Труды КНЦ (Технические науки вып.3/2025(16))

Введение В настоящее время при разработке месторождений в Арктике к актуальным проблемам следует отнести задачи контроля и диагностики построенных в техногенных массивах особо опасных гидротехнических сооружений (хвостохранилищ, отстойников т. д.) и других горных объектов (карьеров, отвалов и т. д.) для своевременного принятия правильных управленческих решений с учетом негативного влияния воды. Такая ситуация обусловлена сложной спецификой вопросов и подходов к комплексному обеспечению их промышленной безопасности при предотвращении катастрофических рисков аварий техногенного характера [1]. В рассматриваемых условиях необходимо оперативно отслеживать состояние водонасыщенности техногенных грунтов и других факторов на достаточно большой площади в экстремальных климатических условиях в реальном времени [2; 3]. К ключевым риск-факторам здесь можно отнести: неконтролируемое изменение и превышение уровня грунтовых вод или перелив воды через дамбу либо защитное ограждение, подтопления территории, геологические явления и пыление отходов, а также плохое состояние инфраструктуры и недостатки производственных систем мониторинга и управления [4-9]. Как правило, диагностика и оценка степени водонасыщенности на рассматриваемых объектах проводятся дискретно с помощью лабораторных испытаний выборочных образцов грунта (включая определение влажности и расчет коэффициента водонасыщения), с помощью полевых методов, таких как визуальные и гидрологические исследования, а также анализа косвенных признаков. Принимая во внимание вышесказанное, одним из перспективных решений является применение космических и цифровых технологий в области дистанционного зондирования Земли, что в техническом аспекте может реализовываться в составе действующей системы наблюдений благодаря высокой степени интеграции и взаимозаменяемости данных в едином цифровом пространстве [10]. Современные спутниковые системы способны обеспечить постоянный контроль и мониторинг всей территории опасных поднадзорных и бесхозных объектов с некоторыми техническими ограничениями с точки зрения детализации и периодичности съемок в северных широтах. На практике контроль и управление техногенными рисками с использованием спутниковых систем производятся посредством создания и анализа геоинформационной продукции (карт, моделей, геоданных и др.), что позволяет решать различные производственные задачи [11-17]. Здесь важно отметить, что в соответствии с действующим законодательством данные с космических аппаратов имеют юридическую силу, являясь достоверным и проверенным источником информации. При этом следует иметь в виду, что спутниковые наблюдения должны основываться на обоснованном выборе методических приемов и программно-технического инструментария с учетом конкретных задач и местных условий. Цель и задачи исследования заключались в совершенствовании методов дистанционного площадного мониторинга и оценки состояния водонасыщенности поверхности техногенных массивов с применением автоматизированных спутниковых систем в обеспечении промышленной и экологической безопасности горнотехнических объектов. Методика В Горном институте Кольского научного центра Российской академии наук в рамках комплексных междисциплинарных фундаментальных исследований [18] разработан новый метод дистанционной площадной гидрогеомеханической съемки и определения степени водонасыщенности поверхности техногенных массивов с помощью машинного зрения, заключающийся в использовании мультиспектральных оптико-электронных спутниковых систем Sentinel-2 (рис. 1) путем комбинации ближнего инфракрасного (NIR) и коротковолнового инфракрасного (SWIR) диапазонов электромагнитного спектра на основе стандартизованного нормализованного разностного водного индекса Normalized Difference Moisture Index (NdMI). Космические аппараты (КА) Sentinel-2 L2A оснащены камерой MSI с 12 каналами (RGB + NIR + SWIR), имеющей комбинированное разрешение 10/20 м и производящей съемку в видимом/инфракрасном режимах [19] соответственно. Данные системы проходят ежегодную регламентную проверку и сертификацию на точность и достоверность геоданных. Сбор и обработка космоснимков производится с помощью программ SNAP, Sentinel Hub EO Browser, ArcGIS / Esri / QGIS и Google Earth. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 3. С. 154-161. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 3. P. 154-161. © Мелихов М. В., 2025 155