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 23-21-00143

НазваниеРазработка информационно-аналитической системы управленческого назначения для повышения эффективности освоения и воспроизводства ресурсов древесины регионов Европейского Севера России.

РуководительБудник Павел Владимирович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет", Республика Карелия

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2024 г.

Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах, 01-701 - Проблемно-ориентированные системы

Ключевые словаУправление лесами, лесное планирование, оценка состояния леса, оценка использования леса, цифровые технологии, кластерный анализ, программное обеспечение, база данных, геоинформационная система, прогнозирование состояния.

Код ГРНТИ66.01.75

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Лесной комплекс является основой экономик регионов Европейского Севера России. Лесная индустрия является динамично развивающимся сектором российской экономик, однако, ее вклад в экономику страны существенно ниже аналогичного показателя других стран, схожих с Россией по объемам запасов и заготовки древесины. Для обеспечения инновационного и опережающего роста лесного сектора экономики, повышение его конкурентоспособности с учетом факторов экологической безопасности требуется совершенствование процессов управления лесным хозяйством и лесопромышленным комплексом на различных уровнях принятия решения и, в частности, мероприятий по повышению качества планирования. Ключевым элементом в планировании и принятии управленческих решений в лесном комплексе является инструментарий, который обеспечивает анализ и представление данных, описывающих разнообразные факторы, имеющие территориальную неоднородность. Несмотря на острую потребность, в настоящее время необходимый инструментарий, использующий современные инновационные научно-технические достижения, отсутствует. Задача разработки информационно-аналитических инструментов для лесного комплекса является сложной теоретической и вычислительной задачей, требующей не только научно-технических знаний производственных, технологических, лесохозяйственных, экономических аспектов лесной индустрии и их взаимосвязи, но также осуществления многомерных стохастических процедур, выполняющих сбор данных об объектах исследования, их классификации на основе запросов пользователя в условиях ограниченных вычислительных мощностей. Проект направлен на решение важнейших задач: создание отечественной информационно-аналитической системы с элементами ГИС, которая будет иметь возможность осуществлять обработку и представление данных для стратегического и текущего планирования в лесных секторах экономики регионов Европейского Севера России; и доведение ее до уровня внедрения. В качестве теоретической основы для разработки информационно-аналитической системы используются математический аппарат кластерного анализа, а также современные цифровые технологии, в том числе искусственные нейронные сети, необходимые для прогнозирования некоторых факторов. Проект также направлен на получение на основе иерархической кластеризации новых знаний о характеристиках состояния лесов регионов Европейского Севера России и их использовании. Для реализации программной части информационно-аналитической системы планируется применять современный высокоуровневый язык Python, который включает в себя несколько парадигм программирования, в том числе объектно-ориентированное; для реализации интерактивных элементов ГИС, используется средство визуализации геоданных Leaflеt, которое включает в себя встроенную скользящую карту. В качестве СУБД планируется применять модуль SqlLite, обеспечивающий высокую скорость доступа к данным. Научная новизна состоит в разработке информационно-аналитической системы управленческого назначения, отличительной чертой которой является обеспечение возможности интерактивного представления информации о лесных комплексах регионов Европейского Севера России полученной на основе систематизации множества параметров, характеризующих состояние лесов регионов и их использования на основании их сходства в определённых природно-производственных аспектах. Также в рамках проекта впервые для регионов Европейского Севера будет сформирована база данных, содержащая сведения о лесных древесных ресурсах и экономической оценки их использования, охраны и воспроизводства. Новизной проекта также служат методические основы по разработке информационно-аналитической систем, позволяющие тиражировать полученный опыт в ходе реализации проекта на другие территории страны.

Ожидаемые результаты
1. Впервые на основе кластерного анализа будет проведена классификация лесных территорий по природно-производственным условиям на уровне лесничеств регионов Европейского Север России, позволяющая продемонстрировать различия и сходства лесных территорий. 2. Предполагается, что на основе применения искусственных нейронных сетей удастся также получить классификацию, отражающую не только текущее и ретроспективное состояние лесов, но и спрогнозировать будущие изменения в состоянии лесов и лесных ресурсов. 3. В результате выполнения проекта будет разработан рабочий прототип информационно-аналитической системы ресурсов древесины регионов Европейского Севера России и осуществлено его первичное наполнение данными о качественных и количественных показателях древостоев, природно-производственных условиях, а также результатами их анализа. 4. Также на основе обобщения опыта по проекту будет получена методика по разработке информационно-аналитических систем ресурсов древесины, позволяющая тиражировать результаты проекта на территории других регионов страны. 5. Кроме того, в рамках проекта планируется выполнение работ по формированию базы данных, содержащей сведения о лесах и природно-производственных условиях, с целю изучения потенциалов лесных комплексов регионов Европейского Севера России. База данных будет положена в основу информационно-аналитической системы. 6. В рамках проекта будет подготовлено и опубликовано (или принято к печати) минимум шесть статей с результатами исследований, зарегистрирована одна база данных и одна программа для ЭВМ. Прочитан минимум один научный доклад на конференции. Результаты проекта в первую очередь могут быть практически использованы в управленческой деятельности органами власти при формировании плана мероприятий по освоению и охране лесов, частными предприятиями лесной отрасли при планировании производственной деятельности. Также результаты могу быть востребованы в исследовательских и образовательных целях. База данных, содержащая сведения о лесах и природно-производственных условиях, станет востребованным ресурсом для проведения исследований в сфере формирования оптимальных технологий лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств, а также лесохозяйственных работ. Материалы проекта будут востребованы при разработке учебных курсов высших учебных заведений по направлениям подготовки «Лесное дело», «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», «Технологические машины и оборудование», «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Систематизированные сведения о ресурсах древесины, а также результаты их классификации на основе кластерного анализа улучшит разработку рекомендаций для государственных органов по управлению и охране лесов и позволит выделить сильные и слабые стороны лесной индустрии в привязке к территориальному аспекту. Предполагается, что в ходе осуществления проекта будет создан ресурс, позволяющий существенно повысить уровень изученности лесных ресурсов Регионов Европейского Севера России. В целом, результаты проекта способствуют формированию научно-технического задела необходимого для повышения эффективности устойчивого экономического развития лесной отрасли страны.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---