Общие понятия о дистанционных методах

Дистанционными методами исследования природной среды называются методы, позволяющие получать полезную информацию об исследуемом природном объекте без прямого контакта с ним.

Дистанционные методы для получения геологической и инженерно-геологической информации могут использовать изучение и анализ:

• различных физических полей, создаваемых объектами;
• особенностей их проводимости различного вида волн и электропроводности;
• собственного и отраженного излучения в различных частях спектра;
• особенностей электромагнитной индукции, т.е. изучение тех признаков объектов, которые могут фиксироваться различными приемниками на том или ином расстоянии.

Космо- и аэрофотометоды

В настоящих рекомендациях рассматривается группа дистанционных методов, которая использует в качестве носителя информации различные виды фотоматериалов, полученных с воздушных и космических летательных аппаратов, т.е. материалы космической съемки (МКС) и аэросъемки (MAC) поверхности Земли. Наряду с фотоизображениями поверхности в область изучения этой группы методов входят тепловая и радиолокационная съемка сканерного типа. Эти виды информации могут быть записаны на магнитную пленку и обрабатываться на ЭВМ.

Технологическая схема использования аэро- и космофотоматериалов

Технологическая схема использования аэро- и космофотоматериалов в инженерно-геологических транспортных изысканиях в общем виде предусматривает три обязательных периода при выполнении всего цикла работ: предполевой, полевой и послеполевой камеральный.

Предполевой период включает в себя сбор и обобщение всех доступных фондовых и литературных материалов по геологии, геоморфологии, тектонике, инженерной геологии, гидрогеологии, климату и растительности района предполагаемых работ, получение и дешифрирование МКС и MAC. Результатом предполевого периода является карта (схема) предварительного инженерно-геологического дешифрирования или (при недостатке исходной информации) ландшафтно-ситуационная схема. Масштаб и площадь охвата составляемой карты (схемы) зависят от стадии дорожных изысканий, причем масштаб увеличивается от 1:1000000 - 1:50000 на предпроектных стадиях до 1:25000 - 1:10000 на стадии проекта и рабочих чертежей, а площадь уменьшается примерно с 1000 км2 на 100 км трассы до 250 - 300 км2 на завершающих стадиях.

Составляемый материал является основой инженерно-геологического районирования территории назначения ключевых участков (см. ниже), планирования полевых наземных исследований.

Полевой период включает в себя исследования на ключевых участках, увязочные, рекогносцировочные наземные и аэровизуальные маршруты, увязывание данных дешифрирования с натурными наблюдениями, определение полноты и достоверности дешифрирования, выявление объектов (или типов объектов), пропущенных при предварительном дешифрировании.

Результатом полевого периода являются полевые инженерно-геологические карты ключевых участков (или всей территории), таблицы сопоставления инженерно-геологических объектов, их ландшафтных индикаторов и дешифровочных признаков, выявляемых на MAC и МКС.

Полевое дешифрирование проводится в бесснежный период параллельно с наземными видами исследований.

Камеральный послеполевой период - это завершение всех инженерно-геологических исследований по изучаемой территории, период синтеза всей полученной информации как дистанционными, так и традиционными наземными методами. В камеральный период проводится окончательное дешифрирование всех МКС и MAC с учетом полученных на ключевых участках дополнительных данных об инженерно-геологических объектах, их индикаторных и дешифровочных признаках, уточняются границы выделенных полей развития тех или иных типов пород (грунтов), зон распространения современных геологических процессов, аномальных состояний отложений. Данные дешифрирования увязываются с результатами буровых работ, опробования, геофизики. Результаты выносятся на стандартную топооснову требуемого для данной стадии изысканий масштаба.

Таким образом, результатом послеполевого камерального периода является инженерно-геологическая карта требуемого масштаба, которая прилагается к отчетным материалам и является основанием для принятия решений по положению трассы изыскиваемой дороги, конструкции земляного полотна, искусственных сооружений и других объектов, мер по обеспечению их качественного строительства и эксплуатации, мероприятий по защите окружающей среды. Кроме того, могут быть составлены (если это требовалось по заданию и были проведены соответствующие исследования) специальные карты, например; мерзлотная, карта трещиноватости и зон проницаемости, карты детального дешифрирования площадок раздельных пунктов, жилпоселков, неблагоприятных для строительства участков.

Принцип многократного дешифрирования

Массовое дешифрирование МКС и MAС необходимо проводить по разработанной технологической схеме не менее трех раз: в предполевой период при составлении карт предварительного дешифрирования, в полевой период при уточнении индикаторов и дешифровочных признаков инженерно-геологических объектов и построении полевых карт, в камеральный послеполевой период при выявлении окончательных контуров или положения картируемых инженерно-геологических объектов.

Кроме того, при составлении детальных и специальных карт необходимо проводить дополнительное направленное дешифрирование тех или иных видов МКС и MAC.

Таким образом, осуществляется принцип многократного дешифрирования МКС и MAC, позволяющий наиболее полно и достоверно выявить геологические объекты, определяющие инженерно-геологические условия строительства и эксплуатации проектируемых сооружений.

Комплексирование

Технологическая схема использования аэро- и космоматериалов в дорожных изысканиях предусматривает широкое комплексирование МКС и МАС как по видам съемки (черно-белая, спектрозональная, синтезированная многоканальная), так и по масштабам (от МКС масштаба 1:1000000 - 1:50000 до MAC масштаба 1:10000 - 1:4000) с общей направленностью к увеличению разрешающей способности материалов по мере углубления представлений о геологических особенностях изучаемой территории.

Вторым видом обязательного комплексирования является использование комплекса методов (как дистанционных, так и наземных). Если дешифрирование в основном обеспечивает контурную и диагностическую части составляемых документов, то методы непосредственного изучения дают возможность определить основную массу числовых параметров выявленных объектов (мощность слоев, их физические свойства, состояние).

Целесообразно комплексирование наземных геофизических и дистанционных методов, причем необходимо последовательное использование сначала космических, а затем аэроснимков. Сочетание этих методов позволяет надежно выявлять разрывные нарушения, определять их простирание, обводненность, проницаемость, тектонические и геологические границы, определять литологические комплексы.

Положение дистанционных методов в общей технологической схеме

Технологическая схема инженерно-геологических дорожных изысканий предусматривает использование всех доступных методов изучения территории предполагаемого строительства. Дистанционные методы являются лишь частью рассматриваемого комплекса методов. В то же время возможность оперативного извлечения инженерно-геологической информации о значительных площадях территории проектируемых работ определяет опережающее положение дистанционных методов по отношению к другим методам в общей технологической схеме проектно-изыскательских работ. Правильное использование опережающей аэро- и космоинформации оптимизирует проведение всего комплекса изысканий, повышает его эффективность.

Дешифрирование МКС и MAC не сокращает объемы буровых и геофизических работ на выбранных к полевому обследованию конкурентоспособных вариантах, а в некоторых случаях даже увеличивает эти объемы, выявляя участки, неблагоприятные для строительства. Но наряду с этим дистанционные методы дают возможность:

• путем вовлечения в зону рассмотрения значительной по ширине полосы варьирования предполагаемой дороги обосновать выбор конкурентоспособных вариантов и тем самым исключить из натурных обследований неперспективные варианты;
• улучшить положение выбранных вариантов, надежно определяя плановое положение неблагоприятных для строительства участков;
• обоснованно проводить поиски строительных материалов и месторождений подземных вод для водоснабжения, ограничив зоны поиска перспективными в этом плане территориями;
• провести прогноз взаимного влияния природной среды и объектов строительства, в результате чего можно обоснованно определить мероприятия как по обеспечению устойчивости сооружений дороги, так и по охране среды;
• обеспечить действенный мониторинг за состоянием уже построенных сооружений для выявления возможности возникновения больных мест или нежелательных изменений экологической обстановки и принятия своевременных мер.

Расширение зоны обследования, получение дополнительной инженерно-геологической информации при тех же или сокращенных сроках изысканий, повышение эффективности наземных работ определяют существенное улучшение качества проектов и рабочих чертежей, что в свою очередь приводит к сокращению стоимости если не строительства, то эксплуатационных расходов проектируемых сооружений.