Возникновение и разработка геоинформационной системы K-MINE в крупном промышленном и горнодобывающем центре Украины – городе Кривой Рог – было обусловлено потребностью перехода предприятий горнодобывающей отрасли на современный уровень управления объектами промышленности для повышения эффективности их работы и обеспечения конкурентоспособности продукции как на внутреннем, так и на внешнем рынках. В течение 15 лет коллектив НПП «КРИВБАССАКАДЕМИНВЕСТ» разрабатывал и совершенствовал свои программы, и сегодня ГИС K-MINE – это высокотехнологичная, многофункциональная система, адаптированная под отечественного и зарубежного потребителя, по многим параметрам превосходящая иностранные аналоги.
Ввиду того, что Украина является страной, хорошо изученной в геологическом плане, а большинство месторождений различных полезных ископаемых давно разведаны и эксплуатируются, логичным выглядит то обстоятельство, что рассматриваемая геоинформационная система используется в основном на предприятиях, уже ведущих разработку недр. В данной статье хотелось бы поднять вопрос о возможности использовании ГИС
K-MINE при постановке и производстве геологосъемочных, поисковых и разведочных работ государственными геологоразведочными экспедициями и частными компаниями.
Большинство отечественных геологоразведочных предприятий, а также организаций, занимающихся разведкой недр на территории ближнего и дальнего зарубежья, на сегодняшний день находится на довольно низком уровне в плане применения современных компьютерных систем, и в первую очередь – геоинформационных. Применение компьютерных методов обработки и хранения информации зачастую ограничивается использованием программ Microsoft Word и Excel – для создания текстовых и табличных документов, Corel Draw, Surfer и некоторых других – при графических построениях. Отчасти это можно объяснить тем, что интегрированные системы и программные комплексы, являющиеся мировыми брендами (Datamine, Gemcom, Micromine и др.), отличаются весьма высокой стоимостью, а также требуют довольно продолжительного времени на изучение. Кроме того, импортный компьютерный продукт (а их большинство на рынке геоинформационных технологий) имеет англоязычный интерфейс, что подразумевает обязательное знание специалистом-геологом иностранного языка. Геоинформационная система K-MINE по сравнению с импортными аналогами имеет преимущества – как в отношении использования мультиязычного интерфейса (русского, украинского, английского), так и в стоимостных показателях.
В процессе выполнения полевых и камеральных работ по геологическому картированию, поискам и разведке месторождения идет постепенное накопление массы сведений о геологическом строении объекта изучения. Группировать данные приходится с помощью различных компьютерных программ, к примеру, исходя из личного опыта работы в одной из крупных компаний, ведущих разведку месторождений за рубежом – база данных создавалась в Excel; зарисовки обнажений коренных пород, расчисток, разведочных шурфов, канав и траншей оцифровывались в Corel Draw и AutoСAD; данные ежедневных полевых маршрутов выносились на топооснову, созданную в AutoCAD; геологическая карта района и перспективных участков отстраивалась в MapInfo, карты первичных геохимических ореолов создавались в ПО Surfer. В результате скапливается огромное количество данных, увязать которые между собой, с учетом усложняющихся от стадии к стадии разведки методов и все увеличивающихся объемов получаемой информации, становится все сложнее и сложнее. В этом отношении использование ГИС K-MINE предоставляет неоспоримые преимущества, т. к., благодаря модульной структуре системы, позволяет накапливать, обрабатывать, систематизировать и проводить анализ данных в едином информационном поле. Ниже предлагается рассмотреть функциональные возможности некоторых наиболее важных модулей ГИС K-MINE в аспекте данного вопроса.
Модуль обработки данных геодезических съемок обладает возможностью экспорта данных современных цифровых измерительных устройств (Leiсa, Trimble, TopCon, Daltha и др.), используемых при топографической съемке территории, также имеет средства создания опорного обоснования (тахеометрические съемки, теодолитные хода, планиметрия, уравнивание сетей реперов), кроме того, в модуль включены средства для использования GPS-оборудования и др. Применение системы
K-MINE при обработке данных топосъемок (либо перевод существующих исходных картографических материалов в векторный формат) позволяет получить трехмерную топографическую основу (рис. 1), отличающуюся удобством визуализации; возможностью печати любого участка в заданном масштабе; более простым и точным построением вертикальных разрезов и погоризонтных планов; возможностью быстрой привязки любой точки карты (что важно при разработке треков маршрутной съемки и ввода точек планируемого трека в персональный GPS-навигатор полевого геолога); простотой выноса получаемой в процессе полевых наблюдений информации и прочее. Используя трехмерную топографическую основу, намного проще и удобнее осуществлять планирование объемов геологосъемочных работ (расчет количества и протяженности маршрутов в зависимости от характера рельефа и обнаженности местности, определение объемов шлихового, штуфного и др. видов опробования, количества лабораторных исследований и прочее), соответственно, упрощается и переводится на более качественный уровень планирование временных рамок их производства, что в конечном итоге положительно сказывается на стоимости их выполнения.
Рис. 1. Векторная топооснова объекта геологоразведочных работ, полученная в ГИС K-MINE
Геологические данные, получаемые в ходе проведения маршрутной съемки, должны выноситься каждым геологом на топооснову ежедневно. Обычно для этого используется рабочий бумажный вариант карты. Для того, чтобы создать конечный вариант геологической карты исследуемой территории, приходится неоднократно стыковать поступающую от полевых геологов информацию между собой, оперируя при этом данными о местоположении точек наблюдений, геоморфологии, тектонике, литологии и элементах залегания пород, распространении рудной минерализации и других характеристиках района, а также результатами опробования. Процесс этот довольно трудоемкий, длительный и чреват неточностями и ошибками. Зарисовки обнажений, расчисток, канав, траншей и стенок шурфов, которые в настоящее время отстраиваются на бумаге, а затем, при необходимости оцифровываются, также используются при отрисовке геологической карты и разрезов месторождения. Во многом качество и правильность данных построений зависит от того, насколько хорошо геолог владеет так называемым «пространственным мышлением». Бесспорно, что работа с трехмерной моделью массива пород, создаваемой в ГИС K-MINE, в данном аспекте предпочтительней, т. к. дает возможность просмотра модели в любом ракурсе с вращением сцены вокруг осей X, Y, Z, позволяет детализировать различные фрагменты модели, быстро возвращаться к просмотру в плане и т.д. Целесообразней выносить геологическую информацию с точек маршрутных наблюдений и отстраивать зарисовки поверхностных горных выработок сразу в 3D в качестве опорных элементов создаваемой модели (рис. 2). В итоге работа с трехмерной моделью существенно снижает вероятность ошибок и неточностей в построениях по сравнению с традиционными методами.
Кроме того, система K-MINE предоставляет возможность разработки собственной структуры базы данных и использует реляционные базы, поддерживающие многопользовательскую архитектуру, поэтому ввод первичных геологических данных можно разделить между несколькими операторами, что очень удобно для обобщения и совместного анализа информации, получаемой геологической партией при производстве полевых геолого-съемочных, поисковых и разведочных работ. Созданная и заполненная база данных легко проверяется различными методами на наличие ошибок, заверяется, а применение компьютерной обработки информации делает возможным разносторонний анализ и изучений исследуемых объектов большим количеством аналитических методов. К примеру, аппарат математической статистики K-MINE позволяет выполнить изучение основных закономерностей распределения содержаний полезного компонента в пробах.
Проведение комплекса наземной геофизики на определенных стадиях поисков и разведки месторождений полезных ископаемых является неотъемлемой частью геологоразведочного процесса. Обработав данные геофизических исследований в системе K-MINE, можно создать трехмерную геофизическую модель месторождения, интеграция которой с геологической моделью, делает более простым, наглядным, быстрым и точным интерпретацию данных геофизики и геологии (рис. 2). Кроме того, в ГИС K-MINE возможно построение изолиний геохимических характеристик исследуемого объекта – вторичных ореолов рассеяния, первичных ореолов, зональности месторождения, зон оруденения и пр.
Одним из главных этапов разведки любого месторождения является постановка и проведение буровых работ, как основного метода получения сведений о его глубинном строении. Ввиду того, что бурение является наиболее дорогостоящим этапом разведки месторождения, требования к правильности постановки бурения очень высоки. Работая в трехмерной среде системы K-MINE, можно значительно сократить риски ошибок и неточностей – отстраивая проектируемые скважины в пространстве геолого-геофизической модели; легко прогнозировать интервалы пересечения рудных участков; рассчитывать глубины бурения, координаты устьев и углы наклона скважин, объемы опробования; учитывать особенности рельефа местности и т. д. Данные бурения вносятся в базу данных, обрабатываются и анализируются; трехмерная модель месторождения корректируется по результатам бурения и, в конечном итоге, используется для оценки геолого-экономических показателей месторождения. Подсчет количественных и качественных характеристик полезного ископаемого сформированной таким образом трехмерной модели месторождения значительно удобнее и отличается более качественным уровнем и достоверностью.
Рис. 2. Совмещение геофизических профилей электроразведки с топоосновой
Учитывая вышеизложенное, преимуществами ГИС K-MINE является то, что она может быть введена в работу на любом этапе поисков, разведки, оценки и эксплуатации месторождения. Ее использование подразумевает создание единого информационного массива, что намного упрощает хранение, обработку, анализ первичных данных, а моделирование пространственных объектов позволяет в несколько раз повысить качество производства геологосъемочных, поисковых и разведочных работ и дает возможность вывести работу отечественных геологоразведочных организаций на современный, качественно новый уровень.