В этом номере о своих научных интересах нам расскажет победитель конкурса 2021 г. на право получения грантов Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — кандидатов наук Андрей Михайлович Карпачевский, к. г. н., н. с. кафедры картографии и геоинформатики. В номинации «Науки о Земле и окружающей среде» его проект «Геоинформационно-картографическое обеспечение изучения пространственно-временной структуры электрических сетей России» занял достойное место. Мы поздравляем Андрея Михайловича и желаем интересных научных исследований и новых достижений!
В 2015 г. я окончил специалитет на кафедре картографии и геоинформатики и поступил в аспирантуру. Так сложилось, что электрические сети в их географическом аспекте меня интересуют давно. Уже больше десяти лет я накапливаю знания и данные, которые добываю и полевыми методами, и по космическим снимкам. В 2014 г. у меня впервые возникла идея создания интерактивной карты, с помощью которой можно будет увидеть, как менялась сеть с течением времени. На примере программы Google Earth у меня даже получилось создать прообраз, который, следует признать, выглядел в то время довольно неуклюже. Несмотря на то, что мои студенческие научно-исследовательские работы были связаны с электросетями, их предмет был гораздо более прикладным, а обозначенный выше интерес казался мне более фундаментальным.
Тема кандидатской диссертации была в значительной степени прикладная, а мой интерес к географии и пространственной эволюции электросетей развивался параллельно. В значительной степени мне помогло участие в гранте РФФИРГО «Создание геоинформационно-картографического обеспечения для оценки состояния и функционирования транспортной системы России», в рамках которого выпала возможность собрать пространственные данные по магистральным электрическим сетям России.
В конце 2018 г. я защитил кандидатскую диссертацию, а в 2020 г. уже в новом статусе решил попробовать подкрепить свой интерес к пространственной эволюции электросетей уже оформленным исследованием. Попытка подать заявку на молодежный грант РНФ не увенчалась успехом, зато удалась вторая попытка — заявка на грант Президента РФ. В течение 2021 г. мы вместе с аспирантом нашей кафедры Г.С. Титовым плотно работали над созданием картографического веб-сервиса, который в интерактивной форме позволяет видеть изменения в магистральных электрических сетях московской энергосистемы. Пожалуй, тот факт, что это исследование так долго вызревало, сыграло положительную роль в его концептуализации. Изучение мирового опыта показало, что на самом деле практически не было попыток изучения электрических сетей как эволюционирующей географической системы. Мы знаем множество работ по тематике эволюции автомобильных и железнодорожных транспортных сетей (пожалуй, самый известный отечественный исследователь — С.А. Тархов), но про эволюцию электрических сетей не знаем практически ничего. Это можно объяснить нехваткой данных, а также закрытостью сведений в течение долгого времени в связи с их стратегической важностью.
Мы решили восполнить эту лакуну в географической науке со своей картографической точки зрения — разработать методику сбора пространственно-временных данных, предложить инструменты геоинформационного анализа и визуализировать результат в удобной для пользователя форме. В проекте рассматриваются магистральные электрические сети (напряжением 220 кВ и выше). В течение первого года мы сконцентрировались на московской энергосистеме (включает в себя Москву, Московскую область и часть соседних областей), потому что это довольно сложная и насыщенная в историческом и географическом планах система.
Под сбором пространственно-временных данных подразумевается, во-первых, трассирование цепей линий электропередач (ЛЭП) с использованием космических снимков (в том числе архивных), а во-вторых, разбиение получившихся линий на сегменты, которые были построены в разное время. Второе можно определить по типам и видам применяемых опор, которые характерны для разных исторических периодов. Перед нами встала задача создания такой структуры базы данных, которая позволила бы логично и удобно хранить подобную информацию.
Помимо представления сети по временным срезам с разрешением в один год, нами был разработан инструмент, который позволяет автоматически детектировать различные топоморфологические отношения в сети, через которые и осуществляется процесс эволюции сети. Вместе с аспиранткой кафедры картографии и геоинформатики О.Г. Филипповой была подготовлена инфографика, визуализирующая соотношение длин участков, относящихся к разным топоморфологическим отношениям за каждый год. В результате анализа были выявлены особенности эволюции электросетей, например, чем старше сеть, тем меньшую роль в ее развитии играет строительство полностью новых линий от начала и до конца, и тем больше доля реконструкций, разрезок существующих линий на новые пункты. Наиболее полная версия методики доступна в опубликованной статье “Development of a spatiotemporal database for evolution analysis of the moscow backbone power grid” в журнале Data (входит в Q2 Scopus).
Тем не менее мои научные интересы не ограничиваются данным проектом. Я принимаю участие в проекте РНФ «Пирогенная метка суббореальных пустынь Евразии» под руководством н. с. кафедры геохимии ландшафтов и географии почв к. г. н. А.В. Шараповой, а также в ряде других совместных исследований. Моя деятельность как научного сотрудника зачастую перемежается с преподаванием. Много часов уделяю проведению занятий и на кафедре, и в рамках всего потока: «Основы дистанционного зондирования», «Фотограмметрия», «Топография», «Картография», «Основы геоинформатики», «Геодезия» для факультета почвоведения, полевые практики в Сатино и Чашниково, а также читаю свой собственный курс «Анализ географических сетей» для студентов кафедры картографии и геоинформатики.
Материал подготовлен Вероникой АЛЕКСЕЕВОЙ, к.г.н., ст.н.с. кафедры геоморфологии и палеогеографии географического факультета МГУ, главным редактором газеты "GeograpH"
Нашим авторам будет приятно, если вы оцените материал лайком и комментарием. Спасибо, что вы с нами :)
