В ЮФУ сделали шаг к созданию системы управления «умного региона»
По аналогии с цифровой системой «Умный город» команда ученых из Института наук о Земле ЮФУ создает информационную систему, которая базируется на больших геоданных и позволяет принимать управленческие решения относительно того или иного региона. На данном этапе уже создана нейронная сеть «WaterИнсайт», которая лишь при помощи спутниковых изображений может самостоятельно анализировать любой водоем и дать информацию о его глубине, площади, тенденции к обмелению, взаимосвязи с климатическими показателями и прочие показатели. Система уже была протестирована на Керченском полуострове и показала хорошие результаты: 96 процентов точности, в то время как традиционные походы составляли около 70.
Над проектом трудится коллектив исследователей Института Наук о Земле Южного федерального университета под руководством ведущего научного сотрудника, участника программы постдоков ЮФУ в рамках Программы развития «Приоритет-2030» (нацпроект «Наука и университеты») Дениса Кривогуза. На данном этапе исследователи уже совершили значительный прорыв в понимании взаимосвязи между климатическими изменениями и динамикой водных объектов Керченского полуострова. Интегрируя передовые методы геоинформатики, компьютерного зрения и глубокого обучения, они предоставили важные данные, которые способствуют разработке стратегий управления водными ресурсами в условиях меняющегося климата.
В первом исследовании, опубликованном в журнале Q2 Journal of Marine Science and Engineering, была разработана методика, основанная на использовании глубоких нейронных сетей и алгоритмов машинного обучения для извлечения данных о площадях водных объектов спутниковых изображений. Нейронная сеть позволила проанализировать водную поверхность и отделить ее от суши в сложных условиях грязевых и не грязевых озер Керченского полуострова, существенно увеличив точность до этого существующих подходов.
«Использовались спутниковые данные Landsat, обработанные с помощью алгоритма, который компенсировал местные атмосферные и световые условия, обеспечивая точное извлечение информации о водных объектах в различных временных интервалах. Сеть была обучена распознавать и классифицировать различные типы водных объектов, включая их границы и размеры, что было основой для дальнейшего изучения их динамики», – рассказал Денис Кривогуз.
Однако на этом команда ученых не остановилась. Используя результаты своих исследований, они провели анализ долгосрочных тенденций и их взаимосвязи с климатическими показателями, такими как температура, влажность и атмосферные осадки начиная с 1985 года.
«Разработанная нами система «WaterИнсайт» сама анализирует, выводит различные данные и графики, из которых мы уже делаем выводы о том, насколько изменения климата влияют на водные ресурсы. Так, климатические показатели с 1985 года были проанализированы с применением временных рядов и статистических моделей, включая регрессионный анализ, для выявления причинно-следственных связей и прогнозирования будущих изменений», – отметил молодой ученый.
Исследователи применили модели обобщенных аддитивных процессов (GAM) для учета нелинейных взаимосвязей между климатическими изменениями и динамикой водных ресурсов, обеспечивая большую гибкость в моделировании данных. Результаты указывают на обратную корреляцию между температурой и площадью озер, особенно заметную летом из-за интенсивного испарения. Дополнительный анализ показал, что изменения осадков оказывают меньшее влияние на площадь водных объектов по сравнению с температурой. Их роль, однако, становится более значимой в долгосрочной перспективе, особенно в весенние месяцы, когда таяние снега питает водоемы.
Интеграция метеорологических данных с данными дистанционного зондирования предоставила ученым возможность выявить не только прямые, но и косвенные влияния климата на водные ресурсы. Например, более теплые зимы приводили к меньшему количеству снежного покрова и, как следствие, к уменьшению притока воды в весенний период. Также существенный вклад вносят техногенные изменения, связанные со значительным антропогенным давлением в последние годы на территорию полуострова. Значительные изменения в структуре землепользования и поверхностного покрова предположительно оказывают значительный негативный эффект на доступность водных ресурсов на полуострове.
«На наш взгляд, сегодня существует необходимость усиления мер по адаптации к изменениям климата. Это включает в себя разработку стратегий управления водными ресурсами, которые могли бы минимизировать отрицательное воздействие на экосистемы и население, живущее на территории Керченского полуострова», – добавил Денис Кривогуз.
Исследования научного коллектива ЮФУ представляют собой важный шаг в изучении экологических процессов и отражают глубокое понимание взаимосвязей между климатическими изменениями и водными системами Керченского полуострова. Такие научные достижения подчеркивают важность интеграции различных научных дисциплин и подходов в борьбе с экологическими вызовами нашего времени и служат образцом для будущих исследований в области устойчивого развития и экологии. Результаты последней работы опубликованы в научном журнале Journal of Marine Science and Engineering.
Ученые заявляют, исследование Керченского полуострова – лишь начало. В скором времени они планируют внедрение результатов исследований в других регионы Российской Федерации. Задачи системы управления «умного региона» выходят далеко за пределы водных объектов, которые являются лишь малой частью и одним из аспектов такого применения. Планируется, что в будущем она будет представлять некий интернет-портал, содержащий сведения о различных параметрах водной среды, например температуре и прозрачности, а также условных границах особо интересных водных объектов Ростовской области. Кроме того, когда система «натаскается», можно будет выявлять, как те или иные решения повлияют на будущее региона: система сможет самостоятельно анализировать влияние различных природных факторов на водные ресурсы территорий, а также как такие изменения отразятся на остальных природно-ресурсных характеристиках региона.
Подобные инновационные разработки ученых ЮФУ, безусловно, улучшат понимание эволюционных процессов регионов России и в перспективе других территорий нашей планеты.
Telegram 
Дзен 
VK Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Космические силы США заказали 36 спутников для орбитального слоя системы противоракетной обороны Golden Dome. Контракты на общую сумму около 1,75 миллиарда долларов получили Sierra Space и L3Harris. Аппараты должны предупреждать о ракетных пусках и сопровождать цели, включая гиперзвуковые и баллистические ракеты.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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