Нова сторінка у використанні геоданих
Багато компаній у секторі аерофотозйомки та супутникових зображень мріють стати інноваторами штучного інтелекту «par excellence». Щоб мати можливість використати штучний інтелект для швидкого перетворення багаторакурсних зображень високої роздільної здатності на векторні карти високої чіткості. Завдяки передовій технології штучного інтелекту вони можуть навіть нанести на карту цілий континент за лічені місяці. Це може бути можливим сценарієм у майбутньому, але галузь ще не зовсім готова.
Системи на основі штучного інтелекту відзначаються своєю здатністю використовувати людську інтерпретацію зображень та логічне мислення для створення картографічних об’єктів, які точно відображають реальний світ. Наприклад, такі системи можуть розпізнати, коли тротуар приховано під кроною дерев, і створити повний векторний шар тротуару, тоді як інші комп’ютерні методи картографування створять лише фрагментований шар. Для досягнення таких результатів нейронну мережу потрібно ретельно навчити наслідувати те, що людина може розпізнати на зображеннях, і робити висновки на основі контекстуальних знань та логічних міркувань.
Компанія Ecopia AI, що базується у Торонто, заслужила репутацію кращих інновацій ШІ у секторі геопросторових зображень. Більшість канадської компанії складається з дослідницьких команд, які повністю займаються навчанням і розробкою систем на основі штучного інтелекту для отримання нових типів зображень і вилучення високоточних функцій для критично важливих додатків, таких як транспортне планування, стійкість до зміни клімату та громадська безпека. Ебігейл Кохолік, старша директорка Ecopia, впевнена у перспективних картографічних можливостях компанії.
«За останні десять років ми розробили надійну систему, на основі штучного інтелекту система дає змогу масштабувати інтерпретацію зображень за межі людських можливостей, зберігаючи мислення на людському рівні, необхідні для точності».
Під час створення 3D-об’єкта зазвичай спочатку визначають всі точки на об’єкті та його висоту. Системи на основі штучного інтелекту можуть обробляти мільйони опорних точок на різних зображеннях одночасно. Для людини відстеження всіх цих даних у такому масштабі є складним завданням. Крім того, використання штучного інтелекту забезпечує нормалізоване виведення даних, що не завжди можливо при ручному оцифруванні через неминучі людські помилки. Два фахівці з ГІС можуть по-різному інтерпретувати зображення, що призводить до суперечливих результатів. За допомогою штучного інтелекту комп’ютерна система обробляє дані по всій області та постійно застосовує однакові визначення та стиль інтерпретації. Така нормалізація результатів є важливою перевагою ШІ.
«Поєднання цієї нормалізації з 3D-екстракція означає, що тепер можна відстежувати точні зміни даних карти у великому масштабі, а не витягувати їх заново кожного разу при отриманні зображень і порівнювати результати», — пояснює Коголік. Ecopia передбачає, що ця технологія штучного інтелекту стане основою для створення цифрового світу, оновлюючись, принаймні, раз на рік.
Згідно з досвідом Коголік, нові можливості, які приносить ШІ та машинне навчання, не змінюють відносної конкурентної позиції аерофотограмметрії та супутникових зображень.
«Ідеальна геопросторова екосистема включає супутникові зображення, аерофотознімки та ШІ, оскільки всі вони надають додаткову цінність один одному. Особливо для супутникових зображень картографування на основі штучного інтелекту є корисним через частоту зйомки зображень. Людина не може вручну оцифрувати всі зображення, які постійно знімають супутники. Однак таке часте захоплення зображень і подальше виділення функцій за допомогою ШІ є важливими для розуміння динамічної природи нашого світу. Ми можемо почати відстежувати зміни майже у реальному часі. І те саме стосується аерофотознімків. Однією з його головних переваг є висока роздільна здатність, яка забезпечує надзвичайно детальне уявлення про планету. Це призводить до аналогічної проблеми у ручному оцифруванні; потрібно зафіксувати так багато деталей, що це неможливо зробити вручну. Тож в обох випадках, а також із зйомками безпілотниками ШІ надає постачальникам зображень можливість подвоїти свої унікальні переваги».
Традиційне створення геопросторових даних було настільки ресурсомістким, що більшість організацій оновлювали свої бази даних лише кожні три-п’ять років. Цикл позитивного зворотного зв’язку, який приходить із більш частим створенням даних, а також збільшення кількості кінцевих користувачів, які використовують ці дані, призводить до зростання попиту на ще більш часте та детальне створення даних.
«Однак, коли справа доходить до оцінки та впровадження нових геопросторових технологій, ще потрібно вчитися. Це залишається великою перешкодою для зростання у нашій галузі», – каже Кохолік. «Нам потрібно не тільки розробити інноваційні технології, але й дати можливість організаціям їх використовувати, що зводиться до навчання. Кінцеві користувачі тепер мають так багато вибору, що їм доводиться витрачати багато часу на оцінку різних джерел і визначення того, які інновації є корисними. Геопросторовим компаніям необхідно розширити можливості своїх замовників, ділячись новими стратегіями впровадження та активно інформуючи про ринкові тенденції, що стосуються їхніх основних видів діяльності».
Ecopia вкладає значні кошти у повне розуміння потреб замовника. Які найважливіші векторні функції для аналізу необхідні їхнім клієнтам для перетворення даних у корисну інформацію. І чи можуть вони отримати їх у національному чи континентальному масштабі. У результаті компанія має готові картографічні продукти з високою роздільною здатністю, які включають 3D-графіку території США, Канади, Італії, Австралії та Ірландії, а також у великих мегаполісах по всьому світу. 2D-контент також включає дані про площу готових будівель і дороги для всієї Африки на південь від Сахари.
Ecopia завершила передачу даних про земний покрив для підтримки Програми аналізу зміни узбережжя від Національного управління океанічних і атмосферних досліджень США (NOAA). Історично дані створювалися з роздільною здатністю 10-30 м, але Ecopia створила векторний набір даних з роздільною здатністю 1 м на площі понад 1,5 мільйона квадратних миль. У той час як NOAA використовує векторну версію цього набору даних земельного покриву для власних операцій, будь-яка організація може безкоштовно отримати доступ до 1-метрового растрового набору даних для підтримки аналізу стійкості до зміни клімату. Наразі Ecopia розширює охоплення, щоб надати прибережним громадам США можливість зрозуміти кліматичні ризики та розробити стратегії пом’якшення наслідків для підвищення стійкості. Наприклад, штат Вашингтон використовує дані для гідрологічного моделювання та картографування повеней, а також для оптимізації розміщення зарядних станцій для електромобілів.
Компанія – Ecopia стандартизувала вилучення дуже детальних транспортних характеристик, результатом чого стали рішення для планування даних для транспортних мереж. Наприклад, Департамент транспорту штату Іллінойс та Управління міського планування Чикаго залучили Ecopia для надання транспортним агентствам по всьому штату доступу до регулярно оновлюваної інформації про їх інфраструктуру. Інформація про тротуари, пішохідні переходи, перехрестя, дорожні смуги, використовується для вдосконалення мультимодального аналізу, відповідності Закону про американців з обмеженими можливостями, цілей Vision Zero, моніторингу програми капітального ремонту на основі ефективності управління дренажними системами.
«Мені приємно думати, що завдяки цьому транспортні плани – а, отже, регіони – стануть безпечнішими, стійкішими та доступнішими, що зрештою покращує життя мешканців», – коментує Коголік.
Інший недавній транспортний проект був у Великобританії, щоб нанести на карту залізниці Network Rail і прилеглу територію: понад 32 тис. км колій і більше 30 000 мостів, тунелів і віадуків. Network Rail потребує частого оновлення щодо змін у землекористуванні у межах визначеного буфера навколо залізничної інфраструктури, щоб оцінити вплив на безпеку та сталість подорожей. Картографічні системи на основі штучного інтелекту використовували та порівнювали зображення ESA та Airbus за першу та другу половини 2022 року, надаючи векторний набір класифікованих шарів об’єктів лише за шість тижнів.
Монументальний успіх штучного інтелекту загалом у 2023 році викликає запитання: «Чому не кожна компанія у картографічному бізнесі робить щось подібне до Ecopia?». Здається, легко попросити у ChatGPT якийсь код для створення алгоритму для конкретного випадку використання. Однак, як знає кожен, хто пробував це на практиці, насправді реалізувати ці алгоритми та змусити їх підвищити ефективність не так просто, особливо у геопросторовій індустрії, де дані використовуються для прийняття дуже детальних рішень, наприклад, де посадити дерева, щоб зменшити у місті теплові зони або там, де необхідна пішохідна інфраструктура для зменшення ризику смертельних випадків на дорогах. Погано навчений продукт із низькою точністю не забезпечить достатньої цінності та покращення, щоб перевершити традиційні методи.
Коголік бачить три найважливіші фактори успіху:
«По-перше, вам потрібні експертні знання про область, для якої ви намагаєтесь реалізувати рішення, і технологію штучного інтелекту, яку ви застосовуєте. По-друге, вам потрібно витратити час на навчання алгоритмів, які забезпечує цей штучний інтелект, враховуючи усі особливості. По-третє, вам потрібно зробити величезні фінансові інвестиції у сервери, хмарну інфраструктуру та навчальні дані. Набори даних зображень, які використовуються для створення високоякісних карт, величезні, а їх обробка потребує передової та ресурсомісткої інфраструктури. Саме ця відданість глибокому розумінню потужності створення карт, становленню авторитету в області комп’ютерного зору та інвестуванню величезної кількості часу та грошей у наші системи призвели до створення провідної у галузі 3D-карти штучного інтелекту, яку не так просто відтворити.” Крім того, за її словами, за останні два роки внутрішній робочий процес середньостатистичного проекту надзвичайно змінився. «Кожен набір даних, який ми створюємо, вимагає набагато менше налаштувань, ніж попередні проекти. Ми виконали проекти у більш ніж 100 країнах світу, і у кожному з них ми вдосконалюємо наші системи на основі штучного інтелекту для картографування нових об’єктів і географічних регіонів з більшою точністю та ефективністю».
Дивлячись у найближче майбутнє, Ебігейл Кохолік сподівається, що наступні кілька років будуть особливо значущими у сфері оптимізації аналізу геопросторових даних – і не лише з точки зору можливостей для бізнесу чи зростання.
«Оскільки потужність штучного інтелекту ширше використовується урядами, це дозволить покращити процес прийняття рішень, що принесе користь усім людям. Деякі з найбільших геопросторових тем, які ми бачили, що фінансуються цього року, це справедливість і доступність. Високоякісні та регулярно підтримувані дані є однією з основ для усунення історичної несправедливості та розриву у суспільстві. Я думаю, що подібні успіхи сприятимуть новим професіям, які прагнуть інтегрувати геопросторові дані, а існуючим галузям розширити сферу своєї роботи, що принесе користь усім зацікавленим сторонам», — заявляє вона.
Ебігейл Кохолік, також вважає, що «Відкритий лист Інституту майбутнього життя про призупинення штучного інтелекту» демонструє новий потенціал для державного та приватного секторів, а також некомерційних організацій і наукових кіл виступати як партнери. «Разом ми можемо шукати рішення, які віддають перевагу процвітанню людства над технологічною конкуренцією». Кохолік підсумовує:
«Той факт, що так багато проблем, пов’язаних із цією технологією, обговорюються всіма лідерами нашого світу задовго до її повного розвитку», означає, що ми маємо можливість належним чином враховувати усі зовнішні ефекти цих досягнень і приймати рішення про те, де нам ніколи не слід використовувати ці технології”.
Джерело: GIMInternational
