11059

относительно низкой и в случае совершения противоправных действий в отношении автомобиля можно будет зафиксировать сам факт происшествия, а также цвет и модель автомобиля (при благоприятных условиях). Однако распознать государственный номер автомобиля или лицо нарушителя, скорее всего, не получится.

Во втором случае, поворотная камера с хорошим оптическим зумом способна на достаточно большом расстоянии «прочитать» как номер автомобиля, так и лицо человека, совершающего противоправные действия. Но из-за того, что автомобиль может быть припаркован в разных местах, возникает необходимость каждый раз перенастраивать камеру на новое место, что при ежедневном использовании неудобно. Как вариант, можно использовать режим патрулирования территории, когда камера циклически проходит все заранее определённые места возможной парковки. Но и в этом случае высока вероятность, что в момент совершения противоправных действий камера будет смотреть на другое место. В данном исследовании будут рассмотрены несколько методов поиска припаркованного автомобиля системой видеонаблюдения: с использованием компьютерного зрения, маяка и фотоприёмника (ИК- диода).

Компьютерное зрение — это область искусственного интеллекта (ИИ), которая позволяет компьютерам и системам извлекать значимую информацию из цифровых изображений, видео и других визуальных входных данных, а также предпринимать действия или давать рекомендации на основе этой информации. Если ИИ позволяет компьютерам думать, то компьютерное зрение позволяет им видеть, наблюдать и понимать с помощью камер, данных и алгоритмов [1].

Первоначально предполагалось с помощью компьютерного зрения распознавать образ автомобиля в процессе патрулирования территории камерой. В идеальных условиях (территория парковки достаточно освещённая и очищенная от кустарников и деревьев; модель искомого автомобиля с учетом цвета – единственная на парковке) такой метод вполне работоспособен. Если же подобный автомобиль на парковке не один, то можно использовать распознавание государственного номера. Однако здесь существует вероятность неудачного расположения автомобиля, при котором номерной знак будет не виден (перекрыт другими объектами) или засвечен в тёмное время суток (номерные знаки имеют светоотражающее покрытие). В случае же отсутствия специально оборудованной парковки, автомобиль, припаркованный на придомовой территории сложной конфигурации, с высокой долей вероятности будет в большей или меньшей степени перекрыт другими объектами (автомобилями, деревьями, кустарниками, строениями), что не только не

1220

позволит увидеть и распознать номерной знак автомобиля, но и распознать даже модель автомобиля. Поэтому мы пошли по другому пути: разместили в салоне автомобиля мощный светодиод, который должен был работать в качестве маяка и определённой кодовой последовательностью вспышек наводить на себя камеру. Вариант с радиомаяком не рассматривался, т.к. точность позиционирования камеры была бы слишком низкой и камера, поймав сигнал радио-маяка, могла бы снимать пустое место рядом с искомым автомобилем или соседний автомобиль. Светодиодный же маяк, позволил бы камере навестись существенно точнее. Вспышке светодиода можно распознавать как с помощью самой камеры используя компьютерное зрение (не требуется дополнительное оборудование), так и использованием специального фотоприёмника, дополнительно размещаемого на/в корпусе камеры.

Самым популярным и известным продуктом для реализации компьютерного зрения является библиотека с открытыми исходными кодами OpenCV [2]. С помощью неё будет реализован первый вариант системы. Система состоит из сервера, на котором происходят расчёты, камеры видеонаблюдения и синего светодиода, расположенного в автомобиле.

Система проводит патрулирование придомовой территории, управляя камерой путём автоматической смены позиций, предварительно заданных пользователем. Для работы системы берётся видеоматериал с камеры видеонаблюдения (Рис. 1). Система обрабатывает каждый поступающий кадр и ищет на видеоматериале синий светодиод с помощью функции OpenCV для выделения синего цветового диапазона.

Рис. 1. Пример видеоматериала

1221

При совпадении последовательности пульсаций синего светодиода и последовательности, записанной в системе, система останавливает камеру на данной позиции до тех пор, пока последовательность не будет потеряна (автомобиль уехал или сменил место парковки), после чего снова начинает патрулирование. Данный вариант удовлетворительно работает только в ночное время. Днём такой же светодиод слабо виден (Рис. 2), а когда машина со светодиодом стоит вдали, то сигнал светодиода практически не различим системой (Рис. 3). Также рассматривался вариант замены синего светодиода на инфракрасный (ИК), что было бы предпочтительнее с точки зрения не привлечения внимания к автомобилю. Однако даже в ночное время ИК-диод был слабо различим на видеоматериале.

Рис. 2. Свечение светодиода днём, на близком расстоянии

Рис. 3. Свечение светодиода днём, на дальнем расстоянии

1222

Также алгоритм не всегда может определить нужную кодовую последовательность. Это связано с тем, что поступающий видеоматериал может быть не корректно передан с видеокамеры, где могут быть потеряны кадры, по которым проверяется кодовая последовательность. Всё это делает такой метод обнаружения автомобиля крайне ненадёжным.

Вдругом варианте для поиска маяка используется отдельный фотоприёмник. В этом случае сервер занимается только управлением камерой. Команды для управления посылаются с микроконтроллера на базе ESP8266 [3], который использует закреплённый на камере ИК-датчик, получающий кодовую посылку от ИК-диода, расположенного в автомобиле. Эксперименты показали, что ИК-датчик видит посылку ИК- диода в независимости от времени суток и способен распознавать её на расстоянии до 40 м. К тому же данное решение снимает с сервера нагрузку, которая возникая из-за постоянной обработки видеоматериала с видеокамеры.

Врезультате исследования вариант с использованием фотоприёмника лучше всего соответствует решению поставленной задачи.

Вдальнейшем исследовании будет рассмотрено подключение к сайту для управления видеокамерой и включения/выключение ИК-диода в зависимости от того, где находиться автомобиль, на парковке либо вне парковки.

Литература

1.Babich, N. What Is Computer Vision & How Does it Work? An Introduction [Electronic resource] / N. Babich - Electronic text data. – 2020. - Access mode: https://xd.adobe.com/ideas/principles/emerging-technology/what- is-computer-vision-how-does-it-work/ (date of the application 11.09.2022).

2.Howse, J. OpenCV: Computer Vision Projects with Python / J. Howse, P. Joshi, M. Beyeler // Packt Publishing Ltd. – 2016. – 570 p.

3.Кэмерон, Н. Электронные проекты на основе ESP8266 и ESP32: Создание приложений и устройств с поддержкой Wi-Fi / Нил Кэмерон // пер. с англ. Ю. В. Ревича. – М.: ДМК Пресс, 2022. – 456 с.: ил.

С. В. Родионова, П. В. Юрченко, Т. В. Юрченко

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОГО РЕСУРСНОГО КАДАСТРА НА ТЕРРИТОРИИ БОЛЬШЕБОЛДИНСКОГО РАЙОНА НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

1223

Экономика человеческого общества неизменно опирается на ресурсы природного, антропогенного и природно-антропогенного происхождения, а значит, зависит от их наличия и состояния. Для оптимального управления имеющимися ресурсами необходимо иметь сведения о видах, количестве, фактическом расположении, ключевых характеристиках природных и антропогенных ресурсов. Не имея такой информации, довольно сложно представить всю совокупность ресурсов выбранной территории в их многообразии, принять правильное решение по их использованию.

Учет отдельных видов природных ресурсов, предполагающий создание соответствующих кадастров, позволяет успешно решать ограниченный круг задач, но не устраняет обозначенную проблему комплексно. Важным шагом на пути ее решения является создание комплексного кадастра природных ресурсов. Следующим шагом может стать создание единого информационного ресурса, отображающего сведения о природно-антропогенных и антропогенных ресурсах, неразрывно связанных с выявленными природными ресурсами.

Окончательно решить обозначенную проблему поможет объединение усилий по созданию единого комплексного ресурсного кадастра, который будет содержать в себе сведения обо всех упомянутых ресурсах.

В качестве объекта исследования выбран Большеболдинскй муниципальный район Нижегородской области. Изначально работа по созданию кадастра природных ресурсов проводилась на северных территориях района ввиду их малой изученности и отсутствия систематизированного реестра природных ресурсов района.

При этом на первом этапе исследования были рассмотрены только водные объекты, как самый многочисленный и насыщенный из имеющихся природных ресурсов. На втором этапе исследования в качестве предмета были добавлены другие ключевые природные ресурсы, а фокус исследования был расширен до территории междуречья рек Пьяны и Чеки (далее - Междуречья).

Под кадастром природных ресурсов (далее - КПР) понимается совокупность сведений о хозяйственном, правовом, качественном и количественном состоянии природных ресурсов. КПР интегрирует данные существующих отраслевых кадастров: земельного, водного, лесного, минеральных и иных ресурсов.

Согласно существующим стандартам, природные ресурсы – ресурсы, обнаруженные в природной среде и полезные для человека и его деятельности [2]. Под природной средой понимается - совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов [1].

1224

В качестве перспективной цели исследования была выдвинута разработка концепции комплексного учета имеющихся ресурсов Междуречья с последующей привязкой информации к электронным картам с использованием геоинформационных систем. При этом база данных выступает как основной инструмент пространственной интеграции информации обо всех видах природных ресурсов и категорий земель. Перспективой исследования является масштабирование апробированной концепции на всю территорию Большеболдинского муниципального района при условии успешной интеграции всех этапов исследования.

На текущем этапе исследования:

1. Выявлены наиболее значимые природные ресурсы исследуемой территории.

2. Предложена система их характеристик, собранная в базу данных для последующего анализа.

3. Проведена интеграция данных различных природных ресурсов в единую систему кадастра.

В качестве картографической основы исследования были выбраны топографические карты Генштаба масштаба 1:25000 на территорию междуречья Пьяны и Чеки в границах Большеболдинского района Нижегородской области. Была составлена схема номенклатурных листов карты масштаба 1:25000, покрывающих территорию междуречья Пьяны и Чеки с дополнительным включением села Черновское, включающая 9 листов, вычислены их прямоугольные координаты углов рамок трапеций в системе координат проекции Гаусса-Крюгера (рис. 1).

После того, как были определены прямоугольные координаты листов карты, на них наносилась координатная сетка для осуществления привязки в геоинформационной системе. Определение площадей всех категорий земель в границах исследуемой территории было проведено в программе ГИС MapInfo Professional (версия 15.0).

Важным этапом этой части исследования стал натурный эксперимент, в ходе которого на территории Междуречья была выполнена рекогносцировка выбранных мест и уточнены характеристики природных ресурсов. Были выявлены и скорректированы несовпадения ситуации на местности и той, что была отображена первоначально на листах карты масштаба 1:25000.

1225

Условные обозначения:

N- листы карты масштаба 1:25000 на территорию междуречья Пьяны и Чеки -38-31-Б-в в границах Большеболдинского района, а также на территорию села Черновское;

N- другие листы карты масштаба 1:25000 на территорию Большеболдинского

-38-31-Б-г района.

Рис. 1. Схема покрытия территории междуречья номенклатурными листами карты масштаба 1:25000

Затем были созданы карты: топографическая карта междуречья Пьяны и Чеки, карта междуречья Пьяны и Чеки по категориям земель, карта кадастрового деления междуречья Пяны и Чеки, карта почв междуречья Пяны и Чеки. Данные карты были выполнены на территорию междуречья Пьяны и Чеки в границах Большеболдинского муниципального района Нижегородской области в масштабе М 1:25000.

В результате проделанной работы на карты были нанесены:

1)земли сельскохозяйственного назначения, представленные на территории Междуречья 142 массивами пашни и 94 массивами луговой растительности;

2)земли 17 населенных пунктов, заполнены атрибутивные данные об их площади и численности их населения, проведен их статистический анализ, отмечено, что в состав земель населённых пунктов входят: 2 кладбища (1,74 га), 21 водоём (5,31 га), 16 лесных массивов (59,52 га).;

3)объекты, несущие потенциальную экологическую опасность - 4 скотомогильника закрытого типа; 5 ям Беккари закрытого и 1 открытого типа; 14 производственных объектов сельскохозяйственного назначения; 4 зоны производственных, коммунально-складских, транспортных и прочих объектов, автодороги общего пользования межмуниципального значения, автодороги общего пользования местного значения, автодороги общего пользования регионального значения, линии ЛЭП;

4)147 лесных массивов, из которых в состав земель лесного фонда входят 131, а оставшиеся 16 – в составе земель населённых пунктов. Общая площадь лесных массивов, входящих в состав земель лесного фонда, составляет 2340,74 га;

5)335 поверхностных водных объектов. Из них 21 входят в состав земель населённых пунктов, а 314 входят в состав земель водного фонда. В составе земель водного фонда находятся: 178 водоёмов (21 озер и 157 прудов) и 136 водотоков (13 мелиоративных каналов, 6 рек, 117 ручьев).

6)почвы в границах Междуречья, которые были рассмотрены в трех плоскостях анализа - по их генетическому наименованию, по механическому составу и по почвообразующему покрову.

1226

Анализ изученного опыта позволил разработать информационное обеспечение ведения кадастра природных ресурсов Междуречья, которое было представлено реестрами 5 видов ключевых природных ресурсов, выявленных в границах исследуемой территории - водотоки, водоемы, почвы, сельхозугодья, лесные массивы. Разработанные реестры содержали все необходимые для целей исследования характеристики природных ресурсов.

Изучение структуры разработанных реестров привело к созданию концепции автоматизированной базы данных природных ресурсов Междуречья на платформе системы управления базами данных MS Access. Были выявлены основные объекты предметной области и их характеристики. В ходе инфологического моделирования выявлялись связи между объектами, была намечена и далее разработана даталогическая модель базы данных реляционного типа, позволяющая учитывать в едином ресурсе данные и характеристики выделенных природных ресурсов Междуречья. Были созданы все необходимые структурные элементы основы будущего интерфейса: таблицы, запросы, формы. В результате была получена информационная система, удобная как для заполнения реестров природных ресурсов, так и для отбора необходимых записей. Существенным преимуществом созданной базы данных является возможность разработки удобного для конечного пользователя интерфейса

[3].

Управление создаваемой базой данных должно основываться на наиболее распространенных программных решениях, ускоряющих и совершенствующих дальнейшее ведение кадастра.

Перспективой разработки может стать связывание созданных карт и разработанной базы данных в единую информационную систему и масштабирование полученного опыта на территорию всего Большеболдинского района.

Литература

1.Федеральный закон от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «Об охране окружающей среды» // СПС КонсультантПлюс.

2.ГОСТ Р 58534-2019. Национальный стандарт Российской Федерации. Экологический менеджмент. Эффективность использования ресурсов. Часть 1. // СПС КонсультантПлюс.

3.Осетрова, И.С. Разработка баз данных в MS SQL Server 2014. - СПб: Университет ИТМО, 2016. – 114 с.

1227

Н. А. Кузнецова

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Нижегородский строительный техникум»,

г. Нижний Новгород, Россия

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ

Для лучшего освоения знаний в современной системе образования необходимо уделять больше внимание внедрению информационных технологий. Создаются новые методы преподавания, которые основываются на современных технологиях. Многие из них сложны в применении, но с их помощью образовательный процесс становится интересным и материал усваивается быстрее.

Одной из актуальных информационных технологий для создания успешного образования является виртуальная реальность. Для восприятия учебного материала наиболее значительным преимуществом будет внедрение в игровое пространство и применение симуляторов (или тренажеров).

Виртуальная реальность (ВР, англ. virtual reality, VR, искусственная реальность) — созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, осязание и другие в реальном времени [2].

Для создания виртуальной реальности необходимо специальное цифровое оборудование и программное обеспечение, с которым пользователь может взаимодействовать, полностью или частично в нее погружаясь. Студент находится в пространстве, где объекты обычно ведут себя близко к поведению аналогичных объектов материальной реальности. При этом пользователь может воздействовать на эти объекты в согласии с реальными законами физики (гравитация, свойства воды, столкновение с предметами, отражение и т. п.).

Внедрение в образовательный процесс технологии виртуальной реальности является таким же средством обучения предмету, как учебник, интерактивная доска или мобильное приложение. При ее использовании студенты приобретают новый навык работы с технологией: учатся 3D- моделированию, программированию, системному администрированию, дизайну пользовательского интерфейса [5].

При обучении можно применить 3 типа использования программ:

∙видео формата 360 градусов;

∙платформы и площадки;

∙интерактивные программы.

1228

В основе обучения с применением виртуальной реальности лежат иммерсивные технологии – виртуальное расширение реальности, позволяющее лучше воспринимать и понимать окружающую действительность. То есть, они в буквальном смысле погружают человека в заданную событийную среду [3].

Преимуществ иммерсивного подхода несколько.

1.Наглядность. Виртуальное пространство позволяет детально рассмотреть объекты и процессы, которые невозможно или очень сложно проследить в реальном мире. Например, анатомические особенности человеческого тела, работу различных механизмов и тому подобное. Полеты в космос, погружение на сотни метров под воду, путешествие по человеческому телу – VR открывает колоссальные возможности.

2.Сосредоточенность. В виртуальном мире на человека практически не воздействуют внешние раздражители. Он может всецело сконцентрироваться на материале и лучше усваивать его.

3.Вовлечение. Сценарий процесса обучения можно с высокой точностью запрограммировать и контролировать. В виртуальной реальности ученики могут проводить химические эксперименты, увидеть выдающиеся исторические события и решать сложные задачи в более увлекательной и понятной игровой форме.

4.Безопасность. В виртуальной реальности можно без каких-либо рисков проводить сложные операции, оттачивать навыки управления транспортом, экспериментировать и многое другое. Независимо от сложности сценария учащийся не нанесет вреда себе и другим.

5.Эффективность. Опираясь на уже проведенные эксперименты, можно утверждать, что результативность обучения с применением VR минимум на 10% выше, чем классического формата.

На отечественном рынке целый ряд компаний разрабатывает образовательный VR-контент. Среди них VR-Professionals, Cerevrum, Zarnitsa, PraxisVR, SIKE, FSA, Yode, VRConcept и др. Необходимо применение и VR-гаджетов всех форм и размеров − от картонных очков до многофункциональных шлемов. Для их полноценной работы понадобятся контроллеры (джойстики и указки), которые помогают студентам взаимодействовать с объектами виртуального мира. Для их полноценной работы необходимо приобрести аккумуляторы (батарейки); маячки, которые устанавливаются в помещении, улавливают сигналы со шлема и отвечают за ориентацию пользователя в пространстве; штативы для маячков; докстанции для зарядки шлемов и контроллеров, а также к некоторым шлемам и очкам смартфоны и компьютеры. Для хранения и зарядки гаджетов понадобятся специальные боксы, к которым подводится электричество и соединение с системой вентиляции.

Приобретая комплект для применения технологии виртуального мира необходимо обратить внимание на их технические особенности:

1229