为监测和预防乌克兰森林火灾开发决策支持系统

Н. В. Головіна
{"title":"为监测和预防乌克兰森林火灾开发决策支持系统","authors":"Н. В. Головіна","doi":"10.35546/kntu2078-4481.2024.2.21","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"У статті наведено результати дослідження та розробки системи підтримки прийняття рішень для моніторингу та попередження лісових пожеж в Україні. Було розглянуто проблематику лісових пожеж на території України. Досліджено традиційні методи моніторингу та фіксації лісових пожеж. Виявлено їх недосконалість. Наведено огляд літератури, що займається розглядом даної проблеми. У статті зазначено, що традиційні методи моніторингу та попередження лісових пожеж, такі як наземні патрулі та спостереження з повітря, часто є неефективними та дорогими. Використання сучасних технологій, таких як дистанційне зондування Землі, штучний інтелект та системи підтримки прийняття рішень (СППР), може значно покращити ефективність моніторингу та попередження лісових пожеж. Саме тому є важливою проблематика розроблення програмного забезпечення, яке забезпечило б виявлення лісових пожеж, є вкрай важливою. Дослідження виконано з використанням знімків з відкритих джерел NASA Earth Observatory. Для обробки та аналізу супутникових зображень використано бібліотеки Python: Keras, TensorFlow, PyTorch. За допомогою методів моделювання спроєктовано архітектуру системи та показано варіанти використання. У статті описано поняття СППР. При розробці СППР для моніторингу та попередження лісових пожеж в Україні було виявлено потреби користувачів та побудовано діаграму варіантів використання. Було описано основні компоненти створюваної системи та розроблено архітектуру. Розглянуто принципи роботи алгоритму СППР для аналізу зображень. Спочатку дані зображень зчитуються та приводяться до одного формату. Далі за допомогою методів навчання нейромережі потрібно видалити шум, сегментувати зображення, виділивши зони вогню, перетворити колір, проаналізувати межі та ключові точки. На основі цього формується оцінка зображення. Алгоритм повторюється протягом кількох циклів для отримання більш точних результатів передбачення. Після первинної обробки зображень та їх аналізу було розроблено алгоритм навчання нейронної мережі. У результаті було побудовано модель згорткової нейронної мережі, точність якої сягає 92%. Розроблена система підтримки прийняття рішень показує гарні результати виявлення вогню на ранніх стадіях, але є ще можливості для подальшого вдосконалення алгоритму.","PeriodicalId":518826,"journal":{"name":"Вісник Херсонського національного технічного університету","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2024-07-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"РОЗРОБЛЕННЯ СИСТЕМИ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ ТА ПОПЕРЕДЖЕННЯ ЛІСОВИХ ПОЖЕЖ В УКРАЇНІ\",\"authors\":\"Н. В. Головіна\",\"doi\":\"10.35546/kntu2078-4481.2024.2.21\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"У статті наведено результати дослідження та розробки системи підтримки прийняття рішень для моніторингу та попередження лісових пожеж в Україні. Було розглянуто проблематику лісових пожеж на території України. Досліджено традиційні методи моніторингу та фіксації лісових пожеж. Виявлено їх недосконалість. Наведено огляд літератури, що займається розглядом даної проблеми. У статті зазначено, що традиційні методи моніторингу та попередження лісових пожеж, такі як наземні патрулі та спостереження з повітря, часто є неефективними та дорогими. Використання сучасних технологій, таких як дистанційне зондування Землі, штучний інтелект та системи підтримки прийняття рішень (СППР), може значно покращити ефективність моніторингу та попередження лісових пожеж. Саме тому є важливою проблематика розроблення програмного забезпечення, яке забезпечило б виявлення лісових пожеж, є вкрай важливою. Дослідження виконано з використанням знімків з відкритих джерел NASA Earth Observatory. Для обробки та аналізу супутникових зображень використано бібліотеки Python: Keras, TensorFlow, PyTorch. За допомогою методів моделювання спроєктовано архітектуру системи та показано варіанти використання. У статті описано поняття СППР. При розробці СППР для моніторингу та попередження лісових пожеж в Україні було виявлено потреби користувачів та побудовано діаграму варіантів використання. Було описано основні компоненти створюваної системи та розроблено архітектуру. Розглянуто принципи роботи алгоритму СППР для аналізу зображень. Спочатку дані зображень зчитуються та приводяться до одного формату. Далі за допомогою методів навчання нейромережі потрібно видалити шум, сегментувати зображення, виділивши зони вогню, перетворити колір, проаналізувати межі та ключові точки. На основі цього формується оцінка зображення. Алгоритм повторюється протягом кількох циклів для отримання більш точних результатів передбачення. Після первинної обробки зображень та їх аналізу було розроблено алгоритм навчання нейронної мережі. У результаті було побудовано модель згорткової нейронної мережі, точність якої сягає 92%. Розроблена система підтримки прийняття рішень показує гарні результати виявлення вогню на ранніх стадіях, але є ще можливості для подальшого вдосконалення алгоритму.\",\"PeriodicalId\":518826,\"journal\":{\"name\":\"Вісник Херсонського національного технічного університету\",\"volume\":null,\"pages\":null},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2024-07-01\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Вісник Херсонського національного технічного університету\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.2.21\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Вісник Херсонського національного технічного університету","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.2.21","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

摘要

文章介绍了乌克兰森林火灾监测和预防决策支持系统的研发成果。文章研究了乌克兰的森林火灾问题。研究了监测和记录森林火灾的传统方法。揭示了这些方法的不完善之处。文章回顾了有关这一问题的文献。文章指出,监测和预防森林火灾的传统方法,如地面巡逻和空中观察,往往效率低下且成本高昂。遥感、人工智能和决策支持系统(DSS)等现代技术的使用可以大大提高森林火灾监测和预防的效率。因此,开发可确保森林火灾探测的软件问题就显得极为重要。这项研究是利用美国国家航空航天局地球观测站的开源图像进行的。Python 库用于处理和分析卫星图像:Keras、TensorFlow 和 PyTorch。使用建模方法设计了系统架构,并展示了使用选项。文章介绍了 IPSS 的概念。在开发用于监测和预防乌克兰森林火灾的 ISMS 系统时,确定了用户的需求并构建了用例图。描述了系统的主要组件并开发了架构。考虑了用于图像分析的 PCA 算法的运行原理。首先,读取图像数据并转换为单一格式。然后,利用神经网络训练方法去除噪声,通过突出火灾区域对图像进行分割,转换颜色,分析边界和关键点。在此基础上,生成图像评分。该算法会重复多次,以获得更准确的预测结果。在初步图像处理和分析之后,开发了一种神经网络训练算法。结果,建立的卷积神经网络模型准确率达到 92%。所开发的决策支持系统在早期火灾探测方面显示出良好的效果,但该算法仍有进一步改进的空间。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
РОЗРОБЛЕННЯ СИСТЕМИ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ ТА ПОПЕРЕДЖЕННЯ ЛІСОВИХ ПОЖЕЖ В УКРАЇНІ
У статті наведено результати дослідження та розробки системи підтримки прийняття рішень для моніторингу та попередження лісових пожеж в Україні. Було розглянуто проблематику лісових пожеж на території України. Досліджено традиційні методи моніторингу та фіксації лісових пожеж. Виявлено їх недосконалість. Наведено огляд літератури, що займається розглядом даної проблеми. У статті зазначено, що традиційні методи моніторингу та попередження лісових пожеж, такі як наземні патрулі та спостереження з повітря, часто є неефективними та дорогими. Використання сучасних технологій, таких як дистанційне зондування Землі, штучний інтелект та системи підтримки прийняття рішень (СППР), може значно покращити ефективність моніторингу та попередження лісових пожеж. Саме тому є важливою проблематика розроблення програмного забезпечення, яке забезпечило б виявлення лісових пожеж, є вкрай важливою. Дослідження виконано з використанням знімків з відкритих джерел NASA Earth Observatory. Для обробки та аналізу супутникових зображень використано бібліотеки Python: Keras, TensorFlow, PyTorch. За допомогою методів моделювання спроєктовано архітектуру системи та показано варіанти використання. У статті описано поняття СППР. При розробці СППР для моніторингу та попередження лісових пожеж в Україні було виявлено потреби користувачів та побудовано діаграму варіантів використання. Було описано основні компоненти створюваної системи та розроблено архітектуру. Розглянуто принципи роботи алгоритму СППР для аналізу зображень. Спочатку дані зображень зчитуються та приводяться до одного формату. Далі за допомогою методів навчання нейромережі потрібно видалити шум, сегментувати зображення, виділивши зони вогню, перетворити колір, проаналізувати межі та ключові точки. На основі цього формується оцінка зображення. Алгоритм повторюється протягом кількох циклів для отримання більш точних результатів передбачення. Після первинної обробки зображень та їх аналізу було розроблено алгоритм навчання нейронної мережі. У результаті було побудовано модель згорткової нейронної мережі, точність якої сягає 92%. Розроблена система підтримки прийняття рішень показує гарні результати виявлення вогню на ранніх стадіях, але є ще можливості для подальшого вдосконалення алгоритму.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
0
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信