GIS が鉱業の責任ある効率的な運営を保証

著者: Barbara Leigh Shields

ニューメキシコ州は、面積が 121,000 平方マイルの米国で 5 番目に大きな州です。このような広大な地域全体の鉱山の運営を予算を守りながら監督することは容易なことではありません。しかし、ニューメキシコ州のエネルギーおよび鉱物/天然資源局の鉱業および鉱物部門 (MMD) のスタッフは工夫して、GIS を使用し、無料または低コストでデータを取得し、地理空間または技術データの共有パートナーシップを形成することで、運用コストを抑えています。

MMD は、探査から再生に至るまで採掘作業が責任を持って実施されるようにしています。マップは、州の広大な景観全体で、採掘作業による活動や混乱を解析するためのベースラインを提供します。 MMD は Esri の GIS ソフトウェアを使用して、採掘作業と探査の許可申請を処理し、経済的影響を報告しています。

4 つの MMD プログラムのうち 2 つ (炭鉱再生と廃坑地再生) は、1977 年の Surface Mining Control Reclamation Act (SMCRA) の一部として作成され、米国内務省の Office of Surface Mining Reclamation and Enforcement (OSMRE) とのパートナーシップ協定を形成しました。認可により、MMD スタッフは地理空間情報を独自に、またはコンサルタントの支援の下に収集する手段を手に入れました。炭鉱再生プログラムは、マップや地理空間データを共有するために採掘業者との関係を築きました。 Mining Act Reclamation Program のスタッフは、許可された位置情報の収集と再生の追跡を行い、GPS を使用して地理空間データベースを作成しています。

鉱業の再生作業を評価するために、州はさまざまな期間の数値標高モデル (DEM) と数値地形モデル (DTM) を使用しています。これらのほとんどは、米国地質調査所によって作成されたものです。さらに、スタッフは連邦政府、州政府、地方政府、および採掘業者から取得したオルソ画像を使用しています。近年では、MMD は、米国農務省の National Agriculture Imagery Program から取得したオルソ画像を使用して、新しい州全体の DEM と DTM を作成しました。

DEM と DTM は、採掘前の地域の地理的表現を提供します。これらのモデルは、排水路に沿った貯蔵タンクとダムを明らかにし、破損しているものを特定します。また、蛇行性を示す排水域のパターンも示し、水文学的および地形学的な特性を解析する方法を提供します。 MMD はこれらの数値モデルを使用して、判定された蛇行性の度合いを再現するよう採掘業者に依頼します。

GIS は、MMD が州全体の採掘活動を追跡し、地表の鉱山と放棄された鉱山地の再生規制を実施するのに役立ちます。 GIS は、土地の変化を示し、鉱山の影響をマッピングし、鉱山の再生プロジェクトのガイドラインを提供し、プロジェクトの設計前に義務付けられたすべての環境的および文化的評価を追跡します。

当然、ニューメキシコ州の環境局も鉱山の良心的な運営に関与しています。 GIS は、許可申請を検討するときの MMD と環境部門の共同作業をサポートします。マップを利用することで、機関は鉱山の許可および閉鎖計画を容易に確認して意見を述べることができ、各申請に環境基準が含まれていることが保証されます。また、環境部門は MMD と協力して鉱山の再生活動を監視しています。

「GIS は、鉱業および鉱物部門が地表再生プロジェクトのどこに資金を充てるべきかを優先順位付けするのに役立ちます。」MMD の GISP、Linda S. DeLay 氏は述べています。

DeLay 氏は、クリーンアップ活動の優先順位付けに GIS を採用しました。氏は、ウラン廃鉱の場所を解析し、再生の優先度をランク付けしました。各鉱山にランクを割り当てるための基準は、河川、農業用地、都市エリア、井戸への近さでした。次に、DeLay 氏は加重オーバーレイ GIS モデルを使用して、再生の優先度をマッピングしました。氏は、MMD と姉妹機関の会議や国内会議で、ニューメキシコのウラン廃鉱マップを発表しました。マップは、意思決定者がリソースを割り当てる場所を決めるのに役立ちました。

SS1. このマップは、MMD がウラン鉱山の再生活動を優先順位付けするのに役立ちます。

炭鉱の再生を監視するために、MMD は OSMRE の西部地域に WorldView-2 衛星画像を取得するための許可を申請しました。リモートセンシングアナリストは、この画像と地上の植生調査を使用して、Vermejo Park Ranch の廃棄された炭鉱町の再生プロジェクトでの植生変化の検出マップを作成して、専門家が緑化と湿地ミティゲーションを評価できるようにしています。

地形的な再生活動には、石炭廃棄物の再分配と埋設、および河川水路をより自然なパターンに改良することが含まれていました。この地形作業の目的は、集水域の排水路に廃棄物が移動しないようにすることです。新しい地形設計をマッピングするために、土工機械に GPS デバイスが取り付けられました。画像は非常に詳細だったので、アナリストは実際にその地域にあったピニオンとジュニパーの樹木の本数を数えることができました。

MMD は、高解像度の衛星画像と植生調査を使用して、この植生マップを作成しました。このマップは、緑化の変化の検出と植生の監視に使用されます。

アナリストは、光による検知と測距 (LIDAR) データも使用しています。衛星画像は地表鉱山の拡大写真を提供しますが、LIDAR データの GIS レンダリングは非常に詳細な 3D 表示を提供します。これらの洗練された 2D および 3D マップは、採掘作業開始前のエリアの状態を明らかにします。

また、MMD は GIS を使用して、エルセグンドの炭鉱採掘作業と提案された鉱山周辺の植生と地形への影響を評価しました。ベースラインの地形条件を文書化するために、ニューメキシコ州のエネルギーおよび鉱物/天然資源局は、採掘作業前に取得された 25 平方マイルのエリアの LIDAR データを 2 つ取得しました。スタッフは、最初のリターンの LIDAR データを使用して植生密度の画像をレンダリングし、地表の LIDAR データを使用して地形をモデル化しました。 LIDAR のレンダリングは、鉱業会社が地形の元の輪郭を復元し、植生を初期状態に戻すために必要な作業の青写真です。

スタッフは、無人機 (UAV) を使用することで、データを取得するための安価な方法を見つけました。 Trimble UX5 固定翼 UAV に取り付けられた小型カメラは、多数のオーバーラップするオルソフォトを撮影します。これらの画像の写真測量処理により、3D 地形モデルをレンダリングする x、y、z 値の点群が生成されます。 MMD は、この手法と GIS を使用して、歴史的な炭鉱町で河川再生プロジェクトの地形モデルを作成しました。写真の RGB 値でポイントに属性を付けることで、スタッフは植生の高さを計算しました。リモートセンシングデータの精度を抽出検査するために、スタッフは現場へ行き、比較用に植生のサンプルの高さを計測しました。

UAV に搭載されたカメラがすばやく写真を撮影します。これらは写真測量処理を経て、河川の 3D 表現用の点群を生成します。

MMD は現在、Esri ArcGIS for Server と統合された Microsoft SQL Server を使用して、ほとんどの鉱山情報、ジオデータベース、および Web マップアプリケーションを管理しています。この部門は、地理空間データの Esri プラットフォームへの移行を進めています。ジオデータベースには、州のリソース GIS クリアリングハウス、採掘業者などからのデータと、社内で生成されたデータが含まれています。

MMD は Web サイトを通じて鉱業の情報を公開しています。このサイトは、ArcGIS for Server によって GIS に対応しており、Silverlight で開発されたアプリケーションを備えています。ユーザーは鉱山の位置と名前を確認できます。これらは、操業中の鉱山、未採掘の鉱山、契約が解除された鉱山としてコード化されています。また、炭鉱の許可境界、ニューメキシコ州の炭鉱地区、炭種で特徴付けられた米国の炭田も確認できます。マップには、土壌タイプレイヤーと地質時代レイヤーもあります。

この対話型の炭鉱マップは、鉱業部門の Web サイトに埋め込まれています。

Esri テクノロジは、探査、土地管理、採掘作業、および環境管理で、世界中の鉱業機関を支援しています。詳細については、esri.com/mining をご参照ください。