Разработка ученых ЛЭТИ оценит уровень загрязнения воздуха автотранспортом | Новости науки

В ЛЭТИ создали систему, которая оценивает уровень загрязнения воздуха автотранспортом. Разработка может использоваться в качестве инструмента для городского планирования, экологического мониторинга, принятия решений в области транспортной политики, а также информирования населения об экологическом состоянии интересующих районов, сообщили в пресс-службе вуза.

По данным аналитического агентства «Автостат» сегодня в России насчитывается более 55 миллионов зарегистрированных автотранспортных средств, включая легковые автомобили, грузовики, автобусы и легкие коммерческие автомобили. Одним из самых автомобилизированных городов страны является Санкт-Петербург, где количество транспорта за последние два года исчисляется несколькими миллионами.

Именно автотранспорт сегодня остаётся основным источником вредных выбросов – не только через выхлопные газы, но и за счёт износа покрышек шин, тормозных колодок и дорожного покрытия. Это приводит к образованию опасных твёрдых частиц PM2.5 и PM10, которые вызывают респираторные и сердечно-сосудистые заболевания, аллергии и др. По этой причине проблема загрязнения атмосферного воздуха становится всё острее.

В 2018 году была разработана федеральная программа «Создание комфортной городской среды», которая в том числе нацелена на развитие экологической составляющей в инфраструктурах, в частности, дорогах. В соответствии с федеральной целевой программой «Формирование комфортной городской среды» одной из задач жилищно-коммунального хозяйства является экологический мониторинг на жилых территориях города, включая состояние атмосферного воздуха. Однако существующие методы мониторинга, основанные на данных станций наблюдения и газоанализаторов, позволяют отслеживать лишь газообразные загрязнители и не обеспечивают постоянного контроля за твёрдыми частицами, которые особенно вредны для здоровья.

«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. Благодаря модульной архитектуре разработка легко адаптируется под любой регион страны: достаточно будет обновить входные данные», — рассказала доцент кафедры информационно-измерительных систем (ИИСТ), директор УНЦ «ГИС технологии» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Натали Куракина.

Система объединяет данные о типе и количестве транспортных средств на дорогах, состоянии дорожного покрытия, метеорологических условиях (направление и скорость ветра, температура, влажность), а также архитектурной застройке. Информация о транспортном потоке поступает как из официальной статистики, так и с камер видеонаблюдения, обрабатываемых с помощью нейросетевых алгоритмов машинного зрения, способных классифицировать типы транспорта (легковые, грузовые, автобусы) и оценивать интенсивность движения на каждом участке дороги.

На основе этих данных система рассчитывает пространственное распределение концентраций вредных веществ, таких как оксид углерода (CO), диоксид азота (NO₂), сажа, формальдегид, бенз(а)пирен, а также твёрдых частиц. Результат визуализируется на цифровой карте в виде цветовой шкалы и обновляется в реальном времени.

«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.

Разработка прошла сравнительную оценку: ее результаты коррелируют с данными государственных станций мониторинга атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге и расчётами по унифицированной программе расчета загрязнения атмосферы «Эколог», рекомендованному Министерством природных ресурсов и экологии Российской Федерации.  

Система может использоваться при проектировании транспортной инфраструктуры, экологического мониторинга, при принятии управленческих решений по ограничению проезда грузового транспорта в жилые зоны, а также для информирования населения. Например, при выборе места проживания или расположения детских учреждений.

Работа ведется в рамках реализации программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030», национального проекта «Молодёжь и дети» и инициативы Десятилетия науки и технологий.