Технология контроля ледового покрова на основе семантической сегментации облака точек

Инга Константиновна Фомина; Егор Андреевич Смирнов

doi:10.37890/jwt.vi86.684

И.К. Фомина Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург, Россия https://orcid.org/0000-0003-0999-3339
Е.А. Смирнов Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург, Россия https://orcid.org/0009-0007-7621-3140

DOI: https://doi.org/10.37890/jwt.vi86.684

Аннотация

Контроль ледовой обстановки на реках, озерах и в прибрежных морских акваториях является критически важной задачей для обеспечения безопасности судоходства, оптимизации и продления навигации, а также функционирования портовой инфраструктуры в условиях сезонного ледостава. Особую актуальность технология приобретает в контексте развития арктических маршрутов, включая Северный морской путь, где динамика и прочность льда напрямую влияют на логистическую эффективность и безопасность плавания. В статье предложена технология инструментального мониторинга прочности и толщины льда с использованием мобильных лидар-сканеров и методов семантической сегментации облаков точек, позволяющая снизить операционные риски для водного транспорта и обеспечить своевременное принятие решений. Реализация ориентирована на профессиональных пользователей (экипажи судов, службы портов, администрации) и представлена в виде мобильного приложения, выполняющего вычисления локально с применением высокопроизводительных оптимизированных библиотек с ядрами на C/C++.

Ключевые слова: лидар, мобильное 3D-сканирование, облака точек, семантическая сегментация, ледовый покров, безопасность судоходства, продление навигации, Северный морской путь, мониторинг льда, толщина льда, point‑in‑polygon, OpenCV, NumPy, Shapely, Ultralytics, Open3D

Литература

1. Романов А.В. Дорожная карта современных гидрологических прогнозов водного режима // Метеорология и гидрология. 2023. № 12. С. 12-26. – DOI 10.52002/0130-2906-2023-12-12-26.
2. Квач Е.Г. Особенности гидрологического режима трансграничных водных объектов Республики Беларусь и Российской Федерации // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2023. № 4. С. 93-104. DOI 10.35567/19994508_2023_4_3.
3. Каюмов А.К., Расулзода Т.Х., Курбонов Н.Б., Восидов Ф.К. Влияние изменения климата на гидрологический режим водных артерий бассейна реки Пяндж // Криосфера. 2022. № 1(5). С. 91-104.
4. Бураков И.И., Федоров В.О. Использование библиотек NUMPY, NUMPY-STL И OPENCV при построении трехмерной модели зуба // Оригинальные исследования. 2022. № 4(12). С. 48-59.
5. Семенов И.А., Шефер П.П. Использование библиотеки Numpy для языка программирования Python в работе ученого и инженера // Современные технологии и научно-технический прогресс. 2024. № 11. С. 167-168.
6. Масаев С.Н., Ильгов А.Р. Применение генетического алгоритма для оптимизации двумерных массивов с использованием библиотеки Numpy в Python // Информатизация и связь. 2025. № 2. С. 27-32. DOI 10.34219/2078-8320-2025-16-2-27-32.
7. Ненашев В.А., Воронов Р.М., Березин А.В., Матвеев А.Д., Лосев В.К. Распознавание наземных объектов в авиационных системах потоковой обработки оптических кадров // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2024. № 4(22). С. 85-90.
8. Тарануха С.Н., Кузьмин А.А., Фомина И.К., Фомин В.В. Сверточные нейронные сети в задачах оценки формирования компетенций обучающихся основам сварки // Транспортное дело России. 2025. № 2. С. 116-120.
9. Козин В.М., Лебедев А.А. Энергоэффективные технологии разрушения ледяного покрова судами на воздушной подушке резонансным методом // Вестник инженерной школы ДВФУ. 2022. № 3. С. 20-26.
10. Фомина И.К., Супрунец М.И., Корниенко К.Ю., Фомин В.В. Применение нейросетевых технологий для контроля состояния остановочных павильонов городского транспорта // Транспортное дело России. 2025. № 4. – С. 86-90.
11. Фомин В.В., Фомина И.К., Шабунин А.П. Исследование потенциала BERT-трансформера для тематической классификации новостных и научных статей // Информатизация образования и науки. 2025. № 2(66). С. 59-69.

Данные авторов

Инга Константиновна Фомина , Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург, Россия

доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры вычислительных систем и сетей Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения. (ФГАОУ ВО ГУАП) 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 67, лит. А

Егор Андреевич Смирнов , Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург, Россия

бакалавр кафедры вычислительных систем и сетей Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения. (ФГАОУ ВО ГУАП) 190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 67, лит. А. egor4e4ik@gmail.com