<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">isplta</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2079-4304</issn><issn pub-type="epub">2658-5871</issn><publisher><publisher-name>СПбГЛТУ</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21266/2079-4304.2021.237.288-298</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">isplta-259</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Использование искусственных нейронных сетей для определения перспективности использования клонов гибридных пород древесины для плантационного лесовыращивания</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Using artificial neural networks to determine the prospects of using hybrid tree clones for plantation reforestation</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-3417-2818</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Бойцов</surname><given-names>А. К.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Boitsov</surname><given-names>A. K.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>БОЙЦОВ Александр Константинович – программист кафедры информационных систем и технологий, магистрант</p><p>194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург</p><p>Scopus AuthorID: 7245828400</p></bio><bio xml:lang="en"><p>BOITSOV Alexandr K. – programmer of the department of information systems and technologies, master's student</p><p>194021. Institutskiy per. 5. St. Petersburg</p><p>Scopus AuthorID: 7245828400</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Логачев</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Logachev</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>ЛОГАЧЕВ Алексей Андреевич – старший преподаватель кафедры информационных систем и технологий</p><p>194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>LOGACHEV Aleksey A. – Senior Lecturer, Department of Information Systems and Technologies</p><p>194021. Institutskiy per. 5. St. Petersburg</p></bio><email xlink:type="simple">LogachevAA@live.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мусин</surname><given-names>Х. Г.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Musin</surname><given-names>H. G.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>МУСИН Харис Гайнутдинович – профессор кафедры «Лесоводство и лесные культуры», доктор сельскохозяйственных наук</p><p>420015, ул. Карла Маркса, д. 65, г. Казань, Республика Татарстан</p></bio><bio xml:lang="en"><p>MUSIN Haris G. – DSc (Agriculture), Professor, Department of Forestry and Forest Cultures</p><p>420015. Karl Marx str. 65. Kazan, Republic of Tatarstan</p></bio><email xlink:type="simple">haris.musin@rambler.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>St.Petersburg State Forest Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Казанский государственный аграрный университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Kazan State Agrarian University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2021</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>09</day><month>03</month><year>2024</year></pub-date><volume>0</volume><issue>237</issue><fpage>288</fpage><lpage>298</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Бойцов А.К., Логачев А.А., Мусин Х.Г., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Бойцов А.К., Логачев А.А., Мусин Х.Г.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Boitsov A.K., Logachev A.A., Musin H.G.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/259">https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/259</self-uri><abstract><p>Оценка перспективности использования клонов гибридных пород древесины является одной из актуальных задач для повышения эффективности плантационного лесовыращивания. Одним из перспективных путей решения данной задачи является применение искусственных нейронных сетей (ИНС). Yfcnjzofz научная работа является одной из немногих, где применяется ИНС для решения подобных задач в лесном хозяйстве. Для обучения нейронных сетей и определения перспективности использования клонов гибридных пород древесины для плантационного лесовыращивания были взяты биометрические данные клонов гибридной осины 2018 г. В ходе выполнения работы были построены две ИНС, где архитектура первой сети включает входной слой из 3 нейронов, 1 скрытый слой с 6 нейронами и выходной слой из 1 нейрона; архитектура второй сети включает в себя входной слой из 3 нейронов, 2 скрытых слоя по 6 нейронов и выходной слой из 1 нейрона, в которые были загружены нормализованные исходные биометрические данные для обучения определения перспективности использования клонов гибридных пород древесины для плантационного лесовыращивания. По результатам данного исследования была составлена сравнительная характеристика точности ИНС 1 и ИНС 2, которая показала, что ИНС 1 более точная, так как её отклонение на 3,49% меньше ИНС 2. Результаты настоящей работы подтвердили перспективность применения ИНС для оценки использования клонов гибридных пород древесины для плантационного лесовыращивания. По оценке расчётной перспективности ИНС 1 для плантационного лесовыращивания были выявлены клоны гибридных пород древесины VTI, ESCH3, ESCH5. Внедрение ИНС в отрасль лесного хозяйства упрощает оценку результатов биометрических показателей древесины, особенно для начинающих специалистов, что обеспечивает последующую точную оценку перспективности пород древесины.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Assessing the prospects of using hybrid wood clones is one of the urgent tasks to improve the efficiency of plantation silviculture. One of the promising ways to solve this problem is the use of artificial neural networks (ANN). This research work is one of the few where ANN are used to solve such problems in forestry. Biometric data from 2018 hybrid aspen clones were taken to train neural networks and determine the potential use of hybrid wood clones for plantation silviculture. During this work, two ANNs were constructed where the architecture of the first network includes an input layer of 3 neurons, 1 hidden layer with 6 neurons and an output layer of 1 neuron, the architecture of the second network includes an input layer of 3 neurons, 2 hidden layers of 6 neurons and an output layer of 1 neuron, into which the normalized input biometric data were loaded for learning to determine the prospective use of hybrid wood species clones for plantation silviculture. Based on the results of this study, a comparison of the accuracy of ANN 1 and ANN 2 was made, which showed that ANN 1 was more accurate because its bias was 3,49% less than ANN 2. The results of this work confirmed the promise of using ANN to evaluate the use of hybrid wood clones for plantation reforestation. According to the evaluation of the calculated promisingness of ANN 1 for plantation silviculture, VTI, ESCH3 and ESCH5 hybrid wood clones were identified. The introduction of ANN in the forestry industry simplifies the evaluation of wood biometric results, especially for beginners, which provides a subsequent accurate assessment of the perspective of wood species.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>плантационное лесовыращивание</kwd><kwd>гибридные породы древесины</kwd><kwd>искусственные нейронные сети</kwd><kwd>нейросети в лесном хозяйстве</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>plantation forestry</kwd><kwd>hybrid wood species</kwd><kwd>artificial neural networks</kwd><kwd>neural networks in forestry</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бойцов А.К., Дуплинская Д.Д. Воспроизводство лесов в России // Актуальные вопросы в лесном хозяйстве: матер. IV Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, Санкт-Петербург, 11–12 ноября 2020 года. СПб.: Санкт-Петербургский госу- дарственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова, 2020а. С. 15–20.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Boitsov A.K., Duplinskaya D.D. Sovremennoye sostoyaniye lesnogo semenovodstva v Rossii. Agrarnaya nauka v usloviyakh modernizatsii i innovatsionnogo razvitiya APK Rossii: sb. materialov Vserossiyskoy nauchnometodicheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiyem. posvyashchennaya 90-letiyu Ivanovskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii imeni d.k. Belyayeva. Ivanovo: Ivanovskaya GSKhA, 2020, vol. 1, pp. 29–33. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бойцов А.К., Дуплинская Д.Д. Современное состояние лесного семеноводства в России //Аграрная наука в условиях модернизации и инновационного развития АПК России: сб. матер. Всерос. науч.-метод. конференции с междунар. участием, посвящ. 90-летию Ивановской государственной сельскохозяйственной академиия имени д.к. Беляева». Иваново: Ивановская ГСХА, 2020б. Т.1. С. 29–33.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Boitsov A.K., Duplinskaya D.D. Vosproizvodstvo lesov v Rossii. Aktualnyye voprosy v lesnom khozyaystve : materialy IV mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh. Sankt-Peterburg. 11–12 noyabrya 2020 goda. SPb.: Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy lesotekhnicheskiy universitet imeni S.M. Kirova. 2020, pp. 15–20. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бойцов А.К., Жигунов А.В. Отбор клонов гибридных тополей и гибридной осины на повышение продуктивности и устойчивости // Актуальные вопросы в лесном хозяйстве: матер. II молодежной междунар. научно-практ. конференции, Санкт-Петербург, 14–15 ноября 2018 года. СПб.: Полиграф экспресс, 2018а. С. 30–34.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Boitsov A.K., Zhigunov A.V. Otbor klonov gibridnykh topoley i gibridnoy osiny na povysheniye produktivnosti i ustoychivosti. Aktualnyye voprosy v lesnom khozyaystve : materialy II molodezhnoy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Sankt-Peterburg. 14–15 noyabrya 2018 goda. SPb.: Poligraf ekspress. 2018, pp. 30–34. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бойцов А.К., Жигунов А.В., Григорьев А.А., Бондаренко А.С. Оценка перспективности использования клонов гибридных тополей и осины для плантационного лесовыращивание в условиях Северо-Запада России // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: матер. третьей Междунар. научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 23–24 мая 2018 года / под ред. В.М. Гедьо. СПб.: Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, 2018б. С. 40–43.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Boytsov A.K., Zhigunov A.V.. Grigoryev A.A.. Bondarenko A.S. Otsenka perspektivnosti ispolzovaniya klonov gibridnykh topoley i osiny dlya plantatsionnogo lesovyrashchivaniye v usloviyakh Severo-Zapada Rossii. Lesa Rossii: politika. promyshlennost. nauka. obrazovaniye: materialy tretyey mezhdunarodnoy nauchnotekhnicheskoy konferentsii. Sankt-Peterburg. 23–24 maya 2018 goda / pod red. V.M. Gedo. SPb.: Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy lesotekhnicheskiy universitet im. S.M. Kirova, 2018, pp. 40–43. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Жигунов А.В., Данилов Д.А., Зарипов Р.Р. Создание плантаций гибридных тополей и Осин в Ленинградской области на постагрогенных землях // Развитие земледелия в Нечерноземье: проблемы и их решение : сб. трудов по итогам Междунар. научно-практической конференции, Санкт-Петербург – Пушкин, 09 ноября 2016 года. Санкт-Петербург – Пушкин: ФГБНУ «Ленинградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Белогорка», 2016б. С. 157–161.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fedorkov A.L. Obyem i kachestvo stvola gibridnoy i obychnoy osiny v klonovom arkhive. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Lesnoy zhurnal, 2021, no. 1 (379), pp. 92–98. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Жигунов А.П., Маркова И.А., Григорьев А.А. и др. Плантационное лесовыращивание в условиях Северо-Запада России // Леса России: политика, промышленность, наука, образование: матер. научно-техн. конференции., Санкт-Петербург, 13–15 апреля 2016 года / под. ред. В.М. Гедьо. СПб.: Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, 2016а. С. 143–145.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kedrov A.V., Tarasov A.V. Klassifikatsiya lesnoy rastitelnosti metodom neyronnykh setey. Vestnik Permskogo natsionalnogo issledovatelskogo politekhnicheskogo universiteta. Elektrotekhnika. informatsionnyye tekhnologii. sistemy upravleniya, 2017, no. 22, pp. 44–54. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кедров А.В., Тарасов А.В. Классификация лесной растительности методом нейронных сетей. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления, 2017. № 22, С. 44–54.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mikhova E.D. Klassifikatsiya porodnogo sostava lesa na aerofotosnimke s ispolzovaniyem neyronnoy seti. Aktualnyye problemy aviatsii i kosmonavtiki, 2016, no. 1 (12), pp. 632–634. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Михова Е.Д. Классификация породного состава леса на аэрофотоснимке с использованием нейронной сети // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2016. № 1 (12). С. 632–634.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Poleshchuk O.M., Vasilyev S.B. Neyronechetkaya model dlya prognoza semenosheniya lesnykh kultur v usloviyakh tekhnogennykh landshaftov. Lesnoy vestnik / Forestry bulletin, 2018, no. 22 (1), pp. 31–35. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Полещук О.М., Васильев С.Б. Нейронечеткая модель для прогноза семеношения лесных культур в условиях техногенных ландшафтов // Лесной вестник / Forestry bulletin. 2018. № 22 (1). С. 31–35.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Stankevich T.S. Modelirovaniye rasprostraneniya lesnogo pozhara pri nestatsionarnosti i neopredelennosti posredstvom iskusstvennogo intellekta i glubokogo mashinnogo obucheniya. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Upravleniye. vychislitelnaya tekhnika i informatika, 2019, no. 3, pp. 97–107. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Станкевич Т.С. Моделирование распространения лесного пожара при нестационарности и неопределенности посредством искусственного интеллекта и глубокого машинного обучения // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2019. № 3. С. 97–107.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Stefanidou A., . Dragozi E.. Tompoulidou M.. Yanis Z.G. Kartirovaniye lesnykh i ne lesnykh ploshchadey s ispolzovaniyem Landsat TM i algoritma «iskusstvennyye neyronnyye seti» (ANNs). Vestnik Povolzhskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Seriya: Les. Ekologiya. Prirodopolzovaniye, 2015, no. 1(25), pp. 22–33. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Стефанидоу А., Драгози Э., Томпоулидоу М., Янис З.Г. Картирование лесных и не лесных площадей с использованием Landsat ТМ и алгоритма "искусственные нейронные сети" (ANNs) // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2015. № 1(25). С. 22–33.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Stolnov A.S., Iozus A.P.. Kryuchkov S.N. Sovremennoye sostoyaniye i perspektivy razvitiya lesnogo semenovodstva v Rossii//Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya. Penza: Izd. dom «Akademiya Estestvoznaniya», 2011, no. 6. 275 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Стольнов А.С., Иозус А.П., Крючков С.Н. Современное состояние и перспективы развития лесного семеноводства в России//Современные проблемы науки и образования. Пенза: Изд. дом «Академия Естествознания». 2011. № 6. 275 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yasinskiy F.N.. Potemkina O.V.. Sidorov S.G.. Evseyeva A.V. Prognozirovaniye veroyatnosti vozniknoveniya lesnykh pozharov s pomoshchyu neyrosetevogo algoritma na mnogoprotsessornoy vychislitelnoy tekhnike. Vestnik Ivanovskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta, 2011, no. 2, pp. 82–84. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Федорков А.Л. Объем и качество ствола гибридной и обычной осины в клоновом архиве // ИВУЗ. Лесной журнал, 2021. № 1 (379). С. 92–98.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhigunov A.P., Markova I.A.. Grigoryev A.A. i dr. Plantatsionnoye lesovyrashchivaniye v usloviyakh Severo-Zapada Rossii. Lesa Rossii: politika. promyshlennost. nauka. obrazovaniye : materialy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii.. Sankt-Peterburg. 13–15 aprelya 2016 goda / pod. red. V.M. Gedo. SPb.: Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy lesotekhnicheskiy universitet im. S.M. Kirova, 2016, pp. 143–145. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ясинский Ф.Н., Потемкина О.В., Сидоров С.Г., Евсеева А.В. Прогнозирование вероятности возникновения лесных пожаров с помощью нейросетевого алгоритма на многопроцессорной вычислительной технике // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2011. № 2. С. 82–84.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zhigunov A.V., Danilov D.A.. Zaripov R.R. Sozdaniye plantatsiy gibridnykh topoley i Osin v Leningradskoy oblasti na postagrogennykh zemlyakh. Razvitiye zemledeliya v Nechernozemye: problemy i ikh resheniye : sb. trudov po itogam mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Sankt-Peterburg – Pushkin. 09 noyabrya 2016 goda. Sankt-Peterburg – Pushkin: Federalnoye gosudarstvennoye byudzhetnoye nauchnoye uchrezhdeniye «Leningradskiy nauchno-issledovatelskiy institut selskogo khozyaystva «Belogorka». 2016, pp. 157–161. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
