Анализ точности исходных данных, используемых при моделировании рельефа и профиля трассы магистральных трубопроводов

Abstract

Актуальность исследования обусловлена тем, что для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводных сетей на территориях с активно протекающими природными процессами всегда необходимо организовывать мониторинг коридора трассы трубопровода. Комплексный анализ состояния трубопровода проводят по данным различных видов диагностики, геодезических и геологических изысканий, а также материалов, полученных с использованием аэросъемки, включая материалы воздушного лазерного сканирования. При этом крайне важной является информация о рельефе коридора трассы, геометрии трубопровода и динамике изменений состояния природно-технической среды в процессе эксплуатации трубопровода. Использование геоинформационной модели территории является эффективным инструментом для оценки состояния природно-технической системы трубопроводной сети, определения в пространстве положения дефектов трубопроводов, анализа причин их возникновения и выявления тенденций динамики процессов. Особенность такой модели - необходимость использования исходных данных из разных источников для ее создания. Это данные внутритрубной диагностики, материалы воздушного лазерного сканирования, аэрофотосъемки с использованием беспилотных летательных аппаратов, материалы инженерно-геодезических изысканий. При этом исходные данные имеют разные характеристики, могут быть получены за разные периоды мониторинга, в разных системах координат и высот, могут иметь разную пространственную точность. Характеристики геоинформационной модели определяются в первую очередь характеристиками исходных данных, поэтому этот вопрос требует отдельного внимания. Цель: проанализировать возможности использования исходных данных из различных источников - материалов аэрофотосъемки с использованием беспилотных летательных аппаратов, воздушного лазерного сканирования, внутритрубной диагностики, измерений при инженерно-геодезических изысканиях - при работе с геоинформационной моделью. Методы: дешифрирование аэроснимков, экспериментальные исследования в полевых условиях для определения точности данных беспилотных летательных аппаратов и воздушного лазерного сканирования, геоинформационные технологии. Результаты. Приводится анализ пространственной точности исходных данных, используемых при моделировании рельефа и профиля трассы трубопровода. Работа с инструментами линейной системы координат позволяет использовать в качестве калибровочных точек объекты магистрального трубопровода, которые можно дешифрировать по материалам аэросъемки. Координаты и отметки высот объектов, используемых для калибровки, могут быть получены из эксплуатационной документации с привязкой к километру трассы или из материалов геодезической съемки. Применение инструментов линейной системы координат позволяет также наполнить модель данными о дефектах трубопровода, полученными в процессе внутритрубной диагностики, с точностью, достаточной для анализа причин их возникновения. При геотехническом мониторинге магистрального трубопровода основная роль отводится технологиям внутритрубной диагностики с целью определения дефектов трубопровода и дистанционного зондирования. Особое внимание уделяется контролю планово-высотного положения при формировании трехмерной цифровой модели местности по данным воздушного лазерного сканирования, который позволяет оценить влияние экзогенных геологических процессов на трубопровод. При формировании геоинформационного пространства трубопроводного транспорта в процессе моделирования линейных и площадных объектов трубопровода данные внутритрубной диагностики, а также глобальные данные о рельефе следует использовать с большой осторожностью, или использовать их после дополнительной проверки и корректировки.

The relevance of the research is caused by fact that in order to ensure the safe operation of pipeline networks in areas with active natural processes, it is always necessary to organize monitoring of the pipeline route corridor. Comprehensive analysis of the condition of the pipeline is carried out according to various types of diagnostics, geodetic and geological surveys, as well as materials obtained using aerial photography, including aerial laser scanning materials. At the same time, information about relief in the route corridor, geometry of pipeline and dynamics of changes in state of natural and technical environment during operation of the pipeline is extremely important. The use of geographic information model of territory is effective tool for assessing state of natural and technical system of pipeline network, determining position of pipeline defects in space, analyzing the causes of their occurrence and identify trends in dynamics of natural processes. The peculiarity of such model need to use source data from different sources for create it. These are the data of in-line inspection, materials of aerial laser scanning, aerial photography using unmanned aerial vehicles, materials of engineering and geodetic surveys. Initial data have different characteristics, can be obtained on different monitoring phase, in different coordinate systems and heights, and may have different spatial accuracy at same time. The characteristics of geographic information model are determined primarily by accuracy of source data, so this issue requires special attention. The purpose of the research was to analyze the possibilities of using initial data from various sources when creating geoinformation models: aerial photography materials using unmanned aerial vehicles, aerial laser scanning, integrated diagnostics, measurements during engineering and geodetic surveys. Methods: decoding of aerial photographs, experimental research of accuracy of unmanned aerial vehicles and aerial laser scanning data, geoinformation technologies. Results. The article provides an analysis of the spatial accuracy of the initial data used in modeling the relief and profile of the pipeline route. Working with the tools of the linear coordinate system allows you to use as calibration points, objects of the main pipeline, which can be discerned from aerial survey materials. Coordinates and elevation marks of objects used for calibration can be obtained from operational documentation with reference to the kilometer of the route or geodetic survey materials. The use of linear coordinate system tools also makes it possible to fill the model with data on pipeline defects obtained in the in-line inspections, with accuracy sufficient to analyze the causes of their occurrence. In geotechnical monitoring of main pipeline, main role assigned to the technologies of the in-line inspection in order to determine pipeline defects and remote sensing. Special attention is paid to the control of the planned altitude position during the formation of a three-dimensional digital terrain model based on aerial laser scanning data, which allows us to assess the impact of exogenous geological processes on the pipeline. Smart pigging data, as well as global terrain data, should be used with great care, when forming the geoinformation space of pipeline transport in the process of modeling linear and areal pipeline objects, or they should be used after additional verification and correction.