Опыт работы компании показывает, что практически весь перечень производимой продукции может быть использован в процессе выполнения задач по проектированию, строительству и эксплуатации объектов нефтегазового комплекса, а также их инфраструктуры. Эта продукция может быть использована как самостоятельно, так и в рамках какой-либо информационной технологии.
Вершиной цифровых технологий, обеспечивающих эффективное использование картографической информации в различных областях деятельности, являются географические информационные системы (ГИС). В нефтегазовой отрасли ГИС могут применяться для решения многих задач, таких, например, как:

Таким образом, компания «Иннотер» располагает всеми необходимыми техническими и технологическими средствами для решения широкого спектра задач в области получения геопространственных данных. Накопленный опыт может быть эффективно применен для обеспечения потребностей организаций, работающих в области проектирования, строительства и эксплуатации объектов нефтегазового комплекса, в актуальной, достоверной и точной геопространственной информации.

2. Применение ГИС и космических снимков на предприятиях нефтегазового комплекса

Деятельность современного нефтегазового комплекса требует широкого применения геопространственной информации и географических информационных систем (ГИС), которые позволяют решать многие задачи, начиная от проектных работ и экологического мониторинга до управления имуществом и территорией предприятий. Специалисты утверждают, что до 80% информации, связанной с производственной деятельностью, имеет пространственное распределение, что подчеркивает важность геопространственной информации, основным источником получения которой являются космические снимки.

Рис. 1. Пример электронной карты месторождения

Если рассматривать ГИС по сферам применения, то основными направлениями их использования на предприятиях нефтегазового комплекса являются:

Рис. 2. Пример ГИС расчёта маршрута доставки нефтепродуктов

Базой для внедрения указанных ГИС-технологий является высокоточная геодезическая основа, а также карты (планы), масштабы которых позволяют выделять и решать все инженерные задачи. Обычно это карта (план) в масштабе 1:500 - 1:5000. Создание таких карт требует значительных затрат, которые, как показывает имеющаяся практика, при многоцелевом использовании ГИС полностью оправдываются.

Космические снимки применяются уже на стадии изучения геологического строения и перспектив нефтегазоносности осадочных бассейнов, с помощью них осуществляется проведение комплексного анализа всех имеющихся дистанционных, ландшафтных и геолого-геофизических данных. Для изучения геологических объектов на космических снимках проводится их трансформирование и монтаж, создание цветовых композиций, фильтрация, автоматическая классификация, линеаментный анализ (выделение линеаментов в визуальном и автоматическом режиме, построение роз-диаграмм и схем плотности линеаментов).

После проведения прогнозирования разрабатывается изыскательная программа, основой которой является точная базовая карта. Космические снимки и ГИС дают возможность создания цифровых базовых карт с помощью векторизации бумажных карт, полевой геодезии и систем спутниковой привязки (GPS). Пользователь может построить базовые карты с самыми новыми данными по скважинам, сейсмике, в любом масштабе, для любой области, с любым уровнем детальности.

Кроме прикладных задач, связанных с изысканиями и добычей, ГИС дает возможность решения задач транспортировки продукции. Предусматривается обработка информации в виде цифровых электронных карт и космических снимков местности по маршрутам трубопроводов, интеграция географической информации с существующими в единой автоматизированной системе управления данными.

Разрабатываемые ГИС-технологии должны включать механизм постоянной актуализации пространственных и семантических данных на базе новейших спутниковых технологий определения местоположения объектов и высокоразрешающей аэрокосмической съемки. На основе спутниковых навигационных и ГИС-технологий должна формироваться система мониторинга, информация от которой может накапливаться, обрабатываться, храниться и доводиться до конечных пользователей при решении задач капитального строительства, ремонта и модернизации объектов теплоэнергетики, оценки их состояния, управления и обеспечения безопасности.

3. КА - источники получения космических снимков.

Насущная потребность в материалах космической съемки привела к появлению за последнее десятилетие целой плеяды космических аппаратов, обеспечивающих съемку с невиданным ранее разрешением. Уже запущен космический аппарат GeoEye-1, который обеспечивает разрешение 0.41 м и высочайшую точность координатной привязки изображений. Такие возможности идеально пригодны для нефтегазового комплекса при решении многих задач.

Если первые коммерческие КА сверхвысокого разрешения (1 метр и лучше) были разработаны американскими компаниями, то, начиная с 2006 года, к запускам КА сверхвысокого разрешения присоединились и другие страны: Израиль (Eros-B), Россия (Ресурс-ДК), Корея (Kompsat-2) и Индия (Cartosat-2). Но компании США, сохраняя технологический отрыв, запустили КА GeoEye-1, WorldView-1 и WorldView-2 с разрешением 0,4-0,5 м.

Основные параметры существующих оптико-электронных космических аппаратов высокого и среднего разрешения приведены в таблице 1, где КА расположены по мере увеличения разрешения.

Табл. 1. Параметры оптико-электронных КА высокого разрешения

Рис. 3. Снимок GeoEye-1, Кремль, Москва

Космические системы среднего разрешения используются для решения задач мониторинга окружающей среды, в том числе для мониторинга загрязнений зон добычи и перекачки углеводородов. Данный тип продукции используется также при разведке углеводородов при составлении геологических, геоморфологических, структурных и структурно-геоморфологических карт как материал, позволяющий выявить глубинную структуру территории. Основными космическими системами среднего разрешения являются Landsat-7, Aster, Spot-2,4,5 и IRS-1C/D,P6.

Важной особенностью 2007-2010 годов является рост числа запусков КА с радиолокаторами высокого разрешения. Радиолокационные изображения с разрешением до 1 м близки по качеству к высокодетальным оптическим снимкам, но, в отличие от оптической аппаратуры, РСА ведет съемку независимо от метеоусловий и освещенности в районе цели. Сегодня, результаты оптической съемки объектов в средней полосе России заказчикам приходится ждать от недели до месяца. Радиолокатор позволит выполнять заявки на съемку в течение нескольких суток после заказа.

Радиолокационные изображения дополняют изображения, полученные в видимом и инфракрасном диапазонах, позволяя повысить объем информации и её достоверность. С выходом радарных космических систем на тот же порядок пространственного разрешения, что и у систем видимого диапазона, возможности дистанционного зондирования Земли из космоса многократно возрастают.

Табл. 2. Характеристики радиолокационных К

15 июня 2007 года был запущен гражданский спутник TerraSAR-X, который обеспечивает радарную съемку с разрешением 1 м, а в 2007-2010 запущены еще целых ряд зарубежных радиолокационных систем с таким разрешением. В 2010 году запущен спутник Tandem-X для группового полета вместе с КА TerraSAR-X в целях оперативной интерферометрической съемки с высокой точностью.

Рис. 4. Спутники TerraSAR-X и Tandem-X на орбите

Радарные снимки являются чрезвычайно удобным и эффективным источником получения детальной, точной и всеобъемлющей информации о рельефе местности — намного более мощным, оперативным, достоверным и экономичным, чем использование, к примеру, космических стереопар или аэрофотоснимков.
Специальные технологии интерферометрической съемки позволяют определять незначительные подвижки грунта - эти данные могут быть использованы для контроля состояния трубопроводов, обнаружения нелегальных врезок в нефтегазопроводы и оценки сейсмоопасности.

4. Примеры выполненных проектов компанией «Иннотер» на основе использования космических снимков для нефтегазового комплекса.

4.1 Обеспечение космическими снимками объектов Бованенковского газового месторождения.

Бованенковское нефтегазоконденсатное месторождение - Крупнейшее месторождение полуострова Ямал в России. Бованенково расположено на полуострове Ямал, в 40 километрах от побережья Карского моря, нижнее течение рек Сё-Яха, Морды-Яха и Надуй-Яха. Запасы месторождения оцениваются в 4,9 трлн куб. м газа; проектная мощность — 115 млрд куб. м газа в год.

Для транспортировки газа Бованенковского месторождения запланировано сооружение многониточной газотранспортной системы, связывающей полуостров Ямал и центральные районы России.

Протяженность трассы газопровода составит свыше 2400 км, включая новый газотранспортный коридор «Бованенково — Ухта» протяженностью около 1100 км (проектная производительность — 140 млрд куб. м газа в год) и газопровод «Ухта — Торжок» протяженностью 1300 км (проектная производительность — 81,5 млрд куб. м газа в год).

Рис. 5. Газопроводы «Бованенково — Ухта» и »Ухта — Торжок»

Компания «Иннотер» проводила обеспечение космической съёмкой сразу трёх объектов Бованенковского месторождения в 2010 году: участок железнодорожной линии Обская-Бованенково, магистральный газопровод Бованеково-Ухта и ледовый припай в районе выхода нитки газопровода на восточном и западном берегу Байдарацкой губы.

Информационное обеспечение данными дистанционного зондирования со спутников «QuickBird», «IKONOS», «EROS-B» и «ALOS PRISM» на участок железнодорожной линии Обская-Бованенково.

Участок км 2 – км 336. Железная дорога находится в Ямало-Ненецком АО, Приуральский и Ямальский районы. Для объекта съёмки характерны условия Крайнего Севера, развитие многолетнемерзлых грунтов и геокриологических процессов, широкое распространение болот и заболоченных участков, отсутствие развитой инфраструктуры. Объект находится в пределах субарктической континентальной аркто-тундры и типичной тундры. Благоприятный период для получения космической съемки начинается 15 июня и заканчивается 1 сентября. Неблагоприятный период составляет 9,5 месяцев в году.

Поиск космических изображений на район осуществлялся в соответствии с цифровыми файлами (shp-файлами), переданными Заказчиком. Shp-файл представлял собой ось железнодорожной линии, на основе которой был простроен коридор шириной 3 км. Геометрическое разрешение данных космического фотографирования должно быть не хуже 2,5 метров в панхроматическом диапазоне.

Критерии подбора цифровой информации:
- наличие облачного покрова – не более 20%;
- актуальность съемки – дата съемки не позднее 2004 года;
- угол наклона съемки от надира – не более 30%.

Поиск осуществлялся среди следующих космических изображений:
- GeoEye-1 (пространственное разрешение – 0,5 м),
- WorldView-1 (пространственное разрешение – 0,5 м),
- QuickBird (пространственное разрешение – 0,7 м)
- Ikonos (пространственное разрешение – 1м )
- OrbView-3 (пространственное разрешение – 1м )
- Kompsat-2 (пространственное разрешение – 1м )
- EROS-A (пространственное разрешение – 1,9 м )
- EROS-B (пространственное разрешение – 0,7 м )
- ALOS PRISM (пространственное разрешение – 2,5 м )

В соответствии с критериями подбора на район трассы железнодорожной линии были отобраны архивные изображения QuickBird, Ikonos, EROS-B и ALOS PRISM. Все работы были выполнены в сроки, указанные в договоре. Заказчику были предоставлены данные дистанционного зондирования поверхности Земли с учётом требований к поставляемым данным посредством FTP-протокола, а также копии на физических носителях.

Заказ новой съёмки с КА GeoEye-1 на территорию прохождения магистрального газопровода Бованеково-Ухта;

Параметры съёмки:
- Заказ новой съёмки с КА GeoEye-1, 0,5метра, цветной вариант, pan-sharpened natural color,
- Уровень срочности заказа – стандартный, уровень обработки Geo.
- Максимальня Облачность: 15%
- Формат – geotiff, Разрядность- 11бит
- Проекция UTM, зона 39-42, эллипсоид WGS84
- Общая площадь съёмки: 6765 кв.км, длина объекта – 1353кв.км
- Сроки сбора данных с 15 июня по 15 августа 2010.
- Координаты: Бованенково-Ухта, Республика Коми, Ямало-Ненецкий А.О.

Благодаря хорошему взаимодействию с владельцем и оператором спутника, компанией GeoEye, программа съёмки была рассчитана таким образом, чтобы успеть отснять всю территорию за один сезон. Общий район был разделён на 5 участок для удобства съёмки.

Сложные метеорологические, климатические и географические условия региона (короткий световой период, высокая облачность, малый бесснежный период) заставили расширить реальный период съёмки с 25 мая по конец сентября. Постоянный мониторинг погодных условий позволил получить менее облачные, бесснежные снимки и передать их заказчику.

Была организована поэтапно как через ftp, так и копий на диске, обеспечив при этом постоянную загруженность производственных сил заказчика.

Предоставление стереопары данных с КА IKONOS необходимых для определения морфологических характеристик припая в районе выхода нитки газопровода на восточном и западном берегу байдарацкой губы.

Целью работы являлся заказ, обработка и предоставление стереопары данных с КА Ikonos необходимых для определения морфологических характеристик припаяв районе выхода нитки газопровода на восточном и западном берегу Байдарацкой губы.

Требования к составу предоставляемых данных
- Съёмка с ИСЗ GeoEye-1/Ikonos
- Тип продукта – GeoStereo
- Канал – Панхроматический
- Дополнительно предоставляется RGB-изображение приведённое к панхроматическому каналу
- Цифровая модель рельефа, привязанная к опорным точкам местности
- Формат данных GeoTIFF

Требования к качеству предоставляемых данных
- Точность географической привязки не должна быть хуже 2 элементов изображения (пикселей).
- Облачность не более 20%
- Все предоставляемые данные должны быть в единой системе координат, обеспечивающей их взаимное совмещение.
- Проекция UMT зона 39 на эллипсоиде WGS84.

Съёмка должна была быть выполнена до 10 июня 2010 года, т.е. до начала таяния льда. Необходимо было успеть получить, обработать и предоставить информацию, отвечающую указанным выше требованиям.

Рис. 6. Байдарацкая губа, IKONOS; Дата съёмки: 21 апреля 2010 года; Разрешение: 0,82м.

Заказчику были предоставлены данные дистанционного зондирования поверхности Земли с учётом требований к поставляемым данным посредством FTP-протокола, а также копии на физических носителях.

4.2 Cоздание ортофотопланов масштаба 1: 5 000 на район трассы газопровода в Ямало-Ненецком округе по космическим изображениям КА GeoEye-1.

Целью работы является создание ортофотопланов масштаба 1:5000 на район трассы газопровода в Ямало-Ненецком АО по заказанным космическим изображениям. Трасса линейной части газопровода от берега Обской губы в районе Мыса Парусный до ГКС Ямбургского ГКМ протяженностью около 90 км шириной 10 км. Объект находится в пределах субарктической континентальной аркто-тундры и типичной тундры. Благоприятный период для заказа новой космической съемки начинается 15 июня и заканчивается 1 сентября.

Ортофотопланы масштаба 1:5000 возможно изготовить только по космическим снимкам, полученным лучшими современными КА. Поэтому для проведения съемки был выбран КА GeoEye-1. Параметры заказа новой космической съемки GeoEye-1 выбраны следующие:
- снимки «GeoEye-1», цветные, разрешение 0,5 м;
- уровень обработки: продукт Geo;
- общая площадь: 861 кв. км.;
- координаты объекта: объект представлен в виде shp-файла;
- максимально допустимый процент облачности – 15%;
- формат продукции – GeoTIFF, разрядность – 11 Бит;
- срок сбора данных - с 15 июля 2009 г. по 15 сентября 2009 г.

Рис. 7. Схема заказа космических изображений GeoEye-1 на трассу газопровода

Анализ всей произведенной съемки GeoEye-1 за период съемки показал, что было произведено 42 включений аппаратуры. Однако, из-за сложных метеорологических условий часть снимков оказалась не пригодна для обработки из-за облачности. Разброс облачности на всех 42 снимках составлял – от 0% до 97%. Из этих снимков были отобраны только те районы, которые имели максимально допустимый процент облачности – 15%.

Из облачных изображений были вырезаны только те участки, которые были пригодны для обработки. Приведенная ниже схема показывает окончательную конфигурацию выбранных изображений GeoEye-1. Площадь покрытия составила 576 кв.км.

Рис. 8. Схема выполненной съемки

В связи с наличием облаков на ряде снимков GeoEye-1, трансформирование выполнялось 4 эталонных участков с характерными ландшафтно-генетическими комплексами.

Трансформирование выполнялось с использованием рациональных полиномиальных функций, точность которых декларируется в 3-5 метров. Для устранения систематических погрешностей были определены ряд опорных точек на векторных фрагментах, предоставленных заказчиком. Трансформирование выполнялось в проекцию UTM, 43 зона на эллипсоиде WGS-84. Соответственно координаты точек векторных фрагментов, представленных в системе координат СК-42 были пересчитаны в проекцию UTM.

Точность ориентирования снимков, которую обеспечили дополнительные опорные точки, соответствуют заданным требованиям.

Из ортотрансформированных снимков создавалась мозаика по четырем заданным районам. Окончательная нарезка фрагментов осуществлялась в соответствии с расположением карт масштаба 1:25000.

Рис. 9. Пример ортофотоплана

Выходные данные представлены в форматах GeoTiff и Erdas IMG. Динамический диапазон 16 на канал. Для уменьшения размеров снимков они дополнительно делились на 2 части.

4.3 Проведение работ по картографическому обеспечению М 1:25 000 объекта «Конденсатопровод Уренгой-Сургут»

Целью данных работ является создание и обновление цифровых моделей местности (ЦММ) масштаба 1:25000 в коридоре прохождения трассы конденсатопровода Уренгой-Сургут для последующего создания тематических карт, документов и материалов, необходимых для разработки проектной документации.

Особые условия строительства: условия Крайнего Севера, развитие многолетнемерзлых грунтов и геокриологических процессов, широкое распространение болот и заболоченных участков, отсутствие развитой инфраструктуры.

В Техническом задании на выполнение работ было установлено, что геометрическое разрешение данных космического фотографирования должно быть не хуже 2,5 метров в панхроматическом диапазоне. Для выполнения данной задачи были выбраны космические съёмочные системы Quick Bird, SPOT-5 и ALOS PRISM.

Рис. 10. Снимок Quick Bird, дата съемки 07.12.2008

Создание ЦММ осуществлялось на основе материалов космической съемки с разрешением, обеспечивающим обновление картографических материалов масштаба 1:25000, имеющихся в наличии (по состоянию на май 2008г) в архивах организаций, поставляющих данные дистанционного зондирования.

Построение рельефа осуществлялось с геопривязанных растровых карт масштаба 1:25000. После этого на основе построенного рельефа местности была создана цифровая матрица рельефа (ЦМР). Трансформирование каждого фотоснимка осуществлялось по элементам внешнего ориентирования с использованием соответствующего каталога координат опорных точек и ЦМР.

Полученные фрагменты были объединены в единое растровое пространство. Создание мозаики изображений из материалов космической съемки производилось в строгом соответствии с требованиями руководящих документов. С помощью ЦМР, в результате трансформирования мозаики изображений из материалов космической съемки, были введены поправки и устранены ошибки за рельеф.

Было выполнено камеральное дешифрирование полученной мозаики изображений. На основе полученных данных была произведена векторизация объектов в программной среде MapInfo 8,0 , с формированием 29 тематических слоев. Также выполнялось заполнение атрибутивных таблиц к перечисленным слоям.

Рис. 11. Пример цифровой модели местности (ЦММ) масштаба 1:25 000.

По окончании формирования ЦММ был осуществлён камеральный контроль полученной модели с устранением обнаруженных ошибок и необходимой доработкой.

4.4 Составление атласа космокарт подземных хранилищ газа РФ.

Мониторинг состояния подземных хранилищ газа РФ является одной из важнейших задач нефтегазового комплекса, решение которой целесообразно осуществлять космическими средствами. С этой целью было выполнено составление атласа космокарт подземных хранилищ газа РФ. Участие в этой работе приняла компания «Иннотер».

Поиск архивных космоснимков высокого пространственного разрешения от 0,5 до 5 м осуществлялось на площади горных отводов следующих ПХГ РФ: Щелковское, Калужское, Касимовское, Увязовское, Совхозное, Невское, Ленинградское, Краснодарское, Кущевское, Пунгинское, Карашурское.
Поиск осуществлялся среди следующих космических изображений: WorldView-1 (50 см); Quick Bird (70 см); Ikonos (1м); OrbView-3 (1м); Kompsat-2 (1м); ALOS (2,5 м); SPOT-5 (2,5 м).

Критерии подбора цифровой информации были следующие:
- выбор наиболее свежего по дате и наилучшего по качеству изображения4
- наличие облачного покрова – не более 10%;
- актуальность съемки – дата съемки не позднее 2004 года;
- угол отклонения съемки от надира – не более 30°.

Были изготовление картограммы покрытия участков ПХГ космическими изображениями.

Рис. 12 Схема покрытия территории Касимовского ПХГ данными спутников ALOS (Япония) от 23.08.2007 и SPOT (Франция) от 20.09.2006.

Имеющиеся негеопозиционированные картографические материалы по ПХГ Российской Федерации на бумажных носителях или в электронном виде (в форматах *jpg, *cdr, *ppt, *doc) были оцифрованы с использованием программных средств MapEdit и ArcGIS. Оцифровке подвергались классы объектов, предусмотренные Техническим заданием. Затем на предварительно найденных в архиве оптических космоснимках высокого разрешения были опознаны некоторые реперные объекты, присутствующие и на исходных картографических материалах. После опознания нескольких таких реперных объектов на космоснимках была выполнена геопривязка исходных картографических материалов и оцифрованных с них векторных слоев. В результате получены ситуационные космокарты, которые представляют собой фоновую подложку из космоснимков высокого разрешения с нанесенными на нее векторными слоями объектов, предусмотренных Техническим заданием (скважины, шлейфы, коллектора, площадки ГРП и КС, контуры горного отвода).

На следующем этапе уточнялось пространственное местоположение каждого конкретного объекта, вынесенного на космокарту. Например, площадки эксплуатационных скважин хорошо заметны на космоснимках, и их местоположение в большинстве случаев уточнялось с использованием данных космосъемки путем визуального дешифрирования. Местоположение газопроводов (шлейфы и коллектора) не всегда удавалось определить путем визуального дешифрирования космических снимков и, в таких случаях, выполнялся сопоставительный анализ различных имеющихся материалов. В некоторых случаях для уточнения местоположения конкретных объектов требовались консультации специалистов Заказчика.
Систематизированная таким образом картографическая информация была интегрирована в геоинформационную систему. Результирующая база геопозиционированных пространственных данных стала основой для получения выходных картографических продуктов.

Техническим заданием также предусматривалось получение на выходе ситуационных космокарт подземных хранилищ газа РФ масштабов 1 : 5 000 – 1 : 10 000 с показом отдельных элементов инфраструктуры (таких как, площадки ГРП и КС) в масштабах 1 : 1 000 – 1 : 2 500. Результирующий комплект ситуационных космокарт в необходимых масштабах (на цифровых и бумажных носителях) был изготовлен.

Рис. 13. Ситуационная космокарта Щелковского ПХГ

В дальнейшем был проведен анализ результирующих ситуационных космокарт пхг рф на наличие ограничений их использования в части государственной и коммерческой тайн. Выводы авторов таковы: ситуационные космокарты ПХГ РФ созданы на основе космоснимков, полученных с иностранных космических аппаратов: Quickbird и WorldView (США), ALOS (Япония), SPOT (Франция), и, следовательно, они являются не секретными, также, по мнению авторов, не представляют коммерческой тайны. Окончательное решение о режимах конфиденциальности и секретности ситуационных космокарт ПХГ РФ принимается Заказчиком ОАО «Газпром»).