ГИС и недропользование

В настоящее время геоинформациоиные системы применяются в об­ласти недропользования очень широко. Основное и наиболее массовое применение ГИС - это создание и хранение разнообразной геологической и топографической информации (рис. 8.13): различных видов геологиче­ских, географических и топографических карт, планов, геологических раз­резов, данных дистанционного зондирования Земли и др.

 

Рис. 8.13. Территория геолого-экономических интересов нефтедобывающих предприятий Восточной нефтяной компании в Западной Сибири

 

Официально в Российской Федерации работы по применению ГИС в недропользовании начались в 1993 г. после принятия решения о создании Государственного банка цифровой геологической информации и информа­ции о недропользовании в России (ГБЦГИ) как информационной основы системы управления недропользованием на всей территории страны.

В настоящее время ГБЦГИ представляет собой многоуровневую тер­риториально распределённую систему, включающую фонд цифровой гео­логической информации, а также комплекс нормативно-правовых и про­граммно-технических технологий, обеспечивающих сбор, учёт, хранение, защиту и использование пространственной информации, полученной в ре­зультате геологического изучения и использования недр России.

Основное отличие компьютерных геологических карт от обычных бумажных - это, конечно, богатейшие возможности пространственного анализа геологических данных. Например, в настоящее время для мине­рально-сырьевой базы углеводородного сырья с помощью ГИС решаются следующие задачи:

1. Оценка минерально-сырьевой базы регионов, недропользователей, лицензионных участков, месторождений с позиций динамики запасов и ре­сурсов, их воспроизводства, темпов прироста запасов и добычи, обеспе­ченности добычи запасами.

2. Рационализация недропользования с позиций оценки выполнения условий лицензионных соглашений в части уровней добычи и воспроиз­водства ресурсной базы.

3. Выделение объектов для планирования первоочередных объектов геологоразведочных работ и переоценки запасов с привлечением новых методов подсчёта.

4. Выделение групп трудно извлекаемых запасов, остаточных запасов пониженного качества и находящихся в сложных горно-геологических и экономико-географических условиях с целью регулирования платежей за пользование недрами, распределения финансовых поступлений между бюджетами различных уровней.

5. Регулирование поступлений в бюджеты различных уровней при разработке месторождений, в том числе пограничных.

6. Оценка изменения качества запасов в процессе разработки, рас­пределения товарных типов углеводородов с целью планирования инфра­структуры топливно-энергетического комплекса (ТЭК) и определения воз­действия разработки углеводородов на окружающую среду за счёт содер­жания в них вредных для здоровья человека, животного и растительного мира примесей.

Для решения задач недропользования в мире используются обычные универсальные ГИС, а также разработано множество специализированных программных комплексов. Среди российских программных продуктов наиболее известна геологическая информационная система ПАРК За ру­бежом широко используются такие продукты, как EQuIS (рис. 8.14), Rock­Works, EVS и др.

 

Рис. 8.14. Геоэкологическая информационная система EQuIS компании EarthSoft

 

ГИС и ЭКОЛОГИЯ

Экология - это совокупность понятий и явлений, связанных с окру­жающей средой, а также наука, занимающаяся этой сферой. Главными за­дачами экологии как науки являются изучение, предотвращение и ликви­дация последствий загрязнений окружающей среды, в первую очередь че­ловеком. Именно для решения этих задач весьма полезны геоинформаци­онные технологии как средства сбора, каталогизации и анализа самых раз­нообразных данных, в том числе проб воды, почв, воздуха, шума, данных дистанционного зондирования Земли с самолёта или из космоса, сведений о здоровье людей, флоры и фауны.

Геоинформационные системы являются прекрасным инструментом для обобщения получаемых данных и составления прогнозов. Рассмотрим только некоторые применения ГИС в экологии.

Мониторинг окружающей среды. С помощью ГИС можно легко создавать разнообразные тематические карты по результатам сбора различных параметров окружающей среды. В дальнейшем, собирая новые данные, такие карты можно использовать для выявления масштабов и темпов изменения флоры и фауны.

Экологический анализ. ГИС позволяют проанализировать результаты мониторинга окружающей среды, используя различные методы пространственного и геостатистического анализа. Эти методы позволяют вы­явить новые неочевидные закономерности и зависимости, которые просто невозможно определить, анализируя обычные табличные данные в ГИС. Одним из наиболее важных результатов экологического анализа является комплексная характеристика территории обитания человека, характеризу­ющая безопасность проживания (рис. 8.15).

Экологическое прогнозирование. Регулярный сбор данных о со­стоянии окружающей среды позволяет выявлять темпоральные изменения и на основании этого создавать прогнозы изменения ситуации в будущем.

С помощью ГИС можно промоделировать развитие разнообразных природных и техногенных аварий и катастроф, например последствия ура­ганов, извержений вулканов или разливов нефти, а также влияние посто­янно действующих загрязнителей.

Заповедники. Одна из наиболее массовых сфер применения ГИС за рубежом - это сбор и управление данными по охраняемым территориям (заповедникам, заказникам и национальным паркам). В пределах этих тер­риторий с помощью ГИС проводится регулярный пространственный мо­ниторинг растительности, ценных и редких видов животных, определяется влияние антропогенных вмешательств (туризма, дорог, линий электропе­редачи), планируются и проводятся природоохранные мероприятия.

 

Рис. 8.15. Уровни экологической безопасности проживания в Ростове-на-Дону

 

ГИС и оборона

Практически каждая крупная страна уделяет большое внимание уровню готовности своих вооруженных сил отражать любые потенциаль­ные угрозы. Именно поэтому огромная доля государственного финансиро­вания научно-технических разработок идёт по линии военных ведомств. Не являются исключением и разнообразные ГИС-технологии, разработка которых активно финансируется из военного бюджета. И тут безусловным мировым лидером являются США, собственно благодаря которым и поя­вились многие элементы современных ГИС-технологий.

Из всего спектра технологий, напрямую связанных с ГИС и в явном виде порожденных военными потребностями, можно отметить спутнико­вую навигацию (американскую GPS и российскую ГЛОНАСС) и космиче­скую съёмку. Системы спутниковой навигации изначально создавались только для военных целей (в первую очередь для наведения ракет). Косми­ческая же съёмка имела двойное назначение: картографирование местно­сти и высокодетальная разведывательная съёмка отдельных объектов.

В настоящее время спутниковая навигация стала широко доступна для гражданских целей без ограничений (ещё совсем недавно гражданские приёмники GPS получали координаты гораздо меньшей точности, чем их военные аналоги, однако сейчас такое ограничение снято министерством обороны США). Аналогичная ситуация и с космосъёмкой. Изначально спутники работали исключительно для нужд оборонных ведомств, однако сейчас космоснимки широко доступны и для гражданских применений.

Пользователи в России в настоящее время в соответствии с дейст­вующим законодательством могут приобретать высокодетальные снимки с разрешением не меньше 2 м на пиксель (рис. 8.16). При этом требуется проведение таких покупок через ФСБ и спецотделы, которые должны иметься в приобретающей снимки организации. Всё это очевидным обра­зом расходится с предложением на мировом рынке снимков с разрешением до 60 см на пиксель (с американского спутника QuickВird), достаточно полно представленных на сайтах компаний Google и Мiсrosоft. При этом зарубежные компании, конечно, не требуют никаких лицензий ФСБ на работу с секретными материалами, а снимки можно получить на­прямую через Интернет или по почте.

Текущее состояние других элементов ГИС-инфраструктуры военных ведомств различных стран мира определить несколько сложнее, но вполне возможно, так как многие ведущие мировые производители ГИС технологий предлагают программные продукты, в явном виде предназначенные для автоматизации различных аспектов управления и тылового обеспечения вооружённых сил. Так, например, компания ESRI выпускает модуль ArcGIS Military Analyst, который в совокупности другими модулями (ArcGIS Network Analyst, ArcGIS Spatial Analyst, , ArcGIS Tracking Analyst, ArcLogistic и др.) превращает ArcGIS в мощную ГИС для решения задач военного назначения:

·Общее управление войсками.

·Картографирование поля боя.

·Управление инженерными коммуникациями военных баз.

·Управление эвакуацией раненых.

·Логистика (доставка боеприпасов, продовольствия и пр.).

·Разминирование минных полей.

·Планирование военных операций.

·Про ведение миротворческих операций.

·Управление инженерными сооружениями.

·Моделирование (симуляция) боевых операций.

·Разведка и рекогносцировка.

·Анализ рельефа местности.

·Визуализация.

·Обучение.

 

Рис. 8.16.Российский разведывательный спутник «Комета», снимки с которого для гражданских целей с разрешением 2 м на пиксель можно приобрести через компанию «Совинформспутник») Министерства обороны РФ (пример снимка с этого спутника показан на рисунке лекции №4 слайд №4)

 

ГИС и образование

Учебные заведения - это учреждения, оказывающие услуги населе­нию в виде переданных учащимся знаний и навыков. При этом учебные заведения работают на рынке образовательных услуг, конкурируя за аби­туриентов с другими учебными заведениями.

В настоящее время в России и в мире геоинформационные системы находят множество применений в образовании. Приведём только несколь­ко примеров.

1. В сфере общего образования ГИС могут использоваться для про­ведения демографического анализа в различных районах субъектов Федерации и городов с целью оптимального (в том числе, с учётом дол­госрочной перспективы) выбора мест размещения новых общеобразова­тельных, начальных, специализированных, музыкальных, художествен­ных, спортивных, технических и других школ и учебных заведений. Такая задача решается с использованием методов пространственного и сетевого анализа геоииформационных систем.

2. ГИС может применяться для анализа качества предоставления образовательных услуг в различных районах страны, субъектах Федера­ции, городах. Такой анализ должен регулярно проводиться органами госу­дарственной власти с целью мониторинга текущего качества обучения (рис. 8.17) и обеспечения гарантированной Российской конституцией дос­тупности образования для населения. С другой стороны, такой анализ мо­гyт про водить и отдельные учебные заведения с целью поиска для себя но­вых рынков и принятия решений об открытии новых филиалов.

3. В сфере высшего образования ГИС может применяться для ана­лиза распределения потенциальных абитуриентов по различным рай­онам субъекта Федерации с целью выбора мест размещения кабинетов дистанционного образования или филиалов высших учебных заведений. В ка­честве основного критерия выбора мест для таких кабинетов обычно при­нимается количество потенциальных абитуриентов, проживающих в пре­делах разумной временной доступности от кабинета, например в пределах 10 км (рис. 8.18).

 

Рис. 8.17. Анализ разности между школьными и вузовскими оценками по математике в Пензенской области

 

Рис. 8.18. Анализ мест размещения кабинетов дистанционного образования

 

4. В сфере подготовки кадров высшей квалификации (кандидатов и докторов наук) ГИС могут использоваться Высшей аттестационной комис­сией Российской Федерации для оптимального выбора опорной сети диссертационных советов(в настоящее время их действует около 2500), равномерно распределенной по всей стране в разумной доступности от ве­дущих научно-образовательных центров страны.