Официальный сайт рабочей группы Аэронет
Национальной технологической инициативы
  • Главная
  • Дистанционное зондирование земли и мониторинг

Дистанционное зондирование земли и мониторинг

Обширные территории и потребность в более качественных кадастровых планах требуют качественно новых методов съёмки; БВС уменьшает стоимость воздушной съёмки, а также позволяет получать данные день-в-день

К данному сегменту относятся услуги по дистанционному зондированию Земли, включая картографирование и обследование объектов наземной инфраструктуры (промышленной, транспортной, гражданской и т.п.) посредством БВС и продажа БВС с целью проведения подобных работ. На текущий момент данное направление представлено рынкомпредшественником и базируется на проведении вышеозначенных работ с использованием космических спутников и пилотируемых летательных аппаратов. Однако в сравнении с космической съемкой, съемка с БАС дает ценную дополнительную информацию, детализирующую данные из космоса как по разрешению, так и по геодезической точности, с возможностью регулярного обновления и актуализации сведений, причем с более низкой зависимостью от метеоусловий (облачность не является препятствием для работ с БАС).

Важным подсегментом рынка ДЗЗ и мониторинга являются аэрогеофизические работы. Данный вид работ проводится для решения геологических задач (геологическое картирование, поиск и разведка месторождений полезных ископаемых), а также для мониторинга природных и техногенных сред. В настоящее время перспективность выполнения аэрогеофизических работ с использованием БАС подтверждается как коммерческим интересом ряда сервисных и горнодобывающих компаний (Variscan Mines (Варискан Минс, Франция), Mineral Exploration Network (Минерал Эксплорэйшн Нэтворк, Финляндия, Испания), Abitibi Geophysics (Абитиби Джиофизикс, Канада)), так и результатами научных исследований (ГГМ РАН, Москва; ИНГГ СО РАН, Новосибирск; Национальный аэрокосмический институт Испании). Данный подсегмент рынка находится в стадии становления, промышленные образцы необходимого оборудования отсутствуют в России и мире, имеются только первые прототипы, и в силу этого ниша является инвестиционно привлекательной.

Целевые аудитории для сегмента ДЗЗ и мониторинга как в России, так и за рубежом, а также их основные потребности, удовлетворяемые данным видом услуг, выглядят следующим образом.

Органы власти всех уровней:
— получение точной управленческой информации о состоянии территорий (мониторинг экологической обстановки; обнаружение пожаров и других чрезвычайных ситуаций, мониторинг пострадавших зон; получение информации о дорожном движении; контроль режима использования природных объектов и другие данные);
— контроль строительства инфраструктурных и иных объектов;
— поиск полезных ископаемых;
— инвентаризация земель;
— выявление объектов, не стоящих на кадастровом учете;
— комплексная постановка объектов на кадастровый учет, контроль соблюдения границ участков;
— актуализация карт и планов;
— подготовка площадок для инвесторов;
— мониторинг лесных угодий, таксация лесов.

Промышленные корпорации:
— получение актуальной информации для управления физическими объектами;
— мониторинг строительных работ;
— постановка объектов на кадастровый учет;
— мониторинг инфраструктурных объектов (ЛЭП, трубопроводы, автодороги, железные дороги);
— мониторинг горных выработок;
— доразведка месторождений;
— обеспечение безопасности.

Сервисные компании:
— инженерные изыскания;
— мониторинг горных выработок;
— мониторинг строительных работ;
— обеспечение безопасности;
— ледовая разведка.

Оценка размера рынка

По оценке Euroconsult (Евроконсалт, Франция), ведущего международного консалтингового агентства в области космических услуг, за 10 лет объем мирового рынка ДЗЗ из космоса вырастет к 2023 году на 85% и составит в среднем 3,6 млрд долл. США/год. Основной спрос на рынке  космических данных приходится на данные сверхвысокого разрешения и оценивается в приблизительно 3 млрд долл. США/год. Рынок данных ещё большей точности, получаемых при помощи БАС, оценивается в настоящий момент в 120 млрд долл. США в текущих ценах, однако очевидна тенденция к его сокращению в стоимостном выражении за счёт удешевления получаемого продукта по мере развития технологий.

БАС позволяют получить новые виды информации, недоступные для космических аппаратов: информацию реального времени, сантиметровой точности данные мониторинга инфраструктурных объектов (для автодорог: колейность, деформации дорожного полотна, профили насыпи, для ЛЭП: габарит, провисание, зарастание, угрожающие деревья, битые изоляторы).

В 2015 году совокупный объем мирового рынка аэромагнитных работ с применением БАС оценивался в 0,5-0,6 млрд долл. США в год. Проводимые в России исследования в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы» опережают аналогичные работы за рубежом и позволяют обеспечить серийное производство аэромагнитных комплексов на базе беспилотных летательных аппаратов уже в 2018 году. При условии создания к 2018 г. соответствующей инфраструктуры (производственные мощности, центры сервисного обслуживания и подготовки кадров), в период 2020-2035 гг. доля работ по аэромониторингу, выполняемых российскими компаниями, может составить не менее 50-60% от общемировых.

Объем мирового рынка аэрогеофизических работ превышает объем аэромагнитных работ в 15-20 раз, то есть составляет 7,5-12 млрд долл. США в год. Для развития направления геофизических работ с использованием БАС планируется проведение прикладных научных исследований и экспериментальных разработок новых сенсоров для установки на БАС (газоанализаторы, спектрометры, оборудование для электромагнитных измерений, и др.). Государственная поддержка в период 2016–2019 гг. позволит не только удержать уже имеющиеся конкурентные преимущества, но и сформировать новый сегмент рынка геофизических работ с использованием БАС.

С 1 января 2017 года в России будут применяться единые государственные системы координат. При осуществлении геодезических и картографических работ будет применяться геодезическая система координат 2011 г. (ГСК-2011). Эти изменения в законодательстве позволят резко повысить эффективность применения БАС для комплексных кадастровых работ, предусмотренных законом от 22 декабря 2014 г. №221-ФЗ «О государственном кадастре недвижимости».

Учитывая все факторы, объем рынка ДЗЗ с БАС в 2035 году можно оценить в 30 млрд долл. США.

В России БАС могут использоваться в большем, чем в среднем по миру, объеме в силу огромной протяженности инфраструктурных объектов, необходимости их регулярного мониторинга.

Так, например, общая протяженность линий электропередач превышает 2,5 млн км, и по регламенту они должны обследоваться 2 раза в год, протяженность трубопроводов — 1 млн км, магистральные трубопроводы обследуются 1 раз в 2 недели, протяженность автомобильных дорог — более 1 млн км, и т.д.

Кроме того, в России использование БАС особенно эффективно относительно пилотируемых летательных аппаратов из-за большой территории страны (доставлять пилотируемые ЛА к месту проведения работ слишком дорого), наличия множества удаленных объектов небольшой площади (сплошная съемка с большого пилотируемого летательного аппарата нерентабельна). Таким образом, можно ожидать, что доля России в мировом рынке ДЗЗ с БАС будет больше среднеотраслевой доли России в мировом ВВП.

Приведем оценку рынка ДЗЗ с БАС в России в абсолютных величинах. Так, например:

— применение БАС для составления и обновления кадастровых планов на землях населенных пунктов и садовых товариществ на всей территории России (примерно 1 млн км2, около 100 млн участков) раз в 5 лет привнесет в оборот рынка БАС 6–8 млрд рублей в год;
— постановка на кадастровый учет и обновление кадастровых планов на инфраструктурные объекты добавит примерно такую же сумму, 6–8 млрд руб;
— мониторинг только магистральных ЛЭП (протяженность линий 120 тыс. км) с помощью БАС стоит около 2–3 млрд рублей;
— мониторинг всех автомобильных дорог 1 раз в 5 лет — 1–2 млрд рублей;
— еженедельный мониторинг хотя бы 10% трубопроводов — 4 млрд рублей;
— составление и ежегодная актуализация точных карт городов с населением более 100 тыс. жителей — 2 млрд рублей;
— аэромагнитный мониторинг хотя бы 2% территории страны ежегодно — более 4 млрд рублей.

Годовой объем по перечисленным рынкам — 25 млрд рублей. Другие применения (ежедневный мониторинг открытых горных выработок, изыскания при строительстве, контроль строительства дорог, портов, зданий, составление 3D-карт для развития сетей мобильной связи, ледовая разведка при проводке судов в Арктике, инвентаризация и таксация лесов), по крайней мере, удвоят эту цифру.

В целом, годовой объем рынка применения БАС в России в среднесрочной перспективе (2020–2023 гг.) можно оценить в 50 млрд рублей, или 750 млн. Долл. США. К 2035 году объем рынка должен вырасти как минимум вдвое (этот темп соответствует темпу роста космического ДЗЗ в настоящее время), до 1,5 млрд долл. США.

Данная оценка соответствует приведенной выше оценке мирового рынка (30 млрд долл. США). Доля России (5%) будет выше средне отраслевой доли России в мировом ВВП с учетом ППС в силу большой территории страны.

В 2014 году объем российского рынка мониторинга и ДЗЗ (поставка комплексов с БВС, поставка ПО, предоставление услуг) составил 1 млрд рублей, из них 0,1 млрд рублей — экспорт, по итогам 2015 года общий объем составит около 2 млрд рублей, из них экспорт — 0,25 млрд рублей. В последующих годах ожидается рост в два-три раза, в т.ч. по экспорту.

Текущий объем сегмента «ДЗЗ и мониторинг»

  Поставки БАС,
программного
обеспечения,
полезной нагрузки
Услуги Итого
Мировой рынок, млрд долл.
США
0,05 0,2 >0,25
Внутренний рынок РФ, млрд
долл. США
0,005 0,04 0,045
Поставки и услуги на экспорт
из России, млрд долл. США
0,004 0,004
Доля России в сегменте «ДЗЗ
и мониторинг», %
<1%

 

В существующих условиях, без заметной государственной поддержки, Россия занимает менее 1% мирового рынка в сегменте «ДЗЗ и мониторинг» и может не сохранить свои позиции к 2035 году. Для дальнейшего усиления позиций России, в условиях быстрых технологических изменений и высокой конкуренции на международных рынках, требуется реализация ДК НТИ«Аэронет» по развитию БАС, комплексных решений и услуг на их основе.

Преимущества БАС перед альтернативными продуктами в сегменте «ДЗЗ и мониторинг»

Для эффективного управления необходимо получать максимально полную информацию об управляемом объекте. Цельную информацию о больших объектах управления: территории, объектах инфраструктуры (дороги, железные дороги, линии электропередач, трубопроводы), можно получить только с применением космической или аэрофотосъемки.

В сфере ДЗЗ и мониторинга космические аппараты (КА) позволяют обеспечить недорогую съемку больших площадей с относительно невысоким разрешением, которое является достаточным для многих задач. Со своей стороны, БАС, по сравнению с космическими аппаратами, обеспечивают намного более высокое разрешение снимков, что необходимо для точных работ, например, в сфере геодезии и создания кадастра населенных пунктов.

К преимуществам БАС относятся:

— возможность использовать практически в любую погоду за счет проведения съемки под облаками;

— беспилотным аппаратом может владеть непосредственно потребитель данных, нет необходимости заказывать съемку и дожидаться выполнения работ;

— большая эффективность съемки линейных объектов, так как БВС может снимать узкую полосу вокруг объекта (минимальная ширина космосъемки — 5 км), что даже на малом масштабе может оказаться дешевле, чем заказная космосъемка;

— у России пока нет собственных КА сверхвысокого разрешения, а это означает, что съемка с БВС позволяет отказаться от закупки зарубежных данных космосъемки.

По сравнению с пилотируемыми летательными аппаратами:

— БВС можно применять на сверхмалых высотах, что позволяет получить недостижимую для пилотируемых аппаратов геодезическую точность (до 2–3 см против 15–20 см);

— на БВС практически всегда можно поставить такую же съемочную аппаратуру, что и на пилотируемом летательном аппарате, так как она имеет небольшой вес; в силу значительно меньшего веса самого БВС для съемки требуется намного меньше энергии и, соответственно, затрат (например, 1 час полета вертолета стоит от 120 тыс. руб., 1 час полета БАС – от 20 тыс. руб.);

— БАС можно доставить к месту выполнения работ дешевыми наземными видами транспорта или регулярным авиарейсом, пилотируемый аппарат доставить к месту работ намного дороже;

— БАС эффективнее при съемке линейных объектов (так как тяжелому пилотируемому летательному аппарату трудно следовать траектории
этого объекта) и при съемке небольших объектов;

— БВС может обеспечить значительно большую точность прохождения заданного маршрута вследствие меньшей массы и автоматического управления;

— беспилотным аппаратом может владеть непосредственно потребитель данных, нет необходимости заказывать съемку и дожидаться выполнения работ;

— БВС может летать на сверхмалых высотах практически в любую погоду, под облаками.

Выводы:

1. На рынке мониторинга и ДЗЗ, требующих высокого разрешения и точности из соображений экономической эффективности целесообразно создавать продукты ДЗЗ с использованием взаимодополняющей информации, получаемой с помощью КА и БАС.

2. БАС будут применяться на тех рынках, где данные ДЗЗ из космоса и пилотируемых аппаратов не применялись из-за дороговизны, или где мониторинг выполнялся другими методами (например, силами путевых обходчиков).

3. За счет получения качественно лучшей (по разрешению и точности) информации, мониторинг с помощью БАС создаст/разовьет новые рынки, например, контроль состояния ЛЭП, автодорог, железных дорог, ежедневная проверка объёмов открытых горных выработок.

Основные продукты и услуги на основе БАС в сегменте «ДЗЗ и мониторинг»

Исходя из решаемых задач, для развития отрасли необходимы следующие типы БАС, авионики, полезной нагрузки и программного обеспечения:

Типы БАС:

1. БАС для рутинных работ:
— самолёт длительностью полета 24-48 часов, полезная нагрузка 1000-2000 кг;
— самолет, 3–4 часа, полезная нагрузка 1 кг;
— самолет, 1 час, полезная нагрузка 500–700 г;
— коптер, 1 час, полезная нагрузка 1,5 кг;
— коптер, 40 мин, полезная нагрузка 500–700 г;
— коптер, 20 мин, полезная нагрузка 200–300 г.

2. БАС для труднодоступных районов (самолет, 24 часа);
3. БАС для Арктики (самолет, коптер, до -40…-50 °С);
4. БАС корабельного старта/посадки;
5. конвертоплан.

Авионика и наземная система управления:

1. автопилот;
2. беспроводной канал управления;
3. беспроводной канал передачи данных;
4. ПО наземной системы управления;
5. беспроводной канал связи через спутник-ретранслятор.

Полезная нагрузка:

1. фотоаппарат;
2. мультиспектральные сенсоры;
3. гиперспектральные сенсоры;
4. лазерный сканер;
5. магнитометр;
6. гравиметр;
7. газоанализаторы;
8. гамма-спектрометр;
9. ГЛОНАСС-приемник геодезического класса;
10. бортовой радиолокатор.

Программное обеспечение:

1. создание ортофотопланов и 3D-моделей по материалам АФС;
2. мульти- и гиперспектральный анализ;
3. гамма-спектральный анализ;
4. обработка материалов лазерного сканирования;
5. тематическая дешифрация данных;
6. ГИС.

Услуги:

1. комплексные кадастровые работы;
2. геодезические изыскания;
3. аэромагнитный мониторинг;
4. построение карт и планов.