DOI: 
10.22389/0016-7126-2026-1030-4-42-55
1 Мусихин И.А.
2 Тараненко С.В.
Год: 
№: 
1030
Страницы: 
42-55

Сибирский государственный университет геосистем и технологий (СГУГиТ)

1, 
2, 
Аннотация:
В статье представлены методы обучения полносвязных нейронных сетей на основе синтезированных и реальных пространственных данных для решения задач сценарного пространственного анализа городской среды на примере города Новосибирска. Проведен сравнительный анализ двух архитектур нейросетевых моделей: единой модели, обучаемой на комплексных сценарных планах, и составной модели, состоящей из набора нейронных сетей, каждая из которых обучена для отдельного элементарного сценария. Результаты исследования показали, что предварительное обучение на больших синтезированных датасетах обеспечивает высокую точность моделей (97–99 %). Однако при прямом применении единой модели к реальным данным наблюдается значительное снижение точности до 60 %, что требует ее дополнительного дообучения. Составные модели продемонстрировали более высокую точность и стабильность как на синтезированных, так и на реальных выборках, а также обладали большей адаптивностью к изменению сценарных планов. При этом единая модель значительно превосходила составную по скорости предсказаний, что служит критическим фактором при выполнении оперативного пространственного анализа. Показано, что дообучение моделей на реальных данных повышает их точность и сокращает время обучения, а получаемые результаты строго коррелируют с вычислениями специализированного программного обеспечения. Предложен комбинированный подход, включающий предварительное обучение нейронных сетей на синтезированных данных с последующим дообучением на реальных выборках, являющийся эффективным и надежным способом повышения качества моделей. Выделены перспективные направления дальнейших исследований. Результаты исследования подтверждают высокую практическую значимость и потенциал использования нейросетевых методов для комплексного пространственного анализа и прогнозирования качества городской среды
Статья подготовлена в ходе выполнения государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации № FEFS-2026-0003

Список литературы: 
1.   Мусихин И.А., Опритова О.А., Тараненко С.В. Создание многофункционального инструмента пространственного анализа для сценарной оценки качества городской среды на примере Новосибирска // Геодезия и картография. – 2025. – № 2. – С. 26-37. DOI: 10.22389/0016-7126-2025-1016-2-26-37.
2.   Ямашкина Е. О., Ямашкин С. А., Платонова О. В., Коваленко С. М. Разработка нейросетевой модели для анализа пространственных данных // Russian Technological Journal. – 2022. – № 10 (5). – С. 28–37. DOI: 10.32362/2500-316X-2022-10-5-28-37.
3.   Arosio R., Hobley B., Wheeler A. J., Sacchetti F., Conti L. A., Furey T., Lim A. (2023) Fully convolutional neural networks applied to large-scale marine morphology mapping // Frontiers in Marine Science. 10:1228867, DOI: 10.3389/fmars.2023.1228867.
4.   Casali Y., Aydin N. Y., Comes T. (2022) Machine learning for spatial analyses in urban areas: a scoping review // Sustainable Cities and Society. 85, 104050, DOI: 10.1016/j.scs.2022.104050.
5.   Deneu B., Servajean M., Bonnet P., Botella C., Munoz F., Joly A. (2021) Convolutional neural networks improve species distribution modelling by capturing the spatial structure of the environment // PLoS Computational Biology. 17 (4): e1008856, DOI: 10.1371/journal.pcbi.1008856.
6.   Grekousis G., Manetos P., Photis Y. N. (2013) Modeling urban evolution using neural networks, fuzzy logic and GIS: The case of the Athens metropolitan area // Cities. 30, pp. 193–203. DOI: 10.1016/j.cities.2012.03.006.
7.   He S., Li F. (2021) Artificial neural network model in spatial analysis of geographic information system // Mobile Information Systems. 2021 (9), pp. 1–12. DOI: 10.1155/2021/1166877.
8.   Liao C., Li Y., Guo R., Li X. (2025) Artificial intelligence for spatial analysis in cities // Cities. 167, 106334, DOI: 10.1016/j.cities.2025.106334.
9.   Rane J., Kaya O., Mallick S. K., Rane N. L. (2024) Artificial intelligence-powered spatial analysis and ChatGPT-driven interpretation of remote sensing and GIS data. In Generative Artificial Intelligence in Agriculture, Education, and Business // Deep Science Publishing. pp. 162–217. DOI: 10.70593/978-81-981271-7-4_5.
10.   Shaamala A., Yigitcanla T., Nili A., Nyandega D. (2025) Machine learning applications for urban geospatial analysis: A review of urban and environmental studies // Cities. 165, 106139, DOI: 10.1016/j.cities.2025.106139.
11.   Tikka V., Haapaniemi J., Räisänen O., Honkapuro S. (2022) Convolutional neural networks in estimating the spatial distribution of electric vehicles to support electricity grid planning // Applied Energy. 328, 120124, DOI: 10.1016/j.apenergy.2022.120124.
12.   Yeh A., Xia L. (2004) Integration of neural networks and cellular automata for urban planning // Geo-Spatial Information Science. 7 (1), pp. 6–13. DOI: 10.1007/BF02826669.
13.   Yigitcanlar T. (2024) Urban artificial intelligence: A guidebook for understanding concepts and technologies CRC Press, 430 p. DOI: 10.1201/9781003521457.
Образец цитирования:
Мусихин И.А., 
Тараненко С.В., 
Применение полносвязных нейронных сетей в задачах сценарного пространственного анализа на примере Новосибирска // Геодезия и картография. – 2026. – № 4. – С. 42-55. DOI: 10.22389/0016-7126-2026-1030-4-42-55
СТАТЬЯ
Поступила в редакцию: 22.09.2025
Принята к публикации: 24.04.2026
Опубликована: 20.05.2026

Содержание номера

2026 апрель DOI:
10.22389/0016-7126-2026-1030-4