Результаты полученные в 2025 году
В результате выполнения задачи 1.4 разработаны прототипы программных средств планирования полетов беспилотного летательного комплекса.
Проанализированы существующие программные комплексыдля планирования полетов с применением протокола MAVLink: QgroundControl, DroneKit, UgCS, Для дальнейших экспериментов выбрана платформа QgroundControl для которой разработан парсер
путевых точек. Путевые точки получаются с использованием программы планирования полетов Swarmown. Алгоритма и программа разработана с применением генетического программирования. Программа апробирована в ходе выполнения вычислительных экспериментов. Результаты исследований опубликованы в работе Кирилл Якунин, Диас Құсайын, Равиль И. Мухамедиев, Надия Юничева, Нурсултан Кульдеев. Сопряжение программ планирования маршрутов полета и систем управления беспилотных летательных аппаратов // Известия НАН РК. Физико-математическая серия. – 2025. – № 2(354). – С. 317-335. https://journals.nauka-nanrk.kz/physics-mathematics и частично изложены в монографии Мухамедиев Р.И. Использование беспилотных летательных систем для решения задач мониторинга: Монография. – Алматы, 2024. – 160 с. Работа продолжается.
В результате выполнения задачи 1.5 выполнены испытания программно-аппаратной платформы беспилотного летательного комплекса. Выполненные работы нашли отражение в монографии Мухамедиев Р.И. Использование беспилотных летательных систем для решения задач мониторинга: Монография. -Алматы, 2024.-176 с. ISBN 978-601-08-4605-0 Монография
В результате выполнения задачи 2.3 проведены испытания бортовых навесных систем для решения задач экологического мониторинга в пределах городской агломерации. Работы нашли отражение в монографии Мухамедиев Р.И. Использование беспилотных летательных систем для решения задач мониторинга: Монография. -Алматы, 2024.-176 с. ISBN 978-601-08-4605-0 Монография
По результатам практических испытаний подготовлена статья «Разработка набора данных для оценки состояния сельскохозяйственных полей».
В результате выполнения задачи 3.4 подготовлены протоколы и фотоматериалы облетов и данные собранные в пределах городской агломерации и на прилегающих территориях. Фотоматериалы вошли в аннотированные наборы данных:
1. Атмосферный мониторинг.
2. Детектирование твёрдых бытовых отходов.
3. Тепловизионно-мультиспектральный анализ.
4. Горизонтальная съемка смога с БПЛА.
5. Многолетние данные о движении транспорта.
В результате выполнения задачи 3.5 сформированы размеченные наборы данных, собранные в пределах городской агломерации и на прилегающих территориях для настройки моделей машинного обучения.
1. Атмосферный мониторинг. Набор данных полученных с
помощью распределённой сети сенсоров, установленных в крупных городах Казахстана (Алматы, Астана, Шымкент, Караганда, Кызылорда, Семей, Жезказган, Сатбаев, Атырау).
2. Детектирование твёрдых бытовых отходов. Набор данных разработан для автоматизированного обнаружения твердых бытовых отходов (ТБО), с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и нейросетевого пакета YOLOv8.
3. Тепловизионно-мультиспектральный анализ. набор разнородных визуальных данных, полученных в ходе нескольких съёмок с использованием различных летательных аппаратов и камер (RGB, мультиспектральной и тепловизионной).
4. Горизонтальная съемка смога с дрона. Набор данных предназначен для мониторинга качества воздуха и оценки уровня смога в городе Алматы и его окрестностях.
5. Многолетние данные о движении транспорта в крупных городах Казахстана на основе спутниковых изображений.
В результате выполнения задачи 3.6 разработан комплекс программных средств для решения задач классификации и распознавания, получаемых с борта БПЛА изображений и данных:
1. Программное средство на основе сверточной нейронной сети для классификации твердых бытовых отходов
2. Программное средство для обработки снимков с БПЛА по выявлению оптически активных компонентов в воде на примере озера Сорбулак.
3. Программное средство для восстановления утраченных или пропущенных данных датчиков состояния воздушной среды городской агломерации.
4. Программное средство для прогнозирования воздушных загрязнений в пределах городской агломерации.
5. Программное средство для оценки вклада основных источников воздушных загрязнений мегаполиса Алматы.
Результаты исследований опубликованы в работе Л.А. Городецкая, Р.И. Мухамедиев, Н.Р. Юничева, Е.С. Витулёва Детектирование твёрдых бытовых отходов с помощью БПЛА в пределах городской агломерации Алматы // Гидрометеорология и экология. – 2025. – № 2(117). – С. 49-60. https://doi.org/10.54668/2789-6323-2025-117-2-49-60
Результаты исследований планируется опубликовать в работе «Основные источники загрязнения воздуха в предгорных мегаполисах на примере Алматы».
В результате выполнения задачи 4.2 разработан прототип системы отображения получаемых данных и результатов их анализа. Система построена в виде агрегатора разнородных данных о загрязненности (воздух, вода, ТБО). Данные получаются путем скрапинга, в том числе с применением собственных датчиков установленных в разных точках Алматы. Прототип доступен по ссылке https://cuesproject.com/.
В результате выполнения задачи 5 разработана программа обучения пользователя комплекса. Результаты, полученные в ходе выполнения программы внедрены в учебный процесс подготовки специалистов по обработке данных и машинному обучению. Получено свидетельство о внесении в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом № 55994 от «20» марта 2025 года: Оксененко Алексей Алексеевич, Мухамедиев Равиль Ильгизович, Кучин Ян Игоревич, Сымагулов Адилхан «Методические указания по теоретическим и практическим занятиям по подготовке операторов дронов для мониторинга качества воздуха в условиях городской агломерации».
В результате выполнения задачи 6 разработана документация программно-аппаратного комплекса (руководство пользователя, техническое описание кода, методические указания по подготовке операторов эко-дрона, методические указания по применению сверточных нейронных сетей для детектирования ТБО) и подготовлен итоговый отчет по программе (это общая задача на 2025 г.).
Результат выполнения задачи 7. В процессе выполнения проекта в период до ноября 2025 года (в соответствии с конкурсной документацией ) подготовлены
все соответствующие публикации. В рамках проекта за отчетный период 2023-2025 опубликованы : 7 статей в рецензируемых зарубежных научных изданиях, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science; 7 Свидетельств о внесении в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом, 7 статей опубликованы в журналах КОКСНВО МНВО РК.
Публикации по программе BR 21881908 «Комплекс экологического сопровождения городской агломерации» за 2023-2025 годы
- Статьи или обзоры в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы данных Web of Science, и (или) в рецензируемых научных изданиях, имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus
2023 год
- Mukhamediev, R.I.; Kuchin, Y.; Popova, Y.; Yunicheva, N.; Muhamedijeva, E.; Symagulov, A.; Abramov, K.; Gopejenko, V.; Levashenko, V.; Zaitseva, E.; et al. Determination of Reservoir Oxidation Zone Formation in Uranium Wells Using Ensemble Machine Learning Methods. Mathematics 2023, 11, 4687. (CiteScore — Q1, 88%, JCR — Q1, IF: 2.46). https://www.mdpi.com/2072-4292/15/17/4269; https://doi.org/10.3390/rs15174269 (публикация рассматривает вопросы практического применения методов машинного обучения в решении задач классификации объектов)
- Mukhamediev, Ravil I., Timur Merembayev, Yan Kuchin, Dmitry Malakhov, Elena Zaitseva, Vitaly Levashenko, Yelena Popova, Adilkhan Symagulov, Gulshat Sagatdinova, and Yedilkhan Amirgaliyev. Soil Salinity Estimation for South Kazakhstan Based on SAR Sentinel-1 and Landsat-8, 9 OLI Data with Machine Learning Models //Remote Sensing. – 2023. – Т. 15. – №. 17. – С. 4269. (Scopus Quartile: Q1, 90%, JCR Category Quartile: Q1, WoS IF=5.0) https://www.mdpi.com/2072-4292/15/17/4269; https://doi.org/10.3390/rs15174269 (публикация рассматривает вопросы картирования факторов экологических нарушений в сельском хозяйстве, вызванных как антропогенной деятельностью, так и природными факторами)
3. Mukhamediev R. I., Terekhov,A., Sagatdinov G., Amirgaliyev Y., Gopejenko V., Abayev N., Symagulov A. Estimation of the Water Level in the Ili River from Sentinel-2 Optical Data Using Ensemble Machine Learning //Remote Sensing. – 2023. – Т. 15. – №. 23. – С. 5544. https://doi.org/10.3390/rs15235544 (Scopus Quartile: Q1, 90%, JCR Category Quartile: Q1, WoS IF=5.0) (публикация рассматривает вопросы оценки крупных водных объектов и прогнозирование экологических влияний явлений катастрофического характера)
2024 год
4. Ravil I. Mukhamediev, Marina Yelis, Kirill Yakunin, Yelena Popova, Yan Kuchin, Adilkhan Symagulov, Nadiya Yunicheva, Elena Zaitseva, Vitaly Levashenko, Elena Muhamedijeva, Viktors Gopejenko & Rustam Mussabayev (2024) Exploring the health care system’s representation in the media through hierarchical topic modeling, Cogent Engineering, 11:1, 2324614, https://doi.org/10.1080/23311916.2024.2324614 (Scopus Quartile: Q2, 64%, WoS IF=1.9). (публикация рассматривает вопросы применения методов машинного обучения для оценки здоровья населения и состояния медицинских учреждений в городских агломерациях.)
5. Mukhamediev R.I. State-of-the-Art Results with the Fashion-MNIST Dataset // Mathematics. – 2024. – Т. 12. – P. 3174 https://doi.org/10.3390/math12203174. (CiteScore — Q1, 88%, JCR — Q1, IF: 2.3)
(публикация рассматривает вопросы применения методов машинного обучения для обработки изображений, выбора оптимальной конфигурации сверточной нейронной сети, что актуально при портировании обученной сени на борт БПЛА, оснащенного маломощным бортовым компьютером)
6. Zaitseva, E.; Mukhamediev, R.; Levashenko, V.; Kovalenko, A.; Kvassay, M.; Kuchin, Y.; Symagulov, A.; Oksenenko, A.; Sultanova, Z.; Zhaxybayev, D. Comparative Reliability Analysis of Unmanned Aerial Vehicle Swarm Based on Mathematical Models of Binary-State and Multi-State Systems //Electronics. – 2024. – Т. 13. – P. 4509 https://doi.org/10.3390/electronics13224509 (JCR — Q2 (Engineering, Multidisciplinary) / CiteScore — Q2 (General Engineering), 70%, IF: 2.6) (публикация рассматривает вопросы оценки надежности БПЛА и флотилий БПЛА при планировании миссий.)
2025 год
7. Albrekht, V.; Mukhamediev, R.I.; Popova, Y.; Muhamedijeva, E.; Botaibekov, A. Top2Vec Topic Modeling to Analyze the Dynamics of Publication Activity Related to Environmental Monitoring Using Unmanned Aerial Vehicles. Publications 2025, 13, 15. https://doi.org/10.3390/publications13020015; https://www.mdpi.com/2072-4292/14/3/620. Journal Rank: JCR — Q1 (Information Science and Library Science) / CiteScore — Q1, 90%, (Communication) (публикация основана на семантическом тематическом моделировании с применением глубоких нейронных сетей. На основании анализа семантики большого массива публикаций она выявляет основные научные тренды в области экологического мониторинга с применением БПЛА)
Статьи или обзоры в рецензируемых зарубежных или отечественных изданиях, рекомендованных Комитетом по обеспечению качества в сфере науки и высшего образования Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан
- Оксененко А., Еримбетова А., Куанаев, А., Мухамедиев Р., Кучин Я. Технические средства дистанционного мониторинга с помощью беспилотных летательных платформ // Доклады НАН РК. Физико-математическая серия. – 2024. – № 3. – С. 152-173. https://doi.org/10.32014/2024.2518-1726.298
- Мухамедиев Р.И., Терехов А.Г., Оксенеко А.А., Еримбетова А.С., Кучин Я.И., Сымагулов А., Құсайын Д.Р., Рыстыгулов П. Эмуляция показаний датчиков качества воздуха в городской среде умного города // Гидрометеорология и экология. – 2024. – С. 87-99. https://doi.org/10.54668/2789-6323-2024-114-3-87-99
- Терехов А. Г., Сагатдинова Г. Н., Мухамедиев Р. И., Савин И. Ю., Амиргалиев Е. Н., Саиров С. Б. Перспективы использования псевдоцветных композитов при анализе многолетних временных рядов спутниковых данных в задаче оценки состояния растительного покрова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.- 2023. Т. 20. № 6. С. 51–66 (Scopus:CiteScore 1.9). https://doi.org/10.21046/2070-7401-2023-20-6-51-66
- Смурыгин В.В., Құсайын Д.Р., Мухамедиев Р.И., Кучин Я.И., Исмаилов Д.В., Ксенофонтов Д.А. Парсер данных об уровне загрязненности воздушной среды городской агломерации// Научные труды ВИИРЭиС. – 2024. – № 4 (58). – С. 235-247. https://www.viires.edu.kz/ru/science/1146-sbornik_nauchnyh_publikacij_uchenyh_viireis/
- Кирилл Якунин, Диас Құсайын, Равиль И. Мухамедиев, Надия Юничева, Нурсултан Кульдеев. Сопряжение программ планирования маршрутов полета и систем управления беспилотных летательных аппаратов // Известия НАН РК. Физико-математическая серия. – 2025. – № 2(354). – С. 317-335. https://journals.nauka-nanrk.kz/physics-mathematics
- Л.А. Городецкая, Р.И. Мухамедиев, Н.Р. Юничева, Е.С. Витулёва Детектирование твёрдых бытовых отходов с помощью БПЛА в пределах городской агломерации Алматы // Гидрометеорология и экология. – 2025. – № 2(117). – С. 49-60. https://doi.org/10.54668/2789-6323-2025-117-2-49-60
- Г.С. Краснов, А.М. Гизатуллина, Т.А. Тастайбек, А.Т. Маншарипова, Р.И. Мухамедиев, А. Сымагулов. Загрязнение воздуха и риски развития онкологических заболеваний: обзор мета-анализов // Онкология и Радиология Казахстана. – 2025. – № 2 (76). – С. 103-108. https://doi.org/10.52532/2521-6414-2025-2-76-440
Авторские свидетельства
1. Свидетельство о внесении в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом № 43308 от «27» февраля 2024 года Құсайын Диас Русланұлы, Смурыгин Валентин Вадимович, Мухамедиев Равиль Ильгизович, Сымагулов Адилхан, Кучин Ян Игоревич, Еримбетова Айгерим Сембековна “Парсер данных об уровне загрязненности воздушной среды городской агломерации” Ссылка на свидетельство
2. Свидетельство о внесении в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом № 46522 от «28» мая 2024 года Смурыгин Валентин Вадимович, Мухамедиев Равиль Ильгизович, Сымагулов Адилхан «Программный комплекс для генерация карт сверхвысокого разрешения» Ссылка на свидетельство
3. Свидетельство о внесении в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом № 47743 от «21» июня 2024 года Толеш Гульзина, Маншарипова Алмагуль Тулеуовна “Разработка пациент-ориентированной программы менеджмента реабилитации пациентов с хронической сердечной недостаточностью и сохраненной фракцией выброса для медико-социальных организаций и абиотических факторах”.
4. Свидетельство о внесении в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом № 43869 от «03» июня 2024 года.Маншарипова Алмагуль Тулеуовна, Мухамедиев Равиль, Краснов Глеб Сергеевич, Тастайбек Тимур Аманжолұл “Влияние экологических факторов мегаполиса на организм пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы” Ссылка на свидетельство
5. Свидетельство о внесении в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом №500695 от «23» октября 2024 года Маншарипова Алмагуль Тулеуовна, Кудабаева Венера Жанарбековна, Тастайбек Тимур Аманжолович «Качество жизни пожилых в программе активного долголетия и абиотические факторы».
6. Свидетельство о внесении в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом № 55994 от «20» марта 2025 года Оксененко Алексей Алексеевич, Мухамедиев Равиль Ильгизович, Кучин Ян Игоревич, Сымагулов Адилхан «Методические указания по теоретическим и практическим занятиям по подготовке операторов дронов для мониторинга качества воздуха в условиях городской агломерации».
Акты внедрения
1. Акт внедрения результатов научной и научно-технической деятельности. Внедрение осуществлено на основании заключенного Меморандума о сотрудничестве и взаимодействии между Некоммерческим акционерным обществом «Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева» и ТОО ДОЦ «Город друзей» от 20.06.2024 г. Установлены датчики (2 датчика) и очистители воздуха (3 прибора). Установленные приборы предоставляют актуальную информацию о загрязненности воздуха и обеспечивают возможность поддержания нормальной воздушной среды в помещении детского сада «Город друзей».
2. Акт внедрения результатов научно-исследовательских работ, полученных в рамках программы BR21881908 «Комплекс экологического сопровождения городской агломерации” в учебный процесс подготовки магистрантов специальностей 8D06102 «Machine Learning & Data Science» 7M06102 «Machine Learning & Data Science», 8D06301 «Системы информационной безопасности» 7M06101 «Software Engineering» 7M06301 «Комплексное обеспечение информационной безопасности» в КазНИТУ им.К.И.Сатпаева от 28.02.2025 г.
Монографии
Мухамедиев Р.И. Использование беспилотных летательных систем для решения задач мониторинга: Монография. -Алматы, 2024.-176 с. ISBN 978-601-08-4605-0 Ссылка на монографию
Международные конференции
В печати 2025 год
L. Gorodeckaya, R. Mukhamediev Solid waste detection during monitoring of urban agglomerations using UAVs // Post-conference (RECI 2024) publishing in a book “Reliability Engineering and Computational Intelligence: New Frontier in Theory and Applications”. The book will be published by Springer in the book series “Studies in Computational Intelligence” indexed by SCOPUS, DBLP, WTI AG (Switzerland), zbMATH, SCImago.
V.V. Smurygin, D.R. Qusayyn, and Y.I. Kuchin. Experience of Using the Ultralytics Library for Counting Vehicles on City Roads// Post-conference (RECI 2024) publishing in a book “Reliability Engineering and Computational Intelligence: New Frontier in Theory and Applications”. The book will be published by Springer in the book series “Studies in Computational Intelligence” indexed by SCOPUS, DBLP, WTI AG (Switzerland), zbMATH, SCImago