| Аннотация |
Научное исследование посвящено решению ряда фундаментальных и прикладных задач.
Увеличение информационных ресурсов и совершенствование управления большими массивами геофизических данных, находящихся в Мировых центрах данных (МЦД) по солнечно-земной физике и физике твёрдой Земли, в базах электронных публикаций, сферических визуализаций, геопространственных данных и спутниковой альтиметрии. Информационное обеспечение фундаментальных и прикладных научных исследований. Внедрение практики цитирования данных.
Организация типового подхода для сбора, хранения и обработки геолого-геофизических пространственных данных и последующего применения математических моделей машинного обучения и искусственного интеллекта в интересах задач геофизики.
Совершенствование программно-алгоритмической и аппаратной частей систем обработки данных посредством интерактивной сферической визуализации (СОД ИСВ), агрегация и адаптация под ИСВ планетарных данных.
Развитие, совершенствование и наполнение Интерактивной ГИС многокритериальной оценки сейсмической опасности и развитие тематического геопортала.
Актуализация Интегрированной базы данных спутниковой альтиметрии (ИБДСА) за счет поступления информации с работающих спутников. Изучение особенностей изменения уровня Белого и Баренцева морей. Расчет систематической ошибки в альтиметрических измерениях ряда спутников для акватории Белого и Баренцева морей. Уточнение алгоритма регионального ретрекинга для повышения точности расчета уровня и значимых высот волн для Ладожского и Онежского озер. Разработка алгоритма идентификации наличия льда на их акватории.
Объединение тематических пространственных данных по наукам о Земле по территории России и ее отдельных регионов в геоинформационной среде и организация доступа к ним посредством специализированных геопорталов. Разработка инструментов геообработки для эффективного анализа пространственной информации.
Оценка влияния орбитальных периодических изменений инсоляции на процессы седиментогенеза, охватывающих атмосферу, гидросферу, биосферу и контролируемых климатическими факторами, методами циклостратиграфии.
Редакционно-издательская подготовка материалов для публикации в онлайновых журналах, издаваемых ГЦ РАН, развитие программных инструментов для модернизации технологии электронных публикаций.
Выполнение функций Национального геофизического комитета РАН (НГК РАН) – Обеспечение представительства Российской Федерации в Международном геодезическом и геофизическом союзе (IUGG) и других международных организациях и организация участия российских ученых в мероприятиях, проводимых под эгидой IUGG.
Мировая система данных (МСД), дочерний орган Международного научного совета, создана с целью расширения междисциплинарных исследований, накопления больших объемов данных из широкого круга дисциплин и организации развитых средств доступа и обработки данных. Мировые центры данных по физике твердой Земли и солнечно-земной физике, являющиеся регулярными членами МСД, взяли на себя обязательства, следуя Конституции и принципам политики МСД в отношении данных, создавать новые и актуализировать имеющиеся информационные ресурсы, обеспечивать их долговременное хранение, предоставлять свободный и удобный доступ к качественным отечественным и зарубежным данным.
С каждым годом возрастает роль наукометрических показателей, таких как публикационная активность и цитируемость, в оценке эффективности научных учреждений и исследований. Создание современного репозитория данных «База данных по наукам о Земле» на основе регистрации и публикации данных с присвоением цифрового идентификатора объекта DOI базируется на рекомендациях международных организаций (Force11, МСД, Codata, DataCite, Crossref). Включение данных с DOI в различные индексные системы повышает эффективность использования данных, приводит к развитию культуры цитирования данных, повышению ответственности производителей данных за их качество и способствует передаче данных на хранение в МЦД.
Южная часть РФ характеризуется сложной геодинамической обстановкой, которая обусловлена взаимодействием активных тектонических процессов. Информация о детальном строении литосферы критически важна для понимания этих процессов. Современные методы численного моделирования, новейшие спутниковые и сейсмические данные в сочетании с традиционными гелого-геофизическими данными и уравнениями физики минералов позволят построить модель нового уровня и определить основные характеристики коры и верхней мантии до глубины 700 км. Данная модель будет иметь не только фундаментальное значение, но и послужит основой для многих практических приложений.
В основе оценки сейсмической опасности любой территории лежит каталог землетрясений. Длительность интервала времени, представленного в каталоге землетрясений, и их полнота напрямую влияет на обоснованность оценки сейсмической опасности исследуемой территории. Однако каталоги за первую половину ХХ в. по-прежнему содержат ошибки или существенные неопределённости в оценках параметров землетрясений, а также пропуски отдельных землетрясений, в том числе и сильных. Поэтому необходимо развивать методы, алгоритмы и подходы, направленные на повышения достоверности оценок параметров землетрясений, и применять их для разных регионов. В конечном итоге полученные результаты позволят получить более обоснованные оценки сейсмического риска на современном этапе исследований сейсмоопасных территорий.
В науках о Земле отдельный класс задач посвящен определению пространственного распределения некоторых геолого-геофизических характеристик, информацию о которых затруднительно или невозможно получить путем прямых наблюдений. До недавних пор информативность таких признаков оценивалась либо исходя из геолого-геофизических предпосылок, свидетельствующих о наличии их корреляции с искомыми характеристиками, либо на основе экспертного знания визуально по набору карт. Вместе с тем большинство таких исследований ограничиваются довольно узкой смысловой постановкой задачи, связанной с анализом небольшого, заведомо известного набора данных. С другой стороны, современные подходы к анализу данных на основе моделей машинного обучения и искусственного интеллекта, позволяют идентифицировать наиболее информативные параметры для решения поставленной задачи. Это является важным свойством нейросетевых моделей, которые оперируют со всем многообразием данных, заложенных в подготовленную обучающую выборку. Широкое использование машинного обучения для решения подобных практических задач сдерживает отсутствие достаточного количества структурированных и размеченных для обучения геолого-геофизических данных.
Объём использования интерактивных сферических визуализаций (ИСВ), в первую очередь в системах обработки данных (СОД) с географической привязкой, непрерывно растёт. СОД ИСВ представляет компьютерную графическую модель, отображающую в действительности или виртуальности шаровую (в частном случае – планетную) поверхность в сочетании с 2D/3D картографическими знаками в привязке к сферическим (в частном случае – планетоцентрическим) координатам, а также обеспечивающую инструментарий интерактивной работы с визуализируемыми данными. На сегодняшний день в научной и образовательной сферах существует ярко выраженный тренд на повышение качества интерактивной визуализации и тематического разнообразия содержания, откуда вытекают планируемые к исследованию проблемы создания, модернизации и оптимизации программно-алгоритмических и аппаратных частей описываемых систем, а также разработки контента для них.
Климатические изменения основных параметров состояния морской среды приводят к возникновению различных неблагоприятных ситуаций для жизнедеятельности и здоровья человека. Этим объясняется актуальность исследования сезонной и межгодовой изменчивости основных гидрометеорологических параметров состояния морей и внутренних водоемов России в первую очередь их уровня.
Циклостратиграфические исследования позволяют выявлять периодичность смены режимов седиментогенеза и эволюцию палеобстановок, включая глобальные изменения климата, на основе изучения записи в геологической летописи долгопериодических колебаний инсоляции, влияние которой распространяется повсеместно на всей поверхности Земли.
Непрерывный рост массивов пространственных данных в науках о Земле (за счет развития систем геофизических наблюдений, ДЗЗ и других источников актуальной пространственной информации; оцифровка и повторный анализ аналоговых карт и исторических данных) требует использования актуальных методов геоинформатики и системного анализа. Современные ГИС являются удобным и эффективным инструментом анализа и представления геопространственных данных по различным тематическим направлениям. В рамках НИР планируется развитие многодисциплинарной базы пространственных данных по наукам о Земле и интерактивных геопорталов для организации доступа широкого круга пользователей.
В настоящее время все еще нет единой среды, которая бы объединяла в себе как многочисленные разнородные геолого-геофизические данные, используемые для определения сейсмического режима сейсмоопасных регионов, так и методы, позволяющие построить оценки сейсмической опасности. Перспективным инструментом для реализации такой среды являются геоинформационные технологии, обладающие широким функционалом возможностей по работе с различными типами данных. Ранее в Геофизическом центре РАН была создана Интерактивная ГИС многокритериальной оценки сейсмической опасности, которая позволяет в единой, унифицированной среде интегрировать воедино каталоги землетрясений и другие сейсмологические геопространственные данные, а также инструменты для накопления, обработки, анализа, комплексирования и интерпретации сейсмологических данных для целей оценки сейсмической опасности. Следующим этапом развития Интерактивной ГИС является ее наполнение данными и инструментами, а также разработка пользовательского интерфейса.
ГЦ РАН является учредителем и издателем «Russian Journal of Earth Sciences». Журнал является одним из ведущих электронных журналов в нашей стране, включен в ядро Web of Science, в Scopus (Q3); индексируется в РИНЦ, перечне ВАК и Crossref. Публикация статей в этом журнале способствует распространению научных достижений наших ученых в стране и за рубежом.
Национальный геофизический комитет РАН (НГК РАН) осуществляет членство России в Международном геодезическом и геофизическом союзе (IUGG) и его ассоциациях, представляет интересы России в международных организациях, координирующих деятельность по международным проектам.
Планируемые к реализации задачи.
Увеличение объемов и видов данных, находящихся на хранении в репозитории МЦД по солнечно-земной физике и физике твёрдой Земли, публикация данных в свободном доступе в сети. Создание новых тематических баз данных, в том числе ориентируясь на сохранение исторических данных, представленных в фондах МЦД. Развитие сайтов МЦД, модернизация доступа к информационным ресурсам, создание метаданных и документов описывающих и сопровождающих данные.
Расширение Центрального репозитория «Базы данных по наукам о Земле», размещение в нем данных, полученных от ученых, институтов, обсерваторий и станций, а также оцифрованных исторических данных, и их регистрация с присвоением DOI в агентстве Crossref.
Создание каталога аппаратных и программно-алгоритмических решений СОД ИСВ. Развитие семейства ПО платформы «ORBUS-PRO». Агрегация и адаптация под ИСВ планетарных данных.
Разработка и тестирование типового программно-аппаратного комплекса для сбора, комплексирования и анализа геолого-геофизических данных. Подготовка обобщенных массивов структурированных геолого-геофизических данных. Подготовка набора моделей машинного обучения и искусственного интеллекта, обученных на созданных массивах геолого-геофизических данных.
Аккумулирование и структурирование каталогов землетрясений и других сейсмологических геопространственных данных. Загрузка данных в Интерактивную ГИС многокритериальной оценки сейсмической опасности в векторном формате.
Актуализация Интегрированной базы данных спутниковой альтиметрии (ИБДСА) за счет поступления информации с работающих спутников. Уточнение алгоритма регионального ретрекинга для повышения точности расчета уровня и значимых высот волн для Ладожского и Онежского озер. Разработка алгоритма идентификации наличия льда на их акватории. Изучение особенностей изменения уровня Балтийского моря. Расчет систематической ошибки в альтиметрических измерениях ряда спутников для акватории Балтийского моря. Изучение особенностей изменения уровня Черного моря. Расчет систематической ошибки в альтиметрических измерениях ряда спутников для акватории Черного моря.
Проведение циклостратиграфических исследований относительно глубоководных осадочных толщ, сопровождающиеся палеореконструкциями обстановок и оценкой климатических изменений, на примере неогеновых отложений Причерноморья. Проведение циклостратиграфических исследований мелководных осадочных толщ, сопровождающиеся палеореконструкциями обстановок и оценкой климатических изменений, на примере неогеновых отложений Причерноморья. Сравнительный анализ влияния колебаний инсоляции на условия формирования относительно глубоководных и мелководных толщ, накопленных как в периоды потепления, так и похолодания (на примере отложений неогена Причерноморья), с целью выявления особенностей действия процессов седиментогенеза, в том числе зависимых от климатических изменений.
Пополнение базы геопространственных данных ГЦ РАН. Расширение и обновление существующих картографических ГИС-сервисов («Геофизика», «Геология» и др.) и публикация новых сервисов. Обновление и расширение функционала тематических геопорталов ГЦ РАН.
Издание выпусков «Russian Journal of Earth Sciences» («RJES»), выпусков «Вестника ОНЗ РАН» и работ в «Исследованиях по геоинформатике».
Проведение заседаний секций НГК РАН (в очном или удаленном форматах), публикация данных о научной деятельности секций на сайте НГК, поддержка участия членов НГК в научных мероприятиях.
|
