Nuovi strumenti di apprendimento automatico svelano risorse minerarie nascoste in terreni complessi
Il Green Deal europeo e i relativi regolamenti mirano a rendere il settore delle materie prime più sostenibile e circolare. Per garantire un approvvigionamento costante di materie prime, l’UE deve esplorare nuove risorse minerarie proteggendo al contempo l’ambiente. Il telerilevamento offre strumenti a basso impatto per supportare tutte le fasi dell’attività mineraria: prospezione, funzionamento, chiusura e post-chiusura. Tuttavia, il suo pieno potenziale è rimasto poco sviluppato a causa delle conoscenze limitate della sua applicabilità al settore minerario, della mancanza di strumenti di elaborazione dei dati di facile utilizzo e dell’insufficiente verifica dei risultati dell’interpretazione con i dati in situ. L’équipe del progetto MultiMiner(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, sta ora sviluppando algoritmi avanzati di elaborazione dei dati per sfruttare le tecnologie di osservazione della Terra (OT) per la prospezione mineraria e il monitoraggio dei siti minerari. «Cerchiamo di sfruttare le piene potenzialità dei dati di OT, compresi quelli di Copernicus, dei satelliti commerciali, dei droni e dei dati in situ, per supportare l’intero ciclo di vita dell’attività mineraria», osserva la coordinatrice scientifica del progetto, Maarit Middleton. L’attenzione del progetto è rivolta alla creazione di strumenti innovativi per l’analisi dei dati OT usando metodi di apprendimento automatico debolmente e auto-supervisionati. «Questi approcci richiedono pochi o nessun dato in situ per l’addestramento, e sono quindi ideali per affrontare i vincoli operativi del settore minerario. Le applicazioni includono, ad esempio, il rilevamento di sottili cambiamenti della superficie del suolo causati dall’estrazione mineraria e il miglioramento delle attività di prospezione mineraria», aggiunge Middleton.
Approcci ad alta risoluzione alle geologie complesse
Il metodo multi-scala per i dati sviluppato da MultiMiner per la prospezione e la mappatura mineraria rappresenta un notevole miglioramento rispetto alle tecniche convenzionali, perché offre risoluzioni spaziali e spettrali più alte ed è adattabile ad ambienti geologici complessi. Il sistema di scansione iperspettrale terrestre consente l’imaging iperspettrale ad alta risoluzione in situ direttamente sulle pareti delle miniere, supportando sia la prospezione che lo sfruttamento delle miniere e permettendo il progresso della ricerca geologica. Il sistema di imaging iperspettrale basato su UAV introduce angoli di scansione obliqui (45° e 90° rispetto al nadir), migliorando significativamente la visibilità e la copertura di superfici verticali e a gradini. Con una risoluzione al suolo di 6-8 cm per pixel, inoltre, permette una descrizione altamente dettagliata della superficie.
Algoritmi di nuova generazione per il monitoraggio continuo dei siti minerari
Per quanto riguarda il monitoraggio dei siti minerari, il lavoro di MultiMiner contribuisce a far progredire il settore in due direzioni. In primo luogo, l’analisi di serie temporali di immagini dense e immagini meno frequenti acquisite dai droni sono combinate per il rilevamento avanzato delle proprietà della superficie. I modelli si basano su modelli debolmente supervisionati, progettati per gestire dati scarsi in situ. In secondo luogo, MultiMiner introduce un algoritmo generico di monitoraggio dei siti minerari che integra dati provenienti da più fonti (ad esempio le Sentinelle Copernicus, dati iperspettrali e droni) con diverse risoluzioni spaziali, temporali e spettrali. Questo algoritmo consente il monitoraggio continuo, bilancia fonti di dati frequenti e non, e si adatta a diverse attività di monitoraggio.
Soluzioni scalabili per un’estrazione mineraria sostenibile e trasparente
MultiMiner intende apportare un contributo significativo alla prospezione mineraria e al monitoraggio dei siti minerari, fornendo tecnologie scalabili che integrano perfettamente gli scarsi dati in situ con i dati OT multi-temporali e multi-modali provenienti da tutte le fonti pertinenti. Queste nuove soluzioni miglioreranno l’accesso alle materie prime critiche, promuoveranno l’estrazione sostenibile e sosterranno le parti interessate in tutto il ciclo minerario, comprese le industrie minerarie, di prospezione e di OT a valore aggiunto. «I nostri strumenti di facile utilizzo e debolmente supervisionati per la prospezione e il monitoraggio a base di sensori consentono un uso più efficace dei dati di osservazione terrestre. Prevediamo che queste tecniche porteranno alla scoperta di nuovi giacimenti di materie prime critiche, a una sicurezza mineraria maggiore e a un monitoraggio ambientale migliore», afferma Middleton. «Le nostre soluzioni aumentano anche la trasparenza delle operazioni minerarie, consentendo di individuare tempestivamente gli impatti ambientali, mentre il loro impatto ambientale basso le rende potenzialmente più accettabili dal punto di vista sociale.»
