Особенности геоинформационного космического мониторинга горнопромышленных природно-технических систем

Космические и цифровые технологии находят многоцелевое применение в недропользовании при решении проблем, связанных с рациональным и безопасным освоением месторождений полезных ископаемых. Организация в условиях современного горного предприятия высокотехнологичной спутниковой системы регулярного промышленного и экологического мониторинга обеспечивает непрерывный сбор уникальных информационных продуктов с возможностью оперативной генерации разносторонних геоданных в едином виртуальном пространстве цифрового двойника. Рассмотрены особенности и перспективные направления развития техники и технологий дистанционного зондирования, а также прикладного программного обеспечения. Представлена общая концепция и принципы цифровой трансформации пространственных данных со спутников на опасном производстве. Приведена область применения космических аппаратов в задачах геоинформационного сопровождения горных работ. Описана методология многорежимных наблюдений из космоса за состоянием горнопромышленных комплексов, основанная на принципах синхронизации и комплексирования многоуровневых междисциплинарных исследований, синергии инновационных технологий автоматизированных инструментальных измерений и дистанционного контроля. Показаны теоретические и технические возможности глобальных веб-приложений и геосервисов на примере оптико-электронных и радарных съемок промышленных объектов и природоохранных территорий. Проанализирован опыт космического мониторинга горных природно-технических систем в Баренцевом Евро-Арктическом регионе России.

Ключевые слова: недропользование, природно-технические системы, промышленная и экологическая безопасность, геоинформационное сопровождение горных работ, космические и цифровые технологии, дистанционное зондирование, стандартизованные индексные геоиндикаторы, информационные ресурсы и продукты, единое цифровое пространство, базы данных.

Как процитировать:

Мелихов М. В. Особенности геоинформационного космического мониторинга горнопромышленных природно-технических систем // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 12-1. – С. 29–41. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_ 121_0_29.

Благодарности:

Информация об авторах:

Мелихов Михаил Владимирович — канд. техн. наук, научный сотрудник, e-mail: m.melikhov@ksc.ru, Горный институт Кольского научного центра РАН, ORCID ID: 0000-0001-8283-2799.

Контактное лицо:

Список литературы:

1. Цифровизация в горной промышленности. Индустрия 4.0. Материалы международного форума 24—25 октября 2019 года [Электронный ресурс]. URL: https://tu-ugmk.com/ upload/NPF-journal.pdf (дата обращения: 15.09.2022 г.).

2. Лукичев C. В. Цифровая трансформация горнодобывающей промышленности // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № S37. — С. 7—20. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-11-37-7-20.

3. Зиновьева О. М., Кузнецов Д. С., Меркулова А. М., Смирнова Н. А. Цифровизация систем управления промышленной безопасностью в горном деле // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2-1. — С. 113—123. DOI: 10.25018/02361493-2021-21-0-113-123.

4. Yosoon C., Baek J., Park S. Review of GIS-based applications for mining: Planning, operation and environmental management // Applied Sciences. 2020, vol. 10, no. 7, article 2266. DOI: 10.3390/app10072266.

5. Global Satellite-Based Earth Observation Market Research Report: Forecast (2021— 2026), MarkNtel Advisors LLP, 2021, 210 p.

6. Loginov D. S. Web technologies in cartographic support of geological exploration / Proceedings of the ICA. 2021, vol. 4, no. 68. DOI: 10.5194/ica-proc-4-68-2021.

7. Girija R., Mayappan S. Mapping of mineral resources and lithological units: a review of remote sensing techniques // International Journal of Image and Data Fusion. 2019, vol. 10, no. 2, pp. 79—106. DOI: 10.1080/19479832.2019.1589585.

8. Werner T., Bebbington A., Gregory G. Assessing impacts of mining: Recent contributions from GIS and remote sensing // The Extractive Industries and Society. 2019, vol. 6, no. 3, pp. 993—1012. DOI: 10.1016/j.exis.2019.06.011.

9. Пономаренко М. Р., Кутепов Ю. И., Волков М. А., Гринюк А. П. Космические методы в составе комплексного деформационного мониторинга земной поверхности горного предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 12. — С. 103—113. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-12-0-103-113.

10. Yang Z., Li Z., Zhu J., Wang Y.,Wu L. Use of SAR/InSAR in mining deformation monitoring, parameter Inversion, and forward predictions: a review // IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine. 2020, vol. 8, no. 1, pp. 71—90. DOI: 10.1109/MGRS.2019.2954824.

11. Zheng M., Deng K., Fan H., Du S. Monitoring and analysis of surface deformation in mining area based on InSAR and GRACE // Remote Sensing. 2018, vol. 10, no. 9, article 1392. DOI: 10.3390/rs10091392.

12. Кожаев Ж. Т., Мухамедгалиева М. А., Мустафин М. Г., Имансакипова Б. Б. Геоинформационная система геомеханического мониторинга рудных месторождений с использованием методов космической радиолокационной интерферометрии // Горный журнал. — 2017. — № 2. — С. 39—44. DOI: 10.17580/gzh.2017.02.07.

13. Song W., Song W., Gu H., Li F. Progress in the remote sensing monitoring of the ecological environment in mining areas // Environmental Research and Public Health. 2020, vol. 17, no. 6, article 1846. DOI: 10.3390/ijerph17061846.

14. McKenna P., Lechner A., Phinn S., Erskine P. Remote sensing of mine site rehabilitation for ecological outcomes: a global systematic review // Remote Sensing. 2020, vol. 12, no. 21, article 3535. DOI: 10.3390/rs12213535.

15. Maus V., Giljum S., Gutschlhofer J., Silva D. M., Probst M., Gass S. L. B., Luckeneder S., Lieber M., McCallum I. A global-scale data set of mining areas // Scientific Data. 2020, vol. 7, no. 289. DOI: 10.1038/s41597-020-00624-w.

16. Stanković R., Vulovic N., Lilic N., Obradovic I., Tošović R., Pešić-Georgiadis M. D. WebGIS decision support system for management of abandoned mines // Energies. 2016, vol. 9, no. 567. DOI: 10.3390/en9070567.

17. Пономаренко М. Р., Кутепов Ю. И., Шабаров А. Н. Информационно-аналитическое обеспечение мониторинга состояния объектов открытых горных работ на базе технологий веб-картографии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 8. — С. 56–70. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_8_0_56.

18. Корнилков С. В., Антонинова Н. Ю., Панжин А. А., Шубина Л. А., Исаков С. В. О подходах к геоинформационному мониторингу с целью оценки динамики формирования горных предприятий как природно-технологических систем // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2020. — № 8. — С. 41—51. DOI: 10.21440/05361028-2020-8-41-51.

19. Ческидов В. В., Маневич А. И., Липина А. В. Получение и анализ больших данных в практике мониторинга состояния горнотехнических сооружений // Горная промышленность. — 2019. — № 2(144). — С. 86—88. DOI: 10.30686/1609-9192-2019-2-144-86-88.

20. Lacroix P., Moser F., Benvenuti A., Piller T., Jensen D., Petersen I., Planque M., Ray N. MapX: An open geospatial platform to manage, analyze and visualize data on natural resources and the environment // SoftwareX. 2019, vol. 9, pp. 77—84. DOI: 10.1016/j.softx.2019.01.002.

21. Романов И. А. Геоинформационный космический мониторинг // Геоинформатика. — 2015. — № 2(10). — C. 131—137. https://www.muiv.ru/vestnik/pdf/pp/ot_2015_2_131137.pdf.

22. Melnikov N. N., Kalashnik A. I., Kalashnik N. A., Zaporozhets D. V. Integrated multilevel geomonitoring of natural-and-technical objects in the mining industry // Journal of Mining Science. 2018, vol. 54, no. 4, pp. 535—540. DOI: 10.1134/S1062739118043977.

23. Мельников Н. Н., Калашник А. И., Филатов А. В., Евтюшкин А. В. Применение радарных съемок для мониторинга карьера в условиях Арктики // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — СВ 56. — С. 220—229.

24. Kalashnik А. I. Multilevel observations to monitor tailings storage facilities // International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM. 2021, vol. 21, book 1.1, pp. 325—330. DOI: 10.5593/sgem2021/1.1/s03.040.

25. Калашник А. И. Комплексные исследования и мониторинг хвостохранилищ горнопромышленных предприятий Кольского региона // Горный журнал. — 2020. — № 9. — С. 101—106. DOI: 10.17580/gzh.2020.09.15.

26. Мелихов М. В. Геоинформационный космический мониторинг промышленной безопасности горно-гидротехнических природно-техногенных комплексов // Гидротехническое строительство. — 2021. — № 10. — С. 2—9. DOI: 10.34831/EP.2021.97.56.001.

27. Мелихов М. В. Космические технологии управления природно-техногенными рисками в горнопромышленных регионах / Материалы Всероссийской научно-технической конференции с участием иностранных специалистов «Цифровые технологии в горном деле». — Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2021. — С. 38—39.

28. Мелихов М. В. Космический радарный мониторинг горнопромышленных комплексов / Материалы Всероссийской научно-технической конференции с участием иностранных специалистов «Цифровые технологии в горном деле». — Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2021. — С. 39—40.

29. Mesyats S., Ostapenko S. Monitoring of environmental conditions of stockpiled ore mining and processing waste along satellite data // International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM. 2020, vol. 20, book 5.1, pp. 537—544. DOI: 10.5593/sgem2020/5.1/s20.068.

30. Козырев А. А., Савченко С. Н., Панин В. И., Семенова И. Э., Рыбин В. В. и др. Геомеханические процессы в геологической среде горнотехнических систем и управление геодинамическими рисками. — Апатиты: КНЦ РАН, 2019. — 431 с. DOI: 10.37614/ 978.5.91137.391.7.