GIS Ensures That Mining Operates Responsibly and Efficiently
Департамент разведки и добычи полезных ископаемых министерства энергетики и минеральных ресурсов штата Нью-Мексико применяет ГИС при обработке заявок и выдаче разрешений на проведение разведывательных работ, для создания отчетов об экономических последствиях деятельности компаний, отслеживания операций по добыче полезных ископаемых, обеспечения выполнения требований по рекультивации территории и обоснования возможных претензий и рекламаций.
Нью-Мексико, занимая площадь, равную 121 тыс.кв.миль, является пятым по величине штатом США. Осуществление надзорных функций в области разведки и добычи минерального сырья на такой огромной территории в условиях жестких бюджетных ограничений – совсем непростая задача. Однако сотрудники Департамента разведки и добычи полезных ископаемых Министерства энергетики и минеральных ресурсов штата Нью-Мексико (MMD) оказались весьма изобретательными: они сокращают эксплуатационные расходы за счет использования возможностей геоинформационных технологий (ГИС), получают необходимую информацию совсем или практически бесплатно, вступая в партнерские отношения с поставщиками геопространственных и технических данных.
Тем самым MMD гарантирует, что весь процесс добычи полезных ископаемых – начиная от разведки и заканчивая рекультивацей и утилизацией – ведется правильно и в соответствии с законодательством. Создаваемые на основе собираемых данных карты и модели местности позволяют проанализировать все базовые операции и действия, в том числе разрушительного характера, выполняемые в процессе осуществления работ по добыче минеральных ресурсов на обширной территории штата. MMD применяет программное обеспечение ГИС на платформе компании Esri при обработке заявок для получения разрешений на проведение разведывательных и добычных работ и создания отчетов об экономических и прочих последствиях этой деятельности.
Подобные карты помогают MMD расставить приоритеты в рекультивации урановых рудников и угольных шахт.
Две из четырех ведущихся MMD программ (Рекультивация угольных шахт и Рекультивация заброшенных рудников и земель) были сформированы в рамках Закона о рекультивации поверхностных горных выработок (SMCRA) от 1977 года. Для их реализации были заключены партнерские соглашения с Управлением внутренних дел Министерства рекультивации и защиты земель США (OSMRE). Предоставляемые гранты обеспечивают возможность самостоятельного сбора геопространственной информации сотрудниками MMD либо ее сбора с помощью консультантов. Программа рекультивации угольных шахт предусматривает сотрудничество с операторами горнодобывающей отрасли, которое включает, в том числе, обмен с ними картами и геопространственными данными. Сотрудники, реализующие программы рекультивации, собирают с помощью GPS данные о местоположении лицензионных участков, отслеживают маршруты перевозки сырья и оборудования и заполняют этими данными геопространственную базу данных.
Для оценки операций по рекультивации угольных шахт государство использует цифровые модели рельефа (DEM) и цифровые модели местности (DTM) на разные временные периоды, большая часть этих моделей была создана Геологической службой США. Кроме того, сотрудники используют ортоизображения, предоставленные федеральными органами власти, органами власти штатов и местными органами власти, а также операторами шахт. В последние годы MMD работал с ортоизображениями, приобретенными по Программе применения изображений Министерства сельского хозяйства США в целях создания и обновления моделей DEM и DTM на территорию штата.
Сотрудники MMD создали карту растительности по материалам космических снимков высокого разрешения и наземных обследований растительности в районах угледобычи. Карта (показан ее фрагмент) использовалась для обнаружения изменений состояния растительного покрова и ведения природного мониторинга.
Эти модели дают представление о том, какой была местность до начала добычи там минеральных ресурсов. Они показывают резервуары-хранилища запасов и отходов, а также запруды вдоль дренажных «коридоров» и позволяют найти нарушенные в результате добычи природные объекты. Модели также отображают закономерности извилистости дренажных бассейнов, что помогает при выполнении анализа их гидрологических и топологических характеристик. MMD применяет такие цифровые модели чтобы операторы горнодобывающей отрасли и подрядчики могли воспроизвести заданную степень извилистости в процессе рекультивации.
ГИС помогает MMD отслеживать добычу полезных ископаемых по всему штату, а также обеспечить соблюдение правил рекультивации наземных шахт и заброшенных рудников. ГИС позволяет находить области поврежденных земель, определять воздействие на них шахт и рудников, создавать рекомендации для проектов восстановления земель и отслеживать все утвержденные и согласованные до разработки проекта оценки по вопросам экологии и культуры производства.
Естественно, Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Мексико также заинтересован в том, чтобы контролировать работу горнодобывающих предприятий. ГИС используется в сотрудничестве MMD с Департаментом охраны окружающей среды в части рассмотрения заявок на получение разрешений на проведения работ. Карты упрощают процесс рассмотрения агентствами заявок и выдачи разрешений и планов разработки участков, а также обеспечивают соблюдение заявками экологических стандартов. Департамент охраны окружающей среды также работает с MMD в части мониторинга деятельности по рекультивации производственных объектов.
Выполнив фотограмметрическую обработку изображений с установленной на БПЛА камеры, можно получить облако точек, отображающих в 3D структуру местности и, как в данном случае, водотоки.
«ГИС помогает отделу горнодобывающей промышленности и добычи полезных ископаемых выделять приоритеты выделения денежных средств на проекты по рекультивации земель», – отмечает Линда С. Делей (Linda S. DeLay), руководитель группы ГИС в MMD. Так, в процессе выбора приоритетов для рекультивации урановых рудников Делей проводила ранжирование, в основу которого была положена их близость к водотокам, сельскохозяйственным объектам, городским районам, колодцам и водозаборным скважинам. Затем она применила ГИС-модель взвешенного наложения для сопоставления приоритетов по каждому из учитываемых критериев. Итоговая карта, демонстрирующая последствия деятельности урановых рудников в Нью-Мексико, была представлена на состоявшихся встречах представителей MMD с местными агентствами и на общенациональной конференции. Эта карта помогла ответственным лицам определить, как им лучше распределять имеющиеся ресурсы.
Для выполнения полноценного мониторинга процесса рекультивации угольных шахт MMD подал заявку на получения гранта от Управления рекламации и правоприменения Западного региона (OSMRE Western Region), который бы помог приобрести спутниковые снимки WorldView-2. Используя эти изображения вместе с данными наземного обследования состояния растительного покрова, аналитик данных дистанционного зондирования создал карты, показывающие изменения растительности в районе рекреации Парк-Ранчо-Вермехо для проекта по рекультивации шахт, чтобы помочь специалистам в оценке эффективности стратегии восстановления растительности и смягчения последствий горнодобычи для заболоченных территорий.
Деятельность по геоморфологической рекультивации включала перераспределение и захоронение отходов угледобычи, а также придание водотокам более естественной структуры. Цель этой работы – исключить возможность перемещения отходов на водосборах и в реки. Для отображения нового ландшафта на землеройные машины были установлены GPS-приемники, обеспечившие точную пространственную привязку на местности и к снимкам. Разрешение используемых снимков было настолько высоким, что по ним можно было даже определить количество произраставших на исследуемой территории сосен и можжевельников.
Аналитики также используют данные лидарной съемки. В то время как спутниковые снимки позволяют увидеть в крупном масштабе поверхностные разработки, визуализация в ГИС лидарных данных обеспечивает подробное трехмерное изображение. В совокупности эти 2D и 3D-карты показывают состояние местности до начала и в процессе горных работ.
Интерактивная карта угольных шахт региона встроена в веб-сайт MMD по горнодобывающей отрасли (показан фрагмент карты).
MMD также использовал возможности ГИС для оценки воздействия на растительность и вообще на ландшафт в районе ведущейся и планируемой горнодобычи Эль-Сегундо. Для документирования исходного состояния рельефа в Департаменте энергетики, полезных ископаемых и природных ресурсов Нью-Мексико были приобретены лидарные данные на две области площадью по 25 кв.миль, которые были получены до начала добычи полезных ископаемых. Персонал использовал лидарные данные первого отражения для получения изображений плотности растительности и лидарные данные отражения от земной поверхности, чтобы получить модель ландшафта. Рендеринг лидарных данных – это то, что нужно выполнить горнодобывающей компании, чтобы затем приступить к восстановлению исходного контура местности и привести растительность в ее первоначальное состояние.
Персонал нашел и менее затратный способ получения данных – посредством использования беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Компактная камера, установленная на БПЛА Trimble UX5, позволяет получить большое количество перекрывающихся ортофотоснимков. Фотограмметрическая обработка этих изображений позволяет сгенерировать облако точек со значениями x, y, z, представляющее 3D-модель местности. MMD использовал эту технологию и ГИС при создании топографической модели для проекта восстановления водотока в шахтерском городке. Приписав точкам значения RGB со снимка, сотрудники вычислили высоту растительности. Чтобы проверить точность данных дистанционного зондирования, были проведены полевые работы для измерения высот соответствующей растительности – для сравнения с полученными камерально значениями.
В настоящее время MMD использует РСУБД Microsoft SQL Server, интегрированную с Esri ArcGIS Server, что позволяет управлять большей частью информации о шахтах, базами геоданных и веб-картами. Организация переводит большинство своих геопространственных данных на платформу Esri. Ее база геоданных содержит ГИС-данные координационного центра ресурсов всего штата, операторов шахт, а также данные, созданные собственными силами.
MMD предоставляет доступ к информации о разработке минеральных ресурсов через свой веб-сайт, оснащенный функциональностью ГИС, и содержащий картографические приложения, разработанные на платформе Silverlight. Пользователи могут видеть местоположения и названия шахт, которые разделены на действующие, недействующие и прочие. Они также могут увидеть границы лицензионных участков, угольные районы в Нью-Мексико и угольные месторождения США с характеристиками вида угля. На карте показаны также типы слоев почв и геологическая стратификация.
В основу этой статьи положены материалы Барбары Ли Шилдс (Barbara Leigh Shields), представленные на сайте Esri.
Примечание. Как известно, технология Esri помогает горнодобывающим организациям всего мира заниматься разведкой месторождений и их обустройством, управлением землей, добычей полезных ископаемых и вопросами охраны окружающей среды. Более подробную информацию можно посмотреть на отраслевой странице сайта Esri (esri.com/mining) и в посвященном этой тематике разделе на сайте российской компании Esri CIS.
