Admin

Возможности применения спутникового дистанционного зондирования в системе геотехнического мониторинга железнодорожной инфраструктуры Восточного полигона

Духин С.В.
Василейский А.С.

Ключевые слова:
дистанционное зндирование Земли, ДДЗ, спутниковая съемка, геотехнический мониторинг, железнодорожная инфраструктура

Преимущества технологий дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), обеспечивающего оперативное получение больших объемов актуальной и достоверной (объективной) геопространственной информации с одномоментным захватом обширных территорий [12], обусловили их широкое применение при проведении проектно-изыскательских работ при строительстве и реконструкции инфраструктурных объектов железнодорожного транспорта, а также позволили эффективно дополнять традиционно применяемые методы содержания пути и сооружений: инструментального контроля состояния пути и сооружений, периодических осмотров, специальных инженерно-геологических обследований и режимных наблюдений [2, 4].

Дешифрирование материалов спутниковой съемки в том числе для выявления районов развития инженерно-геологических процессов и наблюдения за динамикой изменения инженерно-геологических условий традиционной входит в состав комплексных исследований при инженерно-геологических изысканиях железных дорог как на пред-проектном этапе, так и в период строительства и эксплуатации [18].
Методы дистанционного контроля процессов на земной поверхности на основе спутниковой съемки могут эффективно применяться как часть комплексной системы геотехнического мониторинга железнодорожной инфраструктуры [1, 3] на участках со сложными инженерногеологическими условиями, обеспечивающей периодический контроль экзогенных процессов и оценку состояния инфраструктурных объектов, прогноз развития неблагоприятных процессов и назначение мероприятий по предотвращению разрушительных воздействий [14, 15]. Анализ данных спутниковой съемки позволяет осуществлять контроль ситуации в полосе отвода и охранных зонах, а также на прилегающих (в том числе труднодоступных) территориях, выявляя области развития природных и антропогенных процессов, которые оказывают или могут оказать неблагоприятные или разрушительные воздействия на объекты железнодорожной инфраструктуры. При этом выявляются источники так называемых внезапных деформаций, располагающиеся за пределами полосы отвода, вне зоны контроля методами, предусмотренными в системе текущего содержания пути. Контроль экзогенных воздействий с использованием данных ДЗЗ особенно важен при длительной эксплуатации инфраструктурных объектов железнодорожного транспорта, в течение которой природно-техногенные процессы зачастую приводят к изменениям первоначальных условий эксплуатации, исходя из которых рассчитывались меры инженерной защиты пути и сооружений при проектировании [16].
Пилотный проект по применению технологии мониторинга потенциально-опасных воздействий на объекты железнодорожной инфраструктуры с использованием данных спутниковой съемки был реализован на участке Туапсе-Адлер Северо-Кавказской железной дороги [11]. Разработанная АО «НИИАС» совместно с РУТ (МИИТ), рядом зарубежных и российских компаний - операторов спутниковых съемочных систем и поставщиков данных (e-GEOS, ИТЦ «СКАНЭКС») с привлечением ведущих научных организаций (МГУ им. М.В. Ломоносова, ИКИ РАН, ИФЗ РАН, ВЦ РАН) технология эксплуатируется на данном участке сети железных дорог ОАО «РЖД» с 2010 г. [10]. Цель работ состоит в обнаружении потенциально опасных воздействий на объекты инфраструктуры, ранжировании их по степени опасности для выдачи рекомендаций по строительству и реконструкции защитных сооружений, а также размещению систем сигнализации. Технология основана на использовании результатов спутниковой съемки высокого пространственного разрешения, осуществляемой в радиолокационной, видимой и ближней инфракрасной (ИК) зонах спектра. Эффективность применения данных ДЗЗ заключается в сокращении объемов наземных обследований (за счет построения рациональных маршрутов), необходимых для достоверной оценки степени опасности воздействия экзогенных процессов [17]. На рис.1 приведен пример отображения результатов работ в интерфейсе распределенной геоинформационной системы «Геопортал РЖД». На фоне спутникового снимка с космического аппарата Pleiades-1B (© CNES, 2016, распространяется компанией AIRBUS DS, распространяется ООО ИТЦ «СКАНЭКС») 21.05.2016 показаны зоны ландшафтных изменений на прилегающей к железной дороге территории за последние 10 лет (с 2005 г.). Линия железной дороги разделена на участки с различной степенью опасности воздействия склоновых (оползневых, обвально-осыпных) и русловых процессов по результатам обследований 2013 г. Показаны границы зон возможного влияния развития негативных процессов для железнодорожной инфраструктуры. Выделенные участки нарушения растительного и почвенного покрова на склонах соответствуют местам сплыва грунта в районе платформы Весна после сильных ливней 2.07.2013, спровоцированного нарушением дренажа и перераспределением поверхностного водостока при застройке.


Формируемые рекомендации по защите инфраструктуры (ремонту и строительству подпорных стенок, установке сеток, ремонту и расчистке водопропусков, ремонту и укреплению мостов, а также организации режимных наблюдений и периодического контроля на ряде участков) служат основой для корректировки программы защитных мероприятий, реализуемой ОАО «РЖД» на участке Туапсе - Адлер. Достоверность полученных в ходе работ оценок подтверждается статистикой фактического количества случаев внезапных деформаций пути на данном участке в последние годы. Первоочередная реализация мер по ремонту, укреплению и строительству защитных сооружений на наиболее опасных участках в условиях ограниченных ресурсов позволила предотвратить ряд аварийных ситуаций, связанных с прогнозировавшимися опасными воздействиями. Необходимо отметить, что часть сформулированных рекомендаций по модернизации инженерной защиты не может быть выполнена в связи с необходимостью разработки проектной документации, согласования и проведения экспертизы проектов строительства защитных сооружений, в том числе за пределами полосы отвода. Это снижает общую эффективность мероприятий, связанных с мониторингом, подчеркивая необходимость обязательного проведения подобных работ на этапе пред-проектных обследований при реализации проектов реконструкции.
Результаты работ рассмотрены на заседаниях секции «Путевое хозяйство» Научно-технического совета ОАО «РЖД», Объединенного ученого совета ОАО «РЖД» [16]. Отмечена эффективность применения спутниковых технологий для предотвращения разрушительных воздействий экзогенных процессов на железнодорожную инфраструктуру. Отмечено, что применение такого подхода эффективно в предгорных и горных районах, на территориях, подверженных развитию эрозионных или карстовых процессов, на участках, проходящих по берегам морей, рек или водохранилищ, в зонах распространения многолетнемерзлых пород. Первоочередными полигонами для тиражирования технологии определены смежные участки Северо-Кавказской железной дороги, а также грузонапряженные участки Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей, эксплуатируемые в сложных инженерно-геологических условиях.
На основе проведенных исследований в 2016 г. институтом предложен комплекс мероприятий по организации геопространственного обеспечения работ по модернизации и содержанию железнодорожной инфраструктуры Восточного полигона сети железных дорог ОАО «РЖД» с использованием данных ДЗЗ. Организационные и технические решения проработаны АО «НИИАС» совместно с ведущими профильными организациями, среди которых группа компаний «СКАНЭКС» - один из ведущих российских поставщиков материалов спутниковой съемки и решений на основе их использования, принимающий активное участие в работах по внедрению технологий ДЗЗ в интересах ОАО «РЖД» с 2007 г. (в том числе, на участках Туапсе - Адлер, Москва - Санкт-Петербург - Бусловская и др.); МГУ им. М.В. Ломоносова (географический, геологический факультеты и факультет почвоведения), тюменский Институт криосферы Земли СО РАН.
Хрестоматийным примером использования спутниковой съемки для оценки инженерно-геологических условий в зоне прохождения железнодорожной магистрали являются работы по выявлению тектонических нарушений, проводившиеся почти полвека назад на пред-проектной стадии сооружения Северо-Муйского тоннеля [3]. Актуальность сформированных в 2016 г. предложений была обусловлена развернутой ОАО «РЖД» комплексной программой по модернизации Восточного полигона (в т.ч. в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 октября 2014 г. № 2116-р).
Железнодорожная инфраструктура на существенной части протяженности Восточного полигона (особенно на восточном участке Байкало-Амурской магистрали) эксплуатируется в чрезвычайно сложных инженерно-геологических и ландшафтно-климатических условиях, подвергаясь непрерывному воздействию различных внешних воздействий, приводящих к деформациям пути и искусственных сооружений [3]. Это приводит к необходимости обеспечения постоянного контроля состояния пути и сооружений, снижения скорости движения на большом количестве деформирующихся участков и проведения ремонтных работ (отсыпки балласта, выправки пути и др.), требующих существенных дополнительных затрат [13]. В целом это вносит существенный вклад в ограничение пропускной способности железнодорожной инфраструктуры Восточного полигона, создавая на ряде участков «барьерные места», препятствующие возможности повышения объема перевозок, а также скорости доставки грузов (наряду с рядом других факторов - ограничениями имеющихся приемоотправочных путей на станциях, отсутствием или ограничениями характеристик систем электроснабжения и СЦБ, наличием однопутных участков и др.).

Существенная часть железнодорожной инфраструктуры Восточного полигона расположена в зоне распространения многолетнемерзлых пород (так называемой вечной мерзлоты), пересекает или проходит по берегам водных объектов, расположена в горной местности. Чрезвычайно сложные инженерно-геологические условия усугубляются естественной и техногенной деградацией мерзлоты в основании пути [8, 13]. Железнодорожная инфраструктура на большой протяженности подвергается постоянному или периодическому воздействию следующих природных процессов и явлений: береговая абразия, селевые потоки, паводки, эрозия, оползни и сплывы, обвалы и осыпи, карстовые провалы, суффозионные просадки, наледи, термокарст, термоэррозия и солифлюкция, разрывные деформации, морозное пучение, снежные лавины. Примеры деформаций железнодорожного пути и искусственных сооружений на участке БайкалоАмурской магистрали (1374 км) в районе Северомуйска (Северобайкальский регион Восточно-Сибирской железной дороги), связанных с деградацией многолетнемерзлых пород и оползневыми процессами, приведен на рис.2.


Характерной особенностью участков, расположенных в зоне распространения многолетнемерзлых пород, является повышенная деформативность, вызванная криогенными процессами в грунтах оснований, в первую очередь, осадки насыпей на протаивающем основании (со скоростью до 10-20 см в год). Причины деформаций в первые десятилетия после строительства инфраструктурных объектов на мерзлых грунтах связаны с деградацией мерзлоты в основании, вызванной нарушением естественных условий теплообмена между атмосферой и грунтовым массивом, осадками оттаивания и уплотнения. В последующем преобладающим фактором деформативности становятся пластические деформации обводненных талых грунтов с выдавливанием их в стороны под действием веса насыпи и динамической поездной нагрузки. Обводнение в свою очередь связано с деградацией мерзлых пород, нарушениями водостока, нерациональным размещением водопропускных и дренажных сооружений [7]. При проектировании Байкало-Амурской магистрали применялись нормативные ограничения на количество водопропускных сооружений на километр пути [3], что во многих случаях привело к образованию участков с застоем воды вдоль насыпи, переувлажнением насыпи и грунтов основания, образованием таликов и, соответственно, снижением несущей способности. Кроме того, деформативность ряда участков связана с сезонным морозным пучением обводненных грунтов невысоких насыпей с последующей осадкой при оттаивании, а также с пучением наледного характера в выемках.
Пример выявления потенциально опасных воздействий на железнодорожную инфраструктуру в зоне распространения многолетнемерзлых пород с формированием карты комплексов экзогенных геоморфологических процессов по данным спутниковой съемки приведен на рис.3 и 4.


Дополнительный вклад в процессы деградации многолетнемерзлых пород в основании пути и искусственных сооружений вносят наблюдающиеся в последние десятилетия изменения климатических условий в зоне расположения железнодорожной инфраструктуры Восточного полигона - постепенное повышение среднегодовых температур (на величину до 0,5°С за десятилетие), а также региональные климатические изменения, связанные с антропогенным воздействием (в первую очередь с созданием водохранилищ). Это приводит не только к увеличению темпов деградации многолетнемерзлых пород, но и к появлению новых участков деградации и связанных с ней деформаций. Кроме того, климатические изменения способствуют интенсификации селевых воздействий, снежных лавин, оползневых процессов на участки инфраструктуры в предгорных и горных районах, воздействий русловых процессов и паводков на крупных водотоках, пересекаемых железной дорогой. В большинстве случаев источники разрушительных воздействий расположены на прилегающей к железной дороге территории и рациональный выбор методов инженерной защиты при проведении модернизации или строительства железнодорожной инфраструктуры должен осуществляться в ходе предпроектных изысканий. Участки активизации криогенных процессов в основании пути также в большинстве случаев приурочены к зонам проявлений связанных (общим генезисом) с ними экзогенных процессов в полосе отвода и на прилегающей территории.
Разработанный проект организации геопространственного обеспечения работ по модернизации Восточного полигона ОАО «РЖД» предусматривал комплексное использование данных спутникового ДЗЗ для решения различных задач производственной деятельности для снижения удельных затрат [5] и организацию многоуровневого мониторинга с использованием данных спутниковой съемки для обеспечения максимальной эффективности информационного обеспечения [6].
Предлагаемые мероприятия включают три группы:

• 1. Актуализация картографической информации и данных о рельефе местности в районах прохождения железной дороги, создание единой геопространственной подосновы на основе материалов спутниковой съемки для геоинформационного обеспечения работ по модернизации и текущему содержанию инфраструктуры Восточного полигона;
• 2. Организация комплексного мониторинга геотехнической системы железнодорожной инфраструктуры Восточного полигона с использованием данных ДЗЗ для оценки влияния на нее неблагоприятных факторов природного и техногенного генеза, формирования рекомендаций по совершенствованию инженерной защиты и размещению систем сигнализации и организации инструментальных режимных наблюдений для обеспечения безопасности перевозок;
• 3. Организация оперативного обеспечения причастных служб ОАО «РЖД» актуальной геопространственной информацией на основе данных ДЗЗ по Восточному полигону для решения задач, связанных с управлением имущественным комплексом, контроля проведения строительных работ, эффективного управления мероприятиями при возникновении чрезвычайных ситуаций (ЧС).

Мероприятия первой группы могли быть реализованы на этапе предпроектных изысканий в ходе работ по модернизации железнодорожной инфраструктуры Восточного полигона. При этом предполагалось создание и предоставление причастным службам ОАО «РЖД»:

• • единой обновляемой геопространственной подосновы в виде мозаик ортотрансформированных цветосинтезированных спутниковых снимков с высоким пространственным разрешением на зону прохождения железной дороги и прилегающие территории (шириной до 40 км);
• • актуализированных по материалам спутниковой съемки цифровых топографических планов масштабного ряда от 1:100 000 на всю протяженность железных дорог Восточного полигона и до масштаба 1:10 000 и 1:5000 на отдельные участки проведения работ по реконструкции инфраструктуры;
• • высокоточных цифровых моделей местности (ЦММ) и цифровых моделей рельефа (ЦМР) на основе высокодетальной спутниковой стереосъемки, а также производной информации в виде цифровых карт (карты уклонов, экспозиции склонов и др.).

Данная информация может использоваться для обеспечения проектно-изыскательских работ по модернизации инфраструктуры (включая выбор рациональных вариантов размещения инфраструктурных объектов, анализ ландшафтных, гидрологических и гидрографических характеристик местности, моделирование и оценку направлений воздействия опасных природных процессов и явлений, оценку объемов земляных работ, трехмерное моделирование и визуализацию проектируемых объектов), а также в качестве базовых слоев в составе комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта (КСПД ИЖТ), распределенных геоин-формационных систем «ГИС РЖД» и «Геопортал РЖД» [9] по Восточному полигону для обеспечения рационального управления железнодорожной инфраструктурой, в качестве базы для пространственного анализа динамических процессов на прилегающих территориях при последующем регулярном мониторинге, для обеспечения ситуационной осведомленности при ЧС и информационной поддержки функционирования ситуационных центров (ЦЧС и ЦУСИ).

Мероприятия второй группы должны были реализовываться как на этапе предпроектных изысканий в ходе работ по модернизации железнодорожной инфраструктуры Восточного полигона, так и периодически в ходе последующей эксплуатации. При этом предполагалось комплексное использование данных спутникового ДЗЗ, информации о состоящих на учете деформирующихся участках пути, проектной документации по существующим искусственным сооружениям, данных наземных инструментальных измерений, включая данные о геометрии пути и состоянии земляного полотна, получаемые современными путеизмерительными вагонами (в частности путеизмерительными комплексами «ЭРА», оснащенными высокоточной навигационной аппаратурой, средствами лазерного сканирования и видеосъемки, георадарами), а также результаты режимных наблюдений термометрических скважин, глубинных и поверхностных геодезических реперов и деформационных марок, гидрометеорологических наблюдений и гидрогеологических исследований. Получаемые данные инструментальных обследований должны сопровождаться привязкой в единой высокоточной координатной системе (ВКС) на основе глобальной навигационной системы ГЛОНАСС/GPS и ее дифференциальных дополнений, с формированием единой базы данных в структуре КСПД ИЖТ. Получаемые в процессе мониторинга данные могли использоваться для последующего анализа, проведения моделирования состояния геотехнической системы, прогноза ее состояния и подготовки информации для принятия обоснованных решений по проведению защитных мероприятий. Результаты спутниковой съемки и тематической обработки снимков предлагалось использовать в качестве геоподосновы для анализа наблюдаемых экзогенных процессов, для актуализации карт опасных процессов и явлений в полосе отвода и на прилегающих территориях, выявления участков несанкционированной хозяйственной деятельности в полосе отвода и охранных зонах, составления планов детальных инженерно-геологических обследований и осмотров.
Предлагалась многоуровневая схема организации работ:

• • зонирование всей трассы железной дороги по комплексам преобладающих экзогенных процессов, влияющих на железнодорожную инфраструктуру, с предварительной оценкой степени опасности на основе результатов морфоструктурного районирования, ландшафтно-геоморфологического дешифрирования и линеаментно-го анализа данных ДЗЗ высокого и среднего пространственного разрешения, анализа статистики деформаций земляного полотна и имеющихся данных предпроектных обследований, результатов периодических осмотров и режимных наблюдений.
• • составление по выявленным потенциально-опасным участкам детальных карт, отражающих распространение проявлений опасных экзогенных процессов на прилегающей к железной дороге территории, на основе результатов ландшафтно-геоморфологического дешифрирования данных ДЗЗ сверхвысокого пространственного разрешения, ретроспективного анализа динамики процессов с использованием архивных данных ДЗЗ, проведение диагностических работ для оценки (ранжирования) степени опасности воздействий и выдачи рекомендаций по проведению защитных мероприятий.
• • проведение на отдельных участках регулярного мониторинга динамики опасных процессов на прилегающих территориях с использованием данных регулярной спутниковой съемки в видимом, ИК и радиолокационном диапазонах по отдельным опасным участкам (выявление зон ландшафтных изменений и изменений очертаний водоемов и гидрологической сети для своевременного обнаружения зон активной деградации многолетнемерзлых пород, активизации термокарста, оползней, образования подпрудных озер, которые могут приводить к формированию селей).

Использование данных радиолокационной спутниковой съемки обусловлено возможностью гарантированного получения снимков вне зависимости от погодных условий (облачности, высоты Солнца).
Мероприятия третьей группы, не связанные непосредственно с реализацией геотехнического мониторинга, предлагалось реализовывать периодически в ходе работ по модернизации железнодорожной инфраструктуры Восточного полигона и при последующей ее эксплуатации. При этом предполагалось получение и предоставление причастным службам ОАО «РЖД» материалов оперативной спутниковой съемки по всей протяженности железных дорог данного полигона или по отдельным участкам (зонам строительных работ, зонам ЧС) для решения следующих задач:

• • периодический контроль соблюдения сроков выполнения строительных работ, соответствия реальных характеристик объектов проектной документации, безопасности объектов строительства, подверженных воздействию опасных геологических и экзогенных процессов, контроль соответствия исполнительной документации реальному состоянию объектов;
• • контроль экологического состояния стройплощадок и влияния строительных работ на прилегающую территорию;
• • периодическая инвентаризация объектов земельно-имущественного комплекса и актуализация информации в корпоративной системе ГБД ЗУОН (геоинформационная база данных земельных участков и объектов недвижимости), включая объекты незавершенного строительства, соотнесение фактического положения инфраструктурных объектов и характеристик их использования с государственным кадастром недвижимости для своевременного решения спорных вопросов (пример актуализации информации ГБД ЗУОН по данным спутниковой съемки приведен на рис.5);
• • контроль несанкционированного использования полосы отвода и охранных зон (выявление несанкционированных переходов, строительных работ или хозяйственной деятельности);
• • оценка динамики развития стихийных природных явлений (паводки, пожары) и прогнозирование негативных воздействий на железнодорожную инфраструктуру, оперативное управление мероприятиями по ликвидации последствий ЧС для минимизации ущерба, оценка ущерба, контроль восстановительных работ;
• • оценка состояния защитных сооружений и эффективности мероприятий по инженерной защите железнодорожной инфраструктуры.

Реализация предложенного комплекса мероприятий с использованием данных ДЗЗ могла обеспечить:

• • повышение качества и безопасности строительных работ, снижение затрат на организацию контрольных мероприятий;
• • снижение общих затрат на содержание железнодорожной инфраструктуры;
• • повышение достоверности проведения инвентаризации объектов земельно-имущественного комплекса, снижение издержек на оплату штрафов, оптимизацию налогооблагаемой базы;
• • снижение негативного влияния на окружающую среду (при строительстве и эксплуатации объектов инфраструктуры и в случае ЧС);
• • снижение ущерба от воздействия стихийных природных явлений и ЧС на объектах железнодорожного транспорта.

Предлагаемый для использования в производственной деятельности состав продуктов по Восточному полигону сети железных дорог ОАО «РЖД» на основе спутниковой съемки и организационная структура проведения работ:
Материалы спутниковой съемки высокого и сверхвысокого пространственного разрешения в видимом и ИК диапазонах. Исходные спутниковые снимки приобретаются у операторов соответствующих съемочных систем через российскую компанию - дистрибутора, с лицензированием на ОАО «РЖД» и филиалы; АО «НИИАС» обеспечивает отбор, заказ снимков, согласование лицензионных документов, проверку данных. Снимки должны сформировать полное покрытие территории расположения инфраструктуры Восточного полигона в полосе шириной 2-3 км (сверхвысокое разрешение) и 20-40 км (высокое разрешение). Формируется электронный каталог приобретенных снимков. Снимки могут предоставляться впоследствии подрядным организациям, привлекающимся для работ по проектированию (или других работ) ОАО «РЖД». Исходные снимки, получаемые в ходе формирования других нижеперечисленных продуктов, дополняют первоначально сформированный набор.

Мозаичное цветосинтезированное покрытие ортотрансфор-мированными спутниковыми снимками высокого и сверхвысокого пространственного разрешения территории расположения инфраструктуры Восточного полигона. Покрытие формируется в распределенной геоинформационной системе «Геопортал РЖД», функционирующей во внутренней сети передачи данных ОАО «РЖД» (СПД), а также загружается в ГИС РЖД и КСПД ИЖТ. Ортотрансформирование осуществляется с использованием результатов высокоточных геодезических измерений опорных объектов на местности. Измерение координат опорных объектов осуществляется с использованием технологий высокоточной спутниковой навигации глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) в поле действия сетей некоммерческого партнерства ОСВП. Снимки, получаемые в ходе формирования других нижеперечисленных продуктов, дополняют первоначально сформированное покрытие, чем достигается его периодическое обновление.
Цифровые топографические планы, актуализированные по материалам спутниковой съемки предыдущих пунктов. Планы масштаба 1 : 100 000 формируются на всю протяженность железнодорожной сети Восточного полигона и на прилегающие территории. Планы масштабов до 1 : 10 000 и 1 : 5000 формируются на отдельные участки проведения работ по реконструкции инфраструктуры и предоставляются проектным организациям, работающим по проектам для ОАО «РЖД».
Цифровая модель местности (ЦММ) по данным спутниковой стереосъемки на всю протяженность железнодорожной сети Восточного полигона и на прилегающие территории. Характеристики ЦММ (шаг сетки и точность) определяются характеристиками используемой съемочной системы. На участки возможного воздействия экзогенных процессов формируется ЦММ с более высокими характеристиками, на отдельные участки, включая участки реконструкции, формируется ЦММ с еще более высокими характеристиками; для этого используются материалы спутниковой радиолокационной съемки или стереосъемки системами с разными характеристиками. ЦММ отображается в распределенной геоинформационной системе «Геопортал РЖД», а также загружается в КСПД ИЖТ. Производные продукты (карты уклонов, карты экспозиции склонов и др.) формируются автоматически. Наглядные цифровые трехмерные модели ландшафта и объектов могут формироваться при необходимости проектировщиками, аналитиками, для презентационных целей по участкам проектирования и реконструкции объектов инфраструктуры автоматически, например, с использованием программного обеспечения разработки компании «СКАНЭКС».

Схема (альбом схем и цифровая карта) зонирования трассы железной дороги Восточного полигона по комплексам преобладающих экзогенных процессов, влияющих на железнодорожную инфраструктуру. Зонирование предполагалось осуществлять специалистами «СКАНЭКС» совместно с АО «НИИАС» с привлечением специалистов МГУ им. М.В. Ломоносова и других научных организаций. Состав информационного содержания карты должен определяться (уточняться) в ходе выполнения работ. Карта размещается в виде отдельного информационного слоя в распределенной геоинформа-ционной системе «Геопортал РЖД».
Комплекты тематических карт воздействий экзогенных процессов по выделенным для детального анализа отдельным потенциально опасным участкам. Формирование карт предполагалось осуществлять специалистами «СКАНЭКС» совместно с АО «НИИАС» с привлечением специалистов МГУ им. М.В. Ломоносова и других научных организаций. Карты размещаются в виде отдельных информационных слоев в распределенной геоинформационной системе «Геопортал РЖД». По отдельным участкам регулярного мониторинга карты обновляются с периодичностью, определенной в ходе выполнения первоначального анализа.
Аналитические материалы, включая акты осмотров, результаты фотофиксации, рекомендации по защитным мероприятиям, анализ статистики и динамики развития процессов по результатам диагностических работ по выделенным для детального анализа отдельным потенциально опасным участкам. Формирование отчетных материалов предполагалось осуществлять силами специалистов МГУ им. М.В. Ломоносова и других научных организаций, обобщение - специалистами АО «НИИАС» и компании «СКАНЭКС». По отдельным участкам регулярного мониторинга аналитические материалы обновляются с периодичностью, определенной в ходе выполнения первоначального анализа. К аналитическим материалам должны прилагаться результаты экспертизы работ и сформулированных рекомендаций.
Картосхемы периодического контроля выполнения строительных работ и экологических воздействий. Картосхемы формируются по отдельным участкам проведения строительных работ на основе оперативной спутниковой съемки сверхвысокого разрешения.
Карты инвентаризации объектов земельно-имущественного комплекса по данным спутниковой съемки формируются по полигонам проведения инвентаризации (актуализации информации) и размещаются в системе ГБД ЗУОН (геоинформационная база данных земельных участков и объектов недвижимости). Карты формируются специалистами подразделений Департамента корпоративного имущества ОАО «РЖД» (ЦРИ), материалы съемки загружаются в систему специалистами АО «НИИАС».
Карты периодического контроля несанкционированного использования полосы отвода и охранных зон формируются по отдельным участкам, в первую очередь в местах возможной интенсивной хозяйственной деятельности на прилегающей к железной дороге территории.

Картосхемы участков развития ЧС формируются по зонам возможного воздействия стихийных природных явлений на железнодорожную инфраструктуру (паводки, пожары и др.) или участкам зафиксированных ЧС. Картосхемы формируются по данным оперативной спутниковой съемки и по имеющимся архивным данным и картографической информации.
Таким образом, с учетом проведенных ранее исследований и экспериментов АО «НИИАС» были сформированы предложения по использованию данных спутниковой съемки для создания комплексной системы геотехнического мониторинга железнодорожной инфраструктуры на участках Восточного полигона.
Цель предложенного комплекса мероприятий состояла в повышении эффективности эксплуатации участков Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей (Восточного полигона), расположенных в сложных инженерно-геологических и ландшафтно-климатических условиях, путем организации геопространственного обеспечения работ по модернизации и содержанию железнодорожной инфраструктуры с использованием данных спутникового ДЗЗ, использования данных ДЗЗ в составе комплексной системы геотехнического мониторинга железнодорожной инфраструктуры для обеспечения:

• • надежности путевой инфраструктуры в условиях экзогенных воздействий, вызываемых криогенными, склоновыми и русловыми процессами, и как следствие, бесперебойного движения на всем протяжении Восточного полигона;
• • повышения пропускной способности за счет снятия ограничений скорости движения на деформирующихся участках с обеспечением заданного уровня безопасности перевозок;
• • снижения общих затрат на модернизацию и содержание железнодорожной инфраструктуры путем рационального выбора методов инженерной защиты на деформирующихся участках пути.

Сформированные АО «НИИАС» предложения по организации геопространственного информационного обеспечения частично поддержаны ОАО «РЖД» и уже нашли применение в создаваемой совместно с ИКИ РАН с 2018 г. системе единого геоинформационного хранилища пространственных данных (ЕГХ ПД) ОАО «РЖД». В основу ЕГХ ПД легли технологические подходы, отработанные в рамках отдельного проекта РФФИ-ОФИ-РЖД по созданию специализированного информационного сервиса РЖД-SAT, обеспечивающего получение и распределенную работу со спутниковой информацией для решения задач мониторинга железнодорожной инфраструктуры [6].

Список литературы

1. Ашпиз Е.С. Комплексные подходы к обеспечению зашиты железнодорожного пути от неблагоприятных природных воздействий в прибрежных и горных районах // Бюллетень ОУС ОАО «РЖД».-2013, № 2.- С.67-75.
2. Аэрокосмическое зондирование в системе экологической безопасности взаимодействия природы и сооружений / Коллектив авторов. Председатель редакционного совета член-корреспондент РАН В.А.Грачев.- М.: Триада Лтд., 2006.- 172 с.
3. Быкова Н.М. Протяженные транспортные сооружения на активных геоструктурах: технология системного подхода.- Новосибирск: Наука, 2008.- 212 с.
4. Василейский А.С., Карелов А.И. Технология спутникового мониторинга потенциально-опасных участков в системе текущего содержания земляного полотна железнодорожного пути / Труды ОАО «НИИАС». Сборник научных трудов.- Выпуск 10.- М.: ООО «Издательский Дом «Технологии», 2014.- С.366-374.
5. Василейский А.С., Карелов А.И., Лобанов И.А., Макаров А.Ю. Материалы спутниковой съемки как геопространственная основа для управления объектами железнодорожной инфраструктуры / 8-я Международная научно-практическая конференция «Геопространственные технологии и сферы их применения», Москва, 13-14 марта 2012 г. Материалы конференции.- М.: Информационное агентство «ГРОМ», 2012.- С. 96-98.
6. Василейский А.С., Лупян Е.А., Карелов А.И., Крашенинникова Ю.С., Прошин А.А., Саворский В.П., Уваров И.А., Щеглов М.А. Возможности использования специализированного сервиса РЖД-SAT для решения задач мониторинга железнодорожной инфраструктуры // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.- Т. 12, № 2.- 2015.- С.34-49.
7. Гаврилов И.И. Практика использования космических снимков для обоснования дополнительных водопропускных сооружений в зоне Байкало-Амурской магистрали / Проектирование развития региональной сети железных дорог: сб. науч. тр. / под ред. В.С. Шварцфельда.- Хабаровск: изд-во. ДВГУПС, 2015.-Вып. 3- С. 120-124.
8. Гаврилов И.И. Дистанционные методы диагностики и мониторинга земляного полотна в условиях вечной мерзлоты / Путь и путевое хозяйство.- 2016, № 4.- С.24-29.
9. Гершензон О.Н., Карелов А.И. Геопортал ОАО «РЖД» для доступа к данным космического дистанционного зондирования // Железнодорожный транспорт.- 2009, № 9.- C. 40-41.
10. Железнов М.М., Василейский А.С., Макаров И.Ю. Мониторинг потенциально опасных воздействий на железнодорожную инфраструктуру с использованием космических систем ДЗЗ // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта.- 2010, № 6.- С.16-19.
11. Железнов М.М., Сазонов Н.В., Василейский А.С. Спутниковый мониторинг потенциально-опасных участков железнодорожного пути // 4-я Международная научно-практическая конференция «Геопространственные технологии и сферы их применения», Москва, 12-13 марта 2008 г. Материалы конференции.- М.: Информационное агентство «ГРОМ», 2008.- С. 54-56.
12. Киенко Ю.П. Основы космического природоведения: Учебник для вузов.- М.: «Картгеоцентр» - «Геодезиздат», 1999.- 285 с.
13. Кондратьев В.Г. Вековая, но не вечная же проблемажелезных дорог на вечной мерзлоте // Транспорт Российской Федерации.- 2008, № 3-4 (16-17).- С.58-61.
14. Кондратьев В.Г. Инженерно-геокриологический мониторинг БАМа // Путь и путевое хозяйство.- 2012, № 10.- С.26-31.
15. Ревзон А.Л. Возможности использования материалов аэрокосмической съемки для оценки природных рисков при проектировании и строительстве линейных сооружений // Геориск.- 2014., № 2.- С.54-59.
16. Розенберг И.Н., Лупян Е.А., Железнов М.М., Василейский А.С. Возможности использования спутниковых технологий для мониторинга железнодорожной инфраструктуры / Ренессанс железных дорог. Фундаментальные научные исследования и прорывные инновации / Лапидус и др.- Ногинск: Аналитика Родис, 2015.- C.97-112.
17. Савостин А.А., Алейников А.А., Михайлов С.И., Василейский А.С. Методика тематической обработки данных спутниковой съемки при мониторинге экзогенных воздействий на железнодорожную инфраструктуру / Труды третьей научно-технической конференции с международным участием «Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте. Компьютерное и математическое моделирование» (ИСУЖТ-2014).- М.: ОАО «НИИАС», 2014.- С.137-141.
18. Шульгин Д.И., Гладков В.Д., Никулин А.Н., Подвербный В.А. Инженерная геология для строителей железных дорог: Учебник для вузов ж.д. трансп. / Под ред. Д.И.Шульгина, В.А.Подвербного.-М.: Желдориздат, 2002.- 514 с.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК