Геодезия, землеустройство и кадастр. Выпуск 3, 2020 год. by Донецкий политехник (Донецкий национальный технический университет)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДНР

ГОУВПО «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Геоинформатика и геодезия»

Геодезия, землеустройство и кадастр Материалы студенческой научной конференции

20-22 мая 2020 г.

Выпуск 3

Донецк – 2020

УДК 528+332.3 ББК 26.1 Г 35 Редакционная коллегия: Серых А.П. – к.т.н., зав. кафедрой геоинформатики и геодезии ГОУВПО «ДОННТУ»; Петрушин А.Г. – к.т.н., доцент, доцент кафедры геоинформатики и геодезии ГОУВПО «ДОННТУ»; Гермонова Е.А. – к.т.н., доцент, доцент кафедры геоинформатики и геодезии ГОУВПО «ДОННТУ»; Гавриленко Д.Ю.. – к.т.н., доцент, доцент кафедры геоинформатики и геодезии ГОУВПО «ДОННТУ»; Мотылев И.В. – к.т.н., доцент, доцент кафедры геоинформатики и геодезии ГОУВПО «ДОННТУ»; Ковалев К.В.– ст. препод. кафедры геоинформатики и геодезии ГОУВПО «ДОННТУ»; Маланчук Е.О. – ст. препод. кафедры геоинформатики и геодезии ГОУВПО «ДОННТУ».

Г 35

Геодезия, землеустройство и кадастр. Материалы студенческой научной конференции 20-22 мая 2020 года / Отв. редакторы – к.т.н., зав. каф. ГиГ Серых А.П., к.т.н., доц. Гермонова Е.А., к.т.н., доц. Гавриленко Д.Ю. – Донецк: Горно-геологический факультет ГОУВПО «ДОННТУ», 2020. – 143 с.

В сборнике содержатся материалы, представленные в виде устных докладов на студенческой научной конференции "Геодезия, землеустройство и кадастр", проходившей 20-22 мая 2020 г. на базе кафедры «Геоинформатика и геодезия» ГОУ ВПО «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ». В сборник включены материалы исследований в области геодезии, маркшейдерского дела, землеустройства, земельного права, картографии, геоинформатики, кадастра.

УДК 528+332.3 ББК 26.1

Геодезия, землеустройство и кадастр СОДЕРЖАНИЕ Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» Рыбакова Т.В. Формирование дистанционного курса для повышения квалификации инженеров-геодезистов по вопросам применения современных геодезических технологий на этапах проектирования, строительства и эксплуатации промышленных объектов..……………..……………...…5 Калиш Е.О., Хохлов Б.В., Канавец А.А. Мониторинг геодезической высотный основы вертикальных стволов шахт Донбасса………………………………....…………………….........8 Крутогуз И.В., Мирный В.В. Высокоточная основа для полевых исследований учебных маркшейдерско-геодезических инструментов. …………………….10 Сизонов Т.С., Мирный В.В. Создание модели передачи высотной отметки длинной лентой…...…………………………………………………….……….…16 Ткаченко А.С., Мирный В.В. Автоматизация решения производственной задачи с помощью программы КОМПАС...……………………………….…..…….………21 Грянко А.В., Филатова И.В., Канавец А.А. Использование системы SURFER дДля построения геологических разрезов.………………………………….……………….……………...23 Гончар Е.А., Филатова И.В., Канавец А.А. Трехмерное геологическое моделирование при разработке угольных месторождений с учетом особенностей строения пласта..….…...…..26 Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры» Сироткин И.Д., Мочалов А.Д., Чепушканова В.В. Пути автоматизации разработки проектов землеустройства экологоэкономического обоснования севооборотов и упорядочивания угодий сельскохозяйственного предприятия.……….……..….….……..…....32 Литвинова Н.С. Анализ влияния защитных лесных насаждений на состояние сельскохозяйственных земель Донецкой Народной Республики ……………………………………………………………….………..…..35

Раздел I

Секция «Геодезия и геоинформатика»

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» УДК 378.146.018+37.02 ФОРМИРОВАНИЕ ДИСТАНЦИОННОГО КУРСА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ ИНЖЕНЕРОВ-ГЕОДЕЗИСТОВ ПО ВОПРОСАМ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ Рыбакова Т.В. (студент гр. ИГм-18) С развитием новых технологий, базирующихся на современных геодезических приборах и оборудовании, возникает необходимость в постоянном получении специалистами на производстве новых знаний. Для этого, до недавнего времени с периодичностью 3-5 лет инженеры-геодезисты направлялись на очные курсы повышения квалификации. Конечно, отсутствие работников на рабочих местах негативно отражалось на производственном процессе. Массовый переход к дистанционным формам обучения, который произошел за последние несколько месяцев, показал, что качественный уровень в подготовке специалистов не снижается, необходимо лишь чтобы соблюдалось главное условие в любом обучении – это желание учиться. Поэтому, можно предположить, что переход к дистанционным формам обучения станет оптимальным вариантом для высоконагруженных компаний и ценных сотрудников, которых на время обучения нельзя заменить. Для того, чтобы это проверить на практике, подготовлен курс дистанционного обучения по программе повышения квалификации инженеров-геодезистов с технологией проведения итогового экзамена в режиме on-line тестирования на базе учебной платформы с открытым кодом СДО Moodle. Ключевые слова: BIG, прикладная геодезия, тахеометры, нивелиры, 3D сканеры, система дистанционного обучения Moodle. Современные тенденции развития строительства, его интенсивности, постоянно требуют изменения и разработки новых методов и приемов инженерно-геодезических работ на всех этапах жизненного цикла объектов строительства. Строительство промышленных объектов является одной из самых трудоемких процессов строительной деятельности, причем каждый объект по-своему уникален. Все это требует оригинального подхода к процессу строительно-монтажного производства и в целом к геодезическим разбивочным работам, которые по своей значимости могут быть выделены в отдельный класс инженерно-геодезических работ. Цель исследований – на основе существующих новых геодезических приборов и современного программного обеспечения к ним рассмотреть новые технологии выполнения геодезических работ, обеспечивающих предпроектные изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию промышленных объектов и предложить вариант их дистанционного изучения [1]. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1) на основании анализа мирового опыта в области развития технологий геодезических работ на строительной площадке выполнить классификацию по технологиям разбивочных работ для обеспечения строительства промышленных объектов, отличающихся не только по назначению, но и по конструктивным особенностям;

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» 2) предложить подробное описание выбранных технологий геодезических разбивочных работ, предлагаемых для дистанционного обучения специалистов; 3) предложить вариант дистанционного обучения этим технологиям специалистов с организацией контроля полученных знаний. Весь период жизненного цикла объекта строительства, от проектирования до его эксплуатации сопровождается геодезическими работами. На рисунке 1 представлена краткая схема этих работ. На каждом из этапов обязательно имеет место выполнение различных геодезических работ.

Рисунок 1 – Этапы строительства и жизнедеятельности здания, контролируемые геодезистом Начнем с предпроектного этапа и этапа проектирования. В настоящее время с появлением достаточно мощных компьютеров, новейшего геодезического оборудования и программного обеспечения к нему стало возможным применять технологию информационного моделирования сооружений (BIM), а именно технологию коллективного создания и использования информации о сооружении, формирующуюся как надежная основа для всех решений на протяжении жизненного цикла объекта (от самых ранних концепций до рабочего проектирования, строительства, эксплуатации и сноса). В учебный курс дистанционного обучения по общей теме «Современные геодезические технологии на этапах проектирования, строительства и эксплуатации промышленных объектов» тема по BIM для изучения определена первой. Теоретический материал здесь будет предложен для обучающихся в виде текстовых файлов и ссылок на интернет-сайты с примерами. На рисунке 1 приведена скан-копия экрана при загрузке 6

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» материалов по теме 1 учебного курса «Прикладная геодезия (для повышения квалификации)». Так как теоретический материал не содержит расчетов и формул, контроль знаний будет осуществлен тестированием. По теме предложено пять тестовых заданий различного вида: множественный выбор, короткий ответ, случайный вопрос на соответствие, эссе, перетаскивание в текст и т.п. [2]. Контроль знаний после завершения изучения каждой темы позволяет последовательно подготавливаться к сдаче итогового экзамена по завершении изучения всего курса.

Рисунок 2 – Вид страницы в Moodle (http://dist.donntu.org/course/view.php?id=741) Так как не логично рассматривать новые технологии геодезических работ на строительной площадке без изучения современных геодезических приборов, следующей темой для обучения предложена: «Новейшее геодезическое оборудование для ведения различных геодезических работ». Здесь приведены теоретические материалы по современным геодезическим приборам и программному обеспечению к ним. Кроме того, по данной тематике предусмотрено ряд практических заданий: «электронная мензула» (ноутбук + роботизированный тахеометр), цифровой нивелир, 3D наземный сканер, GPSприемники и др. Здесь следует отметить, несколько занятий для работы с приборами необходимо организовать не только дистанционно. Для того, чтобы максимально сократить аудиторные практические занятия в будущем планируется подготовить виртуальные макеты. После выполнения практических заданий предусмотрен контроль остаточных знаний по теме, причем вопросы конструктивным элементам приборов планируется подготовить на стенд-макетах. Третья тема посвящена технологиям выполнения геодезических работ на строительной площадке: разбивочные работы, работы, обеспечивающие процесс строительства промышленных объектов и монтаж оборудования, работы, связанные с наблюдениями за деформациями зданий и сооружений. Теоретические материалы для обучения здесь представлены в виде текстовых файлов, видеороликов, инструкций и т.п. Так как для разбивочных работ требуются дополнительные расчеты. Которые должен выполнять инженер-геодезист, то для контроля знаний здесь в основном приведены задачи. 7

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» Заключительная тема – современные технологии наблюдение за деформациями зданий и сооружений в процессе их эксплуатации. Материалы этой темы тесно переплетаются с материалами по предыдущим трем темам. Поэтому, теоретических материалов по теме немного. Больший объем занимают практические занятия, после выполнения которых слушатели курсов повышения квалификации также отвечают на тестовые задания. Окончательная оценка по теме выставляется по итогам заключительного контроля знаний. Причем, перечень вопросов формируется таким образом, чтобы они не дублировались с контрольными вопросами на каждом этапе обучения. Выводы. Подготовка и проведение курсов повышения квалификации инженеровгеодезистов в системе дистанционного образования Moodle позволит повысить качество подготовки слушателей, сократить затраты времени обучающихся и преподавателей для подготовки и проведения экзамена, улучшить мотивационно-эмоциональную сторону обучения. Причем, следует учесть, что сотрудник на производстве будет выполнять свои обязанности в прежнем режиме, никаких дополнительных мер по обеспечению эффективности принимать не нужно. Следует также отметить, что для очного обучения необходимо набирать группу слушателей, т.к. это целесообразно с экономической точки зрения (чем меньше группа, тем дороже обучение), для дистанционной формы – есть возможность в организации групповых и индивидуальных занятий. Перечень ссылок 1. Рыбакова Т.В., Гермонова Е. А. Современные технологии обеспечения строительства и реконструкции промышленных предприятий. V Международный форум ДНР. Инновационные перспективы Донбасса. – Донецк, ДОННТУ – 2019, Том 6, с. 20-24. 2. Аванесов, В.С. Форма тестовых заданий / В.С. Аванесов. – М.: Центр тестирования, 2005. – 156 с. ----------

УДК 528.481:622.1 МОНИТОРИНГ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ВЫСОТНЫЙ ОСНОВЫ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ШАХТ ДОНБАССА Е.О. Калиш, Б.В. Хохлов, А.А. Канавец (Е.О. Калиш – студент гр. Мс-15) Статья посвящена проблеме геодезического мониторинга устьев вертикальных шахтных стволов, в частности переопределения высотных отметок устьев глубоких эксплуатируемых вертикальных стволов шахт Донбасса. Ключевые слова: строительство, ствол, шахта, опорные сети В процессе строительства, эксплуатации и реконструкции угледобывающих предприятий, большое внимание уделяется пространственной и высотной увязке технологического поверхностного комплекса и подземных сооружений, горных выработок. Ответственным моментом при этом является выбор опорных реперов маркшейдерской опорной сети. Маркшейдерские опорные сети состоят из пунктов государственной геодезической сети триангуляции и полигонометрии 1, 2, 3 и 4 классов, 8

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» геодезических и полигонометрических сетей местного значения 1 и 2 разрядов. В качестве высотной основы используются пункты геодезических нивелирных сетей I, II, III и IV классов. Для этих целей на промплощадках шахт, вблизи устьев вертикальных стволов закладывались грунтовые реперы или стенные марки II класса, абсолютные высотные отметки на которые передавались геометрическим нивелированием III класса точности от постоянных геодезических пунктов нивелирных сетей I и II класса, расположенных на неподработанной территории. Так как вертикальные шахтные стволы от вредного влияния очистных работ охраняются целиками, принималось, что реперы, расположенные у их устьев остаются незыблемыми. Однако многолетние исследования РАНИМИ (ранее УкрНИМИ, Украинский филиал ВНИМИ) [1-3] при переопределении высотных отметок подходных пунктов стволов шахт показывают, что постоянно происходят оседания земной поверхности в районе устьев вертикальных шахтных стволов. Работы по переопределению высотных отметок устьев глубоких эксплуатируемых вертикальных стволов проводились РАНИМИ с 1979 г. на протяжении ряда лет [1-3]. Переопределение осуществлялось посредством геометрического нивелирования нивелирами класса Koni–007 с инварными рейками. Расхождение между превышениями каждого хода в прямом и обратном направлениях не превышало величины √ (L– длина хода в км). Так, были преопределены отметки более 30 пунктов, заложенных вблизи устьев глубоких вертикальных стволов шахт им. газеты «Социалистический Донбасс», им. А.А.Скочинского, им. "Челюскинцев", ш/у «Октябрьское» ПО «Донецкуголь», им. А.Г.Стаханова ПО «Красноармейскуголь», «Шахтерская-Глубокая» ПО «Шахтерскантрацит», «Прогресс» ПО «Торезантрацит». Анализ результатов инструментальных наблюдений показал, что основной причиной оседаний поверхности, и как следствие оседаний устьев вертикальных стволов, является сжатие породного массива в районах предохранительных целиков при ведении очистных работ у границ предохранительных целиков. Оседания происходят с различной скоростью в зависимости от условий оконтуривания и горно-геологических условий. В некоторых случаях величины оседаний довольно значительны – 250-450 мм [1] (максимальная величина оседания – 573 мм за 16 лет зафиксирована у воздухоподающего ствола шахты им. "Челюскинцев"). Однако влияние очистных работ нельзя считать единственной причиной данного явления. Так, устье вентиляционного ствола № 3 шахты им. А.Г.Стаханова ПО «Красноармейскуголь» за период с 1967 по 1982 г. осело на величину 75 мм, хотя данный ствол находится вне зоны влияния очистных работ. Одной из наиболее вероятных причин в данном случае является вертикальное сжатие околоствольного массива горных пород в результате дренирования подземных вод через ствол и другие горные выработки [2]. В настоящее время внезапные отключения электроэнергии, по причине обстрелов и разрушений, массовое закрытие и затопление угольных шахт вызвало кардинальное перераспределение гидрогеологического режима. Это, в свою очередь, привело к развитию процесса самоликвидации сохранившихся горных выработок и пустот, что явилось причиной активизации геомеханических процессов в горном массиве. В результате этих изменений происходят смещения реперов маркшейдерской опорной сети и высотного обоснования. Все это приводит к значительным рискам при планировании и ведении горных работ. Исходя из вышеизложенного можно сделать следующие выводы. 1. При постоянно изменяющихся условиях разработки угольных пластов в Донбассе происходит постоянное деформирование массива горных пород и оседание земной поверхности, и как следствие оседание устьев вертикальных стволов, вследствие 9

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» ведения очистных работ вблизи предохранительных целиков. Дренажа подземных вод и других факторов. 2. Необходим постоянный мониторинг высотных отметок опорных реперов, заложенных вблизи устьев вертикальных стволов, с целью однозначного определения положения в пространстве, как подземных горных выработок, так и зданий и сооружений поверхностного комплекса. Перечень ссылок 1. Обобщить результаты наблюдений о влиянии выемки угольных пластов на больших глубинах на вертикальные шахтные стволы: Разработать меры охраны шахтных стволов и методы расчета сдвижений и деформаций в Донбассе: Отчет о НИР (промежуточный) Часть 1 / Уф ВНИМИ, рук. А.Г. Акимов. – 0202103101. – Донецк, 1983. – 135 с. 2. Провести исследования по обоснованию геомеханических схем распределения сдвижения и деформации в массиве горных пород вокруг очистных выработок и их влияния на крепь глубоких шахтных стволов: Систематизировать имеющиеся данные о сдвижениях и деформациях в массиве горных пород вокруг очистных выработок: Отчет о НИР / Уф ВНИМИ, рук. И.А. Петухов. – 0220503102. – Донецк, 1982. – 112 с. 3. Кулибаба С.Б. Оседания устьев вертикальных стволов охраняемых предохранительными целиками / С.Б. Кулибаба, С.В. Голдин, А.М. Трелецкий // Методы изучения и управления деформациями массива горных пород при разработке пластов под застроенными территориями и обеспечения устойчивости бортов разрезов. – Л.: Сб. науч. тр. ВНИМИ. – 1987. – С. 11–16. ----------

УДК 622.1 ВЫСОКОТОЧНАЯ ОСНОВА ДЛЯ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕБНЫХ МАРКШЕЙДЕРСКО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ И.В. Крутогуз, В.В. Мирный (И.В. Крутогуз - студент гр. Мс-16) В данной работе представлено краткое обозрение существующих сетей и полигонов в некоторых учебных заведениях и основные сведения о построении учебного полигона кафедрой маркшейдерского дела Донецкого национального технического университета Ключевые слова: полигоны, радиодальномер, инструмент, компарирование Совершенствование измерительных приборов, инструментов и систем для геодезических и маркшейдерских измерений в последние десятилетия неизбежно приводят к необходимости создания некоторых эталонов, позволяющих исследовать точность измерений, определять постоянные поправки инструментов, устанавливать влияние погодных условий, времени года и суток, подстилающей поверхности на методику измерений и т.д. Каких-либо стандартов для создания эталонных конструкций не существует, так как исполнитель работ обычно самостоятельно ставит задачу исследования и в соответствии с этим разрабатывает необходимые элементы конструкции. 10

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» Описания в литературных источниках на эту тему весьма немногочисленны. Остановимся на них подробнее. Нет необходимости рассматривать упоминания о компараторах для компарирования металлических рулеток, хотя их компарирование и имеет значение, поскольку они используются в рассматриваемых измерениях. Весьма совершенным является компаратор для эталонирования инварных мерных жезлов и проволок при Московском институте геодезии, аэрофотосъёмки и картографии, представляющий собой значительное инженерное сооружение. Показательным примером интересующего нас сооружения является полигон, построенный сотрудниками Ереванского политехнического института на берегу озера Севан в Армении. Полигон представляет собой сеть, состоящую из пяти пунктов, закреплённых на горных вершинах, образующих центральную систему. На одной из сторон промежуточный пункт (рис. 1) закреплён на острове, следовательно, две части одной стороны полигона частично проходят над водной поверхностью с изменяющейся высотой визирного луча. Это даёт возможность исследования прохождения электромагнитной волны по изменяющемуся показателю преломления при разных подстилающих поверхностях (скальные породы, лесная растительность, вода, лёд и снежная поверхность в зимнее время, туман и облачность и др.)

Рис. 1 – Одна из сторон полигона в Армении

Для получения эталонных значений углов и длин они были измерены соответственно теодолитом T2 "Wild" и светодальномером СВВ-1. Длины сторон находились в пределах 0,8–4,0 км. Высотные отметки передавались геодезическим нивелированием. Все пункты закреплялись одним центром с помощью бетонирования металлических марок в скальные породы. Одному из авторов в своё время удалось ознакомиться с конструкциями полигонов и геодезических сетей на учебных базах кафедр маркшейдерского дела и геодезии в Москве, Санкт-Петербурге, Днепропетровске, Екатеринбурге. Много разнообразных исследований даёт возможность провести полигонкомпаратор, сооружённый возле г. Красный Лиман Донецкой обл. [1]. Его постройка в Донбассе была вызвана тем, что в регионе находится много месторождений, разработка которых в то время (60-70-е годы ХХ в.) выполнялась открытым способом. При этом маркшейдерское съёмочное обоснование планировалось осуществлять новыми на то время инструментами (радиодальномерами, светодальномерами), применение которых требовало всесторонних исследований. Полигон-компаратор (рис. 2) представляет собой сеть калибровочных базисов, образующих, геодезический четырёхугольник с измеренными сторонами и диагоналями. 11

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» Наличие избыточных измерений в этой фигуре позволило произвести уравнивание линейных элементов. Кроме того, при высокой точности линейных элементов углы получены также с высокой точностью, что даёт возможность использования полигонакомпаратора для исследования угломерных инструментов.

Рис. 2 – Полигон-компаратор На пунктах Садовый, Лесной. Дорожный построены сложные деревянные сигналы высотой 19 м (до визирного цилиндра) с четырьмя столиками на высотах 8, 11, 14 и 17 м (рис. 3). На пункте Кировск построен простой металлический сигнал, а на пунктах Лисий и Беличий – простые деревянные сигналы. Промежуточные пункты I, II, III наземных знаков не имеют. На пунктах Садовый, Лесной, Дорожный, Кировск заложено соосно по 3 центра на глубинах 0.70 м и 2.00 м, на остальных - по 2 центра на глубинах 0 и 0.70 м. Благодаря конструкции полигона-компаратора, его сигналов и центров при исследованиях дальномерных инструментов использовались различные высоты прохождения радиолуча, разные отрезки длин (на чертеже они указаны), всевозможные подстилающие поверхности (лес, пашня, поливное поле, низкорослые посевы и др.). Кроме этого, в створе диагонали Лесной – Дорожный, начиная от последнего, закреплено 8 пунктов, что даёт возможность производить радиодальномерные измерения с отсчетами по всей шкале индикатора. Измерения длин сторон полигона-компаратора выполнены шестью инварными проволоками сквозными ходами с соблюдением всех требований инструкции по высокоточным базисным измерениям. При измерении большей диагонали было применено ежедневное эталонирование проволок на полевом интерференционном компараторе ПИК2, что значительно повысило точность измерений.

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика»

Рис. 3 – Деревянные сигналы на пунктах Сторона Садовый - Лесной измерялась как ломаный базис с коэффициентом изломанности 1/15. Углы на точках излома измерялись большим теодолитом «Wild» двенадцатью приёмами. По такой же методике измерялись и углы самого полигонакомпаратора. По результатам линейных измерений подсчитаны углы четырёхугольника и вычислены их ошибки по формуле В. В. Мирного [2]. Для последующих испытаний на полигоне были проведены круглосуточные определения показателя преломления для летнего периода, что позволило в последующем улучшить качество радиодальномерных измерений. Уравновешивание измеренных элементов сети было выполнено коррелатным и параметрическим способами. Учитывая необходимость использования полигона, как базы практики, желательными являлись выполнения требований не только научного, но и учебнометодического, организационного и бытового характеров. – Пункты должны сохраняться в течении длительного времени, т.е. располагаться на сравнительно устойчивых грунтах, обеспечивающих незыблемость и сохранность. – Для обеспечения оптической видимости центры должны располагаться на господствующих вершинах, что предполагает холмистый (пересечённый) характер местности. – Полигон должен располагаться недалеко от учебного корпуса №11 ДонНТУ, в котором размещается кафедра маркшейдерского дела, для транспортировки инструментов городским транспортом не должно быть большой удалённости полигона от остановок. – Поскольку на территории полевых измерений нет помещений для хранения оборудования, предусматривается близость места работ от общежития №7, с администрацией которого существует договорённость о возможности хранения в нём инструментов в процессе измерений. – Центры пунктов должны быть закреплены в местах, исключающих их повреждение механизмами, транспортом, местным населением, строительными работами др. (по крайней мере, в ближайшее время). Всем вышеперечисленным требованиям наиболее полно удовлетворяла сравнительно пустынная территория в районе бывшего Северного автовокзала г. Донецк. При этом по архивным материалам производственного объединения «Донецкуголь» было 13

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» установлено, что сроки бездействия терриконов составляют 50-70 лет. Это позволяет считать их надёжно устойчивыми (рис. 4).

Рис.4 –Расположение пунктов на вершинах старых терриконов При проектировании центров геодезических сетей учитываются виды грунтов и глубина их сезонного промерзания. При этом, при грунтах скального типа глубина промерзания существенного влияния не оказывает, когда центр закладывается непосредственно в скальную породу. Предварительный анализ пород, из которых состоят старые терриконы [3], позволяет приближённо эти породы уподобить скальным грунтам и в соответствии с этим разработать конструкцию центра (рис.5).

Рис. 5 – Центр пункта, закреплённый в породах террикона. а - общая схема; б - верхняя часть Как видно из чертежа, основной стержень сваривается из двух частей. Верхняя, из нержавеющей стали, обеспечивает прочность и неподверженность коррозии, При закреплении готовится котлован, в дно которого вбивают стержень, который затем бетонируется. Для обеспечения достаточного количества избыточных измерений при составлении участка сети (триангуляции, трилатерации, полигонометрии) расположение пунктов было 14

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» запроектировано так, что обеспечивалась оптическая видимость с каждого из шести пунктов на все остальные пять пунктов, Сооружение наземных знаков не предусматривалось (из-за невозможности их сохранения в этом густонаселённом районе). Поэтому в период рекогносцировки и проектирования сети видимость на всех направлениях прослеживалась «с земли на землю», т. е. инструмент (теодолит, светодальномер) и визирная цель (веха, отражатель), установленные на штативах на противоположных концах каждой линии, должны быть видны друг другу. Однако, за время между рекогносцировкой и выполнением измерений в створе линии Пустырь– Свалка был построен двухэтажный дом с высокой двускатной крышей, из-за чего взаимная видимость на этой линии отсутствует. Таким образом, исходя из того, что в построенной сети будут измерены все направления и все длины сторон, обозначенные на схеме, для учебной практики создана свободная геодезическая сеть, состоящая из 6-ти пунктов, и включающая в себя 14 сторон, 14 направлений, образующих 24 угла между смежными направлениями. Вычисления проектировалось выполнить в условной системе координат. При этом за начальный принят пункт МАЛОЙ с координатами и высотной отметкой соответственно: X = 2000,000 м, Y = 1000.000 м, H = 200,000 м. Условная ось абсцисс прямоугольной системы координат направлена по хорошо выраженному на местности направлению МАЛОЙ БАШНЯ, при этом дирекционный угол направления МАЛОЙ - ЗЕЛЕНЫЙ составляет: 44° 32' 55" . Схема сети в значительной степени связана с местами расположения старых отвалов. Поэтому горизонтальные углы между некоторыми смежными направлениями превышают допустимые. Однако, при построении сети выполнялось требование производства измерения всех видимых с данного пункта направлений, что и повлекло наличие фигур «невыгодной» формы. В дальнейшем множество направлений всегда обеспечит возможность создания более выгодных геометрических схем. Конечно, в значительной степени на получение «неудачной» схемы повлияло исчезновение прямой видимости между пунктами Пустырь–Свалка. Перечень ссылок 1. В.В.Мирный, С.Ф.Травник Полевой компаратор для исследования геодезических радиодальномеров «Разработка месторождений полезных ископаемых», сб.№11, 1967, «Техніка» 2. В.В. Мирний, М.І. Бельчуков Проектування і створення высокоточного полігону для проведення маркшейдерсько-геодезичних досліджень Доповіді науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Маркшейдерське забеспечення геотехнологій» - Дніпроветровськ: Дніпропетровський національний гірничийу ніверситет, 2011, 25-29 . 3. Мирный В.В. Ошибки углов в треугольнике с измеренными сторонами. Сб. 28 «Разработка месторождений полезных ископаемых». Киев: Техника, 1972, с 84–86. ----------

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» УДК 528.481:622.1 СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ПЕРЕДАЧИ ВЫСОТНОЙ ОТМЕТКИ ДЛИННОЙ ЛЕНТОЙ Т.С. Сизонов, В.В. Мирный (Т.С. Сизонов – студент гр. Мс-17) Статья посвящена создание модели передачи высотной отметки длинной лентой. Ключевые слова: лента, ствол, шахта Как известно, передача высотной отметки в шахту может осуществляться рядом способов, в число которых входят: – передача высотной отметки длинной лентой; – передача высотной отметки с использованием автоматического длинномера ДА-2; – передача высотной отметки посредством электронно-оптических приборов. Из всех выше перечисленных способов наибольшее распространение получил второй ввиду простоты своей реализации. Выполнение данной работы возможно в лабораторных условиях, так что у студентов имеется шанс не только теоретически, но и практически освоить данную методику. Данная лабораторная работа выполняется студентами на втором учебном курсе с участием преподавателя. Со способами передачи высотной отметки длинной лентой и посредством применения электронно-оптических приборов студенты в основном знакомы лишь теоретически ввиду редкого применения данных способов в горной практике. Следовательно, главной целью данной работы является более подробное ознакомление с первым из данного списка способов, а также возможная реализация данного метода в студенческой практике. Предложенный метод предусматривает изготовление дополнительного приспособления, что будет в последующем выполнено. Тогда же предложенная методика будет опробована. Вся суть данной методики заключается в следующем. На поверхности расположен репер Rп, который заложен вблизи устья ствола. Его высотная отметка известна. В шахте заложен следующий репер Rш. Далее работа сводится к нахождению превышения репера Rп над репером Rш с использованием длинной ленты. Для проведения измерений на верхней приемной площадке устраивается временный полок, на котором в свою очередь устанавливается лебедка с лентой. Лента опускается в шахту, а на её конце подвешивается груз. На поверхности и в шахте устанавливается два нивелира. Каждый из них должен быть установлен так, чтобы в его трубу были видны были видны и лента и рейка, установленные на соответствующем репере. При измерениях одновременно по сигналу берут четыре отсчета: aп и aш – отсчеты по рейкам, установленным соответственно нп реперах Rп и Rш; Nп и Nш - отсчеты по ленте на уровне горизонтального луча соответственно верхнего и нижнего нивелира. Кроме этого определяется средняя температура воздуха в стволе шахты. Она находится по следующей формуле: (1). Данный метод изображен на рис.1.

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика»

Рис. 1 – Передача координаты z длинной лентой: 1 – рейка; 2- груз; 3 – временный полок; 4 – лебедка с лентой; 5 – отсчет по ленте; 6 – нивелир; 7 – лента. В нашем эксперименте роль ствола шахты выполняет лестничная клетка. Вместо временного полка планируется использование следующей конструкции:

Рис.2 – Предполагаемая конструкция На рис.2 изображена предполагаемая конструкция, которая состоит из деревянного бруска и металлических креплений для последующей установки стальной рулетки. Сама конструкция будет крепиться перпендикулярно к стене над лестничной клеткой. 17

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» Вместо использования полноценной лебедки планируется использовать стальную рулетку длинной 30 или 50 метров. Пример её установки изображен также в виде 3D модели на рис.2 (справа). Все остальные составляющие (груз, две рейки и два нивелира) остаются неизменными. Работа выполняется следующим образом. На конструкции, заменяющей временный полок, закрепляется стальная рулетка. Далее лента стальной рулетки опускается вниз с подвешенным на неё грузом. На предполагаемых «поверхности» и «шахте» устанавливается два нивелира. Каждый из них должен быть установлен так, чтобы в его трубу были видны и лента и рейка, установленные на соответствующем репере (Rп и Rш). Все последующие измерения идентичны проводимым при реализации данной работы в шахте. Далее следует камеральная обработка. Координата zш репера Rш находится следующим образом: (2)

(

)

(3)

Как мы видим в последней формуле присутствует 4 поправки: – – поправка за удлинение ленты от собственного веса; – – поправка за удлинение ленты от веса груза; – – поправка за температуру; – – поправка за компарирование ленты. Находим поправку .Пусть лента АВ, общая длина которой L, подвешена в точке А (рис. 3). Возьмем на ленте произвольную точку С и найдем растяжение участка L' = АС. Рассматриваемый участок ленты подвергнут растяжению двумя силами: а) веса конца ленты С В = L — L' и б) веса участка АС = L'. Растяжение участка АС = L' от собственного веса равно растяжению от груза, равного половине его веса, приложенного к точке С. Таким образом, участок АС = L' испытывает общее растягивающее усилие:

[

(

)]

(

(4)

где – удельный вес стали ленты; – площадь поперечного сечения ленты. Далее по закону Гука: [

]

(

)

(5)

Если принять L' = L, т. е. определить растяжение всей ленты, то: .

(6) 18

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» Две последние формулы справедливы при условии, если входящие в них величины выражены в сантиметрах и граммах. Так как модуль Юнга Е в технике выражается в килограммах на квадратный сантиметр, то знаменатель должен быть умножен на 1000. Точно так же, выражая длины не в сантиметрах, а в метрах, мы должны умножить числитель на 10 000. Отсюда, выражая и в сантиметрах, a L и L' — в метрах и Е в килограммах на квадратный сантиметр, получим: (

)

(7)

Рис.3 – К нахождению поправки за удлинение ленты от собственного веса Переходим к поправке

– за растяжение от груза Q . Её также находим из закона

Гука: (

)

(8)

где f – площадь поперечного сечения ленты в кв.см. Поправку находим из найденной выше средней температуры измерения:

( где

(

)

– средняя температура воздуха в стволе шахты;

– температура компарирования ленты; – коэффициент линейного расширения металла, из которого сделана лента ). 19

(9)

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» Поправку компарирования из паспорта стальной рулетки или же по результатам компарирования рулетки. Как и в шахте данная работа должна выполнятся дважды. При повторном выполнении высота нивелиров должно быть изменена. Эта же операция проводиться и с лентой. Разность двух определений не должна превышать следующей величины:

(

)

(10)

где H – измеряемая глубина ствола (в нашем случае лестничной клетки). По выполненной работе можно сделать следующие выводы: 1. Получена модель передачи отметки через вертикальный ствол с помощью длинной ленты; 2. Впервые в учебном процессе будет применена методика, которая раньше не использовалась. 3. Преимуществом данной методики является возможность передачи высотной отметки на несколько горизонтов (без ограничения их количества), что невозможно при других способах.

Рис.4 – Отображение основного преимущества метода передачи высотной отметки длинной лентой Перечень ссылок 1. Оглоблин Д.Н., Бастан П.П., Герасименко Г.И. Маркшейдерское дело: Учебник для вузов – Издательство «Недра» – 1972. – 590с. 2. Геодезия и маркшейдерия В.Н. Попов, В.А. Букринский, П.Н. Бруевич и др.;: Учебник для вузов.- 3-е изд.- М.: Издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного университета - 2010. - 453 с. ----------

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» УДК: 622.1 АВТОМАТИЗАЦИЯ РЕШЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЗАДАЧИ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ КОМПАС А.С. Ткаченко, В.В. Мирный (А.С. Ткаченко – студент гр. Мс-17) В статье изложено применение системы КОМПАС для решения маркшейдерских задач. Ключевые слова: пласт, system, шахта В настоящее время для построения маркшейдерской графической документации используются системы автоматизированного проектирования. Наиболее часто применяют графические редакторы AutoCAD, Studio, 3DMax, CorelDRAW и отечественную систему КОМПАС. КОМПАС – семейство систем автоматизированного проектирования с возможностями оформления проектной и конструкторской документации согласно стандартам серии ЕСКД и СПДС. Графический редактор КОМПАС является системой, наиболее адаптированной к российской практике конструкторских работ. С помощью этой программы выполняются следующие конструкторские приемы:  создать модели участвующих в пересечении поверхностей;  выполнить трехмерное наглядное изображение пересекающихся поверхностей (например, в изометрии);  выполнить трехмерные модели составных частей изделия;  по построенным моделям выполнить ортогональные чертежи изделия и его составных частей. Рассмотрим применение программы КОМПАС на примере производственной задачи. Даны две наклонные скрещивающиеся горные выработки AB и CD. Необходимо их соединить кратчайшим путем горной выработкой, имеющей угол наклона δ. Поскольку каждая прямая представляет собой осевую линию, решая задачу с заданными прямыми всегда подразумевавется, что решение выполняется для прямолинейных выработок. Этапы решения (рис.1): 1. Градуируют проекции прямых AB и CD. 2. На плане через точку с проводят прямую cn параллельную ab. 3. Прямые cb и cn образуют вспомогательную плоскость Р. Строят ее горизонтали. 4. Из точки a проводят прямую am так, чтобы она на плане пересекала горизонтали плоскости Р под прямым углом. По углу наклона δ строят график заложений прямой am и определяют lam (рис.1,б). Градуируют прямую am. 5. Пересекающиеся прямые ab и am образуют вспомогательную плоскость T, строят ее горизонтали. 6. Строят линию пересечения плоскостей Т и Р. Эта линия пересечет прямую cd в точке f. 7. Из точки f параллельно отрезку am проводят прямую до ее пересечения с прямой ab в точке f’. Линия ff’∈ T обладает следующими свойствами: она пересекает прямую ab∈ Т и пересекает cd∈ Р, ее горизонтальная проекция перпендикулярна горизонталям плоскости Т, ff’ падает под углом δ. Совокупность этих свойств указывает, 21

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» что прямая ff’ является искомой наклонной горной выработкой, кратчайшим путем соединяя данные скрещивающиеся выработки.

Рис.1 – Построение прямой, соединяющей скрещивающиеся прямые кратчайшим путем под заданным углом: а) проекция на горизонтальную плоскость; б) график заложений. На основе полученных при решении задачи данных с помощью программы КОМПАС можно перейти от проекции с числовыми отметками к аксонометрическим проекциям. Соблюдая все условия аксонометрического проектирования, производим построения. Строим совмещенный план в системе аксонометрических осей X’OY’.

Рис.2 – Совмещенный план в системе аксонометрических осейX’OY’ По совмещенному плану аксонометрической проекции.

строим

изображение

горных

выработок

Рис.3 – Изображение горных выработок в аксонометрической проекции 22

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» Выполненная задача подразумевает геометрическое решение для осевых линий выработок (как было указано в исходных данных). Путем несложных графических построений для каждой оси можно достроить объёмную конфигурацию соответствующей выработки. Таким образом, программа Компас позволяет выполнять построение чертежей различного характера. Она легка в освоении, значительно сокращает время построения чертежей. Перечень ссылок 1. Белоконев Г.А., Калинченко В.М. Проекции применяемые при геометризации недр: Учебное пособие / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: УЦП «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2003. – 80 с. ----------УДК 622.831.1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ SURFER ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ РАЗРЕЗОВ А.В. Грянко, И.В. Филатова, А.А. Канавец (А.В. Грянко – студент гр. Мс-15) В статье рассмотрены вопросы использования системы Surfer для применения маркшейдерской службой. Ключевые слова: маркшейдер, Surfer, оборудование, технологии Без гипотезы о форме геологических тел в изучаемом пространстве невозможно составление геологических, структурных, тектонических и других карт. Пространственное представление о геологических структурах — основа для решения многих геологомаркшейдерских задач. Основные результаты разведки угольных месторождений представляются на геологических разрезах, используемых в дальнейших маркшейдерских работах. Точность и достоверность геологических разрезов зависят не только от сложности геологического строения, детальности и качества разведочных работ, но и от точности определения координат точек встречи скважин с пластом. Построение геологических разрезов сложное и трудоемкое задание, в котором необходимо определить, построить и согласовать в единую систему большое количество структурно-геометрических элементов. Геологическое построение разрезов выполняется непосредственно вручную. Для построения разрезов по геологической поверхности с пологим залеганием горных пород необходимо знать элементы залегания пластов. Эти данные используются и для автоматизированного построения. На данный момент в пределах стран СНГ такие построения выполняются в следующих программах как: GeoniCS, Topo и др. Но к этим программам ограниченный доступ. При решении поставленной задачи была предложена методика быстрого и наглядного построения гипсометрических поверхностей пластов, что позволит сократить время на выполнение данной работы по построению геологических разрезов. 23

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» Изначально авторами были выполнены работы по созданию контурных карт (рис.1) в системе Surfer, на основании данных взятых за основу по скважинам шахтного поля Ясиновская–Глубокая, в условной системе координат. По данному шахтному полю изначально было взято 50 скважин, расположенных на данном участке. Используя полученную геологическую карту (рис. 1), стратиграфическую колонку (рис.1) построение геологических разрезов по линии, приведен на рис. 3.

Рис. 1 – Поверхность пласта с нанесенными скважинами По итогам можно сделать вывод что программа Surfer выполняет моделирование рельефа любой местности. Приложение предоставляет огромное количество методов построения сетки и больше контроля над параметрами сетки, включая настраиваемые вариограммы, нет достойной альтернативы их инструменту.

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика»

Рис. 4 – Профиль в заданном направлении Не важно, являетесь ли вы инженером, гидрологом, археологом, геологом, маркшейдером, геодезистом, океанологом, геофизиком, медицинским исследователем, биологом или климатологом, программа Surfer - один из лучших вариантов для вашей работы. Его мощная структура, а также отличные функции наряду со скоростью выполнения делают мощное прикладное программное обеспечение, которое действительно может помочь вам выполнить ваши утомительные работы. Перечень ссылок 1.Surfer 8. User’s Guide. Contouring and 3D Surface Mapping for Scientist and Engineers. – Golden Software Inc., 2002. – 640 с. 2. Дэвис Дж. Статистический анализ данных в геологии. Пер. с англ. – М.: Недра, 1990. – Кн. 2. – 427 с. 3. Искандеров М.А. Нефтепромысловая геология и разработка нефтяных месторождений. – Баку: Азербайджанское государственное издательство нефтяной и научно-технической литературы, 1956. – 317 с. 4. Вильямс Орвис. Excel для ученых, инженеров и студентов. – К.: Юниор, 1999. – 528 с. 5. Галкин В.М., Иванова И.А., Чеканцев В.А. Построение карт, геологических разрезов и вычисление объемов углеводородов по залежи в Surfer:Методические указания. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 48 с. 25

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» УДК 622.831.1 ТРЕХМЕРНОЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРОЕНИЯ ПЛАСТА Е.А. Гончар, И.В. Филатова, А.А. Канавец (Е.А. Гончар – студент гр. Мс-15) В статье рассмотрены вопросы построения гипсометрических планов угольных пластов c учётом нарушений. Приведены практические примеры построения гипсометрических планов в среде Surfer и нарушения в 3D. Ключевые слова: маркшейдер, Surfer, оборудование, технологии Современный уровень развития ГИС технологий, применение их в проведении исследований по наукам о Земле часто требует получения максимально корректных цифровых моделей рельефа для научных и прикладных исследований в области геологии, геоморфологии, геофизики, при проведении поисково-разведочных работ. Задача усовершенствования методов интерпретации и полноты использования геологоразведочных данных как основы подсчета запасов является весьма актуальной. Получение информации о состоянии горного массива и маркшейдерской ситуации является одной из основных задач. Данную информацию можно получить с помощью цифровой модели месторождения, которая в полном объеме отражает пространственные закономерности распределения широкого комплекса параметров минерализации для месторождений твердых полезных ископаемых. На протяжении всего времени исследований были предложены разные версии визуализации трехмерного геологического моделирования. Для подтверждения и развития этой идеи необходимо было произвести более детальное изучение геолого-геохимических данных на основе геоинформационного подхода с обязательным учетом их пространственных характеристик. Для решения задач изучения описываемых геологических объектов с планируемым выходом на поисковые критерии, на основе всей совокупности данных была разработана и создана геоинформационная система обеспечения геолого-геохимических исследований угольных месторождений. Геологические задачи, решаемые в процессе 3-х мерного моделирования месторождений: – обработка данных любых видов опробования; – составление геологических карт и разрезов; – создание трехмерных каркасных и блочных моделей рудных тел, угольных пластов, нерудного сырья, с учетом цифровых моделей действующих карьеров и тектонических нарушений; – изучения пространственных характеристик полезных компонент на основе современных методов геостатистики; – подсчет и погашение запасов с любыми заданными кондициями и ограничениями; – оперативное пополнение информации и коррекция модели в режиме постоянного мониторинга. Традиционно технология геологического моделирования 3D представляется в виде следующих основных этапов: 26

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика» 1. Сбор, анализ и подготовка необходимой информации, загрузка данных (рис.1).

Рис.1.– исходная информация ( XYZ-данные). 2.

Структурное моделирование (создание каркаса) (рис. 2).

Рис.2 – Создание контурной карты пласта 3. Создание сетки (3D-грида), осреднение (перенос) скважинных данных на сетку (рис.3). 27

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика»

Рис.3 – Перенос скважин на поверхность пласта 4. Фациальное (литологическое) моделирование (рис.4).

Рис.4 – Литологическое моделирование 5.Моделирование с учетом тектонических особенностей (рис.5). С появлением новой информации, модель дополняется и корректируется. Другой причиной корректировки геологической модели могут служить замеченные встречи нарушений, обоснованные результатами адаптации фильтрационной модели в процессе воспроизведения истории разработки.

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика»

Рис.5 – Нанесение на контурную карту линий нарушения Трехмерное моделирование применяется не только для решения проблем прогнозирования, но так же важнейшими сферами применения трехмерного геологического моделирования являются: решение так называемых задач по уточнению строения и свойств пласта путем воспроизведения истории разработки, по обработке результатов исследования скважин, по изучению процессов вытеснения на керне и определению фазовых проницаемостей, решение исследовательских задач, таких как изучение механизмов воздействия на пласт и моделирование новых технологий. Особое место занимают аналитические решения, полученные в рамках достаточно простых моделей, но важные для понимания механизмов разработки новых процессов. В результате сопоставления вариантов и их технико-экономических показателей определяется рекомендуемый сценарий разработки. Несмотря на невысокую достоверность долгосрочных прогнозов абсолютных показателей эксплуатации пласта, относительная разница между показателями, рассчитанными для различных сценариев разработки, обычно менее чувствительна к изменениям модели, поэтому трехмерное геологическое моделирование сейчас является основным инструментом для выбора оптимальной стратегии разработки.

Геодезия, землеустройство и кадастр Раздел I. Секция «Геодезия и геоинформатика»

Рис.6 – Построение угольного пласта с учетом нарушения Разработана методика построения максимально корректных цифровых моделей рельефа для геоинформационного обеспечения геолого-поисковых работ на основе общедоступных источников геоинформации. Построена 3D-модель трехмерного моделирования разработки угольных пластов. Доказано, что разработанный метод построения ЦМР для рассматриваемого региона обеспечивает большую точность, чем любые другие открытые источники пространственной информации. Полученная итоговая ЦМР позволяет реализовать картографическое 3D-представление архивных геологогеохимических данных, не имеющих высотных отметок; дает возможность проверки и подтверждение предложенной на основе детальных исследований оригинальной концепции формирования высокочистых трехмерных моделей, представляет потенциальный выход на пространственно геотехнические критерии поисков месторождений путём создания геоинформационной системы с функциями поддержки принятия решений. Перечень ссылок 1. Белицкий А.А. Классификация тектонических разрывов и геометрические методы их изучения. М.: Госгеолиздат, 1952. 68 с. 2. Surfer 8. User’s Guide. Contouring and 3D Surface Mapping for Scientist and Engineers. – Golden Software Inc., 2002. – 640 с. 3. Галкин В.М., Иванова И.А., Чеканцев В.А. Построение карт, геологических разрезов и вычисление объемов углеводородов по залежи в Surfer: Методические указания. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 48 с. 4. Белоконъ В.Г. О положении Донецкого каменноугольного бассейна среди тектонических сооружений юга европейской части СССР // Геол. журн. 1979. Т. 39. Вып. 3. С. 61-72. 5. Богаченко Н.Н., Трощенко В.В. О классификации трещин и дизъюнктивов относительно залегания пласта // Применение математических методов и ЭВМ в геологии (тез. докл. к 3 обл. семинару). Новочеркасск: НПИ, 1983. С. 4 ----------

Раздел II

Секция «Землеустройство и кадастры»

Геодезия, землеустройство и кадастр. Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры» УДК 528.4 ПУТИ АВТОМАТИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ ПРОЕКТОВ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ СЕВООБОРОТОВ И УПОРЯДОЧИВАНИЯ УГОДИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ И.Д. Сироткин, А.Д. Мочалов, В.В. Чепушканова (Сироткин И.Д., Мочалов А. Д., Чепушканова В.В.– студенты гр.ЗК-16)

В статье рассмотрена технология автоматизации эколого-экономического обоснования севооборотов и упорядочивания угодий при разработке нескольких вариантов проектных решений на базе ГИС ArcGIS 10.4.1. Применение встроенных и новых инструментов позволило автоматизировать решение ряда задач, связанных со сбором и обработкой исходных данных. Ключевые слова: угодья, участки, севообороты, геоинформационные системы. Земля занимает особое место среди важнейших факторов производства, к которым, кроме нее, обычно относят труд, капитал, знания и предпринимательские способности. Земельные ресурсы не могут создаваться человеком и принципиально ограничены. В силу своих природных свойств земля выступает общей основой для размещения объектов, необходимых для обеспечения жизнедеятельности общества [1]. Рациональное и эффективное использование земли означает не только получение максимума необходимой сельскохозяйственной продукции, но и повышение ее плодородия. В случае неправильного использования земли, нарушений правил агротехники качество земель снижается, а плодородие уменьшается, поэтому сельскохозяйственные предприятия должны применять определенные организационнохозяйственные, агротехнические, мелиоративные и гидротехнические мероприятия по земле. До недавнего времени для обеспечения работы сельскохозяйственных предприятий с оптимальным подходом использования земли, трудовых и технических ресурсов разрабатывались проекты внутрихозяйственного землеустройства, которые базировались на знаниях и опыте специалистов проектных организаций. Поэтому в результате, проектные решения не всегда были действительно оптимальными. В настоящее время, с появлением современной компьютерной техники и программного обеспечения стало возможным автоматизировать некоторые процессы проектирования. Так, например, для подготовки графических материалов проекта стали применять AutoCAD, для расчетов – Microsoft Excel. Затем, активно стали применять различные геоинформационные системы, адаптированные к решению различных задач внутрихозяйственного землеустройства. На сегодняшний день нет такой программы, которая полностью бы заменила инженерапроектировщика – окончательное проектное решение все равно выбирает специалист в области землеустройства, почвоведения, животноводства, растениеводства и т.п. Для успешного развития каждого сельскохозяйственного предприятия нужно всесторонне учитывать его экономические, почвенно-климатические условия с целью правильного размещения сельскохозяйственного производства. Так, например, предприятия, работающие в относительно худших природных условиях, менее конкурентоспособны, имеют высокую вероятность банкротства. В соответствии с земельным законодательством, для сельскохозяйственных предприятий площадью 100 и более га в обязательном порядке должен разрабатываться проект землеустройства эколого-экономического обоснования севооборотов и 32

Геодезия, землеустройство и кадастр. Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры» упорядочивания угодий (далее по тексту ПВЗ). Каждый ПВЗ в зависимости от природных и социально-экономических условий, форм землевладения и землепользования, специализации хозяйства, состава и соотношения отраслей, развития элементов инфраструктуры имеет свои содержание и проектные задачи. Как правило, определенные вопросы проекта являются его составными частями. Такое деление необходимо для обеспечения последовательного решения проектных задач, начиная от общих, когда закладывается основа проекта, и заканчивая корректировкой общих решений без изменения их сущности. В соответствии с Порядком [3] и Методическими рекомендациями [4] разработка ПВЗ должна состоять из следующих этапов: 1) сбор исходной информации для проектирования; 2) размещение производственных зданий и сооружений; 3) организация землевладения и землепользования с выделением севооборота, исходя из экологических и экономических условий, формирования инженерной и социальной инфраструктуры; 4) определение типов и видов севооборотов с учетом специализации сельскохозяйственного производства; 5) составление схем чередования сельскохозяйственных культур в севообороте; 6) проектирование полей севооборота; 7) разработка плана перехода к принятой системе севооборота; 8) перенос в натуру (на местность) запроектированных полей севооборота. Несмотря на такой длинный перечень этапов, результат проектирования будет зависеть, насколько качественно были выполнены работы по сбору исходной информации для проектирования. Для разрабатываемого ПВЗ информация для проектирования была выбрана из проектов распаевания земель колхозов и совхозов, проектов землеустройства административных районов, проекта эколого-экономического обоснования севооборотов на землях в границах сельских советов, разработанного в 2012 году и др. Все перечисленные материалы имели графическую часть, выполненную в AutoCAD в системе координат СК63. Хорошее качество исходной информации позволило ее собрать в одном проекте ArcGIS 10.4.1 и применить в новых землеустроительных работах. Для анализа рельефа и экспозиции склонов по топографическим картам масштаба 1:10000 была построена цифровая модель местности (ЦММ) в границах территории предприятия. По ЦММ с использованием встроенных инструментов ArcGIS был выполнен анализ рельефа и построены картограмма крутизны скатов и карта экспозиции склонов. Почвенная карта была взята с ранее разработанных проектов. Затем, по собранным исходным данным была получена эколого-экономическая модель по севооборотам и угодьям на момент проектирования с подведением баланса площадей территорий. Применение геоинформационной системы позволило быстро оценить защищенность пашни лесополосами от ветровой эрозии. Подключение космического снимка позволило оценить существующую ситуацию по динамике эрозионных процессов (топографические карты составлены в 80-е годы прошлого века) за последние 30 лет. В проекте ArcGIS также был отражен правовой режим использования земельных ресурсов (есть возможность подключения публичной кадастровой карты). Чтобы землеустроительный проект лучше соответствовал своему назначению и определял наиболее эффективные пути использования земли, при его составлении должен быть учтен целый ряд факторов, действующих иногда в противоположных направлениях. При малом числе такого рода ограничений рациональное проектное решение найти достаточно легко, так как проектировщику приходится рассматривать немного вариантов. Но с введением в задачу каждого нового условия поиск наиболее эффективного решения 33

Геодезия, землеустройство и кадастр. Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры» все более усложняется, а учет всех необходимых взаимосвязей становится иногда просто невыполнимым. Цель решения экономико-математической задачи при разработке ПВЗ выражается количественно определенным показателем, который называется критерием оптимальности. Он должен соответствовать экономической сущности решаемой задачи. Выбор критерия оптимальности должен быть грамотным с теоретических позиций, удовлетворять потребности практического планирования и отвечать требованиям математического метода решения задачи. Одной из основных экономико-математических задач можно назвать задачу организации севооборотов и упорядочивания угодий. Эта задача решается по заданной структуре посевов и направлена на выбор лучших схем чередования культур из числа возможных, которые могут быть применены в хозяйстве. Подготовка информации для решения такой задачи требует много времени, поскольку технико-экономические коэффициенты, как правило, являются расчетными средневзвешенными величинами в зависимости от площади и состава культур в севооборотах. В состав переменных задачи по проектированию севооборотов включают площади севооборотов с заданной ротацией. Оптимальное решение при этом показывает, какие из предварительно намеченных севооборотов наиболее эффективные, сколько севооборотов надо вводить и на какой площади. Здесь может быть применен сетевой способ анализа (пример см. рис.1) и инструменты модуля Net Work Analyst ГИС ArcGIS.

Рисунок 1 – Пример сетевого графика размещения сельскохозяйственных культур для шестипольного севооборота. В рамках комплексной дипломной работы по программе бакалавриата после сбора и анализа исходных данных необходимо выработать три новых проектных решения с различными направлениями хозяйственной деятельности предприятия. Причем, каждое новое проектное решение не должно быть революционным, т.е. должно быть выполнено требование – минимум капитальных вложений, максимум прибыли. Причем, следует помнить, что земли не должны терять качества и предприятие не должно загрязнять окружающую природную среду. По результатам экономических расчетов будет принят окончательный вариант проектного решения. 34

Геодезия, землеустройство и кадастр. Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры» Выводы. 1) Апробация предложенной технологии показала, что применение ArcGIS позволило максимально устранить ошибки в исходных данных, выявить грубые ошибки в предыдущих проектных материалах на территорию работ. 2) Достаточно один раз выполнить все этапы проектирования в ArcGIS и разработчик проектной документации получит апробированный мощный инструмент для разработки проектов эколого-экономического обоснования севооборотов и упорядочивания угодий. 3) Без значительных материальных затрат можно получить несколько вариантов проектных решений для выбора оптимального. Ранее разрабатывалось одно проектное решение и сравнивалось с текущим состоянием работы сельскохозяйственного предприятия. 4) Разрабатывая новые инструменты в ArcGIS можно максимально автоматизировать процесс проектирования. 5) Возможность подключения кадастровых карт и космических снимков позволило получить дополнительную информацию, необходимую для проектирования. 6) Возможность экономико-математического моделирования, позволяет не только улучшить качество проектной документации, но и обеспечить получение оптимальных результатов. Перечень ссылок 1. Малыгина, Э. Н. Регулирование земельных отношений в сельском хозяйстве зарубежных стран и его совершенствование в России: диссертация канд. эконом. наук: 08.00.14. – Москва, 2006. – 169 с. 2. Постановление КМ Украины «Об утверждении Порядка разработки проектов землеустройства, обеспечивающих эколого-экономическое обоснование севооборота и упорядочение угодий»//Официальный Вестник Украины, 11.11.2011. – 2011 р., № 85, стр. 55, статья 3120, код акта 58983/2011. 3. Методические рекомендации по составлению проектов землеустройства, обеспечивающих эколого-экономическое обоснование севооборота и упорядочение угодий. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://zakononline.com.ua/documents/show/68894___68894. – Дата обращения -21.05.2020 г. ---------УДК 630.232.22 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА СОСТОЯНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ Н.С. Литвинова (Н.С. Литвинова – студент гр. ЗКм-18) В статье рассмотрено влияние защитных лесополос на состояние земель сельскохозяйственного назначения, поскольку комплекс защитных лесонасаждений является важным средообразущим фактором, мощным средством биологического преобразования территории и повышения ее биологической продуктивности. Ключевые слова: защитные лесополосы, водная эрозия, ветровая эрозия. 35

Геодезия, землеустройство и кадастр. Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры» Защитные лесные полосы поддерживают экологический каркас территории. Они разносторонне положительно влияют на окружающую среду, выполняя одновременно несколько функций: защиты от вредного действия суховеев, ветровой и водной эрозии почвы, регулирования поверхностного стока и снегораспределения. Обеспечивая экологические функции, полосы способствуют повышению урожайности и увеличению биологического разнообразия ландшафта. Важная роль отводится полезащитным лесным полосам в комплексе мер, направленных на повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий [1]. Защитные лесные насаждения очень востребованы в степной зоне. Донецка Народная Республика расположена в степной зоне, климат умеренно континентальный (см. рис 1).

Рисунок 1 – Климатическая карта ДНР В степных районах защитные лесонасаждения резко изменяют их природный облик, образуя новые типы географического ландшафта. Однообразная степь, ровная или рассеченная оврагами и сухими балками, благодаря искусственным лесонасаждениям превращается в культурную хорошо организованную территорию с полями и пастбищами среди лесных полос (см. рис. 2) [2]. Согласно данным Минагропрома, на территории ДНР 617,8 тыс. га земель сельскохозяйственного назначения, в том числе пашня – 476,3 тыс. га. Базовой отраслью аграрного производства является растениеводство. Посевная площадь составила 189,16 тыс. га (см. рис 3).

Рисунок 2 – Полезащитные лесные полосы в сухой степи 36

Геодезия, землеустройство и кадастр. Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры»

Рисунок 3 – Структура сельскохозяйственных земель ДНР Актуальность создания защитных лесных насаждений для земель сельскохозяйственного назначения на территории ДНР обосновывается тем, что на землях сельскохозяйственного назначения развиты ветровая и водная эрозия, лесные полосы стареют, теряют свои побегопроизводительные способности, зарастают нежелательной растительностью, приобретают малоэффективную конструкцию, не способствуют повышению урожая сельскохозяйственных культур, а в некоторых случаях даже снижают его. Причинами такого состояния являются естественное старение лесополос, неправильный подбор пород, отсутствие лесохозяйственного ухода, санитарнооздоровительных мероприятий и т. п. В республике необходимо проводить работы по залесению эродированных оврагов и балок, песков и других неудобных земель. Система агролесомелиоративных лесонасаждений должна охватить все сельскохозяйственные земли, нуждающиеся в защите от засухи, суховеев и эрозии почвы [3]. Цель работы – определение необходимого для данной местности вида защитных лесополос, которые в дальнейшем помогут повысить урожайность и уменьшить износ почвенного покрова, за счет уменьшения причин эрозии. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Определить назначение, характер лесных насаждений в преобразовании и восстановлении ландшафтов. 2. Изучить природно-климатические, социальные и экологические особенности сельскохозяйственных земель ДНР. 3. Изучить виды, конструкции и факторы размещения защитных лесных насаждений. 4. Установить оптимальные виды лесных полос, для создания системы защитных лесных насаждений на территории сельскохозяйственных земель на основе изученной информации. В южных районах республики поверхность почвы испаряет влаги больше, чем получает атмосферных осадков, поэтому постоянно из нижних слоев вода поднимается на поверхность и испаряется, что способствует возникновению осолонелых почв в Приазовье. К недостаткам песчаных почв следует отнести их более глубокое промерзание. 37

Геодезия, землеустройство и кадастр. Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры» Недостаточное количество питательных веществ песчаных почв восполняется систематическим внесением органических и минеральных удобрений [4]. В данной работе предлагается использовать следующие виды защитных лесных насаждений: - полезащитные лесные полосы; - водорегулирующие лесные полосы; - лесные полосы на пастбищных кормовых угодьях и вдоль транспортных артерий (главных внутрихозяйственных дорог). Конструкция лесной полосы обеспечивает необходимый ветровой режим. Лесные полосы разных конструкций по разному влияют на скорость ветра. Снижение скорости ветра на 10% считается эффективным [5]. Сравнительная характеристика конструкций защитных лесных насаждений приведена в таблице 1. Таблица 1 – Сравнительная характеристика конструкций защитных лесных насаждений Площадь просветов Конструкции лесных полос в нижней части

в верхней части

Дальность положительного влияния лесных полос с с наветренной заветренной стороны стороны

Максимальное снижение скорости ветра

Плотная

не имеют просветов по всему продольному профилю

7-10Н

15-20Н

Ажурная

15-35% по всему продольному профилю

5-7Н

30-35Н

15-40%

Продуваемая

>60%

нет просветов

5-7Н

30-35Н

30-50%

Ажурнопродуваемая

>60%

15-35%

5Н

10-12Н

10-20%

Наибольшей дальностью защитного влияния характеризуются ажурные и продуваемые лесные полосы, однако максимальным снижением скорости ветра – продуваемые. 1. Продуваемые лесные полосы. С просветами в нижней части более 60% и отсутствием их в верхней. Рекомендуются для районов с холодной зимой, значительным снежным покровом, а так же для районов с зимними оттепелями 2. Ажурно-продуваемые лесные полосы. Относятся лесные полосы со сквозными просветами более 60% в нижней части, и 15-35% в зоне крон деревьев. Типичны для районов относящихся к сухостепной зоне, часто страдающей от пыльных бурь.

Геодезия, землеустройство и кадастр. Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры» Следовательно, для данной местности эффективными являются продуваемые и ажурно-продуваемые конструкции лесных полос, которые не скапливают сугробы в полосе, а более равномерно распределяют снег на поле [6]. Выводы: 1.Определено назначение и характер использования лесных насаждений, изучены виды, конструкции и факторы, определяющие размещения защитных лесных насаждений в конкретных природно-климатических условиях. 2.При решении поставленных задач предложены следующие виды лесных защитных насаждений: полезащитные лесные полосы, водорегулирующие лесные полосы; лесные полосы на пастбищных кормовых угодьях и вдоль транспортных артерий (главных внутрихозяйственных дорог). 3.При проектировании защитных лесных насаждений на территории землепользования приняты лесные полосы продуваемой и ажурно-продуваемой конструкций. Список источников 1. Парамонов Е.Г., Симоненко А.П. Основы агролесомелиорации. Учебное пособие / Парамонов Е.Г., Симоненко А.П. – Барнаул: Издательство АГАУ, 2007. – 224 с. 2. Волков С.Н. Землеустройство. Теоретические основы землеустройства Т. 1. /С.Н. Волков. – М.: Колос, 2001. – 496 с. 3. Полупан Н.И., Денисенко А.Г. Почвы Украины и повышение их плодородия. Том 1 / Полупан Н.И., Денисенко А.Г. – Киев: Урожай, 1988. – 186 с. 4. Кочергина З.Ф. Ландшафтно – экологические основы рационального землепользования: монография /З.Ф. Кочергина. – Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2007. – 224 с. 5. Колесниченко М.В. Лесомелиорация с основами лесоводства/М.В. Колисниченко. – М.: Изд-во «Колос», 1971. – 239 с/ 6. Подковырова М. А., Кучеров Д. И.: Учеб. пособие по дисциплине «Инженерное обустройство территории»/М.А. Подковырова, Д.И. Кучеров. – Тюмень: ТГСХА, 2009. – 52 с. (на правах рукописи). ----------

Геодезия, землеустройство и кадастр. Раздел II. Секция «Землеустройство и кадастры»

Кафедра «Геоинформатика и геодезия» Донецкого национального технического университета приглашает на учёбу абитуриентов. Вы можете поступить к нам на любое из 3-х направлений подготовки: 05.03.03 «Картография и геоинформатика», профиль «Геоинформатика» 21.03.03 «Геодезия и дистанционное зондирование», профиль «Геодезия» 21.03.02 «Землеустройство и кадастры», профиль «Землеустройство и кадастры» На всех направлениях обучение двухуровневое: Бакалавриат – 4 года; Магистратура – 2 года. Форма обучения: очная и заочная

Задачей геодезии является координатизация пространства, и поэтому геодезия является главным поставщиком геопространственных данных – основой цифровой экономики. Геоинформационные системы базируются на геопространственных данных и являются одним из главных инструментов при решении различных задач во всех без исключения областях экономики, промышленности и сельского хозяйства, являясь, таким образом, одним из главных инструментов цифровой экономики

В ДНР, в Российской Федерации и в Украине специальности кафедры являются востребованными и остродефицитными.