Лаборатория геоинформатики и геомагнитных исследований
Задачи лаборатории
Лаборатория создана для развития новых подходов к обработке больших объемов сложной геофизической информации на основе технологий географических информационных систем (ГИС) и методов нечеткой логики и нечеткой математики. Предусматривается развитие новых математических подходов и адаптация существующих методов распознавания образов для изучения магнитного поля Земли и решения других геофизических задач. Отдельной обширной задачей является развитие методов распознавания возмущений с заданной морфологией на временных рядах геомагнитных данных. Деятельность лаборатории осуществляется по следующим направлениям:
- Распознавание образов
- Развитие теоретико-алгоритмической базы распознавания;
- Создание авторских программных продуктов;
- Задачи распознавания по магнитным данным;
- Другие геофизические и геологические задачи распознавания;
- Создание аналитической многодисциплинарной ГИС
- Составление многодисциплинарных баз геопространственных данных по наукам о Земле;
- Создание и публикация тематических ГИС-сервисов в сети Интернет;
- Адаптация разработанных в ГЦ РАН алгоритмов распознавания образов и их интеграция в единой геоинформационной среде с базами геопространственных данных;
- Развертывание магнитных наблюдений и создание российского сегмента ИНТЕРМАГНЕТ
- Создание пяти новых российских обсерваторий ИНТЕРМАГНЕТ как совместных обсерваторий ГЦ РАН и институтов региональных отделений РАН;
- Осуществление мобильных магнитных наблюдений;
Актуальность направления исследований
Для современного этапа развития геофизики характерен переход от моделей общего характера, основанных в основном на применении общих физических закономерностей, к моделям описания конкретных геофизических объектов и структур. Объекты геофизических исследований обычно обладают сложной внутренней структурой и изменяются со временем. Для таких объектов критерий повторяемости условий опыта (в отличие от более простых физических систем) может не выполняться. Следствием этого является определенная общность методологических подходов между геологией и геофизикой и областями гуманитарного знания со значительной нечеткостью используемых понятий и характеристик и большой ролью трудно формализуемого мнения отдельных экспертов.
Нечеткая информация обычно обрабатывается специалистами-экспертами. Однако, ввиду огромного объема исходных данных, такое решение может оказаться практически нереализуемым. Отсюда возникает задача автоматизированного анализа большого объема фактической информации при отсутствии вполне четко и однозначно сформулированных критериев и признаков исследуемых объектов. Для решения таких задач используются методы распознавания образов, в частности, экспертные системы и алгоритмы обработки данных на основе нечеткой логики. Также для этих целей разрабатываются и используются методы кластеризации и морфологического анализа.
Опыт сопоставления получаемых результатов с результатами применения классических подходов (например, статистических) дает основание предположить, что методы, разрабатываемые в ГЦ РАН, оказываются эффективнее при определенной нехватке фактической информации и/или при обработке более сложно устроенных сигналов. В этих случаях классические методы дают менее устойчивые результаты. Наоборот, при достаточном объеме данных для эффективной работы классических статистических методов, они оказываются эффективнее (за счет большей простоты реализации и большей определенности получаемых результатов).
Интенсивное накопление пространственных данных требует использования эффективных и современных информационных технологий анализа. Для получения новых фундаментальных научных обобщений перспективным подходом является использование современных ГИС, предоставляющих доступ к данным различной тематики и позволяющих выполнять как традиционные операции по работе с массивами пространственных данных, так и сложный анализ. Создаваемая ГИС предназначена для организации сбора и накопления тематической информации и предоставления на основе ее анализа и обработки достоверных природных, социально-экономических, экологических, статистических и иных данных с привязкой к конкретным географическим объектам (областям).
Основные достижения лаборатории
Созданный лабораторией новый подход к дискретным данным называется дискретный математический анализ (ДМА). Он основан на моделировании дискретных аналогов фундаментальных математических понятий с помощью нечеткой логики. ДМА представляет собой серию алгоритмов для анализа данных: кластеризации, трассирования, сглаживания и прогнозирования временных рядов, их морфологического анализа, поиска в них трендов и так далее.
ДМА имеет две группы приложений к анализу данных. Первая группа приложений связана с поиском сгущений в конечных метрических пространствах. К ней относятся алгоритм кластеризации «Роден», алгоритм выявления сгущений «Кристалл» и алгоритм «Монолит» для обнаружения плотных областей в многомерных массивах геофизических данных. Вторая группа — распознавание возмущений на временных рядах. В рамках ДМА созданы алгоритмы DRAS и FLARS, являющиеся моделированием логики интерпретатора, с целью ее дальнейшего автоматизированного использования для анализа больших массивов данных, и FCARS, выполняющий также определение границ аномалий. На основе методов ДМА и нечеткой логики разрабатывается серия алгоритмов, направленных на автоматизированное распознавание возмущений на магнитограммах.
В лаборатории ведутся работы по созданию многодисциплинарной аналитической ГИС, включающей в себя цифровые тематические карты по территории России и сопредельных государств, а также всего мира. Непрерывно ведется информационное наполнение базы пространственных данных системы тематическими слоями, полученными из многочисленных российских и зарубежных научных институтов и учреждений. Доступ к пространственным данным в виде тематических цифровых карт осуществляется с помощью картографических веб-сервисов. Все цифровые слои пространственных данных и соответствующая атрибутивная информация хранятся централизованно на ГИС-сервере с обеспечением доступа в многопользовательском режиме. Доступ к описанию ГИС, метаданным, а также опубликованным веб-сервисам осуществляется посредством единого веб-ресурса: http://gis.gcras.ru/.
Веб-ресурсы
- Интеллектуальная ГИС «Данные наук о Земле по территории России»;
- Аналитическая ГИС для комплексного изучения, прогнозирования и оценки стратегического сырья России;
- Интерактивная ГИС многокритериальной оценки сейсмической опасности;
- Параметры космической погоды;
- База данных виртуальных магнитограмм.
- Прогнозирование положения аврорального овала и его интенсивности
![Соловьев А.А.](/fotos/SolovievA.jpg)
Соловьёв Анатолий Александрович
Краткая научная биография
Полная научная биография
Публикации
![Агаян С.М.](/fotos/agayan.jpg)
Агаян Сергей Мартикович
Краткая научная биография
Полная научная биография
Публикации
![Гетманов В.Г.](/fotos/Getmanov.jpg)
Гетманов Виктор Григорьевич
Краткая научная биография
Публикации
![Лебедев C.А.](/fotos/lebedev.jpg)
Лебедев Сергей Анатольевич
Краткая научная биография
Полная научная биография
Публикации
![Лушников А.А.](/fotos/Lushnikov_A_A.jpg)
Лушников Алексей Алексеевич
Краткая научная биография
Полная научная биография
Публикации
![Алeшин И.М.](/fotos/Aleshin.jpg)
Алёшин Игорь Михайлович
Краткая научная биография
Полная научная биография
Публикации
![Костяной А. Г.](/fotos/Kostianoy.jpg)
Костяной Андрей Геннадьевич
![Козырева О.В.](/fotos/Kozyreva_OV.jpg)
Козырева Ольга Васильевна
![Сидоров Р.В.](/fotos/Sidorov.jpg)
Сидоров Роман Викторович
Краткая научная биография
Полная научная биография
Публикации
![Воробьев А.В.](/fotos/Vorobev.jpg)
Воробьев Андрей Владимирович
Краткая научная биография
Полная научная биография
Публикации
![Воробьева И.А.](/fotos/Vorobieva.jpg)
Воробьева Инесса Анатольевна
![Сахаров Я.А.](/fotos/Sakharov_YaA.jpg)
Сахаров Ярослав Алексеевич
![](/fotos/Yagova_NV.jpg)
Ягова Надежда Викторовна
![](/fotos/Firsov.jpg)
Фирсов Илья Андреевич
![](/fotos/Perederin.jpg)
Передерин Федор Викторович
![Сергеев В. Н.](/fotos/Sergeev_VN.jpg)
Сергеев Владимир Николаевич
![Антипова А.А.](/fotos/Antipova.jpg)
Антипова Анастасия Олеговна
![Костяная Е. А.](/fotos/Kostianaia.jpg)
Костяная Евгения Андреевна
![Сапронов Д. С.](/fotos/Sapronov.jpg)
Сапронов Дмитрий Сергеевич
![Лисенков И. А.](/fotos/Lisenkov.jpg)
Лисенков Иван Александрович
![Лисенков И. А.](/fotos/Shcherbakov.jpg)
Щербаков Валерий Максимович