Применение алгоритма Isolation Forest для обоснования уникальности водоемов в группе карстовых озер

Совершенствование научных основ развития и расширения сети особо охраняемых природных территорий требует поиска алгоритмов, которые можно было бы использовать для выявления уникальных экосистем. Алгоритмизация процесса идентификации аномалий предоставляет возможность не только обрабатывать большие массивы данных, но и приводит к получению объективных и сопоставимых между собой оценок. Целью настоящего исследования является выявление наиболее оптимальных механизмов для идентификации аномальных значений среди морфометрических характеристик карстовых озер, которые могут свидетельствовать об уникальности всей озерной экосистемы. В рамках данной статьи исследование проводилось на основе математического анализа выборок, построенных по различным признакам на основе базы данных WORLDLAKE. В качестве методов анализа были использованы статистические методы и алгоритм машинного обучения «Изолированный лес» (Isolation Forest (iForest)). В результате применения алгоритма iForest к выборке морфометрических параметров карстовых озер, состоящей из 738 объектов, были выявлены 43 аномальных водоема. Экспертная оценка итогового набора озер на предмет уникальности их экосистем показала, что выбранный метод идентификации аномальных значений хорошо подходит для поставленной задачи. Многие озера с индексом аномальности выше 60% могут быть признаны уникальными благодаря необычности своих абиотических характеристик, ряд обладает и своеобразной биотой. В аномальные объекты попали такие хорошо известные озера, как Церик-Кель, Чрвено, Салда, Трихонис, Вегоритис, Петрон и др. При этом для большинства из них аномалии были выявлены сразу для нескольких параметров. Таким образом примененный алгоритм для выявления аномальных морфометрических характеристик озерных котловин, позволил получить интересные выборки для дальнейшего экспертного анализа всей озерной экосистемы на предмет ее уникальности.