуется конструкция дорожной одежды - материал и толщины слоёв дорожной одежды.

Объекты дорожного сервиса (площадки отдыха, АЗС, СТО, пункты питания, мотели и кемпинги и др.) и здания автотранспортных служб в полосе отвода обмеряются, составляется чертёж, определяются параметры и характеристики (мощность, этажность и др.).

Отдельно производится обследование искусственных сооружений: мостов, путепроводов, водопропускных труб, тоннелей, эстакад, галерей и подпорных стенок. Для данных сооружений фиксируется местоположение, производится осмотр и обмер, фиксируются дефекты, на основании которых определяется техническое состояние. Также производится фото- и видеосъёмка.

Производится видеосъёмка обследуемого участка дороги. Видеосъёмка осуществляется цифровыми видеокамерами высокого разрешения. Запись видео производится непосредственно на портативный компьютер (ноутбук). Запись видео осуществляется в прямом и обратном направлениях на скорости 30-50 км/ч. Для возможности проведения линейных и площадных измерений в видеокадре при дальнейшем просмотре перед каждым проездом контролируется угол оптической оси камеры по отношению к поверхности дороги.

Для подтверждения и утверждения характеристик и технического состояния элементов дороги, обустройства и искусственных сооружений дополнительно производится фото- и видеосъёмка.

А.2.3 Камеральный этап

На данном этапе производится обработка полевых данных: осуществляется систематизация собранных данных, промежуточная математическая, статистическая обработка и ввод в программный комплекс с единой базой данных:

Записанные видеоролики проезда по дорогам привязываются к соответствующему участку дороги, направлению движения и дате. Программа просмотра видеоданных позволяет просматривать видео с покадровой привязкой к километражу дороги, перемещаться в любую точку на дороге, производить линейные и площадные измерения. Видеоданные синхронизированы с любыми данными, хранящимися в БД.

На основе дискретной модели определяются традиционные элементы плана и продольного профиля (отрезки прямой, дуги окружности, клотоиды).

Все материалы полевых измерений, характеристики участков автомобильных дорог, параметры элементов, информация о существующем инженерном обустройстве заносится в информационную систему автомобильных дорог.

А.3 Создание цифровых ортофотопланов

Завершающим этапом работы при первичном сборе данных является создание цифровых ортофотопланов и векторной карты цифровой модели местности (ЦММ) на основе высокодетальной аэрофотосъёмки.

При наличии высокоплотной лазерной съёмки автомобильной дороги в качестве альтернативы аэрофотосъёмки может использоваться космосъёмка.

А.3.1 Полевой этап

Для летательного аппарата планируют маршрут полёта, опираясь на данные пространственной модели оси дороги. Аэрофотосъёмка осуществляется с высоты, обеспечивающей: захват местности в пределах границ придорожной полосы; точность получения ортофотопланов и ЦММ в масштабе 1:2000 (1:1000).

А.3.2 Камеральный этап

Цифровая фотограмметрическая обработка снимков.

Создание каталога координат.

Создание ЦММ.

А.4 Поддержание и актуализация данных об автомобильных дорогах

Необходимость актуализации данных об автомобильных дорогах возникает в результате существенного изменения параметров дорог и элементов их инженерного обустройства. Эти изменения, как правило, связаны с осуществлением капитальных ремонтов и реконструкций участков дорог. В этом случае информацией для актуализации данных служат как материалы самих проектов, так и материалы исполнительной съёмки, которая должна осуществляться по технологии первичного сбора данных.