Всевидящее око изыскателя

Обсуждение: 1
2948

Совсем скоро широкое применение дронов с георадарами и другими геодезическими инструментами на борту станет не хайтеком, а обыденностью в работе инженеров-изыскателей

За последние лет 5-10 лет над планетой поднялись в воздух рои дронов. Технология, которая вначале интересовала только военных да энтузиастов-авиамоделистов, быстро развилась, захватывая всё новые ниши. Дроны летают вдоль линий ЛЭП и газопроводов, обеспечивая мониторинг линейных объектов. Кружат над дворцами коррумпированных чиновников, помогая создавать журналистские расследования. Обеспечивают безопасность на массовых мероприятиях, позволяют делать фантастические виды для киносъёмки, следят за ходом работ на стройплощадках. Не удивительно, что изыскатели и проектировщики тоже начали присматриваться к перспективной технологии. И не просто присматриваться, а активно внедрять в своей работе.

Причём, по мнению специалистов московской компании «Радарные и Сейсмические Системы», наибольший синергетический эффект даёт именно совместное использование дронов с другими инновационными новинками. Например, георадаром. Собственно, вебинар, который представители фирмы провели 9 сентября этого года так и назвали «Георадар + Дрон. Зачем?».

Как поведали нам коллеги из газеты «Вестник инженерных изысканий», это уже второе подобное мероприятие, и главной темой обсуждения на сей раз стал анализ наработанной практики. Основным докладчиком выступил технический директор компании «SPH Engineering» (Рига, Латвия) Алексей Добровольский, а помогал ему Сергей Зеленков из компании «Radar Systems».

 

А действительно – зачем?

В строительной сфере георадары на дронах применяются для поиска подземных коммуникаций (трубы, кабели, коллекторы, тоннели) и неразорвавшихся боеприпасов. Георадар с центральной частотой 500 мегагерц (МГц) прекрасно детектирует даже двухмиллиметровые объекты. Если расстояние 2 метра, то минимальный размер плоской части объекта, которая размещена горизонтально, должен быть как минимум 20 сантиметров. При этом, по словам господина Добровольского, размер объекта должен быть больше, чем половина длинны электромагнитной волны в среде, в которой находится объект. Хотя на практике с помощью георадаров иногда удаётся детектировать объекты с диаметром 0,2-0,4 от длинны волны.

Основное преимущество использования георадара на дроне – это резкое увеличение производительности полевых работ. Те объёмы, которые обычным способом, в случае использования георадара на тележке могут быть выполнены за месяц, в случае использования дрона могут быть выполнены за два-три дня. Иными словами, сбор данных ускоряется в пять-десять раз!

Вторым преимуществом является более высокая точность съёма данных. Управляемый компьютером дрон выдерживает скорость лучше, чем самый хорошо обученный и опытный полевой специалист, который толкает обычную тележку. Просто его скорость равномерна. И это влияет на результат.

Третьим несомненным преимуществом является более комфортное использование на пересечённой и труднодоступной местности (болото, груды камней, овраги). В этих случаях дрон способен добираться до самых сложных участков и удерживать необходимую высоту над поверхностью.

 

Не всё так просто

Казалось бы – вот она, лафа для изыскателя. Поставил георадар на дрон и сиди себе в уютном помещении, управляй летающей машинкой, а потом снимай показания да пиши отчёты. Но, есть и свои проблемы, без которых в такой сложной отрасли – никуда.

Во-первых, георадары не работают в среде с высокой электрической проводимостью, поскольку такая среда очень быстро поглощает энергию электромагнитных волн. Самый очевидный пример материала с высокой электропроводимостью – это металл. Наоборот, идеальная среда для георадара – это вакуум или воздух. Из того, что есть на земле, это лёд и песок. Однако и песчаные почвы зачастую приносят геофизикам неприятные сюрпризы, если они с большим содержанием солей. После того, как проходит даже слабый дождь, георадар вообще перестаёт работать из-за того, что в грунте образуется электропроводящая смесь.

Во-вторых, материал цели должен быть достаточно контрастен относительно среды. Георадар обнаруживает не объект, как таковой. Он детектирует границу между объектами с различной диэлектрической проницаемостью. Только в том случае, когда специалисты примерно представляет себе тип объекта и материал объекта, который они ищут, и среду, в которой он находится, появляется возможность проверить, достаточно ли различие между диэлектрической проницаемостью объекта и среды для того, чтобы георадар мог это различие задетектировать. А в некоторых случаях и вовсе ничего «зарадарить» не удастся – например полиэтиленовые трубы в песке увидеть не удастся.

В-третьих, приходится учитывать ограниченность возможностей оборудования в части классификации объектов. Проблема в том, что у современных георадаров недостаточная разрешающая способность, чтобы восстановить форму объекта. Существуют более сложные решения, позволяющие качественно увеличить разрешающую способность. Но тут уже инженеры сталкиваются с ограничениями летательных аппаратов. Дрон не лошадь, а довольно хрупкое и ресурсоёмкое устройство. Среднестатистический беспилотник даже с не очень тяжёлым георадаром летает не более 15-20 минут. После этого необходимо его возвращать на базу, ставить новую батарейку и снова выводить на объект. Иначе – есть риск серьёзной потери аппарата.

Наконец, последнее и очень неприятное условие. Георадары на беспилотниках абсолютно неприменимы в стеснённых условиях городов. Это технология для более или менее открытой местности, а также для больших строительных площадок, когда нам нужно сделать поверхностное профилирование перед застройкой.

 

Перспективы есть

Тем не менее, существует много ситуаций, когда использование дронов с георадарами выглядит слишком заманчивым с точки зрения ускорения работ и повышения их эффективности. Особенно для нашей страны с протяжёнными линейными объектами и огромными необжитыми территориями.

Тем более, что техническая мысль не стоит на месте, и технология развивается сразу в двух направления. С одной стороны, совершенствуется аппаратная часть – те же георадары становятся всё более компактными и точными, а у беспилотников повышаются возможности автономной работы. С другой стороны, появляются новые программные решения. Некоторые из них представил участникам вебинара Алексей Добровольский. Софт даёт богатые возможности для выбора моделей и настройки параметров оборудования в зависимости от решаемых задач. При этом имея информацию о территории обследования, о природе и характеристиках объектов, можно выбрать и тип, а также используемые параметры георадара, оптимальную высоту полёта БПЛА, скорректировать маршрут и скорость его движения.

Словом, направление явно очень перспективное. С высокой вероятностью уже через несколько лет широкое применение дронов с георадарами и другими геодезическими инструментами на борту станет не хайтеком, а обыденностью в работе инженеров-изыскателей.

Искренне Ваш,
За-Строй.РФ

05.10.20 в 14:00