Le SIG assure une gestion efficace et responsable des mines

par Barbara Leigh Shields

Avec ses 315 000 km², le Nouveau-Mexique est le 5è plus grand État des États-Unis ; assurer la supervision d’activités minières sur une si grande étendue sans dépasser le budget n’est pas une mince affaire. Le personnel du département des ressources naturelles, minérales et énergétiques du Nouveau-Mexique (MMD) est plein de ressources et contribue aux coûts d’exploitation par l’utilisation des SIG, l’acquisition de données à coût faible sinon nul et la formation de partenariats de partage de données techniques ou géospatiales.

Le MMD assure que les opérations minières, de l’exploration à la restauration du site, sont réalisées de manière responsable. Les cartes fournissent des données de base pour l’analyse des activités et des perturbations engendrées par les opérations minières à travers tout le territoire de l’État. Le MMD utilise les logiciels SIG d’Esri pour gérer les opérations minières et les demandes d’autorisation d’exploration ainsi que pour rendre compte des conséquences économiques.

Deux des quatre programmes du MMD (Coal Mine Reclamation, restauration des mines de charbon et Abandoned Mine Land Reclamation, restauration des sites miniers abandonnés) ont été créés dans le cadre de la Loi américaine sur le contrôle et la remise en état des mines à ciel ouvert (Surface Mining Control and Reclamation Act) datant de 1977, qui a vu la formation de partenariats avec l’Office of Surface Mining Reclamation and Enforcement (OSMRE) du département américain de l’Intérieur. Des subventions donnent au personnel du MMD les moyens de collecter eux-mêmes, ou avec l’aide de consultants, des informations géospatiales. Grâce au programme de restauration des mines de charbon (Coal Mine Reclamation), des relations ont été nouées avec les opérateurs miniers afin de partager des cartes et des données géospatiales. Le personnel du programme de restauration de la loi portant sur les anciens sites miniers collecte les localisations liées aux autorisations d’exploiter et suivent la réhabilitation à l’aide de coordonnées GPS pour alimenter une base de données géospatiales.

Pour évaluer les opérations de restauration de sites miniers, l’État utilise des modèles d’élévation numériques (MNE) et des modèles numériques de terrain (MNT) de différentes périodes, la plupart ayant été créés par l’Institut d’études géologiques des États-Unis (United States Geological Survey). De plus, le personnel utilise des orthoimages acquises par les autorités fédérales, régionales et locales et par les exploitants des mines. Ces dernières années, le MMD a utilisé des orthoimages acquises par le programme national d’imagerie agricole du Département américain de l’Agriculture pour créer de nouveaux MNE et MNT à l’échelle de l’État.

Les MNE et MNT sont des représentations géographiques des zones avant leur exploitation minière. Les modèles révèlent les réservoirs et les barrages le long des couloirs de drainage et identifient ceux qui ont rompu. Les modèles donnent également la configuration des bassins de drainage, ce qui indique leur sinuosité et offre une méthode pour l’analyse des caractéristiques hydrologiques et topologiques. Le MMD utilise les modèles numériques pour demander aux opérateurs miniers de reproduire le degré de sinuosité qui a été déterminé.

Les SIG aident le MMD à suivre les activités minières dans l’ensemble de l’État ainsi qu’à appliquer la réglementation en matière de restauration des mines à ciel ouvert et des terrains miniers désaffectés. Le SIG signale les changements du paysage, cartographie l’impact des mines, donne des directives pour les projets de réaménagement des sites miniers et suit l’ensemble des évaluations environnementales et culturelles obligatoires avant la conception du projet.

Naturellement, le Département de l’environnement du Nouveau-Mexique prend également soin de s’assurer que les mines sont gérées de manière consciencieuse. Le SIG soutient la collaboration du MMD avec le Département de l’environnement eu égard des demandes de concession. Avec les cartes, il est plus facile pour les agences d’examiner et de commenter les autorisations d’exploitation minière et les plans de clôture ainsi que de s’assurer que les normes environnementales sont intégrées à chaque demande. Le Département de l’environnement collabore également avec le MMD pour surveiller les activités de réhabilitation minière.

« Le SIG aide la Mining and Minerals Division à établir des priorités quant aux projets de restauration des mines à ciel ouvert qu’il convient de financer », précise Linda S. DeLay, GISP, MMD.

Mme DeLay a employé un SIG pour déterminer les activités de nettoyage prioritaires. Elle a analysé les anciennes mines d’uranium à restaurer et a défini un ordre de priorité. La méthode utilisée pour classer chacune de ces mines a consisté à évaluer sa proximité par rapport aux cours d’eau, aux sites agricoles, aux zones urbaines et aux puits. Mme DeLay a ensuite utilisé un modèle SIG de superposition pondérée pour cartographier les restaurations prioritaires. Elle a présenté la carte New Mexico Legacy Uranium Mines (Mines d’uranium au Nouveau-Mexique) aux réunions du MMD et aux organismes apparentés ainsi qu’à une conférence nationale. La carte a permis aux décideurs de déterminer les lieux où affecter leurs ressources.

SS1. Cette carte a permis au MMD de définir ses priorités en matière de restauration des mines d’uranium.

Pour surveiller la remise en état des mines de charbon, le MMD a sollicité une subvention auprès de l’OSMRE Western Region afin d’acquérir des images satellite WorldView-2. À l’aide de ces images et des études portant sur la végétation au sol, l’analyste de détection des changements crée des cartes de détection des changements de la végétation pour le projet de réhabilitation de la ville minière désaffectée de Vermejo Park Ranch afin d’aider les experts à évaluer la revégétalisation et la compensation des zones humides.

Les activités de restauration géomorphologique incluent la redistribution et l’enfouissement des scories ainsi que le rétablissement des chenaux plus naturels des cours d’eau. Le but du travail géomorphologique consiste à éliminer le déplacement des déchets dans les écoulements du bassin versant. Des dispositifs GPS ont été fixés sur des engins de terrassement afin de cartographier la nouvelle conception du terrain. L’imagerie obtenue était tellement détaillée qu’un analyste pourrait déterminer le nombre de pins et de genévriers qui poussaient auparavant dans cette zone.

Le MMD a créé cette carte à l’aide d’une imagerie satellite haute résolution et des relevés de la végétation. La carte permet de détecter les changements liés à la végétalisation et de surveiller la végétation.

Les analystes font également appel à des données lidar (Light Detection And Ranging, détection et télémétrie par ondes lumineuses). Les images satellite offrent un gros plan des mines à ciel ouvert alors que les rendus SIG des données lidar en donnent un point de vue 3D détaillé. Ces cartes 2D et 3D complexes révèlent l’état d’une zone avant le démarrage des opérations minières.

Le MMD a également fait appel au SIG pour évaluer l’impact sur la végétation et le terrain autour du projet de mine de charbon d’El Segundo. Pour documenter l’état topographique, le département des ressources naturelles, minérales et énergétiques du Nouveau-Mexique a acquis les données lidar de deux zones de 64 kilomètres carrés, capturées avant le démarrage des opérations minières. Le personnel a utilisé des données lidar de retour numéro un pour obtenir des images capables de rendre la densité de la végétation et des données lidar de terre nue pour modéliser le terrain. Le rendu lidar donne en quelque sorte le plan que devra suivre la compagnie minière pour restaurer le relief original du terrain et rétablir la végétation à son état initial.

Le personnel a trouvé un moyen plus économique de capturer les données en utilisant un véhicule aérien sans pilote (UAV). Une caméra compacte montée sur un Trimble UX5 à aile fixe prend un grand nombre d’orthophotos qui se chevauchent. Le traitement photogrammétrique de ces images génère un nuage de points de valeurs x,y,z restituant un modèle topographique en 3D. Le MMD a utilisé cette technique et un SIG pour créer le modèle topographique d’un projet de restauration d’un cours d’eau dans une ancienne ville minière. En attribuant des points à l’aide des valeurs RVB des photos, le personnel a calculé la hauteur de la végétation. Pour vérifier la précision des données télédétectées, une équipe s’est rendue sur le terrain pour mesurer la hauteur d’un échantillon de végétation à des fins de comparaison.

Une caméra montée sur un drone (UAV) accélère la prise de photos. Celles-ci suivent un traitement photogrammétrique afin de générer un nuage de points et obtenir une représentation 3D du cours d’eau.

Le MMD utilise actuellement Microsoft SQL Server, intégré au logiciel ArcGIS for Server d’Esri, pour gérer la plupart des informations de la mine, la géodatabase et les applications de carte Web. La Division procède actuellement à la transition de la majeure partie de ses données géospatiales vers la plateforme Esri. La géodatabase comporte des données issues du centre d’information SIG des ressources de l’État, d’opérateurs miniers et d’autres sources ainsi que des données générées en interne.

Le MMD met les informations minières à disposition du public via son site Web. Le site est exploitable dans un contexte SIG via ArcGIS for Server ainsi que les applications développées avec Silverlight. Les utilisateurs peuvent localiser et voir le nom des mines, codé en tant que mines actives, mines inactives et mines avec dépôt d’une caution. Ils peuvent également voir les limites des concessions des mines de charbon, les districts houillers au Nouveau-Mexique et les bassins houillers américains classés selon le type de charbon. La carte comporte également une couche de type de sol et des couches de périodes géologiques. 

Cette carte interactive des mines de charbon est intégrée au site Web de la Division dédiée à l’exploitation minière.

La technologie Esri accompagne les entreprises minières du monde entier dans l’exploration, la gestion des terres, les opérations minières et la gestion de la question environnementale. En savoir plus sur esri.com/mining.