Використання ГІС у інженерно-геодезичних вишукуваннях при проектуванні доріг

Abstract

The article examines modern approaches to the use of Geographic Information Systems (GIS) in engineering and geological surveys for highway design. The research addresses the key tasks of the pre-design stage: collection and structuring of topographic and geodetic data, analysis of relief, geological structure, hydrology, and environmental constraints. It is shown that traditional methods, including tacheometry, leveling, and drilling, while ensuring high accuracy, have significant limitations such as long fieldwork duration, high costs, and poor integration with digital models. International experience in applying advanced technologies is analyzed, including the use of GNSS, UAV, LiDAR, remote sensing (RS), and the GSI3D methodology for building three-dimensional geological models. GIS is identified as the central tool for integrating heterogeneous datasets into a unified spatial-attribute database. Examples of multi-criteria alignment optimization are reviewed, particularly the integration of GIS with genetic algorithms (Jha et al., 2004) and BIM–GIS approaches (Zhao et al., 2019). Special attention is paid to GIS-based assessment of geometric design in mountainous terrain (Zhang et al., 2021). The Ukrainian context is represented by the development of the State Road GIS (GISDA), research by the Road Research Institute (NIDI), as well as works by Fomenko (2019) and Ratushniak (2009), which emphasize the challenges of data standardization and integration of engineering surveys into digital environments. The main advantages of GIS implementation are identified: reduction of data collection time, higher accuracy of measurements, cost savings due to fewer redesigns, scenario-based analysis, and stakeholder involvement via web-GIS platforms. Therefore, GIS is considered as an innovative tool for optimizing engineering and geological surveys, providing a new methodological framework for highway design in Ukraine and aligning national practices with international standards.

У статті досліджено сучасні підходи до використання геоінформаційних систем (ГІС) у процесі інженерно-геодезичних та геологічних вишукувань при проєктуванні автомобільних доріг. Розглянуто комплекс завдань, щопостають на етапі передпроєктних досліджень: збір і структурування топографо-геодезичних даних, аналізрельєфу, геологічної будови, гідрології та екологічних обмежень. Показано, що традиційні методи, зокрематахеометрія, нівелювання та буріння, хоча й забезпечують високу точність, мають суттєві недоліки –тривалість польових робіт, високу вартість і обмежену інтеграцію з цифровими моделями.Проаналізовано міжнародний досвід застосування новітніх технологій: використання GNSS, UAV, LiDAR,дистанційного зондування (RS), методології GSI3D для побудови тривимірних геологічних моделей. Визначено, щоГІС виступає центральним інструментом для інтеграції різнорідних даних у єдину просторово-атрибутивну базу.Розглянуто приклади багатокритеріальної оптимізації трасування, зокрема поєднання ГІС із генетичнимиалгоритмами (Jha et al., 2004) та інтеграцію BIM і ГІС (Zhao et al., 2019). Окрему увагу приділено моделюваннюгеометричного дизайну в умовах складного рельєфу (Zhang et al., 2021).Український контекст представлений розробкою державної геоінформаційної системи автомобільних доріг(ГІСДА), дослідженнями НДІД, працями Фоменка (2019) та Ратушняка (2009), де акцентовано на проблемахстандартизації даних та інтеграції інженерних вишукувань у цифрове середовище. Визначено ключові перевагивпровадження ГІС: зменшення часу збору даних, підвищення точності вимірів, економія коштів за рахунокскорочення переробок, можливість сценарного аналізу та прозора взаємодія зі стейкхолдерами через веб-ГІС.Таким чином, ГІС розглядається як інноваційний інструмент оптимізації інженерно-геодезичних та геологічнихвишукувань, що формує нову методологічну основу для дорожнього проєктування в Україні, наближаючи його доміжнародних стандартів.