Классификация проб почв по анализам на содержание микроэлементов и тяжелых металлов
Жуков Л.А., Воробьева Т.Н., Богданова О.Ю., Онисько А.В., Замиралов А.А.
Сибирский Государственный Технологический Университет
660049, Красноярск, ул.Мира 82, СибГТУ, кафедра ИТ
E-mail: it@far.sibstu.kts.ru
660049, Красноярск, ул.Мира 88, КГАУ,
кафедра Биогеохимии ландшафтов и географии почв
Цель работы - выяснение возможности
классификации почв на классы по данным
анализов содержания микроэлементов и
тяжелых металлов. Для решения задачи были
использованы технологии искусственных
нейронных сетей. В настоящее время эти
технологии все чаще используются для
исследований в различных науках, в том
числе в биологических и химических, как у
нас в стране, так и за рубежом [1-4].
С помощью нейроимитаторов MultiNeuron (группа
Нейрокомп, Красноярский ИВМ СОАН), MDN и Monoton
[1, 5-6] было обучено большое количество
нейросетей с разными параметрами
настройками, с числом нейронов от 2 до 5.
Использовалась информация по
содержанию микроэлементов и тяжелых
металлов в почвах лесных питомников [7]. Были
использованы данные о содержании металлов (мг/кг
сухого вещества): цинк, медь, кадмий, свинец,
никель, кобальт, марганец, а также о
содержании водорастворимого фтора, цезия-117
(в беккерелях) и глубине взятия образца,
всего 12 признаков. Была создана база данных
POCHVA формата dbf (dBase), включающая 133 примера.
Исходные данные были подготовлены и
предобработаны с помощью программы Predmake [3,
с.70].
При решении задачи классификации
данные хорошо классифицировались на 2
класса, содержащих следующие горизонты
почв:
1) A0, Aп, Aд, A, A1, A2, A1A2, A1-A2, AB, A2B;
2) B1, B2, B2к, B3, B, BFe, Bк, Bд, C, C, D.
Хорошее разделение на 3 класса по
изучаемым данным получить не удалось.
При определении показателей
значимости, наиболее значимыми для
разделения классов были данные о
содержании водорастворимого фтора и о
содержании кадмия. Значимость данных о
содержании водорастворимого фтора
подтверждается другими исследованиями [7-9].
Значимость данных о содержании кадмия
требует подтверждения дополнительными
исследованиями, т.к. в исследуемой таблице
данных содержание кадмия указано одной
значащей цифрой. В таблице приведены
результат определения значимостей с
помощью нейросетей без учителя.
Значимости для разделения на 2 класса (MDN)
| Нач. ядра
| Глубина
| Тяжелые
| металлы
| Микроэлементы
| F
| Cs117
|
|---|
|
|
| Zn
| Cu
| Cd
| Zn
| Cu
| Cd
| Zn
| Cu
| Cd
|
|
|
|---|
| 1-2
| 0.014
| 0.062
| 0.165
| 0.318
| 0.112
| 0.333
| 0.093
| 0.029
| 0.213
| 0.194
| 0.694
| 0.066
| | 3-4
| 0.041
| 0.138
| 0.257
| 0.357
| 0.016
| 0.410
| 0.037
| 0.036
| 0.321
| 0.188
| 0.534
| 0.027
| | 5-6
| 0.041
| 0.138
| 0.257
| 0.357
| 0.016
| 0.410
| 0.037
| 0.036
| 0.321
| 0.188
| 0.534
| 0.027
| | 7-8
| 0.041
| 0.138
| 0.257
| 0.357
| 0.016
| 0.410
| 0.037
| 0.036
| 0.321
| 0.188
| 0.534
| 0.027
| | 9-10
| 0.041
| 0.138
| 0.257
| 0.357
| 0.016
| 0.410
| 0.037
| 0.036
| 0.321
| 0.188
| 0.534
| 0.027
| | 5-66
| 0.048
| 0.136
| 0.248
| 0.364
| 0.026
| 0.402
| 0.045
| 0.036
| 0.313
| 0.193
| 0.542
| 0.017
| | Cp.
| 0.038
| 0.125
| 0.24
| 0.352
| 0.034
| 0.396
| 0.048
| 0.035
| 0.302
| 0.19
| 0.562
| 0.032
| | Ранг
|
|
|
| 3
|
| 2
|
|
| 4
|
| 1
|
|
Работа поддержана грантом Федеральной
Целевой Программы “Интеграция”, проект 68, направление 2.1.
Литература:
- Горбань А.Н., Россиев Д.А. Нейронные сети на персональном компьютере. Новосибирск:
Наука, 1996.- 276с.
- Нейроинформатика и ее приложения: 5 Всеросс.семинар. Красноярск: КГТУ, 1997
- Нейроинформатика и ее приложения: 6 Всеросс.семинар. Красноярск: КГТУ, 1998
- Journal of Chemical Information and Computer Sciences, Vol. 35, Num. 1-2.
- Жуков Л.А. Методические указания по работе с программой MDN. Красноярск, 1999
Жуков Л.А. Имитатор для монотонных нейронных сетей // Информатика и Информационные
технологии: тезисы конференции. Красноярск, 1998
- Воробьева Т.Н., Богданова О.Ю. Отчет по содержанию микроэлементов и тяжелых металлов в почвах
лесных питомников
- Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции
растениеводства. М.: ЦИНАО, 1992
- Покатилов Ю.Г. Биогеохимия биосферы и медико-биологические проблемы. Новосибирск: Наука, 1993
Вернуться к основному списку
|
