Авторизация

Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
  • Форум
  • Блоги
  • Контакты
  • Новости
  • Продукты
  • Отрасли
  • Обучение
  • Поддержка
  • События
  • О компании
  • 4 (43) | 2007 АК «АЛРОСА» ГИС при поиске алмазов

    Гончаров Е.М., Головной геологический информационный компьютерный центр АК «АЛРОСА», Ботуобинская ГРЭ, г. Мирный, Республика Саха (Якутия), E-mail: e.goncharov@bgre.alrosa-mir.ru

    Акционерная компания «АЛРОСА» является одним из мировых лидеров в области добычи алмазов. Стабильное развитие компании требует выполнения комплекса мер по исследованию и наращиванию минерально-сырьевой базы. Геологоразведочные предприятия АК «АЛРОСА» выполняют алмазопоисковые работы на территории республики Саха, Иркутской и Архангельской областей. Учитывая тот факт, что резерв легкооткрываемых алмазных месторождений к настоящему времени практически исчерпан, открытие новых месторождений требует: комплексного изучения территорий со сложным геологическим строением, увеличения объема горных работ, применения самых современных геофизических и аналитических методов исследований.

    Сбор и анализ информации

    Геологическое изучение недр можно рассматривать как итерационный процесс получения и анализа пространственных данных. Характерной особенностью алмазопоисковых работ является то, что с каждым годом происходит существенный рост объемов пространственных геолого-геофизических данных, получаемых при изучении условного квадратного километра поисковой площади. Так, если на сопоставимой по размерам поисковой площади при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ могут быть пройдены десятки или первые сотни скважин и выполнены геофизические исследования по определенным линиям, то при проведении алмазопоисковых работ осуществляется проходка десятков тысяч горных выработок и выполняются масштабные площадные геофизические съемки. Это объясняется тем, что в алмазной геологии поисковый объект имеет небольшие размеры и залегает на относительно малых глубинах. Таким образом, при проведении алмазопоисковых работ формируются достаточно объемные комплексные массивы пространственных геолого-геофизических данных. От скорости и качества анализа данных информационных массивов напрямую зависит получение положительных геологических результатов.

    ГИС в АК «АЛРОСА»

    В 1995 году геологическая служба АК «АЛРОСА» начала реализовывать программу построения геологической информационной системы, которая должна была базироваться на современных программных и компьютерных технологиях. Учитывая специфику информационных массивов, получаемых при проведении алмазопоисковых работ, особое место в данной программе отводилось внедрению ГИС-технологий в практику геологоразведочных работ на алмазы. Изначально было принято решение принять в качестве корпоративного стандарта программное обеспечение ГИС компании ESRI. Уже на первом этапе развития геологической информационной системы АК «АЛРОСА» применение геоинформационных технологий позволило достаточно быстро отказаться от ручного производства геологических карт.

    Технологический прорыв, связанный с внедрением и развитием ГИС в геологоразведочных предприятиях Компании, повлек за собой изменение целого комплекса производственных процессов. И если на начальном этапе программные продукты ГИС использовались только лишь в качестве совершенных графических редакторов для перевода в электронный вид авторских вариантов бумажных карт, то затем, по мере накопления цифровых пространственных данных, в среде ГИС уже можно было создавать необходимые карты путем компиляции и анализа различных наборов пространственной информации. Постепенно технология ГИС стала своеобразным катализатором процесса интеграции геологических информационных ресурсов в геологоразведочных предприятиях Компании. Первый опыт совместного использования геоданных в среде ГИС показал необходимость решения вопросов стандартизации, качества векторных данных, освоения и адаптации новых версий программных пакетов, а также организации единых банков пространственной информации. Для решения данных задач в геологоразведочных предприятиях АК «АЛРОСА» начали создаваться специализированные подразделения, которые укомплектовывались специалистами, наиболее подготовленными в области ГИС. Время показало правильность принятия решения по созданию подобных специализированных структур.

    Для решения вопросов внедрения и развития информационных технологий при проведении алмазопоисковых работ был создан Головной геологический информационный центр (ГИКЦ) АК «АЛРОСА» при Ботуобинской геологоразведочной экспедиции (БГРЭ). Данное подразделение ориентировано как на решение задач, свойственных ИТ-структуре геологоразведочной экспедиции, так и на разработку программно-технологических решений для всех предприятий геологоразведочного комплекса Компании. В настоящее время в БГРЭ в рамках реального геологоразведочного процесса разрабатывается, адаптируется и внедряется целый комплекс программных технологий, включая и ГИС.

    Руководством геологической службы АК «АЛРОСА» определена долговременная политика планомерного приобретения и сопровождения программных продуктов компании ESRI в Ботуобинской ГРЭ. Она позволяет разрабатывать и внедрять в практику геологоразведочных работ на алмазы программно-технологические решения, соответствующие уровню крупного геологоразведочного предприятия. Полномасштабный переход на использование программных продуктов семейства ArcGIS позволил существенно повысить качество и скорость создания специализированных компьютерных карт. В настоящее время в приложении ArcMap возможна визуализация широкого набора пространственных данных, включая как достаточно традиционные для ГИС векторные наборы данных, цифровые модели рельефа, космоснимки, так и специализированную геологическую графику, созданную в среде пакета программ Oasis montaj, разработанного канадской компанией Geosoft.

    Централизованные банки данных

    Настольные ГИС все чаще выступают в качестве среды, позволяющей интегрировать и анализировать разнородные массивы пространственных данных. В то же время, полномасштабное развитие централизованного геоинформационного анализа геологических данных в среде ГИС сдерживается несовершенством сложившейся инфраструктуры пространственных данных. Данные, как правило, хранятся на локальных компьютерах пользователей в виде неструктурированных наборов файлов различных форматов. В результате наши специалисты тратили до 70% своего рабочего времени на подготовку данных (поиск, оценка качества, преобразование форматов, создание сводных наборов). Решение данной проблемы возможно только путем создания единых банков геолого-геофизической информации.

    В последние годы практически все крупные горнорудные компании мира инициировали работы по созданию корпоративных банков геоданных. Такие банки, как правило, создаются на основании целого ряда программных комплексов, тесно взаимодействующих между собой. Работы по разработке, внедрению и сопровождению единых банков геолого-геофизической информации являются одним из приоритетных направлений деятельности ГИКЦ. В Ботуобинской ГРЭ с использованием технологии ArcSDE и СУБД Microsoft SQL Server создан единый банк пространственных данных экспедиции. В данном банке будут размещаться наборы пространственных данных, которые наиболее часто используются в качестве базовых слоев при выполнении ГИС-проектов. В настоящее время в едином банке пространственных данных БГРЭ размещены векторные топоосновы различных масштабов, цифровые модели рельефа, космические снимки Landsat, результаты обработки аэромагнитных съемок, а также сканкопии различных бумажных карт, оформленные в виде растровых каталогов. Предполагается, что в будущем набор информационных слоев, хранящихся в едином банке геоданных, будет расширяться. Также планируется разработка структуры метаданных, что позволит облегчить централизованный доступ пользователей к имеющимся геоинформационным ресурсам.

    Система интегрированного управления данными

    В ходе проведения алмазопоисковых работ достаточно объемная, ценная и востребованная информация получается в процессе бурения скважин, проходки шурфов и канав, а также в результате проведения геологических маршрутов. До недавнего времени в АК «АЛРОСА» практически отсутствовали специализированные программные технологии для интеграции подобных наборов данных. Систематизация и первичная обработка геологических данных осуществлялась с использованием электронных таблиц с разной структурой. Но такая форма хранения геологической информации может удовлетворять только небольшие компании, работающие на локальных площадях. При детальном изучении перспективной площади, включающей тысячи пройденных горных выработок с десятками тысяч результатов специализированных анализов, применение электронных таблиц в качестве информационного ядра малоэффективно. Неоправданно большие усилия квалифицированных специалистов затрачиваются на верификацию и составление сводных таблиц геологических данных, координатную привязку, а также на установление связи между горными выработками и результатами аналитических исследований.

    Поэтому для решения задачи создания единого банка геологической информации специалистами ГИКЦ совместно с ООО «Информация и Управление» (г. Воронеж) в 2003 г. были начаты работы по созданию информационной системы интеграции хранения и обработки геолого-геофизической информации (ИСИХОГИ). Данная система представляет собой клиент-серверное приложение, построенное на основе СУБД Oracle. Структура банка данных ИСИХОГИ ориентирована на сложившийся в АК «АЛРОСА» комплекс геологоразведочных работ. На данный момент эта система обеспечивает централизованный ввод информации по геологическим точкам наблюдений (скважины, шурфы, точки маршрутных наблюдений). Атрибутика данных включает их пространственное положение и тип, расширенное геологическое описание вскрытых слоев горных пород, результаты минералогических и геохимических анализов, результаты геофизических исследований скважин, а также характеристики геофизических аномалий. Система ИСИХОГИ эксплуатируется в производственном режиме в Ботуобинской ГРЭ. В 2008 году планируется ее внедрение во всех геологоразведочных предприятиях АК «АЛРОСА».

    Технические моменты

    В техническом плане ИСИХОГИ представляет собой изолированное приложение, реализующее стандартный для баз данных набор функций, включая централизованное ведение справочников, ввод информации пользователями, построение отчетов, а также процедуры экспорта-импорта. Вместе с тем не стоит забывать, что любой геологический объект (скважина, проба, значение геофизического поля на определенной глубине, геологический интервал, эпицентр геофизической аномалии) имеет в базе данных ИСИХОГИ однозначную пространственную привязку. То есть, тут крайне желательно использовать возможность прямого взаимодействия ИСИХОГИ и программных продуктов ArcGIS.

    Интеграция двух программных сред началась с того, что с использованием стандартных средств СУБД Oracle был создан набор представлений, который включал в себя наиболее востребованные пользователями параметры: тип скважины, тип и природа геофизической аномалии, возраст и вещественный состав геологического слоя, виды проведенного каротажа, результаты минералогических анализов и многое другое. Каждое такое представление содержало набор пространственных координат, а также тип системы координат. Учитывая тот факт, что банк данных ИСИХОГИ фактически представляет собой базу точечных объектов, первоначально предпринимались попытки подключаться к ранее созданным представлениям напрямую из среды ArcMap. К недостаткам этого подхода можно отнести низкую производительность работы при таком варианте доступа к данным и невозможность осуществлять избирательное выделение точечных объектов в пространственных слоях, построенных как тема-событие на основе данных ИСИХОГИ.

    В этот период прорабатывался вопрос разработки технологии, которая обеспечивала бы периодическую передачу данных из ИСИХОГИ в банк пространственных данных под управлением ArcSDE. Решение задачи по прямому отображению в среде ArcMap данных, размещенных в ИСИХОГИ, было найдено достаточно неожиданно в процессе самостоятельного изучения программной платформы ArcObjects, лежащей в основе ArcGIS. Отображение точечных объектов было реализовано с использованием технологии Query Table (таблица-запрос) для однократного подключения к базе данных Oracle и получения необходимых наборов точечных объектов. Применение данного подхода позволило значительно повысить скорость работы в среде ArcMap и снять упомянутые выше ограничения (рис. 1). Фактически пользователь работает с локальными базами геоданных, которые временно создаются на локальных дисках. И при каждом открытии проекта ArcMap загружаются актуализированные наборы данных.


    Рис. 1.
    Прямое взаимодействие ArcGIS Desktop и геологической информационной системы ИСИХОГИ.

     

    Дополнительные разработки на основе ArcObjects

    Следует особо подчеркнуть, что технология ArcObjects предоставляет пользователям уникальные возможности по расширению стандартных функциональных возможностей ГИС. Специалисты ГИКЦ сделали только первые шаги в этом направлении, но уже получены практически значимые результаты. Так, с использованием данной технологии было создано пользовательское приложение, позволяющее несколькими щелчками мышкой подключаться к банку данных ИСИХОГИ, выбирать интересующий информационный слой, отбирать данные по определенному геологоразведочному объекту, создавать Query Table и, на ее основе, точечный слой в определенной проекции. Также было реализовано приложение, позволяющее формировать комплексные подписи результатов минералогических анализов. Дополнительные удобства работы в среде ArcMap обеспечила и программная реализация вызова формы карточки конкретной горной выработки или эпицентра геофизической аномалии. В настоящие время прорабатываются вопросы отладки взаимодействия ArcGIS и пакета программ построения геологических колонок и разрезов Kimbrlite Explorer (разработка ЗАО «РУКСофт» по заказу АК «АЛРОСА»). Таким образом, применительно к алмазопоисковым задачам ArcMap становится не просто программой для создания компьютерных карт, а развитой средой комплексного анализа массива геоданных.

    Моделирование в Model Builder

    Существенное расширение возможностей комплексного анализа геолого-геофизических данных может быть достигнуто за счет применения Model Builder – входящей в ArcGIS Desktop среды для построения визуальных моделей процессов геообработки (рис. 2). Использование данного приложения позволяет специалистам ГИКЦ достаточно быстро создавать геологические поверхности на основе данных, размещенных в системе ИСИХОГИ. Предполагается проработка технологических решений, которые обеспечат ежедневное автоматическое создание базовых геологических поверхностей на основе ранее сформированных моделей геообработки и запись данных поверхностей в виде пространственных слоев базы данных ArcSDE.


    Рис. 2.
    Модель геообработки для построения поверхности кимберлитовмещающего основания.

     

    Удаленный доступ к данным

    Таким образом, геоинформационное пространство Ботуобинской ГРЭ в настоящее время базируется на использовании банка пространственных данных под управлением ArcSDE и геологической информационной системы ИСИХОГИ. Для обеспечения удобного доступа к этим данным различных специалистов с использованием программного приложения GIS Theme Manager от NPS (Служба национальных парков США) был сформирован тематический каталог пространственных данных (рис. 3). В удобной многоуровневой древовидной форме он предоставляет пользователям возможность выгрузки в ArcMap lyr-слоев с примененными стандартизированными легендами.


    Рис. 3.
    Каталог пространственных данных БГРЭ.

     

    Следует отметить, что в процессе алмазопоисковых работ пространственные данные постоянно изменяются. С каждым днем расширяется круг специалистов, которые заинтересованы в оперативном получении различной информации, характеризующей ход выполнения работ. К данной информации можно отнести как собственно геологические результаты (находки алмазов и индикаторных минералов, результаты заверки геофизических аномалий), так и показатели, характеризующие текущий производственный процесс: динамика обработки проб, состояние топопривязки горных выработок и заверки геофизических аномалий, наличие каротажа на конкретной скважине и др.

    Решение задачи предоставления массового доступа к геоинформационным ресурсам значительно упростилось после выхода программного обеспечения ArcIMS. Появилась возможность создавать Web-сервисы путем публикации ГИС-проектов, созданных в среде ArcMap. С использованием данной технологии специалистами ГИКЦ по каждому действующему и ранее отработанным геологоразведочным объектам экспедиции были созданы динамические Web-карты. Они формируются на основе проектов, содержащих геоданные из банков данных ArcSDE и ИСИХОГИ. Шаблоны динамических Web-карт создавались путем доработки стандартного HTML-вьювера, поставляемого с ArcIMS. В результате, даже неподготовленные пользователи получили возможность работы с данными в удобной ГИС-среде. Отдельным пользователям предоставляется возможность вызова по «горячей связи» непосредственно из среды Web-карты программных форм системы ИСИХОГИ по конкретной горной выработке или геофизической аномалии. Обновление пространственных данных на Web-картах, получаемых из ИСИХОГИ, происходит два раза в сутки.

    Все картографические Web-проекты создаются на основе единых наборов данных и с применением однотипных легенд. Единожды созданный картографический Web-сервис работает в автоматическом режиме, предоставляя широкому кругу пользователей наглядное картографическое представление различных аспектов геологоразведочного процесса в БГРЭ. Просматривать динамические Web-карты, созданные в ГИКЦ, может любой пользователь, подключенный к локальной сети БГРЭ (рис. 4). В обозримом будущем предполагается организация доступа к картографическим Web-сервисам с использованием единой корпоративной сети передачи данных Ботуобинской ГРЭ и других геологоразведочных предприятий АК «АЛРОСА», дислоцированных в г. Мирном.


    Рис. 4.
    Оперативная динамическая Web-карта действующего геологоразведочного объекта БГРЭ.

    Перспективы

    Массовое внедрение программно-технологических решений, адаптированных под специфику алмазной геологии и апробированных в Ботуобинской ГРЭ, во всех геологоразведочных подразделениях Компании позволит существенно повысить эффективность геологоразведочных работ. При этом не надо забывать, что ГИС-технологии, включенные в ArcGIS, постоянно развиваются, в том числе в результате деятельности многочисленных бизнес-партнеров ESRI. К примеру, можно предполагать, что крепнущий стратегический альянс между ESRI и канадской компанией Geosoft приведет к появлению новых совместных разработок (в дополнение к плагину вьера Oasis montaj под ArcGIS, программному продукту Target for ArcGIS, основанному на Oasis montaj, и др. – примечание редакции ArcReview), ориентированных на решение геологоразведочных задач. В настоящее время специалистами геологической службы нашей компании рассматривается возможность адаптации и внедрения технологии DAP, разработанной компанией Geosoft. Данная программная технология непосредственно взаимодействует с другими платформами, в том числе и с продуктами семейства ArcGIS, и ориентирована на интеграцию геолого-геофизической информации и управление ею. Также предполагается, что значительное расширение функциональных возможностей картографических Web-сервисов произойдет в результате внедрения развитого серверного решения на основе ArcGIS Server.

    Заключение

    Таким образом, можно констатировать, что ГИС-технологии стали одной из базовых составляющих геологической информационной системы АК «АЛРОСА» и имеют значительные перспективы дальнейшего развития.




    Версия для печати