Исследование рынка коммерческих дронов показывает, что во всем мире беспилотные технологии все активнее применяются в различных аспектах нашей жизни [1]. Крупными компаниями по производству беспилотных воздушных судов (БВС) являются: DJI, XAG, Parrot, Precisionhawk и Trimble Navigation. По данным ассоциации «Аэронет», оборот рынка легких беспилотных летательных аппаратов в России на 2022 г. оценивается в 13 млрд руб. в год. Одной из самых крупных областей применения БВС становится сельское хозяйство [2–4]. Рассмотрим различные сферы применения БВС по всему миру.
• Экстренное реагирование. Инновации в технологии камер оказали значительное влияние на растущее использование дронов. Беспилотники, оснащенные тепловизионными камерами, предоставили структурам экстренного реагирования идеальное решение для идентификации объектов, которые трудно обнаружить невооруженным глазом [5–6].
• Гуманитарная помощь и помощь в случае стихийных бедствий. Помимо реагирования на чрезвычайные ситуации, беспилотные воздушные суда оказались полезными во время стихийных бедствий. После ураганов и землетрясений беспилотники использовались для оценки ущерба, определения местонахождения пострадавших и доставки помощи. В 2017 г. дроны применялись для восстановления электроснабжения районов, пострадавших от урагана Харви, а также для обследования затопленных территорий и оказания помощи в поисково-спасательных работах. Для наблюдения за лесными пожарами и борьбы с ними используются дроны с тепловизионными камерами для обнаружения аномальных температур в лесу. Таким образом, пожарные могут определить районы, наиболее подверженные лесным пожарам, или оперативно выявить пожары.
• Охрана окружающей среды. Браконьерство и изменение климата оказывают негативное влияние на здоровье дикой природы во всем мире. По данным Всемирного фонда дикой природы, ежегодно вымирают тысячи видов. Чтобы помочь бороться с этой тенденцией, защитники природы применяют инновационные методы для защиты и изучения наших глобальных экосистем. Они используют дроны для наблюдения за животными. Помимо облегчения исследования экосистем, дроны также могут позволить защитникам природы бороться с браконьерами.
Рис. 1. Применение БВС для доставки медицинских посылок
• Борьба с распространением болезней. Мониторинг животных также позволяет исследователям отслеживать болезни. Дроны с тепловизионными камерами использовались для отслеживания перемещений макак на Филиппинах — в регионе, где малярия представляет собой активную угрозу. Возможность следить за этими животными позволила лучше понять возможное распространение инфекционного заболевания и его переход от животных к людям.
• Здравоохранение. Современная медицина оказала огромное влияние на профилактику заболеваний, увеличение продолжительности жизни и повышение ее общего уровня. Однако во многих сельских регионах нет доступа к высококачественному медицинскому обслуживанию. В 2018 г. в Северной Каролине была реализована пилотная программа по использованию дронов для доставки медицинских посылок между больницами (рис. 1).
• Прогноз погоды. Ученые используют новые формы аппаратного и программного обеспечения по сбору данных для изучения климата и лучшего прогнозирования изменения погодных условий. Сегодня большая часть данных собирается с помощью стационарных устройств. Однако дроны предлагают универсальный вариант, который может физически отслеживать погодные условия по мере их развития [7].
• Энергетика. Хотя альтернативная энергия становится все более популярной, топливо по-прежнему остается ключевым источником энергии во всем мире. Инспекция инфраструктуры по добыче, переработке и транспортировке нефти и газа является важной частью отрасли и необходима для обеспечения соблюдения нормативных требований и стандартов. Спомощью дронов большая часть этой инспекционной работы может выполняться удаленно и безопасно. Используя специализированные тепловые датчики, дроны могут обнаруживать утечки быстрее, чем человек, а встроенные камеры с высоким разрешением позволяют удаленно диагностировать проблемы.
• Горнодобывающая промышленность. Эта отрасль требует постоянного измерения и оценки физического материала. Запасы руды, горных пород или минералов трудно измерить. Но с помощью камер дроны могут снимать насыпи и карьеры, а также обследовать добычу полезных ископаемых с воздуха. Это снижает риски, связанные с присутствием геодезистов [8].
• Планирование строительных работ. Один из наиболее распространенных вариантов коммерческого использования дронов — это планирование и управление строительством. Разработчики программного обеспечения создали решения, которые анализируют ход строительства с помощью регулярно собираемых данных. Хотя наземная съемка по-прежнему является важной частью планирования и мониторинга строительства, использование данных аэрофотосъемки становится все более важным на протяжении всего жизненного цикла строительства (рис. 2).
Рис. 2. Применение БВС при мониторинге строительных работ
• Страхование. Страховые инспекции являются основной областью, в которой страховые компании могут использовать дроны. Традиционно инспекторы и оценщики по страхованию имущества проводят ручные проверки собственности, но теперь на помощь приходят дроны, предоставляя данные высокого разрешения.
• Недвижимость. Дроны оказались полезными при съемке дорогостоящей недвижимости, показывая, что даже отрасль недвижимости может быть улучшена с помощью беспилотных технологий. В то время как аэрофотосъемка используется для съемки фасадов, внутренние интерьеры уже снимаются небольшими маневренными дронами, создавая трехмерную модель всего дома. Готовый продукт дает потенциальным покупателям возможность дистанционного осмотра недвижимости. Что очень актуально в реалиях нашей современной жизни.
• Городское планирование. По мере продолжения урбанизации городам приходится приспосабливаться к большему количеству населения и пробкам. Городское планирование становится все более важным для городов и требует глубокого понимания проблемы. С помощью дронов можно лучше понять окружающую обстановку и внедрять улучшения на основе полученных данных.
• Транспорт. Хотя наше определение дронов обычно ограничивается беспилотными воздушными судами, беспилотные роботы-такси действуют по такому же принципу. Например, одна из китайских компаний построила автономный летательный аппарат с четырьмя несущими винтами (т. е. квадрокоптер) для вертикального взлета. Автомобиль предназначен для перевозки пассажиров между пунктами назначения, даже в городских условиях с множеством препятствий.
• Использование дронов авиакомпаниями. Соблюдение нормативных требований является проблемой для многих отраслей, но авиационная отрасль должна придерживаться особенно строгих нормативов. Пытаясь улучшить этот процесс, авиакомпании начали проводить внешний осмотр самолетов с помощью беспилотников. В результате создается подробная 3D-модель самолета и оценивается его состояние даже в местах, труднодоступных человеку.
• Телекоммуникации. Телекоммуникационные вышки также часто проверяются, чтобы гарантировать надежность обслуживания. После урагана Харви в 2017 г. компании запустили дроны в Хьюстоне для проверки своих вышек. Этот процесс был бы опасным и трудоемким для выполнения человеком. Дроны смогли быстро оценить повреждения, а ремонтные бригады — восстановить работу. Во многих случаях обслуживание возобновлялось за часы, а не за дни.
• Съемка объектов природы. Сегодня дроны используются не только для художественной съемки. Французская компания использовала свои дроны для создания трехмерной модели печально известного пика в горах Швейцарии. БВС смогли смоделировать всю поверхность горы менее чем за 7 часов. Подобные модели могут использоваться альпинистами и лыжниками для лучшего понимания местности.
• Сфера развлечений. БВС уже оказали влияние на видеонаблюдение за развлекательными мероприятиями и их фото/видеосъемку, но они также используются непосредственно для развлечений, например проводятся синхронные световые шоу, плавают проекционные экраны с помощью роя дронов (рис. 3).
Рис. 3. Применение БВС в сфере развлечений
• Спорт. Использование БВС при трансляции спортивных событий изменило наше представление о них. Камера обеспечивает крупный план, зачастую недоступный традиционным стационарным камерам. При этом гонки на дронах — это концепция нового вида спорта. Беспилотниками управляют пилоты с помощью специальных очков виртуальной реальности и пульта дистанционного управления. В таких состязаниях требуется не только максимальная скорость. Нужно прийти к финишу первым, преодолев все преграды и пролетев через специальные чек-пойнты.
• Кинематография. Кинематография стала одной из первых отраслей, принявших на вооружение дроны. Дроны позволили операторам снимать сцены с воздуха без использования вертолетов, что значительно снизило расходы на создание фильмов без потери качества изображения. Сегодня практически в каждом фильме используются кадры, снятые с беспилотника.
• Реклама. Помимо съемок рекламы, дроны используются в качестве физического носителя рекламных баннеров на массовых мероприятиях или в местах с высокой посещаемостью.
• Журналистика и освещение новостей. Новостные агентства применяют БВС для улучшения документального повествования. С помощью дронов журналисты могут собирать кадры, которые было бы трудно получить другими методами из-за проблем с безопасностью, высокой стоимости и других причин.
• Дроны-курьеры. БВС используются для доставки товаров из местных розничных магазинов и центров выдачи заказов. Компания Amazon хорошо известна своими инновациями в этой сфере и сосредоточена на дальнейшем совершенствовании логистики доставки грузов покупателям.
• Образование. Беспилотники широко применяются во всех аспектах нашей жизни, но мало подготовленных специалистов, которые могут контролировать беспилотники, поэтому профессию можно считать не только уникальным делом будущего, но также востребованной в настоящем. Из-за широкого распространения беспилотников по всему миру открываются курсы по пилотированию БВС и разрабатываются образовательные стандарты.
• Сельское хозяйство. Одной из самых крупных областей применения БВС становится сельское хозяйство [9–10]. Применение БВС в сельском хозяйстве имеет огромный потенциал, и с каждым годом интерес к их использованию растет. Эксперты полагают, что в будущем сельское хозяйство станет одним из самых крупных сегментов рынка для беспилотников и мировой рынок сельскохозяйственных БВС существенно возрастет [11–12].
На начало 2017 г. рынок сельскохозяйственных БВС находился на начальной стадии развития. По оценке Международной ассоциации беспилотных систем, 90 % дронов в мире к 2025 г. будут работать в основном на две отрасли — это сельское хозяйство и безопасность. Причем агросектор будет закупать в 10 раз больше дронов и станет самой большой сферой их применения.
По основным областям применения рынок сельскохозяйственных дронов можно разделить на три области: точное земледелие, мониторинг в животноводстве и умные теплицы.
Точное земледелие предполагает использование инновационных технологий и инструментов для сельского хозяйства [10]. Оно включает в себя анализ данных, полученных с полей, с последующим принятием соответствующих управленческих решений для повышения урожайности сельскохозяйственных культур [13–16]. Точное земледелие помогает управлять развитием сельскохозяйственных культур, чтобы повысить урожайность с меньшими затратами ресурсов, а также снизить производственные затраты. Основными факторами, способствующими росту рынка точного земледелия, являются растущее внимание к производительности фермерских хозяйств, рост населения и улучшение качества продуктов питания.
К основным задачам, выполняемым в точном земледелии с помощью БВС, можно отнести: исследования изменений в почве; определение болотистой местности, эрозии, засухи; мониторинг незаконного использования земельного участка, посевов на основных фазах вегетации; определение границ для посева, расчет площади; составление электронных карт полей; опрыскивание различными ядохимикатами для улучшения роста и развития посевов, уничтожения вредоносных растений и насекомых, предотвращения образования и распространения заболеваний [17–19] (рис. 4).
Рис. 4. Использование БВС в точном земледелии: а) мониторинг сельскохозяйственных культур; б) внесение средств защиты растений
БВС в лесном хозяйстве используется для предотвращения лесных пожаров, борьбы с огнем, оценки площадей повреждения, для 3D-моделирования лесного массива.
Набирает популярность мониторинг в животноводстве. Животноводы могут использовать беспилотные воздушные суда с тепловизорами и камерами высокого разрешения для наблюдения за состоянием здоровья скота, его безопасностью и передвижением, а также для управления доением, кормлением, тепловым стрессом, комфортом животных [20].
Умная теплица обеспечивает контролируемую среду для выращивания растений с достаточным количеством солнечного света, температуры и влажности. Беспилотные воздушные суда отслеживают помимо роста растений и стресса такие факторы окружающей среды, как температура, влажность, углекислый газ, количество поступающего света и летучие органические соединения.
В статье представлен обзор сфер применения беспилотных воздушных судов в мире, включая сельское хозяйство, здравоохранение, образование, спорт, энергетику и горнодобывающее производство, кинематографию и журналистику. Современное общество постоянно развивается и интегрирует новые технологии, беспилотные воздушные суда зарекомендовали себя как безопасная, но эффективная технология в различных сфера жизнедеятельности.