Применение методов дистанционного зондирования и компьютерного зрения для мониторинга и оценки объемов дражных отвалов золотодобычи

В работе рассматриваются методы автоматизированного выделения территории с дражными отвалами золотодобычи и оценки их объемов по спутниковым данным с применением технологий компьютерного зрения и машинного обучения. Цель работы состоит в создании инструментов мониторинга техногенных территорий для оценки запасов вторичного минерального сырья и экологической обстановки на участках золотодобычи. Актуальность работы обусловлена необходимостью оценки запасов техногенного сырья на удаленных территориях Дальневосточного федерального округа для оценки возможности повторной переработки и экологического воздействия.
Для автоматизированного выделения территории с отвалами используются снимки Sentinel-2 за 2018-2024 гг. На основе снимков составлен набор обучающих данных для моделей U-Net Attention, DeepLabV3+ и Segformer. Проведена оптимизация моделей с помощью оценки важности спектральных каналов методом градиентно-взвешенной атрибуции входа. Особую сложность представляет выделение отдельных отвалов на заросших территориях, где они могут быть неотличимы от окружающей почвы или растительности при визуальном анализе. Для решения этой задачи используется постобработка с использованием спектральных индексов NDBSI, NDWI и др., а также k-means кластеризации и фильтра Франги.
Для расчета объемов отвалов апробированы цифровые модели рельефа ASTER, ALOS, Copernicus, FABDEM и GEDTM. Расчет происходит на основе центральной линии выделенного полигона и построения диаграммы Вороного для разделения протяженных территорий с отвалами на меньшие участки. Апробация методов проведена на участках вблизи села Бриакан и реки Джалинда в Хабаровском крае и Амурской области соответственно.
Результаты подтверждают возможность автоматизации выделения территорий с отвалами по данным дистанционного зондирования Земли для последующего картирования и оценки потенциала повторной переработки. Сравнительный анализ выявил значительные расхождения в оценках объемов между различными моделями рельефа, что подтверждает необходимость совокупного использования спутниковых данных, БПЛА и полевых работ для точной оценки объемов.