Цифровые инфраструктуры пространственных данных и модели метагеосистем территорий для устойчивого развития регионов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-27-00651

НазваниеЦифровые инфраструктуры пространственных данных и модели метагеосистем территорий для устойчивого развития регионов

Руководитель Ямашкин Анатолий Александрович, Доктор географических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва" , Республика Мордовия

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-712 - Геоинформатика, дистанционное зондирование Земли и географическая картография

Ключевые слова инфраструктуры пространственных данных, модели метагеосистем, геосистемный подход, геопорталы, машинное обучение, данные дистанционного зондирования Земли, пространственные данные

Код ГРНТИ36.23.25

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Развитие глобальных экологических проблем и их метахронный характер проявления в географической оболочке определяет актуальность развития цифровых инфраструктур пространственных данных и разработки моделей метагеосистем территорий, формирующих в результате сложного взаимодействия природных, социальных и техногенных факторов. Перспективность этого направления развития науки многоплановое: оперативное картографирование широкого спектра природных процессов, формирование систем многоцелевого использования возобновляемых ресурсов, диагностика изменяющихся систем жизнеобеспечения, прогнозирование социально-экономических и природно-техногенных чрезвычайных экологических ситуаций. Цель проекта – разработка новых технологий интеграции, интеллектуального анализа и распространения больших геопространственных данных для планирования устойчивого эколого-социально-экономического развития регионов России и обеспечения лидирующих позиций страны в ключевых направлениях цифровой экономики. Для достижения поставленной цели будут последовательно решены следующие задачи: 1) Анализ и систематизация отечественного и международного опыта проектирования, верификации, актуализации и практического использования цифровых ИПД для целей гармонизации взаимодействия природных, социальных и производственных подсистем, устойчивого развитии территорий. Критический анализ существующих международных, государственных, региональных, муниципальных (локальных) геопортальных систем, обеспечивающих синтез, структуризацию, визуализацию и распространение пространственно распределенных данных о метагеосистемах для информационной поддержки управленческих решений в области устойчивого эколого-социально-экономического развития, с целью обоснования эффективной концептуальной модели проблемно-ориентированной геопортальной системы. 2) Разработка опорных принципов проектирования тестовых полигонов и формирование системы тестовых полигонов в зоне контакта лесостепи пластово-ярусной Приволжской возвышенности и лесных ландшафтах Окско-Донской низменности для разработки и тестирования автоматических и автоматизированных методик картографирования метагеосистем, моделирования геоэкологических процессов, мониторинга состояния развития геоэкологических ситуаций с использованием данных ДЗЗ. 3) Разработка и формирование модели функционального геоэкологического зонирования северной лесостепи западных склонов пластово-ярусной Приволжской возвышенности и краевой части лесных геосистем пластовой Окско-Донской низменности в границах Республики Мордовия, основанной на подходах поляризации культурного ландшафта и выделении хозяйственного каркаса и зон экологического равновесия. 4) Разработка новых методов и алгоритмов геоинформационного анализа структуры метагеосистем на основе синтетического ландшафтного картографирования на базе данных ДЗЗ, методологии глубокого машинного обучения, расчета цифровых параметров морфометрии геосистем и их биологического разнообразия, анализа процессов хозяйственного освоения и развития геоэкологических проблем. Проектирование подходов геоэкологического прогнозирования развития геоэкологических ситуаций на основе геоинформационных технологий и методик анализа данных ДЗЗ, в том числе созданных алгоритмов глубокого машинного обучения. 5) Разработка цифровых моделей геосистем для диагностики экологических ситуаций: методология создания баз данных моделирования цифровых геосистем и их интеграции в метагеосистемы; построения и геоэкологического анализа цифровых моделей геосистем; обоснования многомерного геоэкологического моделирования и анализа техногенного загрязнения геосистем; диагностики природной и техногенной обусловленности вариабельности концентраций микроэлементов. 6) Разработка методологии и методов проектирования геопортальных систем для визуализации и моделирования метагеосистем и исследования структуры сложных геоэкологических ситуаций. Повышение точности и оперативности диагностики пространственно-временных изменений метагеосистем основывается на внедрение в практику интеллектуальных систем, технологий глубокого машинного обучения, применяемых для сопряженного анализа данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), результатов мониторинга экологических, социальных и экономических процессов в развитии территорий. Центральное внимание в проекте уделяется проблеме создания эффективного архитектурного решения географических информационных систем, как инструмента решения задачи интеграции, каталогизации, распространения и визуализации пространственных данных с целью обеспечения поддержки принятия управленческих решений в области оптимизации развития цифровой экономики Российской Федерации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ямашкин А.А., Зарубин О.А., Ямашкин С.А. Методика функционального геоэкологического зонирования метагеосистем для целей устойчивого эколого-социально-экономического развития региона (на примере Республики Мордовия) International Agricultural Journal, International Agricultural Journal. – 2022. – Т. 65. – № 3. – DOI 10.55186/25876740_2022_6_3_9 (год публикации - 2022)
10.55186/25876740_2022_6_3_9

2. Ямашкин А.А., Ямашкин С.А. Синтез и распространение пространственных данных о метагеосистемах для информационной поддержки управленческих решений Региональные Геосистемы, Региональные геосистемы. – 2022. – Т. 46. – № 2. – С. 241-253. (год публикации - 2022)
10.52575/2712-7443-2022-46-2-241-253

3. Ямашкин А.А., Зарубин О.А., Ямашкин С.А. Цифровые технологии в образовании для планирования устойчивого развития регионов: концепция проекта и первые результаты Столыпинский вестник, Столыпинский вестник. – 2022. – Т. 4. – № 2. (год публикации - 2022)
10.55186/27131424_2022_4_2_6

4. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А. Классификация метагеосистем с применением моделей машинного обучения Геодезия и картография, Геодезия и картография. – 2022. – Т. 83. – № 7. – С. 25-38. (год публикации - 2022)
10.22389/0016-7126-2022-985-7-25-38

5. Ямашкин А.А., Ямашкин С.А. Анализ метагеосистем полигона «Инерка» посредством ансамблей моделей машинного обучения ИНТЕРКАРТО. ИНТЕРГИС, ИнтерКарто. ИнтерГИС, 2022. Т. 28. Ч. 1. с. 613-628 (год публикации - 2022)
10.35595/2414-9179-2022-1-28-613-628

6. Ямашкин С., Ямашкин А., Радованович М., Петрович М., Ямашкина Е. Classification of Metageosystems by Ensembles of Machine Learning Models International Journal of Engineering Trends and Technology, International Journal of Engineering Trends and Technology, vol. 70, no. 9, pp. 258-268, 2022. (год публикации - 2022)
10.14445/22315381/IJETT-V70I9P226

7. Ямашкин С. А., Ямашкина Е. О., Никулин В. В. Анализ межкомпонентных связей в метагеосистемах на основе имитационного моделирования Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика, Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – 2022. – № 4. – С. 78-87 (год публикации - 2022)
10.24143/2073-5529-2022-4-78-87

8. Ямашкин А. А., Ямашкин С. А. Геопорталы как инструмент доступа к облачным хранилищам данных о метагеосистемах Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле., Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле. 2022. Т. 22, вып. 4. С. 251–261 (год публикации - 2022)

9. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Федосин С.А., Моисеев С.С. Анализ, обработка и управление информацией в инфраструктурах пространственных данных Материалы XI Всероссийской научной конференции "Системный синтез и прикладная синергетика" (год публикации - 2022)

10. Ямашкин А.А., Ямашкин С.А., Зарубин О.А., Кирюшин А.В., Агеева А.Р. Ландшафтно-экологическое зонирование территории для решения задач управления регионами Материалы V всероссийской межведомственной научно-практической конференции с международным участием «Муниципальные образования регионов России: проблемы исследования, развития и управления», Материалы V всероссийской межведомственной научно-практической конференции с международным участием «Муниципальные образования регионов России: проблемы исследования, развития и управления». – 2022. – С. 840–845. (год публикации - 2022)

11. Ямашкин С. А., Ямашкин А. А., Камаева А. А., Ямашкина Е. О. Configuring and Optimizing of Convolutional Neural Networks for Analyzing the Structure of Metageosystems Lecture Notes in Networks and Systems (год публикации - 2022)
10.1007/978-3-031-21438-7_28

12. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Зарубин О.А., Кирюшин А.В. Геосистемный подход в развитии методов и алгоритмов анализа пространственных данных Инженерный вестник Дона, Инженерный вестник Дона. – 2022. – № 11. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n11y2022/8008 (год публикации - 2022)

13. Ямашкин С.А., Ямашкина Е.О., Ямашкин А.А. Integration of Neural Network Models in Spatial Data Analysis Systems 2022 6th International Scientific Conference on Information, Control, and Communication Technologies (ICCT-2022) (год публикации - 2022)

14. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Радованович М.М., Петрович М.Д., Ямашкина Е.О. Geoportal Systems as an Access Point to Spatial Data Infrastructure Lecture Notes in Networks and Systems (год публикации - 2022)
10.1007/978-3-031-21435-6_51

15. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Зарубин О.А., Кирюшин А.В. Многофакторный анализ межкомпонентных связей в геосистемах на основе имитационного моделирования и численных методов Инженерный вестник Дона, Инженерный вестник Дона. – 2022. – № 11. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n11y2022/8028 (год публикации - 2022)

16. Ямашкин А. А., Ямашкин С. А., Ручин А. Б. Концепция метагеосистем паломническо-туристского кластера Мордовии «Санаксарь – Темников» Финно-угорский мир (год публикации - 2023)

17. Ямашкин С., Ямашкин А., Радованович М., Петрович М., Ямашкина Е. Metageosystem Analysis Based on a System of Machine Learning and Simulation Algorithms International Journal of Engineering Trends and Technology (год публикации - 2022)

18. Ямашкин С., Ямашкин А., Радованович М., Жулина М., Петрович М. Development of meta-geosystems of tourist and recreational clusters Indonesian Journal of Geography (год публикации - 2023)

19. Ямашкин А. А., Ямашкин С. А., Гераськин М. М., Зарубин О. А., Москалева С. А. Ландшафтные методы и цифровые технологии в землеустроительной практике : учеб. пособие Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2022. – 80 с., Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2022. – 80 с. (год публикации - 2022)

20. Ямашкин А.А., Зарубин О.А., Ямашкин С.А. Цифровые технологии анализа геопространственных данных для целей устойчивого развития региона: опыт Мордовского университета Московский экономический журнал, Московский экономический журнал. – 2022. – Т. 7. – № 5. – DOI 10.55186/2413046X_2022_7_5_271 (год публикации - 2022)
10.55186/2413046X_2022_7_5_271

21. Ямашкин А.А., Ямашкин С.А., Байчурин М.Р., Токарев А.А., Лямзина И.С. Тестовые полигоны для диагностики состояния геосистем и развития методов интерпретации данных дистанционного зондирования Земли Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология, Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. – 2022. – № 4. – С. ХХХ. (год публикации - 2022)

Публикации

1. Ямашкин А.А., Ямашкин С.А., Куманькин Д.С., Скворцов М.А. Информационные ресурсы регионального геопортала как основа управления метагеосистемами региона Нелинейный мир, Нелинейный мир. 2023. Т. 21. № 2. С. 47-60. (год публикации - 2023)
10.18127/j20700970-202302-04

2. Ямашкин А.А., Ямашкин С.А. Управление территориальными системами культурного ландшафта Инженерный вестник Дона, Инженерный вестник Дона. 2023. № 3 (99). С. 171-181. (год публикации - 2023)

3. Ямашкин С.А. Управление в организационных системах на основе пространственных данных: геопортальный подход Современные наукоемкие технологии, Современные наукоемкие технологии. 2023. № 3. С. 57-61. (год публикации - 2023)
10.17513/snt.39556

4. Камаева А.А., Ротанов А.С., Тепаева Ю.Е., Ямашкин С.А. Применение нейросетевых подходов для сегментации геопространственных изображений при решении задач управления территориальными системами Инженерный вестник Дона, Инженерный вестник Дона. 2023. № 2 (98). С. 224-234. (год публикации - 2023)

5. Ямашкин С.А., Ямашкина Е.О. Geoportals as a Problem-oriented Solution for Territorial Systems Management Proceedings of the 2023 International Conference on Information, Control, and Communication Technologies (год публикации - 2023)

6. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Федосин С.А. Геопорталы в решении задачи управления пространственно-распределенными системами V Международная научная конференция по проблемам управления в технических системах (ПУТС-2023). Сборник докладов. Санкт-Петербург. 26 – 28 сентября 2023 г. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 298 с., V Международная научная конференция по проблемам управления в технических системах (ПУТС-2023). Сборник докладов. Санкт-Петербург. 26 – 28 сентября 2023 г. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 28-31 с. (год публикации - 2023)

7. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Федосин С.А. Geoportals in Solving the Problem of Control Over Spatially Distributed Systems IEEE International Conference on Control in Technical Systems (CTS), 2023 V International Conference on Control in Technical Systems (CTS), Saint Petersburg, Russian Federation, 2023, pp. 28-31 (год публикации - 2023)
10.1109/CTS59431.2023.10288771

8. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Шабайкина В.А., Зарубин О.А., Кирюшин А.В. Геоинформационное моделирование метагеосистем города для принятия управленческих решений в сфере экологии Успехи современного естествознания, Успехи современного естествознания. 2023. № 8. С. 76-85. (год публикации - 2023)
10.17513/use.38091

9. Ямашкин С.А. Управление природно-социально-производственными системами посредством геопорталов Современные наукоемкие технологии, Современные наукоемкие технологии. 2023. № 7. С. 122-128. (год публикации - 2023)
10.17513/snt.39705

10. Ямашкин А.А., Ямашкин С.А. Управление метагеосистемами региона на основе идентификации, анализа и мониторинга рисков ИнтерКарто. ИнтерГИС, ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2023. Т. 29. Ч. 1. С. 123–142. (год публикации - 2023)
10.35595/2414-9179-2023-1-29-110-120

11. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Управление природно-социально-производственными системами на основе концепции интернета вещей: геопортальный подход Геодезия и Картография, Геодезия и картография. – 2023. – № 9. – С. 34–43 (год публикации - 2023)
10.22389/0016-7126-2023-999-9-34-43

12. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Радованович М.М., Петрович М.Д., Ямашкина Е.О. Risk-Oriented Geoportal Systems and the Internet of Things as a Tool for Managing Metageosystems International Journal of Engineering Trends and Technology, International Journal of Engineering Trends and Technology, 2023, 71(11), p. 159–170 (год публикации - 2023)
10.14445/22315381/IJETT-V71I11P217

13. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А. Design and Deployment of Geoportal Systems to Provide Support for Management Decision-Making in Natural-Social-Production Systems 2023 16th International Conference Management of large-scale system development (MLSD), 2023 16th International Conference Management of large-scale system development (MLSD), Moscow, Russian Federation, 2023, pp. 1-5 (год публикации - 2023)
10.1109/MLSD58227.2023.10304050

14. Ямашкин А.А., Ямашкин С. А., Суслов Р. В., Агеева А. Р., Рычкова О. В. Агроландшафты в структуре метагеосистем Московский экономический журнал, Московский экономический журнал. 2023. Т. 8. № 8. (год публикации - 2023)
10.55186/2413046X_2023_8_8_410

15. Бершадский А.М., Ямашкин С.А. Управление природно-социально-производственными системами на основе пространственных данных Современные наукоемкие технологии, Современные наукоемкие технологии. – 2023. – № 10 – С. 10-17 (год публикации - 2023)
10.17513/snt.39785

16. Зарубин О.А., Рычкова О.В., Агеева А.Р. Функциональное геоэкологическое зонирование метагеосистем региона (на примере Республики Мордовия) Успехи современного естествознания, Успехи современного естествознания. 2023. № 9. С. 28-34. (год публикации - 2023)
10.17513/use.38099

17. Зарубин О.А., Кирюшин А.В., Агеева А.Р., Рычкова О.В. Каркасный подход в функциональном геоэкологическом зонировании метагеосистем культурного ландшафта региона Московский экономический журнал, Московский экономический журнал. 2023. Т. 8. № 8. (год публикации - 2023)
10.55186/2413046X_2023_8_8_409

18. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Радованович М.М., Петрович М.Д., Ямашкина Е.О. Implementation of geoportals as a problem-oriented tool for managing natural-social-production systems Lecture Notes in Networks and Systems (год публикации - 2023)

19. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Ротанов А.С., Тепаева Ю.Е., Ямашкина Е.О., Коваленко С.М. Geoportals in Solving the Problem of Natural Hazards Monitoring Lecture Notes in Networks and Systems (год публикации - 2023)

20. Ямашкин А. А., Макаров В. З., Ямашкин С. А. Принципы и методы исследования структуры метагеосистем для проектирования паломническо-туристского кластера Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Науки о Земле (год публикации - 2023)

21. Ямашкин А. А., Ямашкин С. А. Цифровые инфраструктуры пространственных данных и модели метагеосистем территорий для устойчивого развития регионов Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2023. – 208 с., Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2023. – 208 с. (год публикации - 2023)

22. Ямашкин С.А., Ямашкин А.А. Проектирование и развертывание геопортальных систем для обеспечения поддержки принятия управленческих решений в природно-социально-производственных системах Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD’2023): труды Шестнадцатой международной конференции, 26–28 сентября 2023 г., Москва, Управление развитием крупномасштабных систем (MLSD’2023): труды Шестнадцатой международной конференции, 26–28 сентября 2023 г., Москва. – Электрон. текстовые дан. (128,0 Мб). – М.: ИПУ РАН, 2023. – с. 1515-1522. (год публикации - 2023)
10.25728/mlsd.2023.1515

23. Ямашкин А.А., Ямашкин С.А. Проектирование и разработка геопортальных систем для обеспечения поддержки процессов принятия управленческих решений в области устойчивого развития регионов Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология (год публикации - 2024)