Состояние водных путей и портовой инфраструктуры напрямую определяет безопасность судоходства, устойчивость транспортных коридоров и эффективность использования водных ресурсов. Объекты гидротехнического комплекса подвержены постоянным изменениям под действием природных факторов, таких как размыв, обмеление, оползневые процессы, а также антропогенной нагрузки.
Традиционные методы обследования, включающие наземные геодезические измерения, водолазные работы и пилотируемую авиацию, отличаются высокой трудоемкостью, значительными временными и финансовыми затратами, а также ограниченной оперативностью получения данных. Современные решения в области мониторинга водных объектов все чаще базируются на мультиплатформенных робототехнических комплексах, объединяющих надводные, подводные и воздушные компоненты. В России такие разработки активно ведутся в ведущих технических университетах.
Проект Астраханского государственного технического университета (АГТУ) предусматривает создание модульного робототехнического комплекса. В его состав входит надводное судно «Севрюга», оснащенное эхолотами и навигационными системами, которые применяются для картографирования дна и оценки динамики обмеления. Дополняет комплекс подводный телеуправляемый аппарат, предназначенный для инспекции трубопроводов и подводных сооружений, а также беспилотный летательный аппарат вертолетного типа, обеспечивающий оперативный воздушный мониторинг. Модульная архитектура комплекса дает возможность гибко адаптировать набор инструментов под разные задачи.
Портовая инфраструктура состоит из разнородных объектов, и каждый из них нужно обследовать с учетом специфики. Дроны дают возможность детально и без риска для персонала фиксировать состояние основных элементов. Так, при съемке причальных стенок удается разглядеть трещины в бетоне, следы коррозии арматуры и локальные деформации вроде выпучивания отдельных участков. Все это помогает заранее оценить риск разрушения из‑за нагрузок при швартовке или размыва основания.
На подкрановых путях с помощью беспилотников проверяют геометрию рельсов, фиксируют смещения, просадки и деформации балок. Такие данные позволяют не допустить аварий перегрузочного оборудования. В зонах складирования дроны помогают оценить состояние покрытий, заметить просадки, отследить, насколько равномерно распределены нагрузки от штабелей грузов, и проконтролировать объёмы складированных материалов.
На базе полученных снимков инженеры строят ортофотопланы и 3D‑модели, чтобы следить за тем, как меняется состояние объектов, и вовремя принимать решения о ремонте или усилении конструкций. При этом работа с дронами требует учета ряда организационных и правовых моментов. Перед полетом нужно убедиться, что зона работ не попадает в запретные или ограниченные участки, в том числе в зоны безопасности вокруг объектов транспортной инфраструктуры.
Выбор типа дрона определяется масштабом и спецификой задач мониторинга. Мультироторные дроны, такие как квадрокоптеры, отличаются вертикальным взлетом, высокой маневренностью и возможностью зависания. Они хорошо подходят для детальной съемки локальных объектов, таких как причалов, шлюзов, насосных станций.
Дроны самолетного типа обладают большей дальностью и продолжительностью полета, а также более высокой скоростью, благодаря чему эффективны при обследовании протяженных участков водных путей и береговой линии. Гибридные VTOL‑дроны сочетают преимущества вертикального взлета и крейсерского полета, что позволяет им выполнять детальную съемку труднодоступных объектов с высоким разрешением. При выборе платформы важно учитывать условия эксплуатации: рельеф местности, плотность застройки, наличие препятствий и метеорологические факторы.
Эффективность мониторинга определяется составом полезной нагрузки. Фотограмметрические камеры дают возможность получать визуальные данные высокой детализации, с помощью которых выявляют утечки, коррозию и нарушения целостности покрытий. LiDAR‑системы формируют высокоточные облака точек, необходимые для построения цифровых моделей рельефа и объектов. Это особенно важно при оценке динамики размыва берегов и деформаций конструкций.
Методы сбора и обработки данных предполагают проведение аэрофотосъемки с заданным перекрытием снимков. Обычно оно составляет
60–80 %, что требуется для последующего построения ортофотопланов.
Чтобы материалы съемки приняли надзорные органы, нужно соблюдать требования к точности измерений и порядку обработки данных. Для этого используют дроны геодезического класса, оснащенные RTK‑модулями. Они дают сантиметровую точность привязки точек. Так определяют объемы размыва, смещения конструкций и другие показатели.
Итоговые результаты представляют в виде отчетов, к которым прикладывают ортофотопланы, 3D‑модели и таблицы с зафиксированными отклонениями от проектных значений. Ценность данных дополнительно повышает их интеграция с другими информационными системами порта. Например, с системами управления складом или с AIS. Привязка состояния инфраструктуры к графикам судозаходов помогает эффективнее планировать работы и снижает риски при взаимодействии с контролирующими органами.
Опыт применения дронов на примере обследования участка правого берега реки Косьва в Пермском крае демонстрирует возможности технологии. При использовании квадрокоптера DJI Phantom 3 Advanced в сочетании с геодезической привязкой опорных маркеров удалось получить ортофотоплан с разрешением 2,3 см/пикс и цифровую модель рельефа. За 117 дней на участке протяженностью 400 м было зафиксировано обрушение около 440 м³ грунта. Среднее «отступание» бровки берега составило 0,2 м, а на отдельных получастках этот показатель достигал 5,4 м. Такие данные служат основой для планирования берегозащитных мероприятий и оценки рисков для прилегающей инфраструктуры. Интеграция данных с информационными системами выступает важным элементом системного подхода к мониторингу. Так, при мониторинге магистрального водопровода протяженностью 50 км применялись LiDAR и фотограмметрическая съемка.
Полученные материалы легли в основу цифровой модели трассы. Обследование канализационного коллектора длиной 5 км с применением мультиспектральной камеры позволило выявить участки с признаками утечек. Контроль состояния резервуаров и очистных сооружений выполнялся с помощью тепловизоров и 3D‑моделирования. Это обеспечило возможность оценить температурные аномалии и геометрические отклонения конструкций.
Применение дронов для мониторинга водных путей и портовой инфраструктуры обеспечивает получение детализированных и пространственно привязанных данных, необходимых для оценки состояния гидротехнических объектов и планирования инженерных решений.
Отечественные разработки, представленные проектом АГТУ, демонстрируют возможность построения комплексных мультиплатформенных решений, адаптируемых под различные задачи. Интеграция данных с цифровыми платформами формирует основу для системного управления инфраструктурой, позволяя обоснованно планировать мероприятия по поддержанию работоспособности объектов и снижению рисков.
Список литературы
- Лапшин А. Б., Третьяков И. П. Интеграция LiDAR‑данных и ГИС‑платформ для мониторинга инфраструктуры // Вестник геодезии и картографии. – 2020. – № 10. – С. 78–85.
- Овчинникова, Н. Г. Использование беспилотных летательных аппаратов в мониторинге водных объектов / Н. Г. Овчинникова, И. А. Ниценко // Экономика и экология территориальных образований. – 2022. – Т. 6, № 1. – С. 87-94.
- Шатилин Е. П., Али М. С. Применение беспилотных авиационных систем в строительном мониторинге водоснабжения и водоотведения // научный лидер. 2026. – №22 (275). – 45-52.
