Нейронна мережа для розпізнавання та класифікації картографічних зображень ґрунтових масивів

Abstract

Запропоновано нейронну мережу для розпізнавання картографічних зображень ґрунтових масивів та класифікації ландшафтних ділянок за типами ґрунтових масивів із використанням нейронної мережі. Описано підходи до проектування архітектури, методів навчання, підготовки даних для проведення навчання, тренування та тестування нейронної мережі. Розроблено структурно-функціональну схему нейронної мережі, яка складається із вхідного, прихованих та вихідного шарів, кожен окремий нейрон описано відповідною активаційною функцією із підібраними ваговими коефіцієнтами. Показано доцільність застосування кількості нейронів, їх тип та архітектуру для проведення задачі розпізнавання та класифікації ділянок на кадастрових картах. Як вихідні дані використано відкриті державні інформаційні ресурси, в яких виділено окремі ділянки за типами ґрунтів, їх поширення та сформовано базу даних для навчання та тренування нейронної мережі. Проаналізовано ефективність, швидкодію та точність роботи нейронної мережі, зокрема, проведено комп'ютерну симуляцію із використанням сучасного програмного забезпечення та математичне моделювання обчислювальних процесів у середині структури нейронної мережі. Розроблено програмні засоби для попередньої підготовки та оброблення вхідних даних, подальшого тренування та навчання нейронної мережі та безпосередньо процесу розпізнавання та класифікації. Відповідно до отриманих результатів, розроблена модель та структура нейромережі, її програмні засоби реалізації показують високу ефективність як на етапі попереднього оброблення даних, так і загалом на етапі класифікації та виділення цільових ділянок ґрунтових масивів. Надалі наступним етапом досліджень є розроблення та інтеграція програмно-апаратної системи на основі розпаралелених та частково розпаралелених засобів обчислювальної техніки, що дасть змогу значно пришвидшити обчислювальні операції, досягти виконання процесів навчання та тренування нейронної мережі в режимі реального часу та без втрати точності. Подані наукові та практичні результати мають високий потенціал для інтеграції в сучасні інформаційно-аналітичні системи, системи аналізу та моніторингу за станом навколишнього середовища, технологічними об'єктами та об'єктами промисловості.

Keywords

• метод навчання; засіб тестування; збіжність пошукового процесу; нейрон; активаційна функція; ваговий коефіцієнт