Сергей Тюпанов: От пространственных данных до «умных городов»

В свете недавно прошедшего международного дня ГИС, сопровождающегося различными тематическими мероприятиями по всему миру, на наши вопросы ответит Сергей Тюпанов, ГИС-аналитик, работавший руководителем Центра ГИС КБ «Стрелка», а ныне ведущий консультант по ГИС, член престижной ассоциации заслуженных разработчиков (IAHD), автор множества лекций и учебных программ по работе с пространственными данными.

Сергей, известно, что вы принимали участие в качестве спикера в крупнейшей ежегодной конференции ESRI в России и СНГ, которая способствует развитию и распространению геоинформационных технологий в множестве сферах. В своем выступлении, вы рассказали о том, каких высоких результатов вам удалось добиться, используя методы ГИС для решения задач развития городской среды. Какие основные положения можно выделить из вашего доклада?

Крупнейшая конференция, приуроченная как раз ко дню ГИС, традиционно включает в себя несколько тематических блоков, один из которых посвящен отраслевому использованию ГИС. Я принимал участие в этой конференции в 2020 году, выступал на секции «ГИС для бизнеса и в городском хозяйстве», в которой также принимали участие представители бизнеса — среди них были строители, специалисты по консалтингу, а также сотрудники центров компетенций городских администраций. Я был практически единственным из спикеров, кто рассказывал об областях применения ГИС в градостроительстве, урбанистике и благоустройстве городов. Во время выступления продемонстрировал, каким образом можно подходить к созданию комфортной городской среды, анализируя определенные группы показателей с помощью ГИС. Речь идет о таких параметрах, как социально-демографические характеристики населения; пешеходные и автомобильные потоки; туристическая привлекательность; обеспеченность точками интереса (Points of Interests) различных типов, что крайне важно для оценки коммерческого потенциала территорий; экологическая обстановка. В описанной мной концепции к анализу городских пространственных данных соблюдается баланс между потребностями трех ключевых пользователей городских территорий: местных жителей, представителей бизнеса и чиновников администраций. Подобный подход сегодня широко применяется урбанистами и архитектурными бюро по всей стране. Это подтверждается в том числе и высоким авторитетом компании КБ «Стрелка», которую я представлял на данной конференции, являясь руководителем Центра ГИС.

Говоря про вашу роль в компании КБ «Стрелка», являющейся одним из лидеров в области разработки проектов развития городов, хотелось бы подробнее узнать о том, как вам удалось оптимизировать процессы работы с ГИС внутри компании, ведь вы собрали огромное объемы информации о более чем тысячи городов в одном месте. Как именно это сделали?

С самого начала работы на позиции руководителя центра ГИС я сосредоточился на модернизации рабочих процессов. В частности, мне удалось разработать и внедрить систему заявок, согласно которой команды проектного офиса, фронт-офиса, могли получать экспертизу центра, заказывать аналитические расчеты и выгрузки необходимых для проектной деятельности данных быстрее и эффективнее. Это привело к тому, что взаимодействие между командами внутри компании существенно улучшилось. Например, в результате внедрения этой системы не только уменьшилось с четырех до двух дней время получения проектными командами необходимых данных, но и повысился контроль за оборотом уникальных данных, появилась наглядная статистика по их использованию, что помогло в дальнейшем оптимизировать исследовательскую деятельность Центра ГИС, выделив наиболее приоритетные направления.

Продолжая развивать цифровизацию процессов, мы с командой разработали и внедрили для проектных команд веб-портал, на котором аналитики Центры ГИС собирали и публиковали всю доступную компании информацию о городах России (на момент создания портала — 1118 городов). Для каждого города мы собрали уникальную базу данных и аналитики. За все время, пока я работаю в компании, Центром ГИС было разработано более 20 новых аналитических показателей, основанных на данных ГИС. Методологиями для их создания стали либо исследования, проведенные по моей инициативе, либо мои персональные исследования. Благодаря внедрению веб-портала проектные команды стали тратить меньше времени на получение информации, необходимой для предпроектного анализа территории — определяющего этапа работ по созданию концепции развития территории. При этом время получения информации сократилось с 5–7 дней до нескольких часов.

В итоге вся компания стала работать продуктивнее, повысила качество и спектр предоставляемых продуктов и экспертизы. У нас появилось более 30 новых источников информации, которая используется при проектировании и расчете аналитических показателей. Мы взяли на вооружение свыше 40 аналитических показателей, которые позволяют более качественно и однозначно определять оптимальные сценарии развития и благоустройства проектной территории. Наконец, продукты компании усилились экспертизами в геомаркетинге, определении коммерческой емкости территории, расчетах сценариев наилучшего использования территории.

Понятно, что ГИС неразрывно связаны с ИТ, а при решении некоторых задач они практически неразличимы. Для ИТ-специалистов проводится множество различных соревнования, хакатонов. Для ГИС специалистов вы организовали уникальное мероприятие - онлайн-хакатон «Городские технологии», где приняли участие лучшие специалисты индустрии. Вы также являлись членом жюри. Какие задачи ставились перед командами и каких результатов им удалось достичь?

Вы правы, хакатон «Городские технологии» — это действительно уникальное Urban tech-мероприятие на стыке ИТ, ГИС-технологий и городского планирования. Хакатон вызвал большой отклик у аудитории, причем не только профильной, но и у смежных направлений. Большая часть представленных на хакатоне разработок была связана с пространственными данными (ГИС), единственным куратором этого направления для команд стал ваш покорный слуга, также выступавший в качестве члена жюри.

Судейская комиссия выбирала победителя хакатона в номинации «Лучшее общее решение». Победитель получил не только возможность пользоваться цифровыми сервисами КБ «Стрелка» на специальных условиях, но и поддержку специалистов нашей компании, в том числе членов жюри, для дальнейшего развития своего продукта.

К участию допускались только аппликаты, имеющие необходимые навыки в программировании, аналитике, дизайне, городском планировании. При этом команды оценивались с точки зрения full-stack, что обусловливалось необходимостью выполнить полный цикл разработки программного продукта — от методологии до создания действующего прототипа. Каждый аппликант должен был предоставить портфолио, указав в нем образование, опыт работы и сферы компетенции, а также написать небольшое эссе, объяснив свою мотивацию участия в хакатоне. На стадии отбора поступило больше 100 заявок. После обсуждения с членами жюри было зарегистрировано 12 команд с общим количеством 84 человека. Среди участников были представлены команды из России, Белоруссии, Киргизии, Голландии, Германии, Великобритании, Польши.

Сергей, вы являетесь экспертом в области ГИС с большим опытом работы в различных сферах. Какие еще применения ГИС находят в современном обществе и бизнесе, кроме урбанистики?

Самое, на мой взгляд, очевидное применение ГИС —- это геология. Я по образованию магистр геологии, прекрасно понимаю масштабы, с которыми ГИС применяется на всех этапах, от поисковых геологических работ до стадий разработки месторождений полезных ископаемых. В ходе обучения и работы в геологическом институте РАН мне приходилось обрабатывать огромное количество полевых данных, практически все из них имели координатную привязку, являлись пространственными и обрабатывались с использованием ГИС. На тот момент мне довелось поработать лишь с малой долей форматов данных ГИС, но и это дало возможность провести несколько интересных исследований и выпустить ряд научных статей о геологическом строении севера Кольского полуострова.

Вы сказали о различных форматах данных, с которыми работает ГИС. Действительно, для компаний, использующих разнородные пространственные данные, очень важно иметь удобный инструмент для их обработки. Вы являетесь автором модуля, или коннектора, для собора метаинформации о ГИС данных, что позволяет быстро ориентироваться в большом объеме разрозненных и неструктурированных файлов. В чем заключается принцип работы его и чем еще обусловлена высокая заинтересованность в нем компаний?

Тут стоит остановиться на том, что такое метаданные для файла. Это информация о самом файле, которая несет в себе различные атрибуты и характеристики, но не содержит прямых данных из файла. Они обычно описывают свойства и характеристики файла, облегчая его управление, поиск, классификацию и понимание. Сюда относятся такие свойства как Имя файла, его размер, даты создания и редактирования, тип и формат, некоторые другие. Однако, для всех типов файлов пространственных данных существует одно дополнительное свойство - это пространственная привязка, или геометрия. Это, по сути, набор географических координат, которые описывают географическое местоположение информации, дополнительно содержащейся в файле. Именно благодаря свойству геометрии возможно выполнять поиск и фильтрацию данных на карте, указывая или выбирая область интереса.

Файлы, с которыми работают ГИС, зачастую являются составными. Файлы, которые являются проектами (имеют, например, расширения *.mxd или *.mpk) и имеют свои собственные характеристики, такие как описание, автор проекта (может отличаться от метаинформации файла), ограничения использования содержащейся информации и многие другие, могут состоять из неограниченного количества сущностей другого типа - слоев, которые также имеют свои собственные свойства, помогающие понять их суть. У слоев есть источники данных, которые имеют свои собственные свойства и так далее. Стоит отметить, что до перечисленных свойств невозможно добраться и извлечь их, использую обычные библиотеки по работе с файлами, независимо от языка программирования. Здесь возможно использовать только специализированные модули, позволяющие работать с определенными типами ГИС файлов (например, модуль arcpy, библиотека GDAL и некоторые другие). В итоге, извлеченную информацию и метаданные можно сохранять и использовать в рамках имеющейся информационной системы, если в ней присутствуют функции поиска и фильтрации, или, использовать в качестве каталога, для быстрой навигации между файлами или, даже, внутри них.

Высокая заинтересованность разработки обусловлена следующими особенностями:

• обрабатываются наиболее распространенные типы ГИС-данных, в том числе специфические типы, например, применяемые только в геологии.
  
• необходимость минимальных настроек, которые необходимы для запуска коннектора.
  
• высокая скорость обработки и сохранения информации, которой мне удалось добиться благодаря алгоритмам обработки, разработанных для каждого из типов данных с учетом их специфики.

Безусловно, такое решение найдет широкое применение в любой сфере, где используются пространственные данные. Но если отойти от проблемы данных и вернуться к вопросу использования ГИС, какие перспективные направления вы как эксперт могли бы выделить?

На текущий момент, существует несколько перспективных направлений в области геоинформационных систем, которые продолжают развиваться и эволюционировать. Во-первых – это использование облачных технологий для хранения, обработки и анализа геопространственных данных. Во-вторых - интеграция ГИС с устройствами IoT для сбора, анализа и визуализации данных о местоположении, что незаменимо при реализации концепции “умного города”. В-третьих - 3D и VR для создания реалистичных и интерактивных пространственных моделей. И отдельно стоит отметить развитие открытых стандартов и доступности геоданных для общественности, что способствует расширению возможностей и инноваций в области ГИС.