• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20.09.2023
ЮФУ
445

Разработана новая модель нейросети для классификации покрова Земли

4.4

Ученые ЮФУ совместно с коллегами из других российских вузов разработали новую модель на основе глубокой нейронной сети CNN, с помощью которой раскрыли интересные аспекты изменения поверхностного покрова Керченского полуострова на протяжении последних трех десятилетий. Эта работа, опирающаяся на передовые методы машинного обучения и искусственного интеллекта, вносит фундаментальный вклад в понимание процессов, происходящих в данном регионе.

Крым. Вид из космоса
Крым. Вид из космоса / © Getty images / Автор: Никита Тарасов

Молодой ученый Южного федерального университета, участник программы постдоков ЮФУ в рамках Программы развития «Приоритет-2030»(нацпроект «Наука и университеты») Денис Кривогуз в сотрудничестве с коллегами из Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПб-ГМТУ) и Керченского государственного морского технологического университета (КГМТУ) провел совместное исследование, результаты которого изложены в журнале Data.

Они взяли за основу методы машинного обучения, включая четыре существующие глубокие нейронные сети, модифицировали архитектуру и подобрали нужные гиперпараметры для обучения их под заданные задачи: классификация воды, городских земель, открытых почв растительности и прочее. Для определения эффективности данных моделей специалисты протестировали их на примере Керченского полуострова. Так, наиболее точной (около 90 процентов) оказалась глубокая нейронная сеть CNN, модифицированная для классификации покрова Земли.

Хоть идея классификации почвенного покрова не нова, все существующие исследования в большей степени опираются на комплексные полевые данные, однако в этой работе изучается возможность и надежность использования альтернативных источников, таких как топографические карты, научные статьи и кадастровые данные, которые анализирует искусственный интеллект. Этот метод позволил анализировать обширные наборы информации, включая архивные спутниковые снимки, чтобы классифицировать разнообразные типы покрова земной поверхности. Полученные данные способствуют более глубокому понимаю процессов, которые происходили на Керченском полуострове начиная с начала 1990-х годов.

«Результаты этого исследования имеют огромное значение для понимания изменений в поверхностном покрове Керченского полуострова и схожих с ним территорий. Это не только научная ценность, но и практическая важность в рамках управления природными ресурсами», – постдок и ведущий научный сотрудник кафедры океанологии Института наук о Земле ЮФУ Денис Кривогуз.

Результаты классификации землепользования и растительного покрова с использованием данных Landsat-5 для Керченского полуострова (1990-1994) / © Пресс-служба ЮФУ

Так, благодаря новой модели ученые выделили следующие аспекты изменения поверхностного покрова. Во-первых, на исследуемой территории был отмечен активный рост урбанизации полуострова, особенно на востоке начиная с 2014 года, что выражается в активной застройке городской среды новыми зданиями и сооружениями, транспортными сетями и так далее. По оценкам экспертов, в сравнении с предыдущими периодами, когда наблюдалась относительная стагнация, рост является существенным.

Во-вторых, несмотря на увеличивающуюся аридизацию полуострова и изменения климата, в большей степени изменения в структуре полуострова вызвано антропогенным воздействием, а не какими-либо природными факторами. В первую очередь это обусловлено сокращением водных ресурсов в связи с перекрытием Северо-Крымского канала и, как следствие, сокращением территорий, занимаемых сельским хозяйством. Третьим интересным аспектом является достижение стабильности в использовании земель в последние годы, что ярко контрастирует с периодом нестабильности в 1990-х и начале 2000-х, что скорее всего связано с более четким планированием стратегического развития отраслей экономики этого региона и Республики Крым в целом.

По словам молодого ученого, исследование предоставляет возможность разработки эффективных стратегий управления природными ресурсами, особенно в контексте устойчивого развития страны. Разнообразные типы покрова, такие как водные объекты, городские территории, открытые почвы и растительность, могут быть более точно классифицированы и исследованы благодаря этим разработкам. Это позволит принимать более обоснованные решения в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

«Исследование Керченского полуострова – лишь начало. Мы не собираемся останавливаться на этом регионе и планируем внедрение результатов исследований в другие регионы Российской Федерации. Это открывает двери для использования аналогичных методов в управлении природными ресурсами по всей стране», – подытожил Денис Кривогуз.

Исследование, проведенное учеными из Южного федерального университета, СПб-ГМТУ и КГМТУ, представляет собой пример совместных усилий исследовательского сообщества в решении важных проблем природы и устойчивого развития. Результаты этой работы не только открывают новые горизонты в понимании природы и ландшафтов Керченского полуострова, но и создают фундамент для развития устойчивых стратегий управления природными ресурсами в России. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Вчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

11 июля
Татьяна

Открытая недавно планета LHS 1140 b заинтересовала ученых как потенциально обитаемая. В новой работе канадские исследователи подтвердили, что это, скорее всего, мир с теплым океаном, окутанным насыщенной азотом атмосферой.

Позавчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Вчера, 11:29
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

11 июля
Татьяна

Открытая недавно планета LHS 1140 b заинтересовала ученых как потенциально обитаемая. В новой работе канадские исследователи подтвердили, что это, скорее всего, мир с теплым океаном, окутанным насыщенной азотом атмосферой.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно