Застосування ДЗЗ У Гірничодобувній Промисловості

Дистанційне зондування Землі (ДЗЗ) за допомогою супутників стає дедалі більш затребуваним у гірничодобувній галузі завдяки охопленню великих територій і можливості точного визначення особливостей земної поверхні, що вказують на родовища корисних копалин, а також відстежування змін ландшафту, пов’язаних з їхнім видобутком.

Ми взяли інтерв’ю у координаторки проєктів EOS Data Analytics Наталії Боротканич, щоб з’ясувати, як супутникове дистанційне зондування та аналіз отриманих даних використовуються для ухвалення рішень упродовж усього життєвого циклу шахти — від розвідки родовищ корисних копалин до рекультивації гірничих виробок, тобто екологічного відновлення земель, порушених гірничими роботами. Наталія також розповіла про участь команди EOSDA в проєкті “GoldenEye” від HORIZON 2020, який націлений на розробку аналітичної платформи для користувачів гірничодобувної промисловості.

Як ДЗЗ Використовують У Гірничодобувній Промисловості?

Дистанційне спостереження за гірничодобувними об’єктами, використовуючи штучні супутники Землі, застосовується на всіх стадіях життєвого циклу.

Супутникові знімки є важливою складовою проєктів з розвідки родовищ корисних копалин. Спектр їх застосування досить широкий. Вони надають геологам і польовим бригадам інформацію про наявність автомобільних і ґрунтових доріг, огорож тощо. Іншими словами, супутникові знімки є основою для створення карт ґрунтово-рослинного покриву. Це необхідно для складання карт потенційних під’їзних шляхів до розвіданих ділянок і оцінки можливих екологічних наслідків великих проєктів.

Супутниковий дистанційний моніторинг спрощує і прискорює геологічну розвідку у важкодоступних регіонах. Наприклад, Європа майже вичерпала запаси високоякісної руди, тому фахівці змушені шукати нові родовища у віддалених районах.

Супутникові карти також корисні для виявлення місць відслонення та вивітрювання гірських порід, а також моніторингу рослинності в розвідувальних районах.

Моніторинг кар’єрів (розташованих на поверхні Землі) під час видобутку корисних копалин — ще одне можливе застосування супутникових даних. Наприклад, ми аналізуємо радарні знімки із супутника Sentinel 1 для відстеження стійкості схилів і щомісячних змін у тих частинах ландшафту, де ведеться активний видобуток корисних копалин (тобто для визначення обсягів запасів). Метою такого моніторингу є забезпечення безпеки працівників шляхом своєчасного виявлення потенційних проблем та інформування керівництва шахти для вжиття заходів щодо запобігання нещасним випадкам.

Мультиспектральні супутникові знімки використовують для рекультивації гірничих районів (відновлення земель після видобутку корисних копалин до стану, близького до первісного), оскільки вони дають змогу відстежувати стан рослинності і так званий кислотний дренаж (відтік кислих вод із залізорудних та вугільних шахт).

Отримані дані високої часової та просторової роздільної здатності дають змогу відстежувати реакцію рослинності на вплив несприятливих факторів. Тому знімки є основою для більш ефективного ведення рекультивації. Супутникове дистанційне зондування та аналіз зображень також корисні з огляду на можливість ведення сільського господарства або іншої економічної діяльності на землях після видобутку корисних копалин.

Як Саме Супутникові Знімки Допомагають У Картуванні Родовищ Корисних Копалин?

Завдяки своєму хімічному складу кожен із них відбиває, пропускає та розсіює сонячну радіацію характерним для нього чином. Це так само унікально, як відбитки пальців, і називається спектральною сигнатурою. Спектральну сигнатуру мінералу можна визначити з космосу, вимірявши дрібні коливання довжини електромагнітних хвиль за допомогою супутникових сенсорів.

Ці апарати дають змогу робити знімки окремих територій з космосу та інтерпретувати зображення, отримані в частинах спектра за межами видимого діапазону. Наприклад, дані в інфрачервоному і короткохвильовому діапазоні використовують для виявлення структурних особливостей земної поверхні.

Завдяки спектральним знімкам і тематичному картографуванню дослідники отримують інформацію про відбиваючі та поглинальні властивості ґрунтів, склад гірських порід і рослинності. Такі дані дають змогу виявити поклади глини та оксидів і визначити типи ґрунтів на супутникових знімках.

Ви Згадали Проєкт “Goldeneye”. Будь Ласка, Розкажіть Про Нього.

“GoldenEye” — це трирічний проєкт H2020, що фінансується Єврокомісією. Проєкт спрямований на створення платформи на основі штучного інтелекту для моніторингу та аналізу шахтних ділянок по всьому Євросоюзу з метою підвищення рентабельності та ефективності розвідки корисних копалин, а також забезпечення безпеки працівників і зниження згубного впливу на навколишнє середовище. Координатором проєкту виступає Центр технічних досліджень Фінляндії VTT.

Платформа GoldenEye буде використовувати технології дистанційного зондування і позиціонування для отримання та збору даних (з супутників, безпілотників і датчиків для вимірювань in-situ), а також аналізувати їх за допомогою алгоритмів машинного навчання. Оперативні дані про місця видобутку корисних копалин дадуть змогу кінцевим користувачам підвищити ефективність розвідки і видобутку, а також запобігти забрудненню навколишніх територій у місцях зберігання відходів після закриття шахт.

Команда EOSDA, що бере участь у проєкті, складається з п’яти осіб.

За Що Відповідає EOS Data Analytics В Рамках Проєкту?

Ми проводимо екологічний моніторинг шахтних ділянок, використовуючи знімки із супутників Sentinel і Landsat. У наші завдання входить оцінка цілісності хвостосховищ на стадіях після закриття шахт шляхом пошуку витоків у їхніх бортах.

Хвости — це відходи, токсична суміш, що утворюється після переробки та збагачення сировини, видобутої в шахті. Прориви дамб хвостосховищ призводять до екологічних катастроф, які часто тягнуть за собою людські жертви. За останнє десятиліття в Південній Америці сталося щонайменше дві трагедії. У 2015 році внаслідок обвалення Маріанської дамби в Бразилії загинули 19 осіб, і було зруйновано село Бенту-Родрігес. Унаслідок аварії 60 мільйонів кубометрів відходів збагачення залізної руди опинилися в річці й Атлантичному океані. У 2019 році прорив дамби Брумадінью забрав життя 270 осіб і завдав серйозної шкоди навколишньому середовищу в бразильському штаті Мінас-Жерайс: розлив 12 мільйонів кубометрів відходів призвів до забруднення понад 300 км річки. Бразильська компанія-оператор Vale SA була змушена оголосити про виведення з експлуатації всіх хвостосховищ у регіоні вартістю 1,1 мільярда доларів.

Таким чином, екологічний моніторинг, який ми проводимо в рамках цього завдання, спрямований на вирішення нагальної проблеми галузі — утилізацію відходів виробництва.

Також ми стежимо за рекультивованими землями навколо шахт, складаючи карти рослинності під час вегетації на основі NDVI та інших індексів, щоб оцінити темпи росту рослин.

Нещодавно Команда Проєкту “Goldeneye” Здійснила Поїздку До Фінляндії. Над Чим Ви Працювали І Які Результати Отримали?

Старший спеціаліст з аналізу даних Олена Кавац і старший науковий співробітник Катерина Сергієва провели польові випробування на руднику Пюхясалмі, зокрема, в діючому кар’єрі та на бортах хвостосховища. Вони вимірювали вологість і температуру ґрунту (на глибині п’яти сантиметрів), а також температуру приповерхневого шару атмосфери.

Олена і Катерина використовували знімки із супутників, наприклад, Landsat 8, щоб отримати ці три типи даних. Сенсор Landsat 8 має спектральні канали теплового діапазону, які реєструють відображення температурних показників, і на основі знімків, що містять теплові канали, можна розрахувати температуру ґрунту.

Команді необхідно було не тільки провести вимірювання, а й перевірити їх, оскільки точність температурних даних із супутника залежить від наявності хмар: супутникові сенсори можуть визначати температуру хмар замість температури земної поверхні.

Фахівці також використовували індекс вологості ґрунту (SMI) над полігоном Пюхясалмі для відтворення динаміки вологості ґрунту над хвостосховищем. SMI заснований на нормалізованому відносному індексі рослинності (NDVI) та індексі температури земної поверхні (LST).

Дані про температуру і вологість ґрунту, а також температуру приповерхневого шару атмосфери необхідні для побудови карт вологості ґрунту. А карти вологості ґрунту у свою чергу необхідні для моніторингу цілісності хвостосховищ. Так, підвищені показники вологості можуть вказувати на місця витоку хвостів.

Проведення подібних вимірювань відповідає завданням екологічного моніторингу, за які компанія відповідає в рамках проєкту “GoldenEye”.

Варто зазначити, що у Фінляндії дуже трепетно ставляться до захисту навколишнього середовища. Шахта розташована поруч з озером Пюгяярві, яке є туристичним місцем. Вода і повітря тут чисті. Після роботи на об’єкті на взутті навіть не лишилось пилу, що приємно нас здивувало.

Видобуток руди на цьому руднику буде вестися до кінця вересня. Після цього експлуатація продовжиться, але масштаби розвідки будуть меншими, ніж раніше. Ми продовжуватимемо моніторинг навколишнього середовища (складатимемо карти вологості ґрунту, рослинності тощо) до квітня 2023 року, коли проєкт завершиться.

Чи Планують Команди Проєкту Нові Зустрічі?

Так, ми зустрінемося з усіма командами проєкту на Генеральній Асамблеї, щоб обговорити останні досягнення проєкту та представити наші висновки. Захід відбудеться в Румунії 10 жовтня.