На объектном и локальном уровнях цифрового моделирования объектом рассмотрения должны выступать не абстрактная «местность» и не совокупность разрозненных инженерно-геологических данных, а инженерно-геологический массив как иерархически организованная система геологических тел. Именно такой подход позволяет связать геологическое строение, инженерно-геологические признаки, данные изысканий, инженерные сооружения и расчетные постановки в единую цифровую информационную модель. В этом случае цифровая информационная модель инженерно-геологического массива становится самостоятельной частью информационной модели объекта капитального строительства, а не приложением к цифровой модели местности.
Статья подготовлена по материалам доклада, сделанного на Звенигородских чтениях, организованных ГК «Петромоделинг» в июне 2026 года.
С 1 июня 2026 года вступили в силу два стандарта Единой системы информационного моделирования. Это ГОСТ Р 10.00.00.02–2026 «Единая система информационного моделирования. Принципы, цели и задачи» и ГОСТ Р 10.00.00.05–2025 «Единая система информационного моделирования. Жизненный цикл объекта информационного моделирования. Жизненный цикл информационной модели. Общие положения».
Первый документ закрепил цели и задачи применения ТИМ, зафиксировал переход от документно-ориентированного подхода к работе с моделью и машиночитаемыми данными. Второй оформил общие подходы к описанию жизненного цикла объекта и самой информационной модели.
Развитие цифровых технологий в инженерной геологии выдвинуло на передний план вопросы о форме представления данных и, собственно, об объекте моделирования. С уверенностью можно утверждать, что в настоящий момент первоочередное значение приобретает корректная постановка задачи моделирования. Если объект определен неверно, то и цифровая форма представления данных, и последующее использование модели в расчетах, проектировании и мониторинге будут лишены необходимой содержательной основы. Это именно та проблема, которая характерна для моделей, построенных в некоторых популярных российских программных комплексах.
На объектном и локальном уровнях создаются цифровые информационные модели, связанные с конкретными объектами капитального строительства или с несколькими объектами, расположенными на одной осваиваемой территории. Именно такие модели являются источником основного объема инженерно-геологической информации и сырых инженерно-геологических данных для более крупных региональных моделей. При этом локальная модель не должна механически включаться в большую: она всегда строится в более крупном масштабе, отличается большей детальностью и содержит существенно меньший объем неопределенностей.
Когда новый ГОСТ по информационному моделированию пунктом 68 отнёс всю совокупность инженерно-геологических, геотехнических, гидрометеорологических и экологических данных к составу инженерной цифровой модели местности, это было принято практически без возражений. Однако это является концептуальной ошибкой, делающей сдаваемые сегодня в экспертизу «инженерно-геологические модели» нерабочими по своей природе. И если её не исправить, инженерная геология как самостоятельная научная дисциплина рискует не пережить переход на цифру.
В этой связи принципиален вопрос о том, что именно должно рассматриваться как объект цифрового моделирования. Отнесение инженерно-геологических данных к составу инженерной цифровой модели местности, зафиксированное в нормативных документах, не учитывает различия между местностью как поверхностной средой и литосферой как геологической средой. Между тем, эти объекты формируются и существуют по разным физическим законам, и подходы к их цифровому описанию не могут совпадать.
Поэтому необходимо строить не модель «местности», а модель инженерно-геологического массива. В одной терминологии речь может идти о грунтовой толще (В.Т. Трофимов), в другой – об инженерно-геологическом массиве (Г.А. Гладковская), однако в обоих случаях предметом моделирования является именно подземное геологическое пространство, а не окружающая среда как таковая. Именно в этой постановке задача приобретает содержательный инженерно-геологический смысл.
Инженерно-геологический массив определяется как иерархически организованная система геологических тел в объеме геологического пространства, который задается инженерно-геологическими задачами. Он характеризуется пространственной унаследованностью свойств между уровнями иерархии, наличием инженерно-геологических маркеров как границ раздела состояний, возможностью количественного описания через поля геологических параметров и динамичностью во времени под действием природных и техногенных факторов. Формальное разделение геологического пространства осуществляется по различным, меняющимся от уровня к уровню инженерно-геологическим маркерам.
Между тем в существующей практике геологические тела подменяются условными объемами грунта. Или, как принято говорить, инженерно-геологическими элементами. В простых условиях эта подмена может оставаться незаметной, однако в сложных скальных или резко неоднородных толщах она становится очевидной, поскольку действующие схемы выделения инженерно-геологических элементов не охватывают всей совокупности реальных геологических объектов. Попробуйте выделить инженерно-геологические элементы в скальном сложно построенном чередовании – например, во флишевой толще. Не выйдет. Попробуйте сделать это на склонах Кавказа так, как предписывает классификация грунтов, – это физически невозможно. Именно поэтому массив должен пониматься прежде всего как система геологических тел, а не как набор абстрактно выделенных объемов.
Инженерно-геологический элемент в такой системе не является исходной единицей моделирования. Он возникает на нижнем уровне иерархии – там, где рассматриваются пластичность, трещиноватость, мерзлое состояние или конкретные процессы. До этого уровня необходимо последовательно пройти от более крупных единиц организации, включая стратиграфические и генетические комплексы. Именно эта иерархическая логика и должна лежать в основе инженерно-геологической цифровой модели.
Если постараться дать определение инженерно-геологического массива, то получится следующее:
Инженерно-геологический массив – это иерархически организованная система геологических тел в определяемом инженерно-геологическими задачами объёме геологического пространства. Он характеризуется:
Для объектного и локального уровня определяющее значение имеет масштаб. Крупные факторы, такие как климат, тектонические движения и тектонические структуры, сохраняют значение, но работают прежде всего на других пространственных уровнях. В пределах конкретного объекта на первый план выходят факторы, действующие непосредственно в данной точке и в данных условиях.
С этим связано и требование трехмерного моделирования. Приблизительно с масштаба 1:25000 вертикальная изменчивость в литосфере становится больше горизонтальной изменчивости по поверхности. Это означает, что для конкретного объекта пространственная задача не может быть корректно решена на основе только карт, плоских схем или общих геоинформационных представлений. Необходима именно трехмерная модель, поскольку изменчивость по глубине становится принципиальной для инженерного решения.
Это особенно очевидно для объектов, занимающих конкретное положение в рельефе, а также для линейных сооружений. Дом, расположенный на второй террасе, связан именно с этой морфологической позицией, тогда как мост с опорами может стоять на участках, обладающих несколькими различными инженерно-геологическими условиями. Следовательно, модели, разработанные для других масштабов и основанные на иных закономерностях, здесь оказываются недостаточными.
Для целей информационного моделирования необходима классификация инженерно-геологических массивов. Ее можно выстроить по последовательности признаков, включающих характер рельефа, класс грунтов, структурно-геологические признаки и различные аспекты физического состояния массива – напряженно-деформированное, водонасыщенное, тепловое и изменяющееся во времени состояние, связанное с процессами. На этой базе строится частная классификация инженерно-геологических массивов по состоянию для масштабов от 1:10000 до 1:100.
Такой подход позволяет получить цифробуквенный код массива. Это важно не только для формального индексирования, но и для перевода инженерно-геологического содержания в язык информационных технологий. Код фиксирует признаки, которые имеют непосредственное значение для трехмерного инженерно-геологического, геотехнического и геомеханического моделирования.
Практическая ценность этой схемы состоит также в том, что она позволяет заранее судить о свойствах массива, с которыми столкнется проектировщик. Если в коде отражены, например, выветрелость, слабофильтрующее состояние или сезонная мерзлота, то уже на ранней стадии можно определить, какие данные и какие подходы потребуются далее. В этом отношении классификация становится рабочим элементом цифровой модели, а не только описательной таблицей.
Также есть еще одни немаловажный момент. Образец, который отбирается инженером-геологом, – по большому счёту не часть массива. Это другая система, изучая которую вернуться обратно в массив практически невозможно: при извлечении образца теряется главное – природное состояние того, что происходит на месте, в естественном залегании. Не вдаваясь в масштабный эффект, зафиксируем неудобный факт: подавляющее большинство сооружений запроектировано по лабораторным исследованиям образцов, а значит – по системе, которая массиву напрямую уже не тождественна.
Наличие цифровой формы само по себе еще не означает существования инженерно-геологической модели. В современной практике в экспертизу могут передаваться материалы, формально оформленные как цифровые модели, но по существу представляющие собой набор скважин, условных тел или объемов, собранных без достаточной геологической обоснованности. Такая цифровизация не решает методической задачи, а лишь создает видимость модели, являясь красивой, но не работающей картинкой.
Особую проблему представляет механический перенос ошибки из разреза в объем. Если ошибка допущена в разрезе, то программный комплекс, строящий трехмерную модель по разрезам, начинает тиражировать ее в пространстве. В результате недостоверная интерпретация не устраняется, а закрепляется уже в более убедительной цифровой форме. Поэтому вопрос качества модели неотделим от вопроса о геологической корректности исходной логики ее построения.
При этом для разных задач могут использоваться разные типы представления. Твердотельные, блочные и каркасные модели не исключают, а дополняют друг друга. Аналогично и методы построения – геостатистические подходы и модели, основанные на нейронных сетях и больших данных, – должны рассматриваться как инструменты для разных постановок, а не как универсальная замена содержательной инженерно-геологической интерпретации.
Цифровая информационная модель инженерно-геологического массива определяется как объектно-ориентированная параметрическая трехмерная модель геологического пространства, являющаяся неотъемлемой и независимой частью информационной модели объекта капитального строительства. Она представляет собой иерархическую систему геологических тел, включая инженерно-геологические тела состояния, насыщенные атрибутивными инженерно-геологическими данными и представленные в объемно-блочном, конечно-элементном или твердотельном виде.
При формировании такой модели необходимо различать концептуальную и фактологическую части. Концептуальная модель задается границами массива и параметрами проектируемого или реконструируемого сооружения. Фактологическая модель создается на основе фондовых материалов, данных изысканий, классификаторов и других информационных сущностей. Эта последовательность позволяет перейти от постановки задачи к цифровой модели, насыщенной конкретными инженерно-геологическими данными.
Внутри ЦИМ ИГМ выделяются четыре группы сущностей. Первая – это сам инженерно-геологический массив; вторая – инженерные сущности, поставляющие данные, включая скважины и испытания; третья – информационные сущности, такие как фонды и внешние модели; четвертая – инженерные сооружения и измененные участки массива, включая сваи, фундаменты, коммуникации, выемки и насыпи. Именно такая структура позволяет связать геологическую среду, инженерное воздействие и данные наблюдений в единую систему.
Существенную роль в практической реализации ЦИМ ИГМ играет формат IFC 4.3.2. Он позволяет собирать цифровые информационные модели инженерно-геологических массивов любой сложности и содержит специально разработанные классы для ряда инженерно-геологических сущностей. Это делает IFC не только средством обмена, но и способом сохранения структуры модели.
В такой модели иерархия тел может быть выражена непосредственно в цифровой форме. Стратиграфо-генетические комплексы, литологические тела и инженерно-геологические тела состояния оказываются соподчиненными, причем для каждого уровня сохраняется собственная классификация. Благодаря этому выделенный фрагмент модели может быть сразу интерпретирован по его коду и по его положению в общей системе.
С этим связана и прозрачность происхождения данных. Скважины, интервалы, образцы, электронные колонки и фотографии керна могут быть непосредственно привязаны к телам модели. Если документы подписаны электронной подписью исполнителя, возникает прослеживаемая система, в которой исключается появление неидентифицированных скважин и образцов. Тем самым цифровая модель становится одновременно средством геологической интерпретации и инструментом контроля качества инженерно-геологической информации.
Цифровая информационная модель инженерно-геологического массива не должна замыкаться на стадии описания. Она должна переходить в расчетные и прогностические постановки. Представление модели в IFC позволяет передавать ее в геотехническое программное обеспечение без потери исходной информации, так что на всех стадиях сохраняется одна и та же инженерно-геологическая основа. Это принципиально важно, поскольку исключает произвольное пересобирание геологической схемы на стороне расчетчика.
Такой переход создает основу для расчетного обоснования сценариев, прогноза и мониторинга. Вместе с тем, программной среды, объединяющей инженерно-геологическую модель, расчеты и мониторинг в полном объеме, пока не существует. Кроме того, объективно, трехмерные расчеты нужны не всегда, поскольку ряде случаев более сложные двумерные постановки дают лучшие результаты с точки зрения мониторинга. Однако сама траектория развития – от инженерно-геологического массива к расчету и прогнозу – представляется принципиально необходимой.
Цифровое моделирование на объектном и локальном уровнях должно быть ориентировано на инженерно-геологический массив как на реальный объект инженерно-геологического анализа. Только в этом случае возможно сохранить иерархию геологических тел, корректно учитывать масштаб и пространственную изменчивость, связать в одной системе данные изысканий, инженерные сущности, сооружения, классификаторы и расчетные постановки.
Цифровая информационная модель инженерно-геологического массива в такой логике выступает не приложением к цифровой модели местности, а самостоятельной частью информационной модели объекта капитального строительства. Она опирается на иерархический принцип, требует содержательной классификации массива, поддерживает различные формы цифрового представления и обеспечивает переход к геотехническим расчетам и мониторингу. Именно такой подход позволяет рассматривать ЦИМ ИГМ как необходимую форму современного инженерно-геологического моделирования.
наверх
Поделиться
Поделиться
Скопировать ссылку
Скопировать ссылку 
Vk 
Telegram 
Viber 
WhatsApp 
Оформить подписку