Методика оценки деформационного процесса при мониторинге инженерных сооружений

Рассмотрена обработка пространственных данных в целях оценки результатов деформационного мониторинга. Описывается принцип анализа конечных деформаций на основе тестирования геометрических параметров объекта исследования (наблюдения) на предмет соответствия обобщенной модели. Рассматривается возможность построения деформационной картины на основе прямого сопоставления наборов уравненных координат пунктов деформационных сетей, полученных в различных циклах наблюдений. Описываемый принцип получения пространственной деформационной картины применим как к зданиям и сооружениям, так и к различным агрегатам, в том числе объектами наблюдений могут выступать скиповая или клетевая подъемные установки, оборудование обогатительных фабрик, а также заводские механизмы, в том числе и горно-шахтное оборудование. Приводится краткое описание алгоритма вычислений в общем виде (без привязки к конкретному типу наблюдаемых объектов), а также описание математических основ стратегий реализации метода с использованием различных вычислительных подходов. Сравниваются результаты анализа в существующем программном обеспечении и с применением двух вычислительных методов: параметрического метода и метода прямого поиска с переменным шагом при реализации теста общего соответствия для обработки результатов циклических наблюдений на объекте мониторинга.

Мустафин М. Г., Зубов А. В., Васильев Г. Е. Методика оценки деформационного процесса при мониторинге инженерных сооружений // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 8. – С. 92–113. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2025_8_0_92.

Мустафин Мурат Газизович¹ — д-р техн. наук, доцент, e-mail: Mustafin_MG@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-9416-2358,
Зубов Андрей Владимирович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: zaw@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-1848-3405,
Васильев Глеб Евгеньевич¹ — аспирант, e-mail: g.vasiljev@promgeo.com, ORCID ID: 0000-0003-1065-203X,
¹ Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II.

Васильев Г.Е., e-mail: g.vasiljev@promgeo.com.

1. Выстрчил М. Г., Гусев В. Н., Сухов А. К. Методика определения погрешностей сегментированных GRID моделей открытых горных выработок, построенных по результатам аэрофотосъемки с беспилотного воздушного судна // Записки Горного института. — 2023. — Т. 262. — С. 562—570.

2. Кузин А. А., Филиппов В. Г. Прогнозирование величин оползневых смещений на основе геодезических данных // Устойчивое развитие горных территорий. — 2024. — Т. 16. — № 3. — С. 1176—1191. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-3-1176-1191.

3. Palkin P. O., Kuzin A. A. Using high accuracy geodetic measurements to fix the main bases of the ship in shipbuilding and ship-repairing // Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 1728, no. 1, article 012015. DOI: 10.1088/1742-6596/1728/1/012015.

4. Царёва О. С. Метод оценки пространственных деформаций при геодезическом мониторинге памятников культурного наследия: Автореф. … дис. канд. тех. наук. — СПб., 2020. — 20 с.

5. Бузик В. В., Бузик Г. Б. Калибровка промышленного оборудования высокоточными геодезическими методами с применением абсолютных лазерных трекеров Leica / Геодезия, картография, геоинформатика и кадастры. Наука и образование: сборник материалов III Всероссийской научно-практической конференции. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2019. — С. 146—151.

6. Kuzin A. A., Palkin P. O. Coordinate method for determining position in geodetic monitoring of cracks // Journal of Physics Conference Series. 2021, vol. 1728, no. 1, article 012010. DOI: 10. 1088/1742-6596/1728/1/012010.

7. Мурзинцев П. П., Полянский А. В., Сердаков Л. Е. Об оптимизации опорных геодезических кольцевых сетей ускорителей при использовании лазерных трекеров // Геодезия и картография. — 2017. — № 5. — С. 2—6. DOI: 10.22389/0016-7126-2017-923-5-2-6.

8. Dyachkova I., Bykowa E., Dudina V., Banikevich T. An assessment of the impact of the protection zone regime for cultural heritage sites on the value of land for individual housing construction in the context of a low-activity market // Heritage. 2024, vol. 6, no. 7, pp. 2682—2708. DOI: 10.3390/ heritage7060128.

9. Jaafar H. A., Meng X., Sowter A., Bryan P. New approach for monitoring historic and heritage buildings: Using terrestrial laser scanning and generalised Procrustes analysis // Structural Control and Health Monitoring. 2017, vol. 24, no. 11, article 1987. DOI: 10.1002/stc.1987.

10. Гусев В. Н., Блищенко А. А., Санникова А. П. Исследование комплекса факторов, оказывающих влияние на погрешность реализации маркшейдерской съемки горных объектов с применением геодезического квадрокоптера // Записки Горного института. — 2022. — Т. 254. — С. 173—179. DOI: 10.31897/PMI.2022.35.

11. Кузин А. А., Филиппов В. Г. Метод определения плановых координат и высоты рабочего репера на оползне с принудительными отклонениями вехи от отвесного положения // Геодезия и картография. — 2024. — № 9. — С. 2—11. DOI: 10.22389/0016-7126-2024-1011-9-2-11.

12. Брынь М. Я., Лобанова Ю. В., Афонин Д. А., Шевченко Г. Г. Оценка точности определения положения точек способом свободного станционирования // Геодезия и картография. — 2021. — № 5. — С. 2—9. DOI: 10.22389/0016-7126-2021-971-5-2-9.

13. Sušić Z. Geometric deformation analysis in free geodetic networks: Case study for Fruska Gora in Serbia // Acta Geodynamica et Geomaterialia. 2017, vol. 14, pp. 341—355. DOI: 10.13168/ AGG.2017.0017.

14. Filipiak-Kowszyk D., Kamiński W. Determination of vertical displacements in relative monitoring networks // Archives of Civil Engineering. 2020, vol. 66, no. 1, pp. 309—326.

15. Tsareva O. Estimation of absolute deformations by changes in distances between the reference points and deformation marks // MATEC Web Conferences. 2018, vol. 245, article 04013. DOI: 10.1051/matecconf/201824504013.

16. Маркузе Ю. И., Лэ Ань Куонг Исследование алгоритма для анализа деформаций геодезических пунктов при наблюдении за горизонтальными смещениями гидротехнических сооружений // Геодезия и картография. — 2017. — № 7. — С. 23—30. DOI: 10.22389/0016-71262017-925-7-23-30.

17. Nowel K. Specification of deformation congruence models using combinatorial iterative DIA testing procedure // Journal of Geodesy. 2020, vol. 94, no. 12, pp. 1—23. DOI: 10.1007/s00190-02001446-9.

18. Yang L., Shen Y. Robust M estimation for 3D correlated vector observations based on modified bifactor weight reduction model // Journal of Geodesy. 2020, vol. 94, pp. 31. DOI: 10.1007//s00190-020-01351-1.

19. Nowel K., Kamiński W. Robust estimation of deformation from observation differences for free control networks // Journal of Geodesy. 2014, vol. 88, no. 8, pp. 749—764. DOI: 1007/s00190014-0719-7.

20. AbdAllah A. A. G., Wang Z. Optimizing the geodetic networks based on the distances between the net points and the project border // Scientific Reports. 2022, vol. 12, no. 1, article 647. DOI: 10. 1038/s41598-021-04566-0.

21. Lehmann R. Transformation model selection by multiple hypotheses testing // Journal of Geodesy. 2014, vol. 88, no. 12, pp. 1117—1130. DOI: 10.1007/s00190-014-0747-3.

22. Teunissen P. J. G. Distributional theory for the DIA method // Journal of Geodesy. 2018, vol. 92, pp. 59—80. DOI: 10.1007/s00190-017-1045-7.

23. Wiśniewski Z., Zienkiewicz M. Shift-Msplit estimation in deformation analyses // Journal of Surveying Engineering. 2016, vol. 142, no. 4, article 04016015. DOI: 10.1061/(ASCE)SU.1943-5428.0000183.

24. Шендрик Н. К. Методика определения согласующих параметров Гельмерта для локальных территорий // Вестник СГУГиТ. — 2021. — Т. 26. — № 5. — С. 63—74. DOI: 10.33764/24111759-2021-26-5-63-74.

25. Herrmann C., Lösler M., Bähr H. Comparison of spatialanalyzer and different adjustment programs / The 1st International Workshop on the Quality of Geodetic Observation and Monitoring Systems (QuGOMS'11). 2011, vol. 140, pp. 79—84. DOI: 10.1007/978-3-319-10828-5_12.