«Цифровых двойников» привлекают к управлению

Самарский университет им. Королева завершил разработку новых цифровых сервисов для построения «цифрового двойника» региона. Продукты помогают улучшить качество стратегического управления территориями. В основе сервисов лежат компьютерные программные комплексы для обработки больших данных (Big Data). Их получают от систем дистанционного зондирования Земли. Как поясняют в университете, информация от космических спутников структурируется и анализируется с применением технологий искусственного интеллекта.

Фото: Самарский университет

Сервисы на основе геоданных сегодня необходимы в разных отраслях экономики: урбанистике и городском развитии территорий, освоении природных ресурсов и сельском хозяйстве, картографии и навигации, транспорте и мониторинге природных катастроф.

Один из новых сервисов, разработанных университетом, получил название «робот-картограф». Программное обеспечение на основе космических и аэрофотоснимков создает цифровые профили объектов недвижимости.

Далее сервис формирует для территории адресный план с несколькими «слоями» информации. Это позволяет проводить многоцелевой анализ городских территорий. Так, сервис определяет назначение зданий, рассчитывает количество жителей, оценивает транспортную доступность локации. Эти данные помогают точно планировать развитие территории, учитывая плотность населения и обеспеченность района инфраструктурой. «Робот-картограф» уже начали применять в Самаре для пространственного планирования и повышения качества городской среды. В частности, рекомендации сервиса стали основой для корректировок «Стратегии социально-экономического развития на период до 2025 года». Напомним, этот документ определяет приоритеты задачи государственного управления в долгосрочной перспективе.

На базе «робота-картографа» ученые создали еще один сервис — «земельный инспектор». Он автоматически выявляет на территориях нарушения в сфере земельного законодательства. Программа обрабатывает информацию из различных систем, таких как «Единый государственный реестр объектов недвижимости». Данные сопоставляются с космическими снимками. К примеру, система способна обнаружить, если на участке, предназначенном для индивидуального жилищного строительства, незаконно возвели коммерческую недвижимость: магазин или автосервис. Такое нарушение часто означает, что собственник объекта неправильно оплачивает налог за участок. Сервис может выгружать информацию в налоговые органы, которые затем инициируют проверку и доначисляют собственнику налог.

Этот сервис также уже внедрен в ряде муниципальных образований Самарской области, что улучшило земельный контроль и повысило налогооблагаемую базу. По данным университета, только за период 2023-2024 годы использования «земельного инспектора» в регионе сумма доначисленых налогов и штрафов составила более 90 млн руб.

В настоящее время сервис запущен на федеральном уровне и может анализировать данные по земельным участкам почти всех регионов России. Предполагаемый экономический эффект от использования программы по стране оценивается более чем в 30 млрд руб., которые поступят в бюджеты после доначисления налогов.

Другой уникальный продукт, созданный специалистами университета, предназначен для дистанционного мониторинга природных и антропогенных объектов. Лесные участки, сельхозугодия, земли вблизи карьеров, дороги, здания оцениваются программой по ряду критериев. В режиме реального времени космические или беспилотные летательные аппараты проверяют целевое и нормативное применение этих объектов, соблюдение там требований безопасности.

В системе используются технологии компьютерного зрения, искусственного интеллекта и геоинформационного моделирования. Если программа выявляет потенциальные риски или нарушения на объектах, оператор получает оповещение, что часто предотвращает опасные ситуации.

Третий проект университета предполагает создание цифровой модели «ночного» населения с точностью до дома. Инструмент показывает, сколько людей реально живет в каждом доме, без учета их дневных перемещений, каков их половозрастной состав. Также система прогнозирует, как будет меняться население территории в ближайшие пять лет. Цифровая модель отличается большой точностью. Например, существующие ранее аналогичные технологии могли моделировать демографическое положение лишь по ячейкам квартальной сетки.

Новые сервисы, созданные в университете, ускорят внедрение в Самарской области и других регионов технологии «цифрового двойника». Под ним подразумевается тематическая компьютерная модель, определяющая варианты развития той или иной территории. И если ранее планирование территорий основывалось на экспертном подходе профессионального сообщества, то благодаря «цифровым двойникам, сценарии формируются по четкой системе индикаторов.

Сегодня в области уже действуют некоторые компоненты «цифровых двойников». Среди них: система комплексного мониторинга и контроля за нарушениями в природоохранном и земельном законодательстве, а также сервисы для выявлений налоговых недоимок.

Ожидается, что разработки университета также помогут анализировать и планировать развитие территории с учетом их местоположения и характеристик.

Индустриальным партнером университета по созданию цифровых сервисов выступает АО «Самара-Информспутник». Компания разрабатывает для регионов РФ геоинформационные системы. Как пояснил старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории геоинформатики и информационной безопасности Самарского университета им. Королева, заместитель генерального директора АО «Самара-Информспутник» Андрей Чернов, в регионе заинтересованы во внедрении сервисов «цифрового двойника». «Мы взаимодействуем как с правительством, министерством цифрового развития, так и с недавно созданным в области министерством градостроительной политики. Не исключено, что цифровые модели университета в дальнейшем будут применяться для подготовки документов территориального планирования, например, генеральных планов. Сегодня очевидно, что такие документы нуждаются в регулярной корректировке, учитывающей демографические и другие изменения. «Цифровой двойник» региона в этом случае дает наиболее объективный сценарий развития территории, а также прогнозирует нагрузку на транспортную и социальную инфраструктуру. «Цифровой двойник» также оценивает, какова будет динамика цен на построенную недвижимость. Все эти возможности повышают качество планирования»,— поясняет Андрей Чернов.

Фото: Самарский университет

Научная школа Самарского университета им. Королева в области обработки геоданных и дистанционного зондирования Земли — одна из наиболее опытных и авторитетных в стране. Разработками в этой области ученые вуза занимаются с 1998 года.

В 2022 году стало известно, что университет получит федеральное финансирование на продолжение исследований по обработке геоданных. Вуз вошел в консорциум научных, образовательных и инженерных организаций страны, который совместно с Московским государственным университетом геодезии и картографии (МИИГАиК) займется развитием геоинформационных технологий. Работы финансировались в рамках государственной программы «Научно-технологическая инициатива» (НТИ). Программа направлена на достижение технологического лидерства России на глобальном рынке.

На реализацию научно-исследовательских и опытно-конструкторские работ участников консорциума был выделен грант из федерального бюджета. Часть из него получил Самарский университет.

В вузе исследования проводила кафедра геоинформатики и информационной безопасности. При выделении гранта учитывался опыт и компетенции регионального вуза. Так, при кафедре действует профильная научно-исследовательская лаборатория, оснащенная специальным оборудованием: системами приема и обработки космической информации, комплексами защиты информации, а также программно-аппаратным комплексом хранения и аналитической обработки неструктурированных данных.

По словам Андрея Чернова, получение федерального гранта ускорило работу над цифровыми сервисами. «Исследования в области геоданных университет проводит за счет нескольких источников финансирования, при этом грант Фонда поддержки НТИ не был основным. Наибольшую долю средств обеспечивают индустриальные партнеры. Тем не менее, участие в консорциуме помогло масштабировать новые проекты и предложить их другим регионам»,— говорил представитель вуза.

Фото: Самарский университет