Разработка методов анализа разнородных слабоструктурированных данных при создании систем мониторинга, анализа и прогнозирования состояния природно-технических систем Севера

В настоящее время особое внимание уделяется вопросам изучения взаимодействия инженерно-технических объектов и инфраструктуры и природной среды, вместе образующих природно–технические системы (ПТС). Территория России на 65% находится в криолитозоне, где нарушение работы сложных ПТС представляет особую опасность из-за возможности изменения мерзлого состояния грунта, развития негативных криогенных и инженерно-геокриологических процессов, необратимых изменений природной среды, потери несущей способности грунтовых оснований и, как следствие, разрушения и повреждения наземной и подземной инженерно-технической инфраструктуры. Нарушение работы сложных природно-технических систем, эксплуатирующиеся в регионах холодного климата, влияет на состояние безопасности целого региона. Для отслеживания процессов взаимодействия в ПТС в криолитозоне в ходе различных видов деятельности регулярно проводятся как наземные, так и дистанционные наблюдения: геотехнический и гидрологический мониторинг, инженерно-геологические, экологические изыскания, спутниковое зондирование и аэросьемка, регистрация климатических данных, различные наблюдения в ходе научных исследований, по результатам которых можно не только оценивать, но и прогнозировать состояние системы. Современные методы оценки состояния ПТС все теснее взаимодействуют с информационными технологиями, такими как геоинформационные технологии, системы поддержки принятия решения, реляционные СУБД и хранилища данных, сбор и обработка данных дистанционного зондирования (аэро- и космических снимков). Обеспечение безопасного состояния сложных природно-технических систем требует для своего решения комплексного привлечения материалов наблюдений и монтиоринга, которые представляют собой разнородные, зависящие от многих факторов, взаимосвязанные, в силу чего невозможно вычленение и детальное исследование отдельных явлений, данные. Огромные объемы получаемой разнородной информации, требуют создания современного инструментария для эффективной их обработки, картографической привязки, интерпретации, визуализации, хранения, каталогизации и обеспечения доступа. Массивы данных не только характеризуются значительным объемом и регулярной пополняемостью, но и содержат порой преимущественно тривиальные (неактуальные, ошибочные и т.п.) элементы. Анализ подобных слабоструктурированных данных сопряжён со многими трудностями может быть выполнен с использованием методов интеллектуального анализа – методов статистики, искусственных нейронных сетей, методов машинного обучения. В проекте планируется разработка технологий интеллектуальной обработки и анализа больших объемов исходных разнородных данных весьма востребованных в настоящее время при создании комплексных информационных систем с анализом больших данных и прогнозированием ситуации. Наличие подобного инструментария значительно облегчит работу научных и инженерных работников в области геокриологии, строительства, энергетики, добычи и транспортировки ресурсов, экологии. Научная новизна исследования заключается в развитии методов и алгоритмов обработки и анализа разнородных данных геопространственной информации и формировании научно-методических подходов и технологий использования разработанных методов для анализа и прогнозирования состояния природно-технических систем Севера с использованием данных наблюдений и мониторинга.