Алгоритм строит карты, предсказывающие общее состояние окружающей среды на основе доступных измерений

Исследователи из Сколтеха разработали подход для агрегации и картографирования данных о качестве воды, почвы или воздуха для нужд сельского хозяйства, промышленности, потребителей и охраны окружающей среды. Новый алгоритм использует показания множества изолированных измерений уровней загрязняющих веществ и других параметров в различных точках, чтобы предсказать и визуально отобразить, как каждый параметр (например, концентрация тяжелых металлов) меняется по всему исследуемому региону. Затем решение использует данные экологических стандартов и нормативов, чтобы объединить отдельные карты в одну, показывающую общее качество воды, почвы или воздуха с учетом всех параметров. Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Идеальным был бы детализированный результат анализа множества проб в каждой точке региона, но это невозможно из-за необходимости бесконечных измерений на местности. Алгоритм решает эту проблему с помощью интерполяции данных: процедуры, которая использует доступные данные проб в регионе, чтобы заполнить пробелы и оценить значения всех параметров в неизвестных точках. В результате алгоритм строит карту региона для каждого интересующего параметра (например, кислотности воды) с разрешением 100 квадратных метров.

Однако решение делает гораздо больше. После предсказания непрерывного изменения параметров, характеризующих качество воды, почвы или воздуха в регионе, оно использует специальную технику агрегации данных для получения комплексной оценки общего качества окружающей среды, интегрирующей все использованные параметры, и также отображает её на карте.

«Агрегация зависит от требований экологических стандартов, которые мы должны заложить. В исследовании это были нормативы качества воды, но подойдут и любые аналогичные стандарты, например, для обрабатываемых почв», — пояснили исследователи. «Красота этого решения в том, что оно достаточно гибкое, чтобы масштабироваться на любой регион с разумным количеством замеров проб и для любой среды, для которой существуют стандарты, выпущенные ВОЗ, национальными правительствами или корпорациями».