А. В. Терентьев, А. Н. Вшивцев, В.В. Афанасьев,
Е.Б. Ахматова, ГУ "ТФИ РК", Сыктывкар,
С.И. Исаенко, Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар

Общераспространенные полезные ископаемые (ОПИ) являются важнейшим компонентом ресурсного потенциала Республики Коми. ОПИ – это сырьевая основа для дорожного строительства, производства строительных материалов. Увеличение объемов строительства и перспектива реализации крупных магистральных проектов на территории республики обусловливают необходимость оперативного принятия управленческих решений в сфере недропользования, имеющих значительные социально-экономические последствия. Оправданность и качество принятых решений напрямую зависят от своевременности и полноты полученной информации. Поэтому актуальность и необходимость реализации мониторинга недропользования в части ОПИ не вызывает сомнения.

Исходя из открытых и доступных материалов, работы в области мониторинга недропользования в части ОПИ с применением геоинформационных систем (ГИС) в нашей стране носят единичный характер, нет четкой методической основы, позволяющей однозначно его проводить.

В рамках формирования информационного ресурса автоматизированной геоинформационной кадастровой системы Республики Коми (АГИКС) совместными усилиями ГУ "ТФИ РК" и Института геологии Коми НЦ УрО РАН проведена работа по созданию системы мониторинга недропользования в части общераспространенных полезных ископаемых на территории Республики Коми. В результате впервые был создан алгоритм мониторинга ОПИ для территории Республики Коми, разработана внятная методика его проведения, позволяющая анализировать явления, связанные с добычей ОПИ, производить классификацию объектов ОПИ, решать прикладные задачи в сфере недропользования. Представленная методическая часть подробно раскрывает технические процедуры и последовательность действий специалистов при ведении мониторинга.

В период 2007-2008 гг. система была опробована на территориях МО МР "Сыктывдинский" и "Сосногорский", а также МО ГО "Сыктывкар" и "Ухта".

Актуальность применения ГИС для ведения мониторинга обусловлена возможностью интеграции и обработки больших объемов разнородной пространственной и атрибутивной информации, в том числе, векторизованных данных архивных геологических документов, данных дистанционного зондирования земли (ДЗЗ), глобального позиционирования GPS. В нашем случае обработка информации осуществлялась в среде ESRI ArcGis.

При использовании изображений спутниковой съемки, как исходных данных для осуществления наблюдения, оценки и прогноза, предлагается следующая последовательность и механизм взаимодействия ключевых блоков системы мониторинга (рис. 1). Комплекс мероприятий включает в себя подготовку и дешифрирование космоснимков, анализ существующих данных фонда недр, подключение и анализ сопутствующих данных, не связанных с недропользованием, идентификацию неопределенных объектов, инвентаризацию не учтенных месторождений, контрольно-ревизионные мероприятия.

Рис. 1. Алгоритм мониторинга недропользования в части ОПИ

Использование средств ДЗЗ позволяет получать актуальную и достоверную информацию о состоянии природной среды и хозяйственной деятельности на любой, самой удалённой территории. Важным свойством информации, получаемой с космических снимков, является её независимость от любых попыток сокрытия информации или ограничения доступа к ней (рис. 2).

Рис.2. Объект нелегальной добычи ОПИ, выделенный при дешифрировании данных ДЗЗ

Площадь территории, покрытая космоснимками в Сыктывкарском и Сыктывдинском районах, составила 4091 км2, в Ухтинском и Сосногорском – 14814 км2. При подборе космоснимков учитывались участки с инфраструктурной развитостью районов, поскольку разработка месторождений ОПИ должна быть оправдана экономически выгодной доступностью.

В результате дешифрирования данных ДЗЗ было выделено 478 объектов, потенциальных на недропользование. Анализ спутниковых изображений показал, что эффективное распознавание объектов недропользования возможно при разрешении изображений 6 м и крупнее. При дешифрировании снимков 10-ти, 20-ти метрового разрешения в обработку попадают объекты, не связанные с недропользованием, к которым относятся лесные вырубки, площадки добычи углеводородов, мусорные свалки, строительные площадки и прочие. Поэтому с целью отбраковки таких объектов на стадии дешифрирования производится подключение и анализ сопутствующих геоданных (информационные ресурсы по лесному фонду, объектам размещения отходов и др.).

Центральным блоком в системе мониторинга является анализ существующих данных фонда недр. Обработка и хранение информации по месторождениям ОПИ непрерывно ведется в ИС "Недра" (НТФ ТРИСОФТ). Основу системы составляют БД "Участки и части недр", "Реестр работ ГИН", "Лицензии", "Предприятия", "Общие сведения об объекте баланса запасов". В системе содержится и актуализируется информация по географической и административной привязке объектов, номера регистрации отчетов и паспортов в ТГФ, ПИ участков, их статус, учет ГБЗ и прочее. Данные о лицензионной деятельности поступают напрямую из отдела лицензирования Минприроды РК.

В ходе инвентаризации объектов ОПИ на основе геологических отчетов прошлых лет были собраны сведения по многим месторождениям, открытым в 60-80 годы, никогда не учитываемым Государственным балансом запасов, определены их истинные положения и облик на космоснимках, обозначены главные характеристики, статус и, в некоторых случаях, перспективность использования. Так, в базу данных "ИС Недра" было внесено 21 "новое" месторождение, по 77 объектам уточнена информация. Наличие данных по таким объектам важно не только с точки зрения "сухого" учета – такие объекты могут быть использованы как маркеры с позиции дополнительного информационного обеспечения при разведке прилегающих территорий, а некоторые из них, возможно, выступят в будущем в качестве гарантов сырьевой безопасности на локальных участках строительства.

Целью контрольно ревизионных мероприятий являлось натурное обследование объектов. На местах производилось уточнение местоположений и характеристик объектов недропользования, выявление нарушений в эксплуатации месторождений, признаков нелегальной добычи полезных ископаемых, выявление несоответствий между лицензионными координатами и реальным местоположением горных отводов на местности (рис. 3). Координаты объектов в полевых условиях определялись при помощи устройств GPS. При необходимости проводились буровые работы с использованием мобильной буровой установки и отбор проб для дальнейших лабораторных исследований. За время ревизионных проверок на автомобиле УАЗ было пройдено в общей сложности около 1700 км. Контактная проверка проведена на 115 объектах.

Рис. 3. Пример несоответствия между лицензионными координатами и реальным местоположением горных отводов на местности. (Спутниковое изображение месторождения строительного песка "Шошка-2" в совокупности с данными ИС "Недра" и выездной проверки. Расхождение между истинным и ошибочным центрами горного отвода составляет 500 м)

Главным достигнутым результатом является построение геоинформационного ресурса фонда недр ОПИ для территорий МО МР "Сыктывдинский" и "Сосногорский", а также МО ГО "Сыктывкар" и "Ухта". Ресурс содержит актуальную и достоверную информацию об эксплуатируемых в настоящее время месторождениях, резервном фонде, не числящихся на балансе месторождениях, объектах недропользования прошлых лет. Для изученных районов составлен реестр объектов недропользования из 364 объектов, классифицированных по статусу. Составлены краткие описания большинства месторождений, с упорядоченной в стандартный вид информацией о местоположении, количественных и качественных характеристиках: географические координаты, мощность полезной толщи, мощность вскрыши, запасы, гранулометрический состав, обводненность и др.

Геоинформационная составляющая представлена базами геоданных "Фонд недр_СС" и "Фонд недр_УС", куда входят полигональные классы объектов, дифференцированных по категориям "распределенный фонд", "не распределенный, учтенный ГБЗ", "не распределенный фонд, не учтенный ГБЗ", "объекты прошлых лет", а также класс "предполагаемый", в который входят объекты, выявленные в результате обработки данных ДЗЗ и последующего анализа. В среде ArcGis созданы проекты электронных карт размещения ОПИ, включающие всю полученную в ходе работы информацию.
Параллельно с этими исследованиями велась работа по созданию системы геолого-экономической и экологической оценки месторождений ОПИ. На базе MS Access был разработан блок, позволяющий производить расчет основных финансово-экономических параметров освоения месторождений ОПИ и определять доход от их эксплуатации. Экологическая часть включает оценку воздействия на окружающую среду (ОВОС) от разработки ОПИ по следующим параметрам загрязнений: воздействие на атмосферу, накопление твердых и жидких бытовых отходов, воздействие на животный мир, антропогенное воздействие (возвращаемый ущерб).

Немаловажной составляющей системы мониторинга ОПИ является возможность регистрации несанкционированной добычи полезных ископаемых. Выстраивая спутниковые снимки в хронологической последовательности, мы имеем возможность фиксировать появление таких объектов, определять примерное время начала их эксплуатации (рис. 4). Замечено, что нелегальные объекты появляются чаще всего в непосредственной близости от строящихся объектов. Особое внимание необходимо уделять участкам, на которых ведется дорожное строительство. Обычно такие объекты имеют относительно небольшие размеры по площади. Привлекательными на самовольную добычу также являются разрабатываемые в недавнем прошлом месторождения с остаточными запасами, на которых не произведена рекультивация. В ходе выездных проверок были зафиксированы факты незаконной добычи песка и ПГС. В некоторых случаях удалось зафиксировать государственные номера транспортных средств, участвующих в незаконных разработках. Материалы по фактам регистрации несанкционированного извлечения и использования недр направлялись в отдел контроля Минприроды РК.

Рис. 4. Регистрация несанкционированного использования недр

Результаты проведенной работы наглядно показывают, что мониторинг в сфере ОПИ позволяет эффективно решать следующие задачи:

1. Ведение актуального информационного ресурса по объектам ОПИ и наблюдение за происходящими изменениями в динамике.
2. Выявление в нарушении эксплуатации месторождений ОПИ.
3. Контроль за достоверностью координат лицензионных участков, выявление несоответствий между лицензионными координатами и реальным местоположением горных отводов на местности (за время подготовки отчета были внесены исправления и дополнения в лицензионное соглашение по месторождению "Шошка-2").
4. Регистрация несанкционированной добычи полезных ископаемых.
5. Анализ сценариев использования и развития ресурсной базы ОПИ.

Опыт работ показал, что проблема идентификации объектов как на стадии дешифрирования данных ДЗЗ, так и во время ревизионных выездов тесно связана с информационной обеспеченностью данными по лесному фонду, размещению отходов, объектах строительства и др. Здесь необходимо подчеркнуть, что мониторинг недропользования ОПИ должен быть частью государственной системы мониторинга природных ресурсов в целом. С этой точки зрения взаимодействие соответствующих ведомств, обмен информации и установление скоординированных действий является приоритетной задачей.

Анализ фонда недр показывает, что ОПИ весьма ликвидный вид полезных ископаемых. В тоже время далеко не все виды ОПИ из регионального перечня используются. Главным образом сейчас востребованы строительные пески и песчано-гравийные смеси. Наблюдается тенденция скорого истощения запасов этих видов сырья в Сыктывдинском районе и окрестностях города Сыктывкара, что требует принятия мер по приросту запасов и воспроизводству сырьевой базы. Естественно, что прирост промышленных запасов, возможен только при соответствующем финансировании геологоразведочных работ, геолого-экономической переоценке месторождений с учетом современных условий рынка.

В заключении необходимо выделить, что мониторинг подразумевает непрерывность сбора и обработки информации, постоянную поддержку системы в актуальном виде. Выбор площадей под мониторинг ОПИ целесообразней проводить не по административному принципу, а по вовлечению участков в промышленное освоение, т.е. проводить наблюдение за ходом реализации конкретных проектов строительства. Такой подход полезен на всех стадиях реализации строительства, начиная с планирования, когда необходим анализ областей дефицита сырья, при самом строительстве, когда необходим контроль за использованием недр, и на заключительных этапах в качестве инструмента проверки выполнения лицензионных соглашений.

Предложенная методика проведения мониторинга не является законченной и требует совершенствования. По мере увеличения накопленной информации, следует внедрять процедуры обработки данных, основанные на принципах геостатистического анализа. Кроме того, необходимо следить за развитием систем автоматизированной обработки и анализа данных ДЗЗ с целью оценки возможности их применения в мониторинге недропользования.