Цифровые методы изысканий: дроны и искусственный интеллект

Инженерно-геодезические испытания — важная часть подготовки к проектированию и строительству объекта. Современные цифровые методы в этом процессе сегодня играют ключевую роль, позволяя специалистам решать сложные задачи с высокой точностью и эффективностью.

Лидар

Лидар (Light Detection and Ranging) — это метод активного дистанционного зондирования, который использует лазерное излучение для измерения расстояний и создания точных трехмерных моделей местности и объектов. Лидар может устанавливаться на автомобилях, самолетах или даже спутниках.

Лидарная съемка — это быстрый и эффективный метод дистанционного зондирования для сбора измерений и создания 3D-моделей и карт объектов и окружающей среды. Система вычисляет, сколько времени требуется лучам света, чтобы попасть на объект или поверхность и отразиться обратно к лазерному сканеру. Затем расстояние вычисляется с использованием скорости света и с помощью точек составляется изображение.

Существует множество вариантов использования лидара. К ним относятся гражданское строительство и геодезия, от автомагистралей и дорожных работ до строительства мостов.

• Скорость. Лидар может собирать сотни тысяч точек в секунду, что делает его исключительно быстрым методом съемки.
• Точность. Лидарные системы собирают плотные данные с очень небольшим пространством между точками. Это означает, что результаты отличаются высокой точностью. Эти данные позволяют профессионалам составлять графики и моделировать природные и искусственные географические объекты с уровнем точности, необходимым для планирования детальных проектов.
• Гибкость. Ручные устройства идеально подходят для лазерного сканирования и могут устанавливаться на автомобили, столбы или дроны. Данные лидара можно собирать в любое время дня и ночи, поскольку в качестве инструмента измерения он использует свет.
• Безопасность. Лидарные системы управляются удаленно, что делает их хорошим выбором для мест, где может быть небезопасно работать или находиться длительное время людям.

Геоинформационные системы

Географические информационные системы — важнейшее программное обеспечение в гражданском строительстве. Оно используется для хранения, обработки и визуализации данных, связанных с местоположением на поверхности земли.

• Это ПО позволяет инженерам-строителям и специалистам в области строительства визуализировать сложные геопространственные данные на интерактивных картах и 3D-моделях.
• обеспечивает интеграцию различных уровней данных, таких как топография, землепользование, инфраструктура и экологическая информация. Это упрощает выявление потенциальных проблем и возможностей между различными элементами, включая инфраструктуру, инженерные коммуникации и особенности земли.
• ПО анализирует экологические риски, используя данные в режиме реального времени, такие как загрязнение воздуха, наводнения, эрозия почвы.

Дроны

С помощью дрона можно выполнять топографические съемки того же качества, что и высокоточные измерения, полученные традиционными методами, но за меньшее время. Это существенно снижает стоимость обследования участка и рабочую нагрузку специалистов на местах.

Во время съемки дроном с помощью RGB-камеры земля фотографируется несколько раз под разными углами, и каждое изображение помечается координатами. На основе этих данных можно создавать ортомозаические изображения с географической привязкой, модели рельефа или 3D-модели территории проекта.

• Съемка топографических данных с помощью дрона происходит в пять раз быстрее, чем с помощью наземных методов, и требует меньше рабочей силы.
• За один полет дрона производятся тысячи измерений, которые могут быть представлены в различных форматах (ортомозаика, облако точек, DTM, DSM, контурные линии и т. д.). Каждый пиксель созданной карты или точки 3D-модели содержит 3D-географические данные.
• Беспилотник для аэросъемки может летать практически в любом месте.

Искусственный интеллект и анализ данных

Алгоритмы машинного обучения и анализа данных помогают обрабатывать и анализировать большие объемы информации, выявлять скрытые закономерности и предсказывать будущие события. В инженерных изысканиях они могут использоваться, например, для прогнозирования поведения конструкций или оптимизации производственных процессов. Потенциал ИИ в области обработки геодезических данных огромен.

Он может делать прогнозы с уровнем точности, который был бы невозможен для человека. Эта возможность особенно полезна в таких задачах, как выявление изменений земной поверхности с течением времени, прогнозирование стихийных бедствий, таких как землетрясения и оползни, и мониторинг изменения климата.

• Алгоритмы ИИ могут анализировать данные из различных источников, включая спутники, наземные датчики и аэрофотосъемку, для получения полной картины физических характеристик земли.
• ИИ способен автоматически обрабатывать и анализировать большие объемы данных, собранные при инженерных изысканиях. Это включает в себя анализ геоданных, аэрофотоснимков и результатов измерений. ИИ может выявлять закономерности, шаблоны и аномалии в данных, что помогает улучшить точность и качество анализа.
• ИИ позволяет строить математические модели, которые предсказывают поведение объектов и процессов на основе имеющихся данных. Это полезно при оценке структурной надежности, гидродинамических расчетах и других инженерных задачах.
• Методы машинного обучения позволяют ИИ «учиться» на основе данных и принимать решения на основе опыта. Это может быть полезно, например, при автоматическом обнаружении дефектов на инфраструктурных объектах или при оптимизации процессов.
• ИИ позволяет создавать виртуальные модели и симуляции инженерных систем и структур. Это позволяет проводить тестирование и анализ без необходимости создавать физические прототипы, что может сэкономить время и ресурсы.

Виртуальная и дополненная реальность

VR и AR позволяют инженерам визуализировать проекты в виртуальном пространстве или в дополненной реальности, что помогает в планировании, обучении персонала и принятии решений. Эти технологии также могут использоваться для виртуальных обходов стройплощадок.

• Один из лучших способов использования виртуальной реальности и дополненной реальности для геодезии и проектирования — это использование в качестве учебного пособия. Данные могут накладываться друг на друга в реальном мире в режиме реального времени.
• Метод можно использовать в качестве инструмента визуализации для клиентов. Инженеры могут использовать виртуальную реальность, чтобы показать, как будут выглядеть сооружения, такие как мосты, на месте.
• VR позволяет инженерам и архитекторам просматривать и взаимодействовать с трехмерными моделями проектов в полностью иммерсивной среде. Это помогает лучше понимать конструкцию, форму и распределение элементов проекта.
• AR позволяет проецировать виртуальные объекты и информацию на реальные объекты или местности. Это может быть полезно при планировании строительства и ремонта.
• Инженеры могут использовать AR для получения доступа к важной информации и инструкциям в реальном времени на стройплощадке, что улучшает точность и эффективность работ.

Использование цифровых методов в инженерно-геофизических изысканиях позволяет улучшить визуализацию, обучение, планирование и взаимодействие с данными, что способствует более качественной и эффективной работе над проектами.