Расчет плановых элементов клотоидной трассы, подобранной на стереомодели местности

УДК

634.0.383

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2018.4.97

Аннотация

Сравнение существующих методов укладки трассы показывает, что наибольшими преимуществами обладает способ трассирования по стереомодели, когда трасса укладывается в виде пространственной кривой с учетом всех видимых при этом условий местности. Однако преимущества такого трассирования не всегда использовались на практике из-за сложности фотограмметрических определений, имеющих место при работе с аэрофотоматериалами. Это значительно снижало эффективность применения аэрофотометодов при изысканиях линейного типа. Появление быстродействующих вычисли-тельных машин предопределило направление дальнейшего совершенствования аэроизысканий – создание технологических схем трассирования, максимально использующих возможности фотограмметрии и современной вычислительной техники. В настоя-щей работе разрабатывается полуавтоматизированная технологическая схема определения проектных элементов трассы, значительно упрощающая процесс фотограмметрической укладки трассы по стереомодели и полностью автоматизирующая все расчеты. Упрощение фотограмметрической укладки достигнуто за счет приближенного нахождения положения проектируемой трассы в ряде точек, а также приближенного определения по стереомодели элементов закруглений с помощью шаблонов. Строгое определение положения будущей трассы с увязкой и корректировкой, подобранное по стереомодели элементов, производится на ЭВМ одновременно с фотограмметрической обработкой. При трассировании по стереомодели местности применение шаблонов кривых не обеспечивает точности определения элементов кривых, соответствующей заключи-тельным стадиям проектирования лесных автомобильных дорог. Повышение точности может быть достигнуто за счет использования более достоверного метода определения координат точек местности и строгих аналитических зависимостей, существующих в клотоидном закруглении. Описанный процесс трассирования по аэроснимкам выполняется на простейших фотометрических приборах: стереоскопе и стереокомпараторе. Поскольку наблюдение снимков под стереоскопом не требует никакой специальной ориентировки, использование его для выбора положения трассы упрощает и ускоряет этот процесс, а применение автоматизированного стереокомпаратора значительно сокращает сроки подготовки исходной информации для ЭВМ.

Сведения об авторах

М.М. Умаров¹, канд. техн. наук
А.В. Скрыпников², д-р техн. наук, проф.
Д.В. Ломакин², экстерн
Е.Ю. Микова², экстерн
¹Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,
ул. 2-я Бауманская, д. 5, Москва, Россия, 105005; e-mail: m_m_umarov@mail.ru
²Воронежский государственный университет инженерных технологий, просп. Рево-люции, д. 19, г. Воронеж, Россия, 394036; e-mail: skrypnikovvsafe@mail.ru, elenabok@mail.ru, e_y_mikova@mail.ru

Ключевые слова

лесные автомобильные дороги, трассирование, стереомодель, клотоида, стереоскоп, стереокомпаратор

Для цитирования

Умаров М.М., Скрыпников А.В., Ломакин Д.В., Микова Е.Ю. Расчет плановых элементов клотоидной трассы, подобранной на стереомодели местности // Лесн. журн. 2018. № 4. С. 97–106. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.4.97

Литература

1. Козлов В.Г., Бурмистров В.А., Чистяков А.Г., Арутюнян А.Ю., Умаров М.М. Совершенствование технического сервиса лесовозных автопоездов с учетом влияния состояния автотранспортной сети: моногр. Воронеж: Воронеж. гос. аграр. ун-т им. Императора Петра I, 2015. 239 с.
2. Козлов В.Г., Умаров М.М., Чернышова Е.В., Чан Ван Зы. Анализ транспортного потока для формирования базиса управления дорожным движением при перевозке грузов для агропромышленного комплекса // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Системный анализ и моделирование процессов управления качеством в инновационном развитии агропромышленного комплекса», 08–09 апр. 2015 г. Воро-неж: ВГУИТ, 2015. С. 95–104.
3. Никитин В.В., Козлов В.Г., Арутюнян А.Ю., Умаров М.М. Имитационная модель функционирования лесовозной автомобильной дороги // Вестн. МГУЛ–Лесн. вестн. 2016. Т. 20, № 2. С. 167–172.
4. Скрыпников А.В., Умаров М.М., Арутюнян А.Ю., Чернышова Е.В. Анализ методов оценки надежности сложных технических комплексов // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Системный анализ и моделирование процессов управления качеством в инновационном развитии агропромышленного комплекса», 08–09 апр. 2015 г. Воронеж: ВГУИТ, 2015. С. 76–81.
5. Скрыпников А.В., Умаров М.М., Арутюнян А.Ю., Чернышова Е.В. Методика обеспечения заданного уровня надежности функционирования комплексного технического обеспечения // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Системный анализ и моделирование процессов управления качеством в инновационном развитии агропромышленного комплекса», 08–09 апр. 2015 г. Воронеж: ВГУИТ, 2015. С. 594–599.
6. Скрыпников А.В., Умаров М.М., Арутюнян А.Ю., Чернышова Е.В. Определение надежности функционирования комплексного технического обеспечения на основе параметрических методов // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Системный анализ и моделирование процессов управления качеством в инновационном развитии агропромышленного комплекса», 08–09 апр. 2015 г. Воронеж: ВГУИТ, 2015. С. 582–587.
7. Скрыпников А.В., Умаров М.М., Арутюнян А.Ю., Чернышова Е.В. Способы оценки требуемого уровня надежности функционирования комплексного технического обеспечения // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Системный анализ и моделирование процессов управления качеством в инновационном развитии агропромышленного комплекса», 08–09 апр. 2015 г. Воронеж: ВГУИТ, 2015. С. 587–594.
8. Скрыпников А.В., Умаров М.М., Чернышова Е.В. Роль состояния лесовозных автомобильных дорог в обеспечении удобства и безопасности движения в неблагоприятные периоды года // Наука. Технологии. Производство. 2015. № 2(6). С. 66–68.
9. Чернышова Е.В. Методы формирования цифровой модели местности при трассировании лесовозных автомобильных дорог // Системы. Методы. Технологии. 2017. № 3(35). С. 143–148.
10. Antopolskii A.B. The Infosphere of Social Sciences: Structure, Boundaries, and Functions // Scientific and Technical Information Processing. 2017. Vol. 44, iss. 2. Pp. 87–93.
11. Skrypnikov A., Dorokhin S., Kozlov V.G., Chernyshova E.V. Mathematical Model of Statistical Identification of Car Transport Informational Provision // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Vol. 12, iss. 2. Pp. 511–515.

Поступила 07.03.18

Ссылка на английскую версию:

Calculation of Planned Elements of a Clothoid Route Composed on the Terrain Stereomodel

UDC 634.0.383
DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.4.97

Calculation of Planned Elements of a Clothoid Route Composed on the Terrain Stereomodel

M.M. Umarov¹, Candidate of Engineering Sciences
A.V. Skrypnikov², Doctor of Engineering Sciences, Professor
D.V. Lomakin², External Student
E.Yu. Mikova², External Student
¹Bauman Moscou State Technical University, ul. Baumanskaya 2-ay, 5/1, Moscou, 105005, Russian Federation; e-mail: m_m_umarov@mail.ru
²Voronezh State University of Engineering Technology, pr. Revolyutsii, 19, Voronezh, 394036, Russian Federation; e-mail: skrypnikovvsafe@mail.ru, elenabok@mail.ru, e_y_mikova@mail.ru

Comparison of the existing methods of route laying shows that the way of tracing according to a stereomodel, when the route is laid in the form of a spatial curve, taking into account all visible terrain conditions, is the most advantageous. However, the advantages of such a tracing were not always used in practice because of the complexity of the photogrammetric definitions when working with aerophotos. This significantly reduced the effectiveness of the use of aero photomethods when investigations of linear type. The emergence of high-speed computers predetermined the direction of further improvement of aero research: the creation of operation schedule of routing that maximized the use of photogrammetry and modern computer technology. The paper presents a semi-automated operation schedule for determining the design elements of the route, which greatly simplifies the process of photogrammetric laying of the route according to a stereomodel and fully automates all calculations. Simplification of photogrammetric laying is achieved due to an approximate finding of a projected route position in a number of points, as well as an approximate determination of the curvature elements by means of templates using the stereomodel. A strict determination of the position of a future route with coordination and adjustment, selected according to the stereomodel of elements, is performed on the computer simul-taneously with photogrammetric processing. When tracing according to a stereomodel of the terrain, the use of pattern of curves does not provide an accurate definition of the elements of curves corresponding to the final stages of the forest road design. Increasing the accuracy can be achieved by applying a more accurate method of determining the coordinates of terrain points and strict analytical dependencies existing in the clothoid curvature. The described process of tracing according to aerial photographs is performed on the simple photometric instruments: a stereoscope and a stereocomparator. Since the observation of images under the stereoscope does not require any special orientation, its use to select the position of the route simplifies and speeds up this process; and the use of an automated stereocomparator significantly reduces the time required for preparing the initial information for the computer.

Keywords: forest lorry road, tracing, stereomodel, clothoid, stereoscope, stereocomparator.

REFERENCES
1. Kozlov V.G., Burmistrov V.A., Chistyakov A.G., Arutyunyan A.Yu., Umarov M.M. Sovershenstvovaniye tekhnicheskogo servisa lesovoznykh avtopoezdov s uchetom vliyaniya sostoyaniya avtotransportnoy seti: monogr. [Improvement of Technical Service of Log Trucks Taking into Account the Influence of the State of the Motor Transport Network]. Voronezh, VSAU Publ., 2015. 239 p. (In Russ.)
2. Kozlov V.G., Umarov M.M., Chernyshova E.V., Chan Van Zy. Analiz transportnogo potoka dlya formirovaniya bazisa upravleniya dorozhnym dvizheniyem pri perevozke gruzov dlya agropromyshlennogo kompleksa [Analysis of the Traffic Flow for the Formation of a Basis for Traffic Management when Transport of Goods for the Agro-Industrial Complex]. Materialy mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Sistemnyy analiz i mod-elirovaniye protsessov upravleniya kachestvom v innovatsionnom razvitii agropromyshlen-nogo kompleksa», 08–09 apr. 2015 g. [Proc. Intern. Sci. Practical Conf. “System Analysis and Modeling of Quality Management Processes in the Innovative Development of the Agro-Industrial Complex”, 08‒09 April 2015]. Voronezh, VSUET Publ., 2015, pp. 95–104. (In Russ.)
3. Nikitin V.V., Kozlov V.G., Arutyunyan A.Yu., Umarov M.M. Imitatsionnaya mod-el’ funktsionirovaniya lesovoznoy avtomobil’noy dorogi [Simulation Modeling of Hauling Road Function]. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2016, vol. 20, no. 2, pp. 167–172.
4. Skrypnikov A.V., Umarov M.M., Arutyunyan A.Yu., Chernyshova E.V. Analiz metodov otsenki nadezhnosti slozhnykh tekhnicheskikh kompleksov [The Analysis of Methods of Reliability Evaluation of Complex Technical Aggregates]. Materialy mezhdu-nar. nauch.-prakt. konf. «Sistemnyy analiz i modelirovaniye protsessov upravleniya kachestvom v innovatsionnom razvitii agropromyshlennogo kompleksa», 08–09 apr. 2015 g. [Proc. Intern. Sci. Practical Conf. “System Analysis and Modeling of Quality Management Processes in the Innovative Development of the Agro-Industrial Complex”, 08‒09 April 2015]. Voronezh, VSUET Publ., 2015, pp. 76–81. (In Russ.)
5. Skrypnikov A.V., Umarov M.M., Arutyunyan A.Yu., Chernyshova E.V. Metodika obespecheniya zadannogo urovnya nadezhnosti funktsionirovaniya kompleksnogo tekhnich-eskogo obespecheniya [Technique of Providing a Reliability Objective of Functioning of Integrated Technical Support]. Materialy mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Sistemnyy analiz i modelirovaniye protsessov upravleniya kachestvom v innovatsionnom razvitii agropromyshlennogo kompleksa», 08–09 apr. 2015 g. [Proc. Intern. Sci. Practical Conf. “Sys-tem Analysis and Modeling of Quality Management Processes in the Innovative Develop-ment of the Agro-Industrial Complex”, 08‒09 April 2015]. Voronezh, VSUET Publ., 2015, pp. 594–599. (In Russ.)
6. Skrypnikov A.V., Umarov M.M., Arutyunyan A.Yu., Chernyshova E.V. Opre-deleniye nadezhnosti funktsionirovaniya kompleksnogo tekhnicheskogo obespecheniya na osnove parametricheskikh metodov [Determination of Functioning Reliability of Integrated Technical Support on the Basis of Parametric Methods]. Materialy mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Sistemnyy analiz i modelirovaniye protsessov upravleniya kachestvom v innovatsionnom razvitii agropromyshlennogo kompleksa», 08–09 apr. 2015 g. [Proc. Intern. Sci. Practical Conf. “System Analysis and Modeling of Quality Management Processes in the Innovative Development of the Agro-Industrial Complex”, 08‒09 April 2015]. Voronezh, VSUET Publ., 2015, pp. 582–587. (In Russ.)
7. Skrypnikov A.V., Umarov M.M., Arutyunyan A.Yu., Chernyshova E.V. Sposoby otsenki trebuyemogo urovnya nadezhnosti funktsionirovaniya kompleksnogo tekhnicheskogo obespecheniya [Estimation Methods of the Functioning Reliability Goal of Integrated Technical Support]. Materialy mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Sistemnyy analiz i mod-elirovaniye protsessov upravleniya kachestvom v innovatsionnom razvitii agropromyshlennogo kompleksa», 08–09 apr. 2015 g. [Proc. Intern. Sci. Practical Conf. “System Analysis and Modeling of Quality Management Processes in the Innovative Development of the Agro-Industrial Complex”, 08‒09 April 2015]. Voronezh, VSUET Publ., 2015, pp. 587–594. (In Russ.)
8. Skrypnikov A.V., Umarov M.M., Chernyshova E.V. Rol’ sostoyaniya lesovoz-nykh avtomobil’nykh dorog v obespechenii udobstva i bezopasnosti dvizheniya v neblagopriyatnyye periody goda [Role of the State of Forest Highways in Ensuring Conven-ience and Traffic Safety during the Adverse Periods of the Year]. Nauka. Tekhnologii. Pro-izvodstvo [Science. Technology. Production], 2015, no. 2(6), pp. 66–68.
9. Chernyshova E.V. Metody formirovaniya tsifrovoy modeli mestnosti pri trassirovanii lesovoznykh avtomobil’nykh dorog [Methods of Forming a Digital Terrain Model for Tracing Forest Roads]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies], 2017, no. 3(35), pp. 143–148.
10. Antopolskii A.B. The Infosphere of Social Sciences: Structure, Boundaries, and Functions. Scientific and Technical Information Processing, 2017, vol. 44, iss. 2, pp. 87–93.
11. Skrypnikov A., Dorokhin S., Kozlov V.G., Chernyshova E.V. Mathematical Model of Statistical Identification of Car Transport Informational Provision. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 2017, vol. 12, iss. 2, pp. 511–515.

Received on March 07, 2018

---

For citation: Umarov M.M., Skrypnikov A.V., Lomakin D.V., Mikova E.Yu. Calculation of Planned Elements of a Clothoid Route Composed on the Terrain Stereomodel. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2018, no. 4, pp. 97–106. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.4.97