Мобильное картографирование
При использовании этого метода, сбор геопространственных данных осуществляется с помощью транспортных средств, оборудованных соответствующими измерительными приборами. В зависимости от типа это могут быть:- наземные – автомобили или железнодорожные транспортные средства;
- воздушные – квадрокоптеры, самолеты, дельтапланы;
- водные – речные и морские суда.
При движении мобильной платформы происходит одновременная подача, прием, обработка и синхронизация между собой различных видов сигналов исходящих/принимаемых соответствующими приборами, установленными на ней. Как правило, для этого используются системы сканирующие данные дистанционного зондирования местности, оснащенные радаром, лазером, GPS/ГЛОНАСС приемником и камерой высокого разрешения. В последнее время применяется комбинированный GNNS приемник способный обрабатывать сигналы разных систем спутниковой навигации. Сбор данных происходит на протяжении всего времени движения транспортного средства, а размер измеряемых объектов составляет от сотен метров до нескольких сантиметров. Это обеспечивает высокую точность сканирования объектов на пути следования платформы.
Сферы применения в России
С западными странами все вроде и так «понятно», остается вопрос востребованности этой технологии на отечественном рынке. Насколько мобильное картографирование может удовлетворить существующий спрос можно судить по следующим показателям:- общая протяженность дорог составляет более 1 млн 452 тысячи километров;
- количество городов равняется 1117, из них насчитывается 13 штук с населением свыше 1 миллиона человек и 151 – от ста тысяч до миллиона;
- протяженность железнодорожных путей около 122 тысяч километров;
- количество промышленных предприятий – более 315 тысяч единиц.
Цифровизация всех этих объектов находится пока на минимальном уровне. Последующее повсеместное внедрение автоматизированных систем технологического управления и мониторинга открывает широчайшие возможности для использования систем мобильного картографирования в оцифровке данных.
Дороги
Мало построить автомагистраль, ее еще нужно соответствующим образом поддерживать в рабочем состоянии и обслуживать в техническом плане. То же самое касается и остальных типов дорожных полотен, шоссе, платных участков автодорог и других, автобанов и прочих.Только в 2021 году на строительство новых дорог правительство выделило более 167 миллиардов рублей. На капитальный ремонт и содержание существующих транспортных артерий – более 384 миллиардов. Сделано это было в рамках государственной программы «Развитие транспортной системы». Средства были выделены как для Росавтодора, так и для Автодора, под управлением которого находятся платные трассы. Это уже, казалось бы, астрономические суммы. Но, по словам заместителя Председателя Правительства РФ Марата Хуснулина, в 2022 году на строительство, реконструкцию и ремонт дорог в России выделено более 1 триллиона рублей.
Что на этапе планирования строительства новых объектов, что при реконструкции и модернизации уже существующих – не обходится без создания цифровых двойников и внесения их в единый реестр. По самым скромным подсчетам для этого понадобится около десятой части всего заложенного бюджета, а значит, что рынок мобильного картографирования дорог России в 2022 составляет около 100 миллиардов рублей. Объемы работ немалые, выделенные суммы весьма внушительны, дело остается за игроками рынка в лице исполнительных организаций и поставщиков соответствующего оборудования и программного обеспечения к нему.
Города и населенные пункты
Развитие жилищно-коммунальной сферы также не может обойтись без модернизации систем ее мониторинга, аудита и эксплуатации. Для того чтобы знать точно, сколько именно и чего находится в их ведении, муниципалитетам приходится приспосабливаться к текущим реалиям и в кратчайшие сроки оцифровывать огромные объемы данных. Помимо понимания, какое количество столбов требует замены ламп освещения, необходимо также понимать совокупную мощность потребляемой электроэнергии, способы ее экономии и знания поставщиков энергосберегающих светильников. На примере столбов можно также говорить и обо всем остальном, что находится под юрисдикцией муниципалитетов и требует учета расходов при эксплуатации. Будь то строительство или реконструкция зданий, прокладка труб водопровода, замена линий электропередач и так далее. Для всего этого незаменимым инструментом, позволяющим минимизировать затраты является мобильное картографирование объектов городской инфраструктуры.На программу модернизации ЖКХ правительство планирует выделить около 750 миллиардов. В первую очередь это коснется изношенных объектов существующей инфраструктуры. Для этого потребуется выявлять объекты, требующие модернизации и проводить анализ элементов подлежащих замене. Справиться с этим без внедрения высоких технологий, на сегодняшний день уже не представляется возможным. Существенным подспорьем и необходимостью для этого служат мобильные комплексы сбора и анализа данных дистанционного зондирования.
Железнодорожное сообщение
Пути железнодорожного транспортного сообщения не являются исключением в вопросах обслуживания и модернизации наряду с остальными объектами страны. Учитывая то, какова общая их протяженность, становится понятной необходимость постоянного мониторинга их состояния. Это касается и самого железнодорожного полотна, и насыпей для путей, а также тоннелей, мостов, столбов, вокзалов и ремонтных депо. Все эти элементы подлежат строгому учету их изношенности и планированию ремонтных работ. Для этого мало только внешнего визуального осмотра соответствующими специалистами. Необходимо также периодическое сканирование специальными приборами учета, установленными на движущихся платформах которые способны обследовать большие расстояния без остановки.Для этого фондом Национального Благосостояние в 2022 году выделено около 363 миллиарда рублей для «Российских Железных Дорог». Часть этих средств направлена на развитие информационных систем мониторинга и закупку соответствующего оборудования. Источник. Что также делает эту сферу привлекательной для компаний специализирующихся на оцифровке объектов инфраструктуры.
Предприятия промышленного сектора экономики
В ведении руководства различных предприятий находятся множество объектов производства. Это могут быть автопарки, заводы с их инфраструктурой, линии сборки, складские помещения для хранения и переработки продукции. Для эффективного управления хозяйством нужно четкое понимание того, какими ресурсами оно располагает, и каковы основные статьи расходов. В данном случае мобильное картографирование может применяться как с использованием подвижного наземного транспорта, так и с помощью летательных аппаратов типа квадрокоптеров и дронов. Зачастую и наземные и воздушные платформы с установленными на них приборами сканирования и оцифровки данных используются в комплексе друг с другом. После объезда/облета предприятия подобной мобильной платформой, собранные данные вносятся в соответствующие базы и создаются цифровые двойники для последующей работы с ними.На реализацию подобных проектов в 2022 году, указом Председателя Правительства РФ Михаила Мишустина, направлено 3.7 миллиарда рублей. Источник.
Речь идет о возмещении части затраченных предприятиями денежных средств на закупку необходимого для модернизации оборудования и программного обеспечения для него. В том числе и на приобретение комплексов мобильного картографирования.
Способы пространственного сканирования, используемые в мобильном картографировании
При проведении мобильного картографирования любых объектов инфраструктуры обычно применяются три различных способа сканирования, лазерное, фотограмметрическое и ручной сбор данных. Каждый из способов обладает как своими преимуществами, так и недостатками. Важно учитывать эти нюансы при выборе оборудования, которое будет размещено на мобильной платформе при проведении картографирования объекта.- Лазерное сканирование. Из преимуществ можно выделить высокую скорость сбора информации, отсутствие геометрических искажений сканируемых объектов и минимальную зависимость от человека. Из недостатков – высокую стоимость оборудования, необходимость в специальном образовании оператора, дорогую камеральную обработку, высокую требовательность к вычислительным ресурсам для хранения и работы с данными, зависимость от погодных условий и загруженности дорог.
- Фотограмметрическое сканирование. К преимуществам этого способа сканирования можно отнести относительно низкую (ниже лазерного в 20 раз) стоимость оборудования, возможность проводить съемку с земли и с воздуха, дистанционные измерения, вторичный мониторинг объектов путем сравнения и съемку сложных объектов типа мостов и высотных зданий. К недостаткам – ручное выделение областей построения моделей, низкую точность координат и информации, зависимость от погодных условий.
- Ручной сбор данных. Тут преимуществом будут низкая стоимость оборудования, его быстрый ввод в эксплуатацию и относительное легкое обучение персонала. Недостатками – низкая точность GPS и качества данных, невозможность извлечь дополнительные данные и измерить объекты с их окружением.
Оборудование и программное обеспечение
Учитывая все плюсы и минусы этих способов сканирования, многие компании, производящие оборудование, разрабатывают свои собственные решения в виде различных приборов и программного обеспечения к нему. Компания Agentum разработала и запатентовала портативный геодезический приемник и способ получения геодезических данных. Теперь ПАК Поток-ФМ и программного обеспечения для него – Поток-ФМ(Съемка) и Поток-ФМ(Обработка) доступно для проведения высокоточного мобильного картографирования.Из трех основных способов сканирования, разработчики Поток-ФМ выбрали фотограмметрический метод. Оборудование для него дешевле в производстве, а значит более доступно. И оно не требует специальной подготовки персонала для проведения работ с ним. Помимо этого оно дает возможность вторичного мониторинга объектов путем сравнения с использованием искусственного интеллекта. Несмотря на низкую точность GPS координат при таком методе сканирования, точность измерений на порядок выше, так как в оборудование встроен собственный двухчастотный GNNS приемник, позволяющий это нивелировать.
К преимуществам Поток-ФМ по сравнению со схожим оборудованием относятся:
- Высокая точность измерений до 2 см.
- Доступная цена.
- Простой интерфейс.
- Работа на дороге без помех.
Учитывая средства, выделяемые на модернизацию существующей инфраструктуры и состояние отечественного рынка оборудования, этот прибор вкупе с программным обеспечением к нему способен оказать серьезную конкуренцию всем представленным в этой нише игрокам.
Заключение
Проанализировав текущее положение на российском рынке мобильного сканирования и картографирования можно сделать вывод о перспективности этой технологии. Об этом говорят как большое количество сфер ее применения, так и суммы выделяемых на это денежных средств и других материальных и интеллектуальных ресурсов.Развивается все, наука, техника, технологии и производство. Уже недостаточно просто стоять на месте, нужно двигаться в ногу со временем. Это подразумевает под собой повсеместное внедрение IT технологий практически во все сферы жизнедеятельности современного общества. От строительства новых городов, до заказа пиццы на дом. Для того чтобы все это и дальше продолжало существовать и развиваться, необходима повсеместная цифровизация всей имеющейся инфраструктуры. Это невозможно без формирования единых реестров и баз данных, содержащих в себе сведения обо всех объектах представленных в реальном мире. А так как для сбора этих данных и создания цифровых двойников необходимо физическое сканирование объектов, то соответственно и отрасль будет жить и развиваться дальше. Спрос рождает предложение. Спрос есть, причем колоссальный, предложения тоже имеются. Теперь остается наблюдать за дальнейшим развитием рынка отечественного мобильного картографирования и его ключевыми игроками. Для многих это станет возможностью вырасти как в технологическом плане, так и в сфере применения этих технологий. А кому-то поможет в осуществлении своих должностных обязанностей и облегчит труд. В любом случае сферу мобильного пространственного сканирования ждет хорошее будущее.
