Географічні інформаційні технології для сталого розвитку країн Східного сусідства(GIDEC)

НАВЧАННЯ З КУРСУ “СУЧАСНЕ ГЕОДЕЗИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ” У КОРОЛІВСЬКОМУ ТЕХНОЛОГІЧНОМУ ІНСТИТУТІ В СТОКГОЛЬМІ (ШВЕЦІЯ)

Київський національний університет будівництва і архітектури є учасником проекту TEMPUS-IV Європейської комісії ”Геоінформаційні технології для сталого розвитку країн східного сусідства (Geographic information technology for sustainable development in Eastern neighbouring countries ).

За програмою цього освітянського проекту, в якому приймають участь університети Вірменії, Іспанії, Молдови, Німеччини, України та Швеції, передбачається удосконалення структури та змісту навчальних програм підготовки бакалаврів та магістрів в сфері геоінформатики та геодезії.

Черговим етапом даного проекту були інтенсивні навчальні курси в Королівському технологічному інституті (KTH) у Стокгольмі (Швеція) на кафедрі геодезії та геоінформатики, школи архітектури та антропогенного середовища, що відбулися з 16 по 29 травня 2011 року.

У цих курсах взяли участь 12 молодих викладачів з 5 університетів із трьох країн-партнерів: України, Молдови та Вірменії. Україну представили два університети: Київський національний університет будівництва та архітектури (Т. Квартич, О. Дроздівський) та Національний університет “Львівська політехніка” ( Ю. Голубінка, О. Заяць, Р. Яхторович, В. Тарнавський). Представником від Молдови був Технічний університет Молдови (А. Многодетна), від Вірменії Єреванський державний університет архітектури та будівництва ( Н. Гюр’ян, С. Товмасян, А. Степанян) та Державний вірменський аграрний університет ( А. Хакобян, М. Мкртчян).

Навчальний курс, що був підготовлений та проведений кваліфікованими викладачами інституту і запрошеними спеціалістами, фокусувався на нових технологіях та новому геодезичному обладнанні, таких як:

  • наземне та повітряне лазерне сканування;
  • GNSS (Глобальна навігаційна супутникова система) приймачів від Leica та Trimble;
  • сучасні електронні тахеометри, включаючи сервопривідні станції з автоматичним блокуванням (autolock);
  • інерціальна навігаційна система (INS).

На додаток до теоретичних досліджень, було організовано три навчальні поїздки для учасників курсу:

  • відвідання музею Васа для ознайомлення з геодезичними методами вимірюваннями деформацій;
  • поїздка до фабрики Trimble в Стокгольмі;
  • ознайомча поїздки до Національної земельної служби Швеції.

Королівський технологічний інститут (КТН) заснований у 1827 році, є одним із провідних університетів Європи та входить до трійки найкращих технічних та дослідницьких установ Швеції. Освітня та дослідницька діяльність охоплює широкий спектр предметів від наукових до інженерії, з усіма її відгалуженнями, такими як: архітектура, організація промислового виробництва, менеджмент, містобудування, наукова робота та технічна екологія.

КТН має обширні міжнародні дослідницькі програми та освітні програми обміну з університетами та коледжами, в основному в Європі, США, Австралії та Азії. Університет бере активну участь у різних програмах досліджень ЄС, а також співпрацює зі шведськими та міжнародними агентствами.

КТН є інтернаціональним університетом. Кількість студентів за обміном та інтернаціональних студентів магістрів зростає щороку. Зараз там навчається близько 18000 студентів.

Організація навчального курсу «Інтенсивні навчальні курси з сучасного геодезичного обладнання» у КТНСтокгольм, Швеція.

В рамках даного навчального курсу для викладачів з країн-партнерів були організовані лекції з таких тем:

  • технології лазерного сканування та застосування;
  • повітряне лазерне сканування та обробка даних;
  • системи мобільного картографування;
  • сучасні тахеометри: робота в полі та обробка даних;
  • GPS: система, приймачі, статична та кінематична зйомка, DGPS;
  • наукові дослідження в KTH;
  • кінематичне знімання в режимі реального часу (RTK);
  • інерціальна навігаційна система (INS) та гіротеодоліт.

Під час лекцій про лазерне сканування слухачі ознайомились з технологією лазерного сканування та його базовими принципами, геоприв’язкою за допомогою GNSS/IMU, перевіркою якості даних, їх класифікацією, ущільненням TIN-моделей, обробленням даних у програмному середовищі MicroStation, сферами застосування оброблених даних, а також про діяльність компанії Blom, яка є провідним європейським постачальником послуг збору, оброблення та моделювання географічної інформації, у створенні нової національної моделі висот Швеції.

Про систему мобільного картографування розповіли представники компанії Visimind AB, що була заснована в 1997 році як продовження досліджень, проведених в Королівському технологічному університеті. Наукові роботи цієї компанії орієнтовані на технології MMT (Mobile Mapping Technology), автоматизовані методи вимірювання і системи інвентаризації інфраструктури на основі ГІС та чисельний аналіз цифрових зображень. На прикладі реального проекту, зйомки міста Стамбул (Туреччина), розповіли про технологію мобільного картографування, яку застосовували для знімання фасадів будинків, вулиць, доріг та ін. Також продемонстрували інші завершені проекти зі застосуванням лазерного сканування.

Крім цього викладачі прослухали курс лекцій з GPS вимірювань, що включав принципи GPS позиціонування, джерела помилок та їх усунення, методи спостереження, GPS сигнал, коди та носії, DGPS технологія для підвищення точності GPS, що використовується для виключення атмосферних спотворень сигналу на приймачах, тощо.

Інерціальні навігаційні системи (INS) принцип дії та їх складові, з різними видами акселерометрів та гіроскопів, джерела помилок INS, їх вплив та методи їх усунення, GPS/INS інтеграція, централізоване та децентралізоване оброблення даних та інше.

Практичні заняття включали:

  • наземне лазерне сканування з використанням лазерного сканера HDS 2500;
  • оброблення даних лазерного сканування з використанням програмного забезпечення Cyclone;
  • практична робота з GNSS приймачами Leica та Trimble;
  • практична робота з тахеометрами Leica та Trimble;
  • програмне забезпечення GPS та оброблення даних;
  • зйомка в режимі RTK. Інтеграція GPS та тахеометрів.

Практичні заняття з наземного лазерного сканування проводились з використанням лазерного сканера HDS 2500 виробництва Leica Geosystems.

Отримані скани обробляли та зшивали у відповідному операційному програмному забезпеченні Cyclone 5.1, яке було розроблено фірмою Cyra Technologies для ефективної роботи всіх Leica HDS скануючих систем. Саме Cyclon став промисловим стандартом для отримання хмар точок, їх оброблення та інтеграції інформації в звичайних CAD -додатках.

Рис.1 Скан учасників проекту отриманий лазерним сканером HDS 2500

Під час практичних робіт з тахеометрами Leica TCRP 1201 та Trimble R7 кожен мав змогу ознайомитися з цими приладами та особисто випробувати їх, виконати зйомку прилеглої території в режимі RTK.

Практичні заняття з GNSS приймачами Leica та Trimble також включали польові роботи на території інституту з подальшим камеральним обробленням отриманих результатів.

Візит до музею Васа. Васа - це єдиний у світі корабель XVII століття, що зберігся до наших днів. Завдяки тому, що збереглося більше 95% первинних елементів конструкції, а також сотням різьблених скульптур, Васа є унікальною художньою цінністю і однією з найвизначніших туристських пам'яток світового масштабу.

Він затонув 10 серпня 1628 року і лише через 333 роки знову побачив денне світло. Після декількох років підготовчих робіт, Васа був піднятий з морського дна 24 квітня 1961 року. З тих пір основним завданням є збереження цього унікального військового корабля. Протягом років вживались різні заходи для консервування Васи, щоб деревина не потріскалась та не розпалась. Але окрім цих загроз є ще одна – деформація. На корпус корабля не чинить тиск вода і тому він починає завалюватись всередину. Ці деформації поки що не помітні людському оку, але при постійному геодезичному моніторингу, який щороку проводиться спільними зусиллями викладачів та студентів КТН, добре видно масштаби та тенденцію руйнування корабля. Для зручності проведення геодезичних робіт на всіх внутрішніх та зовнішніх поверхнях Васи встановлено марки, на які візуються при спостереженнях. На кожному поверсі музею є станції для встановлення приладів, вмонтовані в підлогу, щоб не заважати туристам. На стінах встановлено відбивачі для зв’язку зі станціями. Оскільки вся конструкція музею була побудована навколо корабля, то при кожному спостереженні обов’язково виконується прив’язка до геодезичного пункту, який знаходиться у фундаменті та не піддається будь-яким коливанням.

Для збереження вигляду корабля, кілька років тому було виконане лазерне сканування

Рис. 2 Представники українських університетів-учасників проекту під час екскурсії в музеї Васа.

Ознайомча поїздка на завод Trimble в Стокгольмі. Для учасників курсу в рамках навчального плану відбулася екскурсія до заводу Trimble в Дендерід на околиці Стокгольму. Під час цього візиту представники компанії зробили презентацію компанії Trimble та приладів, які вона виробляє, а також провели екскурсію заводом, де відвідувачі мали змогу ознайомитись з процесом виробництва та тестування приладів.

Trimble є провідним постачальником передових рішень позиціювання, які максимізують продуктивність та збільшують прибутковість. Trimble поєднує широкий діапазон технологій позиціювання: GPS, лазерні, оптичні та інерційні технології з прикладним програмним забезпеченням, радіозв’язком та іншими послугами. Інтегрування всіх цих можливостей дозволяє користувачам збирати, керувати та аналізувати складну інформацію швидше та легше, роблячи їх роботу більш ефективною.

Компанія Trimble є постачальником продукції в таких галузях як: геодезія, будівництво, сільське господарство, картографування та ГІС, управління транспортом, охорона та передові технології.

Під час презентації учасники ознайомились із технічними характеристиками та можливостями таких приладів: тахеометри Trimble М3, Trimble S3, Trimble S6, Trimble S8, Trimble VX Spatial Station (роботизованна скануюча трьохкоординатна станція, з видеопідтримкою), Trimble GX 3D Scanner (використовує високошвидкісний лазер і відеокамеру для отримання більшого об'єму координатних даних і цифрових зображень об'єктів).

Рис. 3 Викладачі КНУБА на екскурсії в компанії Trimble.

Всі учасники даного візиту мали змогу особисто оглянути та попрацювати із тахеометром Trimble S8. Це найпередовіша модель тахеометрів компанії Trimble на даний час. На його прикладі було продемонстровано переваги таких модифікації:

  • сервопривід (Servo) - безкінечно точне налаштування; 2 затискача для роботи, а не 4; автоматичне розміщення приладу в режимі Stake out; автоматичне зчитування кутів; краща ергономіка;
  • автоматичне блокування (Autolock) - наводиться прямо на ціль та “блокується” на ній, не потрібно фокусуватись, оператор маже зосередитись на даних на дисплеї, не потрібно дивитись через зорову трубу, темна пора доби не проблема;
  • роботизація (Robotic) - повний контроль над вимірами.

А також інші специфічні властивості: сервопривідну технологію Trimble MagDrive™, яка забезпечує швидку та безшумну роботу тахеометра, що дозволяє виконувати роботи на 40% швидше; технологію Trimble FineLock, що дозволяє захоплювати цілі без перешкод від оточуючих призм; технологію Trimble SurePoint™, яка дозволяє зберегти точність навіть після зміщення інструменту через вітер чи інші фактори; функцію Trimble VISION™, яка надає можливість бачити на дисплеї контролера все, що потрапляє в поле зору інструменту, не дивлячись в зорову трубу та програмне забезпечення Trimble 4D Cntrol для постобробки, призначене для вирішення інженерних завдань, включаючи моніторинг.

Ознайомча поїздка до Національної земельної служби Швеції в Евлє. Дана поїздка до міста Евлє була організована не лише для учасників навчальних курсів, а також для проректорів та координаторів проекту TEMPUS країн-учасниць.

Національна земельна служба Швеції (Lantmateriet) - шведський орган картографування, кадастру та реєстрування землі. Lantmateriet керує кадастровою системою Швеції і сприяє раціональному розподілу земель, несе відповідальність за ефективне надання основної географічної інформації та інформації про землю.

Також до основних обов’язків служби відносяться:

  •  відповідальність за встановлення та підтримку фундаментальних геодезичних мереж і надання технічної інфраструктури для зйомочної діяльності, включаючи супутникове позиціонування та навігацію;
  •  підтримка присвоєння і ретельне управління географічними назвами і формально затвердження географічних назв;
  •  проведення дослідних робіт в сферах діяльності Lantmateriet та виконання геодезичних досліджень;
  •  формування реєстру нерухомого майна Швеції та надання інформації приблизно про 3,2 мільйона одиниць та ін.

Lantmateriet забезпечує широкий і різноманітний спектр продуктів, включаючи географічну інформацію, інформацію про землекористування та нерухомість, ріелторські послуги та ін. У міжнародному плані це поєднання є унікальним. Lantmateriet також є провідним виробником географічних баз даних та карт в Швеції.

Представники компанії ознайомили учасників візиту з національною програмою Lantmateriet для майбутнього забезпечення географічною інформацією в Швеції, яка включає аерофознімання та виробництво аерофото та ортофотозображень. Ця програма стартувала 2005 року з ціллю виконання зйомки однієї треті площі Швеції щороку. Станом на 2010 рік відзнято 36% території і кожного року отримують 25000-30000 нових знімків.

Також було надано відомості про побудову нової національної моделі висот для ефективного і скоординованого виробництва та розповсюдження геоданих, досліджень зміни клімату та навколишнього середовища. Виконання робіт заплановано в три етапи:

  1. 2009-2013 – лазерне сканування зі щільністю мінімум 0,5 точок/ м? (в загальному 387 областей сканування);
  1. 2014-2015 – редагування (напівавтоматично/вручну для мостів, води та берегових ліній, будинків тощо);
  1. 2016 – оновлення (різними методами).

Нова модель висот замінить стару модель 1992 року, яка мала крок сітки 50x50 метрів і середню квадратичну похибку 2 м на відкритих районах.

Візит до контрольного центру SWEPOS. SWEPOS є національною мережею постійнодіючих опорних станцій для GPS та частиною національної геодезичної інфраструктури. Контрольний центр мережі розміщується в Національній земельній службі Швеції в Евлє від початку її створення у 1994 році.

Метою SWEPOS є надання даних від супутників GPS від реального часу позиціонування з точністю метра, навігація та збір даних для географічних баз даних, вивчення руху кори Землі з міліметровою точністю.

Дана мережа покриває всю територію Швеції. Середня відстань між станціями складає близько 70 км та налічує більше 200 референсних станцій (GPS/GLONASS), плюс багато норвезьких, датських та фінських станцій в прикордонних районах, але для покращення точності в даний час мережу згущують.

По закінченню даного курсу всі учасники отримали сертифікати про успішне завершення навчання у Королівському технологічному інституті в Стокгольмі, що був організований в рамках проекту TEMPUS-IV. Набуті знання допоможуть викладачам модернізувати існуючі навчальні програми та створити нові у своїх університетах.

О.П. Дроздівський, Т.М. Квартич