Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Алгоритм помог сузить район поиска неразорвавшихся бомб с помощью спутниковых снимков

Erin Lin et al. / PLoS ONE, 2020

Американские ученые разработали метод, повышающий эффективность поиска неразорвавшихся бомб, оставшихся на территории Камбоджи со времен Вьетнамской войны. Сначала двухстадийный алгоритм отмечает на спутниковых снимках воронки от взорвавшихся бомб, отличая их от похожих элементов рельефа, а затем исследователи на основе анализа этих данных определяют вокруг воронок области, которые содержат 98 процентов от обоих типов бомб. Исследователи на примере области площадью 100 квадратных километров сопоставили результаты работы алгоритма, данные о бомбардировках ВВС США и результаты разминирования этого района, и пришли к выводу, что примерно половина бомб, сброшенных на эту область, остается неразорвавшейся и представляющей опасность. Статья опубликована в PLoS ONE.

Ковровые бомбардировки наносят не только прямой удар по позициям противника во время войны, но и зачастую оставляют после себя огромную территорию с большим количеством неразорвавшихся боеприпасов. Особенно это касается кассетных бомб — они после сброса разделяются на десятки и сотни суббоеприпасов, многие из которых часто остаются неразорванными. По сути они превращаются в аналоги мин, на которых затем многие десятилетия подрываются мирные люди во время обработки полей и других занятий.

Камбоджа оказалась тяжело затронута этой проблемой после войны во Вьетнаме, в результате которой на территории современной Камбоджи было сброшено около полумилионна тонн боеприпасов, а примерно каждая вторая камбоджийская деревня столкнулась с ущербом, нанесенным неразорвавшимися бомбами. Обычно разминирование происходит вручную с помощью металлоискателей, из-за чего много времени времени уходит в том числе на проверку территорий, на которых вообще не оказывается неразорвавшихся бомб. Эрин Линь (Erin Lin) и ее коллеги из университета штата Огайо разработали метод, позволяющий значительно сузить территорию для поисков на основе спутниковых снимков.

Алгоритм работает в две стадии. На первом этапе он с помощью метода опорных векторов и гистограммы направленных градиентов размечает на фрагментах спутниковых снимков круглые элементы со спектральными значениями, похожими на воронки от бомб из обучающей выборки. На втором этапе отобранные воронки-кандидаты отделяются от окружающих объектов, а их размеры и цветовые параметры анализируются двумя методами, после чего результаты этих методов соединяются в один вектор и методом случайного леса ему присваивается истинное или ложное значение.

Исследователи самостоятельно создали размеченный датасет с воронками, а также воспользовались рассекреченными данными ВВС США о количестве и местоположении сброса бомб во время боевых действий на территории юга современной Камбоджи. Данные показывают, что над выбранной исследователями территории в 100 квадратных километров было сброшено 3205 бомб. Поскольку координаты целей могли быть указаны с ошибкой, а также точность самого бомбометания могла быть неидеальной, исследователи добавляли к исходным координатам из отчетов круг с диаметром 1750 метров.

Результаты работы алгоритма показали, что 98 процентов отмеченных им воронок укладываются в вероятные 1750-метровые зоны бомбардировок. Кроме того, авторы решили проверить алгоритм другим способом, дав ему всю область в 100 километров, а не фрагмент для проверки. В результате он обнаружил 1585 воронок, а с учетом полноты (recall) работы алгоритма в 0,86 можно считать, что на этой территории есть 1843 воронки от взорвавшихся бомб. Это означает, что если работа алгоритма верна, то от 44 до 50 процентов бомб на этой территории остались неразорвавшимися.

Получив эту долю, авторы сравнили ее с данными по разминированию, которые затронули 0,12 процента от этой территории. Выяснилось, что две неразорвавшиеся бомбы, найденные на ней во время разминирования, составляют как раз 0,12 процента от 1620 неразовравшихся бомб, рассчитанных алгоритмом. Таким образом есть основания полагать, что точность алгоритма достаточно высока и он может помочь значительно уменьшить район поисков.

В 2018 году ученые выяснили причину необычного феномена, при котором американские военные в 1972 году заметили почти одновременный подрыв множества мин в прибрежных водах Вьетнама во время войны. Выяснилось, что причиной, вероятнее всего, стала рекордная по интенсивности геомагнитная буря.

Григорий Копиев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.