Нейросеть ускорит «гаражную амнистию»
Российские исследователи впервые продемонстрировали возможность применения нейронной сети PointNext для проведения государственного мониторинга земель. Использование нейросети позволит автоматизировать рутинные процессы при земельном планировании и, таким образом, ускорить процесс согласования документов на право собственности.
В статье, опубликованной в «Вестнике СГУГиТ», представлены наилучшие параметры для обучения модели с тем, чтобы обеспечить максимальную точность.
Для задач строительства, приватизации требуется регулярный мониторинг территорий. Ведут его, как правило, классическим методом. Сотрудники выезжают на место и проводят визуальный осмотр. Это отнимает много времени, сказывается нехватка персонала. Ученые из МФТИ и Кубанского государственного технологического университета предложили автоматизировать этот процесс.
Авторы работы приводят в пример реализацию закона о «гаражной амнистии» в Краснодаре. Согласно этого закона, граждане могут легализовать свой гараж и приобрести в собственность земельный участок под ним. Сейчас в работе департамента муниципальной собственности находится 7000 заявлений, люди ждут согласования документов от шести до 16 месяцев, в то время как регламент отводит на все месяц.
Ускорить процесс поможет съемка территории лазерным локатором (лидаром). Для распознавания объектов исследователи предложили использовать нейронную сеть PointNext, разработанную на основе PointNet++. Это программа с открытым кодом, написанная для работы с облаками точек лазерного отражения. Ее используют для сегментации, классификации и идентификации трехмерных объектов.
«Обычно нейросети используют для распознавания объектов на фото или видео, а PointNext работает с облаком точек лазерного отражения. Поэтому мы решили использовать ее», — пояснил Сергей Самарин, аспирант Физтех-школы радиотехники и компьютерных технологий МФТИ.
Лидар сканирует территорию лазерными импульсами, по времени их возвращения он определяет расстояние до объекта. В результате получается массив точек. Именно его и передают в нейросеть.
Но чтобы она выдала качественный результат, ее нужно обучить. Для этого используют эталонные наборы данных. В данном случае ученые воспользовались системой Terra_Maker, разработанной в Кубанском государственном университете. С ее помощью сгенерировали массив точек лазерного отражения участка размером 1000 на 1000 метров, где находится более 500 объектов недвижимости. Общее количество точек — более 4,7 миллионов. Все они были размечены на пять классов: земля, крыши зданий, низкая растительность, средняя растительность, высокая растительность.
Для оценки качества работы модели используют различные метрики, в первую очередь точность (accuracy), которая показывает долю верных ответов. Хорошая точность стремиться к 100 процентам (но не равна им). Чтобы получить максимальную точность, нужно правильно подобрать параметры работы нейросети. Именно эту задачу решали авторы исследования. Они перенастроили специально под нее PointNext и приступили к обучению.
Потребовалось 12 экспериментов, в результате которых определили оптимальное количество точек для одного обучаемого образца, размер сетки и количество эпох (когда через алгоритм проходит весь набор данных). В исследовании применяли функцию потерь CrossEntropy loss, оптимизатор Adam optimizer, экспоненциальное убывание скорости обучения (Step Decay).
Результата работы нейросети представлен в виде трехмерных графиков с точками, покрашенными определенным цветом. Крыша здания, к примеру, сиреневая, высокая растительность — красная.
Наиболее точный результат получили при 2500 точек в одном обучающем образце и сетке 25 метров. В процессе обучения выявили закономерность — чем меньше сторона сетки и меньше точек в облаке, тем выше точность. Если добавить в датасет информацию о цвете, то точность несколько снижается, но не существенно. В целом, чем меньше параметров, тем более эффективно предсказывает модели. Наилучшая точность, полученная в эксперименте — 0,9998. Такой результат, близкий к единице, говорит об идеальном наборе данных, с которыми работала нейросеть. С реальным датасетом, где есть искажения и шумы, точность будет ниже.
Следующим шагом ученые намерены задействовать воздушное лазерное сканирование на реальных объектах с последующей камеральной обработкой данных нейросетью.
«Вместо того, чтобы тратить целый день на обход земельных участков, мы запускаем беспилотник с лидаром, делаем съемку. Чистим данные от шумов и отправляем в нейросеть. Она сегментирует и классифицирует данные так, что мы понимаем, где на территории есть здания, например, гараж», — поделился планами Сергей Самарин.
Эта работа важна не только для реализации закона о «гаражной амнистии», но также для выявления незаконного строительства, контроля за нарушениями при строительстве, например, соблюдении этажности, отступов от границ земельных участков.
(опубликовано при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571)
Telegram 
Дзен 
VK Помет сусликов, сохранившийся на протяжении сотен тысячелетий в глубоких слоях вечной мерзлоты северо-запада Канады, оказался своеобразной «капсулой времени». Экскременты грызунов содержат удивительное количество древней ДНК, раскрывая множество подробностей об эволюционной истории Арктики.
Эмбрионы зебровых амадин изменили архитектуру кровеносной системы своего гипоталамуса под действием предупреждающих криков родителей о высокой температуре. Один лишь звук без реального перегрева сделал сосуды развивающегося мозга более эластичными. Это должно защищать будущего птенца от теплового удара.
Подобно тому, как люди делятся на левшей и правшей, домашние собаки тоже демонстрируют предпочтения в выборе лапы. Ученые разработали серию поведенческих и двигательных тестов для комплексного подхода к определению собак-левшей, правшей и тех, кто одинаково активно использует обе лапы.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Ученые с высокой точностью измерили ключевые параметры нейтринных осцилляций — угол смешивания θ₁₂ и разность квадратов масс нейтрино. Результаты верифицировали несколькими методами.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно