Задача восстановления (интерполяции) геополя (геопривязанного скалярного поля), представленного в виде растра на регулярной сетке по наборам или потокам пространственно-координированных измерений, является одной из базовых в геоинформатики.
Её решения являются основой множества исследований и разработок, посвященных мониторингу множества пространственно-распределенных явлений:
- метеорологических: температуры, давления, скоростиетра,
- экологических: содержания вредных газов и аэрозолей в воздухе,
- логистических: плотности пассажирских потоков,
- социологических: плотности населения, среднего возраста.
Предлагаемая технология позволяет обеспечить покрытие территорий мегаполисов, крупных городов и городских агломераций с пространственным разрешением 50-100 м, на основании потоков измерений от десятков до сотен тысяч подвижных источников, в режиме близком к реальному времени (обновление всего геополя до нескольких раз в секунду),
Предлагаемая технология основана на двухэтапном процессе:
- Первый этап – первичная (грубая) оценка значений геополя.
- Второй этап – уточнение результатов оценки.
Оба этапа основаны на принципах машинного обучения: для их выполнения необходимо предварительное обучение на наборе натурных и (или) модельных данных.
Первый этап заключается в применении метода локального ядерного сглаживания, ядро которого определяется предварительно, на основе набора измерений с помощью методов глобальной стохастической оптимизации, что позволяет построить общий образ геополя.
Второй этап заключается в применении модели на основе искусственной нейронной сети, обеспечивающей учет локальных особенностей местности.
Показатели производительности представлены в таблице:
Показатель
| Первичная оценка геополя | Уточненная оценка геополя |
Пикселов | Млн. ед. | 1 | 1 |
Производительность | Тыс изм/с | 42.0 | 38.5 |
PSNR | db | 23.75 | 28.21 |
SSIM |
| 0.78 | 0.91 |