По материалам Esri
Evaluating Disturbance of E&P Access Roads
ГИС-исследование показывает, как разведка и добыча нефти, наряду с побочными видами деятельности воздействуют на природный ландшафт в районе нефтяных концессий.
Работы по разведке и добыче нефти и газа, в особенности в отдаленных районах, часто приводят к существенным изменениям природного ландшафта, обусловленным как строительством объектов инфраструктуры, так и повышением транспортной доступности этих районов. Создание и развитие транспортной сети в прежде изолированных районах, в числе прочего, может привлечь переселенцев и промысловиков, занимающихся незаконной вырубкой леса, браконьерством, товарным сельскохозяйственным производством и колонизацией территории. А эта деятельность может привести к крупномасштабным изменениям природной экосистемы, в том числе на территориях природных запасников или зон обитания местных племен и народностей. В этой связи возникает ряд вопросов. Во-первых, насколько неизбежны эти побочные эффекты освоения нефтегазовых месторождений, и можно ли минимизировать изменения ландшафта за счет контролируемого доступа? Во-вторых, если побочная деятельность имеет место, каков ее вклад в изменения ландшафта на территории концессий?
Об исследовании
Для поиска ответов на подобные вопросы сотрудниками Университета Северной Флориды и компаний Ellis GeoSpatial и Artistic Earth были проведены специальные исследования. С использованием данных дистанционного зондирования и инструментария геоинформационных систем (ГИС) были вычислены метрики воздействия инфраструктуры на ландшафт (landscape infrastructure footprint – LIF), связывающие видимые объекты инфраструктуры с нарушениями земель. Такой «учет сверху» помог установить пространственную взаимосвязь между инфраструктурой и землепользованием/земным покровом (land use/land cover – LULC), почвами, особо охраняемыми территориями и зонами колонизации по состоянию на 2000 год. Изучаемая область охватывала четыре смежных нефтяных блока в тропических лесах восточного Эквадора с тремя типами инфраструктуры для разведки и добычи нефти: дорогами общего пользования, дорогами с контролируемым доступом и бездорожьем.
Из обработанных и улучшенных снимков Landsat был создан поднабор снимков блоков концессии с различными комбинациями каналов и карта землепользования/земного покрова (LULC), которая была сравнена с картой эквадорского центра дистанционного зондирования CLIRSEN. В качестве объектов инфраструктуры были выбраны дороги. Данные о них были обновлены с помощью ArcGIS и экспертного знания. Для уточнения сомнительных данных использовались снимки Google Earth (высокого разрешения). Неоценимую помощь оказали ГИС-инструменты (обрезка, слияние, буфер, объединение и пересечение), которые использовались для расчета различных метрик, связанных с нарушением целостности земель, таких как длина и плотность дорог, тип доступа (дороги общего пользования, контролируемый доступ и бездорожье), прямые эффекты и краевые эффекты: центральные части районов обитания и число пересекаемых рек (рис. 1.)
Рис. 1. Сравнение методик анализа землепользования/земного покрова на примере блока 0. Слева – метод эквадорского центра дистанционного зондирования CLIRSEN; справа – авторский метод LULC; в центре – снимок Landsat ETM+2000 с комбинацией каналов 7,4,3 (RGB).
Тип доступа к блоку нефтяного месторождения
Анализ полученных данных проводился по критерию доступности территории с учетом отсутствия дорог или различных вариантов проезда по дорожной сети и с классификацией по нефтяным блокам. Был выявлен ряд особенностей.
Дороги общего пользования. Блок 0 имеет самую развитую сеть подъездных дорог (по распоряжению правительства все они находятся в общем пользовании), плодородные почвы и несколько хорошо освоенных районов в пределах зоны колонизации, определенной правительством. В последние несколько десятилетий эта территория получила развитие, не связанное с разведкой и добычей нефти, и дорожная сеть тут стала плотнее в 3,5 раза.
Контролируемый доступ. Блоки 14 и 16 разрабатывались в 1990-х с использованием одной центральной подъездной дороги, доступ к которой контролировался на въезде в блок 14. Вход в зону был разрешен только местному индейскому населению и работникам энергетической компании. Поскольку в блоке 14 было мало других дорог, а в блоке 16 их не было вовсе, подъездная дорога играла доминирующую роль. Показатель сельскохозяйственного переустройства земель в этих двух блоках весьма невелик, менее 2%.
Бездорожье. Блок 10 разрабатывался с помощью вертолетов. На снимках Landsat дорог не обнаружено. В этом блоке сохранилось 98% леса. Интересно, что во всех концессиях обнаружены сельскохозяйственные земли, однако часть их прилегает к берегам рек, обычно богатым плодородными почвами, привлекательными для земледелия.
Метрики нарушенности природных ландшафтов
Также поблочно рассчитывались и анализировались характеристики (метрики) воздействия на экосистему и целостность природной среды, и был сделан ряд выводов.
Плотность дорог. Коэффициент фрагментации ландшафта, определявшийся по шкале, находится в диапазоне от 0,1 в отдаленных районах до 40,0 в городских населенных пунктах. В блоке 0 плотность подъездных дорог составила 0,17, а остальных дорог – 0.63, что в сумме дало 0,80, то есть соответствует верхнему пределу допустимой плотности для сохранения крупных млекопитающих в некоторых местах. В блоке 14 плотность подъездных дорог составила 0,02, а остальных дорог – 0,01, что в сумме дало 0,03. Плотность подъездных дорог блока 16 составила 0,04. Для блока 10 плотность дорог не рассчитывалась, поскольку они в нем отсутствовали. Подъездные и другие дороги на территории четырех концессий изучаемого района показаны на рис. 2. В блоке 0 все дороги предназначены для общего пользования. Единственная подъездная дорога с контролируемым доступом проходит через блоки 14 и 16. В блоке 10 работы выполнялись без использования дорог. На особо охраняемых территориях в блоке 0 дорог практически нет.
Рис. 2. На этой карте показаны подъездные и другие дороги на территории четырех концессий изучаемого района.
Прямые эффекты. Они связаны с площадью земель, непосредственно нарушенных присутствием дороги и связанными объектами инфраструктуры. Для расчета прямого эффекта всем дорогам была назначена ширина 15 метров. Подъездным дорогам, которые включали дополнительные изменения ландшафта, связанные с сервитутами и трубопроводами, кустами скважин и центральными производственными сооружениями, для расчета прямого эффекта была назначена ширина 50 метров (в три раза больше, чем у остальных дорог).
Краевые эффекты. Они связаны с зонами перехода открытой местности в лес, где объекты инфраструктуры могут воздействовать на экологию. Для расчета краевого эффекта подъездным дорогам была назначена ширина 100 метров, а остальным дорогам – 65 метров. Зоны краевых эффектов были замаскИрованы. Площадь оставшихся участков земли – центральных частей районов обитания – была измерена Центральные части районов обитания, оставшиеся после исключения всех объектов инфраструктуры концессий, представлены на рис. 3. Показаны части блоков 0, 14 и 16. Темные линии – это зоны краевого эффекта подъездных и других дорог.
Рис. 3. На этой карте показаны центральные части районов обитания, оставшиеся после удаления всех объектов инфраструктуры концессий.
Пересекаемые реки. В местах пересечения рек дорогами возможно нарушение водных экосистем. Это относится в первую очередь к блоку 0, имеющему плотную дорожную сеть. Однако подъездные дороги пересекают реки в этом блоке реже, чем остальные дороги. В блоках 14 и 16 реки пересекает только одна подъездная дорога, а в блоке 10 пересечения рек дорогами не обнаружены.
Заключение
По результатам исследования можно сделать ряд выводов и заключений относительно воздействий производственной и прочей деятельности на природный комплекс.
В блоке 0, самой старой концессии, были выявлены наибольшие нарушения земель. Они связаны, прежде всего, с дополнительной и плотной сетью объектов инфраструктуры, возникшей в результате побочной деятельности на территории блока, такой как сельскохозяйственное переустройство и колонизация. В остальных блоках, с контролируемым доступом и разработкой месторождения без использования дорог, таких нарушений не наблюдалось. Этот факт говорит о важности контроля доступа к дорогам для сохранения земельных и других ресурсов. Так, на карте CLIRSEN LULC (рис. 4.) видно, что сельскохозяйственная деятельность ведется главным образом в предназначенных для освоения зонах (фиолетовые полигоны) блоков 0, 14 и 16. Более 95% площади зон контролируемого доступа осталось под лесом. Зоны контролируемого доступа и бездорожья блока 10 также в основном сохранили естественное состояние.
Рис. 4. На карте CLIRSEN LULC видно, что сельскохозяйственная деятельность ведется главным образом в предназначенных для колонизации зонах (фиолетовые полигоны).
Принцип учета сверху, примененный в этой работе, повышает экологические стандарты разведки и добычи нефти за счет использования геопространственных технологий с метриками и стандартизацией. Он также подчеркивает важность изучения, планирования, моделирования, мониторинга и картирования физического воздействия работ по разведке и добыче нефти, а также побочной экономической деятельности на ландшафт в отдаленных районах и освоенных землях. Применение уникальных возможностей ГИС в таком анализе позволяет детально оценить масштабы воздействия на природные ландшафты в качественном и количественном аспектах.
