Туристско-рекреационный комплекс «Эльбрус»

Воздушное лазерное сканирование в условиях высокогорья

Аэросъемка для разработки проекта планировки территории туристско-рекреационной особой экономической зоны в границах Эльбрусского муниципального района Кабардино-Балкарской Республики (ВТРК «Эльбрус»).

Общая площадь исследуемой территории 2682 гектар.

Перепад высот объекта работ:

5621м – 2180м = 3441м

Цели и задачи проекта

Цель: Получение материалов для разработки проекта планировки территории туристско-рекреационной особой экономической зоны в границах Эльбрусского муниципального района Кабардино-Балкарской Республики (ВТРК «Эльбрус»).

Задачи:

  • Создание планово-высотной опорной геодезической сети; 
  • Воздушное лазерное сканирование и цифровая аэрофотосъёмка;
  • Измерение точек планово-высотного контроля  данных ВЛС;
  • Выполнение первичной обработки данных ВЛС;
  • Полевое дешифрирование М 1:2000;
  • Создание цифровых топографических планов М 1:2000 и М 1:5000, с сечением рельефа через 1м.
SONY DSC

Особенности реализации проекта

Основной особенностью проекта можно смело назвать высокогорное расположение объекта работ. Максимальная по высоте точка объекта – восточная вершина Эльбруса с отметкой 5621м. н.у.м.

В этих обстоятельствах выполнить условия Задания и уложиться в отведенные договором сроки стало возможным только с использованием технологии воздушного лазерного сканирования, а так же с привлечением  мощного вертолета Ми-8 МТВ с опытным экипажем из Авиационно-спасательного центра Северо-Кавказского регионального центра МЧС России.

 

Достаточно высокие требования к точности и плотности данных, обусловили необходимость выполнения аэросъемочных проходов на высотах не более 1500м над рельефом, но при этом огромный (около 3,5 км) перепад высот на объекте съемки и необходимость выполнения отдельных проходов лазерного сканирования на абсолютной высоте – более 6000 м н.у.м., однозначно определили наше решение по выбору такого достаточно редко используемого для аэросъемки воздушного судна. 

Только МИ-8 МТВ имеет практический потолок 6000 м, высокую скороподъемность (более 9 м/с) и при этом возможность выполнения съемки на скоростях ниже 150 км/ч. с установкой оборудования внутрь отапливаемой кабины.

Но даже такой подготовленный к высокогорью вертолет не имеет герметичную кабину, что приводит к обязательному использованию выше 5000 м всеми членами экипажа и аэросъемочной бригады кислородного оборудования.

Используемое оборудование

ВОЗДУШНЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ СКАНЕР RIEGL LMS-Q780

На сегодняшний день, в России самый современный воздушный лазерный сканер дальнего действия от мирового лидера в производстве LiDAR систем, обладающий следующими характиристиками:

  • Мощный лазерный излучатель
  • Предназначен, как для крупномасштабного картографирования больших площадей, так и для коридорного сканирования линейно протяженных объектов.
  • Высота съемки до 4700м над поверхностью 
  • Максимальная высота использования по давлению до 5800м н у. м.
  • Идеально подходит для лазерного сканирования сложного и высокогорного рельефа за счет возможности работать на больших высотах при сохранении высокой частоты сканирования.
  • Нет необходимости в огибании рельефа и многократного сканирования на различных высотах (для рельефа с резкими значительными перепадами высот). 

Создание опорной геодезической сети

В рамках создания плановой и высотной геодезической основы, перед началом выполнения полетов были, заложены 6 новых скальных марок, а так же использовались 4 ОГС, переданные заказчиком, заложенные в 2015 и 2013 годах в рамках предыдущих изысканий по объектам:

  • «Пассажирская подвесная канатная дорога «Станция Мир – станция Гара-Баши»;
  • «Проект создания туристического кластера Всесезонный туристско-рекреационный комплекс «Эльбрус-Безенги».

Для закладки реперов использовался Бензиновый перфоратор-отбойный молоток М58-01 ТехМаш и морозостойкий цемент.

Базовые станции

Наземное обеспечение аэросъемочных работ осуществлялось путем установки спутникового GNSS оборудования на 2-х базовых станциях на объекте съемки и выполнения на них спутниковых наблюдений во время проведения аэросъемочных полетов. 

База BS1 устанавливалась на вновь заложенном пункте РП-ГП1 в районе 400м на северо-восток от станции канатной дороги «Мир». 

База BS2 устанавливалась на пункте ОГС, заложенном в 2013 году в районе поселка Азау, в рамках «Проект создания туристического кластера Всесезонный туристско-рекреационный комплекс «Эльбрус-Безенги».

Проведение аэросъемочных полетов

В соответствии с требованиями инженерно-топографическим планам масштаба 1:2000, изложенным в Техническом задании, были выбраны следующие параметры сканирования и аэрофотосъемки:

Высота съемки (над средним уровнем рельефа): От 400 до 1500 м

Скорость носителя:90-140 км/час

Частота импульсов сканера:400 КГц

Поле зрения сканера:60 градусов

Средняя плотность точек лазерных отражений:5 на кв.м

Средняя ошибка определения плановых координат точек, не хуже:25 см

Средняя ошибка определения высоты точек, не хуже: 10 см

Размер стороны пиксела аэрофотоснимка на земле, не более: 18 см

Продольное перекрытие снимков: 60%

Поперечное перекрытие снимков: 30%

Во время первого полета было отснято более 90 % объекта работ. Вследствие сильного ветра около 15 м/сек на высоте более 5500м, съемка вершины Эльбруса в этом полете так и не представилась возможной. 

Порывы сильного северного ветра, проходя через вершину образовывали сильнейшие нисходящие потоки, прижимая воздушное судно к южным склонам, не позволяя борту набрать необходимую для съемки высоту. 

Соблюдая правила безопасности полетов, командиром ВС совместно с руководителем аэросъемочных работ было принято решение отложить съемку оставшегося участка на безветренную погоду.

После постоянного мониторинга прогноза метеоусловий на вершине Эльбруса и установления слабого (менее 8 м/с) ветра на высотах от 5000 до 6000м н.у.м. и облегчения ВС за счет минимальной заправки топливом, был выполнен завершающий полет, в котором удалось не только отснять недостающий участок на вершине, но провести дополнительные калибровочные проходы вдоль склона.

Во время полета был установлен рекорд абсолютной высоты проведения ВЛС на территории России – 6143 м н.у.м.

Точность и качество выполненных работ

Для контроля качества выполненных аэросъёмочных работ было проведено измерение контрольных точек на территории объекта съемки. На участке была выполнена съёмка отметок рельефа и наземных опознаков (местных предметов с чёткими контурами, однозначно  опознаваемыми на лазерных данных и аэроснимках), для контроля геометрических параметров создаваемых ортофотопланов и ЦМР. 

После получения предварительных результатов лазерного сканирования было произведено сравнение координат опознаков и отметок рельефа, полученных из наземных измерений на контрольных участках, с данными, полученными по результатам ВЛС.

MTA зоны

Высота ТЛО над уровнем моря – 5000 м

Высота полета над повехностью земли – 1030 м

Переход между МТА3 и МТА4

Средняя плотность точек на данном участке 15 т/кв.м

Средняя плотность точек на нижней полосе перехода 5 т/кв.м

Средняя плотность точек на верхней полосе перехода 10 т/кв.м

Расстояние между полосами перехода 100 метров

Ширина полос перехода 5-8 метров

Коэффициент отражения поверхности 30% (мокрый лед)

 

Результаты работ по ВЛС

Поляна Азау
фрагмент ортофотоплана
Поляна Азау
фрагмент цифровой модели местности
Поляна Азау
фрагмент цифровой модели рельефа
Поляна Азау
фрагмент топографического плана М1:2000
Южный склон г. Эльбрус
ЦМР, Южный склон г. Эльбрус
Номинация "Лучшая практика проведения геодезических и картографических работ 2015г."
Национальный союз изыскателей