Abstract: Engineering
geomorphology is one of the important investigations for building area. The
surface area is slowly and continuously changed caused by natural factors such
as gravitation and denudation. So, it is an
important problem which to investigate precisely the deposition. The
fundamental image of geomorphological study is DEM image (Digital elevation
model) and to increase its accuracy is giving түжу opportunities to us which to identify the surface
relief and deposits. Then, this paper shows how create the high accuracy DEM
image and orthophoto by UAV and Photoscan software. Furthermore, measured the
morphometric measurements and created the engineering geomorphological map
Түлхүүр үг – High accuracy DEM image, engineering geomorphology, high resolution orthophoto, ArcGIS,
Photoscan, UAV
Инженер геоморфологийн судалгааны түүх: Геоморфологийн тухайлсан судалгаа 1960 аад оныг хүртэл хийгдээгүй байна,
Геологийн судал-гаагаар нэг хэсэг газрын эрэл хайгуул, геологийн зураглалд хотгор
гүдгэрийн хамгийн ерөнхий тойм гаргаж бичсэн тайлан олон байдаг буюу эсвэл арай
өргөн хэмжээний судалгаа явууллаа ч зөвхөн уул зүйн байдлыг тодорхойлох
төдийгээр хязгаарлагдах явдал олон арван жил үргэлжилж байжээ. Монгол орны
инженер геоморфологийн талаар С.Жигж “Монгол орны хотгор гүдгэрийн үндсэн хэв
шинж” (1975), “Монгол орны инженер газарзүйн асуудал” зэрэг бүтээлүүддээ нэлээд
тодорхойлж, мөн Н.Лонжид “Монгол орны инженер геологийн асуудлууд” (1976),
“БНМАУ-ын инженер геологийн нөхцөл” (1988) зэрэг бүтээлүүддээ гадаргын хурдас
хуримтлал, өгөршилт, өөрчлөлтийн талаар бас дурдсан байдаг. Сүүлийн жилүүдэд
доктор Д.Энхтайван нарын “Хангайн өмнөх голуудын сав нутгийг зохистой ашиглах
газарзүйн үндэслэл”, “Монгол орны төвийн бүсийн физик газарзүйн иж бүрэн
тодорхойлолт” зэрэг сэдэвт судалгааны ажилдаа инженер геоморфологийг DEM зураг
ашиглан зурагласан байна. Одоо үед барилгажилт, зам гүүр зэрэгт инженер
геоморфологийн судалгаа хийгдэж байгаа гэсэн мэдээлэл байдаг ч олон нийтэд
хангалттай түгээгдээгүй байна.
Судалгааны талбайн байршил, онцлог: Инженер геморфологийн судалгаа хийсэн талбар маань Булган аймгийн, Могод
сумын Түлээгийн нурууны зүүн урд хажууд орших нэгэн жижиг ам юм. Энэ нутаг нь Хангай-Хэнтийн уулархаг
их мужийн, Хангайн муж, Сэлэнгэ-Орхоны савын дундаж өндөр уулсын тойрогт
багтана. Уулын ам нь өөрөө гадаргын хурдас хуримтлалын өөрчлөлт эрчтэй явагдах
орчин болж өгдөг төдийгүй судалгааны жишээ болгон авсан Түлээгийн нурууны ам
маань хүний үйл ажиллагаанд өртөөгүй, газар хагарлын идэвхитэй бүсэд оршдог,
онгон байгалиараа нутаг юм. Гадаргадаа тогтмол урсацтай гол горхи байхгүй,
бороо болон шар усны түр зуурын урсгал усаар идэгдсэн жалга, болон 1967 оны
Могодын хагарлаас үлдсэн хагарлын судлуудтай юм. Геологийн хурдас
чулуулгийн ангилалаар Могодын свитэд багтах трахиандезит, трахиандезит-хүрэм, трахихүрэм, андези-хүрэм,
тэдгээрийн бөсөл, агломерат, бөсөлжин, бөсөл хөрзөн зэргээс бүтнэ.
II.
СУДАЛГААНЫ АРГАЗҮЙ
Хээрийн хэмжилт
хийхдээ 2 үндсэн багаж ашигласан. DJI Phantom 3 (advanced) хэмээх UAV болон TRUPULSE
360 зай хэмжигч. Судалгааны талбайн тодорхой цэгүүдэд өөрсдийн хийсэн түр
зуурын хатуу цэгүүдийг байршуулах бөгөөд эдгээр хатуу цэгүүд дээр аялагч (rover)-аа
байрлуулан TRUPULSE 360 багажаараа дурандан хэмжиж зайг тодорхойлно (Зураг 2).
Хүснэгт 1
Зай хэмжигчийн хэмжилтүүд
Зай хэмжигчийн хэмжилтүүд
|
ID
|
Horizontal
Distance
|
Vertical
Distance
|
Slope
Distance
|
Azimuth
|
|
1
|
316.9
|
-9.7
|
317.1
|
345.5
|
|
2
|
313
|
-5
|
313
|
345.9
|
|
3
|
142.8
|
-8.3
|
143
|
343.9
|
|
4
|
176.4
|
-12.7
|
176.9
|
3.9
|
|
5
|
117
|
-10.8
|
117.5
|
16.1
|
|
6
|
93.6
|
-10
|
94.2
|
12.8
|
|
7
|
114.3
|
-9.7
|
114.7
|
59.5
|
|
8
|
99.2
|
-7.7
|
99.5
|
86
|
|
9
|
45.1
|
-5.2
|
45.4
|
33.1
|
|
10
|
43.4
|
-4.5
|
43.6
|
75.1
|
Зай хэмжигч багаж
маань 4 төрлийн үзүүлэлтийг хэмжиж авах (Хүснэгт 1) бөгөөд дараах томъёогоор XYZ
тэнхлэгийн утгыг гаргаж байрзүйн холболтыг хийнэ.
X тэнхлэг:
Y тэнхлэг:
Z тэнхлэг
Z=VD (3)
Мөн UAV-ээ автоматаар
нислэг хийж, заасан маршрутын дагуу зураг дарах горимд оруулан хүнээс
хамааралгүй ажиллах нөхцлийг бүрдүүлнэ. UAV зураг дарах командыг 3 сек дамтамжтайгаар
өгсөн бөгөөд ингэснээр бидний дарсан зураг 80% давхцалтайгаар нэгдэнэ. Дарсан
бүх зураг болон Зай хэмжигчээс авсан мэдээллүүдээ Photoscan программд оруулж гадаргын
3 хэмжээст загварчлалыг нарийвчлалтайгаар гаргана. Ийнхүү гаргасан 3 хэмжээст
өндрийн зургийг (DEM image) ArcGIS программд оруулснаар геоморфологи зураглал
гаргахад ашиглаж байна. Судалгааны ажлын ерөнхий аргазүй, дарааллыг Бүдүүвч 1-д
үзүүлэв
ҮР ДҮН
Энэхүү зураглал болон
хэмжилтийн үр дүнд 8.5 см нарийвчлал
бүхий ортофото зураг болон 67 см-ийн нарийвчлалтай (үүнээс их болон бага
нарийвчлалтай байж болно) өндрийн тоон загварыг гарган авсан бөгөөд эдгээр
зургаа давхцуулан гадаргын 3 хэмжээст зураглалыг дүрслэв (Зураг 3). Боловсруулан
авсан өндрийн зураг болон ортофото зургаа Google earth дээр давхцуулж, байршлыг
дахин нарийн шалгаж нягталсан болно (Зураг 4).
Одоогийн байдлаар ихэнх судлаач нар 30м-ийн нарийвчлал бүхий өндрийн зураг (нийтэд
олдоц сайтай, төлбөртэйгээр цөөн тооны судлаач нар 10м орчим нарийвчлалтай
зураг ашиглаж байгаа) ашиглаж байгаа бөгөөд энэхүү DEM зургийг UAV-ээр авсан DEM
зурагтай харьцуулбал бага талбайг хамарсан нарийвчлалтай зураглал үйлдэх судалгаанд
тохиромжтой болохыг харж болно (Зураг 5).
Өндрийн тоон загварын нарийвчлал хэт өндрийн
улмаас газрын гадарга барсгар болж гадаргын хэвгийн зураг алдаатай гарах
асуудал үүссэн. Тиймээс 1м өндөр бүхий хаяалбар бодуулж дахин DEM зураг үүсгэх
байдлаар хэвгийгийн зургийг гаргаж авав. Морфометрийн эдгээр зураг болон
ортофото зураг дээрээсээ үндэслэн инженер геморфологийн зургийг дараах байдлаар
зохиов (Зураг 7). Эндээс бид гадаргын хурдас хэрхэн шилжин нүүж, хаана
хуримтлал үүсэх, мөн морфометрийн зурагтай харьцуулалт хийж гадаргын хэвгийгээс
хамаарсан иженерийн байгууламжуудыг хаана хэрхэн барьж болохыг тодорхойлж,
үнэлэлт дүгнэлтийг хийх болно.
ДҮГНЭЛТ, ХЭЛЭЦҮҮЛЭГ
ü Энэхүү аргазүйг ашигласнаар бид бага талбайг хамарсан,
өндөр нарийвчлал бүхий инженер геоморфологийн зургийг орон зайн нарийвчлал
сайтайгаар гаргах боловч том талбайг хамрахад ихээхэн цаг хугацаа өндөр хүчин
чадал бүхий компьютер шаардагдах тул судалгааны талбайг хэсэгчлэн багасгаж,
хэмжилтийг хийх боломжтой.
ü Судлах шаардлага бүхий зарим нэгэн онцгой газрдуудад
газрын гадаргын өөрчлөлтийн мониторинг судалгааг жил бүр хийх боломж байна.
Нарийвчлал сайтай тул Landsat болон DEM зураг ашиглах шаардлагагүй
ü Төмөр зам, засмал зам зэрэг байгалийн олон нөхцлийг
туулдаг байгууламжуудыг барих үед инженер геоморфологийн судалгааг онцгой
газруудад (голын орчим, уулын бэл хормой, гадаргын хэвгий ихтэй газрууд г.м)
хийж, хурдас зөөгдөж овоорох, тур зуурын усаар идэгдэх зэрэг сөрөг нөхцлүүдийг
өндөр нягтшлын зураг дээр тооцоолох нь илүү нарийвчлалтай байна
ü Мөн энэхүү аргазүйгээр зөвхөн геоморфологийн судалгаа
явуулах бус газрын гадаргын өөрчөлөт, ландшафтын судалгааг хийх бололцоотой.
АШИГЛАСАН МАТЕРИАЛ
1. С.Жигж “Монгол орны хотгор гүдгэрийн үндсэн хэв шинж”
БНМАУ-ын ШУА, Газарзүй-Цэвдэг судлалын хүрээлэн, Улаанбаатар 1975 он
2. Д.Энхтайван нар “Хангайн өмнөх голуудын сав нутгийг зөв зохистой
ашиглах газарзүйн үндэслэл” ШУА, Газарзүйн хүрээлэн, Физикгазарзүйн сектор,
Улаанбаатар хот 2009 он
3. 1: 500000 геололгийн зураг
4. Ishiguro
Satoshi “Fault study measurement” lecture field
work, Ulaanbaatar 2016
5. Н.Лонжид “БНМАУ-ын инженер геологийн нөхцөл” БНМАУ-ын
ШУА, Газарзүй-Цэвдэг судлалын хүрээлэн, Улаанбаатар 1988 он
6. P.G
Fookes, E.M Lee and J.S Griffiths “Engineering geomorphology, theory and
practice” New-York, USA 2007
7. Agi
Soft Photo scan User manual, Professional edition Version 1.2.0
8. Gus
Ribeiro “UAV Drone training” lecture Ulaanbaatar 2016.
9. ШУА, Газарзүйн хүрээлэн “Монголын Үндэсний Атлас”
Улаанбаатар хот 2009
10. N.Tilly,
D.Kelterbaum, R.Zeese “Geomorphological mapping with terrestrial laser scanning
and UAV-base imaging” Institute of Geography, Cologne, Germany 2016.
11. Chris H. Hugenholtz “Geomorphological mapping with a small unmanned aircraft
system (sUAS):
Feature detection and accuracy assessment of a photogrammetrically-derived digital terrain model” Department of Geography, University of Lethbridge.
Lethbridge, Alberta, Canada, 2012
