METHODS TO DETECT EXPLOSIVE HAZARDS IN AGRICULTURAL AREAS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.17721/1728-2713.110.14

Keywords:

danger explosives, Russo-Ukrainian War, mine contamination, agricultural territories

Abstract

Background. Contamination of agricultural land with explosive ordnance (EO) following the war unleashed by the Russian Federation poses a significant threat to the life and health of farmers and hinders the restoration of agricultural activities. Detection and neutralization of EO is a complex and dangerous process that requires a comprehensive approach. This article examines the main types of landmines found in Ukraine, outlines the main revealing factors of explosive ordnance, analyzes existing methods and technologies for detecting EO on agricultural land, and evaluates their advantages and disadvantages.

Results. The application of UAVs in humanitarian demining demonstrates significant potential for risk reduction and accelerated clearance of affected territories from explosive ordnance. Specifically, aerial photography and thermal imaging scanning via UAVs prove effective for the initial inspection of extensive areas and the identification of potentially hazardous zones. The application of metal detectors and geophysical methods allows for the optimization of further efforts. The integration of geographic information systems (GIS) with artificial intelligence (AI) offers a promising auxiliary approach. By leveraging satellite imagery and machine learning, AI can analyze extensive datasets to detect and classify changes in land resources resulting from military actions. Besides, it plays a crucial role in rapid and accurate monitoring of affected territories. Based on the test plots in the Kyiv and Kharkiv regions, this study demonstrates the practical application of Earth remote sensing data, GIS spatial analysis, and machine learning for EO detection on agricultural lands.

Conclusions. Traditional methods of mine detection and disposal are labour-intensive, dangerous, and often ineffective. Applying a combination of diverse EO detection methods (metal detectors, mechanical methods, geophysical methods, biophysical methods, UAVs with aerial photography and thermal imaging scanning, and other sensors) and integrating modern technologies (remote sensing tools and artificial intelligence) allows for achieving maximum survey efficiency and increasing safety. Each method has its advantages and limitations, and combining them promotes compensating for the shortcomings of individual methods.

References

Abujarad, F. (2007). Ground penetrating radar signal processing for landmine detection. [M. Sc. Thesis. University of Magdeburg].

Alegria, A. C., Zimanyi, E., Cornelis, J., & Sahli, H. (2017). Hazard mapping of landmines and ERW using Geo-Spatial techniques. Journal of Remote Sensing & GIS, 06 (02). https://doi.org/10.4172/2469-4134.1000197

Bhuiyan, A., & Nath, B. (2006). Antipersonnel landmine detection based on GPR and IR Imaging: A review, technical report, computer science and software engineering. University of Melbourne ePrints Repository (UMER). https://doi:10.1109/ICPR.2006.274

Cherednychenko, N. A., Palamarchuk, O. K., Shemendiuk, O. V., & Martyniuk, V. V. (2023). Shyntesis of the system for detection of explosive objects on the base of an unmanned aerial vehicle. Systemy i Tekhnolohii Zviazku, Informatyzatsii ta Kiberbezpeky. VITI, 3 [in Ukrainian]. [Чередниченко, Н. А., Паламарчук, О. К., Шемендюк, О. В., Мартинюк, В. В. (2023). Синтез системи виявлення вибухонебезпечних предметів на базі безпілотного літального апарата. Системи і технології зв'язку, інформатизації та кібербезпеки. ВІТІ, 3]. https://doi.org/10.58254/viti.3.2023.18.163

Habit, M. K. (2007). Controlled biological and biomimetic systems for landmine detection biosensors and bioelectronics. Biosensors and Bioelectronics, 23(1), 1–18. https://doi.org/10.1016/j.bios.2007.05.005

Hutsul, T. V., Tkach, V. O., & Khobzei, M. M. (2024). Classification and features of methods of humanitarian demining of territories at the present stage. Chernivtsi, Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University [in Ukrainian]. [Гуцул, Т. В., Ткач, В. О., & Хобзей, М. М. (2024). Класифікація та особливості методів гуманітарного розмінування територій на сучасному етапі. Чернівец. нац. ун-т ім. Ю. Федьковича].

Mentus, I. E., Jasko, V. A., & Saprykin, I. Y. (2024). Methods of mine detection for humanitarian demining: servey. Ukrainian Journal of Remote Sensing, 11(3), 22–28 [in Ukrainian]. [Ментус, І. Е., Ясько, В. А., & Саприкін, Є. Ю. (2024) Методи виявлення мін для гуманітарного розмінування: огляд, Український журнал дистанційного зондування Землі, 11(3), 22–28]. https://doi.org/10.36023/ujrs.2024.11.3.271

Mine Safety (2025). Territorial Defense Forces of the Armed Forces of Ukraine [in Ukrainian]. [Мінна безпека (2025). Сили територіальної оборони Збройних Сил України]. https://sprotyvg7.com.ua/lesson/minna-bezpeka

Miroshnychenko, B. (2023). Dozens of years and billions of dollars. When will Ukrainian fields and cities be demined? Ekonomichna Pravda [in Ukrainian]. [Мірошниченко, Б. (2023). Десятки років та мільярди доларів. Коли розмінують українські поля та міста? Економічна Правда]. www.epravda.com.ua/publications/2023/03/7/697737.

Molochko, S, Bashynskyi, V, Kalamurza, O, & Zhurakhov, V (2021). Analysis of the current state, characteristics and prospects of development of explosive ordnance detection sensors mounted on unmanned aerial systems, State Scientific Research Institute of Armament and Military Equipment Testing and Certification 8(2), 80–90 [in Ukrainian]. [Молочко, С. М., Башинський, В. Г., Каламурза, О. Г., & Журахов, В. А. (2021). Аналіз сучасного стану, характеристик та перспектив розвитку датчиків виявлення вибухонебезпечних предметів, встановлених на БпЛА. Збірник наукових праць державного науково-дослідного інституту випробувань і сертифікації озброєння та військової техніки, 8(2), 80–90]. https://doi.org/10.37701/DNDIVSOVT.8.2021.09

Neroba, V. (2019) The Role of Mining Weapons in the Modern Wars and Border Conficts 3(81), 155–170 [in Ukrainian]. [Нероба, В. (2019). Роль мінної зброї в сучасних війнах і прикордонних конфліктах: Зб. наук.пр. Національної академії державної прикордонної служби України. Військові та технічні науки, 3(81), 155–170]. https://www.mil.gov.ua/news/2019/02/06/minna-zagroza-shhodesyata-zhertva-pidriviv-ditina

Popov, M. O., Stankevich, S. A., Mosov, 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. https://doi:10.3849/aimt.01722.

Rebuilding lives through mine clearance (2024). APOPO. https://apopo.org/what-we-do/detecting-landmines-and-explosives/where-we-work/apopo-in-ukraine/

Saprykin, I. Y. (2024). Optical deep learning landmine detection based on limited dataset of aerial imagery. Science-based Technologies, 62(2). https://doi:10.18372/2310-5461.62.18708.

Semeniuk, T. (29.03.2025). How much land is mined in Ukraine and how much has already been demined? [in Ukrainian]. [Семенюк, Т. (29.03.2025). Скільки землі заміновано в Україні і скільки вже розмінували]. https://thepage.ua/ua/news/skilki-zemli-zaminovano-v-ukrayini-i-skilki-vzhe-rozminuvali

Sieber, A. (1995). Localisation and identification of anti-personal mines. Joint Research Centre, European Commission. EUR 16329N.

The Ukrainian Association of Humanitarian Demining (2024). https://deminingua.com/karta-rozminuvannya

Velichko, R. (2023). Demining Methods: Diversity of Approaches to Mine Threat [in Ukrainian]. [Величко, Р. (2023). Методики розмінування: різноманітність підходів до мінної загрози]. https://militarnyi.com/uk/blogs/metodyky-rozminuvannya-riznomanitnist-pidhodiv-do-minnoyi-zagrozy/

Downloads

Published

2025-10-02

How to Cite

ZATSERKOVNYІ V., TSIUPA, I., DE DONATIS, M., NIKOLIUK, I., KRAVCHENIA, V., TSVYK, O., & MIRONCHUK, T. (2025). METHODS TO DETECT EXPLOSIVE HAZARDS IN AGRICULTURAL AREAS. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 3(110), 127-138. https://doi.org/10.17721/1728-2713.110.14