Изучение возможностей использования спутниковых снимков и данных дронов для контроля за ходом строительных работ

Часть 1 нашей серии статей о ДЗЗ в строительстве

Исторически строительная отрасль отставала от других секторов в плане цифровизации. Однако технологические достижения всё активнее проникают в сферу строительства, и особое внимание при этом привлекает технология дронов.
Дроны признаны важным инженерным инструментом благодаря способности выполнять объёмные измерения земляных работ с типичным разрешением около 3 см. Кроме того, они повышают ситуационную осведомлённость на строительных площадках малого и среднего размера: данные высокого разрешения можно собрать и обработать в ортофотопланы и плотные 3D‑облака точек всего за 24–48 часов. Это привело к широкому распространению дронов в строительной отрасли.

Однако когда зона интереса расширяется до десятков или даже сотен километров — что типично для мегапроектов, — возникают сложности, и становятся очевидными ограничения дронов. Именно здесь на первый план выходят данные со спутников. Благодаря доступности данных с разрешением 30 см от нескольких спутниковых группировок эта технология способна сыграть значительную роль в отрасли — при условии, что участники строительного рынка преодолеют свой скептицизм.

Мы начинаем серию из трёх материалов, посвящённых потенциальному применению спутниковых снимков в строительной отрасли, с сравнения использования дронов и спутниковых данных.

Дроны: универсальный инструмент сбора данных

Технология дронов уже широко применяется в строительной отрасли. Аэрофотосъёмка высокого разрешения и 3D‑картографирование строительных площадок позволяют собирать критически важные данные, которые приносят значительную пользу различным заинтересованным сторонам.

Например, дроны можно использовать на этапе планирования — для проверки состояния площадки или оценки воздействия на окружающую среду. В ходе строительства они помогают выполнять детальные инженерные расчёты, включая объёмные измерения выемки и насыпи грунта.

Кроме того, дроны играют важнейшую роль:в контроле соблюдения графика работ; в управлении бюджетом; в обеспечении контроля качества; в соблюдении нормативных требований; в выявлении и устранении ошибок планирования и исполнения.

Одно из наиболее значимых преимуществ дронов — повышение безопасности. Строительство входит в число самых опасных отраслей в мире: риск гибели работников на стройплощадках в 3–4 раза выше, чем в других секторах, а в развивающихся странах этот показатель достигает шестикратного превышения.
Дроны способны существенно снизить риск травм и смертельных случаев, позволяя компаниям получать изображения опасных и труднодоступных зон без присутствия людей на месте.

Благодаря компаниям вроде Propeller Aero, которые предоставляют платформы для обработки и анализа данных, а также оборудование для повышения точности дроновых съёмок, организациям больше не требуется команда экспертов, чтобы внедрить дроны в свой рабочий процесс. Более того, поскольку дроны становятся всё более доступными по цене, порог входа для их использования сейчас ниже, чем когда‑либо.

https://youtu.be/P16ofoV8g8k

Вкратце, дроны — идеальный инструмент для дистанционного мониторинга площадок площадью до нескольких квадратных километров. Поскольку технологии стремительно развиваются, дроны стали незаменимыми в строительной отрасли. Однако у них есть ограничения. Они непригодны для использования в неблагоприятных погодных условиях, а главное — нецелесообразны для проектов площадью более 10–25 км².

Спутники: взгляд с высоты

Спутники, в отличие от дронов, дают обзор крупного масштаба. Хотя их применение может быть нерентабельным для обследования территорий менее 10–20 км², они открывают огромные возможности для мегапроектов. Такие объекты порой занимают сотни километров, и спутники способны предоставить обзор макроуровня — то, что практически недостижимо традиционными методами.
Ограничения по разрешению не позволяют проводить съёмку с точностью до сантиметра, но сейчас доступно разрешение в 30 см (а с технологией сверхразрешения — даже 15 см), и сферы применения спутниковых данных стремительно расширяются.

Например, спутниковые снимки помогают на этапе планирования: при изучении потенциальных площадок и оценке воздействия на окружающую среду. В качестве примера можно привести платформу UP42 — она даёт строительным компаниям экономичный способ проводить предпроектные исследования и оценку целесообразности проектов благодаря архиву исторических данных.

В ходе строительства спутники можно задействовать: для мониторинга показателей производительности в крупном масштабе; для измерения деформации грунта в результате проходки тоннелей.

Кроме того, спутниковые снимки повышают прозрачность и доверие, улучшая коммуникацию с заинтересованными сторонами.

Разумеется, как и у дронов, у спутников есть свои ограничения. Они не идеальны для мониторинга протяжённых линейных объектов — например, дорог. Кроме того, в зависимости от требуемого типа снимков их эффективность может снижаться при облачности.

Взаимодополняющие решения: дроны и спутники в мониторинге хода строительстваКомбинируя дроны и спутниковые технологии, строительные компании могут создать надёжную многоуровневую систему мониторинга проектов и сбора данных. Каждая из технологий компенсирует ограничения другой:

·         широкий охват спутниковых данных нивелирует ограниченный радиус действия дронов;
·         высокодетализированные данные с дронов дополняют менее детальные спутниковые снимки.
Такое взаимодействие двух технологий позволяет:
·         обеспечить всеобъемлющий мониторинг хода работ;
·         улучшить качество принятия решений;
·         повысить точность прогнозирования.

При совместном использовании дроны и спутники способны существенно (хотя и не полностью) сократить потребность в наземном мониторинге. Это повышает безопасность и эффективность работ, а также потенциально снижает затраты. Благодаря стремительному развитию технологий анализа данных организации, готовые внедрять эти решения, получают беспрецедентные возможности для углублённого анализа.

В таблице ниже приведены технические различия между данными с дронов и спутников. Она наглядно показывает, что эти технологии взаимодополняют друг друга, а не конкурируют.

Сравнение данных со спутников и дронов: технические характеристики для площадей >10 км²

Заключение

В эпоху цифровой трансформации и дроны, и спутниковые системы открывают огромные возможности для строительной отрасли и могут эффективно дополнять друг друга, становясь незаменимыми инструментами для управления крупномасштабными проектами. Эти технологии знаменуют собой революцию в мониторинге хода строительных работ: они повышают эффективность, улучшают качество и обеспечивают успешное завершение даже самых сложных мегапроектов.

Тем не менее широкое внедрение спутниковых данных сталкивается с определёнными трудностями. Одна из ключевых проблем — скептическое отношение представителей отрасли к возможностям и экономической целесообразности использования таких данных. Действительно, в прошлом спутниковые данные были крайне дорогими, а их разрешение позволяло проводить лишь высокоуровневый анализ.

Однако за короткий промежуток времени отрасль добилась значительных успехов. Поставщики данных дистанционного зондирования Земли и эксперты в этой сфере должны сыграть ключевую роль в информировании профессионального сообщества о существенных достижениях, которых добились спутниковые технологии. Речь идёт о существенных улучшениях в таких аспектах, как: разрешение снимков; возможности оперативного задания задач (tasking abilities); доступность и снижение стоимости услуг.