КАРТОГРАФУВАННЯ МІННОЇ НЕБЕЗПЕКИ ЗА ДАНИМИ ВЕЛИКОМАСШТАБНИХ БАГАТОСПЕКТРАЛЬНИХ ЗНІМАНЬ

Дмитро ЛЯШЕНКО; Іванна ЗОБНІВ; Олександр ЦВИК

doi:10.17721/1728-2713.108.14

Автор(и)

Дмитро ЛЯШЕНКО Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0001-5588-0322
Іванна ЗОБНІВ Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-0365-4547
Олександр ЦВИК Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна https://orcid.org/0009-0006-5464-2078

DOI:

https://doi.org/10.17721/1728-2713.108.14

Ключові слова:

гуманітарне розмінування, БПЛА, ДЗЗ, вегетаційні індекси, дешифрування, автоматизація, картографування

Анотація

Вступ. Наслідком повномасштабної збройної агресії проти України є значні зміни природних та антропогенних ландшафтів. Це негативно впливає на безпеку населення та розвиток економіки країни. Надзвичайну загрозу становлять міни, нерозірвані боєприпаси та інші вибухонебезпечні об'єкти. Для ідентифікації мін проаналізовано можливості використання спектрозональних знімків, отриманих з БПЛА для картографування.

Методи. Для завдань картографування використано отримані з БПЛА зображення високого розрізнення тестових знімань полігону, розташованого в Хмельницькій області (Україна), з муляжами мін, розміщеними на поверхні та невеликій глибині. Оброблення даних виконано в ArcGIS PRO з використанням програмування мовою Python.

Результати. У роботі виконано порівняння методів дистанційної ідентифікації мін різними сенсорами за літературними джерелами. Апробовано методику дешифрування геозображень високого просторового розрізнення, отриманих з БПЛА у видимому та тепловому діапазонах спектра для виявлення мін на відкритих ділянках для завдань гуманітарного розмінування. Набув подальшого розвитку алгоритм оброблення знімків для ідентифікації мін, аналізу та інтерпретації результатів за допомогою мови Python.

Висновки. Порівняльний аналіз та експериментальні роботи підкреслюють ефективність використання багатоспектральних зображень, зокрема, розрахованого на їх основі індексу вологості ґрунту (Soil Water Index – SWI) для ідентифікації мін на багатоспектральних зображеннях, отриманих з БПЛА. Використання SWI забезпечує точність ідентифікації мін лише близько 70% в і може бути використаний лише для попередньої оцінки забруднення територій вибухонебезпечними предметами.

Посилання

Alqudsi, Y. S., Alsharafi, A. S., & Mohamed, A. (2021, July). A review of airborne landmine detection technologies: Unmanned aerial vehicle-based approach. In 2021 International Congress of Advanced Technology and Engineering (ICOTEN) (pp. 1–5). IEEE.

Baghbadorani, A. A., Holbrook, S., Martin, E. R., Ripepi, N. S., & Libbey, B. (2022). Radar Imaging Applications for Mining and Landmine Detection.

Baur, J., Steinberg, G., Nikulin, A., Chiu, K., & de Smet, T. S. (2020). Applying deep learning to automate UAV-based detection of scatterable landmines. Remote Sensing, 12(5), 859.

Bonchkovskyi, O., Ostapenko, P., Shvaiko, V., & Bonchkovskyi, A. (2023, November). A Comprehensive Methodological Approach to Assessing War-Induced Soil Disturbances in the Kharkiv Region, Ukraine. In 17th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment (Vol. 2023, No. 1, pp. 1–5). European Association of Geoscientists & Engineers.

Cabinet of Ministers of Ukraine. (2024, June 28). On approval of the National Mine Action Strategy for the period until 2033 and approval of the operational plan of measures for its implementation in 2024–2026. Order No. 616-р. https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/616-2024-р#Text

Deans, J., Gerhard, J., & Carter, L. J. (2006). Analysis of a thermal imaging method for landmine detection, using infrared heating of the sand surface. Infrared Physics & Technology, 48(3), 202–216. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2005.06.003

Dovbnia, M. (2024). Comparative analysis of drones for demining Ukrainian territories [in Ukrainian].

Dovhii, S., Lyalko, V., Babiychuk, S., Kuchma, T., Tomchenko, O., & Yurkiv, L. (2019). Fundamentals of remote sensing of the Earth: history and practical application [in Ukrainian].

Elbakary, M. I., & Alam, M. S. (2008, March). Mine detection in multispectral imagery data using constrained energy minimization. In Optical Pattern Recognition XIX (Vol. 6977, pp. 63–71). SPIE.

Fernández, M. G., López, Y. Á., Arboleya, A. A., Valdés, B. G., Vaqueiro, Y. R., Andrés, F. L. H., & García, A. P. (2018). Synthetic aperture radar imaging system for landmine detection using a ground penetrating radar on board a unmanned aerial vehicle. IEEE Access, 6, 45100–45112.

Horbulin, V. P. (2022). The global problem of demining: the Ukrainian vector. Bulletin of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2, 3–13 [in Ukrainian].

Hupy, J. (2008). The environmental footprint of war. Environment and History, 14(3), 405–421.

Kasban, H., Zahran, O., Elaraby, S. M., El-Kordy, M., & Abd El-Samie, F. E. (2010). A comparative study of landmine detection techniques. Sensing and Imaging: An International Journal, 11, 89–112.

Lamorski, K., Pręgowski, P., Swiderski, W., Szabra, D., Walczak, R. T., & Usowicz, B. (2002). Thermal signatures of land mines buried in mineral and organic soils–modelling and experiments. Infrared Physics & Technology, 43(3–5), 303–309.

Miller, T. W., Borchers, B., Hendrickx, J. M., Hong, S., Dekker, L. W., & Ritsema, C. J. (2002, April). Effects of soil physical properties on GPR for landmine detection. In Fifth International Symposium on Technology and the Mine Problem (pp. 1–10).

Popov, M. O., Stankevich, S. A., Moso, S. P., Titarenko, O. V., Dugin, S. S., Golubov, S. I., & Andreiev, A. A. (2022). Method for Minefields Mapping by Imagery from Unmanned Aerial Vehicle. Advances in Military Technology, 17(2), 211–229 [in Ukrainian].

Stetsiuk, V., & Kovalchuk, I. (2019). Beligerative properties of the relief. Bulletin of the Taras Shevchenko National University of Kyiv. Military Specialized Sciences, 2(35), 29–32. https://doi.org/10.17721/1728-2217.2016.35.29-32 [in Ukrainian].