Можно листать вниз
Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали
Спонсор статьи

Геологическая съёмка. На Землю смотрим свысока

24.04.2020
Угольный разрез «Уртуйский»
Угольный разрез «Уртуйский», Приаргунское производственное горно-химическое объединение на космическом снимке GeoEye

Геология — земная наука, в прямом смысле этого слова. Поэтому тот факт, что современные технологии позволяют поднять её над Землёй, — это в определённом смысле парадокс. Однако развитие этой отрасли достигло космических масштабов, и дистанционное зондирование земли — это уже технология настоящего. О том, как развивается это направление и какие задачи геологоразведки удаётся решать с помощью космосъёмки, мы поговорили с техническим директором компании «Совзонд» Дмитрием Никольским.

Технический директор компании «Совзонд» Дмитрий Никольский
Технический директор компании «Совзонд» Дмитрий Никольский

— Дмитрий Борисович, расскажите, когда началось использование космосъёмки для геологоразведки и какую эволюцию пережила эта технология?

— Использование космосъёмки для задач геологоразведки началось практически сразу после запуска первых природоресурсных спутников дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса, когда появилась возможность изучать колоссальные по размеру территории на основе космических снимков. Уже в 1970-х годах отрасль ДЗЗ стала бурно развиваться. Революционный всплеск компьютерных, космических и информационных технологий в конце XX — начале XXI веков привёл к качественным изменениям в отрасли ДЗЗ: появились космические аппараты, позволяющие проводить съёмку с различной детальностью и в различных диапазонах длин волн, в том числе и съёмку в радиодиапазоне.

Применение методов ДЗЗ позволяет радикально уменьшить стоимость геологоразведочных работ, проводя комплексное исследование обширных территорий, зачастую недоступных по тем или иным причинам для традиционных методов геологоразведки.

— Насколько популярна эта технология — в России и других странах?

— Данные ДЗЗ из космоса активно используются в различных отраслях народного хозяйства, требующих анализа как актуальной, так и ретроспективной пространственной информации. Это и картосоставительские работы в различных масштабах, и тематические отраслевые приложения, в частности, решающие геологические задачи.

Определяющая причина использования именно данных космического дистанционного зондирования в России — это колоссальная площадь территории страны, причём большая её часть является труднодоступной и достаточно малоизученной. Космические снимки позволяют исследовать, изучать и картографировать значительные по площади территории при сравнительно небольших финансовых затратах.

До недавнего времени (на рубеже веков) большинство космических снимков, используемых в России, было получено с помощью зарубежных космических аппаратов. Сейчас данные с иностранных спутников также используются, но активизируется тенденция к импортозамещению и в сфере ДЗЗ, хотя не все потребности в пространственных данных пока удаётся обеспечить с использованием отечественных спутников.

Российская космическая программа предусматривает обеспечение органов исполнительной власти различных уровней, а также научно-исследовательские государственные учреждения космическими данными на бесплатной основе с целью активного внедрения и развития технологий в производственные процессы.

В настоящее время идут исследования, направленные на изучение возможности использования различных производных продуктов, получаемых на основе данных с «Ресурс-П» и других КА, — специалисты анализируют возможность их применения для решения различных прикладных отраслевых задач, в том числе в геологии.

Массив точек — постоянных рассеивателей радарного сигнала
Массив точек — постоянных рассеивателей радарного сигнала, определенных на карьере №2 Гайского месторождения (Оренбургская обл.) по результатам 30 съемок с радарных спутников COSMO-SkyMed-1-4.

— То есть можно говорить, что популярность ДЗЗ растёт?

— Однозначно. Во всём мире продолжит расти спрос на данные ДЗЗ, аналитические отраслевые продукты и сервисы на их основе.

Основной тенденцией развития ДЗЗ за рубежом является интенсивное развитие различных видов спутниковой съёмки: оптико-электронной, мульти- и гиперспектральной (для детального автоматизированного дешифрирования поверхности, поиска конкретных объектов, спектрального анализа), радарной (для структурного анализа и мониторинга смещений земной поверхности), альтиметрической (высотные профили поверхности), видеосъёмки и т. д.

— Каким образом строится технологическая цепочка? Готово ли современное оборудование к решению таких задач или это технология будущего?

— Основные источники получения данных ДЗЗ для решения задач в горнодобывающей отрасли — радарная и оптико-электронная космическая съёмка. Также для крупномасштабного картографирования и построения цифровых моделей местности используют аэросъёмку и лазерное сканирование, а также съёмку с беспилотных летательных аппаратов.

В случае использования космических данных ДЗЗ технологическая цепочка в общем виде выглядит следующим образом:

  • заказ архивных данных (при наличии) либо размещение заказа на новую съёмку с требуемыми характеристиками;
  • получение данных от поставщика и выполнение фотограмметрической обработки (геометрическая коррекция данных с известной точностью);
  • выполнение специализированной автоматизированной тематической обработки: расчёт специальных индексов, выполнение различных видов анализа, осуществление математического анализа и т. д.;
  • интерпретация, дешифрирование и оформление результатов оператором;
  • загрузка данных в информационную систему (ГИС) и подготовка технического отчёта.
Уртуйский разрез.
Уртуйский разрез. Трехмерное отображение ЦММ, рассчитанной по данным COSMO-SkyMed на территорию карьера Уртуйский и прилегающих территорий

Для стандартных видов обработки небольших массивов данных могут использоваться достаточно простые настольные ПК с предустановленным специализированным программным обеспечением. Для сложных специализированных видов расчётов, а также больших массивов данных используются либо специализированные высокопроизводительные рабочие станции, либо технологии распределённых вычислений.

Космический снимок карьера добычи Лебединского ГОК
Космический снимок карьера добычи Лебединского ГОК. Спутник GeoEye (разрешение 50 см)

Если говорить о технологиях будущего, то отрасль ДЗЗ развивается в первую очередь в части перехода от закупки и обработки данных на конкретную территорию к использованию сервисных моделей. То есть пользователь оформляет подписку на подключение к специализированному геоинформационному сервису и использует готовый отраслевой контент, а анализ и обработка выполняются в автоматизированном режиме в облаке.

— Какие задачи можно решить с помощью космосъёмки?

— Среди основных задач можно выделить:

  • структурный анализ поверхности — выявление линейных структур (разломов, контрастных геологических границ и т. д.);
  • уточнение границ геологических тел, выходящих на дневную поверхность;
  • тектоническое районирование;
  • кинематическая классификация разрывных нарушений и связанных с ними локальных структур;
  • оценка угроз тектонического и сейсмологического характера на основе оценки подвижек разломов и их динамики (с высокой точностью на основе данных радиолокационной интерферометрии), оказывающих существенное воздействие на современные инженерно-геологические процессы;
  • оценка горизонтальных и вертикальных смещений вдоль разломов;
  • геологическое и геоморфологическое картографирование.

— Приведите практический пример решения именно геологических задач.

— В качестве примера практического применения дешифрирования снимков для создания геологического картографирования можно привести использование данных высокого разрешения, получаемых спутником WorldView-3 в коротковолновом инфракрасном диапазоне (SWIR). Этот диапазон особенно чувствителен к уникальным свойствам поглощения электромагнитного излучения различными горными породами и почвами.

Результаты автоматизированного дешифрирования показали возможность идентификации и картирования различных горных пород, что было подтверждено с помощью данных гиперспектральной аэросъёмки.

Цифровая модель Лебединского ГОКа
Цифровая модель рельефа карьера добычи Лебединского ГОК

Ещё один практический пример использования данных космической съёмки для решения геологических задач — уникальная методика обработки радарных данных, которая позволяет с точностью до первых сантиметров и даже миллиметров построить площадные модели вертикальных и горизонтальных смещений (шаг 3–5 м) земной поверхности — радарная интерферометрия.

Для расчёта моделей смещений необходимо выполнить многократную съёмку территории, а затем выполнить обработку в специализированном программном обеспечении. Съёмка, как правило, проводится за 4–5 месяцев, а затем весь массив данных обрабатывается. Основным преимуществом данной методики является то, что заказчик получает площадную независимую модель смещений, которая качественно дополняет результаты наземных измерений.

— Надо полагать, такая технология требует существенных инвестиций…

— Основная составляющая стоимости проекта — заказ новой радарной съёмки у иностранного поставщика. Аналогичных российских данных на сегодня нет. Первый российский спутник, который позволит получать данные для радарной интерферометрии, планируется запустить в ближайшие несколько лет. Также достаточно высокую стоимость имеет программное обеспечение, но здесь можно заказать непосредственно обработку данных и работать с моделью смещений.

— А профильные компании, в частотности российские, готовы вкладывать средства в подобные решения?

— Данная технология активно внедряется во всём мире и в России, так что да — компании готовы вкладывать средства в инновационные методики.

— Какие факторы сдерживают распространение технологии?

— В первую очередь отсутствие российских данных, необходимых для обработки. Во вторую, пожалуй, новизна и только начинающийся этап внедрения данной технологии, сертификации и разработки нормативной базы.

— Приведите пример передовых разработок в этой области.

— Компания «СОВЗОНД» активно развивает направление в области обработки данных ДЗЗ, позволяющее решать задачи своевременного мониторинга смещений земной поверхности и деформаций зданий и сооружений с применением методики интерферометрической обработки серий радарных спутниковых изображений.

Перспективный аэрофотоснимок
Перспективный аэрофотоснимок

Данная технология, будучи интегрированной в систему маркшейдерско-геодезических наблюдений, позволяет определять смещения с очень высокой точностью и при этом не в конкретных точках измерений (инструментальные методы), а на всей территории месторождения (площадь одного кадра до 1600 кв. км).

Основное применение эта технология получила для анализа смещений на нефтегазовых месторождениях, а также добычи различных рудных полезных ископаемых как открытым способом (мониторинг деформации стенок карьеров, хвостохранилищ и т. д.), так и закрытым (территория над шахтными выработками).


Поделиться:
Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №2, 2020

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите
Ctrl + Enter
Поделиться:
Вы уже голосовали
Еще по теме
промышленное пылеподавление
Не туманный эффект: новое слово в пылеподавлении
Универсальные решения
ковш ALLU
Получить фракцию на месте добычи? Элементарно!
Горная промышленность
НПО Аконит
Делай, как предписано в матрице, и получишь отличный барабан
Универсальные решения
Возможно всё и даже больше
Черногорский РМЗ. Возможно всё и даже больше
Угольная промышленность
экскаватор Hyundai R300LC-9S
Универсальный солдат: экскаватор Hyundai R300LC-9S
Горная промышленность
грохоты Kroosh
Многочастотные грохоты Kroosh в обогащении отходов флотации...
Угольная промышленность
бульдозер CAT D11
Главная премьера будущего сезона: первые бульдозеры Cat®...
Горная промышленность
футеровка Element
Как экономить до $4000 в год на перефутеровке одного...
Универсальные решения
Schneider Electric
От производителя до потребителя — один шаг
Универсальные решения
футеровка Element
Замена стали на биметалл от Element в 10 раз увеличила срок...
Универсальные решения
Кадфем си ай эс
На XVII Конференции CADFEM/Ansys обсудили роль численного...
Универсальные решения
бульдозер Shantui
Гидростатическое движение Shantui в России
Горная промышленность
погрузчик Shantui
SHANTUI: фронтальные погрузчики на любой выбор
Горная промышленность
обсерватор для вахтовиков
Обсервация вахтовиков. Опыт «Сава Сервис»
Универсальные решения
Горнорудная компания воспользовалась преимуществами...
Горная промышленность
экскаватор
Экскаватор Hyundai R520LC-9S
Горная промышленность
Применение полиуретана в горнодобывающей промышленности
Горная промышленность
крановая техника
Краны TADANO: более 100 лет уверенного подъёма
Универсальные решения
Element
Зачем и кому нужен индивидуальный инжиниринг?
Универсальные решения
Сервисная угольная компания
ZITRON и «Сервисная угольная компания» объединяют опыт для...
Горная промышленность
спектрометр Гранд СВЧ
Анализ моторных масел. Возможности спектрометра «Гранд-СВЧ»
Универсальные решения
Познай разницу с буровым станком Levent 2002 RX-4
Горная промышленность
Оптимизированная транспортная система. Возможность повысить эффективность перевозки людей и материалов и снизить эксплуатационные затраты
Как снизить затраты и повысить эффективность работы шахты
Горная промышленность
защита Маккаферри
«Маккаферри»: идти в ногу со временем
Универсальные решения
BALLUFF
Датчики BALLUF BCM – достоверные данные в нужное время
Универсальные решения
Полный цикл управления технологическим процессом на ЗИФ...
Драгметаллы
экскаватор Hyundai R260LS-9S
Экскаватор Hyundai R260LC-9S
Горная промышленность
Рисунок 1. Инструмент для измерения напряжений Sigra IST
Sigra: Важность измерения напряжений в горных породах
Горная промышленность
инженерные изыскания
Инженерные изыскания — must have для удачного проекта
Горная промышленность
конвейерная лента
Три проблемы, которые решает правильная лента для...
Универсальные решения
автогрейдеры Shantui
Автогрейдеры Shantui: «Сделаем строительство проще!»
Горная промышленность
мобильный сервисный комплекс Stellar
Мобильный сервисный комплекс Stellar: оперативная замена...
Горная промышленность

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спецпроекты
Уголь России и Майнинг 2021 | Обзор выставки
Спецпроект dprom.online, посвящённый международной выставке «Уголь России и Майнинг 2021» в Новокузнецке. Репортажи со стендов компаний-участников,...
Mining World Russia 2021 | Обзор выставки
Спецпроект MiningWorld Russia 2021: в прямом контакте. Читайте уникальные материалы с крупной отраслевой выставки международного уровня, прошедшей...
День Шахтёра 2020
В последнее воскресенье августа свой праздник отмечают люди, занятые в горной добыче. В День шахтёра 2020 принимают поздравления профессионалы своего...
Уголь России и Майнинг 2019
Спецпроект dprom.online: следите за выставкой в режиме реального времени.

Ежедневно: репортажи, фотоотчеты, обзоры стендов участников и релизы с...

COVID-2019
Спецпроект DPROM-НОНСТОП. Актуальные задачи и современные решения. Достижения и рекорды. Мнения и прогнозы. Работа отрасли в условиях новой...
Mining World Russia 2020 | Репортаж и обзор участников выставки
Международная выставка в Москве Mining World Russia 2020 – теперь в онлайн-режиме. Показываем весь ассортимент машин и оборудования для добычи,...
популярное на сайте
Обзор выставки Уголь России и Майнинг 2021. Читать на портале Свернуть

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.