Российские инженеры научились предсказывать, когда земля уйдет из-под ног

Риск проседания грунта теперь можно предсказывать заранее. Модель РУДН анализирует спутниковые данные, геологию и плотность скважин, достигая точности 95,7%. Это помогает защитить города и сельское хозяйство от подземных провалов.

Новый метод точно определяет опасные зоны и объясняет причины деформаций почвы

Источник: Recraft

Когда земля уходит из-под ног — это не метафора, а измеримый процесс. Проседание грунта, или субсиденция, медленно меняет ландшафт, разрушает дороги и здания, нарушает водный баланс. Особенно быстро это происходит в засушливых регионах, где люди активно качают воду из подземных горизонтов. Каждый кубометр, извлеченный из недр, оставляет за собой пустоту — и со временем почва начинает оседать.

Инженеры РУДН предложили способ заранее предсказать, где именно земля может «просесть». Метод объединяет машинное обучение и метаэвристическую оптимизацию — интеллектуальный поиск наилучшего решения. Такая комбинация позволила достичь рекордной точности прогнозов — 95,7%.

Чем активнее откачивают подземные воды, тем выше риск, что земля буквально «уходит вниз»

Источник: Unsplash

В основе метода — алгоритм K-ближайших соседей (KNN), который оценивает, насколько похожи между собой участки земной поверхности по множеству параметров. Чтобы найти идеальные настройки, разработчики задействовали необычную стратегию — алгоритм, имитирующий охоту пеликанов. Как и в природе, где птицы действуют слаженно, выискивая рыбу и делясь сигналами, цифровые «пеликаны» помогают находить оптимальные комбинации факторов, влияющих на риск проседания грунта.

Модель обучали на спутниковых снимках Sentinel-1 за 2014−2020 годы. Всего было выявлено 215 зон проседания и проанализировано 17 факторов, включая геологию, рельеф, плотность скважин, растительный покров и расстояние до тектонических разломов.

Наибольший вклад в оседание почвы вносит плотность водозаборных скважин — чем активнее откачивают подземные воды, тем выше риск, что земля буквально «уходит вниз». Существенное влияние оказывают и другие параметры — густая растительность, высота над уровнем моря, близость к геологическим разломам.

Новая система не только точно прогнозирует, но и объясняет, почему определенная территория находится в зоне риска. Это делает ее инструментом для устойчивого планирования территорий, защиты критической инфраструктуры и рационального управления водными ресурсами — прежде чем поверхность успеет просесть.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что пятой части США грозят обвалы грунта: ученые нашли выход.