Oleme kõik lugenud meediast uudiseid selle kohta, kuidas Tallinnas teede renoveerimine venib, sest maa seest tulid välja tundmatud torud ja kaablid, või et mõni Eesti linn jäi elektrita, kuna kaevati katki oluline kaabel. Paraku on välismaalt tulnud ka selliseid uudiseid, kus gaasitrassi läbikaevamise käigus toimunud plahvatuse tagajärjel on hukkunud palju inimesi.
See kõik on sellepärast, et meil puudub täpne ja usaldusväärne info maa-aluste tehnovõrkude kohta. Kõik, mis on maa peal, on meile silmaga nähtav ja lihtsalt mõõdetav. Seevastu maa-alustele tehnovõrkudele puudub meil füüsiline juurdepääs ning seetõttu puuduvad tõesed ja usaldusväärsed andmed. Sellest tulenevalt on:
- otsene oht ehitajate ja ehituspiirkonnas viibivate inimeste elule ja tervisele;
- potentsiaalne suur materiaalne kahju;
- ehitustööde projektide muudatused ja tööde kallinemine;
- ehitustööde mittetähtaegne valmimine;
- võimatu luua 3D andmemudelit ja üle minna mudelprojekteerimisele;
- võimatu turvaliselt kasutada uusi ehitustehnoloogiaid.
Tallinna linn on otsustanud, et hakkab seda probleemi lahendama. Selleks loodi 2017. aastal projekt „Tehnoloogilise lahenduse prototüübi loomine maa-aluste rajatiste 3D andmeseireks“. Projekti eesmärk oli välja töötada kaasaegsetel tehnoloogiatel põhinev lahendus maa-aluste tehnovõrkude kolmemõõtmeliseks (3D) andmehõiveks, töötlemiseks ja kasutamiseks linnaruumi planeerimisel, arendamisel ja haldamisel.
Projekt keskendus peamiselt teemadele:
- Kuidas saada õigeid andmeid;
- Kuidas töödelda ja kasutada saadud õigeid andmeid;
- Kuidas hoida ja täiendada andmeid.
Õigete andmete saamine, ehk andmehõive, on olnud siiani raskendatud, kuna maa-alustele tehnovõrkudele puudub suuremas osas nii füüsiline kui visuaalne juurdepääs. Kuigi viimastel aastatel on tehnoloogiad kiiresti arenenud, ei ole olemas ühte täiuslikku tehnoloogiat, mis suudaks tuvastada, visualiseerida, kaardistada ja kirjeldada kõik maa-alused tehnovõrgud.
Tegemist on väga olulise algatusega, millega on võimalik kasvatada ehitussektori efektiivsust mitu korda ja oluliselt suurendada kaevetööde turvalisust.
Projekti käigus sai selgeks, et maa-aluste tehnovõrkude tuvastamine ja kaardistamine on võimalik, kui kasutada kahe erineva geofüüsikalise tehnoloogia – georadari ja elektromagnetilise lokaatori – kombinatsiooni ning komplektset andmehõive protsessi. Lisaks on oluline väga täpne positsioneerimine GNSS-i või tahhümeetriga. Selle tööprotsessi tulemusena on võimalik tuvastada ja täpselt kaardistada enamik maa-aluseid tehnovõrke.
Elektromagnetiline lokaator (kaabliotsija) on olnud paljudele tehnovõrkude valdajatele, geodeetidele ja ehitajatele igapäevane tööriist juba aastaid. Georadarit (GPR – ground penetrating radar) on seni Eestis maa-aluste tehnovõrkude tuvastamiseks ja kaardistamiseks kasutanud vaid mõni üksik ettevõte.
Georadari abil on võimalik saada uuritavast piirkonnast väga tõetruu ülevaade, kuna võrreldes kaabliotsijaga, saadakse tuhandeid kordi rohkem mõõtmispunkte. Lisaks ei ole georadar nii tundlik välisele mürale ning suudab tuvastada maa-aluseid tehnovõrke ka piirkondades, kus need on tihedalt koos. Peale selle suudab georadar tuvastada ka kõiki muid objekte, mis võivad kaevetööde käigus ette tulla. Georadar suudab eristada erinevaid pinnase kihte, mis on oluline näiteks kinnisel meetodil (suundpuurimine, kündmine jms) kaablite paigaldamisel. Täpsemalt öeldes mõõdab georadar maa seest tagasipeegelduva elektromagnetlaine liikumiskiirust, mis on erinevates materjalides erinev ning tänu sellele suudab eristada erinevaid objekte ja kihte.
Georadari põhikomponendid on juhtimisseade, antenn ja aku. Juhtimisseade genereerib ja kontrollib elektromagnetiliste lainete impulsse. Juhtimisseadmes on sisseehitatud arvuti, mis võtab vastu tagasipeegeldunud impulsid, salvestab need ja teeb esmase töötluse. Juhtimisseadmetel on ka ekraan, mille kaudu saab määrata georadari seadistusi ning jälgida uuringu andmeid reaalajas.
Georadari saatja antenn saadab maapinda elektromagnetilisi impulsse. See energia tungib sügavamale pinnasesse, kuid osa sellest energiast peegeldub tagasi objektidelt, mis erinevad pinnasest. Tagasipeegeldunud energia püütakse kinni vastuvõtja antenniga ning mõõdetakse selle intensiivsust ning aega, mis kulus sel pinnase läbimiseks.
Joonis: Georadari tööpõhimõte
Maa-aluste tehnovõrkude uuringute jaoks kasutatavaid georadareid on mitut liiki. Kõige laialdasemalt on kasutusel ühe kanaliga 2D georadarid, mida on lihtne transportida ja kasutada. Suurte maa-alade kaardistamiseks kulub selle seadmega töötades palju aega ning kohtades, kus on palju erisuunalisi maa-aluseid tehnovõrke, ei pruugi tulemus olla kvaliteetne.
Viimasel ajal on järjest enam hakatud kasutama paljude kanalitega georadareid, kus antennid on asetatud korpusesse selliselt, et kanalite vahe on sõltuvalt seadmest 4 – 8 cm. Need antennimassiiviga 3D georadarid võimaldavad saada maa-alustest tehnovõrkudest kõrge resolutsiooniga 3D andmeid.
Ühekanaliline 2D GPR
PinPointR
8-kanaliline 3D GPR
18-kanaliline 3D GPR
Raptor sõidukikinnitus
Projekti käigus otsiti maailmast üles ja toodi Eestisse testimiseks kõik kõige paremad georadarid. Testimise kohaks valiti Tallinnas Vesivärava tänav, mis on väikse liikluskoormusega ning kus sai katsetusi läbi viia päevasel ajal.
Testide tulemusena saadi kinnitust, et georadar sobib maa-aluste tehnovõrkude kaardistamiseks suurepäraselt. Samas sai selgeks, et mitte alati ja mitte igal pool ei suuda see tuvastada kõiki tehnovõrke. Näiteks praktiliselt ükski georadar ei suutnud testide käigus tuvastada ühte sademeveetoru, mis asus otse teise toru all ja kolme meetri sügavusel. Kuna projekti raames katsetati andmehõivet erinevate meetoditega, siis tuvastati ja kaardistati see sademeveetoru sondi ja kaabliotsija abil. Seega parima tulemuse saamiseks tuleb andmehõives kasutada mitut tehnoloogiat koos.
Kõik andmehõive käigus saadud andmed töödeldi ja sisestati andmebaasi. Andmeid võrreldi omavahel ning selgitati välja erinevate tehnoloogiate ja erinevate georadarite andmete erinevused. Kokkuvõttes võib öelda, et erinevused olid väiksed ja jäid +- 5 – 10% vahele. Kõige täpsematest andmetest loodi maa-aluse situatsiooni visualiseerimiseks 3D mudel:
Pilt: Tehnovõrkude 3D koondmudel Vesivärava tn ja F. R. Faehlmanni tn ristmikul
Lisaks täpsete andmete maa alt kättesaamisele, töötati projekti käigus välja lahendused, kuidas peab toimuma andmesiire, andmete hoidmine ning andmete täiendamine. Lisaks pakuti välja võimalik andmete koosseis erinevatele maa-alustele rajatistele.
Tänasel päeval toimub suurem osa operatsioonidest maa-aluste tehnovõrkudega kahemõõtmelisena (2D). Isegi kui osade objektide kohta on olemas kõrgusandmed, siis on need üldjuhul antud tabelis ning ei ole seega lihtsalt kasutatavad. Pikem eesmärk on minna 2D-lt üle 3D-le, mis tähendab, et meil ei ole enam 2D joonised ega tabelid, vaid reaalsete objektidega 3D mudel. See võimaldaks maa-aluste tehnovõrkude osas üleminekut BIM-le (Building Information Modeling) nii tehnovõrkude projekteerimisel, ehitamisel kui ka haldamisel.
Selleks, et üleminek teha sujuvaks ning kõikidele geodeetidele, projekteerijatele ja ehitajatele jõukohaseks, pakutakse projektis välja lahendus, et üleminek toimub andmete esitamise osas kõigepealt 2,5D-le. See tähendab, et maa-alune tehnovõrk esitatakse ikka 2D joonena, aga joone küljes on kõrgusandmed ja muud atribuutandmed. Nende andmete kaudu on võimalik genereerida automaatselt 3D objekt.
Projekti käigus tehti veel mitmeid soovitusi nii protsesside kui regulatsioonide muutmiseks, et välja töötatud lahendusi oleks võimalik ellu rakendada. Näiteks soovib Tallinn muuta regulatsioone selliselt, et enne kaevetöö alustamist peab olema kindlaks tehtud kõikide kaevealas olevate maa-aluste rajatiste täpne asukoht ning pärast kaevetöid tuleb mõõdistada täpselt uus situatsioon kogu kaeveala ulatuses. Tallinna linn on ka ise suur kaevetööde tellija. Linnale kuuluvad suurem osa tänavaid ning erinevaid maa-aluseid tehnovõrke. Projektis välja pakutud ettepanekud võetakse järk-järgult üle Tallinna linna poolt korraldatavasse hangetesse.
Projekti käigus tegi Tallinn tihedat koostööd Majandus- ja Kommunikatsiooniministeeriumiga. Koos leiti, et tegemist on väga olulise algatusega, millega on võimalik kasvatada ehitussektori efektiivsust mitu korda ja oluliselt suurendada kaevetööde turvalisust. Tänu sellele vaadatakse ühiselt üle muutmist vajavad regulatsioonid ning muudetakse neid selliselt, et lisaks Tallinnale toimuks üleminek maa-aluste rajatiste 3D andmeseirele ka üleriigiliselt.
Pikemalt saab teemast lugeda projekti lõpparuandest: „Tehnoloogilise lahenduse prototüübi loomine maa-aluste rajatiste 3D andmeseireks“.
***
Artikkel ilmus ajakirjas “Elektriala” nr 5, 2019.