Идея проекта - разработка геоинформационного Цифрового Двойника защитных лесных полос для сценарного моделирования и предотвращения процессов ветровой эрозии, пыльных бурей и суховеев на сельскохозяйственных землях Ставропольского края (Центральное Предкавказье).

Цель проекта - создание программного комплекса (Цифрового Двойника) на основе гибридных алгоритмов машинного обучения и гидродинамических моделей микроклимата для автоматизированного проектирования, оценки эффективности и оптимизации размещения защитных лесных полос, обеспечивающего предотвращение пыльных бурей, сбережение почвенной влаги и повышение урожайности сельскохозяйственных культур в Ставропольском крае.

Задачи проекта:

1) Сбор и пространственная стандартизация геоданных: Формирование единого географического растрового массива по Ставропольскому краю с проверкой факторов на отсутствие мультиколлинеарности.

2) Разработка физико-математического модуля ветрозащиты: Программирование уравнений логарифмического профиля ветра, коэффициента гашения потока Вигиака, радиуса полной защиты почвы от эрозии и микроклиматического пересчета влагозапасов.

3) Обучение и валидация ML/DL моделей: Построение и обучение гибридной модели CNN-RF для картирования уязвимости территории к пыльным бурям и архитектуры CNN-LSTM для прогноза перемещения пылевых масс, проведение оценок точности и SHAP-анализа важности признаков.

4) Программная интеграция с ГИС системой: Разработка пользовательского интерфейса сценарного моделирования «What-If» внутри ГИС для автоматического пересчета растров при вырисовывании новых лесополос.

5) Экономико-экологическая оценка: Проведение экспериментальных расчетов на тестовых агроландшафтах края и расчет потенциального экономического эффекта от внедрения лесополос.

Ожидаемые результаты:

1) Технологические: Действующий программный модуль Цифрового Двойника для ГИС QGIS с обученным нейросетевым ядром (CNN-RF / CNN-LSTM) и гидродинамическим движком.

2) Агроэкологические:

• Снижение ветровой нагрузки и гашение скорости ветра на подветренной стороне.
• Предотвращение выдувания снега и формирование снежного покрова.
• Сокращение испаряемости и сбережение почвенной влаги за вегетационный сезон.

3) Коммерческие и практические: Готовый к коммерциализации B2B/B2G продукт для агрохолдингов, крестьянско-фермерских хозяйств и органов Минсельхоза/Минприроды, позволяющий обосновывать инвестиции в агролесомелиорацию и получать государственные субсидии.

Связь с НПТЛ (Национальными приоритетами технологического лидерства)

Технологическое обеспечение продовольственной безопасности:

1. Защита почвенного покрова от ветровой эрозии и дефляции, сохранение почвенной влаги и предотвращение потери снегового покрова.
2. Стабилизация валовых сборов зерновых культур и обеспечение гарантированного прироста урожайности в засушливых зонах.

На страницу проекта