Анотація до роботи:

Кравченко О.М. Моделі, методи та інформаційні технології моніторингу стану рослинності та ґрунту. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 — інформаційні технології. — Інститут космічних досліджень Національної академії наук України та Національного космічного агентства України. — Київ, 2009.

У дисертаційній роботі розв’язано науково-прикладну задачу створення інформаційної технології моніторингу стану рослинності та ґрунту на основі системного підходу, аналізу та побудови каскаду взаємозалежних моделей, розв’язання обернених задач та асиміляції даних. Запропоновано метод розв’язання оберненої задачі для радіаційних моделей рослинного покриву на основі нейронних мереж густини суміші. На основі побудованої ймовірносної моделі розроблено та реалізовано новий метод оцінки параметрів рослинного покриву за даними дистанційного зондування в оптичному діапазоні. Вдосконалено методи побудови оптичного потоку Лукаса-Кенеда та Хорна-Шанка, які призначено для аналізу відеозображень у випадку низької частоти дискретизації кадрів. Отримані модифікації методів використані для відновлення полів вітру за даними геостаціонарних метеорологічних супутників. Розроблено інформаційну технологію моніторингу стану грунту на основі каскаду гідрометеорологічних моделей, що складається з моделі чисельного прогнозування погоди WRF та моделі волого- та теплопереносу в системі «ґрунт-рослина-атмосфера» NOAH. Теоретичні результати реалізовано у вигляді програмного забезпечення системи супутникового моніторингу поверхні суші, яке задовольняє міжнародним стандартам ISO та OGC. Розроблені сервіси зареєстровано в пілотній архітектурі системи систем GEOSS.

У дисертаційній роботі розв’язано науково-прикладну задачу створення інформаційної технології моніторингу стану рослинності та ґрунтів на основі системного підходу, аналізу та побудови каскаду взаємозалежних моделей, розв’язання обернених задач та асиміляції даних. Спроектовану систему реалізовано у вигляді сертифікованих програмних сервісів моніторингу поверхні суші в межах українського сегменту системи GEOSS.

1. Виконано аналіз методів асиміляції даних, які застосовуються для розв’язання задач моніторингу параметрів поверхні суші показав, що за критерієм обчислювальної складності оптимальним є нейромережевий підхід. Показано, що традиційні нейромережеві моделі з квадратичним критерієм якості навчання не дозволяють оцінити похибки моделювання.

2. Розроблено та реалізовано новий метод оцінки параметрів рослинного покриву на основі нейромережевої ймовірносної моделі, що оцінює похибку відновлення параметрів в 3 рази краще, ніж традиційний персептрон.

3. Вдосконалено методи побудови оптичного потоку Лукаса-Кенеда та Хорна-Шанка, які призначено для аналізу відеозображень у випадку низької частоти дискретизації кадрів. Отримані модифікації методів використані для відновлення полів вітру за даними геостаціонарних метеорологічних супутників.

4. Побудовано інформаційну технологію моніторингу стану ґрунту на основі каскаду гідрометеорологічних моделей, який складається з моделі чисельного прогнозування погоди WRF та моделі волого- та теплопереносу в системі «ґрунт-рослина-атмосфера» NOAH. В результаті застосування асиміляції даних та налаштування параметрів моделей похибка моделювання зменшилася в 1,5-2 рази.

5. Теоретичні результати реалізовано у вигляді сервіс-орієнтованої розподіленої комп’ютерної системи супутникового моніторингу поверхні суші, яка задовольняє міжнародним стандартам ISO та OGC. Розроблені сервіси зареєстровано в пілотній архітектурі системи систем GEOSS.

Публікації автора:

1. Интеллектуальные вычисления в задачах обработки данных наблюдения Земли / [Куссуль Н.Н., Шелестов А.Ю., Скакун С.В., Кравченко А.Н.]. — К.: “Наукова думка”, 2007. — 196 с.

2. Кравченко А.Н. Нейросетевой метод решения обратных задач для радиационных моделей растительного покрова / А.Н. Кравченко // Кибернетика и системный анализ. —2009. — №3. — С. 159-172.

3. Кравченко А.Н. Анализ динамики облачности по спутниковым снимкам на основе метода оптических потоков / А.Н. Кравченко // Кибернетика и вычислительная техника. — 2006. — № 151. — C. 16–23.

4. Кравченко А.Н. Каскад гидрометеорологических моделей для прогнозирования паводков / А.Н. Кравченко // Кибернетика и вычислительная техника. — 2007. — № 155. — С. 87–97.

5. Кравченко А.Н. Мониторинг водных ресурсов на основе интеграции разнородных данных и высокопроизводительных вычислений / А.Н. Кравченко, Н.Н. Куссуль, Е.А. Лупян, В.П. Саворский, Л. Хлухи, А.Ю. Шелестов // Кибернетика и системный анализ. — 2008. — №4. — C. 179–188.

6. Kussul N. Data Assimilation Technique For Flood Monitoring and Prediction / N. Kussul, A. Shelestov, S. Skakun, O. Kravchenko // International Journal on Information Theory and Applications. — 2008. — Volume 15, Number 1. — P. 76–84.

7. Кравченко О.М. Застосування реалізацій стандартів OGC для створення розподілених систем візуалізації та надання геопросторових даних / О.М. Кравченко, А.Ю. Шелестов // Проблеми програмування. — 2006. — №2–3. — С. 135-139.

8. Shelestov A. Services for Satellite Data Processing / A. Shelestov, O. Kravchenko, M. Korbakov // International Journal on Information Theories and Applications. — 2006. — №3. — P. 272–276.

9. Куссуль Н.Н. Інформаційний сервіс оцінювання видового різноманіття рослинного і тваринного світу причорноморського регіону України в контексті розвитку українського сегмента системи GEOSS / Н.Н. Куссуль, М.О. Попов, А.Ю. Шелестов, С.А. Станкевич, М.Б. Корбаков, О.М. Кравченко, А.О. Козлова // Наука та інновації. — 2007. — № 6. — С. 13–25.

10. Shelestov A. Distributed visualization systems in remote sensing data processing GRID / A. Shelestov, O. Kravchenko, M. Ilin // International Journal Information Technologies and Knowledge. — 2008. — Volume 2, Number 1. — P. 76–82.

11. Kussul N. Practical issues of Sensor Web implementation and gridification / N. Kussul, M. Korbakov, O. Kravchenko // Проблеми програмування. — 2008. — №2–3. — С. 533–540.

12. Шелестов А.Ю. Grid-технология реализации украинского сегмента GEOSS / А.Ю. Шелестов, А.Н. Кравченко, М.Б. Корбаков, Н.Н. Куссуль, С.В. Скакун, А.И. Рудакова, Н.И. Ильин, Л.И. Тютюнник // Загальногалузевий науково-виробничий журнал "Зв'язок" (Розвиток інформаційно-комунікаційних технологій та розбудова інформаційного суспільства в Україні). — 2006. — С. 106–125.

13. Куссуль Н.Н. Построение карты облачности с использованием параллельного алгоритма марковской сегментации / Н.Н. Куссуль, А.Ю. Шелестов, М.Б. Корбаков, А.Н. Кравченко, Т.Ф. Нгуен // Кибернетика и вычислительная техника. — 2005. — № 146. — C. 49–60.

14. Кравченко А. Н. Использование нейронных сетей для определения характеристик растительности по спутниковым данным // 6-я всероссийская открытая ежегодная конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", 10-14 ноября 2008 г. — Москва, 2008 — С. 256.

15. Куссуль Н.Н. Ассимиляция спутниковых данных в региональные модели NWP / Н.Н. Куссуль, А.Н. Кравченко // Матеріали конференції «Аерокосмічні спостереження в інтересах сталого розвитку та безпеки», 3-5 червня 2008 р. — Київ, 2008. — С. 125-126.

16. Shelestov A. Geospatial data visualisation in Grid system on Ukrainian segment of GEOSS/GMES / A. Shelestov, O. Kravchenko, N. Ilin // Proc. of the V-th International Conference “Information Research&Applications”, June 26-30, 2007. — Varna (Bulgaria), 2007. — 2. — P. 422-428.

17. Kussul N.N. Flood Monitoring and Prediction Using Satellite and Modelling Data / N.N. Kussul, A.Yu. Shelestov, S.V. Skakun, A.N. Kravchenko // Материалы Третьего Белорусского космического конгресса, 23-25 октября 2007 г. — Минск (Беларусь), 2007. — С. 219-224.

18. Шелестов А.Ю. Экологический мониторинг водных ресурсов в украинском сегменте GEOSS / А.Ю. Шелестов, А.Н. Кравченко, Н.Н. Куссуль // Праці міжнародної наукової конференції "Розвиток інформаційно-комунікаційних технологій та розбудова інформ. суспільства в Україні". — 2007. — С. 81-90.

19. Куссуль Н.Н. Совместное использование разнородных данных в системах экологического мониторинга / Н.Н. Куссуль, А.Н. Кравченко // Тезисы Пятой юбилейной открытой всероссийской конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", 12-16 ноября 2007 г. — Москва, 2007. — C. 78.

20. Шелестов А.Ю. Распределенная система мониторинга водных ресурсов с использованием данных дистанционного зондирования / А.Ю. Шелестов, А.Н. Кравченко, Н.Н. Куссуль // Материалы Четвёртой всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», 13-17 ноября 2006 г. — Москва, 2006. — С. 74.

21. Шелестов А.Ю. Построение сервиса мониторинга водных ресурсов с использованием данных дистанционного зондирования / А.Ю. Шелестов, А.Н. Кравченко, С.В. Скакун, М.Б. Корбаков // Тезисы Международной научной конференции «Современные проблемы гидробиологии. Перспективы, пути и методы исследований». — Херсон, 2006. — С. 206-208.

22. Кравченко А.Н.Сервис визуализации геопространственных данных информационной системы КосмоГИС / А.Н. Кравченко, А.Ю. Шелестов // Материалы Третьей всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», 14-17 ноября 2005. — Москва, 2005. — С. 60.

23. Kussul N. Cloud Mask Extracting from Meteosat Data with Use of Parallel Markovian Segmentation Algorithm / N. Kussul, M. Korbakov, A. Kravchenko, A. Shelestov // Proc. of the Third IEEE Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Application (IDAACS'2005). — Sofia (Bulgaria), 2005. — P. 204-207.

24. Шелестов А.Ю. Кластерная система предварительной обработки данных геостационарных спутников / А.Ю. Шелестов, А.Н. Кравченко // Матеріали 12-ої міжнародної конференції з автоматичного управління „Автоматика’2005”. — Харків, 2005. — 2. — С. 134.

25. Шелестов А.Ю. Комплексное использование информации из различных источников для дистанционного мониторинга поверхности Земли / А.Ю. Шелестов, Е.В. Яровая, А.Н. Кравченко // Материалы II белорусского космического конгресса. — Минск, 2005. — С. 285-289.