The article discusses the main principles of automation in geodetic monitoring of deformations in buildings and structures under modern conditions of construction and operation. The relevance of applying automated monitoring systems is analyzed, along with the organizational challenges and shortcomings of the current regulatory framework.

Keywords: geodetic monitoring, deformations, automation, buildings and structures, Leica GeoMoS, total station, tilt sensors, displacement control.

1. Введение

В современных условиях строительства и эксплуатации зданий и сооружений особое значение приобретает контроль их технического состояния. Интенсивное развитие городской застройки, возведение высотных и уникальных объектов требуют постоянного наблюдения за деформационными процессами, происходящими в конструкциях и основаниях.

Геодезический мониторинг деформаций является одним из основных инструментов обеспечения надежности и безопасности строительных объектов. Он позволяет выявлять осадки, крены, горизонтальные смещения и другие изменения пространственного положения конструктивных элементов, а также своевременно принимать инженерные решения, направленные на предотвращение аварийных ситуаций.

Несмотря на важность мониторинга, на практике данному направлению зачастую уделяется недостаточное внимание, особенно на этапе эксплуатации объектов. Дополнительной проблемой является устаревание нормативной базы. В Республике Казахстан основным документом, регламентирующим требования к автоматизированным системам мониторинга, является СНиП РК 3.02–05–2010, который не в полной мере учитывает современные возможности цифровых измерительных систем.

В связи с этим особую актуальность приобретает автоматизация геодезического мониторинга деформаций с использованием современных измерительных комплексов и программного обеспечения Leica GeoMoS.

2. Материалы и методы

В качестве материалов исследования использованы современные приборы и программные средства, применяемые при организации автоматизированного геодезического мониторинга деформаций зданий и сооружений. Основным измерительным оборудованием являлся роботизированный тахеометр Leica MS60, оснащённый системой автоматического наведения ATR, обеспечивающей выполнение высокоточных угловых и линейных измерений в автоматическом режиме. В качестве вспомогательных средств применялись отражательные призмы, референсные точки, метеорологические датчики, а также коммуникационное оборудование (Leica ComBox60, сетевые устройства MOXA) для передачи данных.

Программной основой мониторинга выступало специализированное программное обеспечение Leica GeoMoS, обеспечивающее централизованное управление измерительным оборудованием, сбор, хранение и обработку данных. Хранение результатов наблюдений осуществлялось в SQL-базе данных, что позволяло формировать временные ряды координат контрольных точек и выполнять анализ динамики смещений.

Методика исследования включала организацию стационарной установки тахеометра вне зоны возможных деформаций с ориентированием по референсной призме, закреплённой на устойчивом основании. После создания проекта в GeoMoS выполнялось добавление контрольных и референсных точек, формирование групп мониторинга и настройка измерительных циклов с заданной периодичностью наблюдений.

Координаты точек задавались двумя способами: путём ввода исходных координат с последующим ориентированием прибора либо посредством автоматического ориентирования на основе измерений по отражателям. Для повышения точности результатов применялись поправочные коэффициенты, рассчитываемые по референсной точке, а также метеорологические поправки (PPM), формируемые на основе данных внешних датчиков. При необходимости учитывалась поправка VzCorrection, компенсирующая влияние рефракции.

Обработка результатов заключалась в сравнении текущих координат контрольных точек с предыдущими измерениями, вычислении величин горизонтальных и вертикальных смещений, а также анализе временных рядов для выявления тенденций развития деформационных процессов. Полученные данные использовались для оценки технического состояния объекта и принятия инженерных решений.

3. Результаты и обсуждение

Важность и проблемы геодезического мониторинга деформаций

Геодезический мониторинг деформаций зданий и сооружений предназначен для контроля изменения пространственного положения конструкций во времени, а также для раннего выявления негативных процессов. Методически правильно организованный мониторинг позволяет не только фиксировать деформации, но и прогнозировать их развитие.

На практике в Казахстане мониторинг нередко выполняется формально либо прекращается после ввода объекта в эксплуатацию. Часто требования нормативных документов игнорируются или выполняются частично, что снижает уровень безопасности эксплуатации.

Особую актуальность данная проблема приобретает для объектов повышенного уровня ответственности: многоэтажных зданий, мостов, промышленных сооружений и объектов, расположенных в сложных инженерно-геологических условиях.

Таким образом, автоматизированный мониторинг становится необходимым инструментом повышения надежности и предотвращения аварийных ситуаций.

Виды датчиков и систем геодезического мониторинга

Современные автоматизированные системы мониторинга (Таблица 1) основаны на комплексном применении различных типов датчиков. В зависимости от назначения они подразделяются на геодезические, геофизические и вспомогательные.

Таблица 1

Виды датчиков

Для систем мониторинга характерно комплексное использование различных датчиков, что позволяет получать объективную информацию о состоянии объекта.

Принцип работы автоматизированной системы мониторинга

Автоматизированная система геодезического мониторинга представляет собой комплекс измерительного оборудования и программных средств, обеспечивающих непрерывный или периодический контроль деформаций объекта.

Измерения проводятся в заданные интервалы времени, формируя временные ряды наблюдений. На основе сравнения текущих и предыдущих координат определяется величина и направление смещений.

Программное обеспечение Leica GeoMoS

Leica GeoMoS является специализированной платформой для организации автоматизированного мониторинга. Программный комплекс обеспечивает централизованное управление оборудованием, сбор и хранение данных, их анализ и визуализацию.

GeoMoS использует SQL-базу данных, в которой сохраняются результаты измерений, что позволяет формировать временные ряды наблюдений и оперативно выявлять отклонения от нормативных значений.

Пример установки геодезического датчика. Вкачестве примера организации автоматизированного геодезического мониторинга рассмотрена настройка системы с использованием роботизированного тахеометра Leica MS60(рисунок 1), оснащенного функцией автоматического наведения ATR. Подключение прибора осуществляется через интерфейс RS232 с применением устройства Leica ComBox60 либо сетевого оборудования MOXA. После создания проекта в программном обеспечении Leica GeoMoS выполняется подключение тахеометра, добавление контрольных и референсных точек, а также настройка поправок и циклов измерений.

Рис. 1. Leica MS60

Измерения проводятся автоматически с заданной периодичностью, результаты сохраняются в базе данных и используются для последующего анализа деформационных процессов.

Работа с данными. Перед получением данных необходимо осуществить добавление контрольных точек (рисунок 2) а также точки интереса. Координаты точек могут быть заданы двумя способами: путем ввода известных координат с последующим ориентированием прибора либо путем наведения тахеометра на отражатели, при котором ориентирование выполняется автоматически на основе выполненных измерений.

Рис. 2. Добавление точек

Для упорядочивания структуры наблюдений и корректной организации измерительных циклов в GeoMoS Monitor создаются группы точек (рисунок 3) мониторинга. Разделение точек по группам позволяет избежать наложения измерительных циклов и обеспечивает гибкую настройку периодичности наблюдений. Кроме того, в системе выделяется отдельная группа для референсных точек.

Рис. 3. Группы точек

В качестве референсной точки используется призма с высоким уровнем доверия, установленная на устойчивой поверхности, не подверженной деформациям. При измерении на референсную точку вычисляется поправочный коэффициент (рисунок 4), который впоследствии применяется ко всем измерениям. В системе может использоваться несколько референсных точек, однако наличие как минимум одной является обязательным условием корректной работы мониторинга.

— VzCorrection — поправка, учитывающая влияние рефракции, применяется реже, так как влияние рефракции, как правило, компенсируется коэффициентом по референсной призме;

— PPM — метеорологическая поправка, формируемая на основе данных метеодатчиков;

— OrientationOnly — поправка, основанная исключительно на ориентировании по референсной точке.

Рис. 4. Виды поправок

В результате (рисунок 5) работы системы формируются измерительные данные, которые автоматически сохраняются в базе данных и могут быть использованы для последующего анализа и визуализации.

Рис. 5. Результаты измерений

4. Выводы

В работе рассмотрены основные принципы автоматизации геодезического мониторинга деформаций зданий и сооружений в условиях современного строительства и эксплуатации объектов различного уровня ответственности.

Проанализированы основные виды датчиков, применяемых в системах мониторинга, включая геодезические, геофизические и вспомогательные измерительные средства. Рассмотрен принцип функционирования автоматизированных мониторинговых комплексов на базе роботизированных тахеометров и специализированного программного обеспечения Leica GeoMoS.

Практическая значимость исследования заключается в подтверждении эффективности автоматизированного геодезического мониторинга как инструмента предотвращения аварийных ситуаций и повышения уровня инженерной безопасности объектов повышенной ответственности.

Таким образом, автоматизация геодезического мониторинга является перспективным направлением развития инженерно-геодезических работ и важным элементом обеспечения устойчивого и безопасного функционирования зданий и сооружений.

Литература:

1. A Климова А. В. Применение искусственного интеллекта в геодезических работах утина // Материалы студенческой конференции БНТУ, 2024

2. Использование программ на основе искусственного интеллекта в геодезии «Уралкоммерс», новость / обзор, 2025

3. Гура Д. А. Применение технологий искусственного интеллекта в кадастре и геодезии: современное состояние и перспективы // Вестник СГУГиТ, Том 30, № 1, 2025

4. Сайт Leika Geosystems Kazakhstan https://geosystems.kz