РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОСТАВЛЕНИЯ ПРОГНОЗА ЛАВИННОЙ ОПАСНОСТИ, С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ИКТ И АППАРАТА НЕЙРОКОГНИТИВНЫХ АРХИТЕКТУР

Авторы

  • Р.И. Пупцев Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича», г. Санкт-Петербург, Россия

DOI:

https://doi.org/10.34753/HS.2022.4.3.244
+ Ключевые слова

машинное обучение, лавинное прогнозирование, снежные лавины, микросервисная архитектура, анализ данных, сбор данных

+ Аннотация

Развитие инфокоммуникационных технологий открывает большие возможности для создания систем прогнозирования лавинной опасности, а бурное развитие технологий контейнеризации и виртуализации позволяют в полной мере использовать концепцию микросервисной архитектуры. Данный подход позволяет в полной мере реализовать модульную систему с большим потенциалом масштабирования. Отдельные независимые модули можно заменять без потерь для остальных элементов системы, что позволяет экспериментировать с конкретными модулями для поиска наиболее оптимального метода прогнозирования лавинной опасности. Развитие аппарата машинного обучения открывает широкие возможности его применения для решения задачи прогнозирования. Использование зарекомендовавших себя методов может дать хорошие результаты и увеличить точность составления прогнозов лавинной опасности. В данной работе рассматриваются: проблема применения современных информационно-коммуникационных технологий и аппарата машинного обучения в области лавинного прогнозирования, а также источники данных для работы системы автоматизированного составления прогнозов лавинной опасности. Данные группируются, и каждая группа характеризуется параметрами пригодности для использования в автоматизированной системе прогнозирования, выделены наиболее важные данные для использования в работе подобной системы. Также составлен список требований, которым она должна удовлетворять. Разработан прототип системы прогнозирования фонового уровня лавинной опасности для горного региона Хибины. Прототип работает с использованием алгоритмов машинного обучения. Для работы моделей используется набор прогнозных метеопараметров, прогноз составляется на следующие сутки и обновляется каждый час. Кроме этого, запущена аналитическая модель для предсказания лавин из метелевых досок. В заключение работы приведены примеры отображения данных, полученных в результате работы моделей машинного обучения, предоставлен пример сообщения рассылки информации Телеграм-ботом. Отдельно необходимо выделить возможность интеграции системы с уже существующими системами сбора и анализа данных, встраивание уже зарекомендовавших себя систем позволит расширить их функционал и предоставить новые возможности для работы лавинных прогнозистов.

+ Биографии авторов

Р.И. Пупцев, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича», г. Санкт-Петербург, Россия

eLibrary (РИНЦ)
SPIN-
код

ORCID ID

7176-4840

0000-0003-2145-4274

+ Библиографические ссылки

Akkuratov V.N. Meteorologicheskie usloviya obrazovaniya lavin v Khibinakh [Meteorological conditions for the formation of avalanches in the Khibiny]. Materialy glyatsiologicheskikh issledovanii [Data of Glaciological Studies], 1966, no. 12, pp. 132–138.

Avalanche Bulletin Interpretation Guide. Edition November 2022. WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF (ed.). 2022.

URL: https://www.slf.ch/en/avalanche-bulletin-and-snow-situation/about-the-avalanche-bulletin/Interpretationshilfe_en.pdf.

Bianchi F.M., Grahn J., Eckerstorfer M., Malnes E., Vickers H. Snow avalanche segmentation in SAR images with Fully Convolutional Neural Networks. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2021, vol. 14, pp. 75–82. DOI: 10.1109/JSTARS.2020.3036914.

Blagovechshenskiy V.P., Zhdanov V.V. Opyt otsenki i prognoza lavinnoi opasnosti v Shveĭtsarii [Experience of evaluation and forecast of avalance danger in Switzerland]. Gidrometorologiya i ekologiya [Hydrometeorology and Ecology], 2019, No. 1 (92), pp. 178–190. (In Russian; abstract in English).

Kondrashov I.V. Prognoz lavin i nekotorykh kharakteristik snezhnosti v gorakh Kazakhstana [Forecast of avalanches and some characteristics of snow cover in the mountains of Kazakhstan]. Leningrad, Publ. Gidrometizdat, 1991. 72 p.

(In Russian).

Nowak S., Bartram L., Haegeli P. Designing for Ambiguity: Visual Analytics in Avalanche Forecasting. Proceedings of the International Conference on Visualisation, VIS (Virtual Event, 25–30 October 2020). Los Alamitos, California, Washington, Tokyo: IEEE Computer Society, 2020. DOI: 10.1109/VIS47514.2020.00023.

Solov'ev A.Yu. Geoinformatsionnye metody issledovaniya lavinnoi opasnosti na primere Khibinskogo gornogo massiva. Diss. … kand. geogr. Nauk [Geoinformation methods for studying avalanche danger on the example of the Khibiny mountain range. Ph. D. (Geography) Thesis]. Moscow, Publ. of Moscow State University, 2002. 143 p. (In Russian).

Statham G., Haegeli P., Greene E., Birkeland K., Israelson C., Tremper B., Stethem Ch.,

McMahon B., White B., Kelly J. A conceptual model of avalanche hazard. Natural Hazards, 2018, vol. 90, iss. 2, pp. 663–691. DOI: 10.1007/s11069-017-3070-5.

Techel F., Schweizer J. On using local avalanche danger level estimates for regional forecast verification. Cold Regions Science and Technology, 2017, vol. 177, pp. 55–62.

DOI: 10.1016/j.coldregions.2017.07.012.

Zhdanov V.V. Sovremennaya kontseptsiya razvitiya prognozov lavinnoi opasnosti (na primere prognozov v raione SLS Shymbulak) [Modern concept of development of forecasts of avalanche danger (on the example of forecasts in the area of avalanche station "Shymbulak")]. Gidrometorologiya i ekologiya [Hydrometeorology and Ecology], 2020, No. 2 (97), pp. 83–95.

(In Russian; abstract in English).

Rukovodstvo po snegolavinnym rabotam (vremennoe) [Avalanche Manual (Temporary)]. Leningrad, Publ. Gidrometizdat, 1965. 397 p.

(In Russian).

+ Читать статью онлайн

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Загрузки

Опубликован

20-04-2023

Как цитировать

Р.И. Пупцев. (2023). РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОСТАВЛЕНИЯ ПРОГНОЗА ЛАВИННОЙ ОПАСНОСТИ, С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ИКТ И АППАРАТА НЕЙРОКОГНИТИВНЫХ АРХИТЕКТУР. Гидросфера. Опасные процессы и явления, 4(3), 244–254. https://doi.org/10.34753/HS.2022.4.3.244

Выпуск

Раздел

Материалы конференций
Loading...