УДК: 
DOI: 
10.22389/0016-7126-2025-1026-12-29-37
1 Колесников А.А.
2 Косарев Н.С.
3 Резник А.В.
4 Немова Н.А.
Год: 
№: 
1026
Страницы: 
29-37

Сибирский государственный университет геосистем и технологий (СГУГиТ)

1, 
2, 

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала Сибирского отделения РАН

3, 
4, 
Аннотация:
Статья посвящена актуальной проблеме устойчивого развития регионов с горнодобывающей отраслью. Авторами разработан алгоритм и представлена архитектура программной системы для автоматизированного дистанционного мониторинга техногенно нарушенных земель. В основе системы лежит комплексное применение современных методов машинного обучения, в частности, самообучения без учителя (Self-Supervised Learning: DINO, MAE, MoCo) и архитектуры Vision Transformer для анализа мультиспектральных спутниковых снимков из открытых источников (Sentinel, Landsat). Предлагаемое решение автоматизирует весь цикл работы с данными – от сбора и предобработки до сегментации объектов (карьеров, отвалов), измерения их площади и анализа временных рядов спектральных индексов, таких как нормализованный относительный индекс растительности (NDVI) и нормализованный разностный водный индекс (NDWI), которые служат индикаторами состояния растительного покрова и водных объектов соответственно. Система интегрирована с ГИС через модуль для QGIS, а ее функциональность доступна через API, что обеспечивает удобство использования и встраивания в существующие рабочие процессы. Предложенный подход позволяет повысить эффективность и точность мониторинга, обеспечивая основу для принятия обоснованных управленческих решений в сфере рационального природо- и недропользования
Исследование выполнено в рамках проекта НИР (№ гос. регистрации 121051900145-1)

Список литературы: 
1.   Акинина Н. В., Никифоров М. Б. Алгоритм детектирования несанкционированных свалок мусора на основе анализа данных дистанционного зондирования Земли // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2019. – № 10. – С. 321–329.
2.   Гаврилов В.Л., Немова Н. А., Резник А. В., Косарев Н. С., Колесников А. А. О необходимости комплексной геоэкологической оценки техногенно нарушенных горными работами земель // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – № 10. – С. 76–87. DOI: 10.18799/24131830/2023/10/4212.
3.   Зеньков И. В., Анищенко Ю. А., Федоров В. А. Информационное обеспечение оценки экологии нарушенных земель железорудными карьерами на Среднем и Южном Урале // Экология и промышленность России. – 2021. – Т. 25. – № 1. – С. 38–43. DOI: 10.18412/1816-0395-2021-1-38-43.
4.   Иванова Ю. Н., Бочнева А. А. Прогнозирование перспективных площадей на золоторудный тип минерализации с применением методов математической обработки информации и набора данных КА ДЗЗ Harmonized Landsat Sentinel-2 на территории Полярного Урала // Исследование Земли из космоса. – 2024. – № 2. – С. 32–53. DOI: 10.31857/S0205961424020043.
5.   Колесников А. А., Косарев Н. С., Немова Н. А., Резник А. В., Платонов Т. А. Создание базы данных техногенно-нарушенных территорий Новосибирской области // Вестник СГУГиТ. – 2023. – Т. 25. – № 5. – С. 80–92. DOI: 10.33764/2411-1759-2023-28-5-80-92.
6.   Колесников А.А., Косарев Н.С., Резник А.В., Немова Н.А., Астапов А.М., Кропачева М.К. Автоматизация определения контуров техногенно нарушенных территорий по данным открытой спутниковой съемки // Геодезия и картография. – 2024. – № 11. – С. 25-34. DOI: 10.22389/0016-7126-2024-1013-11-25-34.
7.   Хаванская Н. М., Новочадова А. В. Анализ восстановления растительного покрова в пределах Шуруповских карьеров на основе данных дистанционного зондирования // Природные системы и ресурсы. – 2023. – Т. 13. – № 2. – С. 58–66. DOI: 10.15688/nsr.jvolsu.2023.2.6.
8.   Du S., Li W., Li J., Du S., Zhang C., Sun Y. (2022) Open-pit mine change detection from high resolution remote sensing images using DA-UNet++ and object-based approach // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 36 (7), pp. 512–535. DOI: 10.1080/17480930.2022.2072102.
9.   Frantz D., Hass E., Uhl A., Stoffels J., Hill J. (2018) Improvement of the Fmask algorithm for Sentinel-2 images: Separating clouds from bright surfaces based on parallax effects // Remote Sensing of Environment. 215, pp. 471–481. DOI: 10.1016/j.rse.2018.04.046.
10.   Kim J.-Y., Tangriberganov G., Jung W., Kim D. S., Koo H. S., Lee S. (2023) An effective representation learning approach: the integrated self-supervised pre-training models of StyleGAN2-ADA and DINO for colon polyp images // IEEE Access. 11, pp. 143628–143634. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3342838.
11.   Meng X., Zhang D., Dong S., Yao Ch. (2024) Оpen-pit granite mining area extraction using UAV aerial images and the novel GIPNet // Remote Sensing. 16 (5), DOI: 10.3390/rs16050789.
12.   Murdaca G., Ricciuti F., Rucci A., Le Saux B., Fumagalli A., Prati C. (2023) A semi-supervised deep learning framework for change detection in open-pit mines using SAR imagery // Remote Sensing. 15 (24), DOI: 10.3390/rs15245664.
13.   Padrо J.-C., Carabassa V., Balaguе J., Brotons L., Alcaniz J. M., Pons X. (2019) Monitoring opencast mine restorations using Unmanned Aerial System (UAS) imagery // Science of The Total Environment. 657, pp. 1602–1614. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.12.156.13.
14.   Qian L., Liu X., Huang M., Xiang X. (2022) Self-supervised pre-training with Bridge neural network for SAR-optical matching // Remote Sensing. 14, DOI: 10.3390/rs14122749.
15.   Rossi L., Bernuzzi V., Fontanini T., Bertozzi M., Prati A. (2025) Swin2-MoSE: A new single image supersolution model for remote sensing // IET Image Processing. 19 (1), e13303, DOI: 10.1049/ipr2.13303.
16.   Wang Y., Bashir S. M. A., Khan M., Ullah Q., Wang R., Song Y., Guo Zh., Niu Y. (2022) Remote sensing image super-resolution and object detection: Benchmark and state of the art // Expert Systems with Applications. 197, 116793, DOI: 10.1016/j.eswa.2022.116793.
17.   Wang L., Li F., Wang W., Liu C. (2023) Application research of comprehensive geophysical prospecting in a typical slope of abandoned open-pit in Beijing, China // Exploration Geophysics. 55 (2), pp. 153–165. DOI: 10.1080/08123985.2023.2265403.
18.   Wu J., Cong R., Fang L., Guo C., Zhang B., Ghamisi P. (2022) Unpaired remote sensing image super-resolution with content-preserving weak supervision neural network // Science China Information Sciences. 66, 119105, DOI: 10.1007/s11432-021-3575-1.
19.   Yang W., Tian W., Ming L. (2021) Vegetation classification by Multi-scale hierarchical segmentation on GF-2 remote sensing image // International Journal of Robotics and Automation. 36 (10), DOI: 10.2316/j.2021.206-0617.
20.   Yulianto F., Sofan P., Nugroho G., Suwarsono S. (2022) Artificial intelligence remote sensing for open-pit mining detection in the tropical environment of Indonesia // Journal of Positive School Psychology. 6 (3), pp. 8922–8929.
21.   Zhao F., Bao N., Ye B., Wang S., Liu X., Gao J. (2016) Automatic change detection from remote sensing stereo image for large surface coal mining area // Frontiers in Environmental Engineering. 5, pp. 20–24.
22.   Zhang H., Liu W., Shi J., Chang Sh., Wang H., He J., Huang Q. (2023) MaeFE: Masked Autoencoders Family of Electrocardiogram for Self-Supervised Pretraining and Transfer Learning // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 72, 2502015, DOI: 10.1109/TIM.2022.3228267.
Образец цитирования:
Колесников А.А., 
Косарев Н.С., 
Резник А.В., 
Немова Н.А., 
Автоматизированный дистанционный мониторинг техногенно измененных территорий с использованием методов машинного обучения // Геодезия и картография. – 2025. – № 12. – С. 29-37. DOI: 10.22389/0016-7126-2025-1026-12-29-37