Моделирование овражной эрозии методом сглаженной многоуровневой оценки

2025

Геология и геофизика Юга России, Vol 15, Iss 1 (2025)

Актуальность работы. Овражная эрозия один из основных негативных экзогенных процессов в лесостепной зоне Русской равнины. В условиях интенсификации сельского хозяйства требуется постоянное слежение и прогнозирование ее развития. В статье авторы пытаются показать подход к моделированию эрозии методом сглаженной многоуровневой оценки восприимчивости территории. Цель исследования заключается в разработке нового метода оценки развития овражной эрозии на основе машинного обучения. Предлагаемая технология дает более точные результаты по оценке восприимчивости территории к овражной эрозии, по сравнению с рядом классических подходов. Безусловным ее преимуществом является возможность применения для анализа крупных территорий с высокой неравномерностью распределения оврагов. Методы исследования. Ключевыми исследовательскими методами выступали: моделирование на основе машинного обучения и геоинформационное моделирование. В разработке широко использован один из наиболее современных методов машинного обучения CatBoost, положенный в основу разрабатываемого подхода. Главная его особенность – это объединение нескольких моделей, решающих разные задачи, в одну более сильную. Результаты исследования. Проиллюстрирована реализация метода сглаженной многоуровневой оценки восприимчивости территории к овражной эрозии на примере лесостепи Калачской возвышенности (Воробьёвский район, Воронежской области). Рассматриваются сходства и различия предлагаемого подхода с уже существующими методами. Обосновываются две новые метрики для оценки точности работы предлагаемого метода – RF1 и NDF, приводятся соответствующие формулы. Вводятся понятия внешнего, внутреннего и регуляризационного уровней моделирования, а также иллюстрируется практический смысл использования каждого из них для решения поставленной задачи. Обосновывается использование подхода сглаженной многоуровневой оценки восприимчивости территории к овражной эрозии с учетом блока специальных геоморфологических факторов и производных от них на базе цифровой модели рельефа FABDEM v1-2. Предложенная технология показала высокую точность описания овражной эрозии (0.95) и может быть применена для анализа других территорий.

article

English
Russian

Vladikavkaz Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences, Geophysical Institute, 2025.

овражная эрозия, моделирование овражной эрозии, CatBoost, ансамблевый подход, геоинформационные системы, машинное обучение, Geology, QE1-996.5