K-MINE как комплексный инструмент формирования больших информационных систем для объединения геопространственных данных разного типа

Национальная безопасность стран во многом зависит от ее возможности снизить зависимость от внешних минеральных источников и обеспечить собственную экономику необходимыми видами минерального сырья и продукции в объеме, обеспечивающем стабильное функционирование промышленного комплекса.

Вопросы, касающиеся минерально-сырьевой базы и обеспечения ими хозяйственного комплекса являются важной особенностью политики промышленно развитых стран и решаются на государственном уровне. Эти страны проводят политику в направлении снижения зависимости от внешних источников минерального сырья.

Одним из основных направлений эффективности развития минерально-сырьевой базы является качественное использование информации о месторождениях полезных ископаемых. Для повышения эффективности обработки информации используются автоматизированные информационные системы.

Как и при построении любой крупной информационной системы необходимо изначально решить ряд научно-методических проблем, связанных, в первую очередь, с эксплуатацией базы данных с большой номенклатурой показателей и интерпретация баз данных с использованием ГИС-технологий. Результаты работ (отчетные документы, карты, интерактивная работа с базой данных) могут быть использованы для информационно-аналитического обслуживания заинтересованных лиц и органов государственного управления.

Единая информационная система минерально-сырьевых ресурсов - это система формализованного описания, обозначения и распределения объектов геологического назначения по классам в соответствии с существующими признаками, обеспечивающая однообразное представление этих объектов для всех составных частей отраслевой геоинформационной системы.

Использование нормативно-справочной информации, содержащейся в классификаторах, обеспечивает понятийно-терминологическое единство представления геологической информации на всех уровнях ее сбора, обработки и использования.

Объектами классификации и кодирования в информационной системе являются геологические и экономические понятия, явления, предметы, процессы и их свойства, информация о которых накапливается в базе данных и обрабатывается в информационных системах. Использование механизма классификации позволяет использовать группировку объектов и определить классы, имеющие схожие свойства.

Целью статьи является показать возможность построения информационной системы для работы с банком данных первичной геологической информации на базе ГИС K-MINE.

Основными задачами единой информационной системы минерально-сырьевыми ресурсами являются:

• упорядочивание, унификация, классификация и кодирование геолого-экономической информации месторождений и проявлений полезных ископаемых;
• обеспечение условий для накопления и обработки геологической информации, в том числе и создание автоматизированных баз данных;
• создание информационной совместимости взаимодействующих подсистем и блоков, повышение эффективности их функционирования;
• использование экспертно-аналитического блока для ускорения обработки предоставленной информации и принятия управленческих решений на разных уровнях;
• создание реестра аналоговых моделей месторождений и проявлений полезных ископаемых;
• отображение на картах геопространственной информации о месторождениях, проявлениях и их основных элементах;
• трехмерная визуализация статических твердотельных моделей месторождений и проявлений полезных ископаемых (рис. 1);
• наращивание мощности системы.

К основным видам работ при создании системы относятся:

1. Разработка нормативных документов, регламентирующих упорядочивание информационного документооборота для системы на всех стадиях, начиная от получения первичной геологической информации, ввода ее в систему, упорядочивание, единообразное представление информации во всех составляющих системы и ее использование для принятия решений;

Рис. 1 - Трехмерная визуализация моделей месторождений полезных ископаемых на карте Украины

2. Интеграция в систему картографической основы Украины (карты административно-территориального устройства, топографическое, геологические различного типа и т.д.) в различных масштабах для возможность вынесения и просмотра всей геопространственной информации в различных задачах (рис.2). Интеграция в структуру банка данных геоинформационной системы K-MINE.

Рис. 2 - Вынесение информации о месторождениях на картографическую основу

3. Формирование структуры банка данных на основании нормативных документов информационного обмена между ее компонентами и службами в свете использования современных информационных технологий;

4. Создание информационного фонда (кадастра) месторождений и проявлений полезных ископаемых - ввод в систему первичных данных;

5. Интеграция наборов программных средств для контроля и управления инфраструктурой среды банка данных;

6. Разработка программного экспертно-аналитического комплекса для принятия управленческих решений в сфере недропользования и интеграция его в инфраструктуру банка данных, в том числе использование программных средств для удаленного доступа к данным с использованием WEB технологий.

Разработка нормативных документов

При создании системы необходимо выполнить разработку нормативных документов, регламентирующих показатели внутреннего и внешнего электронного документооборота, определить информационное взаимодействие элементов системы, правила предоставления начальной информации от заказчика, внесение физической и логической информации в систему, ее размещение, группировку, обработку, хранение, архивирование и представление информации в удобном для дальнейшего анализа виде.

Нормативные документы формируют в виде инструкций и утверждаются на уровне министерств и ведомств.

Интеграция в систему картографической основы и ГИС

На данном этапе выполняется формирование и интеграция в систему электронных карт различного назвачения (топографических, административных, мультиспектровых космоснимков, геологических разного назначения, гидрогеологических, экологических и т.д.). Также на этом этапе выполняется интеграция геоинформационной системы для возможности визуализации на картографической основе контуров лицензионных площадей, геологических выработок (скважин) по географическим координатам, привязка сематической информации к графическим объектам и обратный поиск параметров месторождений на карте.

Формирование структуры банка данных с учетом специфики месторождений и проявлений. Формирование кадастра месторождений

На данном этапе выполняется формирование кадастра месторождений и проявлений полезных ископаемых разного вида (согласно классификатора полезных ископаемых).

Кадастр месторождений содержит геопространственную (геоинформационную составляющую) и семантическую (фактографическая, текстовая, табличная, описательная) информацию о месторождениях (природных и техногенных) и проявлений полезных ископаемых.

Геоинформационная составляющая включает в себя:

• геопространственную информацию, определяющую территориальную привязку границ месторождений на карте Украины;
• данные дистанционного зондирования земли;
• трехмерные геологические модели (твердотельные, статические и динамические модели месторождений, или их участков), построенных на основании комплекса геологических и геофизических исследований, а также на основании математических методов, алгоритмов и моделей, использующихся в геологии;

Семантическая составляющая включает:

• набор интерпретированных данных геофизических исследований (сейсмические, магнитные, электрические, скважинная геофизика, каротаж);
• набор интерпретированных данных геологических исследований (гидрогелогические условия, геофизические, геохимические, петрографические и т.д.);
• необходимую и достаточную характеристику геологического строения месторождений, их технологические свойства, горно-геологические и другие условия залегания;
• технико-экономическое обоснование кондиций для подсчета запасов полезных ископаемых;
• данные подсчета запасов и ресурсов полезных ископаемых;
• прогнозная экономическая оценка суммарного эффекта от эксплуатации для вариантов кондиций;
• специальные разрешения на использование или разведку недр и другие данные.

 

Структура кадастра месторождений полезных ископаемых в составе банка данных приведена на рис. 3.

Геопространственная информация о месторождении включает в себя административно-территориальную привязку месторождения к карте Украины, координатную привязку угловых точек участков месторождения, аномалий, отводов и пр.

Геологическая составляющая банка данных содержит информацию:

• обоснование проекта кондиций;
• позиция месторождения в общей структуре района;
• месторасположение перспективных участков;
• особенности геологического строения;

 



Рис. 3 - Структура кадастра месторождений полезных ископаемых

 

• особенности пространственного распределения тел, достоверность их оконтуривания;
• наличие некондиционных и пустых пород;
• изменчивость условий залегания и распространения;
• группа сложности геологического строения;
• геологическая трехмерная модель месторождения.

Интеграция в систему ГИС K-MINE

Информация, необходимая для формирования моделей также разделяется на несколько категорий: геологические выработки (скважины, шпуры, подземные выработки, штоки и др.); интерпретированные данные геофизических исследований; тектонические и техногенные нарушения; гидрогеологические наблюдения; геометризация контуров рудных тел и вмещающих пород вскрыши; трехмерные замкнутые фигуры (солиды); показатели пространственной изменчивости геологических характеристик; блочные модели для оценки количества и качества пород.

На рис. 4 приведен пример моделирования и визуализации трехмерной модели месторождения с помощью средств ГИС.



Рис. 4 - Пример представления информации о месторождении и визуализация трехмерной модели

 

ГИС K-MINE может быть включена в состав единой информационной системы минерально-сырьевых ресурсов региона, государства как основное средство для моделирования, визуализации и выполнения горно-геометрических расчетов. Она содержит инструментальные средства, позволяющие выполнять совмещение всей существующей в наличии информации о месторождении в едином информационном массиве.

Интеграция набора программных средств для контроля и управления инфраструктурой среды банка данных

Для обеспечения санкционированного доступа к данным, обеспечения их целостности и безопасности, формирования очередности запросов к данным, обслуживания очередей, определение контрольных следов, протоколирования дейтсвий, размещения и проверки кондиционности, загрузки больших объемов данных, управлением процессами сбора и управления физическими и логическими данными, сканирования документов, архивирования и сохранения информации используются специальные средства управления внутренней инфраструктурой.

Программный экспертно-аналитический комплекс

В составе системы используется экспертно-аналитический комплекс, с помощью которого можно выполнять системный анализ показателей месторождений и проявлений полезных ископаемых в составе системы управления минерально-сырьевыми ресурсами. Работа может выполняться как непосредственно из программного интерфейса так и с использование удаленного доступа с использованием WEB технологий.

Основные особенности работы с комплексом:

• полноценное функционирование как из программного интерфейса так и при удаленном доступе с использованием WEB;
• доступ к произвольной информации в базе (с учетом полномочий и разграничений) с использованием ГИС интерфейса с применением созданных электронных карт;
• выборка данных из базы, возможность просмотра их а табличном виде, фильтрация, группировка, сортировка и сохранение данных в форматах популярного ПО;
• просмотр графических растровых данных или векторных данных геологических моделей без пересылки, или с пересылкой файлов по сети;
• получение файлов данных с использованием e-mail или ftp для авторизированных пользователей;
• многоуровневая комбинированная модель защиты данных от несанкционированного доступа;
• мультиязычный интерфейс;
• подключение программ-вьювером сторонних разработчиков.

Использование системы позволяет:

• объединить в едином сетевом информационном пространстве различные по структуре и организации базы данных научных разработок, созданных различными группами, что обеспечит интерактивный доступ к ним и позволит получить значительный сетевой эффект;
• упорядочить, унифицировать, классифицировать и выполнить кодирование геолого-экономической информации для месторождений и проявлений полезных ископаемых;
• повысить эффективность работы пользователей при работе с геолого-экономической информацией за счет использования современных методов ее обработки;
• повысить эффективность принятия стратегических управленческих решений в области недропользования за счет использования экспертно-аналитического комплекса;
• повысить поступления в госбюджет от пользователей недр по статьям «Плата за недра» и «Получение лицензий на пользование недрами» на 5-7% за счет получения более полной информации о месторождениях полезных ископаемых.

---

Предыдущий доклад: Комплексные системы управления на базе ГИС-решений. Автоматизированная система управления горными работами

Следующий доклад: Комплексная автоматизированная система проектирования