МОДЕЛИРОВАНИЕ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ ДЛЯ СЕГМЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ

Введение 3
1 Обзор литературы 5
1.1 Мониторинг сельскохозяйственных земель 5
1.2 Данные дистанционного зондирования 7
1.3 Машинное обучение 10
2 Объект, условия и методика исследований 14
2.1 Природно-климатические условия Упоровского района 14
2.2 Характеристика Упоровского района по использованию в сельском хозяйстве 20
2.3 Влияние сельскохозяйственной деятельности на экологическую ситуацию в Упоровском районе 24
2.4 Методика исследований 32
3 Результаты исследований и их обсуждение 34
3.1 Подготовка обучающей выборки 34
3.2 Подбор алгоритма для машинного обучения и выгрузка площадей сегментов по Упоровскому району 35
3.3 Оценка природно-экологического потенциала 38
4 Экономический раздел 41
4.1 Оценка рационализации затрат при применении технологий искусственного интеллекта и машинного обучения 41
Выводы и предложения 43
Список использованных источников 44

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время использование данных дистанционного зондирования земли является неотъемлемой частью экологического мониторинга. Космические снимки применяются во многих отраслях, например:
? сельское хозяйство (оценка состояния посевов, почв) [1, 2];
? лесное хозяйство (таксация леса, контроль рубок) [3];
? водное хозяйство (мониторинг водного зеркала, оценка состояния водоема) [4].
Использование возможностей дистанционных методов, значительно сократило расходы и время на сбор данных для исследований. Дистанционное зондирование обеспечивает большую обзорность, а также возможность применения комплексного анализа и оценки динамики развития явления на основе оперативного картографирования.
Однако перед получением данных требуется выполнить важный этап – дешифрование космических снимков. Оно включает в себя выявление пикселей описывающих искомый объект, из массива пикселей космоснимка, и объединение их в отдельный сегмент. Данный процесс рутинный и занимает большую часть времени исследования, его автоматизация является актуальной задачей.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Обзор литературы
1.1 Мониторинг сельскохозяйственных земель
Информация о состоянии окружающей природной среды и её пространственно-временных изменениях используется человеком с незапамятных времен. Разумеется, данные наблюдения регистрировали естественные изменения состояния тех или иных компонентов с целью получения ресурсов необходимых для выживания.
Начавшийся в середине ХХ века процесс обострения проблем взаимодействия общества и природы и сопутствующая ему бесконтрольная эксплуатация природных ресурсов обусловили необходимость поиска и выработки соответствующих комплексных решений. Так, ещё в 1970 г. ЮНЕСКО была принята Международная программа «Человек и Биосфера», цель которой – организация в разных регионах мира комплексных многолетних наблюдений за последствиями воздействия человека на естественные процессы в биосфере и изучение обратного влияния этих процессов на самого человека. Так сложилась целостная система, объединяющая наблюдения, информацию и действия. Она получила название мониторинг [8, 9].
Мониторинг – система наблюдений и контроля за состоянием окружающей человека природной среды с целью разработки мероприятий по её охране, рациональному использованию природных ресурсов и предупреждению критических ситуаций, вредных или опасных для здоровья людей, живых организмов и их сообществ, природных комплексов и объектов. Помимо наблюдения задачами мониторинга являются также оценка состояния среды и прогнозирование её изменений [10].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Уфимцева, М. Г. Мониторинг орошаемых агроландшафтов методами дистанционного зондирования / М. Г. Уфимцева, С. Э. Кузнецов // Агропродовольственная политика России. – 2021. – № 4. – С. 33-36. – EDN XSZKMU.
2. M. G. Ufimtseva, S. E. Kuznetsov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2022. – Vol. 1045, No. 1. – P. 012049. – DOI 10.1088/1755-1315/1045/1/012049.
3. Кузнецов, С. Э. Динамика вегетационного индекса хвойных лесов Упоровского лесничества / С. Э. Кузнецов // Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и решения : Сборник материалов LV Студенческой научно-практической конференции, Тюмень, 17–19 марта 2021 года. – Тюмень: Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2021. – С. 234-240.
4. Ufimtseva M., Kuznetsov S. Remote sensing data for monitoring water mirror of lake ecosystems // E3S Web of Conferences 371, 06028 (2023). DOI10.1175/JHM-D-22-0014.1.
5. Кузнецов, С. Э. Использование машинного обучения для прогнозирования изменчивости площади водного зеркала озер в условиях изменения климата / С. Э. Кузнецов, М. Г. Уфимцева // Проблемы агроэкологии АПК Сибири : Сборник трудов Всероссийской с международным участием научно-практической конференции, посвященной 50-летию научной деятельности доктора сельскохозяйственных наук, профессора А.С. Моторина и 25-летию кафедры Экологии и рационального природопользования, Тюмень, 19 октября 2023 года. – Тюмень: Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2023. – С. 29-37.
6. Кузнецов, С. Э. Применение DataScience в сельском хозяйстве / С. Э. Кузнецов, Т. И. Сорокина // Неделя молодежной науки-2023 : Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции, Тюмень, 01–31 марта 2023 года. – Тюмень: Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2023. – С. 223-229.
7. Кузнецов, С. Э. Применение метода сегментации при выявлении деградации сельскохозяйственных угодий / С. Э. Кузнецов // Достижения молодежной науки для агропромышленного комплекса : Сборник материалов LVI научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Тюмень, 14–18 марта 2022 года. Том Часть 2. – Тюмень: Государственный аграрный университет Северного Зауралья, 2022. – С. 370-376.
8. Неронов В.М., Лущекина А.А. История и дальнейшие задачи развития программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (МАБ) и сети биосферных резерватов в России // Проблемы постсоветского пространства. 2018. №5(4). С. 336-350.
9. Куст Г.С., Андреева О.В., Лобковский В.А., Славко В.Д. Проблемы землепользования и деградации земель в контексте программы ЮНЕСКО "Человек и Биосфера" // Вопросы географии. 2021. №152. С. 222-252.
10. Хаустов А.П., Редина М.М, Экологический мониторинг: учебник для академического бакалавриата — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Издательство Юрайт, 2019. — 543 с.
11. Шевченко Д.А., Трубачева Л.В., Агроэкологический мониторинг: Учебное пособие.— Ставрополь: СтГАУ, 2017. — 73 с.
12. Наймушина Е.А. Землеустройство как инструмент реализации программы устойчивого развития // Политехническая неделя в Санкт-Петербурге: Материалы научного форума с международным участием. - 2016. - С. 351-352.
13. Сулин М.А., Быкова Е.Н., Павлова В.А. Кадастр недвижимости и мониторинг земель: Учебное пособие. - СПб.: Лань, 2017 - 372с.
14. Макаренко С. А. Навигационные системы в геодезии и картографии / Макаренко С. А., Жуков Д. К., Доманин В. В. // Модели и технологии природообустройства (региональный аспект). – 2019. № 1(8). – С. 127-132.
15. Ларионова, Н. П. Внедрение цифровых технологий как способ рационализации затрат сельскохозяйственного предприятия / Н. П. Ларионова, С. Э. Кузнецов // Экономика и предпринимательство. – 2023. – № 4(153). – С. 1037-1039. – DOI 10.34925/EIP.2023.153.4.204.
16. Kalantariab Z., Seifollahi-Aghmiunib S., Farzad Vahidi Mayameybc Navid Ghajarniab Riad Lilipalyb. Chapter Seven - Mapping of ecosystem services: Supply and demand for local climate regulation and nutrient regulation services Advances in Chemical Pollution, Environmental Management and Protection. Volume 8. Issue 1. 2022. Pp. 135-159. DOI 10.1016/bs.apmp.2022.09.002.

Весь текст будет доступен после покупки