Изменение климата и возрастающая антропогенная нагрузка приводят к изменению окружающей среды, а вместе с ней и инфраструктуры. В особенности это явление выражено на северных территориях, где значительную площадь занимает многолетняя мерзлота. Учёные Томского государственного университета в рамках нового проекта, поддержанного грантом губернатора Ямало-Ненецкого автономного округа, приступили к исследованию интенсивности криогенных процессов на автодороге, связывающей города Надым и Салехард. Мониторинг поверхности рельефа и дорожного полотна проводится с помощью беспилотника, оснащённого воздушным лазерным сканером.
– В последние десятилетия наблюдается учащение случаев деформации дорог в северных регионах, – рассказывает руководитель проекта, заведующий лабораторией гляциоклиматологии геолого-географического факультета ТГУ Александр Ерофеев. – Причины могут быть в увеличении освоенности территорий человеком и трансформации климата. Это влечёт за собой изменение характеристик многолетнемерзлых пород, являющихся чрезвычайно уязвимым компонентом.
В частности, потепление приводит к активизации разрушения берегов, сложенных многолетнемерзлыми горными породами, неравномерного проседания почв вследствие вытаивания подземного льда, пучения грунта и прочего. В связи с этим для равнинных районов возрастает риск деформирования дорог, опор мостов, трубопроводов и других элементов инфраструктуры. Опыт применения воздушного лазерного сканирования показал, что этот инструмент можно использовать как эффективное средство мониторинга за подобными процессами.
– Вопросы взаимного влияния транспортных объектов и природной среды до сих пор остаются малоизученными, – поясняет Александр Ерофеев. – Получить информацию, важную для сохранения инфраструктуры и строительства новых объектов, можно за счёт использования современных геопространственных технологий в организации геотехнического мониторинга. Для этого на протяженных линейных объектах мы впервые используем беспилотное воздушное судно вертолётного типа, оснащённое лазерным сканером с максимальной дальностью в 300 метров и спутниковой геодезической аппаратурой. Вертолёт изготовил для нас индустриальный партнёр ТГУ – АО НПП «Радар-ММС».
Это исследовательское оборудование было закуплено ТГУ в рамках проекта УНУ «Мегаустановка» для исследования тающих ледников, изучением которых активно занимаются гляциологи Томского госуниверситета. Большим преимуществом этой технологии является возможность получения цифровых моделей рельефа с высоким разрешением не только на открытых участках, но и под пологом растительности. В сочетании с точной спутниковой геодезической привязкой применение такой технологии даст возможность мониторинга состояния поверхности с разной периодичностью. По данным мониторинга будет дана оценка интенсивности и динамики процессов внешнего и внутреннего влияния на объекты.
Объект исследований гляциологов – автодорога Надым-Салехард протяжённостью 324 км, связывающая восток и запад Ямало-Ненецкого автономного округа и на участках которой отмечается разрушение полотна. Гляциологи и геодезисты ТГУ обследуют транспортную инфраструктуру, включая 14 мостов через реки и ручьи. Для организации многолетнего мониторинга учёные разворачивают сеть реперных пунктов, координирование которых будет выполнено при помощи спутникового геодезического оборудования с точностью до 1 см.
Анализ данных воздушного лазерного сканирования позволит выявить особенности деформации дорожного покрытия на обширных участках. Помимо этого, учёные отсканируют прилегающие территории. В перспективе на этих участках будет выполнено численное моделирование ряда природных процессов.
Добавим, что изучение разрушения вечной мерзлоты, таяния ледников и других изменений окружающей среды является одним из ключевых исследовательских направлений, развиваемых ТГУ в рамках стратегического проекта «Глобальные изменения Земли: климат, экология, качество жизни». Проект реализуется при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030».
Фото предоставили учёные ГГФ ТГУ