2022-2024 | Разработка методики автоматизированного космического мониторинга нефтяных разливов на основе нейросетевых технологий

  • ИРН AP14872458
  • Сроки выполнения: 2022-2024 гг.
  • Руководитель проекта: Нурсеитов Данияр Борисович, к. ф.-м. н., ассоциированный профессор
  • Цель проекта: Разработка методики автоматизированного космического мониторинга нефтяных разливов на основе нейросетевых технологий
Задачи

2022 г.: Сформировать базу данных (БД), состоящую из снимков с подтвержденными нефтяными загрязнениями и примерами нецелевых классов – задача года будет состоять в обзоре существующих инструментов анализа снимков на предмет выделения нефтяных загрязнений; написание руководства по подбору снимков и основных параметров предобработки и непосредственное создание датасета загрязнений и нецелевых классов.

2023 г.: Разработка и адаптация ML модели для обнаружения нефтяных загрязнений – для достижения этой задачи необходима разработка и компиляция выбранной ML модели и ее тестирование на построенном датасете с целью определения и выделения ведущих и второстепенных признаков определения загрязнений или нецелевых классов.

2024 г.: Разработка методики автоматизированного космического мониторинга нефтяных разливов на основе нейросетевых технологий: для достижения поставленной задачи будет автоматизирована предварительная обработка снимков и дополнительных параметров для выделения загрязнений.

Ожидаемые результаты

2022: Сформирована база данных (dataset) групп с достоверными нефтяными загрязнениями и нецелевыми классами, выделенных по космическим снимкам общедоступных миссий с аннотированной информацией для каждого события.

2023: Скомпилированная и настроенная ML модель для автоматического обнаружения нефтяных загрязнений.

2024: Разработана методика автоматизированного космического мониторинга нефтяных разливов на основе нейросетевых технологий с автоматизацией предобработки первичных данных.

Полученные результаты

Сформирована база данных с достоверными нефтяными загрязнениями на суше и нецелевыми классами, выделенных по космическим снимкам Landsat за период с 2006 по 2024 с аннотированной информацией для каждого события. Сформирован датасет нефтяных загрязнений на море и нецелевых классов на основе радиолокационных изображений с синтезированной апертурой (SAR) со спутника Sentinel-1 за период 2019-2024 гг, включающий аннотированные изображения для каждого снимка. На основе созданных датасетов обучены и настроены модели свёрточных нейронных сетей для автоматического обнаружения нефтяных загрязнений. Проведено сравнение различных моделей на обучающих датасетах. В случае обнаружения нефтяных загрязнений на суше наиболее лучшие результаты показала модель на основе архитектуры Mask2former. Для нефтяных разливов на море на основе метрик производительности была выбрана модель DeepLabV3+. Разработанная методика автоматизированного космического мониторинга нефтяных разливов на суше включает в себя автоматическую загрузку, предобработку, обработку оптических космоснимков на основе модели глубокого обучения, постобработку для сохранения геопространственной привязки данных и размещение результатов на геопортале. Методика автоматизированного космического мониторинга нефтяных разливов на воде также включает комплекс последовательных процедур обработки данных радиолокационной съемки поверхности моря, включая этапы автоматической загрузки, предобработки и обработки фрагментов с использованием нейросетевых технологий, постобработки, экспертной проверки результатов и загрузки результатов на геопортал. Разработанная методика автоматизированного мониторинга на основе нейросетевых технологий демонстрирует эффективность использования обученных моделей для обнаружения нефтяных загрязнений и позволит анализировать большие потоки информации для акватории Каспийского моря и обширной территории Прикаспийского региона.

Список опубликованных работ

Сагатдинова Г.Н., Нурсеитов Д.Б. Обработка радиолокационных данных спутника Sentinel-1 для идентификации нефтяных разливов в акватории Каспийского моря в среде GEE // Гидрометеорология и экология. – 2024. Vol. 1. – P. 100-109. – ISSN: 2789-6323. DOI:10.54668/2789-6323-2024-112-1-100-109 [на русском].

Nurseitov D.B., Abdimanap G., Abdallah A., Sagatdinova G., Balakay L., Dedova T., Rametov N., Alimova A. ROSID: Remote Sensing Satellite Data for Oil Spill Detection on Land // Engineered Science. – 2024. – Т. 32. – С. 1348. http://dx.doi.org/10.30919/es1348  (Q1 процентиль Scopus — 88) (in English)

Подпишитесь и будьте в курсе событий