تضمن نظم المعلومات الجغرافية أن يتسم العمل في قطاع التعدين بالمسؤولية والكفاءة
إعداد باربرا لي شيلدز
تعد ولاية نيو مكسيكو خامس أكبر ولاية في الولايات المتحدة بمساحة تبلغ 121000 ميل مربع. ويُعد الإشراف على عمليات التعدين في جميع أنحاء هذه المساحة الكبيرة ضمن حدود الميزانية ليس بالإنجاز البسيط. لكن موظفي قسم التعدين والمعادن (MMD) التابع لإدارة نيو مكسيكو للطاقة والمعادن والموارد الطبيعية يتمتعون بالمهارة ويكملون تكاليف التشغيل باستخدام نظم المعلومات الجغرافية، ويحصلون على البيانات بدون تكلفة أو بتكلفة منخفضة، ويشكلون شراكات لتبادل البيانات الجغرافية المكانية أو التقنية.
يضمن قسم التعدين والمعادن أن تتم عمليات التعدين، بدءًا من التنقيب إلى الاستصلاح، بشكل مسؤول. وتوفر الخرائط أساسًا لتحليل الأنشطة والاضطرابات التي تسببها عمليات التعدين عبر المناظر الطبيعية الشاسعة للولاية. يستخدم قسم التعدين والمعادن برنامج نظم المعلومات الجغرافية من Esri لمعالجة طلبات عمليات التعدين وتطبيقات تصاريح التنقيب والإبلاغ عن الآثار الاقتصادية.
تم إنشاء برنامجين من برامج قسم التعدين والمعادن الأربعة (استصلاح مناجم الفحم واستصلاح أراضي المناجم المهملة) كجزء من قانون مراقبة التعدين السطحي والاستصلاح (SMCRA) لعام 1977، والذي شكل ترتيبات الشراكة مع مكتب استصلاح التعدين السطحي والإنفاذ (OSMRE) أحد فروع وزارة الداخلية الأمريكية. تزود المنح موظفي قسم التعدين والمعادن بالوسائل اللازمة لجمع المعلومات الجغرافية المكانية بأنفسهم أو بمساعدة المستشارين. عمل برنامج استصلاح مناجم الفحم على تكوين علاقات مع مشغلي التعدين لمشاركة الخرائط أو البيانات الجغرافية المكانية. يقوم موظفو برنامج استصلاح قانون التعدين بجمع مواقع التصاريح وتتبع الاستصلاح، باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لإكمال قاعدة بيانات جغرافية مكانية.
لتقييم عمليات استصلاح التعدين، تستخدم الولاية نماذج الارتفاع الرقمية (DEM) ونماذج التضاريس الرقمية (DTM) من فترات زمنية مختلفة، تم إنشاء معظمها بواسطة هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم الموظفون تصحيح الصور التي تم الحصول عليها من الحكومات الفيدرالية وحكومات الولايات والحكومات المحلية ومن قبل مشغلي المناجم. في السنوات الأخيرة، استخدم قسم التعدين والمعادن مكتسبات تصحيح الصور من برنامج صور الزراعة الوطنية التابع لوزارة الزراعة الأمريكية لإنشاء نماذج ارتفاع رقمية ونماذج تضاريس رقمية أحدث على مستوى الولاية.
تقدم نماذج الارتفاع الرقمية ونماذج التضاريس الرقمية تمثيلات جغرافية لما كانت عليه المناطق قبل التعدين. تكشف تلك النماذج عن خزانات المخزون والسدود على طول ممرات الصرف وتحدد ما تم اختراقه منها. وتصور النماذج أيضًا أنماطًا في أحواض الصرف تشير إلى الانعطاف، والتي توفر طريقة لتحليل الخصائص الهيدرولوجية والطوبولوجية. يستخدم قسم التعدين والمعادن هذه النماذج الرقمية ليطلب من مشغلي المناجم إعادة إنتاج درجة الانعطاف التي تم تحديدها.
تساعد نظم المعلومات الجغرافية قسم التعدين والمعادن على تتبع نشاط التعدين في جميع أنحاء الولاية وكذلك تطبيق لوائح الاستصلاح للمناجم السطحية وأراضي المناجم المهملة. وتقوم نظم المعلومات الجغرافية بتوضيح تغير الأرض، ورسم خرائط لآثار المناجم، وتقديم إرشادات لمشاريع استصلاح المناجم، وتتبع جميع التقييمات البيئية والثقافية الإلزامية قبل تصميم المشروع.
بطبيعة الحال، من مصلحة إدارة شؤون البيئة في ولاية نيو مكسيكو التأكد من أن المناجم تعمل بنزاهة وإخلاص. تدعم نظم المعلومات الجغرافية تعاون قسم التعدين والمعادن مع إدارة شؤون البيئة في النظر في طلبات الحصول على التصاريح. فالخرائط تسهل على الوكالات مراجعة تصاريح المناجم وخطط الإغلاق والتعليق عليها بالإضافة إلى ضمان اشتمال كل طلب على المعايير البيئية. كما تعمل إدارة شؤون البيئة مع قسم التعدين والمعادن لمراقبة أنشطة استصلاح المناجم.
قالت ليندا إس ديلاي، متخصصة نظم المعلومات الجغرافية، قسم التعدين والمعادن: "تساعد نظم المعلومات الجغرافية قسم التعدين والمعادن في تحديد الأولويات من حيث أين ينبغي إنفاق الأموال على مشاريع استصلاح الأسطح".
استخدمت ديلاي نظم المعلومات الجغرافية لتحديد أولويات أنشطة التنظيف. وقامت بتحليل مواقع مناجم اليورانيوم القديمة وصنفتها من حيث أولويتها للاستصلاح. كان أساس تحديد التصنيف لكل من هذه المناجم هو قربها من المجاري المائية والمواقع الزراعية والمناطق الحضرية والآبار. ثم استخدمت ديلاي نموذج نظم المعلومات الجغرافية للتراكب الموزون لتخطيط أولويات الاستصلاح. فقدمت خريطة مناجم اليورانيوم القديمة بولاية نيو مكسيكو في قسم التعدين والمعادن وفي اجتماعات الوكالات الشقيقة وفي مؤتمر وطني. وقد ساعدت هذه الخريطة صانعي القرار على تحديد أماكن تخصيص الموارد.
SS1. تساعد هذه الخريطة قسم التعدين والمعادن على تحديد أولويات أنشطة استصلاح مناجم اليورانيوم.
لمراقبة استصلاح مناجم الفحم، تقدم قسم التعدين والمعادن للحصول على منحة من مكتب OSMRE بالمنطقة الغربية للحصول على صور القمر الصناعي WorldView-2. باستخدام هذه الصور إلى جانب مسوحات الغطاء النباتي الأرضية، يقوم محلل الاستشعار عن بعد بإنشاء خرائط لاكتشاف تغير الغطاء النباتي لمشروع استصلاح مدينة مناجم الفحم المهملة في Vermejo Park Ranch لمساعدة المتخصصين في تقييم إعادة الغطاء النباتي واستعادة الأراضي الرطبة.
تضمنت أنشطة الاستصلاح الجيومورفي إعادة توزيع ودفن نفايات الفحم بالإضافة إلى إصلاح قنوات المجاري المائية للحصول على مظهر طبيعي أكثر. إن الغرض من هذا العمل الجيومورفي هو القضاء على نقل النفايات إلى مصارف مستجمعات المياه. تم توصيل أجهزة GPS بمعدات تحريك الأرض لرسم خريطة لتصميم التضاريس الجديد. وكانت الصور مفصلة للغاية بحيث يمكن للمحلل فعليًا أن يستنتج عدد أشجار الترس والعرعر التي كانت موجودة في المنطقة في ذلك الوقت.
قام قسم التعدين والمعادن بإنشاء خريطة الغطاء النباتي هذه باستخدام صور الأقمار الصناعية عالية الدقة ومسوحات الغطاء النباتي. وتُستخدم هذه الخريطة في اكتشاف تغيير الغطاء النباتي وفي مراقبة الغطاء النباتي.
يستخدم المحللون أيضًا بيانات الكشف عن الضوء وتحديد المدى (الليدار). بينما توفر صور الأقمار الصناعية صورة عن قرب للمناجم السطحية، تقدم عروض نظم المعلومات الجغرافية لبيانات الليدار منظوراً ثلاثي الأبعاد مفصلاً للغاية. تكشف هذه الخرائط المتقدمة ثنائية وثلاثية الأبعاد الحالة التي كانت عليها منطقة ما قبل بدء عمليات التعدين.
كما استخدم قسم التعدين والمعادن نظم المعلومات الجغرافية لتقييم التأثير على الغطاء النباتي والتضاريس المرتبط بعملية تعدين الفحم El Segundo والمنجم المقترح. لتوثيق حالة شكل الأرض الأساسية، استحوذت إدارة الطاقة والمعادن والموارد الطبيعية في نيو مكسيكو على منطقتين بمساحة 25 ميلاً مربعاً من بيانات ليدار التي تم التقاطها قبل عمليات التعدين. استخدم الموظفون بيانات ليدار المعادة لأول مرة لعرض صور كثافة الغطاء النباتي وبيانات ليدار للأرض المجردة لنمذجة التضاريس. يُعد عرض الليدار مخططًا لما يتعين على شركات التعدين القيام به لاستعادة المحيط الأصلي للتضاريس وإعادة الغطاء النباتي إلى حالته الأولية.
وجد الموظفون طريقة أقل تكلفة لالتقاط البيانات باستخدام طائرة جوية بدون طيار (UAV). تلتقط الكاميرا المدمجة المثبتة على طائرة بدون طيار ذات جناح ثابت Trimble UX5 عددًا كبيرًا من الصور التقويمية المتداخلة. تنتج معالجة التصوير المساحي الضوئي لهذه الصور سحابة نقطية بقيم x وy وz فتنتج نموذجًا طبوغرافيًا ثلاثي الأبعاد. استخدم قسم التعدين والمعادن هذه التقنية بالإضافة إلى نظم المعلومات الجغرافية لإنشاء نموذج طبوغرافي لمشروع استعادة مجرى مائي في مدينة تعدين فحم تاريخية. من خلال عزو النقاط بقيم RGB للصور، قام فريق العمل بحساب ارتفاعات الغطاء النباتي. وبهدف التحقق من دقة بيانات الاستشعار عن بعد، ذهب الموظفون إلى الميدان لقياس ارتفاعات عينة من الغطاء النباتي لمقارنتها.
كاميرا مثبتة على طائرة بدون طيار تلتقط الصور بسرعة. تخضع هذه الصور لمعالجة التصوير المساحي الضوئي لإنشاء سحابة نقطية لتوفير تمثيل ثلاثي الأبعاد للمجرى المائي.
يستخدم قسم التعدين والمعادن حاليًا Microsoft SQL Server، المتكامل مع Esri ArcGIS for Server، لإدارة معظم معلومات المناجم، وقواعد البيانات الجغرافية، وتطبيقات خرائط الويب. ويقوم القسم حاليًا بنقل المزيد من بياناته الجغرافية المكانية إلى منصة Esri. تتضمن قاعدة البيانات الجغرافية بيانات من مركز تبادل معلومات نظم الجغرافية التابع للولاية ومشغلي المناجم وأماكن أخرى بالإضافة إلى البيانات التي يتم إنشاؤها داخليًا.
يتيح قسم التعدين والمعادن معلومات التعدين للجمهور من خلال موقعه على الإنترنت. تم تمكين الموقع بنظم المعلومات الجغرافية بواسطة ArcGIS for Server باستخدام تطبيقات تم تطويرها في Silverlight. يمكن للمستخدمين رؤية مواقع وأسماء المناجم، التي تم ترميزها على أنها مناجم نشطة، ومناجم غير نشطة، ومناجم تم إصدار سندات لها. يمكن للمستخدمين أيضًا رؤية حدود تصاريح مناجم الفحم ومناطق الفحم في ولاية نيو مكسيكو وحقول الفحم الأمريكية مصنفة حسب نوع الفحم. تحتوي الخريطة أيضًا على طبقة لنوع التربة وطبقات للفترات الجيولوجية.
تم تضمين هذه الخريطة التفاعلية لمناجم الفحم في موقع قسم التعدين على الويب.
تساعد تقنية Esri وكالات التعدين حول العالم في التنقيب وإدارة الأراضي وعمليات التعدين والإدارة البيئية. تعرف على المزيد على esri.com/mining.