Спутниковый мониторинг железнодорожной инфраструктуры с применением анализа «зон возможного влияния» на примере участка Туапсе - Адлер

Разработанная ОАО «НИИАС» технология мониторинга потенциально опасных воздействий на объекты железнодорожной инфраструктуры с использованием данных спутниковой съемки эксплуатируется на участке Туапсе – Адлер Северо-Кавказской железной дороги с 2009 г. Этот участок сети железных дорог ОАО «РЖД» функционирует в чрезвычайно сложных ландшафтных и природно-климатических условиях, усугубляемых активным хозяйственным освоением территории. Проведенные работы с использованием ландшафтно-геоморфологического дешифрирования данных спутниковой съемки и наземных обследований позволили выполнить линейное зонирование трассы железной дороги – выделение участков, характеризующихся различными комплексами экзогенных воздействий (склоновых и русловых) с нагорной стороны и разной степенью опасности этих воздействий для железнодорожной инфраструктуры.
Использование спутниковой съемки в геотехническом мониторинге железнодорожной инфраструктуры на участках со сложными инженерно-геологическими условиями эффективно дополняет традиционно применяемые периодические натурные осмотры и инструментальные обследования инфраструктурных объектов. Такой подход позволяет осуществлять контроль ситуации не только в полосе отвода и охранных зонах, но и на прилегающих (в том числе труднодоступных) территориях. При этом обеспечивается периодический контроль экзогенных процессов и оценка состояния инфраструктурных объектов, оценка адекватности существующих защитных сооружений, прогноз развития неблагоприятных процессов и назначение мероприятий по предотвращению разрушительных воздействий на путь и другие объекты инфраструктуры.
При проектировании строительства новых или реконструкции существующих объектов железнодорожной инфраструктуры должны учитываться условия их эксплуатации и факторы негативного воздействия, выявленные в процессе предпроектных изысканий. Однако за время длительной эксплуатации инфраструктурных объектов окружающая обстановка и условия эксплуатации могут измениться, как под воздействием хозяйственной деятельности, так и по естественным причинам, например, в связи с климатическими изменениями. При этом изменения на прилегающей территории могут представлять опасность либо способствовать активизации потенциально опасных для железнодорожной инфраструктуры процессов, приводя к недостаточной эффективности существующих защитных сооружений.
В ходе работ на участке Туапсе – Адлер в 2016 г. проведен анализ ландшафтных изменений на прилегающей территории за последнее десятилетие и их возможного влияния на эксплуатационную надежность железнодорожной инфраструктуры.
При этом впервые применён анализ «зон возможного влияния». С учетом того, что преобладающие механизмы транзита воздействий экзогенных процессов на прилегающей территории на железнодорожную инфраструктуру, так или иначе, связаны с перемещением грунта, обломков горных пород, потоков воды, упавших деревьев, строительного мусора и т.п. под действием гравитационных сил по склонам, тальвегам и руслам водотоков, зоны развития экзогенных процессов с возможным воздействием на железнодорожную инфраструктуру для каждого из ранее выделенных участков, формировались на основе модели поверхностного стока. Указанные зоны выделялись в первую очередь для участков, характеризующихся воздействием флювиальных комплексов процессов. Разделение соседних зон водосбора осуществлялось путем прослеживания линии водораздела по ЦММ, построенной путем фотограмметрической обработки стереоснимков с КА CartoSat (IRS-P5). Зоны водосбора замыкались по линии соответствующих выделенных участков железной дороги. Дальнейшее разделение оставшихся соседних зон (зон возможного влияния) для участков воздействия склоновых процессов проводилось от их границ по ЦММ с учетом изменений направления градиента поверхности до формирования замкнутых областей.
Сравнительный анализ покрытия участка спутниковыми снимками с КА Pleiades и SPOT-6/7 , полученными в 2014–2016 гг., с базовым покрытием Quick Bird за 2005 г., позволил выделить зоны ландшафтных изменений, которые могут свидетельствовать об активизации процессов на исследуемой территории или могут оказывать влияние на установившийся баланс протекающих процессов. Выявление зон ландшафтных изменений осуществлялось путем анализа изменения формы соответствующих ландшафтных выделов, характеризующихся различными природно-территориальными комплексами (ПТК). Анализ потенциального воздействия выявленных ландшафтных изменений на условия эксплуатации объектов железнодорожной инфраструктуры, учитывавшиеся при их проектировании, осуществлялось с учетом выделенных зон возможного влияния.
В докладе представлены результаты проведенного анализа с учетом зарегистрированных за последнее десятилетие случаев опасных воздействий склоновых и флювиальных процессов на объекты железнодорожной инфраструктуры на участке Туапсе – Адлер.