В статье рассматривается принцип создания цифровой базы данных исходной геолого-геофизической информации.
Ключевые слова: база данных, система управления базой данных (СУБД), геолого-геофизическая информация, моделирование.
The article discusses the principle of creating a digital database of initial geological and geophysical information.
Keywords: database, database management system (DBMS), geological and geophysical information, modeling.
Важнейшим фактором развития горнорудной промышленности Казахстана в настоящее время является повышение детальности изучения геологических толщ, вмещающих рудные месторождения, как основы создания эффективного информационного обеспечения процессов разведки и разработки рудных залежей.
Уточнение геологического строения месторождений и содержащихся в них геологических запасов руды, локализация остаточных запасов в пространстве и времени, отработка мероприятий по их вовлечению в разработку является обязательной процедурой мониторинга разведки и эксплуатации месторождений. Ограниченность информации о геологическом строении месторождений во многих случаях является тормозом при внедрении современных экономически целесообразных технологий интенсификации добычи руды и повышения коэффициента извлечения металла [1].
В связи с естественным сокращением фонда легкооткрываемых месторождений полезных ископаемых в Казахстане эффективность геологических, геофизических и геохимических методов при прогнозно-поисковых исследованиях в значительной мере определяется полнотой извлечения информации. Поэтому в процессе геолого-геофизических исследований собирается огромное количество разнородной информации, представленной в текстовом, графическом, табличном, картографическом и т. д. видах. Поэтому актуальность разработки и применения баз данных для систематизации, упорядочивания, хранения и анализа большого объема геофизической информации является бесспорной.
Для того, чтобы собранные данные приносили практическую прибыль, необходимо обеспечить возможность оперативного доступа к ним при решении конкретных задач недропользования. При этом, требуется определенное время для приведения набора разнородных данных к виду, пригодному для последующего их комплексного использования в системах моделирования, анализа и мониторинга.
Главным достижением в этой области стало переведение аналоговой информации в цифровую и создание электронного архива. Каждая компания, работающая в горнорудном секторе в Казахстане, имеет свою базу данных с ограниченным количеством информации. Эта информационная ограниченность приводит к невозможности обобщения, правильного достоверного анализа и корректного истолкования имеющейся информации. Как следствие, использование БД для геологического моделирования также имеет свои проблематичные стороны.
Обзор состояния баз данных по месторождениям твердых полезных ископаемых Казахстана показал, что необходимо создать единую систему хранения и доступа к геолого-геофизической информации, которая будет поддерживать различные операции с данными, включая ввод, хранение, манипулирование, обработку запросов, поиск, выборку, сортировку, обновление, сохранение целостности и защиту данных [1].
Это позволит всем недропользователям и другим заинтересованным сторонам более оперативно и эффективно использовать накопленные за многие годы информационные ресурсы. Должна быть создана как единая база данных недропользования в Казахстане, так и отдельные БД по различным направлениям, важнейшим из которых на сегодняшний день является освоение рудных месторождений. В связи с планируемым переходом Казахстана на международную систему отчетности по запасам твердых полезных ископаемых по стандартам CRIRSCO/PERC, JORC и NI-43101 проблема обобщения и хранения больших объемов геологических данных, с целью создания цифровых моделей рудных месторождений является особенно актуальной .
На сегодняшний день в Казахстане проблема хранения больших объемов геологических данных рудных месторождений, с возможностью многократного обращения, комплексного анализа массовых данных, интерпретации и мониторинга геоданных является актуальной.
В рамках Государственной программа « Цифровой Казахстан»важным этапом является формирование базы данных для:
— создания цифровых геологических моделей месторождений полезных ископаемых РК;
— переход на управление разработки месторождений в онлайн-режиме («Умный рудник»);
— организация онлайн-системы управления базой данных (СУБД) с Web-интерфейсомпо месторождениям полезных ископаемых Казахстана, которая должна включать комплекс работ по сбору, вводу, хранению пространственно распределённой информации, её обработки и выдачи пользователю цифровых данных геологического и технологического содержания а также создание информационной системы контроля производством(«Интеллектуальное месторождение»)
Применение современных технологий обработки и интерпретации первичной геолого-геофизической информации с широким использованием компьютерных технологий также все время требует дальнейшего совершенствования методики создания региональных и целевых баз геолого-геофизических данных [2].
Разработка структуры БД для хранения первичной информации по данным геологической разведки, наполнение базы информацией геологического и геофизического опробования; обобщение и анализ первичных геологических данных, необходимых для геологического моделирования. БД удовлетворяет условиям организации цифровых геолого-геофизических материалов, с обязательной увязкой и интегрированием БД, как с внешними носителями первичной информации, так и со специализированными информационными системами сбора, обработки, интерпретации, построения конечных результативных моделей, с возможностью многократного использования и пополнения хранимой информации в процессе освоения рудных месторождений.
Методика исследований включает:
1) Изучение существующих методов и подходов к построению цифровых моделей с целью построения адекватной трехмерной геологической модели рудных месторождений Казахстана;
2) Разработку структуры базы данных для хранения первичной информации по данным геологической разведки;
— технологию наполнения базы информацией геологического и геофизического опробования,
— технологию каталогизации, статистического анализа первичных геологических данных, исправление ошибок, группировка данных, заверка базы, выявление закономерностей;
3) Систематизацию, классификацию, обработку, обобщение и анализ обширной геолого-геофизической информации по каждому месторождению исследуемого региона, необходимых для создания достоверной цифровой геологической модели.
4) Поскольку, фактическая база данных геологической модели является центральным звеном всего процесса эффективного освоения и разработки месторождений, а исходные данные на каждом этапе имеют ограниченную достоверность, планируется в дальнейшем разработка системы управления базой данных (СУБД), которая даст возможность пополнения, обновления и корректировки информации на всех этапах построения модели, многократного обращения к хранимой информации при решении различных геологических задач, в связи с появлением новых математических методов обработки, интерпретации и комплексного анализа геоданных.
В целом, созданная БД обеспечит унифицированное хранение пространственных и описательных данных в СУБД, без использования дополнительных программных средств.
Информационная база геологического моделирования рудных месторождений предусматривает оперативный доступ и действенное использование исходных данных, промежуточных и конечных результатов интерпретации, опирающихся на интегрированную базу данных, включающую всю информацию, связанную с поиском, разведкой и разработкой месторождения. Доступ и использование данных осуществляться при помощи большого набора интерактивных прикладных процедур.
База данных геолого-геофизической информации должна удовлетворять следующим требованиям [3]:
— комбинирование различных способов хранения пространственной информации (ГИС и СУБД);
— наличие средств интеграции и динамической настройки на изменяемые структуры БД,
— наличие интерфейсов к существующим системам хранения и обработки геолого-геофизической информации;
— поддержка удаленного доступа средствами телекоммуникаций.
Организация геологических данных в электронном виде обладает рядом характерных особенностей, не позволяющих создавать электронные модели с применением достаточно простых математических алгоритмов. Среди этих особенностей, в первую очередь, выделяется разнородность существующей информации, которая выражается [4]:
1) в различных способах получения первичной информации;
2) в различных методах получения первичной информации;
3) в наличии дискретных данных, описывающих непрерывные процессы и их свойства;
4) в различных способах электронного хранения информации (растровые, векторные изображения, табличные данные разных типов
При создании базы данных необходимо придерживаться следующих принципов:
— использование единой системы идентификации информационных объектов;
— использование единого стандарта на формат записи признаков типа, формирование единого адресного пространства территориальной информационной системы и его внедрение во всех автоматизированных информационных системах;
— использование единого формата записи признаков при информационном обмене данными;
— использование общесистемных справочников и словарей по отдельным системам баз данных;
— предложение унифицированного протокола обмена между единым информационным банком данных производственной компании и научных организаций;
— учет предложений производственных компаний и научных организаций.
Проектирование структуры БД осуществляется на основе объектно-ориентированного анализа, в который включается анализ структуры подлежащих хранению данных, способ их сбора и анализ требований к организации доступа к базе данных, выбираемых технических средств (рисунок 1).
Рис. 1. Технологическая схема создания базы геологических данных
Созданная база геоданных для использования в различных геоинформационных системах для геологического моделирования отличается как особенностями форматов данных, так и способами их организации.
Для накопления геологических данных по отдельным месторождениям используются как собственные данные, данные производственных компаний, так и республиканский банк данных.
В БД накоплена вся информация об объекте исследования (месторождении, рудопроявлении, перспективном участке и пр.): геологическое строение, геофизическая характеристика объекта, тип оруденения, условия локализации рудных залежей и т. д.
Идентификация данных происходит через пространственную систему (схема расположения месторождений, рудопроявлений, участков и т. д.) или систематизированные таблицы наполненности файлов месторождений [5].
Методика исследований включает:
1) Изучение существующих методов и подходов к построению цифровых моделей с целью построения адекватной трехмерной геологической модели рудных месторождений Казахстана;
2) Разработка и создание общей модели автоматизированной системы сбора, обработки, хранения, поиска и выполнения запросов геолого-геофизических данных месторождений твердых полезных ископаемых. В этом аспекте необходимо разрабатывать:
— структуру базы данных для хранения первичной информации по данным геологической разведки;
— технологию каталогизации, статистического анализа априорных геологических данных, исправление ошибок, группировка данных, заверка базы, выявление закономерностей;
— технологию наполнения и пополнения базы информацией геологического и геофизического опробования;
3) Разработка системы управления базой данных (СУБД), которая даст возможность пополнения, обновления и корректировки информации на всех этапах построения модели, многократного обращения к хранимой информации при решении различных геологических задач, в связи с появлением новых математических методов обработки, интерпретации и комплексного анализа геоданных;
4) Систематизация, классификация, обработка, обобщение и анализ обширной геолого-геофизической информации по каждому месторождению исследуемого региона, необходимых для создания достоверной цифровой геологической модели.
Подготовка теоретического обоснования и подходов к технологии проектирования и формирования базы данных позволили разработать архитектуру и технологию создания региональных и целевых баз геолого-геофизических данных, сформировать единый системно-модельный подход к созданию и поддержке информационно-картографических геолого-геофизических баз данных и установлению их тесных связей с геоинфомационными системами геологического моделирования. (рисунок 2).
Рис. 2. Структура БД для хранения первичной информации по данным геологической разведки рудных месторождений
Основные составляющие БД:
— информационные системы сбора первичных геолого-геофизических данных;
— информационные системы хранения, систематизация и классификация накопленной цифровой информации;
— базы картографических геолого-геофизических данных;
— программы обработки, интерпретации и геологического моделирования накопленных геоданных.
Базовые типы данных:
— Месторождения, лицензионные участки, скважины;
— Геологические карты, разрезы, стратиграфия, литофациальные и лабораторные геохимические исследования керна и т. д.;
— Данные полевых геолого-геофизических исследований (полевые, первичные и обработанные данные, результаты глубокой обработки и интерпретации и. т.д.);
— Данные по скважинам. Координаты, условия бурения, геофизические исследования скважин (las-файлы, каротажные диаграммы, петрофизика, корреляционные схемы), технологические параметры в скважине и т. д.
— Данные об общих технических средствах и оборудовании, испытания скважин и история работ на скважине;
— Данные для геологического моделирования и мониторинга и др.
Преимущество данного подхода состоит в том, что по мере обновления и поступления новых аналоговых данных, информация планомерно замещается оцифрованной. При этом база поступающих данных может вестись в смешанном аналогово-цифровом виде.
Такая технология позволила оперативно собирать, обрабатывать и каталогизировать поступающую информацию по рудным месторождениям, обеспечивая широкий доступ и эффективное использование цифровых данных сотрудникам геологических компаний.
Литература:
- Карибаев Ж. К. Цифровизация проложит путь инвестициям /Горно-металлургическая промышленность, № 8, 2019. -С. 32–35
- Королёва А. В. Формирование и использование региональных баз геофизических данных: специальность 25.00.35 «геоинформатика»: Автореферат на соискание доктора технических наук / Королёва А. В.; Иркутский государственный технический университет. — Иркутск, 2010. — 28 c.
- Платэ А. Н., Веселовский А. В. База геолого-геофизических данных как составная часть геоинформационной системы (ГИС-проекта), Москва 2016.-7 с.
- Жанкоразова Н. Н. Принципы разработки и создания структуры базы данных / Н. Н. Жанкоразова, А. Ж. Амиров. Молодой ученый. — 2016.
- Геоинформационные системы в геологии: учебметод. пособие для студентов спец. 011100 «Геология» и 011500 «Гидрогеология и инженерная геология» / сост.:А. В. Коноплев, И. В. Кустов, П. А. Красильников; науч. ред. В. В. Середин; Перм. ун-т. — Пермь, 2007. — 100 с.
