Breadcrumb navigation

Технологии NEC позволяют использовать спутниковые РЛС для обследования городской инфраструктуры

В 2018 году корпорация NEC разработала технологию измерения малых линейных перемещений, которая позволяет проводить анализ состояния дорог, зданий и инфраструктуры, обеспечивая безопасность жителей городских территорий.

Для анализа перемещений используются две спутниковые РЛС, которые точно рассчитывают горизонтальные и вертикальные линейные перемещения. Технология позволяет обследовать отдельные объекты инфраструктуры и определять необходимость проведения дорогостоящей детальной проверки, повышая, таким образом, эффективность профилактического обслуживания инфраструктуры.

На сегодняшний день на новые технологии анализа малых перемещений (*1) с использованием радиолокационного синтезирования апертуры (РСА) (*2) возлагаются большие надежды. Разработкой и практическим внедрением руководит администрация Кабинета министров Японии в рамках стратегической программы развития инноваций (SIP). Однако, в городской местности, где необходимость в таких технологиях крайне высока, использование РСА не дает надежных результатов, поскольку в плотно застроенных районах сложно определить к какому объекту инфраструктуры относится та или иная точка отражения радиолокационных волн.

Корпорация NEC разрабатывает новую технологию измерения малых линейных перемещений, которая справится с этой проблемой. Для соотнесения точки отражения и объекта инфраструктуры используется запатентованная технология кластеризации точек отражения (*3), которая обеспечивает высокую точность анализа отдельных перемещений.

Корпорация NEC использует эту технологию для измерения уровня проседания грунта на полигонах отходов в городских районах и уже продемонстрировала высокую точность анализа. Благодаря использованию новой технологии количество ошибок при анализе перемещений на ровных участках (пригородных территориях) и в городской местности снизилось на 40 % по сравнению с анализом проседания грунта (*4), выполняемым в ручном режиме.

В рамках трехлетнего плана организации работ 2020 года, действующего до 31 марта 2021 года, NEC определяет решения в области безопасности в качестве двигателя глобального роста. Эта технология позволяет ускорить темпы разработки решений и сервисов в ходе развития и внедрения концепции безопасности городов NEC Safer Cities.

zoomУвеличить
Рисунок 1. Схематическое изображение технологии измерения малых линейных перемещений

Возможности технологии измерения малых линейных перемещений:

1. Кластеризация точек отражения, позволяющая выполнять анализ перемещения отдельных объектов инфраструктур.
Корпорация NEC разработала новый метод анализа горизонтальных и вертикальных линейных перемещений отдельных сооружений путем кластеризации точек отражения радиолокационных волн от этого сооружения. В новом методе сооружение рассматривается как совокупность твердых тел (например, цементная масса). Точки отражения можно рассматривать отдельно для каждого твердого тела благодаря их кластеризации на основе сходства и расположения.

2. Правильная проекция кластеров точек отражения на основе картографических данных, используемых при выполнении анализа линейных перемещений.
Анализ формы кластеров точек отражения от каждого твердого тела позволяет сопоставить полученную информацию с картографическими данными, благодаря чему их проще соотнести с сооружениями. Предусмотрена возможность проецирования точек отражения, полученных с разных направлений.

3. Высокоточный анализ линейных перемещений упрощает сканирование инфраструктуры.
Анализ линейных перемещений на основе сопоставления дает более точные результаты. Например, при анализе линейных перемещений на полигонах отходов в городских районах в случае проекции в принудительном режиме традиционным способом кажется, что некоторые точки отражения находятся чуть выше остальных точек (см. рисунок 2). Поэтому нужно выполнить дальнейшее обследование объекта, чтобы определить, требуется ли более детальная проверка. Новая высокоточная технология, обеспечивающая правильную проекцию, позволила определить, что все точки проседают одинаково. Это означает, что перемещения происходят в пределах нормы, и более глубокая проверка не нужна.


Эта технология повышает точность анализа перемещений, что позволяет сделать процесс профилактического обслуживания городской инфраструктуры более эффективным, а сканирование — более надежным. Кроме того, она позволяет определить случаи, в которых необходимо проведение детальной проверки с использованием технологии Интернета Вещей, робототехники и лазерно-измерительного оборудования.

zoomУвеличить
*Черным цветом изображено море, а светло-серым — полигон отходов. Полигоны отходов расположены по обе стороны канала.
Рисунок 2. Анализ перемещений на полигонах отходов в городских районах с использованием нового метода

NEC активно популяризирует эту технологию и работает над ее внедрением в процессы анализа перемещений в разных отраслях, в том числе для диагностики состояния инфраструктуры, мониторинга уровня проседания грунта при выполнении строительных работ и в районе крупномасштабных установок. NEC планирует и дальше развивать технологии для диагностики инфраструктур, в том числе технологии дистанционного зондирования.

Примечания

(*1)
Технология измерения малых перемещений с использованием РСА:
технология измерения перемещений с использованием радиолокационных снимков, представленных в виде точек отражения (или рассеянных точек) от поверхности земли и инфраструктуры, например, от дорог, которые получают во время периодического обзора земной поверхности радиолокационной станцией. Она способна определить даже микроперемещения, до 1 мм в год, на поверхности земли и на дорогах, распознавая стабильные точки отражения, принадлежащие одному объекту, на нескольких десятках радиолокационных снимков, полученных в ходе периодического обзора земной поверхности, и анализируя их в хронологическом порядке. Это высокоточная эффективная технология, в которой используется один спутник для мониторинга перемещений в стареющих искусственных сооружениях. Разработчики используют технологии контроля, обновления и управления обслуживанием инфраструктуры в рамках программы SIP под управлением администрации Кабинета министров Японии.


(*2)
Радиолокационное синтезирование апертуры (РСА):

технология получения радиолокационных снимков с высоким разрешением путем увеличения радиолокационных антенн (длины синтезированной апертуры) за счет движения спутника. Например, ASNARO2, небольшой радарный спутник, разработанный корпорацией NEC, может делать снимки с разрешением 1 м с нескольких сотен километров над землей. Но поскольку радар только измеряет расстояние, снимки получаются искаженными по сравнению со снимками, сделанными оптической камерой.


(*3)
Технология кластеризации точек отражения:

технология, которая классифицирует и объединяет точки отражения радиолокационных волн на основании их свойств, например типа местоположения, и может использоваться для расчета землепользования.


(*4)
Анализ проседания грунта:
наблюдение за контрольными точками с высоты под руководством Государственной палаты Японии по геопространственной информации или местных органов власти.

Дополнительная информация

О технологии измерения малых линейных перемещений доступна по адресу:
https://ru.nec.com/ru_RU/case_studies/solutions/satellite_radar/featured_technologies.html