В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Болсынбек Мұхаммед Құрманбекұлы на тему «Разработка информационной системы прогнозирования подготовки почвы в почвенно-климатических зонах Казахстана» по образовательной программе «8D06103 – Информационные системы».
Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Информационных систем» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - казахский
Официальные рецензенты:
Ержанова Акбота Ермухамедовна — доктор философии (PhD), и.о. ассоциированного профессора НАО «Казахский агротехнический исследовательский университет имени С. Сейфуллина», Институт инжиниринга и технологий пищевых продуктов, старший преподаватель группы образовательных программ «Агроинженерия, механика и металлообработка» (г. Астана, Республика Казахстан);
Тасуов Болат - кандидат технических наук, и.о. ассоциированного профессора, декан факультета естественных наук НАО «Таразский университет имени М. Х. Дулати» (г. Тараз, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Барахнин Владимир Борисович – доктор технических наук; доцент, ведущий научный сотрудник в Федеральном исследовательском центре информационных и вычислительных технологий (ФИЦ ИВТ) (г. Новосибирск, Россия);
Шаушенова Анаргуль Гимрановна — кандидат технических наук, ассоциированный профессор, руководитель группы образовательных программ «Информационные системы» КАТИУ имени С. Сейфуллина (г. Астана, Республика Казахстан);
Еримбетова Айгерим Сембековна – доктор философии (PhD), кандидат технических наук, ассоциированный профессор, ведущий научный сотрудник Института информационных и вычислительных технологий КН МНВО РК (г. Алматы, Республика Казахстан).
Научные консультанты:
Абдикеримова Гульзира Бахытбековна – доктор философии (PhD), ассоциированный профессор кафедры «Информационные системы» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева, (г. Астана, Республика Казахстан);
Худойберганов Мирзоали Уразалиевич — доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Вычислительная математика и информационные системы» Национального университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека (г. Ташкент, Республика Узбекистан).
Защита состоится: 10 марта 2026 года 10:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D061 – Информационно-коммуникационные технологии» по специальности «8D06103 – Информационные системы» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в онлайн формате.
Ссылка: https://teams.microsoft.com/meet/47999803120157?p=nrHA10iTPvCl9FFoUp
Адрес: г. Астана, ул. Пушкина, 11, 222 аудитория.
Аннотация (рус.): АННОТАЦИЯ диссертационной работы Болсынбека Мұхаммеда Құрманбекұлы на тему «Разработка информационной системы прогнозирования подготовки почвы в почвенно-климатических зонах Казахстана», представленной на соискание степени доктора философии (PhD) по образовательной программе «8D06103 - Информационные системы» Актуальность исследования. Почвенные ресурсы Казахстана составляют стратегическую основу сельскохозяйственного производства, однако их состояние в последние десятилетия вызывает серьёзную обеспокоенность. Значительная часть земель подвержена эрозии, вторичному засолению, уплотнению и снижению содержания гумуса. Эти процессы напрямую приводят к уменьшению урожайности и продуктивности сельскохозяйственных культур, вызывая экономические потери и ослабление конкурентоспособности отечественного аграрного сектора. Климатические изменения дополнительно усложняют существующие проблемы: наблюдается увеличение частоты засушливых периодов, резкие колебания температуры, изменение режима осадков. Совокупность этих факторов приводит к нестабильности сельскохозяйственного производства, росту рисков снижения урожайности и сокращению возможностей ведения традиционного земледелия в ряде регионов. Дополнительным вызовом выступает деградация пастбищ, оказывающая негативное влияние на животноводство и продовольственную безопасность страны. В условиях возрастания антропогенной нагрузки на почвенные ресурсы и усиления климатических факторов становится очевидной необходимость перехода к комплексным подходам, обеспечивающим сохранение и восстановление почвенного плодородия. Традиционные методы управления землепользованием перестают быть достаточными, поскольку не позволяют своевременно реагировать на изменения почвенно-климатических условий. В связи с этим возрастает потребность в научно обоснованных системах прогнозирования, учитывающих динамику природных процессов и обеспечивающих аграриев инструментами для принятия управленческих решений. В данном контексте проблемы почвенного плодородия и климатических рисков выходят на первый план в повестке устойчивого развития сельского хозяйства Казахстана. Развитие агропромышленного комплекса Республики Казахстан тесно связано с необходимостью перехода к новым технологиям управления земельными ресурсами. Изменение климатических условий, снижение естественного плодородия почв, распространение эрозионных процессов и рост нагрузки на сельскохозяйственные земли требуют поиска эффективных решений в сфере земледелия и растениеводства. Повышение продуктивности и устойчивости сельскохозяйственного производства возможно лишь при учёте особенностей почвенно-климатических зон и применении методов, обеспечивающих прогнозирование состояния почв и их подготовку к возделыванию сельскохозяйственных культур. Концепция развития агропромышленного комплекса Республики Казахстан на 2021–2030 годы предусматривает формирование благоприятных условий для устойчивого развития отечественного АПК, особенно в условиях снижения почвенного плодородия и усиления эрозионных процессов почвенного покрова. Одной из актуальных проблем является ухудшение состояния почвенного плодородия и распространение эрозионных процессов. В этой связи особое значение приобретают мероприятия по изучению почв, внедрению методов дистанционного зондирования Земли и цифровизации данных государственного земельного кадастра. Также предусматривается проведение почвенных исследований и мониторинга, что приобретает особую актуальность в условиях цифровизации земельно-кадастровых данных. Все эти меры направлены на повышение эффективности управления аграрными ресурсами, что делает данную концепцию своевременным и значимым документом для долгосрочного развития сельского хозяйства Казахстана. Современное сельское хозяйство невозможно представить без цифровых технологий, поскольку они позволяют автоматизировать процессы мониторинга, анализа и прогнозирования состояния аграрных ресурсов. Информационные системы становятся ключевым инструментом управления земельным фондом, обеспечивая сбор, хранение и обработку больших объёмов данных о почвенно-климатических условиях. Использование геоинформационных систем, технологий дистанционного зондирования Земли и космического мониторинга позволяет оперативно получать достоверные данные о состоянии почв и сельскохозяйственных угодий. Такие подходы дают возможность выявлять деградационные процессы на ранних стадиях, прогнозировать урожайность и определять оптимальные меры по подготовке почвы к возделыванию сельскохозяйственных культур. Важной особенностью информационных систем является их способность интегрировать разнородные данные — от метеорологических наблюдений и спутниковых снимков до сведений государственного земельного кадастра. Это формирует комплексный подход к управлению сельскохозяйственными ресурсами, при котором решения принимаются не на основе отдельных наблюдений, а на основе системного анализа. Мировой опыт показывает, что такие технологии успешно применяются в странах с развитым аграрным сектором и доказали свою эффективность в повышении продуктивности, снижении рисков и оптимизации затрат. Для Казахстана внедрение подобных систем открывает новые возможности — от рационального использования земель до формирования единого цифрового пространства в аграрной сфере. Таким образом, информационные системы становятся фундаментом перехода к устойчивому и ресурсосберегающему сельскому хозяйству. Для Казахстана внедрение информационных систем прогнозирования подготовки почвы имеет особую актуальность. Страна обладает обширными сельскохозяйственными угодьями, однако их эффективное использование осложняется разнообразием почвенно-климатических условий и высоким уровнем деградационных процессов. В условиях необходимости повышения продовольственной безопасности и наращивания экспортного потенциала аграрного сектора возрастает роль технологий, обеспечивающих точное прогнозирование и обоснованное планирование сельскохозяйственных работ. В долгосрочной перспективе такие технологии станут основой формирования цифрового сельского хозяйства, ориентированного на устойчивое использование ресурсов и повышение конкурентоспособности продукции на мировом рынке. Всё это наглядно подтверждает необходимость разработки и внедрения информационной системы прогнозирования подготовки почвы как стратегически важного инструмента развития аграрного сектора страны. Цель исследования. Разработка информационной системы прогнозирования подготовки почвы в почвенно-климатических зонах Казахстана. Исходя из цели диссертационной работы, были поставлены следующие задачи: Провести систематический обзор научных работ, посвящённых исследованию почв различных почвенно-климатических зон Казахстана; Сформировать вектор информационных признаков для прогнозирования почвенной эрозии; Разработать алгоритмическую модель, ориентированную на анализ почвенной эрозии; Оценить эффективность разработанной модели анализа почвенной эрозии; Спроектировать и реализовать архитектуру информационной системы прогнозирования состояния почвы. Объект исследования – методы исследования и эффективного использования земельных ресурсов с целью разработки системы прогнозирования подготовки почвы в почвенно-климатических зонах Казахстана. Предмет исследования – применение информационной модели для создания системы прогнозирования подготовки почвы с учётом взаимосвязи климатических условий и агротехнических мероприятий. Методы исследования – методы изучения свойств почв, анализ климатических данных, построение модели прогнозирования подготовки почвы, методы машинного обучения. Программные средства. Методологическая основа разработки алгоритмов и программных средств обеспечена использованием программных продуктов ENVI, MatLab, Python, Statistica Soft. Основные результаты, выносимые на защиту: Формирование вектора информационных признаков для прогнозирования почвенной эрозии; Разработка алгоритмической модели анализа почвенной эрозии; Оценка эффективности разработанной модели анализа почвенной эрозии; Проектирование и реализация архитектуры информационной системы прогнозирования состояния почвы. Научная новизна: Векторы информационных признаков для прогнозирования почвенной эрозии; Модель прогнозирования почвенной эрозии, учитывающая особенности почвенно-климатических зон Казахстана. Теоретическая значимость исследования. Заключается в систематизации почвенных и климатических факторов, влияющих на почвенное плодородие и технологии обработки, а также в возможности их комплексного пространственно-временного анализа. На основе анализа больших данных и почвенных информационных баз разработана модель, учитывающая региональные особенности. Проведённое исследование является теоретической основой для развития концепции цифрового почвоведения и точного прогнозирования деградации почв и эрозионных процессов. Практическая значимость исследования. Результаты диссертационной работы внедрены в деятельность производственного кооператива «Кызыл-Дихан», что подтверждено актом внедрения. Разработанная информационная система применяется в конкретной почвенно-климатической зоне и используется для анализа факторов, влияющих на почвенную эрозию, прогнозирования и повышения эффективности управления земельными ресурсами. Внедрение результатов. Результаты работы внедрены в производственный кооператив «Кызыл-Дихан». Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертационного исследования были доложены на следующих международных конференциях: - Yessenova M., Abdikerimova G., Bolsynbek M. Use of methods to determine damage to agricultural crops (Akmola region, shortandy district) // Математикалық логика және компьютерлік ғылымдар: халықаралық ғылыми конференциясы (Астана, 2022). - Болсынбек М.Қ., Абдикеримова Г.Б. Топырақты дайындауды болжаудың ақпараттық жүйесіне арналған деректерді жинау технологиялары // Инновациялық зерттеулердің тиімділігін арттырудың модельдері мен әдістері» атты халықаралық ғылыми конференция жинағы (Алматы, 2024). Работа обсуждена на расширенном заседании кафедры «Информационные системы» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилёва (г. Астана, 23.12.2025). В журналах, индексируемых в базах Scopus и Web of Science, опубликована 1 статья: Bolsynbek M., Abdikerimova G., Taszhurekova Z., Tazhiyev R., Akhmetzhanov M. Application of machine learning for NDVI-based erosion zone segmentation // International Journal of Innovative Research and Scientific Studies, 8(3), 2025. – P. 2431–2437. В журналах, входящих в перечень научных изданий, рекомендуемых Комитетом по обеспечению качества в сфере науки и высшего образования Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан, опубликовано 4 статьи: Болсынбек М.Қ., Абдикеримова Г.Б., Серикбаева С.К., Танирбергенов А.Ж., Тасжурекова Ж.К. Топырақ және топырақ эрозиясын болжаудың ақпараттық жүйелері мен әдістерін зерттеу // ҚР ҰҒА Хабарлары. Физика және информатика cериясы. — 2023. — №2 (346). — Б. 128–140. Болсынбек М.Қ., Абдикеримова Г.Б., Омарова С.К., Остаева А.Б., Батырханов А.Г. Топырақ дайындауды болжау үшін машиналық оқытуды пайдалану // ҚР ҰҒА Хабарлары. Физика және информатика cериясы. — 2023. — №4 (348). — Б. 133–150. Серикбаева С.К., Болсынбек М.Қ., Абдувалова Г.Б., Абдыхалық А.Т., Ануарбек Д.Е. Топырақ сапасын болжау үшін машиналық оқытуды қолдану: алгоритмдер мен әдістер // ҚР ҰҒА Хабарлары. сериясы Физика және информатика cериясы. — 2023. —№4 (348). — Б. 237–252. Болсынбек М.Қ., Абдикеримова Г.Б., Тасжурекова Ж.К., Адамов А.А., Серикбаева С.К., Ануарбеков А.М. Прогнозирование состояния почвы в различных климатических зонах с использованием методов машинного обучения // Вестник КазУТБ. — 2025. — № 2 (27). — С. 31–46. Имеется свидетельство о внесении сведений в государственный реестр прав на объекты, охраняемые авторским правом. Структура и объём диссертации. Диссертационная работа написана на казахском языке и состоит из введения, трёх разделов, заключения, списка использованной литературы и приложений. В первом разделе выполнен обзор традиционных подходов к прогнозированию состояния почв и существующих почвенных информационных систем. Также проанализированы современные методы прогнозирования с использованием математического моделирования. Кроме того, рассмотрены возможности и эффективность методов машинного обучения при прогнозировании состояния почв. Во втором разделе охарактеризованы почвенно-климатические особенности Казахстана и основные факторы воздействия, проанализированы различия регионального почвенного покрова и влияние климатических условий. Также представлены методы сбора, обработки и верификации данных, сформированы векторы информационных признаков для прогнозирования деградации и эрозии почв. В третьем разделе рассмотрены модели прогнозирования состояния почв и программное обеспечение информационной системы. Подробно описаны алгоритмы сбора и обработки данных, особенности применения методов машинного обучения, критерии оценки эффективности моделей, а также структура программного продукта с удобным пользовательским интерфейсом. В заключении обобщены основные результаты исследования. Проведён обзор традиционных методов прогнозирования почв и информационных систем, определены их возможности и ограничения. Проанализированы почвенно-климатические условия Казахстана, факторы деградации и эрозии, представлены методы сбора и обработки данных. Предложены современные модели, методы машинного обучения и программное обеспечение информационной системы. Автор выражает глубокую признательность своему научному консультанту — ассоциированному профессору кафедры «Информационные системы» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилёва, PhD Абдикеримовой Гульзире Бахытбековне — за профессиональную поддержку, научное руководство и всестороннее содействие на всех этапах исследования. Ценные методические рекомендации, системный подход к решению научных задач и конструктивные предложения научного руководителя существенно повлияли на содержание диссертационной работы и способствовали повышению качества полученных результатов. Также автор выражает особую благодарность зарубежному научному консультанту — доктору физико-математических наук, доценту Худойберганову Мирзоали Уразалиевичу, Национальному университету Узбекистана имени Мирзо Улугбека, за оказанную научную поддержку, полезные замечания и ценные методические рекомендации. Его профессиональный опыт и международный научный взгляд позволили углубить результаты исследования и провести их сопоставление на международном уровне. Кроме того, автор выражает искреннюю благодарность коллективу кафедры «Информационные системы» за создание благоприятных условий для успешного выполнения научных исследований.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=8NBl69vdupM
