Augmented Reality & GIS: Making GIS content available in interesting and useful ways
Благодаря сочетанию с возможностями ГИС, известная уже несколько десятилетий технология дополненной реальности (augmented reality, AR) может получить новый импульс к дальнейшему развитию. AR-технология позволяет добавить разнообразную контекстную информацию к реальной картине мира. Известным примером является индикация параметров полета на стекле кабины пилота в некоторых боевых самолетах. А использование AR-технологии в мобильных устройствах создает потенциал еще большей интеграции с атрибутивными данными ГИС.
С целью краткого введения в ведущиеся в обеих компаниях разработки и в качестве одного из примеров сочетания близких по духу инновационных областей, Брейди Хастад, директор по партнерским решениям компании Astadia рассказывает Киту Манну из Esri о накопленном опыте создания AR-среды путем интеграции технологии дополненной реальности с ГИС на платформе ArcGIS.
Почему вы решили интегрировать ГИС в среду дополненной реальности?
Чтобы понять потребность в такой интеграции, вспомним, как работают современные AR-технологии или, точнее, большинство из них. Эти технологии можно разделить на две категории, которые я бы назвал внутренней и внешней AR.
Внутренняя AR – это стандартная AR-технология, которую можно видеть в большинстве современных приложений. Любая дополненная реальность должна иметь связь с реальным миром, но чтобы дополнить реальность, необходимо знать, ГДЕ вы в этой реальности находитесь. Внутренняя AR использует маркеры, или механизмы распознавания образов, чтобы установить связь с определенным объектом, а не просто с местоположением. Есть яркие примеры использования этой технологии, например, в приложениях обслуживания инженерно-сетевого оборудования и расширениях для Интернета Вещей. В то же время она ограничена тем, что известен только объект, к которому она привязана, и больше ничего.
Наша технология Argis относится к той категории AR, которую я назвал внешней AR, Это дополненная реальность, привязанная к реальному миру с помощью стандартных геопространственных сенсорных технологий. Используя GPS, а также стандартный набор AR-датчиков, мы обеспечиваем привязку к реальному миру (а не к конкретному объекту), чтобы пользователи могли визуализировать их данные, где бы они ни находились и что бы они ни делали. В данном контексте привязать данные к реальному миру можно только через местоположение, а данные в ГИС как раз и имеют геопривязку.
Почему вы выбрали ArcGIS в качестве геопространственного компонента Argis?
Здесь все просто. Esri задает стандарты в геопространственной отрасли. Кому может понадобиться внешняя AR, или Argis? Людям и организациям с активами, которые зачастую скрыты, например, находятся под землей и/или имеют сложную структуру и т.п. Эти люди могут работать в сфере коммунального хозяйства, энергетике и государственном секторе, и именно они составляют значительную часть пользователей Esri. Далее, у этих пользователей находится большой объем данных, которые можно было бы просматривать в Argis. Поэтому, если бы мы не соблюдали стандарты, то при продвижении продукта постоянно сталкивались бы с проблемой совместимости данных.
Но дело не только в этом. Esri – это наш главный технологический выбор. Ключевой здесь является и технология ArcGIS Online. Когда вам нужны данные на мобильной платформе для работы в полевых условиях, это значит, что вам нужны данные, доступные везде, где бы вы ни находились. ArcGIS Online обеспечивает такую возможность. Это надежная облачная платформа, созданная специально для обработки и раздачи пространственных данных. Кроме того, эта платформа (платформа ArcGIS) позволяет расширять ее функционал, чтобы добиться по-настоящему уникального представления данных.
При поиске в Интернете информации о технологии дополненной реальности обнаруживаешь много интересных демо-примеров, но очень мало практически полезных готовых приложений. Является ли это причиной, по которой Astadia решила создать Argis? Были ли другие причины?
Разрабатывая Argis, мы определенно хотели создать практически полезное приложение дополненной реальности. Технология дополненной реальности имеет превосходный потенциал, чтобы стать по-настоящему полезной, но сегодня на рынке по большей части предлагаются приложения и решения для виртуальных игр или рекламы.
Хотя мы все еще находимся в начале пути, современный уровень AR-технологии уже позволяет создавать приложения, способные изменить парадигму. Мы в Astadia увидели реальный шанс сделать что-то новое и ухватились за него. Скажу также, что мы стремимся создавать для клиентов лучшие решения, реально помогающие повысить рентабельность их бизнеса. Как директор, отвечающий за разработки, я выбираю решения, которые не только способны улучшить техническую экосферу, но и соответствуют нашим навыкам и компетенциям. Обращение к AR-технологии было логичным, учитывая наш опыт работы с ГИС, 3D и мобильными приложениями. Это был естественный шаг вперед.
Какие проблемы/задачи вы хотите решить, разрабатывая Argis?
Одним из главных вызовов всегда остается контекстуализация. Когда информация представлена в виде числовой таблицы, вы можете потратить часы, а то и дни, чтобы получить ответ на свои вопросы. Преобразуйте эту таблицу в графики и диаграммы, и вполне возможно, ответ будет найден быстрее. С картой же озарение приходит порой в считанные секунды. Что бы вы ни делали, вам нужно знать, где находитесь вы или интересующий вас объект. Открывая AR-приложение на вашем iPad, вы видите трубу, проложенную на глубине 4 футов у вас во дворе. Вы сразу получаете ту информацию, которая вам нужна.
Другая задача, которую решает Argis, – это обеспечение доступа пользователей к необходимым данным тогда и там, где они нужны. В организации, занимающейся выездными ремонтными работами, возможна ситуация, когда единственный работник с 35-летним стажем знает, что искомый вентиль скрыт в старом сарае. Что произойдет, когда этот человек через полгода уволится? Как гарантировать передачу необходимого знания следующему поколению?
Сегодня мы можем предоставлять выездным бригадам нужные им данные там и тогда, когда в них возникает необходимость. Дополнительным преимуществом является то, что новички могут обмениваться в режиме реального времени информацией со специалистом в офисе, который может помочь им советом. С подходящей системой и оборудованием супервизор может даже нарисовать, что нужно сделать, на экране устройства, используемого выездной бригадой.
Как вы считаете, AR и Argis способны преобразовать ваш бизнес/бизнес-процессы? Какие наиболее заметные перемены в вашем бизнесе вы ожидаете?
Думаю, что люди только начинают осознавать, какое воздействие технология дополненной реальности окажет на наш мир. Концепции, которые появляются сегодня, включают самые разные применения: от устранения слепых зон в поле зрения водителей автомобилей (путем проецирования внутрь автомобиля информации об окружающем пространстве) до способности обеспечивать так называемое рентгеновское зрение (взгляд через преграду). Это становится новым стандартом визуализации данных. Поскольку Astadia стремится максимизировать полезность информации, получаемой клиентами, у нас есть долгосрочные планы развития AR-технологии и Argis, которые помогут нашим клиентам использовать их данные новыми, более эффективными способами.
Наиболее заметный эффект, который я ожидаю увидеть в краткосрочной перспективе, – это возможность визуализации невидимого или скрытого. Это очень простой, но в то же время очень глубокий пример использования — возможность видеть то, что вам нужно увидеть, даже если это скрыто, уничтожено или отсутствует. Выгода очевидна: сколько вы теряете из-за того, что роете не там, где нужно, или повреждаете что-то потому, что не знали, где оно находится? Сколько времени вы теряете из-за того, что спустились в подвал не с теми инструментами?
Пожалуйста, опишите ваше решение чуть подробнее.
Если говорить совсем просто, Argis транслирует ваши пространственные данные в реальный мир для визуализации их на мобильном или нательном устройстве. Если говорить точнее, то Argis берет данные, имеющие пространственную привязку, и создает 3D модель данных, находящихся в пределах определенного расстояния от пользователя, по умолчанию 400 метров. Argis экстраполирует значения высоты, если данные не имеют координату высоты. Далее, программа отображает эти данные, накладывая их на экран видоискателя мобильного устройства или окно просмотра AR-очков. И наконец, Argis интегрируется со всеми сенсорными системами устройства, чтобы обеспечить взаимодействие и перемещение пользователя по его данным.
Самое же интересное – это то, что мы построили это приложение как платформу с тем, чтобы можно было оперативно адаптировать рабочий процесс под конкретные нужды организации или конкретный вариант применения. Astadia собирается создать несколько стандартных конфигураций для различных вариантов применения, но оставит возможность изменения настроек под нужды клиента.
Каковы наиболее яркие черты Argis?
Я бы разделил ответ на этот вопрос на две части: первая – это возможности визуализации, вторая – технические характеристики.
Самая яркая особенность Argis – это возможность немедленной интеграции в приложение пользовательских данных. Всего в несколько кликов пользователи могут сделать их данные — любые данные — видимыми внутри решения. Эти данные отображаются символами, которые можно настроить с помощью стандартных инструментов Esri. Кроме того, у пользователей есть все стандартные инструменты для включения и выключения данных, подключения к атрибутам и т.п.
Отсюда следует замечательная возможность отключить GPS-приемник и выполнить тонкую настройку данных. Одна из проблем, связанных с использованием GPS для привязки вас к реальному миру, заключается в том, что большинство GPS-приемников не слишком точны. Они подходят для большинства случаев (как говорит мой друг, «позволяют не промахнуться ковшом», т.е. погрешность составляет около одного метра), но что, если требуется большая точность?
Argis позволяет решить эту проблему. Если вы знаете, где находятся некоторые из ваших видимых объектов, вы можете отключить GPS-приемник и откалибровать ваши данные, совместив их с этими объектами с дюймовой погрешностью. Также, если вам нужно обеспечить передвижение с данным уровнем точности или если все ваши объекты скрыты, систему можно подключить к Bluetooth-датчикам, в том числе GPS, с тем, чтобы использовать высокоточный GPS-приемник и реализовать систему, точную настолько, насколько точны ваши данные.
Внутри системы происходит настоящее чудо. Возможно вы удивитесь, услышав, что современная технология отображения 3D данных совсем не сложна. Что сложно, так это добиться того, чтобы данные были точными, непрерывными и чтобы по ним можно было корректно перемещаться и останавливаться в нужном месте. Датчики коммерческих устройств несовершенны — их показания подвержены различного рода отклонениям, а вместе с ними возникают и отклонения в ваших данных.
Мы потратили много времени и усилий на создание удобного пользовательского интерфейса Argis, поддержку точных данных и максимальную компенсацию погрешностей датчиков. У нас есть система, готовая по-новому показать вам ваши данные.
Есть ли особые требования для работы с Argis?
Мне бы очень хотелось ответить, что никаких особых требований нет, но это определенно не так. Какое бы устройство вы ни использовали, оно должно иметь датчики, которые позволяют вам знать, где вы находитесь и куда вы смотрите. Необходимые датчики – это гироскопы, компасы, GPS-приемники, хорошие акселерометры, камеры или окна просмотра. Не все из них являются обязательными, но все из них можно использовать. К счастью, большинство из них уже присутствует в вашем смартфоне или планшете.
Кроме того, Argis использует пользовательские данные и не может обеспечить точность, лучшую чем точность этих данных. Приложению требуются точные трехмерные данные.
Какие преимущества получают клиенты Argis?
Время, точность и эффективность.
Время: Каждый, кто работал в полевых условиях, знает, что иногда требуются часы, чтобы найти нужный объект. Наше приложение легко решает эту проблему. Если у вас есть возможность определить с погрешностью один-два метра местоположение искомого объекта, вы обычно можете очень быстро его найти, даже если объект скрыт под снегом, грязью или конструкциями.
Точность: Если объект, с которым вы работаете, подсвечен красным, а объект под ногами не красного цвета, то вы возможно находитесь не в том месте. Понятно, что у выездных бригад есть свои методы избежать подобных ошибок, но что может быть быстрее, чем просто посмотреть, где находится объект?
Эффективность: Вы может отправлять на задание новых сотрудников, не имеющих большого опыта работы, и создавать комплексные бригады из специалистов разных профессий. Вы можете делать все правильнее, быстрее и с первого раза.
Насколько уникально то, что вы сделали, по сравнению с другими AR-приложениями?
Могу сказать, что я знаю несколько разработок в том же направлении, что и Argis. Думаю, что по мере совершенствования технологии будут появляться все новые подобные решения, поскольку потребность в них очевидна. В настоящее время уникальной особенностью работы с нашим продуктом является отсутствие необходимости в каком-либо видимом маркере для привязки. Argis выполняет привязку к месту с помощью GPS, без использования механизмов распознавания объектов или маркеров. Кроме того, наше решение сохраняет весь функционал при работе в полевых условиях, оно создано для поддержки выездных бригад — тех, кто проходит «последнюю милю» пути.
Примеры использования дополненной реальности в сочетании с ГИС для привязки скрытых активов к реальному миру и их отображения на мобильных устройствах.
Планируете ли вы расширять использование технологий AR и ГИС в ближайшем будущем? Если да, то не могли бы рассказать об этом подробнее?
Да, мы определенно реализовали еще не весь потенциал. У нас уже есть готовое промышленное решение, но мы продолжаем совершенствовать и расширять функционал. Например, реальной проблемой является координата высоты. Трудно получить точные данные о высоте и точно смоделировать местоположение ваших данных. Не вдаваясь в детали скажу, что мы строим динамическую методологию для создания более точной модели рельефа и, соответственно, получения более точных данных.
Другая область, которую мы исследуем, – это внутренняя локация и динамическое картирование. Большой интерес представляет возможность динамически определять местоположение людей и активов внутри зданий в режиме реального времени. Мы многое сделали в этом направлении и работаем сейчас над бесшовным переключением из системы на базе GPS в систему на базе технологии SLAM [одновременная локализация и картирование] или другой подобной технологии, а также определяем, какие устройства для этого потребуются.
Наконец, мы работаем с Bluetooth-датчиками и датчиками веб-сервисов в Интернете Вещей. К сожалению, все устройства или матрицы датчиков чем-то отличаются друг от друга, поэтому приходится писать отдельный код, по крайней мере частично, для каждого из них. Мы работаем над тем, чтобы создать решения для всё большего числа устройств. Мы начали с iDevices [неофициальный термин для обозначения мобильных или нательных устройств производства компании Apple], поскольку они получили повсеместное распространение, экономичны и уже содержат необходимый набор датчиков. Мы также работаем с очками Meta. Скоро начнем работать с носимыми устройствами Android, Windows и др.
Что еще вы хотели бы нам рассказать?
Еще недавно аналитики оценивали объем AR-отрасли в 250 млн. долларов с быстрым ростом до 2,5 млрд. долларов. Ожидается, что в ближайшие годы эти темпы сохранятся. Все крупные технологические игроки уже зашли в отрасль. Этот метод визуализации данных и расширения функционала является магистральным направлением технического развития и приведет к революционным изменениям в ваших методах работы. Я посоветовал бы присмотреться к этой технологии: она меняет правила игры и может дать конкурентное преимущество, необходимое вашему бизнесу.
Краткое видео с демонстрацией возможностей ПО Argis доступно в YouTube (https://www.youtube.com/watch?v=CiLHRDIy4t4).
