МЕТОД ВИДЕОТЕПЛОВИЗИОННОЙ ГЕНЕРАЛИЗАЦИИ МУХАМЕДЯРОВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ, А ТАКЖЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЗАВЕРШЕННЫХ СТРОИТЕЛЬСТВОМ ОБЪЕКТОВ 2 Технология МВТГМ Закрытое акционерное общество «Институт аэрокосмического приборостроения» (ЗАО «ИАКП») г. Казань, Россия, разработало технологию Метода видеотепловизионной генерализации Мухамедярова (МВТГМ), основанную на прикладных следствиях двух лемм-гипотез: -ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ПОМНИТ О СВОЕМ ПРОИСХОЖДЕНИИ; -ГЛУБИННАЯ СТРУКТУРА ЗЕМЛИ ПОЛУПРОЗРАЧНА В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН; МВТГМ позволяет проникнуть в глубину Земли от нескольких сантиметров до сотен километров, строить объемное картирование термогеодинамических ситуаций в пространствах 2D, 3D и 4D, ранжированных в ракурсе задач исследований и услуг, позволяет вести поиск аномалий температурного поля Земли на глубинах от одного сантиметра до 400 километров, то есть определять области аномалий массаэнергетического обмена в глубинных геолого-геофизических слоях Земли. 3 Технология МВТГМ Процесс технологии делится на три этапа: 1-й этап - получение наземных, авиационных и космических видеотепловизионных снимков избыточной информации за счет использования: - нескольких спектральных диапазонов видеотепловизора; - видеотепловизора с повышенным пространственным разрешением; - видеотепловизора с повышенным температурным разрешением; - многоспектральной аппаратуры, позволяющей определение состояния поляризации исследуемого объекта и т.д. 2-й этап - вычисление в 2D, 3D и 4D пространстве объемной пространственной цифровой модели теплового поля исследуемого объекта "послойно", вплоть до заданной глубины. Используя технологию МВТГМ, повышающую температурную чувствительность более глубинного слоя от первоначальных 0,3К до 0,000001К. При этом ухудшается пространственное разрешение каждого слоя по мере увеличения глубины. Таким образом, происходит послойное проникновение вглубь исследуемого объекта, далее определяем области аномалий исследуемого температурного поля объекта и формируем критерии распознавания различных образов. 3-й этап - отраслевая интерпретация синтезированных по технологии МВТГМ видеотепловизионных снимков с использованием критериев распознавания различных образов и априорной информации различных отраслей техники: геологии и инженерно-геологических изысканий для нового строительства железных и автомобильных дорог, а также для диагностики состояния завершенных строительством объектов; геофизики, гидрологии; экологии; прогнозов стихийных и техногенных катастроф; разведки природных ресурсов (полиметаллов, углеводородов, водных ресурсов; урановых месторождений); диагностики состояния объектов теплоэнергетики (ТЭЦ), гидроэнергетики (ГЭС), трубопроводного транспорта и энергетических станций и сетей. 4 Состав работ по инженерно-геологическим изысканиям нового строительства железных дорог В целом, работы по инженерно-геологическим изысканиям включают в себя целый ряд исследований, по результатам которых и будут сделаны выводы и прогнозы: 1. Сбор и обработка исследовательских материалов прошлых лет. На этом этапе дается характеристика изученности района и его геологических условий, анализируются возможные изменения рельефа и отслеживается динамика его изменения с учетом природных и техногенных воздействий. От степени изученности территории напрямую зависят сроки проведения инженерно-геологических изысканий 2. Дешифрование аэро- и космоматериалов. Здесь проводится уточнение границ ландшафтов и генетических видов четвертичных отложений. Очерчиваются границы геоморфологических элементов и распространения в них подземных вод 3. Рекогносцировочные обследования и стационарные наблюдения. Они представляют собой визуальную оценку рельефа и описание существующих строек, карьеров или исследования грунтов. Проводятся для выяснения или уточнения физикомеханических свойств грунтов, для возможности дальнейшего проектирования оснований и фундаментов сооружений 4. Оценка рисков и опасности от геологических процессов в районах сейсмоактивных или имеющих сложные условия с возможными оползнями, карстами или селями. Составление водопроявлений вблизи площадки исследования, и отслеживают динамику развития сложных геологических процессов типа карстов, оползней или сейсмоактивности 5 Состав работ по инженерно-геологическим изысканиям нового строительства железных дорог 5. Изучение геологического строения территории (проходка горных выработок). Цель этого исследования – установить или уточнить геологические разрезы данной территории, выявить уровень грунтовых вод и выполнить отбор образцов грунтов на лабораторный анализ, где будут выявлены их свойства и минералогический состав. 6. Геофизические и гидрогеологические исследования. Выявление литологического состава горных пород и наличие водоносных горизонтов. Это необходимо для последующего расчета дренажа в период производства строительных работ 7. Лабораторные прогнозы на возможное изменение геологических условий территории 8. Камеральная обработка материалов. В процессе изысканий она проводится для контроля качества проведения работ, по их завершению, все промежуточные результаты собираются в отчет, на основании которого делают прогнозы и выводы, необходимые для подготовки строительства в период разработки проекта и рабочей документации 9. Составление технического отчета по набранным материалам исследований. 6 Организация инженерно-геологических изысканий Для проведения комплекса работа по проведения изысканий, заказчику необходимо иметь пакет документов, включающий в себя: - Техническое задание на изыскания. В нем должны отражаться объем необходимых изысканий и их состав. Иногда достаточно в задании указать параметры проектируемого объекта, тогда организация самостоятельно определит объем геологических изысканий и оценит их необходимый состав. - Топографический план (геоподоснова) с указанием подземных сооружений и существующих коммуникаций. Он необходим для выбора места разработки скважин, их правильного указания на карте при построении геологических разрезов и последующего безопасного бурения. Если топосъемка отсутствует, то это не является причиной отказа для проведения изысканий. Но повышается риск повреждения существующих подземных инженерных сетей. - Договор, это обязательный документ, в котором прописываются сроки проведения инженерных работ, устанавливается их порядок, фиксируется их стоимость и прописывается ответственность сторон. В результате проведенных инженерно-геологических исследований заказчик получает полный отчет, включающий в себя сведения по физико-географическим и техногенным условиям площадки строительства, инженерно-геологические условия со всеми характеристиками грунтов и оценкой основания, геологические и топографические карты районирования участка со всеми необходимыми данными и таблицами. Стоимость работ будет определяться в соответствии с техническим заданием и комплектацией изысканий. Она напрямую зависит от сложности инженерно-геологических условий застроечной площадки. Порядок цен на проведение комплекса работ по изысканиям в области традиционной геологии напрямую зависит от объема буровых работ. Сроки проведения исследований будут зависеть от изученности площадки строительства и также зависят от количества буровых скважин. 7 Наши геологические изыскания Предлагаемая вам новая технология МВТГМ при проведении геологических изысканий гарантирует безусловную компетентность всех действий и достоверность полученных результатов. Способности наших специалистов в исследованиях геологии под строительство многократно доказаны на практике, так что эта сложная работа будет доверена опытным экспертам с серьёзной профессиональной репутацией. Новая технология МВТГМ позволяет проводить необходимые исследования в кратчайшие сроки, существенно экономя время, необходимое для разработки и составления финального отчёта, а также существенно экономя средства (по сравнению с использованием традиционной технологии проведения инженерно-геологических изысканий). Пятнадцатилетний опыт успешной работы нашей организации в области строительной экспертизы – лучший аргумент для самого взыскательного заказчика. 8 Перечень предлагаемых услуг для нового строительства автомобильных и железных дорог •проведение геологического и геофизического картирования с построением объемной термодинамической модели: •зон разрывов и трещиноватости, зон проницаемости, •зон оползней и гидрогеологической обстановки, •зон карстово-суффозионным проявлением; •обнаружение и картирование оползней и карстовых пустот, провалов автомобильных и железных дорог; •решение задач инженерной геологии при мониторинге состояния автомобильных и железных дорог; •решение задач геолого-геофизической подосновы и экологической безопасности трасс автомобильных и железных дорог; •картирование местоположения автомобильных и железных дорог, включая объекты транспортной и объектовой инфраструктуры (линий электропередач, канализационных сетей, водоводов, теплотрасс и т.д.), с привязкой их к активным разломным зонам; •обследование и анализ технического состояния завершенных строительством автомобильных и железных дорог; •обследование и анализ технического состояния гидротехнических сооружений 9 Картирование железных дорог - Картирование железно-дорожной сети по материалам детальной космической и авиационной фото- и тепловизионной съемки - Спутниковая и авиационная видеотепловизионная съемка с высоким пространственным разрешением с применением систем глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС позволяет определить точное расположение железных дорог и выявлять отклонения от проектных решений при строительстве. - Точность определения координат составляет 0,3...2 метра. - Выходной информацией является электронная карта. 10 Геологическое и геофизическое картирование Геологическое и геофизическое картирование позволяет: - Выявлять геодинамические активные и разломные зоны по трассам проектируемых и эксплуатируемых железных дорог; - Выявлять геодинамические активные и разломные зоны в районе проектируемых, строящихся и эксплуатируемых мостовых переходов; - Обнаруживать и анализировать влияние геологических разломных зон 4-5 ранга, выявлять карстовые пустоты, провалы и пещеры, прогнозировать их развитие и оценить степень влияния на технические объекты железнодорожного хозяйства; - Обнаруживать потоки подземных вод и оценить их мощность, направление и степень влияния на объекты железнодорожного хозяйства; - Обнаружить активизацию и оценить степень влияния на объекты железнодорожного хозяйства эрозионных, оползневых и обводняющих процессов. 11 Геологическое и геофизическое картирование Разломная зона 4 ранга Выявление геодинамических активных и разломных зон в районе строящихся мостовых переходов. Тепловизионная космическая съемка в диапазоне длин волн 814 мкм и использование специальных методик обработки тепловизионных изображений позволяет выявлять геодинамические активные и разломные зоны в районе расположения проектируемых и строящихся мостовых переходов. Для тематической обработки используется оригинальная методика повышения температурной чувствительности тепловизионных изображений для выделения аномальных геологических структур. Космическая съемка аппаратурой МСУ-В (Институт аэрокосмического приборостроения, г.Казань), установленной на ИЗС «Океан-О». Произведена геометрическая коррекция и повышена температурная чувствительность специальными методами тематической обработки изображения. Вверху прриведен фрагмент необработанного изображения. Район съемки: Республика Татарстан (район строящегося моста через р.Кама). Спектральный канал 8 (10,3 - 12,0 мкм). 12 Геологическое и геофизическое картирование КАЗАНЬ 4 3 ж 5 1 7 7 а 2 6 Выявление геодинамических активных и разломных зон по трассе проектируемых и эксплуатируемых железных дорог и мостовых переходов Многоспектральная космическая съемка позволяет обнаружить геодинамические активные и разломные зоны в районе расположения железнодорожной сети и мостовых переходов. Выходной информацией являются: тематическая карта с нанесенной железнодорожной сетью с указанием разломных и геодинамических активных зон, технический отчет с прогнозом их влияния на железнодорожную сеть. Космическая съемка аппаратурой МСУ-В (Институт аэрокосмического приборостроения, г.Казань), установленной на ИЗС «Океан-О». Район съемки: Республика Татарстан (район строящегося автодорожного моста федерального значения – на снимке обозначен как область 1). Дешифрирование и анализ изображения позволяют сделать следующие выводы: - цветным пунктиром выделены геодинамические активные зоны 4 и 5 ранга; - красным цветом выделены геологические аномалии и области их проявления. 13 Геологическое и геофизическое картирование А Развивающееся карстовое образование Б Обнаружение геологических разломных зон и карстовыхпустот в районе расположения железных дорог На снимках приведен результат тематической обработки по выявлению карстовых провалов и пустот вблизи железнодорожной ветки на участке Зеленый Дол –Йошкар-Ола (республика Марий Эл) по результатам видеотепловизионной съемки аппаратурой ТАВР-ВТК, установленной на вертолете Ми-8. Анализ снимка в инфракрасном тепловом диапазоне 8-13 мкм (снимок А) позволил выявить новое карстовое образование, не видимое в видимом диапазоне электромагнитного спектра (снимок Б). Карстовый провал, засыпанный песком Вертолетная тепловизионная съемка аппаратурой ТАВР-ВТК, установленной на борту вертолета Ми-8. Произведена геометрическая коррекция изображения. Район съемки: Республика Марий-Эл (железнодорожная ветка г.Зеленодольск – г.Йошкар-Ола, район пос. Помары). Высота: 1344 м. Скорость: 171 км/ч. А. Исходный тепловизионный снимок с исправленной геометрией. Б. Материалы видеосъемки. 14 Геологическое и геофизическое картирование 4 5 6 4 Ночная авиационная тепловизионная съемка аппаратурой ТАВР. Район съемки: участок Ялта-Севастополь. Высота: 6400 м. Обнаружение потоков подземных вод и оценка их влияния на железнодорожную сеть Авиационная тепловизионная съемка с больших высот позволяет обнаружить и производить картирование подземных водных потоков, областей с аномальными проявлениями геологического характера. Выходной информацией являются электронная тематическая карта с нанесенной железнодорожной сетью с указанием подземных водных накопителей и водных потоков, направления их течения и оценкой объема водотока, а также технический отчет с прогнозом влияния геологических, геофизических и гидрогеологических факторов на состояние железнодорожного полотна и других объектов железнодорожного хозяйства. На снимке приведен результат тематической обработки по выявлению потоков подземных вод вблизи автомагистрали Ялта–Севастополь по результатам тепловизионной съемки аппаратурой ТАВР-ВТК. Тематическое дешифрирование и анализ теплового изображения позволяют сделать следующие выводы: 1 - природный накопитель подземных вод; 2 - фильтрационные процессы подземных вод близкого залегания в море; 3 - область повышенной концентрации изотерм (зона с аномалиями геологического характера); 4 - автомобильная дорога; 5 - море; 6 - выходы скальных пород. 15 Диагностика рельсов, опор и пролетных строений мостов Наземная тепловизионная съемка тепловизионным комплексом. Район съемки: Казанский участок Горьковской железной дороги. Место стыка характеризуется повышенной температурой Пример наземной видеотепловизионной съемки железнодорожного полотна. На тепловизионном снимке, сделанном при помощи портативной длинноволновой тепловизионной камеры, представлен участок рельсового пути. Съемка произведена через 3 минуты после прохождения грузового состава. Место стыка рельсов характеризуется повышенной температурой вследствие повышенных механических напряжений. 16 Мониторинг технического состояния оборудования объектов электроснабжения Перспективным направлением использования видеотепловизионной съемки является мониторинг технического состояния оборудования объектов энергоснабжения железнодорожного хозяйства. Тепловизионная методика диагностики может использоваться для решения следующих задач: Обнаружение перегрева электрических контактов и шинок; Обнаружение нарушений электрической изоляции; Контроль температурного режима работы трансформаторов подстанций и электрических приводов оборудования; Определение мест и величины стока электричества на высоковольтных изоляторах, в трансформаторах, в масляных выключателях и участках контактной сети. Возможно проведение авиационной тепловизионной съемки для обследования протяженных электрических линий и наземной видеотепловизионной съемки для обследования локальных объектов. 17 Карта блоково-разломных структур территории морского порта Туапсе 1-1 - Участки предразрушения Западного волнолома. 2-1; 2-2; 2-3; 2-4 - Участки предразрушения Юго-Западного волнолома. 3-1; 3-2; 3-3 - Участки предразрушения Южного волнолома. 4-1 - Опасные участки нефтеналивного причала №1. 4-2 - Опасные участки нефтеналивного причала №4. 4-3 - Опасные участки пассажирского причала №7. 4-4 - Опасные участки сухогрузного причала №10. Карта блоково-разломных структур территории морского порта Туапсе с отображением мест наиболее вероятного предразрушения портовых сооружений 18 Совмещение изображений Таманского полуострова 1-1 – Опасный участок морской соединительной эстакады ОАО «Тольяттиазот» 1-2 – Опасный участок морской соединительной эстакады ОАО «Тольяттиазот» Таманский полуостров. Морской порт Тамань. 1-3 – Опасный участок морской соединительной эстакады ОАО «Тольяттиазот» 1-4 – Опасный участок морской соединительной эстакады ОАО «Тольяттиазот» 1-5 – Опасный участок морской соединительной эстакады ОАО «Тольяттиазот» 1-6 – Опасный участок морской соединительной эстакады ОАО «Тольяттиазот» 2-1 – Опасный участок морской соединительной эстакады ЗАО «Тамань нефтегаз» 3-1 – Опасный участок морской соединительной эстакады ООО «Пищевые ингредиенты» 3-2 – Опасный участок морской соединительной эстакады ООО «Пищевые ингредиенты» 3-3 – Опасный участок морской соединительной эстакады ООО «Пищевые ингредиенты» 3-4 – Опасный участок морской соединительной эстакады ООО «Пищевые ингредиенты» 3-5 – Опасный участок морской соединительной эстакады ООО «Пищевые ингредиенты» 4-1 – Участок предразрушения шести резервуаров хранения жидких углеводородов ЗАО «Тамань нефтегаз» 5-1 – Участок предразрушения берегового склада минеральных удобрений ОАО «Тольяттиазот» 5-2 – Участок предразрушения железнодорожных путей ОАО «Тольяттиазот» 6-1 – Участок предразрушения берегового ск4лада минеральных удобрений ОАО «Тольяттиазот» 6-2 – Участок предразрушения берегового ск4лада минеральных удобрений ОАО «Тольяттиазот» 19 Совмещение изображений речного порта г. Ульяновск 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 - участки предразрушений заградительного мола. 3-1 3-2 4-1 4-2 4-3 2-4 2-3 2-1 - участки предразрушений грузового причала №1. 2-2 - участки предразрушений грузового причала №4. 2-3 - участки предразрушений грузового причала №6. 2- 4 - участки предразрушений причала частных маломерных судов. 3-1, 3-2 - участки предразрушений дамбы речного моста. 4-1, 4-2, 4-3 -участки предразрушений полотна железной дороги. 1-4 1-3 2-2 1-2 1-1 2-1 Объединение изображения высокого разрешения и блочно-разломной структуры в районе речного порта г. Ульяновска . Глубина 190 м. Нанесен план разрезов по обе стороны от железной дороги и место предразрушения дамбы ведущей к старому мосту. 20 Тепловое изображение дамбы железнодорожного и автодорожного моста в районе речного порта г. Ульяновска 3-2 3-1 Тепловое изображение дамбы железнодорожного и автодорожного моста в районе речного порта г. Ульяновска, полученное с аппаратуры ТАВР-М, установленной на самолете Ан-30. Высота h=2 км, пространственное разрешение на земле δ=10-см. Места наиболее вероятного предразрушения сооружений. 3-1,3-2 - участки предразрушений дамбы речного моста. 420079, Российская Федерация, Республика Татарстан г.Казань, ул.Зинина д.9/23 Тел/факс: +7(843)238-37-38 +7(843)238-55-66 E-mail: m.robert17@mail.ru №9/23 Zinin Street, Kazan, Republic of Tatarstan Russian Federation, 420079.. Telephone/Fax: +7(843)238-37-38 +7(843)238-55-66 E-mail: m.robert17@mail.ru