Как разработать энергетическую карту для визуализации ресурсов страны?
Такая уникальная возможность позволила бы представить все нефтяные и газовые месторождения в целостной картине. Но эта задача требует инструмента под названием – геопространственные данные.
Геопространственная информация является одним из основных составных элементов цифровой трансформации. Это любой тип данных, которые прямо или косвенно относятся к определенной географической области или местоположению. Информация о расположении и форме географических объектов и отношениях между ними обычно хранится в виде координат и топологии. Именно данные являются топливом для развития цифровых двойников. Они представляют собой «развивающиеся виртуальные представления объекта или процесса». Причем помимо простой статической цифровой копии, цифровые двойники предназначены для постоянного обновления, чтобы обеспечить синхронизацию. Так, Сингапур был одним из первых городов, создавших интерактивную 3D-модель всего города и острова на основе топографических и динамических данных в реальном времени.
Геопространственные данные (наземные, воздушные, спутниковые) содержат больше чем только информацию о конкретном местоположении. Число таких данных растёт ошеломляющими темпами, так как они преимущественно создаются не людьми, а широким спектром устройств. Их генерируют смартфоны, планшеты, спутники, цифровые камеры, а также радары, сенсорные сети и различные виды транспорта. По мере того как тенденции «интернета вещей» и промышленного интернета набирают рост, количество геопространственных данных будет расти еще интенсивнее, чем сейчас. Данная информация представляет ценность для динамичности экономики. Хоть и карты для владения этой информацией создаются, данные в виде координат и топологии в них либо искажены, либо вовсе отсутствуют. Трансформировать сырой материал в практичную информацию помогают геоинформационные системы. В частности, речь идет о дистанционном зондировании Земли и фотограмметрии. Создание 3-D моделей, карт объектов и окружающей среды можно с применением технологии Lidar.
Light Detection and Ranging – обнаружение света и дальности (расстояния). При работе лазерный луч отражается от поверхностей, возвращается к прибору и улавливается фотоприемником. Частота – до 150 000 импульсов в секунду. Аппарат запоминает время прохождения сигнала, на основе чего формирует координаты предмета в пространстве:
удаленность;
размеры;
геометрические особенности и пр.
Информация бывает представлена в виде облака точек. За счет сбора трехмерных измерений, система лазерного сканирования используется для съемки искусственной среды (зданий, дорожных сетей, железных дорог), а также для создания цифровых моделей рельефа (DTM) и рельефа конкретных ландшафтов (DEM).
Ключевую роль данная технология может сыграть в сельском хозяйстве. В частности, на фоне роста мировых цен на продовольствие в марте 2022 года на 12,6% и достижения исторического максимума за последние 32 года. В этой связи, министр сельского хозяйства Азербайджана Инам Керимов на международной конференции "Взгляд в будущее: переход к цифровому сельскому хозяйству" заявил:
«Зеленые технологии и цифровизация значимы для обеспечения устойчивой продовольственной безопасности».
Посредством применения автономной навигации, необходимость в управлении сельскохозяйственным транспортным средством отпадает. Набор датчиков в виде камер, LiDAR и Radar позволяет вспахивать, удобрять и засевать поле в автоматическом режиме. Если ими оснастить трактор, то можно получить такие данные как высота, объем или масса посевного поля. Трехмерные карты сельскохозяйственных угодий и вовсе помогут фермерам проанализировать пригодность земли для конкретной культуры и определить лучшее время для посадки. Оценка качества урожая и степени ущерба посевам – дает толчок развитию технологий Интернета вещей в агросекторе. К примеру, азербайджанские студенты, победители конкурса AgroHackathon-2020, разрабатывали технологию, которая автоматизировала бы агрономные технологии. Между тем, из-за стремительно меняющейся городской среды требуется более частое и, следовательно, более эффективное обновление геопространственных базовых слоев. Разработанный для картографирования городов с воздуха Leica CityMapper-2 обеспечивает вдвое большую скорость сбора данных, в полной мере удовлетворяя растущую потребность в трехмерных данных. Этот быстрый и эффективный гибридный датчик с функциями лидара и захвата наклонных панорамных снимков обеспечивает высочайшую производительность и исключительную точность данных при оцифровке городов. Интеграция технологии LIDAR в концепцию умных городов в Карабахе повысит динамичность получения необходимых данных. Преимущества этого способа ГИС:
1) Конфиденциальность: в отличие от камер, облака точек LiDAR могут распознавать объекты (автомобиль или пешеход), но не имеют разрешения, позволяющего идентифицировать людей.
2) Покрытие: LiDAR с объемным обзором может охватывать большой диапазон и поле зрения (FoV). Камеры имеют ограниченный радиус действия и поле зрения, особенно в условиях плохого освещения и погоды.
3) 3D-информация: данные с камер в фиксированных местах можно использовать для извлечения 3D-информации со ссылкой на карты улиц и известные ориентиры.
Прежде чем реализовать концепцию умных городов и сел, на освобожденных территориях Азербайджана требуется активная работа по разминированию наряду со строительством. Ускорить данный процесс работы удастся при помощи создания подробной точной карты местности и разрушений на территории. Представить такого рода карту возможно с использованием фотограмметрии.
Фотограмметрия - это процесс создания 3D-моделей из нескольких изображений одного объекта, сфотографированного с разных углов.
В процессе обработки фотографии создается облако точек (совокупность всех пространственных координат фотографируемой поверхности), которое может использоваться для генерирования полигональной сетки (polygon mesh) – совокупности вершин, ребер и граней, которые определяют форму многогранного объекта. На выходе можно получить ортомозаики, цифровые модели поверхности и т.д.
Таким образом, положительные стороны получения 3D-модели из снимков заключаются в 2D и 3D результатах для измерения расстояний, расчета величины, а также быстром использовании благодаря открытому доступу. БПЛА собирает информацию для картографирования не только оперативно, но и без риска людей и оборудования. Полученными данными по конкретному району или улице можно делиться с другими организациями. К примеру, такого рода опция будет полезной для передачи данных из освобожденных земель Азербайджана непосредственно потенциальным инвесторам. Причем спектр применения карт широк и разнообразен, как для текущих проектов, так и для будущих работ: оценка ущерба, городское планирование, анализ точек обзора и расчет солнечного потенциала для крыш. Отметим, что данный метод применялся после взрыва в Бейруте с целью картографирования для восстановления. Тем самым, за 6 полетов было получено 4 304 изображения с разрешением 20 МП. Данные были поделены на 13 районов, тщательно скомпилированы, и изображения, полученные непосредственно над ландшафтом, были автоматически добавлены перед объединением с изображениями с окружающих полетов, чтобы учесть любое перекрытие. После коррекции изображений, информация использовалась для обработки, данные с высокой абсолютной точностью и включить их в результаты картографической съемки.
Роль ГИС в направлении мониторинга большая, в особенности стратегически важных объектов. Для Азербайджана, страны-экспортера нефти, сканировать и мониторить состояние нефте-газопроводов является первостепенной задачей. Лазерные флюоресцентные датчики обладают способностью обнаруживать нефть с большой степенью точности, классифицировать нефть по типу и определять толщину тонких пятен. Технология способна обнаруживать тонкие нефтяные слои под холодным льдом в середине зимы. Таким образом, можно следить за состоянием нефтепровода Баку – Тбилиси – Джейхан, газопровода TAP, TANAP и минимизировать либо предотвратить потери в случае аварии.
В продолжение темы о мониторинге стратегических объектов, высокую роль в экономике Азербайджана играют транспортно-логистические коридоры. Оснащение этого сектора геоинформационными технологиями обеспечит прирост национального ВВП. Визуализация обстановки с грузопотоками, подразумевающее их анализ и реагирование на чрезвычайные ситуации, повысит надежность и инвестиционную привлекательность транспортного потенциала. Растущий интерес к Срединному коридору как к маршруту для диверсификации грузов из Китая в Европу напрямую делает популярным железную дорогу Баку-Тбилиси-Карс. Посредством внедрения ГИС удастся на высоком уровне отслеживать продвижение своего груза к станции назначения и планировать дальнейшие действия на основе предполагаемого времени прибытия. Помимо прочего, В «ГИС грузовых перевозок» предусмотрена возможность получения информации об объемах грузопотоков по каждому транспортному коридору, что станет наглядным примером эффективности того или иного звена транспортного коридора.
В завершение, драйвером для трансформации в страну с развитой экономикой являются инновации и технологии. В этом отношении ГИС-инструменты предоставляют необходимую платформу для визуализации, моделирования, анализа огромного массива данных. Интеграция национальной экономики в геоинформационное пространство может открыть огромное множество возможностей для развития экономического потенциала.
Н. Рахманова
