A new era in city history: how UAVs ensure sustainable development of settlements

Зробити міста і населені пункти відкритими, безпечними, життєздатними і стійкими – одна з 17 цілей, що були визначені ООН у межах програми сталого розвитку та мають на меті стабільне підвищення якості життя та створення сприятливого середовища для майбутніх поколінь. Розповідаємо, яку роль виконують БпЛА для реалізації концепції сталих і розумних міст.

З кожним роком кількість населення, що проживає у містах, збільшується. Світовий банк прогнозує, що до 2050 року 70% населення проживатиме у мегаполісах. 

Стрімке зростання чисельності міського населення в найближчому майбутньому ускладнить виклики, які вже спостерігаються у містах сьогодні, а саме: забруднення та деградація навколишнього середовища, перевантаженість доріг та ускладнення роботи громадського транспорту, надмірне споживання енергоресурсів, стихійна забудова тощо. 

У пошуках комплексного рішення цих викликів все більше міст вдаються до впровадження концепції сталого розвитку, яка передбачає раціональне використання природних ресурсів та забезпечення балансу між економічним розвитком та соціальними та екологічними інтересами суспільства. 

Зробити міста і населені пункти відкритими, безпечними, життєздатними і стійкими – одна з 17 цілей, що були визначені ООН у межах програми сталого розвитку та мають на меті стабільне підвищення якості життя та створення сприятливого середовища для майбутніх поколінь. Про те, яку роль виконують БпЛА для реалізації концепції сталих і розумних міст, наш наступний матеріал. 

Принципи «сталих» міст

Ключовими завданнями для бізнесу та влади при переході до «сталого» містобудування є впровадження комплексу заходів із стратегічного планування розвитку міст, використання «зелених» технологій, забезпечення екологічної рівноваги та безпечних умов проживання населення, розв'язання житлових питань тощо. Реалізація цих заходів висуває нові вимоги для землеустрою та будівництва, ведення підприємницької діяльності та використання міської інфраструктури. 

Щоб створити у місті екологічно відповідальне, соціально інклюзивне та економічно життєздатне середовище, сталий розвиток населених пунктів має проходити відповідно до наступних принципів:  

1. Мінімізація негативного впливу на навколишнє середовище

У сталих містах пріоритет надається «зеленим» технологіям, відновлюваній енергетиці та збалансованому транспорту, що має забезпечувати соціальні та економічні зв’язки та водночас мінімізувати негативний вплив на клімат та довкілля. 

2.  Використання технологій для покращення якості життя мешканців

Розумні міста підвищують ефективність та зменшують витрати за рахунок використання різноманітних датчиків для моніторингу та управління енергоспоживанням, транспортними потоками та утилізацією відходів, а також розгортання системи взаємопов’язаних електромереж, будівель тощо.  

3. Доступність, різноманітність та соціальна справедливість

Сталі та розумні міста мають бути інклюзивними та доступними для всіх мешканців, незалежно від їх доходу, віку та можливостей. 

4. Співпраця та рівний доступ до інформації

Реалізація концепції сталого міста передбачає залученість до прийняття рішень представників усіх груп його мешканців. Співпраця між урядом, бізнесом та громадськими групами забезпечує успіх проєктів та прийняття ефективних та справедливих рішень. 

Таким чином, важливою складовою концепції «розумного» міста є впровадження інновацій та сучасних технологічних рішень для вирішення міських проблем, оптимізації процесів і ефективного розподілення ресурсів. Ключове значення в цьому процесі належить цифровим інструментам, що дозволяють збирати великі масиви даних та на основі їх аналізу більше ефективно управляти міською інфраструктурою, підвищувати енергоефективність, посилювати громадську безпеку та створювати нові економічні можливості. 

Наприклад, зібрані БпЛА дані можуть бути корисними для вирішення наступних завдань:

• Міське планування та оптимізація міських послуг

Безпілотники використовуються для отримання інформації про рельєф місцевості, розміщені на ній об’єкти, схеми руху, інфраструктуру міста тощо. На основі цих даних здійснюється планування забудови, визначення ділянок, що потребують реконструкції або ремонту, створення карт та 3D-моделей, а також приймаються рішення щодо розвитку транспортної та міської інфраструктури. 

• Управління дорожнім рухом

За допомогою БпЛА можна здійснювати моніторинг транспортних потоків та виявляти затори у режимі реального часу. Ці дані дозволять міській владі оптимізувати регулювання світлофорів, оптимізувати схеми руху транспортних засобів, зменшити затори та поліпшити загальне управління дорожнім рухом.

• Інспекція інфраструктури

Дрони дозволяють проводити інспекцію інфраструктури, наприклад, мостів, доріг і будівель, виявляти дефекти та створювати на основі отриманих даних ортофотоплани та 3D-моделі з максимальною деталізацією.  Їх використання допомагає вчасно виявляти потенційні проблеми з технічним обслуговуванням та приймати рішення щодо подальших ремонтно-відновлювальних робіт.

• Моніторинг навколишнього середовища

БпЛА, обладнані спеціальними датчикам, можуть здійснювати моніторинг стану довкілля, зокрема досліджувати якість повітря, води, міських теплових островів, рівня шуму тощо. Отримана інформація стає основою для виявлення проблемних ділянок, прийняття рішень щодо екологічної політики, розвитку та покращення інфраструктурних проектів. 

• Забезпечення громадської безпеки та контроль використання громадського простору 

Отримані з дронів дані можна використовувати для моніторингу громадських просторів на предмет потенційних загроз безпеці, дотримання соціальної дистанції, а також виявлення несанкціонованих зборів. За допомогою БпЛА можна здійснювати контроль використання громадського простору – виявляти несанкціоноване будівництво, стихійні сміттєзвалища, своєчасно визначати потенційні загрози тощо. 

• Реагування на надзвичайні ситуації

БпЛА дозволяють швидко та безпечно оцінювати наслідки надзвичайних ситуацій, таких як підтоплення, пожежі, дорожньо-транспортні пригоди тощо. Оснащені тепловізорами, вони можуть також використовуватись під час проведення пошуково-рятувальних операцій та ідентифікувати зони ризику пожеж.

Отримана з дронів інформація стає цінним джерелом для розумного планування та управління містом, а також створення більш ефективного та сприятливого для життя мешканців міського середовища. 

Менатір – «цифровий» догляд за територією

Окрім безпосереднього моніторингу територій та інспекції об'єктів, БпЛА є також цінним джерелом Big Data, які відіграють вирішальну роль у реалізації концепції сталих міст. Збір, аналіз та інтерпретація великих масивів даних, що надходять з різних джерел, дають міській владі уявлення про закономірності та тенденції, що лежать в основі сталого розвитку міст та є необхідною умовою для їх розбудови. 

Поєднання можливостей безпілотних літальних засобів з такими технологіями Індустрії 4.0, як IoT (Інтернет речей) та AI (Штучний інтелект), дозволяють покращувати не тільки технічні характеристики дронів та ефективність управління ними, а й забезпечувати складну взаємодію між літальними апаратами для виконання завдань за їх допомогою та створення дієвої системи підтримки прийняття рішень. 

Одним з прикладів інтеграції цифрових рішень є мережева система повітряного моніторингу за допомогою БпЛА Menatir, розроблена спеціалістами Culver Aviation.

Побудована у вигляді мережі базових станцій з контейнерів з безпілотними літальними апаратами всередині, вона дозволяє здійснювати повністю автоматизоване та безперервне спостереження за територією та об'єктами без участі людини у режимі 24/7.

Для Menatir інженери Culver Aviation спроєктували безпілотники унікальної 5-гвинтової конструкції типу «тейлсіттер», які завдяки своїй побудові вертикально піднімаються в повітря з базової станції та приземляються точно в задану точку.

У кожному контейнері одночасно можуть перебувати до 6 таких БпЛА з однаковим або різним корисним навантаженням. За необхідності систему Menatir можна масштабувати: наприклад, охоплення великих міських територій можна досягти за допомогою розширення мережі до 5 таких контейнерів по 6 безпілотників у кожному. Утворені при цьому зони перекриття гарантуватимуть моніторинг навіть у випадку, якщо один з контейнерів системи буде неактивним (через форс-мажор або несприятливі погодні умови). 

Безпілотники запускаються дистанційно – за командою оператора в разі термінової місії або відповідно до заздалегідь запрограмованих завдань. Система самостійно розраховує маршрут і тривалість польоту, а від моменту отримання команди до зльоту літака проходить лише три хвилини. 

До речі, з ельфійської «menatir» перекладається як «догляд за територією», і це дуже влучна назва, адже великі обсяги даних, отримані за допомогою системи Menatir, в поєднанні з інноваційними технологіями для їх обробки та аналізу створюють нові можливості для того, щоб зробити будь-яке міське середовище прозорим та контрольованим, а отже, і більш безпечним.

Ось лише частковий перелік завдань, які може виконувати система Menatir для розумних та сталих міст: 

• Моніторинг та охорона територій і об’єктів у режимі реального часу

Обладнані високоточним тривісним гіростабілізованим підвісом з відеокамерою, безпілотники системи Menatir дозволяють здійснювати відеоспостереження в реальному часі та передавати потокове FullHD відео із затримкою до 350 мс на відстань до 45 км. Це дає можливість убезпечити стратегічно важливі об’єкти та проводити інспекцію територій з доступом навіть до важкодоступних та небезпечних місць. 

• Управління та забезпечення безпеки дорожнього руху

Menatir дозволяє збирати дані про схеми руху і затори в режимі реального часу для оптимізації транспортних потоків та зменшення заторів. Також безпілотники можуть супроводжувати конвої с важливими вантажами або пасажирами. 

• Реагування на стихійні лиха та їх попередження

Фото- та відеозйомка у HD-якості з безпілотників Menatir може використовуватись для швидкої оцінки збитків і визначення районів, які потребують допомоги після пожеж, стихійних лих або інших надзвичайних ситуацій. Ця інформація допоможе службам швидкого реагування розставити пріоритети і більш ефективно розподілити ресурси на ліквідацію наслідків.

Також безпілотники можуть проводити автоматизований моніторинг об’єктів для попередження виникнення аварійних ситуацій – наприклад, визначати зміну рівня води, щоб уникнути підтоплень тощо.  

• Міське планування

Автоматизована система повітряного моніторингу за допомогою БпЛА Menatir може надавати детальну та актуальну інформацію про міську інфраструктуру, включаючи будівлі, дороги, зелені насадження тощо. Аерофотозйомка у HD-якості стане основою для створення деталізованих ортофотопланів місцевості та може використовуватись для планування нових проєктів, виявлення ділянок, що потребують ремонту або реконструкції, а також прийняття рішень щодо розвитку транспортної та міської інфраструктури. 

Обладнані мультиспектральними камерами в якості корисного навантаження безпілотники також дозволять отримувати дані щодо нестачі води, ефективності зрошення, розташування дренажної плитки у парках та зелених зонах міста, а також своєчасно виявляти хвороби дерев та рослин. 

• Екологічний моніторинг

За допомогою екосенсорів Libelium БпЛА Menatir можуть контролювати стан атмосферного повітря на відповідність заданим нормам, виявляти джерела забруднення, вимірювати концентрацію пилу та інших речовин. Ця інформація стане в нагоді для виявлення проблемних зон і відстеження змін у часі, допомагаючи містам приймати рішення щодо екологічної політики та інфраструктурних проєктів і вживати відповідних заходів на основі отриманих даних. Також безпілотники системи можуть бути оснащені будь-яким іншим кастомним корисним навантаженням для моніторингу навколишнього середовища – за умови дотримання масогабаритних параметрів. 

Система Menatir має власний мобільний додаток з інформацію, що оновлюється в режимі реального часу. Так, наприклад, за його допомогою можна візуалізувати популярні транспортні маршрути та надавати актуальні дані про затори, щоб мешканці міста могли прокладати оптимальні маршрути своїх поїздок містом, відстежувати ситуацію на дорогах, наявність вільних паркувальних місць, стан якості атмосферного повітря та іншу важливу інформацію. 

Отримані дані дозволять органам місцевої влади аналізувати інформацію про користувацькі звички мешканців та використовувати їх для стратегічного планування розвитку міста.

Автоматизована система повітряного моніторингу Menatir є цінним джерелом інформації для розумних та сталих міст. Збираючи та аналізуючи дані про стан довкілля, інфраструктуру та використання ресурсів, міська влада зможе приймати більш обґрунтовані рішення щодо політики планування та управління містом, що в кінцевому підсумку призведе до створення більш ефективного та сталого міського середовища.

В перспективі використання великих обсягів отриманих за допомогою MENATIR даних в поєднанні з інноваційними технологіями дозволить створити цифрові двійники населених пунктів, щоб моделювати вплив подій різного характеру, перевіряти гіпотези та робити життя мешканців та перебування гостей міста комфортним та безпечним.