Блог: как Томск «нашел себя» на карте

Читатели, которые регулярно следят за этим блогом, наверное уже обратили внимание, что автор весьма прохладно относится к деятельности мэрии в сфере управления транспортной системой и городской средой в целом. Мне и самому хотелось бы писать про что-то хорошее, но поводов для этого, мягко скажем, немного. Но сегодняшний пост будет не о промахах в области городского планирования, а о том, в чем наши чиновники обскакали едва ли не всю Россию. А именно о ГИС (геоинформационные системы).

Что знает среднестатистический человек о картах? Да мало чего, на самом деле. Несколько разрисованных альбомов с контурными картами в школьные годы, да пользование различными геоинформационными системами вроде 2ГИСа или Яндекс.Карт для поиска нужных мест. Но это — только верхушка айсберга.

В сегодняшнем мире правит информация. А в сфере управления городом, где важно иметь под рукой максимальное количество данных о множестве территориально распределенных объектов, ГИСы обретают колоссальное значение для эффективного управления. И очень отрадно осознавать, что это направление у нас передовое.

Основой томской ГИС является информационная система градостроительной деятельности и ее верхушка — градостроительный атлас. Это база данных, которая содержит в себе всю информацию о географии города.

Для рядового жителя это, скорее, — развлекательный портал, где можно, например, посмотреть на исторические карты города, наложенные на современную застройку, или на запланированные к строительству магистрали. Но для тех, кто сталкивается по работе с земельными вопросами, этот атлас — отличный способ за пару минут узнать о земельном участке почти все, что нужно: кадастровую стоимость, зонирование, разрешенное использование.

Ранее атлас базировался на спутниковых снимках, сделанных на заказ, полученных из сервисов вроде Яндекса и из открытых источников пространственных данных, таких как OpenStreetMap. Но, начиная с 2014 года, атлас обзавелся собственным, качественно новым источником данных, о котором и пойдет речь в статье.

Сперва немного теории. А именно о том, как происходит нанесение объектов на карту. Это могут быть ручные замеры, когда бригады специально обученных людей ходят ногами по городу и измеряют расстояния между объектами (в том числе все подземные коммуникации, но это отдельная большая тема, в сегодняшнем посте речь о наземных объектах). Еще можно прибегнуть к услугами аэросъемки. До недавнего времени это было очень трудозатратно и дорого, поскольку приходилось использовать самолеты.

Но технологии не стоят на месте, и на смену габаритным самолетам и целым лабораториям по обработке аэросъемки пришли компактные беспилотники, напичканные электроникой. А вместе с ними открылись возможности, немыслимые ранее. Мне посчастливилось воочию понаблюдать за их применением для съемки города с воздуха. А именно за полетами беспилотников для обновления градостроительного атласа Томска.

Съемку осуществляли специалисты питерской компании Геоскан совместно со специалистами комитета геоинформационного обеспечения мэрии. Это ежегодная процедура, чтобы поддерживать актуальность карты. Такая оперативность в картографии была нонсенсом до недавнего времени (да и сейчас обновления спутниковых карт Томска нужно ждать несколько лет).

Обычно для съемок выбирают начало мая, чтобы успеть отснять город сверху до его «озеленения»: снег уже растаял, а деревья еще не успели обрасти листвой. В это время фотографии получаются наиболее информативными.

Центром управления и диспетчерской является небольшая палатка, поставленная в чистом поле. «Аэродромом» на этот раз стали окрестности Южных Ворот. Отсюда было решено отфотографировать южную часть города. А я отснял сам процесс.

Немного о «птичках». Съемка производится при помощи такого вот самолетика:

Размах его крыльев всего лишь 1,4 метра. А вес за счет использования композитных материалов получается менее трех килограммов. Крейсерская скорость — около 60 километров в час, а в воздухе он может находиться около часа. Взлетать такая игрушка может на высоту до четырех тысяч метров, но для съемки это перебор, она ведется с высоты от 100 до 250 метров. Это позволяет получать снимки поверхности разрешением до четырех сантиметров.

Достигается это на удивление не использованием дорогущей камеры, а при помощи самой обычной, хотя и слегка модернизированной цифровой беззеркальной камеры, которую можно купить в любом магазине техники. Выбрана она благодаря режиму съемки с минимальной выдержкой. Ведь на такой скорости, пока затвор будет в открытом положении, беспилотник вместе с камерой сдвинется на несколько сантиметров, что негативно скажется на четкости изображения.

Процесс съемки незамысловат. Сперва готовится полетное задание, затем просчитывается маршрут для беспилотника, проверяется работоспособность всех систем и производится пуск с катапульты.

Так как беспилотник — это полноценное воздушное средство, для полетов нужно получать разрешения сразу в нескольких инстанциях. Так, для полета в этот день было обеспечено «чистое небо» над городом при помощи соответствующих служб для исключения любых возможных неприятностей.

Хоть аппарат и может пролетать до 60 километров (то есть можно долететь до границ с Кемеровской областью и вернуться обратно), за один сеанс удается «отщелкать» всего четыре квадратных километра. Так получается из-за того, что после выбора района, который планируется отснять, программа рассчитывает траекторию полета зигзагами. Это делается, чтобы получить максимальное перекрытие снимков для получения точных данных.

Съемка производится с 70 % перекрытием. Это означает, что один и тот же объект попадает на пять снимков. Аппаратура в беспилотнике при каждом снимке фиксирует координаты и привязывает их к каждому снимку. Эта информация потом пригодится при обработке фотографий. Такое перекрытие позволяет также открыть новое измерение.

Зная местоположение каждого пикселя на снимке и сравнивая их изменение на разных снимках, можно получить информацию о координатах в трех измерениях. А это уже позволяет создать 3D-модель отснятого участка.

Недавно анонсированный портал «Строим город вместе» как раз включает в себя 3D-модель, созданную на основе этих снимков. В результате обработки фото получится три продукта: 3D-модель, цифровая матрица высот и ортофотоплан. Который после всех согласований вы увидите на портале «Градостроительный атлас». 3D-модель появится на портале «Строим город вместе». А на основе матрицы высот, к примеру, прогнозируют паводковую ситуацию.

За один пролет камера делает около 1,5 тысячи снимков. После того, как полетное задание выполнено, аппарат возвращается на место запуска и приземляется при помощи парашюта.

Затем фотографии перекидывают на ноутбук, аккумуляторы заряжают, корпус проверяют на наличие повреждений, и через 30-40 минут он снова готов к запуску. Для минимизации времени простоя используют два беспилотника, Пока один работает, второй обслуживается. Таким вот конвейером удается за день совершить до шести вылетов. За несколько дней получается обработать до 80 квадратных километров городской территории.

Качество снимков такое, что на градостроительный атлас их специально выкладывают «загрубленными». Потому что, во-первых, серверы могут не справиться с обработкой слоя такого размера, а во-вторых, тут уже возникают вопросы защиты приватности, ведь на снимках можно разглядывать очень мелкие детали.

Возможности, открываемые этой технологией, впечатляют. Начиная от актуализации «пятисоток» (карт масштабом 1:500), которые в Томске местами не обновлялись с 70-х годов. Высочайшее разрешение снимков позволяет производить визуальный мониторинг качества дорог и других сооружений.

На беспилотник можно поставить разную аппаратуру. Например, спектрометр, который сможет проинвентаризировать все деревья в городе, или инфракрасную камеру, чтобы засекать утечки на тепломагистралях. Томск — один из пионеров применения беспилотных технологий для картографии и показывает пример для всей страны.

Однако при всех преимуществах это — всего лишь инструмент. Который нужно правильно использовать. Если картография у нас в городе на высоте, то, к сожалению, этого нельзя сказать про то, что эти беспилотники фотографируют. Современные технологии могут помочь улучшить облик города только в том случае, если будут использоваться грамотно и по назначению. Беспилотники не в состоянии бороться с уничтожением исторического наследия или непродуманными градостроительными решениями сами по себе.