Университет Иннополис совместно с Инногеотех разработал сервисы для мониторинга лесных, сельскохозяйственных и прибрежных территорий. Они помогут профильным ведомствам отслеживать незаконные вырубки, постройки на берегах и повысить урожайность на полях.
Это первые рабочие прототипы, разработанные ИТ-вузом согласно дорожной карте Аэронет НТИ, благодаря которой к 2035 году доля РФ на рынке беспилотных авиационных систем достигнет 35–40 млрд долларов, когда объём мирового рынка БАС — 200 млрд долларов.
В рамках проекта российский ИТ-вуз ведёт исследования в области дистанционного зондирования земли и мониторинга с помощью спутников, аэрофотосъёмки и беспилотных летательных аппаратов. Эксперты утверждают, что в ближайшие 10–20 лет благодаря развитию технологий расширится применение беспилотных авиационных и околоземных космических систем, комплексных решений и услуг на их основе. Возникнет новый глобальный сетевой рынок информационных, логистических и иных услуг, предоставляемых флотом беспилотных аппаратов, постоянно находящихся в воздухе и на низких космических орбитах. К 2035 году в режиме 24/7/365 над Россией могут находиться в воздухе не менее 100 тысяч БПЛА.
Рабочие прототипы сервисов специалисты университета представили для тестирования министерствам Республики Татарстан по экологии, сельскому и лесному хозяйству. Запуск в эксплуатацию запланирован на апрель 2019 года. Как отмечают ГИС-специалисты ИТ-вуза, внедрение сервисов в сельском хозяйстве повысит урожайность и снизит издержки до 15 % за счет удалённого оперативного контроля состояния сельскохозяйственных земель. Использование сервисов в минлесхозе увеличит в 2 раза число выявляемых нарушений лесного и земельного законодательства, а ГИС-сервисы мониторинга водоохранных зон увеличат выявление нарушений на береговой полосе в 3—4 раза.
«Сервисы, разрабатываемые в рамках проекта «Цифровая модель Республики Татарстан» для министерств, направлены на решение общих задач. В первую очередь это оперативное управление обширной территорией на расстоянии клика. Методы дистанционного мониторинга позволяют сократить выезды, облёты на объекты для визуального осмотра, что обеспечивает экономию времени и средств, — рассказывает проректор – начальник управления проектной и научно-исследовательской деятельности Университета Иннополис Искандер Бариев. — Во-вторых, наши разработки объединяют различные данные в одной системе для принятия взвешенных решений, что выводит нас на новое понимание процессов».
Руководитель сектора проектной аналитики Университета Иннополис Рамиль Кулеев: «В работе используется космосъёмка разрешением до 1 метра на пиксель, аэрофотосъёмка и съемка с беспилотных летательных аппаратов, выполняемая партнёрами нашего университета — Геоскан, Сканэкс, Роскартография, Сколтех, Ракурс. Полученные данные съемки хранятся на серверах вуза. Обработка происходит на разрабатываемой нами облачной 4D-геоинформационной платформе».
Для проекта специалисты вуза спроектировали и закупили оборудование для создания центра обработки данных на 75 млн рублей. Хранилище данных содержит 1800 физических ядер, 5 петабайт для хранения информации, 14 терабайт оперативной памяти и 30 узлов, скорость соединения между которыми от 20 до 40 гигабайтов.
Геоинформационные сервисы анализа данных дистанционного зондирования Земли используют технологии искусственного интеллекта — машинное обучение и компьютерное зрение — для автоматического распознавания изображений. По словам Рамиля Кулеева, отрасль геоинформатики получила новое развитие вместе с их применением. Геоинформационные сервисы могут применяться в различных отраслях: сельское и лесное хозяйство, экология, мониторинг чрезвычайных ситуаций, мониторинг инфраструктуры в энергетической и нефтегазовой отраслях, кадастр, урбанистика и другие.
Геоинформационная система мониторинга лесного фонда для Министерства лесного хозяйства РТ
Пилотной площадкой для запуска сервисов стала территория Заинского лесничества. На этом участке сотрудники университета проанализировали 58 897 гектаров лесного фонда, оцифровали 1 456 объектов с границами делянок и 406 объектов болезней леса, появления вредителей и возгораний. «В работе мы используем открытые источники данных с бесплатными космоснимками. Система в автоматизированном режиме анализирует их с помощью алгоритмов распознавания изображений», — поясняет руководитель проектов лесной тематики Университета Иннополис Дмитрий Шевелев.
Анализ помог зафиксировать на территории лесничества 101 случай усыхания деревьев и 352 объекта вырубок, в том числе за пределами разрешённых границ отвода. В сотрудничестве с экспертами Университета Иннополис специалисты Министерства лесного хозяйства РТ проинспектировали 150 таких участков. Проверка показала, что система верно установила 96 % случаев.
«Сейчас мы проводим опытную эксплуатацию продукта, по результатам которой доработаем систему. В будущем планируется масштабирование продукта на всю территорию Республики Татарстан и другие регионы России», — говорит Евгений Данилов, руководитель отдела управления проекта Университета Иннополис.
По словам разработчиков, возможность масштабирования системы на другие регионы — главная особенность проекта. В системе заложены алгоритмы распознавания изображений способные адаптировать их под разные типы леса, что позволит подготовить систему для любого региона за 2—3 месяца. Аналоги заточены под один регион и не способны в такие короткие сроки перейти на новую площадку.
С рабочим прототипом уже ознакомились заместитель министра экологии и природных ресурсов России – глава Федерального агентства лесного хозяйства Иван Валентик, премьер-министр Республики Татарстан Алексей Песошин, министр лесного хозяйства Республики Татарстан Равиль Кузюров. «Вопрос постоянного мониторинга состояния лесного фонда назрел давно. Данный сервис позволит оптимизировать работу всего лесного комплекса», — комментирует первый заместитель министра лесного хозяйства РТ Эмир Бедертдинов.
Геоинформационная система для управления сельским хозяйством для Министерства сельского хозяйства и продовольствия РТ
Для разработки сервиса ГИС-специалисты отдела управления проектами Университета Иннополис проанализировали поля Пестречинского и Сабинского районов с 1985 по 2018 год. Они использовали все доступные материалы: космоснимки, мелиоративные карты Минсельхоза, карты структуры посевов и засорённости земель сельскохозяйственного назначения, кадастровые данные, данные по химическому составу почв и содержанию гумуса, почвенные карты, паспорта полей, данные Росстата, технологические карты и данные, собранные полевым методом с выездом на место. «Насколько мне известно, мы единственные, кто использовал столько источников информации. Никто раньше не делал такую работу», — рассказывает руководитель сектора проектной аналитики Университета Иннополис Рамиль Кулеев.
Во время исследований сотрудники ИТ-вуза создали и разместили в системе 3 387 карточек полей с динамикой развития пахотных угодий с 1985 года, собрали 857 эталонов сельхоз культур, оценили стоимость 126 полей, сформировали фитопатологические карты на территории общей площадью 77 664 Га, составили 53 информационных слоя для дальнейшего поддержания сквозной аналитики по каждому полю на территории республики.
Вся информация, заложенная в систему, поможет специалистам отраслевых ведомств контролировать эффективность расходования бюджета по сохранению плодородия почв, анализировать состояние растительного покрова и зон распространения сорняков, оценивать условия земледелия. «В системе можно будет увидеть, для каких культур лучше подходят условия на полях, какие поля будут приносить больше урожая, какие — меньше, на каких полях уже не стоит ничего высаживать, а какие неосвоенные земли стоит использовать в сельскохозяйственных целях», — объясняет руководитель проектов сельскохозяйственного направления Университета Иннополис Татьяна Решетникова.
«В Республике Татарстан к 2018 году накоплен достаточный опыт по сбору, хранению и обработке данных. Это позволило реализовать и успешно внедрить в данном регионе пилотный проект по развитию цифровой трансформации сельского хозяйства. Университет Иннополис планирует тиражировать наиболее успешные технологии на территории РФ», — пояснил Евгений Данилов, руководитель отдела управления проектами Университета Иннополис.
Геоинформационная система мониторинга нарушений доступа к береговой полосе для Министерства экологии и природных ресурсов РТ
Сервис помогает сотрудникам министерства дистанционно выявлять незаконное строительство в пределах береговой полосы и акватории. Сервис визуализирует найденные нарушения и формирует отчёты в разных разрезах — по названию районов и населённых пунктов, по водным объектам, по количеству нарушителей.
Пилотной площадкой проекта стал участок реки Меша в Лаишевском районе Республики Татарстан. Для анализа береговой полосы команда Университета Иннополис использовала аэрофотосъёмку и кадастровые данные по земельным участкам, полученные с Росреестра. По результатам работы сервисов выявлено 164 объекта, нарушающих водоохранное законодательство РФ.
«Существующие методы мониторинга в пределах береговой полосы основаны на визуальных способах фиксирования нарушений, что требует больше временных и финансовых затрат. К тому же, в случае отсутствия доступа к объекту, зафиксировать нарушения невозможно. Наша система решает данную проблему», — объясняет Рамиль Кулеев. По словам специалиста, это первая разработка такого плана в России. Существующий мировой аналог не предлагает сервисов для нашей страны.
Рынок Аэронет — одно из 9 перспективных направлений государственной экономики до 2035 года, основывающееся на услугах, предоставляемых с помощью космических и авиационных систем. В рамках этого рынка Университет Иннополис выиграл грант НТИ на разработку и пилотную реализацию на территории Республики Татарстан облачной 4D-геоинформационной платформы. Для создания этой платформы Университет Иннополис создал консорциум, в который вошли лидеры рынка: Роскартография, Сканэкс, Геоскан, Эникс, ТиТул, Ракурс, Сколтех, Газпром, Россети, Сетевая компания, Татнефть, РЖД, Минсельхоз и Минземимущество РТ.
По оценке экспертов Агентства стратегических инициатив, социально-экономический эффект от проекта к 2035 году составит 39 миллиардов рублей, а снижение порога вхождения и рисков для малого и среднего бизнеса приведёт к созданию новых высокотехнологичных компаний.
