Совершенствование проектно-изыскательских работ и вариантного проектирования в CREDO
Г.В.Величко, В.В.Филиппов, В.В.Лунев, В.А.Маркианов 
Автомобильная дорога как комплекс сооружений является достаточно сложной системой, и ее проектирование требует учета современных принципов автоматизированного проектирования, обеспечивающих достижение наилучших проектных решений. Такие ведущие принципы автоматизированного проектирования, как декомпозиция и иерархичность описания объектов, нисходящее и восходящее проектирование, многоэтапность и итерационность процесса проектирования, типизация проектных решений и унификация средств проектирования, являются необходимой основой современных проектирующих систем.
Анализ проектов, выполненных с использованием систем комплекса CREDO, показывает, что, руководствуясь этими принципами, проектировщики достигают высокого уровня качества проектных решений по функциональным, конструкторским и технологическим показателям. Следование указанным принципам позволяет оптимизировать и сам процесс проектно-изыскательских работ, начиная от изысканий и заканчивая выпуском рабочих чертежей, и выработать рациональную технологию проектирования как в целом, так и отдельных проектных процедур и операций, в том числе сбора и обработки данных, основу которых составляют топографо-геодезические и грунтово-геологические данные.
Пользователи CREDO успешно применяют рациональные схемы получения этих данных и методики эффективного проектирования. Примером может служить технология проектно-изыскательских работ, разработанная в Хабаровском филиале ГипродорНИИ при обосновании инвестиций и разработке рабочего проекта строительства автомобильной дороги Хабаровск—Лидога—Ванино с подъездом к г.Комсомольск-на-Амуре протяженностью 800 км.
Один из важнейших участков этой дороги — Лидога—Ванино, где ранее использовались фрагменты существующих дорог для лесовозного транспорта на участках вырубок леса. В 1998 году в связи со строительством 90-километрового участка через отрог хребта Сихотэ-Алинь дорога Лидога—Ванино была достроена и эксплуатируется как дорога временного действия, связывающая краевой центр Хабаровск, г.Комсомольск-на-Амуре, районы Хабаровского края с Ванинским морским портом и с портом Советская Гавань. По дороге также идет транзитный транспорт с Сахалина в Приморский край и Амурскую область. Существующая дорога имеет грунтовое покрытие шириной 8-10 м с минимальным радиусом в плане до 30 м. Искусственные сооружения на малых водотоках — в основном деревянные трубы, на средних — деревянные мосты на ряжевых опорах, на больших — металлические балки на ряжевых опорах. Старые сооружения находятся в аварийном состоянии и требуют капитального ремонта.
На первом этапе проектно-изыскательских работ в Хабаровском геоинформационном центре были заказаны трехмерные файлы DXF, созданные на основе картографического материала М1:25000, с коридором шириной 2 км по месту предполагаемых вариантов проложения трассы.
Средствами CREDO полученные файлы DXF были конвертированы для получения файлов ТОР (топография) и АBR (ситуация), на основе которых создавалась цифровая модель местности (ЦММ) с послойным отображением информации. Это является типичным примером декомпозиции такого сложного объекта, как ЦММ, и именно такое разделение информации позволило начать структурирование проектируемого объекта и эффективно использовать проектные процедуры, основанные на принципах декомпозиции и иерархичности описания дороги как комплекса сооружений (рис. 1).
Для эффективного выполнения проектно-изыскательских работ каждая изыскательская партия в Хабаровском филиале ГипродорНИИ оснащена электронным тахеометром отечественного производства и портативным компьютером типа Notebook с программным комплексом CREDO в компоновке CREDO_DAT, CREDO_TER, CREDO_LIN, CREDO_GEO. Результаты изысканий передавались в проектные группы в электронном виде на магнитных носителях. Каждая проектная группа имеет два рабочих места CREDO в компоновке CREDO_TER, CREDO_PRO, CAD_CREDO. Такая комплектация производственных подразделений способствовала максимальной автоматизации полевых и камеральных работ и, самое главное, обеспечила получение качественной топографической основы для проектирования и эффективного генерирования вариантов трассы автомобильной дороги.
Варианты трассы прокладывались на ЦММ, созданной в CREDO. Вся автомобильная дорога со всеми ее сооружениями была привязана к абсолютной геодезической системе координат.
На стадии рабочего проектирования автомобильной дороги при составлении задания на изыскания, используя коридор ЦММ М1:25000, посредством электронных тахеометров по каждому принципиальному варианту прокладывалась полоса наземной топографической съемки М1:5000 шириной 40 м. Такая технология полосных изысканий позволила достичь высокого уровня качества проектного решения за счет направленного поиска оптимального решения в достаточно широкой полосе варьирования трассы.
Полевое геологическое и гидрогеологическое исследование участков проложения трассы с обработкой и корректировкой информации в системе CREDO_GEO позволило создать достоверную объемную геологическую модель, необходимую для построения грунтово-геологических продольных и поперечных профилей, инженерно-геологических разрезов на площадках мостовых переходов, глубоких выемок и месторождений грунтов и т.п.
В настоящее время на дороге Хабаровск—Лидога—Ванино с подъездом к г.Комсомольск-на-Амуре ведется строительство по параметрам III категории; уже построены капитальные мосты через ряд крупных рек на этой дороге: Манома, Соломи, Хича.
Показательным примером направленного поиска оптимального варианта проектного решения как составной части современной технологии проектно-изыскательских работ может служить экономическое обоснование инвестиций с детальным технико-экономическим обоснованием строительства автомобильной дороги Долматово—Няндома—Каргополь—Пудож, участок км 602-636, разработанное в ПК «Карелавтодор». Особенностью данного проекта является использование космических снимков для получения информации о гидрологии, геологии и ситуации местности. Авторы проекта считают это целесообразным для многовариантного проектирования в условиях современных технологий, поскольку стоимость таких снимков, содержащих огромное количество информации о зоне проектирования, несоизмеримо мала по сравнению с наземными изысканиями.
Проектируемый участок находится в Медвежьегорском районе Республики Карелия, на северном побережье Онежского озера, и представляет собой обход г.Медвежьегорск. Протяженность проектируемого участка составляет 32 км. Площадь участка, в пределах которого может проходить будущая трасса, равна 550 км2.
С помощью традиционных методов не представлялось возможным быстро и в короткие сроки получить информацию о геологическом, гидрологическом строении местности, ситуации и рельефе. В связи с этим в ассоциации «Совинформспутник» были заказаны спутниковые снимки данной территории. Съемка произведена в 1996 году и полностью отражает сложившуюся ситуацию. Спутниковая съемка получена в реальном масштабе 1:7000 (самый крупный масштаб, разрешенный к широкому применению, — М1:10000) в виде графических файлов (*.jpg) на компакт-дисках. Посредством специальных программ снимки были ортотрансформированы.
Одновременно с помощью пакета EasyTrace были векторизованы топографические карты масштаба 1:25000. Данные векторизации экспортированы в систему CREDO_MIX. Вся ситуация была разнесена по тематическим слоям (гидрология, леса, болота и т.д.), и полученные данные являлись рабочей ЦММ. Сопоставление картографических данных с результатами спутниковой съемки показало различие лишь в ситуации (появились новые карьеры, болота, ЛЭП, железнодорожная ветка, произошло незначительное развитие застройки и т.д.). По спутниковым снимкам были точно определены границы болот, лесов, то есть была произведена полная дешифрация снимков. Космические снимки использованы в системе CREDO_MIX как растровая подложка при проектировании плана трассы. Наряду со спутниковыми снимками были выполнены облеты на самолете, но без выполнения аэрофотосъемки, а сложные места были обследованы изыскательской группой в составе трех человек с выполнением тахеометрической съемки.
Полученная таким образом информация о геологическом и гидрологическом строении местности, о ситуации и рельефе местности позволила разработать 16 вариантов плана трассы и 64 варианта продольного профиля. Определенную сложность представляло пересечение c Беломорско-Балтийским каналом (ББК). В целях повышения эффективности всего процесса проектирования было выполнено структурирование объекта в системе CREDO_MIX с использованием принципов декомпозиции и иерархичности описания исходной информации и дороги как комплекса сооружений (рис. 2).
Для детального исследования были выбраны два варианта плана и четыре варианта продольного профиля (для каждого варианта плана) — всего восемь вариантов трассы как пространственной линии:
- Вариант 1 «Высокая насыпь» — отметка низа пролетного строения моста над уровнем воды 31 м.
- Вариант 2 «Эстакада» — в связи с тем, что перед подходом к ББК дважды пересекается р.Повенчанка, рассматривался вариант прохождения данного участка одной эстакадой.
- Вариант 3 «Поворотный мост» — пересечение ББК в одном уровне и строительство поворотного моста. Данный вариант имеет серьезный недостаток — время ожидания пропуска судов доходит до 20 мин.
- Вариант 4 «Тоннель» — строительство открытым способом тоннеля под ББК во время закрытия навигации (6 месяцев).
Технико-экономическое сравнение вариантов выполнялось по известным методикам, с расчетом единовременных и эксплуатационных затрат. В состав последних были включены автотранспортные и дорожно-эксплуатационные расходы, потери от ДТП; произведена денежная оценка времени движения пассажиров. По результатам сравнения вариант пересечения «Тоннель» оказался самым жизнеспособным и экономически целесообразным (рис. 3). На основе всей полученной информации по данному участку была создана ГИС данного проекта.
На Всероссийском совещании дорожников в Петрозаводске, который проходил в августе 2001 года, было отмечено, что технология проектно-изыскательских работ на основе космических снимков в России использована впервые и что применение спутниковых снимков должно стать нормой современного проектирования автомобильных дорог и линейных объектов в целом.
И проект дороги в Хабаровском крае, и проект дороги в Карелии стали призерами конкурса производственных проектов в рамках III ежегодной международной конференции «Современные технологии изысканий, проектирования и геоинформационного обеспечения в промышленном, гражданском и транспортном строительстве», которая прошла с 13 по 15 ноября прошлого года в Москве и собрала более 600 участников из разных регионов России и СНГ.
«САПР и графика» 2'2002
