авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Теория и практика создания геоинформационной системы в инженерной геологии

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Козловский Сергей Викторович

ТЕоРИЯ И ПРАКТИКА СОЗДАНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ В ИНЖЕНЕрНОЙ ГЕОЛОГИИ

25.00.08 – Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва 2010

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС).

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук Виктор Викторович Дмитриев
доктор геолого-минералогических наук Владимир Степанович Круподеров
доктор геолого-минералогических наук Эрнест Валентинович Калинин
Ведущая организация: Московский Государственный Строительный Университет, кафедра Инженерной геологии и геоэкологии
Защита состоится 17 февраля 2011 года в 15 час 00 мин в ауд. 5-49 на заседании диссертационного совета ДМ 212.121.01 при Российском государственном геологоразведочном университете (РГГРУ) имени С.Орджоникидзе по адресу: г.Москва, ул.Миклухо-Маклая, дом 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГГРУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 117997 г.Москва, ул.Миклухо-Маклая, д.23, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.121.01.

Автореферат разослан « ___ » декабря 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геолого-минералогических наук, доцент О.Е.Вязкова

Введение

Исследование и использование природных ресурсов, рациональное хозяйственное освоение, охрана природной среды и мониторинг, принятие практических решений, связанных с геологической средой, невозможны без достоверного информационного обеспечения. Создание геоинформационных систем (ГИС) геологической среды в инженерной геологии одна из актуальных задач наступившего столетия.

Многообразие и многокомпонентность инженерно-геологических условий, сложноподчиненный характер взаимодействия между компонентами геологической среды, отсутствие единой строгой понятийной базы, не позволили пока создать в инженерной геологии общих и формализованных моделей, отражающих особенности функционирования природно-технических систем (ПТС), позволяющих решать геологические задачи исключительно формальными методами. Наиболее рациональный путь дальнейшего совершенствования состоит в системном сочетании неформальных методов геологического анализа и применении комплексных методологических и математических подходов.

Модели ГИС в инженерной геологии следует подразделять на три основные группы:

  1. по исследуемому инженерно-геологическому процессу (процессам) или техногенному влиянию;
  2. по материалам инженерно-геологических изысканий и исследований;
  3. по виду или назначению использования участка (территории).

Все виды инженерно-геологических изысканий и исследований сопровождаются накоплением большого объема сведений различного характера и содержания. Информация поступает в виде результатов отдельных наблюдений или измерений в необобщенном или частично обобщенном виде и не может непосредственно использоваться для получения выводов прикладного или научного характера. Для использования полученной информации требуется алгоритм анализа. Только в этом случае полученные результаты могут быть пригодными для решения поставленных задач.

Актуальность темы. Получение инженерно-геологической информации требует разработку и внедрение новых технологических решений и технических средств, направленных на обработку данных прямыми и(или) косвенными методами. Проблемы накопления, переработки и хранения инженерно-геологической информации следует решать на базе внедрения и совершенствования процессов автоматизации и средств вычислительной техники с последующим созданием на их основе ГИС, позволяющей решать задачи оценки и прогноза изменения геологической среды и составляющих её компонентов.

Основным предметом исследования инженерной геологии являются природно-технические системы. На общем уровне типизации, ПТС делится на два взаимодействующих блока: природный и природно-технический. Каждый из блоков характеризуется многочисленными показателями, отражающими особенности состава, структуры и состояния ПТС. В природный блок входит информация о геолого-литологическом строении территории, геоморфологических и гидрогеологических условиях, распространении и степени активности геологических процессов, составе, структуре и свойствах грунтов. Природно-техногенный блок включает данные о зданиях и сооружениях, их состоянии и взаимодействие на компоненты геологической среды.

Внедрение алгоритмических моделей обработки информационных потоков в инженерной геологии позволяет повысить качество, достоверность и оперативность выдачи справочных, оценочных и прогнозных материалов о состоянии геологической среды и ПТС, необходимых для принятия обоснованных проектных управляющих решений.

Создание ГИС в инженерной геологии, разработка теоретических положений и методологических основ, а также принципов и методов построения, в настоящее время выделяется в одно из наиболее важных направлений при изучении геологической среды. Кроме того, создание и совершенствование ГИС на базе механизма математической обработки и моделирования геологической среды имеет основополагающее практическое значение при решении задач промышленного и гражданского строительства.

Анализ унификации, стандартизации и свертывания инженерно-геологической информации для ввода и обработки посредством процессорной техники, указывает на необходимость разработки теоретических положений по созданию ГИС в инженерной геологии. Большинство существующих информационных систем, относящихся к инженерно-геологической отрасли, не имеют блока комплексного контроля информации, что сказывается, например, на качестве выполняемых прогнозов. При этом созданные информационные системы в инженерной геологии оригинальны по целям и задачам, но носят частный целевой характер, и их следует рассматривать как необходимый этап накопления опыта в обработке информации.

Целью работы является разработка концепции, обоснование принципов и методологии создания ГИС в инженерной геологии, создание репрезентативного варианта (ГИС-модели) обработки информации и совершенствования технологии инженерно-геологических изысканий.

Для достижения поставленной цели выполнены следующие задачи:

  1. проведен анализ и систематизация опыта создания ГИС в смежных отраслях геологии;
  2. обоснован методический подход при проектировании ГИС-модели;
  3. проведена систематизация разработанных теоретических аспектов;
  4. собраны архивные материалы и систематизированы данные результатов инженерно-геологических изысканий и исследований, выполненных на произвольно взятой территории;
  5. создан репрезентативный вариант (ГИС-модель) произвольно взятой территории.

Научная новизна работы заключается в теоретическом исследовании проблем и обосновании принципов создания ГИС в инженерной геологии, приведение отдельных направлений обработки инженерно-геологической информации в единую взаимосвязанную систему. Обоснованы и систематизированы функциональные основы ГИС, как одной из основных подсистем мониторинга геологической среды, выполняющей:

    • ввод, централизованное хранение, предоставление и выдачу информации о составе, строении и свойствах геологической среды изучаемой территории (объекта);
    • автоматизацию процесса обработки первичной инженерно-геологической информации;
    • автоматизацию обеспечения технологии рационального управления инженерно-геологическими изысканиями (автоматизация управления);
    • перманентное моделирование и прогнозирование изменений геологической среды с использованием неограниченного количества инженерно-геологической информации;
    • обеспечение исследований в любом удобном масштабе;
    • проведение контроля достоверности исходной данных, полученных результатов исследования и управляющих взаимодействий;
    • переход к анализу исследуемых компонентов геологической среды в объемном (трехмерном) виде;
    • обеспечение перманентного анализа и целостности информации.

Основные защищаемые положения.

      1. Наиболее эффективным способом обработки больших объемов инженерно-геологической информации является геоинформационная система - базовое направление перманентного анализа информационных потоков и обеспечения решения задач инженерно-геологического назначения.
      2. Выбор структуры геоинформационной системы для целей инженерно-геологических изысканий и исследований геологической среды является принципиальным начальным звеном, обеспечивающим успешную реализацию проекта создания ГИС.
      3. Типологические модели геологической среды для целей ГИС базируются на системном анализе критериев оценки состояния и свойств геологической среды.
        Применение типологических моделей существенно повышает оперативность, достоверность и контроль результатов инженерно-геологических изысканий и исследований, безопасность эксплуатации зданий (сооружений).
      4. Объемная модель геологической среды (3D) становится одним из факторов, учитываемых при выборе размещения и конструкции зданий (сооружений) на предпроектных стадиях исследований, оставляя за собой в дальнейшем обеспечивающую функцию для стадии «рабочей документации».
      5. Геоинформационная система обеспечивает переход от строгой регламентации выбранного масштаба к любому, удобному для выполнения работы масштабированию, без потери информационного ресурса о составе и свойствах геологической среды.
      6. Внедрение ГИС в производственный процесс получения и использования инженерной геологической информации обеспечивает оптимальный уровень при выборе методов управления информационно-интеллектуальным потенциалом, реализацию предназначения и поддержание целостности информации, формирование вектора целей управления, рациональное принятие решений и доведение управляющих взаимодействий до контроля за деятельностью объектов управления.

Проведены практические исследования применения информационных технологий и комплекса технических средств для интерпретации результатов инженерно-геологических изысканий на территории г.Москвы. Установлены положительные и отрицательные аспекты внедрения информационных технологий и применения комплекса технических средств обработки результатов исследования геологической среды для целей ГИС.

Методика исследований основана на анализе принципов и результатов систематизации инженерно-геологической информации, методических и теоретических разработок по интерпретации полученных результатов и их организация с точки зрения системного подхода.

Практическая значимость работы. Результаты работы могут быть использованы для:

  1. разработки методических рекомендаций при создании ГИС для целей интерпретации инженерно-геологической информации;
  2. создания базового комплекса знаний по проектированию ГИС при решении задач, связанных с инженерно-геологическими изысканиями;
  3. оперативной проверки существующих и построения новых тематических геологических карт по данным инженерно-геологических изысканий;
  4. принятия управленческих решений на предпроектных стадиях и стадиях проектирования;
  5. создания первичной информации при подготовке документации относительно инвестиционной перспективы освоения территории;
  6. при чрезвычайных ситуациях для оперативного предоставления сведений различного характера и назначения;
  7. при подготовке специалистов в области инженерной геологии.

Апробация работы. Методологические аспекты применены при создании программного вычислительного инженерно-геологического комплекса в институте инженерных изысканий №56 МО РФ (СССР).

Отдельные положения внедрены при разработке расчетных схем и алгоритмов по количественной оценке оползневых склонов в Таджикистане (Институт инженерных изысканий №56 МО РФ (СССР)).

Отдельные математические положения применения расчетных методов состава геоинформационной системы защищались в качестве дипломной работы, выполненной на спецотделении МГУ (кафедра инженерной геологии, руководитель работы д.г.-м.н. Е.Н.Коломенский).

Решения отдельных вопросов работы докладывались и обсуждались при подготовке II-очереди «Системы геологической среды» в поэтапную эксплуатацию (Мосгоргеотрест). Результаты использованы при создании проекта Стандарта Предприятия СТП 2.01.00 «Стратификация грунтов при проведении инженерно-геологических изысканий на территории г.Москвы».

Методические положения применялись при выпуске технических отчетов и технических заключений по результатам выполненных инженерно-геологических изысканий и исследований на всем протяжении трудовой деятельности.

Результаты исследований и основные положения диссертации доложены и представлены автором на следующих конференциях:

  1. «Второй Общероссийской конференции изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации», ПНИИИС, Москва 21-22 декабря 2006 года;
  2. «Международной конференции «Технологии, машины и оборудование, материалы и нормативное обеспечение для подземного и высотного строительства», Москва 2527 января 2006 года;
  3. Научно-практической конференции «Геоэкологические и инженерно-геологические проблемы развития гражданского и промышленных комплексов города Москвы», Российский государственный геологоразведочный университет имени С.Орджоникидзе, Москва 2008 год;
  4. Четвертой Общероссийской конференции изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации», ПНИИИС, Москва 1819 декабря 2008 года;
  5. Пятой Общероссийской конференции изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации», ПНИИИС, Москва 1819 декабря 2008 года.

Результаты исследований и промежуточные материалы использованы и при составлении ряда тематических геологических крупномасштабных карт масштаба 1:10000 г.Москвы, в которых автор принимал участие.

Публикации. Опубликовано 20 работ. По теме диссертационной работы 15, в т.ч. в изданиях, рекомендуемых Перечнем ВАК для публикации основных положений диссертации на соискание ученой степени доктора наук, 5.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Объем работы составляет 313 страниц. Список литературы содержит 312 наименований.

В первой главе рассмотрены исторические аспекты накопления информации в инженерной геологии, изложено современное состояние проблемы, выполнен анализ специфики применения ГИС в исследованиях геологической среды.

Вторая глава посвящена теоретическим основам построения геоинформационной системы в инженерной геологии. Представлена методика построения природно-технических систем для целей организации ГИС. Определена принципиальная структура ГИС, её функциональная и обеспечивающая части. Уделено внимание основным принципам работы ГИС. Рассмотрены основные методологические аспекты построения ГИС в инженерной геологии. Выполнен анализ возможных условий управления геоинформационной системой. Отдельно рассмотрены положения, касающиеся требований к качеству информации, предъявляемые при проектировании ГИС в инженерной геологии.

Третья глава посвящена методическим аспектам построения и перспективным направлениям использования трехмерных моделей геологической среды в инженерной геологии. Рассмотрены методы, основные положения и особенности исследований и построения объемных моделей геосреды. Обоснованы приемы оптимизации видов и объемов при планировании и проведении инженерно-геологических изысканий.

Четвертая глава посвящена практической реализации выполненных исследований. Определены назначения, цели и задачи, решаемые с помощью ГИС. Описаны информационные потоки и информационное обеспечение, разработаны массивы информации, слагающие ГИС.

Диссертационная работа выполнена в ОАО «Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве» (ПНИИИС).

При подготовке диссертационной работы использовались материалы инженерно-геологических изысканий и исследований, проведенных при участии автора в процессе трудовой деятельности в Институте инженерных изысканий №56 МО РФ (СССР), Государственном унитарном предприятии «Московский городской трест геолого-геодезических и картографических работ» (Мосгоргеотрест), ОАО «ПНИИИС».

Автор выражает свою искреннюю признательность и благодарность заведующему кафедрой экологии и природопользования, декану экологического факультета Российского Государственного Геологоразведочного университета имени С.Орджоникидзе доктору геолого-минералогических наук, профессору В.Н.Экзарьяну за критические замечания при выполнении работы.

Автор выражает свою признательность доктору технических наук Л.С.Амяряну, доктору геолого-минералогических наук В.П.Хоменко, доктору геолого-минералогических наук Н.Л.Шешене за рекомендации при написании работы.

Автор благодарен Генеральному директору ЗАО «Ленинградский трест инженерно-геологических изысканий» (ЛенТИСИЗ) кандидату геолого-минералогических наук М.А.Солодухину за консультации по различным аспектам методики выполнения и интерпретации результатов инженерно-геологических изысканий.

Автор выражает свою признательность Управляющему ГУП «Мосгоргеотрест», кандидату технических наук А.В.Антипову, главному инженеру ГУП «Мосгоргеотрест» С.Г.Майорову, сотрудникам и главному инженеру отдела инженерно-геологических изысканий И.А.Николаеву за многолетнюю работу.

Автор благодарен ответственному редактору журналов «Инженерная геология» и «Инженерные изыскания» В.Н.Ананко за конструктивную работу при подготовке статей к публикациям.

Автор благодарен научному редактору журналов «Инженерная геология» и «Инженерные изыскания» доктору геолого-минералогических наук, профессору В.А.Королеву за критические замечания при подготовке статей к публикациям.

Автор считает своим приятным долгом выразить признательность генеральному директору ОАО «ПНИИИС» кандидату геолого-минералогических наук М.И.Богданову за предоставленную возможность выполнения диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.