Ocena ryzyka naziemnego jest jednym z kluczowych elementów przygotowania operacji bezzałogowych statków powietrznych wykonywanych w kategorii szczególnej. W przypadku planowania operacji zgodnie z metodyką SORA istotne znaczenie ma nie tylko sam obszar, nad którym ma odbywać się lot, ale również liczba osób, które mogą znajdować się na ziemi w czasie jego wykonywania. W praktyce oznacza to konieczność uwzględnienia zarówno charakterystyki przestrzennej analizowanego obszaru, jak i zmienności aktywności ludności w czasie.

— ARTYKUŁ SPONSOROWANY —

W ramach projektu realizowanego przez Polską Agencję Żeglugi Powietrznej (PAŻP) w ramach Krajowego Planu Odbudowy i Zwiększania Odporności (KPO), inwestycja A2.3.1, pn. „Rozbudowa i wyposażenie centrów kompetencji (specjalistyczne ośrodki szkoleniowe, wsparcie wdrożeń, centra monitorowania)”, rozwijany jest moduł mitygacji ryzyka naziemnego będący komponentem Krajowego Systemu Informacji Dronowej (KSID).

Jego zadaniem jest wsparcie planowania i oceny ryzyka operacji BSP zgodnie z metodyką SORA 2.5, poprzez wykorzystanie danych przestrzennych oraz czasowych dotyczących zagęszczenia ludności. Szczególne znaczenie ma tutaj możliwość zestawienia danych statycznych, opisujących referencyjne zagęszczenie ludności, z historycznymi danymi dynamicznymi, które pozwalają uwzględnić rzeczywistą zmienność obecności osób w analizowanym obszarze.

Takie podejście ma umożliwić operatorowi wykazanie, że w określonej lokalizacji i w określonym przedziale czasowym rzeczywista liczba osób przebywających na ziemi może być niższa niż wynikałoby to z danych statycznych wykorzystywanych przy początkowej ocenie ryzyka. Jeżeli spełnione zostaną wymagane warunki, informacja ta może zostać wykorzystana do zastosowania środka ograniczającego ryzyko M1(B), a następnie do odpowiedniego uwzględnienia jego wpływu na GRC (Ground Risk Class) oraz wynikowy poziom SAIL.

Od statycznej mapy zaludnienia do danych uwzględniających czas

Podstawą działania modułu są dwa rodzaje danych. Pierwszym z nich są dane statyczne dotyczące zaludnienia. Są one przechowywane w regularnej siatce przestrzennej o rozdzielczości 20 × 20 metrów i stanowią podstawę do określenia początkowej charakterystyki zagęszczenia ludności na analizowanym obszarze.

Drugim źródłem są dane dynamiczne pochodzące z anonimizowanych danych telekomunikacyjnych. W przeciwieństwie do danych statycznych mają one odzwierciedlać rzeczywistą obecność osób w określonej lokalizacji i czasie. Dane te obejmują okres 12 miesięcy i są przechowywane w siatce przestrzennej o rozdzielczości 100 × 100 metrów. Pozwalają analizować zmiany liczby osób w zależności od dnia tygodnia oraz pory dnia.

To rozróżnienie jest istotne dla całego mechanizmu. Dane statyczne zapewniają referencyjną informację o zagęszczeniu ludności, natomiast dane dynamiczne pozwalają przeanalizować, jak obecność osób zmienia się w czasie. W praktyce znaczenie mogą mieć więc charakterystyczne dla danej lokalizacji cykle pracy, aktywność handlowa, migracje dobowe czy aktywność nocna.

Moduł nie traktuje jednak tych źródeł jako dwóch niezależnych informacji. Dane są przetwarzane do wspólnego modelu analitycznego, a następnie agregowane do obszarów o wymiarach 200 × 200 metrów. To właśnie na tym poziomie wykonywana jest dalsza analiza związana z określeniem zagęszczenia ludności.

Jednym z istotnych elementów analizy jest określenie, jaka wartość zagęszczenia ludności powinna zostać wykorzystana w dalszych obliczeniach ryzyka.

Po pobraniu danych dla obszaru planowanej operacji system przetwarza dane statyczne i dynamiczne, a następnie agreguje je do obszarów analitycznych o wymiarach 200 × 200 metrów. Następnie identyfikowany jest najbardziej zagęszczony fragment obszaru operacji.

To właśnie maksymalne zagęszczenie ludności stanowi wartość wykorzystywaną w dalszych obliczeniach ryzyka. Wyniki prezentowane są zgodnie z wymaganiami metodyki SORA w formie tzw. „SORA Boxes”.

Z perspektywy operatora oznacza to możliwość uzyskania nie tylko pojedynczej wartości opisującej analizowany obszar. System prezentuje również przestrzenny rozkład zagęszczenia ludności i wskazuje najbardziej zagęszczony fragment analizowanej przestrzeni. Operator otrzymuje także maksymalną wartość zagęszczenia wyrażoną w osobach na kilometr kwadratowy, odnoszoną do analizowanego obszaru 200 × 200 metrów.

Informacja ta stanowi podstawę do określenia wartości wykorzystywanej przy wyznaczaniu klasy ryzyka naziemnego GRC oraz do dalszego zastosowania mechanizmów mitygacji M1(B).

Dane dynamiczne pozwalają spojrzeć na ryzyko w czasie

Sama informacja o przestrzennym zagęszczeniu ludności nie odpowiada jeszcze na pytanie, jak sytuacja wygląda w różnych porach dnia i w różnych dniach tygodnia. Właśnie ten aspekt jest przedmiotem kolejnego mechanizmu modułu – wykorzystania historycznych danych dynamicznych z podziałem godzinowym.

Dane telekomunikacyjne obejmują okres 12 miesięcy i są agregowane w przedziałach dwugodzinnych. Analiza prowadzona jest osobno dla poszczególnych dni tygodnia. Dzięki temu system może określić rzeczywiste zagęszczenie ludności występujące w określonym obszarze w konkretnych przedziałach czasowych.

Dla każdego analizowanego okresu system określa zagęszczenie ludności, przypisuje mu odpowiednią kategorię zgodną z progami wykorzystywanymi w SORA, a następnie porównuje ją z kategorią wynikającą z danych statycznych.

W module wykorzystywane są m.in. następujące przedziały zagęszczenia: poniżej 5 os./km², 5–50 os./km², 50–500 os./km², 500–5000 os./km² oraz 5000–50 000 os./km².

Kluczowe znaczenie ma tutaj nie sama zmiana liczby osób wyrażona w wartościach bezwzględnych, ale zmiana kategorii zagęszczenia. Mitygacja może zostać zastosowana wtedy, gdy analiza wykaże przejście do niższej kategorii zagęszczenia w stosunku do kategorii wynikającej z danych statycznych.

M1(B) – wykorzystanie historycznej zmienności zagęszczenia

Mechanizm M1(B) pozwala wykorzystać historyczne dane dynamiczne do wykazania, że w określonym czasie rzeczywiste zagęszczenie ludności jest niższe niż wskazywałaby na to początkowa charakterystyka wynikająca z danych statycznych.

W module przewidziano dwa poziomy mitygacji – Medium oraz High.

W przypadku poziomu Medium warunek mitygacji jest spełniony, gdy dane dynamiczne wykażą spadek zagęszczenia o co najmniej jeden przedział klasyfikacyjny SORA. Spełnienie tego warunku umożliwia redukcję GRC o jeden poziom.

W przypadku poziomu High wymagane jest wykazanie spadku zagęszczenia o co najmniej dwa przedziały klasyfikacyjne SORA. Spełnienie tego warunku umożliwia redukcję GRC o dwa poziomy.

Jest to istotne rozróżnienie, ponieważ system nie zakłada automatycznego zastosowania mitygacji wyłącznie na podstawie faktu, że w danym okresie liczba osób jest niższa. Konieczne jest wykazanie odpowiedniej zmiany kategorii zagęszczenia zgodnie z przyjętymi progami.

Po spełnieniu warunków system automatycznie uwzględnia zastosowaną mitygację w dalszych obliczeniach. Wyznaczana jest nowa wartość iGRC, aktualizowana jest klasa ryzyka naziemnego, a następnie przeliczany jest wynikowy poziom SAIL.

Oznacza to, że informacja o zmianie zagęszczenia ludności nie pozostaje wyłącznie dodatkową informacją prezentowaną operatorowi. Jest ona powiązana z kolejnymi etapami cyfrowego procesu oceny ryzyka.

Kiedy najlepiej wykonać operację?

Jedną z praktycznych konsekwencji wykorzystania danych dynamicznych jest możliwość przejścia od samej oceny ryzyka do analizy tego, kiedy najlepiej wykonać planowaną operację.

Temu służy funkcjonalność określana jako Risk Timetable, czyli dynamiczne okna czasowe.

Jej zadaniem jest wsparcie operatora w wyborze terminów realizacji operacji BSP, dla których możliwe jest osiągnięcie najniższego poziomu ryzyka naziemnego. System przekształca historyczne dane dynamiczne w informacje dotyczące konkretnych przedziałów czasowych i pozwala wskazać okresy, w których mogą zostać spełnione warunki zastosowania mitygacji M1(B).

Risk Timetable korzysta z danych telekomunikacyjnych obejmujących 12 miesięcy, agregowanych w interwałach dwugodzinnych i grupowanych według dni tygodnia. Analizy prowadzone są w cyklach dwumiesięcznych, a użytkownik wskazuje okres analizy, na podstawie którego wyznaczane są profile aktywności ludności dla danej lokalizacji.

Dla każdego analizowanego przedziału system określa przewidywane zagęszczenie ludności, przypisuje odpowiednią kategorię SORA, ocenia możliwość zastosowania M1(B), a następnie wylicza wynikowy poziom SAIL. Analiza odnosi się przy tym do najbardziej zagęszczonego obszaru operacji o wymiarach 200 × 200 metrów.

Wyniki prezentowane są w postaci interaktywnego harmonogramu ryzyka. Operator może dzięki niemu zobaczyć, jak poziom zagęszczenia oraz wynikająca z niego kategoria SORA zmieniają się pomiędzy kolejnymi przedziałami czasowymi.

Harmonogram przedstawia informacje o poziomie zagęszczenia, kategorii zagęszczenia zgodnej z SORA, możliwości zastosowania M1(B), poziomie redukcji GRC oraz wynikowym poziomie SAIL.

W praktyce oznacza to możliwość porównania różnych terminów realizacji tej samej operacji pod kątem warunków związanych z ryzykiem naziemnym. Operator może zatem nie tylko sprawdzić, jakie ryzyko wiąże się z planowaną operacją, ale również przeanalizować, czy przesunięcie jej na inny dzień lub przedział czasowy może stworzyć warunki do zastosowania mitygacji.

Od analizy do dokumentacji operacyjnej

Kolejnym elementem modułu jest raportowanie i uzasadnienie zastosowanej mitygacji. Jest to istotne, ponieważ wykorzystanie danych dynamicznych w procesie oceny ryzyka musi zostać odpowiednio udokumentowane.

Moduł ma umożliwiać automatyczne przygotowanie materiału dowodowego potwierdzającego zasadność zastosowania mitygacji ryzyka naziemnego w oparciu o dane dynamiczne wykorzystywane przez KSID.

Raport zawiera informacje dotyczące parametrów przeprowadzonej analizy, danych o zagęszczeniu ludności wykorzystanych podczas oceny ryzyka, wskazanych okien czasowych kwalifikujących się do zastosowania mitygacji, poziomu redukcji GRC oraz wynikowego poziomu SAIL. Uwzględniana jest również informacja o wykorzystaniu danych historycznych.

Istotnym elementem raportowania jest także wskazanie zakresu czasowego, dla którego zachowana jest ważność i solidność mitygacji. Pozwala to powiązać zastosowane rozwiązanie nie tylko z konkretnym obszarem, ale również z określonym okresem, którego dotyczą wykorzystane dane i przeprowadzona analiza.

Wygenerowane informacje mogą następnie zostać wykorzystane przy przygotowywaniu dokumentacji operacyjnej, w tym do automatycznego uzupełnienia Instrukcji Operacyjnej (INOP), dokumentowania procesu oceny ryzyka oraz przedstawienia organowi nadzoru uzasadnienia zastosowanej mitygacji. Mają również służyć wykazaniu zgodności procesu oceny ryzyka z wymaganiami metodyki SORA 2.5.

Dane, których operator nie musi samodzielnie pozyskiwać

Jednym z praktycznych aspektów rozwiązania jest dostęp do danych, które nie są dostępne publicznie i nie są łatwe do samodzielnego pozyskania przez operatora. Moduł wykorzystuje je w ramach zdefiniowanego procesu analitycznego, dzięki czemu operator nie musi prowadzić niezależnie wieloetapowej analizy historycznej aktywności ludności.

Znaczenie ma tutaj również powtarzalność procesu. Zamiast każdorazowo ręcznie zestawiać informacje dotyczące zagęszczenia ludności, dnia tygodnia i pory dnia, operator otrzymuje wynik analizy wykonanej według określonych zasad.

System prowadzi analizę od danych wejściowych, przez ich agregację i klasyfikację, aż do oceny możliwości zastosowania mitygacji oraz określenia jej wpływu na GRC i SAIL. Następnie informacje mogą zostać wykorzystane w dokumentacji operacyjnej.

Jeden proces – od mapy zaludnienia do wyboru terminu lotu

Najważniejszą cechą opisanego rozwiązania jest połączenie kilku etapów, które w przypadku tradycyjnego przygotowania analizy mogłyby być wykonywane oddzielnie.

Najpierw system wykorzystuje dane statyczne i dynamiczne do określenia zagęszczenia ludności na obszarze planowanej operacji. Następnie, poprzez analizę obszarów 200 × 200 metrów, identyfikuje najbardziej zagęszczony fragment i określa wartość wykorzystywaną do dalszej oceny ryzyka. Kolejnym etapem jest analiza danych historycznych w podziale na dni tygodnia i dwugodzinne przedziały czasowe.

Jeżeli dane dynamiczne wykażą przejście do niższej kategorii zagęszczenia SORA, system może ocenić możliwość zastosowania M1(B). W zależności od liczby obniżonych kategorii możliwa jest redukcja GRC o jeden albo dwa poziomy. Następnie system aktualizuje iGRC i przelicza wynikowy poziom SAIL.

Kolejnym krokiem może być wykorzystanie Risk Timetable do znalezienia okresów, w których takie warunki występują. Na końcu informacje dotyczące przeprowadzonej analizy i zastosowanej mitygacji mogą zostać wykorzystane do przygotowania dokumentacji operacyjnej i materiału dla organu nadzoru.

W efekcie moduł łączy dane przestrzenne, dane czasowe, klasyfikację SORA, mechanizm M1(B), obliczenia GRC i SAIL oraz raportowanie w ramach jednego procesu.

Nie chodzi więc wyłącznie o stworzenie mapy pokazującej, gdzie znajduje się więcej lub mniej osób. Celem rozwiązania jest wykorzystanie informacji o rzeczywistej, historycznej zmienności obecności ludności w konkretnym miejscu i czasie w procesie oceny ryzyka naziemnego operacji BSP.

Właśnie możliwość połączenia „gdzie” i „kiedy” jest jednym z najważniejszych elementów tego rozwiązania. Operator może analizować nie tylko przestrzenny rozkład zagęszczenia ludności, ale również jego zmienność w czasie, a następnie wykorzystać wynik tej analizy w procesie zastosowania mitygacji M1(B), określenia GRC i SAIL oraz przygotowania dokumentacji operacyjnej.

W ramach projektu PAŻP realizowanego z Krajowego Planu Odbudowy i Zwiększania Odporności rozwiązanie to wpisuje się w rozwój cyfrowych narzędzi wspierających przygotowanie i ocenę operacji BSP, przenosząc analizę dynamicznego zagęszczenia ludności z poziomu dodatkowej informacji do sformalizowanego elementu procesu oceny ryzyka i dokumentowania zastosowanej mitygacji.

---