Application of deep learning and satellite data for monitoring and forecasting forest fires in Russia: performance and perspective analysis
Keywords:
forest fires, deep learning, satellite monitoring, convolutional neural networks, big dataAbstract
This study analyzes the effectiveness and prospects of using deep learning technologies and satellite data for monitoring and forecasting forest fires in Russia in the period from 2017 to 2023. The relevance of the topic is due to the growing threat of forest fires to the country's ecosystems and economy, as well as the rapid development of artificial intelligence methods in the field of environmental monitoring. The aim of the work is to comprehensively assess the effectiveness of existing AI systems for detecting forest fires and identify key factors affecting their effectiveness in Russia. The research methodology includes the collection and analysis of big data on forest fires from satellite images, reports from the Ministry of Emergency Situations and scientific publications, as well as the use of deep learning and statistical modeling methods to identify patterns and make forecasts. The results show a significant increase in the accuracy and speed of forest fire detection using convolutional neural networks compared to traditional monitoring methods. At the same time, the effectiveness of AI systems varies significantly across the regions of Russia, depending on the landscape features and the level of technical equipment of forestry enterprises. The study also identified key problems in the implementation of deep learning technologies related to the shortage of labeled data and computing power. The results obtained are of high practical importance for optimizing the forest fire monitoring system and can be used in developing strategies for the development of Russian forestry. In the long term, the study lays the foundation for the creation of an integrated AI platform for forecasting and early detection of wildfires in the country.
References
Афонин В.В., Никулин В.В. Оптимизация многоканальных систем массового обслуживания при больших загрузках // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2020. № 3. С. 105-115.
Басс Л.П., Кузьмина М.Г., Николаева О.В. Сверточные нейронные сети с глубоким обучением гиперспектральных спутниковых данных // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2018. № 282. 32 с.
Белоусов И.С., Рогачев А.Ф. Разработка глубокой нейронной сети для сегментации проблемных участков сельскохозяйственных полей // Инженерный вестник Дона. 2022. № 8.
Беляков Г.П. Современные тенденции и особенности технологического развития предприятий лесопромышленного комплекса // Теория и практика общественного развития. 2016. № 10. С. 56-60.
Викулова О.И. Применение цифровых технологий в лесном хозяйстве // Цифровая экономика и управление знаниями: проблемы и перспективы развития: сб. науч. тр. Киров: Изд-во Вятской государственной сельскохозяйственной академии, 2020. С. 12-14.
Гизатуллин А.Т. Разработка методов использования данных дистанционного зондирования Земли для предупреждения природных пожаров // Географический вестник. 2021. №1(56). С. 149-161.
Дронова О. Лесопромышленную отрасль ждут большие перемены // rg.ru. 2020.
Евсин В.А., Широбокова С.Н., Воробьев С.П., Евсина В.А. Моделирование и реализация модуля определения дорожного покрытия для автоматического управления транспортным средством с использованием нейронной сети U-NET // Инженерный вестник Дона. 2022. № 1(85). C. 221-228.
Евченко А.В., Вертакова Ю.В. Анализ основных программно-стратегических документов в сфере использования цифровых технологий в управлении лесным хозяйством России // Естественно-гуманитарные исследования. 2020. № 1(27). С. 92-98.
Колеров Д.А. Совершенствование методов мониторинга и реагирования на лесные пожары в Республике Коми (на примере искусственного интеллекта) // ОБЖ: Основы безопасности жизни. 2022. № 1. С. 56-59.
Куштин В.И., Турчик С.Е., Глинская О.С. Анализ современных методов получения геопространственной информации при мониторинге объектов железнодорожной инфраструктуры // Инженерный вестник Дона. 2022. № 11. C. 18-25.
Лесные пожары в России в 2022 году: где сейчас горят леса // Юридическая газета. 2022.
Нигай Е.А. Обоснование объектных, пространственных и временных границ оценки конкурентоспособности экономических систем с учетом тенденций цифровизации экономики // Территория новых возможностей. Вестник Владивостокского государственного университета экономики и сервиса. 2022. Т. 14. № 3(56). С. 29-41.
Родионов И.В., Созонтов А.Н. О доверительном оценивании на основе количественных коэффициентов сходства // Автоматика и телемеханика. 2020. № 2. С. 157-172.
Самсонова И.Д., Кондратьев А.С. Оценка состояния охраны лесов от пожаров в Новгородской области // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2021. № 235. С. 57-70.
Сергиенко С.Б., Тихоненко Д.В. Обработка спутниковых снимков с помощью нейронных сетей с целью выявления природных катаклизмов // Решетневские чтения. 2017. № 21-2. С. 282-284.
Соловьев Р.А., Тельпухов Д.В., Кустов А.Г. Автоматическая сегментация спутниковых снимков на базе модифицированной сверточной нейронной сети UNET // Инженерный вестник Дона. 2017. № 4. C. 75.
Тарасов А.С., Никифоров М.Б., Бакамбис Н.И. Применение сверточных сегментационных нейронных сетей для экологического мониторинга земной поверхности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 6. С. 3-10.
Фирсов Н.М., Хабибуллин А.Ф., Сащенко В.Н. Опыт обнаружения и мониторинга лесных пожаров по космическим снимкам // Леса России и хозяйство в них. 2019. № 4(71). С. 33-41
Щеглова Е.Г. О влиянии погодных условий на пожары природных объектов // Вестник Оренбургского государственного университета. 2013. № 1(150). С. 166-170.
Ямашкин С.А., Ямашкин А.А., Зарубин О.А., Кирюшин А.В. Геосистемный подход в развитии методов и алгоритмов анализа пространственных данных // Инженерный вестник Дона. 2022. № 11. C. 283-293.
Ronneberger O., Fischer P., Brox T. U-net: Convolutional networks for biomedical image segmentation // Mat. of the Inter. conf. on medical image computing and computer-assisted intervention. 2015. pp. 234-241.
Wang C. The adaptive vortex search algorithm of optimal path planning for forest fire rescue UAV // Mat. of the 2018 IEEE 3rd advanced information technology, electronic and automation control conf., IAEAC 2018. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. 2018. рр. 400-403.
Published
How to Cite
Issue
Section
License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.