Созданная в ЛЭТИ система оценит уровень загрязнения воздуха автотранспортом
Систему оценки уровня загрязнения воздуха автотранспортом разработали ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» (СпбГЭТУ ЛЭТИ), 6 января сообщают на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
В публикации сообщается, что данная система может стать инструментом для планирования городской инфраструктуры, мониторинга экологического состояния городской среды и информирования о ней населения, а также для принятия городскими властями обоснованных решений в области транспортной политики.
Согласно аналитическому агентству «Автостат», в настоящее время в России насчитывается свыше 55 млн зарегистрированных автотранспортных средств. Это легковые автомобили, грузовики, автобусы и легкие коммерческие автомобили. По их количеству лидирует Санкт-Петербург, где зарегистрировано несколько миллионов автомашин.
Автотранспорт стал основным источником вредных выбросов, к которым относятся выхлопные газы, опасные твердые частицы, образующиеся из-за износа резины покрышек шин, тормозных колодок и дорожного покрытия. Наиболее опасны частицы размером PM2.5 (2,5 мкм) и PM10 (10 мкм), которые вызывают респираторные и сердечно-сосудистые заболевания, аллергии и др.
Поскольку проблема загрязнения атмосферного воздуха становится всё более актуальной, была разработана федеральная целевая программа «Формирование комфортной городской среды», в которой экологический мониторинг на жилых территориях города, в том числе состояние атмосферного воздуха заявлен одной из задач жилищно-коммунального хозяйства.
Существующие методы мониторинга основываются на данных станций наблюдения и газоанализаторов. С их помощью можно отследить только газообразные загрязнители, но нельзя иметь постоянный контроль твердых частиц. Эту задачу в рамках федеральной программы решает новая геоинформационная система, созданная в ЛЭТИ.
Доцент кафедры информационно-измерительных систем (ИИСТ), директор УНЦ «ГИС технологии» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Натали Куракина рассказала о разработке:
«Мы создали геоинформационную систему оценки загрязнения атмосферного воздуха транспортным средством в реальном времени. На основе статистических данных, видеоаналитики и нейросетевого распознавания она определяет интенсивность движения на каждом участке дороги, а затем, учитывая тип автотранспорта, их „возраст“, состояние дорожного покрытия, метеоусловия и городской застройки, рассчитывает пространственное распределение концентраций вредных веществ, включая CO, NO₂, PM2.5 и PM10».
Она отметила, что модульная архитектура ГИС позволяет адаптировать ее для работы в любом регионе страны, для чего нужно только ввести входные данные, актуальные для данного города: тип и количество транспортных средств на дорогах, состояние дорожного покрытия, метеорологические условия (направление и скорость ветра, температура, влажность), а также данные по архитектурной застройке.
Данные по транспортному потоку в систему челябинских ученых поступают из официальной статистики и с камер видеонаблюдения. Они обрабатываются с помощью нейросетевых алгоритмов машинного зрения, которые классифицируют транспорт по типам (легковые, грузовые, автобусы) и определяют интенсивность движения на каждом участке дороги.
По этим данным система рассчитывает пространственное распределение концентраций следующих вредных веществ: оксид углерода (CO), диоксид азота (NO₂), сажа ©, формальдегид (CH₂O), бенз (а)пирен (C₂₀H₁₂) и твердые частицы. Результаты расчета выдаются в реальном времени на цифровую карту в виде цветовой шкалы.
«Система позволяет не только выявлять „горячие точки“ загрязнения, например, перекрестки с длительными пробками, но и моделировать последствия инфраструктурных решений, в частности, что произойдет с качеством воздуха, если расширить дорогу, изменить схему движения или запретить проезд грузового транспорта в центр», — отметила Наталия Куракина.
При тестировании системы было установлено, что полученные ею результаты коррелируют с данными государственных станций мониторинга атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге и расчетами по унифицированной программе расчета загрязнения атмосферы «Эколог», которая рекомендована Министерством природных ресурсов и экологии России.
