ГИС гарантирует, что добыча полезных ископаемых осуществляется ответственно и эффективно

Автор Barbara Leigh Shields

Нью-Мексико, занимающий площадь в 121 000 квадратных миль, является пятым по величине штатом в США, где осуществляется надзор горнодобывающей промышленности на такой большой территории. Все работы выполняются в рамках бюджета, что является немалым достижением. Но сотрудники Отдела горнодобывающей промышленности и полезных ископаемых Департамента энергетики, полезных ископаемых и природных ресурсов штата Нью-Мексико (MMD) проявляют находчивость и компенсируют эксплуатационные расходы за счет использования ГИС, получения данных бесплатно или по низкой цене и создания партнерств по обмену геопространственными или техническими данными.

MMD гарантирует, что операции по добыче полезных ископаемых, от разведки до рекультивации, проводятся ответственно. Карты обеспечивают основу для анализа деятельности и нарушений, вызванных добычей полезных ископаемых на обширной территории штата. MMD использует программное обеспечение ГИС от Esri для обработки заявок на получение разрешений на добычу полезных ископаемых и разведку, а также для представления отчетов об экономических последствиях.

Две из четырех программ MMD (Рекультивация угольных шахт и Рекультивация земель заброшенных шахт) были созданы в рамках Закона о контроле за мелиорацией открытых горных работ (SMCRA) 1977 года, который заключил партнерские соглашения с Управлением по рекультивации и обеспечению соблюдения правил открытых горных работ Министерства внутренних дел США (OSMRE). Гранты предоставляют сотрудникам MMD средства для самостоятельного сбора геопространственной информации или с помощью консультантов. Сотрудники Программы рекультивации угольных шахт наладили взаимодействие с операторами горнодобывающей промышленности для обмена картами или геопространственными данными. Специалисты Программы рекультивации по Закону о добыче полезных ископаемых собирают местоположения разрешений и отслеживают рекультивацию, используя GPS для заполнения геопространственной базы данных.

Для оценки операций по рекультивации горных работ используются цифровые модели рельефа (ЦМР) и цифровые модели поверхности (ЦМП) за различные периоды времени, большинство из которых были созданы Геологической службой США. Кроме того, применяются ортоизображения, приобретенные у федеральных, государственных и местных органов власти, а также у операторов шахт. В последние годы MMD использовала ортоизображения, приобретенные в рамках Национальной программы создания изображений сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США, для создания новых ЦМР и ЦМП по всему штату.

ЦМР и ЦМП предлагают географические представления о том, какими были районы до добычи полезных ископаемых. Модели показывают резервуары для хранения и плотины вдоль дренажных коридоров и идентифицируют те, которые были нарушены. Модели также изображают закономерности в дренажных бассейнах, которые указывают на извилистость, что обеспечивает метод анализа гидрологических и топологических характеристик. MMD использует цифровые модели, чтобы запросить операторов шахт воспроизвести определенную степень извилистости.

ГИС помогает MMD отслеживать добычу полезных ископаемых по всему штату, а также обеспечивать соблюдение правил рекультивации открытых шахт и заброшенных шахтных объектов. ГИС показывает изменения земель, отображает воздействие горнодобычи, предоставляет рекомендации для проектов по рекультивации шахт и отслеживает все обязательные экологические и культурные оценки до разработки проекта.

Естественно, Департамент охраны окружающей среды Нью-Мексико также заинтересован в том, чтобы шахты работали добросовестно. ГИС поддерживает сотрудничество MMD с Департаментом окружающей среды при рассмотрении заявок на получение разрешений. Карты облегчают учреждениям рассмотрение и комментирование разрешений на добычу полезных ископаемых и планов прекращения добычи, а также обеспечивают включение экологических стандартов в каждую заявку. Департамент окружающей среды также сотрудничает с MMD для мониторинга деятельности по рекультивации горных работ.

“ГИС помогает Подразделению горнодобывающей промышленности и полезных ископаемых определить приоритеты, на которые ему следует тратить деньги на проекты по рекультивации поверхности”, - сказала Линда С. Делей, GISP, MMD.

Линда Делей использовала ГИС для определения приоритетов мероприятий по очистке. Она проанализировала расположение бывших урановых рудников и оценила их приоритетность для рекультивации. Основанием для присвоения ранга каждой из этих шахт была их близость к ручьям, сельскохозяйственным участкам, городским районам и колодцам. Затем Линда Делей использовала ГИС-модель взвешенного наложения для отображения приоритетов рекультивации. Она представила карту  New Mexico Legacy Uranium Mines в MMD и другим агенствам смежных областей на национальной конференции. Карта помогла лицам, принимающим решения, решить, куда распределять ресурсы.

SS1. Эта карта помогает MMD расставить приоритеты в своей деятельности по рекультивации урановых рудников.

Для мониторинга рекультивации угольных шахт MMD подала заявку на получение гранта от OSMRE Western Region на получение спутниковых снимков WorldView-2. Используя эти снимки наряду с наземными съемками растительности, аналитик дистанционного зондирования создает карты обнаружения изменений растительности для проекта рекультивации города заброшенной угольной шахты Vermejo Park Ranch, чтобы помочь специалистам в оценке восстановления растительности и смягчения последствий для водно-болотных угодий.

Мероприятия по геоморфологической рекультивации включали перераспределение и захоронение угольных отходов, а также преобразование русловых каналов в более естественный вид. Целью этой геоморфологической работы является устранение перемещения отходов в дренажные системы водораздела. Устройства GPS были прикреплены к землеройному оборудованию для составления карты нового рельефа местности. Снимки были настолько детализированы, что аналитик действительно мог подсчитать, сколько деревьев сосны и можжевельника было в этом районе в то время.

MMD создала эту карту растительности, используя спутниковые снимки высокого разрешения и данные исследований растительности. Карта используется для обнаружения изменений в растительности и мониторинга растительности.

Аналитики также используют данные обнаружения света и определения дальности (лидар). В то время как спутниковые снимки дают изображение наземных шахт крупным планом, ГИС-визуализация данных лидара обеспечивает высокодетализированную 3D-перспективу. Эти сложные 2D и 3D карты показывают состояние местности до начала горных работ.

MMD также использовала ГИС для оценки воздействия на растительность и рельеф вокруг угледобывающего предприятия Эль-Сегундо и предполагаемой шахты. Чтобы задокументировать исходные условия рельефа, Департамент энергетики, полезных ископаемых и природных ресурсов штата Нью-Мексико получил два участка лидарных данных площадью 25 квадратных миль, которые были получены до начала горных работ. Сотрудники использовали данные лидара первого отражения для визуализации изображений плотности растительности и данные лидара голой земли для моделирования рельефа. Визуализация с помощью лидарных данных - это план того, что нужно будет сделать горнодобывающей компании, чтобы восстановить первоначальный контур местности и восстановить растительность в ее первоначальном состоянии.

Сотрудники нашли менее дорогостоящий способ сбора данных с помощью беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Компактная камера, установленная на беспилотном летательном аппарате Trimble UX5 с неподвижным крылом, делает большое количество перекрывающихся ортофотоснимков. Фотограмметрическая обработка этих изображений генерирует облако точек значений x,y,z, отображающее 3D-топографическую модель. MMD использовала эту технику и ГИС для создания топографической модели проекта восстановления ручья в историческом угледобывающем городе. Сопоставив точки со значениями RGB на фотографии, сотрудники рассчитали высоту растительности. Чтобы на месте проверить точность данных дистанционного зондирования, сотрудники отправились в поле, чтобы измерить высоту образца растительности для сравнения.

Камера, установленная на беспилотном летательном аппарате, быстро делает снимки. Они проходят фотограмметрическую обработку для создания облака точек для 3D-представления ручья.

В настоящее время MMD использует Microsoft SQL Server, интегрированный с Esri ArcGIS for Server, для управления большей частью информации о шахтах, базы геоданных и приложений веб-карт. Подразделение переводит большую часть своих геопространственных данных на платформу Esri. База геоданных включает данные из центра обмена информацией о ресурсах штата, операторов шахт и других источников, а также данные, полученные собственными силами.

MMD делает информацию о добыче полезных ископаемых доступной для общественности через свой веб-сайт. Сайт представляет собой ГИС с поддержкой ArcGIS for Server с приложениями, разработанными в Silverlight. Пользователи могут видеть местоположения и названия шахт, которые кодируются как активные шахты, неактивные и освободившиеся шахты. Они также могут видеть границы разрешений на угольные шахты, угольные районы в Нью-Мексико и угольные месторождения США, характеризуемые типом угля. На карте также есть слой типа почвы и слои геологического периода. 

Эта интерактивная карта угольных шахт встроена в веб-сайт горнодобывающего подразделения.

Технология Esri помогает горнодобывающим компаниям по всему миру в разведке, управлении земельными ресурсами, добыче полезных ископаемых и управлении окружающей средой. Подробнее см. на esri.com/mining.