Использование инструментов и модулей open-source на базе ОС Альт в организации гео-мониторинга (OSEDUCONF-2023) — различия между версиями

;{{SpeakerInfo}}: {{Speaker|}}
* {{Speaker|Елена Прокофьева}}
* {{Speaker|Леонид Чашкин}}
<blockquote>
В настоящее время интеграция open-source и российских программных, технологических разработок становится важным вектором
в развитии отечественного IT-сектора. В свою очередь продукты Базальт СПО становятся надёжными, гибкими и
высоко-адаптивными платформами для запуска разно-функционального ПО, модулей и инструментов, в частности, свободного
доступа. Специалисты Базальт СПО, Alt Linux Team в сотрудничестве с ведущими образовательными, консалтинговыми и
научными организациями и центрами оперативно осуществляют поддержку, функционирование, внедрение самых разных
интегрируемых и востребованных модулей для решения профессиональных инженерных задач, в том числе геотехнологического
характера. Статья посвящена исследованию методов и средств контроля пространственных рисков. В наше время крайнюю
актуальность имеет аналитика различных процессов, и практически все профессиональные области накопили и
задокументировали достаточно данных для их анализа и прогнозирования. Особенно важным и актуальным развитие в данной
области становится для управления данными на предприятиях ресурсно-энергетического сектора и горной промышленности.

Здесь одним из самых эффективных инструментов для анализа геоданных являются цифровые модели и карты по горным
пространственным объектам. Исследование может послужить примером использования банков данных для анализа и
прогнозирования, геоэкспертизы. Модель, созданная в процессе выполнения работы, была выполнена в QGIS с использованием
свободных банков данных открытого научного сообщества GISLAB.
</blockquote>

{{VideoSection}}

{{vimeoembed|906178678|800|450}}
{{youtubelink|}}
|byacO2DYIMc}}
{{SlidesSection}}
[[File:Использование инструментов и модулей open-source на базе ОС Альт в организации гео-мониторинга (OSEDUCONF-2023).pdf|left|page=-|300px]]

{{----}}

== Thesis ==

=== Введение ===

В условиях реализации стратегии импортозамещения всё более важным становится переход на отечественные ресурсы.  

Большое значение представляет ресурсный сектор, поскольку предприятия недропользования и энергетики составляют значимую
долю производственной мощности и формирования бюджета страны. 

Число компаний и отраслей, в которых в последние годы идёт активная цифровая трансформация, стремительно растёт.
Цифровизация ресурсного сектора позволит улучшить операционную эффективность, снизить затраты на поддержку, повысить
безопасность, сократить риски остановки производства, поэтому важным направлением здесь является развитие
геоинформационных технологий по сбору, хранению, обработке и интерпретации пространственных данных для решения задач
инфраструктурного проектирования, рационального использования природных ресурсов и мониторинга экологических ситуаций
<ref>
* VostrikovA.V., ProkofevaE.N., GoncharenkoS.N., Gribanov,I.V. Analytical modeling for the modern mining industry// Eurasian Mining. 2019. No.2(32). P.30—35. DOI 10.17580/em.2019.02.07
* GoncharenkoS.N., DuongL.B., PetrovM.V., Stoyanova,I.A. Modeling of parame-ters of innovation water-protection measures on the basis of industrial-technological indices of coal mining at Vietnam enterprises (2014)  Gornyi Zhurnal, (9) , pp.143—146.
* ProkofevaE.N., VostrikovA.V., ShapovalenkoG.N., AlvarezA. The development of effective geomonitoring for mining area with industrial review // Eurasian Mining. 2017. No. 2. P. 61—63. 
</ref>

Геоинформационные технологии находят применение в широком круге научных областей, начиная от традиционных геодезии и
картографии, заканчивая современными исследованиями в области глобального потепления и возобновляемой энергетики<ref>
* TemkinI., DeryabinS., KonovI.: Soft computing models in an intelligent open-pit mines transport control system. Procedia Computer Science, Vol. 120. 2017. 
* Temkin,I.O., KlebanovD.A., DeryabinS.A., Konov,I.S.: Method of determining the state of the haul road career in the management of the interaction between robotic elements of the mining transportation complex. Mining journal, №1, P. 78- 82. 2018. 
* Rylnikova,M., Ainbinder,I., Radchenko,D. Role of Safety Justification of Mining Development for the Regulatory Framework Formation and Mineral Resources Management 2018 E3S Web of Conferences 41, № 01033
</ref>.
В частности, одной из актуальных задач здесь является построение цифровых моделей территорий карьеров для проведения
экологического мониторинга и своевременной оценки георисков.

==== Описание алгоритма ====

При работе с геоданными первостепенной задачей является выбор инструмента, обладающего достаточным функционалом<ref>Степанов С.Ю. Сравнительный анализ открытых геоинформационных систем //   Информационные технологии и системы: Управление, Экономика, Транспорт, Право. 2013.</ref>.
Кроме того, важные критерии выбора  —  это доступность исходного кода, а также наличие приложения, совместимого с операционной системой Альт.

В данной статье будет рассмотрена работа с геоинформационной системой QGIS. QGIS — это продвинутый open-source
инструмент подготовки, обработки, визуализации и анализа данных в многочисленных форматах данных, существующих в
области геопространственного анализа. QGIS по умолчанию предустановлен в операционной системе Альт Образование для
высшей школы.

Перед построением любой цифровой модели необходимо провести интеграцию с одними из доступных карт и осуществить
картографическую привязку к пространственным координатам. Для этого в программе QGIS может быть использован модуль
QuickMapServices, позволяющий загрузить и работать с разными видами карт.

Далее необходимо получить данные о рельефе из базы данных. Одной из таких баз является проект Shuttle Radar Topology
Mission. Shuttle Radar Topology Mission (SRTM)  —  международной исследовательский проект по созданию цифровой модели
высот Земли. SRTM предоставляет данные о высоте рельефа с точностью до 100 метров за 2000 год. В программе QGIS
предусмотрен модуль SRTM-Downloader, который может быть использован для получения данных о высоте из проекта SRTM для
определённой области.

После получения данных необходимо осуществить их обработку. В программе QGIS доступно наложение этих данных на карту в
виде теневого рельефа, что позволяет создать эффект объёмной карты. Далее необходимо наложить на карту цветовой
градиент по высоте рельефа. После чего при необходимости существует возможность добавить изолинии на готовую карту
рельефа. 

Для построения цифровой модели можно воспользоваться модулем qgis2threejs, который позволяет перевести полученную карту
рельефа в 3D-модель с различными настройками сжатия/растяжения по высоте и ширине.

Разработанный алгоритм был использован для построения карты рельефа территории Вольского карьера в Саратовской области с
использованием операционной системы Альт и предустановленной программы QGIS. Результаты представлены на рисунках.

«Карта рельефа Вольского карьера»:

[[File:2023-chashkin-img001.png|center|640px]]

«Цифровая модель Вольского карьера»:

[[File:2023-chashkin-img002.png|center|640px]]

=== Заключение ===

Таким образом, операционная система Альт предоставляет возможности для работы с пространственными данными и построения
цифровых моделей в виде предустановленной свободно-распространяемой геоинформационной системе QGIS. На основе неё
разработан алгоритм построения цифровых моделей карьеров. По алгоритму построена цифровая модель Вольского карьера,
точность которой не превышает 100 метров.

Процесс построения цифровой 3D-модели рельефа карьера состоит из 6 шагов:
#  привязка к пространственным координатам, выбор источника данных карт;
#  получение данных о высоте рельефа данной местности;
#  создание теневого рельефа;
#  наложение цветового градиента;
#  добавление изолиний на карту рельефа;
#  построение 3D-модели на основе карты рельефа.


В дальнейших исследованиях для упрощения построения цифровых моделей планируется частичная автоматизация приведённого
алгоритма построения цифровых моделей на базе QGIS в виде разработки собственных open-source модулей, совместимых с
операционной системой Альт. 



{{----}}
[[File:{{#setmainimage:Использование инструментов и модулей open-source на базе ОС Альт в организации гео-мониторинга (OSEDUCONF-2023)!.jpg}}|center|640px]]
{{LinksSection}}
<!-- <blockquote>[©]</blockquote> -->

<references/>

[[Категория:OSEDUCONF-2023]]
[[Категория:Draft]]
[[Категория:СПО в образовании]]