Video snimke i fotografije izrađene pomoću bespilotnih zrakoplova pokazale su se kao izrazito kvalitetni izvor podataka o prometnim kretanjima
Tomislav KRLJAN, Vedran KIRASIĆ, Neven GRUBIŠIĆ
Inovativne tehnologije, razvijene na algoritmima umjetne inteligencije, poznat su pojam i neizostavan element brojnih područja primjene u sferama čovjekovog djelovanja. Prometni sektor izrazito je atraktivno područje njihove primjene, pogotovo u urbanim središtima. Kako nam takve tehnologije mogu pomoći u upravljanju prometom i u rješavanju problema povezanih s povećanom potrebom za mobilnošću?
Odvijanje prometa u urbanim sredinama često je povezano sa prometnim gužvama nastalim uslijed povećanih prometnih opterećenja kao rezultat većeg udjela korištenja osobnih automobila, ali i uslijed interakcije s drugim oblicima kretanja. Kod povećanih opterećenja izazov predstavlja pravovremena identifikacija prometnih stanja i koordinacija upravljačkih sustava na pojedinim čvorištima ili koridorima. Izostanak pravovremenih i kvalitetnih mjera upravljanja prometom u gradskim područjima dovodi do nezadovoljstva sudionika, utječe na vrijeme putovanja, povećane emisije štetnih plinova u okoliš, a naposljetku i na sigurnost prometa. Urbano područje poznato je po konstantnim promjenama u dinamici kretanja uslijed kojih je teško uskladiti potrebe različitih sudionika u prometu. Rješenje problema djelomično je moguće pronaći upravo u primjeni inovativnih tehnologija koje uvelike pospješuju kvalitetu donošenja odluka.
U primjeni inovativnih tehnologij
a u domeni organizacije i koordinacije urbanog prometa Rijeke svoje snage i ideje udružili su stručnjaci gradske komunalne tvrtke Rijeka promet d.d. i znanstvenici sa Zavoda za tehnologiju i organizaciju u pomorstvu i prometu Pomorskog fakulteta, Sveučilišta u Rijeci. Rijeka promet d.d. nadležna je za održavanje prometnica, održavanje nerazvrstanih cesta, javno-prometnih površina, horizontalne, vertikalne, svjetleće prometne signalizacije, nadzor i regulaciju prometa, prometno planiranje i projektiranje dok su znanstvenici Zavoda za tehnologiju i organizacija u pomorstvu i prometu nadležni za znanstveno istraživanje te obrazovanje i osposobljavanje studenata za rad u domeni područja tehničkih znanosti, polja tehnologije prometa i transport. Nedavno realizirana, hvale vrijedna suradnja temeljena na idejama struke i znanosti pokazala se izrazito kvalitetnom i adekvatnom u primjeni inovativnih tehnologija upravljanja prometom u Rijeci.
Riječ je o primjeni sustava bespilotnih zrakoplova, računalnih alata zasnovanih na algoritmima umjetne inteligencije te računalnih alata namijenjenih izradi prometnih modela i provedbi simulacija. Bespilotni zrakoplovi tj. dronovi predstavljaju sustave namijenjene za daljinsko upravljanje s programiranim ili autonomnim izvođenjem letova. Tijekom spomenute suradnje koriste se bespilotni zrakoplovi izvedeni s četiri (kvadrokopteri), šest (heksakopteri) ili osam (oktakopteri) elektromotora i propelera. Sustav bespilotnog zrakoplova sastoji se od dvije glavne skupine elemenata. Prvu skupinu predstavlja upravljačka jedinica s ekranom namijenjenim za nadzor, dok drugu skupinu predstavljaju sklopovi bespilotnog zrakoplova kao što su kućište, motor, propeler, prilagodljive visokokvalitetne kamere sa stabilizirajućim nosačem te procesor centralne upravljačke jedinica s uređajem za komunikaciju bespilotnog zrakoplova sa satelitima u orbiti radi točnog pozicioniranja u prostoru (GPS).
Izvođenje letačkih operacija ovakvim sustavima regulirano je Zakonom o zračnom prometu, Pravilnikom o upravljanju zračnim prostorom, Pravilnikom o sustavima bespilotnih zrakoplova te Uredbama Europske unije br. 923/2012 i 376/2014. Kontrolu izvođenja letačkih operacija provode Hrvatska agencija za civilno zrakoplovstvo (CCAA) te Hrvatska kontrola zračne plovidbe (HKZP) nadležna za upravljanje zračnim prostorom Republike Hrvatske. S obzirom da se letovi bespilotnim zrakoplovima u Rijeci izvode u kontroliranom zračnom prostoru riječke zračne luke te u naseljenim područjima gdje je dinamika kretanja vozila i pješaka konstantna, operator leta letove mora izvoditi uz nazočnost promatrača na visini do maksimalno 50 m od tla, u polumjeru od 500 metara te na najmanjoj udaljenosti od 30 metara od ljudi, odnosno 50 metara od skupine ljudi, pridržavajući se najviših standarda sigurnosti.
Za izvođenje letačkih operacija sukladno gore navedenim uvjetima potrebno je izvršiti postupak uspostave automatizirane ad hoc strukture i ishoditi odobrenja u stvarnom vremenu na dan izvođenja leta putem AMC portala odnosno pri Jedinici za upravljanje zračnim prostorom (Airspace Management Cell). Uvjeti izvođenja letačkih operacija odnosno zahtjevi za pilota na daljinu i operatora ovise o operativnoj masi bespilotnog zrakoplova. Tako je za bespilotne zrakoplove kojima raspolažu Rijeka promet d.d. i Pomorski fakultet čija operativna masa iznosi do 5 kg potrebno izvršiti prijavu u evidenciju operatora sustava bespilotnih zrakoplova i položiti teorijski ispit iz poznavanja primjenjivih zrakoplovnih propisa za bespilotne letjelice čija je operativna masa veća od 5 kilograma.
Bespilotni zrakoplovi se za provođenje prometnih analiza u urbanom području Rijeke koriste u svrhu izrade visokokvalitetnih video snimaka prometnih situacija iz zraka te izrade ortofoto georeferenciranih podloga. Video snimke i fotografije izrađene pomoću bespilotnih zrakoplova pokazale su se kao izrazito kvalitetni izvor podataka o prometnim kretanjima koji se mogu obraditi koristeći računalne alate temeljene na algoritmima umjetne inteligencije. Nakon njihove obrade, dobivene informacije se mogu koristiti radi izrade računalnih prometnih modela i izrade prometnih simulacija.
Zbog potreba prometnog projektiranja, Rijeka promet d.d. intenzivno koristi bespilotne zrakoplove od 2016. godine. Bespilotnim zrakoplovom se obavlja pregled pojedinih lokacija na prometnoj mreži, snimanje prometnih situacija iz zraka, te okomito snimanje pojedinih dijelova prometne mreže radi izrade preciznih podloga za projektiranje. Bespilotni zrakoplov se u Rijeka prometu d.d. koristi kao važan alat za geo-referencirano ažuriranje orto-foto podloga i pripremu kvalitetnih tehničkih podloga za prometno projektiranje.
Visoko kvalitetne podloge za projektiranje (okomite fotografije terena iz zraka) vrlo su bitan element u procesu izrade prometnog elaborata, jer svi subjekti uključeni u izradu prometnog elaborata i njegovu realizaciju mogu lakše i kvalitetnije odraditi svoj posao. Na visoko kvalitetnoj podlozi transparentno se vidi svaka mikrolokacija na kojoj je potrebno poduzeti određeni zahvat u prostoru (zbog visoke rezolucije jasno su vidljivi svi elementi ceste: bankina, nogostup, kolnik te prometna signalizacija, odnosno mikrolokacija postavljenog prometnog znaka, mikrolokacija pješačkog prijelaza, mikrolokacija prekopa na cesti, itd. Računalni alat temeljen na algoritmima umjetne inteligencije “DataFromSky” (https://datafromsky.com/) proizvod je renomirane češke tvrtke RCE Systems sa sjedištem u Brnu.
Pomoću navedenog računalnog alata i na temelju video snimke snimljene bespilotnim zrakoplovima, moguće je izvršiti automatsku detekciju statičnih, ali i dinamičkih prometnih objekta, odnosno vozila, te ih klasificirati u kategorije s obzirom na njihove dimenzije. Osim navedene mogućnosti alat omogućuje detaljan uvid u brzine kretanja vozila, vrijednosti ubrzanja i usporavanja vozila, vrijednosti razmaka između vozila te parametre koji definiraju sigurnost kretanja vozila. Naprednije funkcije računalne aplikacije uključuju postavljanje virtualnih detektora na specifičnim presjecima prometne mreže koji predstavljaju kontrolne točke za brojanje prometa, te postavljanje zona koja detektiraju nedozvoljen pristup pojedinim kategorijama vozila.
Rezultati obrade snimke koriste se kao ulazni podaci za izradu prometnog modela temeljem kojega je moguće izraditi različite scenarije i virtualno simulirati odvijanje prometa. Izrada scenarija obuhvaća promjene geometrije prometne mreže odnosno uvođenja ili ukidanje pojedinih prometnica ili prometnih traka, uređivanje uvjeta odvijanja prometnog toka, usklađivanje signaliziranih raskrižja te brojne druge pogodnosti koje u realnom okruženju ne bi bilo moguće niti praktično testirati. Primjenu predstavljenih inovativnih tehnologija, Rijeka promet d.d. i Pomorski fakultet u Rijeci testirali su na dvotračnom kružnom raskrižju lociranom na području naselja Škurinje.
Prvi je korak podrazumijevao terensko istraživanje temeljem kojeg se izradila video snimka kružnog raskrižja pomoću sustava bespilotnog zrakoplova. Pridržavajući se ranije opisanih pravila i uvjeta snimanja prometnih situacija prikupljeno je nekoliko reprezentativnih video snimaka prometne situacije u karakterističnim vremenskim intervalima vršnog opterećenja. Prikupljene snimke kružnog raskrižja korištene su kao ulazni podatak za primjenu računalnog alata “DataFromSky” temeljem kojega su detektirana vozila i njihove kategorije te utvrđeni njihovi smjerovi kretanja putem postavljenih virtualnih detektora na pojedinom privozu kružnom raskrižju.
Daljnja analiza kružnog raskrižja usmjerena je na utvrđivanje detaljnog stanja odvijanja prometa. U obliku zelenih linija označeni su specifični poprečni presjeci koji predstavljaju ulazne privoze kružnom raskrižju te broj detektiranih vozila dok su crvenim linijama označeni izlazni privozi iz kružnog raskrižja te također detektirani broj vozila. U obliku crvenih pravokutnika za svako detektirano vozilo na kružnom raskrižju prikazana je njegova kategorija, trenutna brzina kretanja te vrijednosti ubrzanja odnosno usporenja. Detaljnijom računalnom analitikom određene su udaljenosti između vozila te parametri koji ukazuju na sigurnosne aspekte kretanja kroz raskrižje kao što su vjerojatnost pojave prometne nesreće ukoliko se putanje vozila u određenom trenutku podudaraju. Također je na kružnom raskrižju postavljena narančasta zona nepravilnog oblika koja detektira prisustvo određene kategorije vozila u obliku upozorenja. U kasnijoj fazi analitike postavljene su zone detekcije nedozvoljenih kretanja vozila na prometnici namijenjenoj isključivo za vozila javnog gradskog prijevoza.
Na temelju detektiranih podataka dobivenih analitikom izrađen je prometni model kružnog raskrižja koji omogućuje izradu scenarija putem kojih se analizira da li je postojeće stanje kružnog raskrižja zadovoljavajuće te da li postoji prostor za poboljšanje. Navedeni scenariji podrazumijevaju: izmjene postojeće geometrije kružnog raskrižja uvođenjem novih ili ukidanjem postojećih prilaznih prometnih traka, uvođenje novih ili ukidanje postojećih prometnih traka u kružnom raskrižju, definiranje dijeljenih traka namijenjenih na prilazima kružnom raskrižju, i sl. Također su analizirani scenariji koji projiciraju buduće stanje prometa ukoliko se umjesto standardnog dvotračnog kružnog raskrižja uvede četverokrako raskrižje ili ukoliko se izvede turbo kružno raskrižje koje uvelike utječe na smanjenje kolizijskih točaka pri kretanju.
Suradnja Rijeka prometa i Pomorskog fakulteta namjerava se proširiti u području mjerenja emisija štetnih plinova iz vozila na području grada Rijeke. Namjera je testirati primjenom tzv. “floating car data“ (FCD) metode gdje se koncentracije štetnih plinova mjeri posebnim uređajem postavljenim na testno vozilo koje se kreće prethodno utvrđenom rutom između pojedinih gradskih zona. Takav pristup mapiranja urbanog područja predstavlja novi izazov za stručnu i znanstvenu suradnju, ali otvara i prostor budućim suradnjama kojima će se ostvariti kvalitetniji i reprezentativniji rezultati.
Dronovi Zamijenili zrakoplove
Aerofotogrametrijske fotografije su okomite snimke zemljine površine snimljene iz zraka. Sve do prije nekoliko godina, jedini način za dobivanje orto-foto snimki bilo je snimanje iz zrakoplova opremljenog specijalnim kamerama, odnosno snimanje iz satelita. Međutim, tako snimljene fotografije, iako na velikoj rezoluciji, nemaju dovoljnu razinu detalja za kvalitetno projektiranje. S druge strane, pokusi i istraživanja koja je proveo Rijeka promet d.d. u suradnji sa tvrtkom KvarnerCad pokazali su da se bespilotnim zrakoplovom, sa visine do samo 50-tak metara, može snimiti niz visoko kvalitetnih okomitih fotografija terena koje složene u “mozaik” stvaraju novu orto-foto podlogu visoke rezolucije odnosno razine detalja. S obzirom da bespilotni zrakoplov u geografsko-informacijskom sustavu kontinuirano ažurira svoju gografsku poziciju, tako i snimljene okomite fotografije terena mogu biti geo-referencirane pa i izrađene orto-foto podloge imaju veliku preciznost i rezoluciju. Ažuriranje orto-foto podloge pojedinih dijelova gradske i prigradske mreže prometnica obavlja se u pravilu neposredno nakon izgradnje ili rekonstrukcije nekog raskrižja, nakon izgradnje nove dionice ceste, nekog novog objekta, itd.
