День бойових дій — місяць розмінування: як БпЛА прискорюють очищення територій від вибухонебезпечних залишків війни

За даними ООН, Україна сьогодні – одна з найбільш замінованих країн світу. Близько 30% нашої території, а це майже 174 тис кв. км включно з морськими акваторіями, вважаються потенційно забрудненими вибухонебезпечними предметами, оскільки там тривали інтенсивні бойові дії. З них – понад 67 тисяч кв. км забруднені мінами та снарядами, що не розірвалися. Поблизу небезпечних зон проживає майже 5 млн людей. 

Один сапер за день може очистити від 15 до 25 кв. м залежно від рельєфу місцевості та концентрації вибухівки, тож за нинішніх темпів на розмінування всієї забрудненої території України знадобиться 757 років, порахували експерти словацького аналітичного центру GLOBSEC. Оскільки бойові дії тривають, ця цифра щодня збільшується. Як кажуть спеціалісти, «день бойових дій – місяць розмінування».

Окрім загрози життю населення, забруднення земель мінами та вибухонебезпечними залишками війни (ВЗВ) заважає роботі об’єктів електро-, водо-, газо-, теплопостачання, критичної й транспортної інфраструктури, а також не дозволяє нормально функціонувати підприємствам, особливо сільськогосподарським. Станом на сьогодні заміновано близько 470 тис. га сільгоспугідь, на яких неможливо проводити аграрну діяльність. 

Згідно із розрахунками Центру досліджень продовольства та землекористування при Київській школі Економіки (KSE Agrocenter), український аграрний сектор зазнав щонайменше 40,2 млрд доларів США збитків внаслідок повномасштабної війни, з них 31.5 млрд доларів – через зниження виробництва продукції рослинництва та тваринництва, перебоїв в логістиці та інших виробничих втрат. 

Для відновлення галузі потрібно щонайменше 29.7 млрд доларів. Оскільки Україна є одним з найбільших виробників агропродукції у світі, за оцінкою ООН, війна загрожує голодом і бідністю для 1.7 мільярда людей. 

Зберегти життя людей, поновити масштаби підприємницької діяльності та пришвидшити доступ аграріїв до земель для посіву культур дозволить прискорення темпів гуманітарного розмінування. Чим швидше будуть розміновані землі сільськогосподарського призначення, тим швидше почнеться відновлення економіки та буде забезпечена продовольча безпека не тільки України, а й усього світу. Пошук та впровадження інновацій у гуманітарну протимінну діяльність стає одним з найважливіших завдань для українських та закордонних технологічних компаній. Розповідаємо про роль безпілотних рішень для цілей гуманітарного розмінування. 

Технології розмінування  

БпЛА широко застосовуються для розмінування територій. Зазвичай їх використовують на етапі первинного та нетехнічного обстеження – для моніторингу та пошуку вибухонебезпечних предметів (ВНП) з повітря перед тим, як на територію зайдуть сапери. За одну годину звичайний дрон може відзняти близько 5 кв. км і надати зображення земної поверхні з роздільною здатністю до 5 см/піксель.  

Безпілотні літальні апарати допомагають встановити та підтвердити тип загрози, виявити міни та вибухонебезпечні предмети. Їх використання дозволяє значно прискорити обстеження та підвищити безпеку команд, що займаються протимінною діяльністю. Візуальні дані, отримані за допомогою дронів, дозволяють визначати ступінь забрудненості території та створювати карти мінних полів. Аналіз цих даних допоможе визначити території з меншою кількістю мін та ВНП, що підлягають розмінуванню в першу чергу, та отримати більш швидкий ефект.

Серйозною проблемою на шляху гуманітарного розмінування є невидимий спектр. Міни та нерозірвані боєприпаси, що знаходяться під землею або в густій рослинності, неможливо ідентифікувати з повітря лише за допомогою цифрової камери, встановленої на БпЛА. Для таких випадків необхідне встановлення додаткового обладнання, а саме – сенсорів комп’ютерного бачення, до яких належать мультиспектральні та тепловізійні камери, лідари, георадари та магнітометри. 

Тепловізійні камери завдяки спеціальним датчикам дозволяють визначити різницю температур між об'єктом і фоном. Оскільки метал віддає тепло скоріше за землю, за допомогою тепловізорів можна виміряти температуру ґрунту впродовж денного і нічного часу і побачити металеві об’єкти, які нагрілися протягом дня. 

Мультиспектральні камери складаються з 6 камер, одна з яких працює у видимому спектрі, всі інші – в розширеному. Отримані за її допомогою знімки розподіляться на ділянки, пофарбовані в різні кольори, і показують різницю в щільності ґрунтів, рослинного покриву, температурі поверхні тощо. Завдяки системі надточного позиціонування, розташування ділянок, забруднених мінами та ВНП, можна визначити з високою точністю. 

LіDAR – це технологія дистанційного зондування за допомогою лазерних імпульсів. Сенсори LiDAR роблять лазерну проекцію землі та формують на її основу хмару точок поверхні з виявленням у ній неприродних об’єктів та визначенням відстані до них. Особливо доцільне використання лідарів, встановлених на БпЛА, для розмінування лісів, якого потребують зараз щонайменше 171 тис. га, без врахування досі окупованих територій. 

Георадари за допомогою електромагнітних хвиль дозволяють виявляти неоднорідність у товщі ґрунтів та розпізнавати підземні об’єкти та відстань до них. Георадарний метод дослідження територій дозволяє проводити пошук та ідентифікацію підповерхневих об’єктів як з металевим, так і неметалевим корпусом (наприклад, «мін-метеликів»). 

Магнітометри – це пристрої, які фіксують зміну магнітного поля Землі, спричинену наявністю мін та інших сторонніх предметів. Встановлений на БпЛА, цей пристрій вимірює магнітне поле та реагує на металеві предмети, навколо яких формується магнітне поле, що відрізняється від загального. Магнітометри мають високу чутливість, дозволяють знаходити металеві об’єкти вагою від 200 г як на поверхні землі, так і на глибині до 2 метрів.

На сьогодні саме магнітометри є однією з найбільш цікавих та перспективних технологій. Встановлені на безпілотники, вони дозволяють швидко виконати обліт території та отримати відбиток всіх металевих предметів як на поверхні, так і у верхньому шарі землі. 

Переважна кількість мін наразі є саме металевими, тому використання магнітометрів є доцільним як для роботи на вже деокупованих територіях, так і в рамках контрнаступу, що відбувається. В першу чергу це стосується протитанкових мін, які таким чином можна ідентифікувати та розмінувати або обійти.  

Проблематика розмінування в Україні 

Експерти зазначають, що під час розмінування на виявлення мін і снарядів, що не розірвалися, витрачається до 50% часу роботи саперів. В Україні сьогодні роботами з розмінування займаються ЗСУ, ДСНС, транспортні служби, а також неурядові оператори протимінної діяльності. Загалом до робіт залучені близько тисячі саперів. Однак цього недостатньо для забезпечення нормального функціонування економіки та звільнення територій першого пріоритету. Заступник керівника секретаріату Національного органу з питань протимінної діяльності Міністерства оборони України Євген Зубаревський зазначає, що для гуманітарного розмінування звільнених територій Україні потрібні щонайменше 5 тисяч саперів, а також інноваційні засоби механізованого розмінування та роботизовані системи. 

Використання класичних методів сповільнює гуманітарне розмінування та наражає на небезпеку військових та цивільне населення. Технологія ідентифікації мін і вибухонебезпечних предметів за допомогою безпілотних літальних апаратів дозволяє значно скоротити витрати часу на обстеження територій та вберегти життя як задіяних до процесів розмінування підрозділів, так і цивільного населення. 

Комплексний підхід до нетехнічного обстеження за допомогою БпЛА складається з 3 етапів:

   1. Створення карти кратерів і траншей на основі знімків, отриманих за допомогою БпЛА. 

Обліт дроном та отримання інформації про руйнування для створення карти кратерів та траншей для визначення першочерговості розмінування територій в залежності від їх забруднення вибухонебезпечними речовинами. 

    2. Візуальна інспекція мін 

Обстеження території БпЛА з високоточною камерою або мультиспектральним сенсором для візуальної інспекції мін. Створення бази візуальних зображень мін та вибухонебезпечних предметів дозволить в подальшому використовувати цифрові технології для виявлення схожих предметів та скоротити час на обробку отриманих з повітря даних. 

    3. Обліт території БпЛА з сенсором комп’ютерного бачення

Пошук та ідентифікація підповерхневих об’єктів на основі можливостей та характеристик встановленого сенсору. 

Проблематика використання сенсорів комп’ютерного бачення полягає в тому, що на сьогодні не знайдено єдиного рішення, здатного знаходити всі види вибухонебезпечних предметів. Незважаючи на те, що їх встановлення на БпЛА значно пришвидшує процес розмінування, для цілковитого очищення території обліт необхідно проводити повторно з використанням іншого типу сенсора. Спростити цей процес дозволить розробка універсальної безпілотної платформи, здатної взаємодіяти з різними типами сенсорів та збирати дані одночасно по різним типам мін та вибухонебезпечних предметів. Над розробкою такої платформи та дослідженням взаємодії різних типів датчиків працюють також інженери R&D-відділу компанії Culver Aviation. 

AI і гуманітарне розмінування 

Важливе значення для пришвидшення робіт з гуманітарного розмінування має інтеграція технологій Індустрії 4.0 до процесів нетехнічного обстеження за допомогою безпілотних літальних апаратів.

Зібрані за допомогою БпЛА візуальні зображення снарядів, зарядів та мін можуть бути завантажені до нейронної мережі, що дозволяє їй навчатись та в подальшому самостійно розпізнавати вибухонебезпечні залишки війни на отриманих знімках земної поверхні. 

Підключення до нейромережі різних типів сенсорів комп’ютерного бачення, встановлених на безпілотниках, в режимі реального часу дозволить поєднувати отримані дані та автоматично наносити векторний результат на карту мінного поля, що надасть повну картину для подальшої роботи саперів та спеціальних служб, задіяних у розмінуванні територій. 

Використання можливостей штучного інтелекту у поєднанні з безпілотними технологіями значно спростить етапи первинного та нетехнічного обстеження та дозволить зробити роботи з гуманітарного розмінування більш ефективними та безпечними, зберегти життя військових та цивільних та якнайшвидше повернути українські міста та села до нормального життя.