«Умные города» - будут «умными», только когда будут опираться на актуальные 3D-модели местности

Антон Кобзев, заместитель директора по стратегическому развитию компании «УСГИК», рассказал “Цифровому строительству” о 3D-стереомоделях и их преимуществах при принятии управленческих решений в населенных пунктах.

Беседуем в столичном офисе «УСГИК», головная компания расположена в Екатеринбурге. В Москве нам удалось познакомиться со стереотехнологиями, также здесь можно пройти обучение в специально оборудованном классе.

— Первое упоминание в истории АО «УСГИК» (Урало-Сибирская Гео-Информационная Компания) — 2013 год, ребрендинг. Получается, что в этом году вы отметите 10 лет. Расскажите, с чего начиналось создание компании? Какие услуги вы предлагаете сегодня?

— С момента создания «УСГИК» занимался созданием карт и планов по космическим снимкам и аэрофотоснимкам с пилотируемых самолётов. Затем увидели проблему — города активно развиваются, но при этом они не обеспечены качественными пространственными данными. Мы занялись решением этой проблемы: начали улучшать технологии, повышать точность создания информации о территории. В 2017 году утвердили стандарт организации по высокоточным фотограмметрическим работам, который лёг в основу российского ГОСТа, принятого в 2020 году.

Сегодня мы «под ключ» обеспечиваем города едиными 3D-стереомоделями — новым продуктом пространственных данных, а также помогаем заказчикам использовать их для конкретных прикладных задач и управления территорией.

 — Россия — это огромные территории, а значит большое количество задач по уточнению границ земельных участков и созданию координатного описания. Какие инструменты вы используете в решении этих вопросов?

— Вы совершенно правы. По сообщениям Росреестра, сегодня очень большой процент строений и границ вообще не поставлены на кадастровый учет, поставлены неверно или без координат. Это миллионы объектов недвижимости. Для решения этой проблемы Росреестр запустил программу Комплексных Кадастровых Работ.

Как вы знаете, для точного определения координат объектов, обычно используется геодезический метод. Но когда поставлена государственная задача «много и быстро», геодезический метод не справляется: низкая производительность, затрудненный доступ к объектам, процесс практически не контролируемый, пришлось искать новые способы. После серьезных исследований и многократных проверок мы совместно с Росреестром и Кадастровой Палатой России вышли на стереофотограмметрический метод определения координат земельных участков. Обрабатывается сразу большая территория — от нескольких кадастровых кварталов до всего населенного пункта. В любой момент к данным можно вернуться: перепроверить, уточнить, обсудить с собственником.

Использовать стереофотограмметрический метод можно официально: он внесен в приказы Росреестра, создание стереомоделей выполняется согласно ГОСТ Р 58 854−2020. В прошлом году 74 филиала кадастровой палаты России освоили стереофотограмметрический метод для исправления реестровых ошибок. Для этого было поставлено необходимое оборудование, программное обеспечение и произведено обучение специалистов в нашем инженерном центре.

Определение координат для кадастрового учета по аэрофотосъемке допускается только по стереомоделям. Ортофотопланы, полигональные модели и топопланы не подходят согласно Приказа Росреестра 393 — не дают достичь точности и возможности измерить координаты. Например, результат эксперимента по использованию ортофотопланов в кадастре показал, что только 30% точек вообще можно измерить, так как ОФП-это только один плоский ракурс и их просто не видно. В это же время по стереомодели измеряют 90% точек дистанционно, т.к. они предоставляют 5−9 ракурсов на каждую точку.

— Одна из болей в цифровизации — скорость обмена информацией между геоинформационными системами и строительной индустрией. ГИС и инженерные изыскания еще плохо согласуются, зачастую они не интегрированы с BIM. Как вы считаете, с помощью чего возможно сократить этот разрыв, какие ваши наработки уже решают эти задачи?

— Скорость создания пространственных данных и их актуальность сегодня являются важнейшими требованиями для развития территорий. Например, время на создание единой стереомодели на Ижевск — 2 недели на аэрофотосъемку с БВС и 2 недели на обработку данных силами двух специалистов. С учетом контрольного просмотра за месяц-полтора можно создать детальную модель на 320 км². Если говорить о топографической съемке масштаба 1:500, то она заняла бы 6 лет силами десяти, соответственно полностью утратив актуальность к завершению работ.

У нас был интересный проект — «Легкая Картография», для Белоярского района Свердловской области мы создали стереомодели, а затем в течение 3-х лет выполняли по ним топографическую съемку локальных участок для ГПЗУ и СРЗУ. Администрация утром даёт запрос — нам нужна топосъемка участка по такому-то адресу, наш специалист за 2 часа выполняет измерения, оформляет план и отправляет. Оперативный сервисный контракт. Конечно, речь только о наземной части, коммуникации брали из других источников.

Сейчас таким же образом можно оперативно создавать локальные векторные модели участков и окружения планируемой застройки, получать модели рельефа для интеграции их с BIM в 3D-пространстве.

— Очевидно, что будущее за трехмерными моделями городов, которые станут центрами интегрированной информации для компьютерного анализа городов. Давайте помечтаем. Когда «умные города» и «цифровые двойники» будут полностью отражать реальность?

— Умные города будут умными только когда будут опираться на актуальные 3D-модели местности. На сегодня, с помощью современных технологий и беспилотных воздушных судов, создаются детальные реальные модели городов. Например, мы создаем продукт — единую 3D-стереомодель, с детальностью 5 см и точностью 10 см. На основе таких моделей выполняется совмещение проектных решений и действительности.

Создание проектных моделей, интегрируемых в реальную модель города, сейчас решается с помощью внедрения информационного моделирования по линии Минстроя.

Следующий шаг для полного отражения реальности — это моделирование, интеграция с обстановкой в городе онлайн и оперативной обработки данных с помощью искусственного интеллекта.

— Рост и развитие городов повышает спрос на современные 3D-модели. Какой потенциал на сегодня у решений, предлагаемых АО «УСГИК»? Какое место здесь занимает цифровая аэрофотосъемка с беспилотных и пилотируемых летательных аппаратов?

— Начнем с конца. Создать высокодетальную модель города можно только по материалам аэрофотосъёмки с БВС (Беспилотное воздушное судно. Воздушное судно, управляемое, контролируемое в полете пилотом, находящимся вне борта такого воздушного судна) или самолёта (для городов-миллионников). Наземное зондирование и ДЗЗ из космоса не решает эту проблему. Поэтому аэрофотосъемка занимает у нас первое место, это можно сказать сердце нашей технологии.

Но мы предлагаем комплексное решение для потребителей и создателей пространственных данных:

1. Технология — аэрофотосъемка и обработка согласно ГОСТу;

2. Программа ИНСОТ — для работы с единой 3D-стерео моделью;

3. Георесурс — сервис для хранения и управления данными аэрофотосъемки;

4. Стереомонитор SM-1 — специальный 3D-монитор, собственного производства;

5. Обучение специалистов аэрофотосъемке с БВС, созданию пространственных данных и работе с ними;

6. Оптимальный мониторинг — технология локального обновления модели города силами заказчика.

Спрос на 3D-геопространственную среду определяется стратегией «Агрессивное развитие территории». Потенциал этого решения, мы считаем, очень высок, так как другие продукты, предлагаемые на рынке (ортофотопланы, топографические планы и полигональные модели) не подходят городам. Они не дают необходимой точности и детальности, создаются долго и теряют при этом актуальность.

— Расскажите об уже реализованных проектах, которыми вы гордитесь. С помощью каких инструментов идет обработка данных дистанционного зондирования Земли?

— Крупнейшие наши проекты — это создания единых 3D-стереомоделей для Республики Башкортостан, Калининградской области, Удмуртии и Свердловской области, запущены пилотные проекты в Татарстане и Чувашии. При этом мы не останавливаемся на поставке пространственных данных, но и курируем потребителей и помогаем освоить применения стерео: инвентаризация объектов городской инфраструктуры, комплексное развитие территорий, проектирование благоустройства. Задач, решаемых по стерео у нас уже штук 30 набралось и регулярно появляются новые. Например, это определение параметров автомобильных дорог для анализа и постановки их на кадастровый учёт, определение ущерба от незаконной вырубки, измерение координат опор ЛЭП и провисов проводов и т. д. и т. п.

Особенно мы гордимся тем, что наш аппаратно-программный комплекс «прижился» в кадастровых палатах: как в кадастровой палате Росреестра, так и в организациях, претендующих на выполнение комплексных кадастровых работ.

И очень надеемся, что для Минстроя стереофотограмметрический метод будет полезным и эффективным.

— С какими проблемами вам приходится сталкиваться? Какие трудности возникают в вопросах связанных с разработкой информационных систем?

— Единая 3D-стереомодель появилась на рынке относительно недавно, многие даже не догадываются о таких возможностях. Сегодня мы занимаемся просвещением: ездим на презентации, участвуем в форумах и конференциях, а самое главное — обучаем специалистов в инженерном центре. Кто проходит обучение — сразу начинает работать и уже не возвращается к старым методам. На сегодня уже более 350 человек прошли через наш инженерный центр.

Также актуальная проблема — нормативная документация. Стратегия «Агрессивное развитие инфраструктуры» прямо говорит о необходимости создания 3D-моделей, а в законе о геодезии и картографии (ФЗ-431) до сих пор прописаны только ортофотопланы и топопланы. Это серьезный барьер в продвижении не только нашей технологии, но и пространственного развития городов в целом. Необходимо включить 3D-модели, тем более что технология создания уже готова. А остальное, как у всех — в конкурсах участвуют все подряд, не читая ТЗ и сбивая цену, а потом пытаются сдать некачественную продукцию. Страдают от этого и заказчики, и добросовестные подрядчики.

В общем, впереди большая работа по популяризации технологии и необходимым изменениям в законодательстве.

— Как осуществляется взаимодействие с государственными структурами в части поставки пространственных данных и технологических комплексов в органы власти и бизнесу?

— Мы уделяем много внимания пилотным проектам (например в Чувашии, Татарстане), работаем по соглашениям (в 2022 году на ИННОПРОМе в Екатеринбурге заключили соглашение с губернатором Свердловской области), рассматриваем варианты ГЧП (государственно-частного партнерства).

Стараемся максимально познакомить с нашим продуктом, так как он уникальный и новый. Для этого проводим выставки, участвуем в форумах (например, «Умный Город», IT-форум в Ханты-Мансийске, «ИННОПРОМ» и других), проводим мастер-классы.

— На сегодня остро стоит вопрос подготовки кадров, с весьма прогрессивными и специфическими знаниями. Как вы решаете кадровый вопрос?

— У нас давние тесные связи с профильными ВУЗами: МИИГАиК, СГУГиТ, УрФУ, горным университетом. Студенты проходят у нас производственные и преддипломные практики, остаются работать. Многие наши сотрудники поступают в ВУЗы в аспирантуру, магистратуру. У нас работают 5 кандидатов наук, 2 сотрудника пишут диссертации.

Интересный момент, что обучать необходимо не только «производителей» пространственных данных, но и «пользователей». С этой целью в УСГИКе разработана программа повышения квалификации с выдачей удостоверения государственного образца, для муниципальных служащих, проектировщиков, архитекторов. За последние пять лет через инженерный центр прошли более 350 человек.

В прошлом году 165 сотрудников ФКП со всей России прошли обучение стереофотограмметрическому определению координат объектов недвижимости при исправлении реестровых ошибок.

Ну и конечно, обращаем внимание на подрастающее поколение. Третий год мы являемся индустриальным партнером детского технопарка «Кванториум», совместно проводим образовательные мероприятия.

— Что впереди? Планы, перспективы, чего ждать в ближайшем будущем? Каким вы видите дальнейшее решение вопросов цифровизации?

— На сегодня мы разработали аппаратный-программный технологический комплекс. Он полностью закрывает задачу создания и потребления высокоточных пространственных данных.

Следующий этап — планируем адаптировать комплекс под различные тематические направления, чтобы закрывать их «под ключ». Сейчас работаем над моделированием (возможность которая позволит на реальный участок «примерять» проектное решение), интеграцией с BIM и TIM, датчиками и видеокамерами.

Объемное направление — разработка высокоточных нейросетей для автоматизации извлечения конкретных объектов из стереомодели города. Например, уже автоматически определяем координаты опор ЛЭП, фонарей. Дальше — расширение перечня объектов и использование искусственного интеллекта для улучшения методики создания моделей.