В Новой Москве лидар ищет скрытые под землей угрозы
Специалисты Института геоэкологии РАН, МГСУ, МГУ и «Мосгоргеотреста» разработали методику, которая позволяет «заглянуть» под землю в поисках опасных понижений рельефа.
Новая Москва – это строящиеся микрорайоны и современные шоссе. Но вот земли, на которых возводятся дома и дороги, не до конца проверены. Грунты не выдерживают нагрузок. К тому же под Троицким и Новомосковским округами скрываются заброшенные каменоломни с многокилометровыми ходами и пустотами объемом до 8 тысяч кубометров. Все это представляет серьезную геологическую опасность для растущего мегаполиса.
Ответом на угрозу стала автоматизированная система обработки данных лазерного сканирования (LiDAR). На тестовом участке площадью 8 кв. км в поймах Десны и Пахры она выявила 392 локальных понижения рельефа глубиной более 0,3 метра.
Недра мегаполиса
Как показало исследование, основная угроза исходит не от природных карстовых процессов – их ученые насчитали лишь шесть. Абсолютное большинство провалов связано с деятельностью человека. 234 понижения – это результат строительных или археологических работ, а 152 впадины образовались из-за оседания грунта над пустотами старых каменоломен. Например, объем пустот каменоломни «Рыбинская-1» составляет 8576 кубических метров. Такие объекты, по мнению исследователей, даже более опасны, чем природные карстовые полости, ведь они расположены всего в нескольких метрах от поверхности и накапливают вышележащий грунт, что может привести к деформации сооружений при любых изменениях природных условий.
Новый алгоритм будет автоматически обрабатывать массивы данных, превращая облако точек в цифровую модель рельефа с разрешением 0,2 метра на пиксель. Ученые планируют районировать Новую Москву по степени опасности, объединив LiDAR-данные, архивную информацию и результаты полевых выездов. Но будущее – за полной интеграцией этой системы в городской цифровой двойник.
Почва под ногами
Цифровые двойники становятся важным инструментом управления рисками. Ученые Института Карпинского решили «заглянуть» в недра Санкт-Петербурга и создали 3D-модель подземного пространства города на Неве. Специалисты оцифровали и объединили информацию почти из 10 тысяч скважин – от мелких инженерно-геологических выработок до сверхглубоких буровых. Цель вполне практичная – дать проектировщикам, инженерам, строителям объективную информацию о том, что ожидает их под землей. Цифровой двойник подскажет, где лучше проложить ветку метро или построить многоэтажный дом.
А при реконструкции стадиона «Лужники» специалисты НИИОСП им. Н.М. Герсеванова столкнулись с проблемой юрских глинистых отложений и необходимостью сохранения исторического фасада. На программном комплексе PLAXIS 3D они смоделировали воздействие строительных работ, что позволило не только повысить надежность прогнозов, но и снизить стоимость фундамента за счет детального анализа грунтов.
Ученые Пермского Политеха разработали 3D‑модель цифрового двойника скважины, который с точностью до 95% прогнозирует распределение тепла при добыче арктической нефти. Новая модель помогает определить, как эффективно разогревать высоковязкую нефть паром, не разрушая вечную мерзлоту и не повышая риск аварий.
Платформу для создания цифровых двойников создали в Университете Иннополис. Она может быть «настроена» для любого города и вести управление системой ЖКХ, экологический мониторинг и видеонаблюдение, позволяя моделировать нагрузку на инфраструктуру до начала строительства.
Умный и безопасный город
Разработка московских геологов – инструмент для предиктивного моделирования. Данные о карстовых рисках и старых выработках «накладываются» на транспортную сеть, инженерные коммуникации и планы застройки. Цифровой двойник позволит избежать ошибок прошлого, когда незнание геологии приводило к деформациям зданий и авариям. На стадии зарождения идеи будут отсекаться опасные инженерные решения.
Адаптация технологии LiDAR к условиям крупного мегаполиса со сложной геологией и плотной застройкой – это значимый практический результат. Отбор опасных участков будет вестись автоматически. Москва продолжает цифровизацию городского управления, прогнозируя состояние города, делая жизнь его жителей безопаснее.
