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.
По данным аналитического агентства «Автостат» сегодня в России насчитывается более 55 миллионов зарегистрированных автотранспортных средств, включая легковые автомобили, грузовики, автобусы и лёгкие 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 этой связи 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».
Доцент кафедры информационно-измерительных систем (ИИСТ), директор УНЦ «ГИС технологии» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Наталия Игоревна 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, перекрёстки с длительными пробками, но и моделировать последствия инфраструктурных решений, в частности, что произойдёт с качеством воздуха, если расширить дорогу, изменить схему движения или запретить проезд грузового транспорта в центр».
Доцент кафедры ИИСТ, директор УНЦ «ГИС технологии» СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Наталия Игоревна Куракина
Разработка прошла сравнительную оценку: её результаты коррелируют с данными государственных станций мониторинга атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге и расчётами по унифицированной программе расчёта 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.
«Создание пространственной модели дорожных перегонов», «Моделирование загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом», «Оценка влияния жилой застройки на загрязнение атмосферного воздуха» получили свидетельства о государственной регистрации в реестре программ для ЭВМ (№ 2025615410, № 2022617155, № 2025683286).
Работа ведется в рамках реализации программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030», национального проекта «Молодёжь и дети» и инициативы Десятилетия науки и технологий.