Preview

Ecology and Industry of Russia

Advanced search
Open Access Open Access  Restricted Access Subscription or Fee Access

Analysing the Possibility of Using SOM Models for Ranking Environmental Monitoring Indicators

https://doi.org/10.18412/1816-0395-2026-1-16-21

Abstract

The article considers the features of multidimensional data clustering for environmental monitoring using the SOM neural network model, which allows identifying parameter groups with the maximum and minimum contribution, assessing the influence of each parameter on the formation of clusters based on the model weights. It is shown that SOM allows clustering multidimensional data in the process of environmental monitoring, and the Shapley algorithm determines the contribution of each feature taking into account all possible combinations. A technique for identifying the most significant parameters based on the weights of the neural network model is proposed. The neural network is trained and clustering is carried out, the influence of individual parameters on the formation of clusters is estimated, and groups of parameters with the greatest (and least) contribution to the model training process are identified. It is concluded that the significance of features when processing the original data by the PCA method and the proposed neural network model (SOM) is identical. The developed approach allows for the formation of well-founded recommendations on priority measures to improve the quality of water resources and identify critical pollutants.

About the Authors

D. N. Patrikeev
Penza State Technological University
Russian Federation

Post-graduate Student



K. R. Tarantseva
Penza State Technological University
Russian Federation

Dr. Sci. (Eng.), Professor



A. M. Gonopolsky
I.M. Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), Moscow
Russian Federation

Dr. Sci (Eng.), Professor



References

1. Байбакова Е.В. Хемометрический подход к региональному нормированию природных вод в урбоэкосистеме. Автореф. дис. … канд. хим. наук. Казань, Изд-во КНИТУ-КАИ, 2024. 22 с.

2. Габдрахманова Г.Н. Комплексная региональная оценка качества вод в урбоэкосистеме. Автореф. дис. … канд. хим. наук. Казань, Изд-во КНИТУ-

3. КАИ, 2019. 16 с.

4. Кремлева Э.Ш. Модели и методы интеллектуальной обработки данных для систем поддержки принятия решений (на примере систем экологической безопасности). Автореф. дис. … канд. техн. наук. Казань, Изд-во КНИТУ-КАИ, 2021. 16 с.

5. Tavakolizadeh N., Bagheri M. Multi-attribute selection for salt dome detection based on SVM and MLP machine learning techniques. Natural Resources Research. 2022. Т. 31. № 1. С. 353—370.

6. Таранцева К.Р., Патрикеев Д.Н. Применение искусственных нейронных сетей для оценки экологического состояния водоёмов урбанизированных территорий. Современные информационные технологии. 2024. № 40(40). С. 6—10.

7. Гонопольский А.М. Островкин И.М., Широченков А.И. Анализ технологий дегазации полигонов ТКО методом визуализации изолиний концентраций компонентов биогаза. Экология и промышленность России. 2024. Т. 28 № 3. С. 32—37. DOI 10.18412/1816-0395-2024-3-32-37. EDN EWEPVY.

8. Благодатский Г.А., Бас А.Л., Горохов М.М. и др. Системный анализ показателей исходной воды при производстве питьевой воды в системе центрального водоснабжения. Интеллектуальные системы в производстве. 2018. Т. 16. № 2. С. 84—96.

9. Табаров С.Ф. Модель системы мониторинга и анализа состояния окружающей среды на примере субъектов РФ. Геополитика и экогеодинамика регионов. 2022. Т. 8. № 2. С. 207—226.

10. Воробьев А.В. Разработка метода минимизации объема экспериментальных исследований при проектировании многокомпонентных смесей на основе использования значений Шепли. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Белгород, Изд-во БелГУ, 2025. 24 с.

11. Воробьев А.В. Метод выбора модели машинного обучения на основе устойчивости предикторов с применением значения Шепли. Экономика. Информатика. 2021. № 48(2). С. 350—359.

12. Aas K., Jullum M., Loland A. Explaining individual predictions when features are dependent: More accurate approximations to Shapley values. Norwegian Computing Center. 2019. 22 p.

13. Нохрин Д.Ю., Дерхо М.А., Мухамедьярова Л.Г., Живетина А.В. Структура изменчивости гидрохимического состава воды в водохранилище озерного типа. Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2021. Т. 7. № 2. С. 117—133. DOI 10.37279/2413-1725-2021-7-2-117-133. EDN UFKPHV.


Review

For citations:


Patrikeev D.N., Tarantseva K.R., Gonopolsky A.M. Analysing the Possibility of Using SOM Models for Ranking Environmental Monitoring Indicators. Ecology and Industry of Russia. 2026;30(1):16-21. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0395-2026-1-16-21

Views: 193

JATS XML

ISSN 1816-0395 (Print)
ISSN 2413-6042 (Online)