ZASTOSOWANIA GIS GIS w górnictwie

Transkrypt

1 ZASTOSOWANIA GIS GIS w górnictwie Dr inŝ. Jan Blachowski Politechnika Wrocławska Instytut Górnictwa Zakład Geodezji i GIS Pl. Teatralny 2 tel (71) GIS W GÓRNICTWIE SYLLABUS 1. Wprowadzenie: Co to jest GIS? 2. Wprowadzenie: Obszary zastosowań GIS w działalności górniczej 3. Przykłady wykorzystania GIS w działalności górniczej 2 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 1

2 WPROWADZENIE: CO TO JEST GIS? CECHY WSPÓLNE DEFINICJI GIS Większość definicji określa GIS jako system informatyczny, na który składają się różne metody postępowania z danymi przestrzennymi, do realizacji których niezbędny jest sprzęt i oprogramowanie oraz ludzie potrafiący go obsługiwać [Litwin, Myrda, 2005] Systemem informacji geograficznej nazywa się system pozyskiwania, gromadzenia, weryfikowania, analizowania, transferowania i udostępniania danych przestrzennych, w szerokim rozumieniu obejmuje metody, środki techniczne tj. sprzęt i oprogramowanie, bazy danych przestrzennych, organizację, zasoby oraz ludzi zainteresowanych jego funkcjonowaniem [Gaździcki, 2001] GIS is an integrated collection of computer software and data used to view and manage information about geographic places, analyze spatial relationships, and model spatial processes. A GIS provides a framework for gathering and organizing spatial data and related information so that it can be displayed and analyzed. [GIS Dictionary, 2008] PROGRAMY LUDZIE GIS DANE SPRZĘT METODY Rys. Elementy systemu informacji geograficznej 3 WPROWADZENIE: CO TO JEST GIS? CECHY WSPÓLNE DEFINICJI GIS Większość definicji określa GIS jako system informatyczny, na który składają się różne metody postępowania z danymi przestrzennymi, do realizacji których niezbędny jest sprzęt i oprogramowanie oraz ludzie potrafiący go obsługiwać [Litwin, Myrda, 2005] Sprzęt: komputery, urządzenia przenośne, urządzenia peryferyjne, Oprogramowanie: GIS, bazy danych, systemy operacyjne, sieciowe, Ludzie: specjaliści GIS, administratorzy, programiści, menedżerowie, użytkownicy (np. planiści), konsumenci, Dane: wektorowe, rastrowe, atrybutowe Metody: specyfikacje, standardy, procedury, wytyczne LUDZIE PROGRAMY INTERNET DANE SPRZĘT PROCEDURY Rys. Elementy systemu informacji geograficznej 4 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 2

3 WPROWADZENIE: CO TO JEST GIS? FUNKCJE SYSTEMÓW GIS PODSTAWOWE OPERACJE WYKONYWANE PRZEZ OPROGRAMOWANIE GIS POZYSKIWANIE (DATA INPUT) PRZECHOWYWANIE(STORAGE) PRZEGLĄDANIE (VIEWING) ZAPYTANIA (DATA QUERY) ANALIZOWANIE (ANALYSIS) PREZENTACJA (VISUALISTION) PUBLIKOWANIE (OUTPUT) DANE INFORMACJA WIEDZA DANYCH PRZESTRZENNIE ODNIESIONYCH DO POWIERZCHNI ZIEMI 5 WPROWADZENIE: DO CZEGO SŁUŻY GIS? Znajduje odpowiedzi na (rozwiązanie problemu): 1. LOKALIZACJA (LOCATION) Co się znajduje pod...? np. Co mieści się pod adresem Pl. Teatralny 2, Wrocław np. Co znajduje się w miejscu N 51º 06 20, E 17º WARUNKI (CONDITIONS) Gdzie są warunki...? Wymaga danych przestrzennych np. Gdzie występują następujące warunki: obszar niezalesiony, o powierzchni 1ha, w odległości 100m od drogi, grunt nośny 3. TREND (TRENDS) Co zmieniło się od chwili...? Jak zmieniły się warunki np. o ile wzrosły ceny nieruchomości Wymaga posiadania danych 1 i 2 4. PRAWIDŁOWOŚCI (PATTERNS) W jaki sposób określone zjawiska są od siebie zależne? np. Czy trzęsienia ziemi występują częściej w rejonie zbiorników wodnych np. Czy osuwiska są związane z intensywnością opadów, rodzajem gleb, MODELOWANIE (MODELLING) Co się stanie jeśli...? np. Jak wzrośnie/zmieni się ruch samochodowy po wybudowaniu drogi? np. Co się stanie jeśli ścieki hodowlane przedostaną się do wód gruntowych? (Overview of GIS, 6 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 3

4 WPROWADZENIE CZYM JEST GIS C.D.? GIS rozpatrujemy jako 1. Baza danych GIS to specyficzny rodzaj bazy danych tzw. bazy danych geograficznych (geobazy ang. geodatabase) czyli systemu informacyjnego dla danych przestrzennych (geograficznych), GIS opiera się na bazach danych o określonej strukturze, która opisuje świat językiem geograficznym 2. Mapa GIS to zestaw map, które pokazują obiekty oraz związki między nimi na powierzchni ziemi Mapy z informacją geograficzną są tworzone i wykorzystywane do wspomagania zapytań, analiz i edycji informacji (tzw. geowizualizacja- geovisualisation) 7 WPROWADZENIE CZYM JEST GIS C.D.? GIS rozpatrujemy jako 3. Model GIS to zbiór narzędzi do otrzymywania nowych zestawów danych geograficznych pochodzących z istniejących zbiorów danych. Narzędzia geoprzetwarzania pobierają informacje z istniejących zestawów danych, stosują funkcje analityczne i zapisują rezultaty w nowych, pochodnych bazach danych Czyli Poprzez łączenie danych i stosowanie reguł analitycznych możesz stworzyć model, który da odpowiedź na zadane pytanie(rozwiąże problem) What is GIS? 8 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 4

5 WPROWADZENIE: INFORMACJA PRZESTRZENNA INFORMACJA PRZESTRZENNA Informacja uzyskiwana w drodze interpretacji danych geograficznych czyli dająca odpowiedź na pytania: Gdzie znajduje analizowany obiekt lub zjawisko? Co znajduje się we wskazanym miejscu? Jakie cechy przestrzenne ma wskazany obiekt lub zjawisko? Informacja przestrzenna jest informacją o położeniu (współrzędne w przyjętym układzie odniesienia), własnościach geometrycznych, relacjach przestrzennych obiektów które są przedmiotem zainteresowania systemu i mogą być identyfikowane w odniesieniu do Ziemi Pojęcie obiektu obejmuje trwałe obiekty naturalne i sztuczne a także zjawiska przyrodnicze, społeczne i ekonomiczne Przestrzeń, w której obiekty są identyfikowane może być dwuwymiarowa lub trójwymiarowa w zależności od potrzeb systemu Rys. Ilustracja informacji przestrzennej [Izdebski, 2007] 9 WPROWADZENIE: DANE DANE PRZESTRZENNE OPISOWE GEOMETRYCZNE lokalizacja, kształt TOPOLOGICZNE relacje przestrzenne między obiektami Rys. Klasyfikacja danych systemów informacji geograficznej [Izdebski, 2007] atrybuty przestrzenne, określają położenie obiektów, wielkość i geometryczny kształt obiektów, przestrzenne(topologiczne) relacje obiektów, atrybuty opisowe, określają nieprzestrzenne właściwości i relacje obiektów. 10 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 5

6 WPROWADZENIE: REPREZENTACJA RZECZYWISTOŚCI CYFROWA REPREZENTACJA RZECZYWISTOŚCI (ŚRODOWISKA) Komputerowa reprezentacja oparta na układzie binarnym(0,1) informacja to kombinacja zer i jedynek N, W 13 marca 2007 roku 17 C Własności informacji przestrzennej Dane przestrzenne dotyczą: miejsca, czasu i atrybutów Atrybuty dzielimy na: nominalne, porządkowe, interwałowe, ilorazowe i cykliczne Rzeczywistość jest nieskończenie złożona a jej reprezentacja z konieczności uwzględnia ograniczoną liczbę szczegółów Rzeczywistość może być reprezentowana przez obiekty dyskretne i pola 11 WPROWADZENIE: GEOBAZA GEOGRAFICZNE BAZY DANYCH W GIS dane organizowane są w zestawach warstw tematycznych i danych tabelarycznych Zbiory dane geograficznych mają odniesienie przestrzenne rzeczywistą lokalizację stąd różne zestawy danych nakładają się na siebie Jednorodne zestawy (klasa obiektów) obiektów geograficznych są zorganizowane w warstwy np. budynki, studnie, obrazy rastrowe, zdjęcia lotnicze i inne. Zbiory danych mogą reprezentować: Nieprzetworzone dane pomiarowe(obrazy satelitarne), Informację, która została zebrana i zinterpretowana, Dane pochodzące z operacji geoprzetwarzania (analizy, modelowanie) Komunikacja Użytkowanie terenu Stąd zbiory danych GIS powinny być: łatwe do wykorzystania i zrozumienia, kompatybilne z innymi zestawami danych geograficznych, Właściwie przygotowane i zestawione, odpowiednio udokumentowane (treść, używanie, wykorzystanie), Obwody spisowe Budynki Kody pocztowe Obraz rastrowy 12 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 6

7 WPROWADZENIE: SYSTEM INFORMACJI PRZESTRZENNEJ Systemy Informacji Przestrzennej (SIP) Systemy Informacji Geograficznej (GIS) Systemy Informacji o Terenie (SIT) Systemy analiz przestrzennych w GIS operują informacją wtórną (przetworzoną), pod względem dokładności i szczegółowości odpowiadają mapom średnio i małoskalowym, (skala 1: i mniejsze). operują informacją pierwotną (uzyskaną na podstawie bezpośrednich pomiarów terenowych lub na podstawie wielkoskalowych zdjęć lotniczych), pod względem dokładności odpowiadającą mapom wielkoskalowym (skale większe od 1:5000), Rys. Podział systemów informacji przestrzennych i ich miejsce w systemach informacyjnych [Izdebski, 2007] także system geoinformacyjny oraz nauki geoinformacyjne(giscience) 13 GIS W GÓRNICTWIE SYLLABUS 1. Wprowadzenie: Co to jest GIS? 2. Wprowadzenie: Obszary zastosowań GIS w działalności górniczej 3. Przykłady wykorzystania GIS w działalności górniczej 14 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 7

8 WPROWADZENIE: OBSZARY DZIAŁALNOŚCI GÓRNICZEJ Poszukiwanie i wydobywanie surowców mineralnych jest działalnością wieloetapową i złożoną, Zakłady górnicze zazwyczaj obejmują znaczne obszary, Praktycznie na każdym etapie działalności górniczej, od poszukiwania poprzez wydobycie do rekultywacji, wykorzystywana informacja ma odniesienie przestrzenne, GIS wspomaga zdania związane z zarządzanie operacjami górniczymi, Wdrożenie GIS przyczynia się do zwiększenia efektywności i obniżenia kosztów 15 GIS W GÓRNICTWIE: ZASTOSOWANIA Przedsiębiorstwa górnicze wykorzystują GIS do Identyfikacji obszarów poszukiwania złóż Oceny warunków górniczych Modelowania zagospodarowania złoża i budowy zakładu górniczego Analizy danych, np. hydrogeologicznych i geochemicznych Oceny wpływu działalności na środowisko Zarządzania prawami własności Planowania rekultywacji i zagospodarowania Edukacji i kontaktów z lokalnymi społecznościami Wspomagania zarządzania środkami trwałymi Przygotowywania wniosków koncesyjnych likwidacji zakładu górniczego Funkcje GIS wykorzystuje się w trakcie m.in: poszukiwania złóż kopalin, oceny zasobności złóż, zagospodarowania złoża, prowadzenia operacji górniczej czy rekultywacji i zagospodarowania terenów pogórniczych, GIS stosowany jest w procesach związanych pośrednio bądź bezpośrednio z działalnością górniczą, m.in. zarządzanie flotą pojazdów, ochrona środowiska, itp. (ESRI, 2007) 16 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 8

9 GIS W GÓRNICTWIE: ZASTOSOWANIA Poszukiwanie i analiza potencjału złóż kopalin specjaliści w dziedzinie nauk o Ziemi używają GIS do: Integracja i korelacja różnuch zbiorów danych (źródła i formaty): mapy geologiczne, multi-spektralne obrazy satelitarne, zdjęcia lotnicze, dane geofizyczne i inne analiza i ocena zależności przestrzennych różnych danych Obliczenia potencjału obszarów złożowych metodami jakościowymi i ilościowymi, algebra mapy danych rastrowych Wspomaganie prac w zakresie: pozyskiwania danych, zarządzania danymi, analiz oraz wizualizacji i raportów np. pozyskiwanie danych bezpośrednio w terenie (GIS mobilny), budowa modeli złoża 17 GIS W GÓRNICTWIE: ZASTOSOWANIA Planowanie operacji górniczych i prowadzenie eksploatacji projektanci, inżynierowie, obsługa ruchu zakładu, stosują GIS do Projektowanie lokalizacji obiektów inżynierskich w zakładach górniczych (pochylnie, punkty załadunku, hałdy, osadniki), Integracja i korelacja planów kopalni, modeli złożowych oraz innych danych pomiarowych, Optymalizacja tras przejazdu pojazdów (wozy odstawcze, wiertnice, inne) Monitorowanie i aktualizacja informacji o stanie infrastruktury technicznej (przenośniki taśmowe, rurociągi, sieć elektryczna, drogi i inne) 18 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 9

10 GIS W GÓRNICTWIE: ZASTOSOWANIA Działalność gospodarcza i środki trwałe przedsiębiorstwa górniczego dział finansowy (ekonomiści, kadra zarządzająca) wykorzystuje informację GIS do Analiza zasobów przedsiębiorstwa górniczego, Ocena działalności na tle konkurencji w danym sektorze, Statystyki dot. szacowanych zasobów, planowanej roczna produkcja, koszt wydobycia na jednostkę Łącznie danych statystycznych z przestrzennymi (lokalizacja, geologia) i innymi np. aspektami politycznymi i gospodarczymi 19 GIS W GÓRNICTWIE: ZASTOSOWANIA Monitorowanie wpływów działalności górniczej na środowiskowo, Oceny oddziaływania na środowisko wykorzystanie danych radiometrycznych, geochemicznych, informacji z odwiertów, piezometrów analizy wielokryterialne, wizualizacje, Minimalizacja wpływu działalności górniczej na lokalne społeczności integracja danych społeczno-gospodarczych z danymi o populacji i infrastrukturze wizualizacje (np. linia widoczności) Rekultywacja i zagospodarowanie terenów zakończonej eksploatacji kopalin Identyfikacja i badania dawnych terenów górniczych Prowadzenie rekultywacji i ponownego zagospodarowania terenów pogórniczych 20 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 10

11 GIS W GÓRNICTWIE SYLLABUS 1. Wprowadzenie: Co to jest GIS? 2. Wprowadzenie: Obszary zastosowań GIS w działalności górniczej 3. Przykłady wykorzystania GIS w działalności górniczej 3.1. Dokumentowanie złóż surowców mineralnych złoża diamentów w Namibii 21 GIS W GÓRNICTWIE: POSZUKIWANIA ZŁÓŻ Dokumentowanie zasobów surowców mineralnych Analizy GIS z zastosowaniem metod ilościowych i jakościowych: - korelacja przestrzenna różnych zbiorów danych - przetwarzanie danych rastrowych, wektorowych i ilościowych do oceny potencjału zasobowego złóż, - opracowanie map zasobów Wykorzystanie narzędzi i funkcji GIS pozwala na: Poprawę przepływu informacji, Zwiększenie efektywności procesu oceny wielkości i jakości zasobów oraz wyznaczania granic obszarów zasobowych, Wspomaganie podejmowania decyzji Rys. obok Miąższość złóż boksytów na Jamajce określona z użyciem analiz GIS [ESRI, 2007] 22 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 11

12 PRZYKŁAD: POSZUKIWANIA ZŁÓŻ Przykład: Wyznaczanie obszarów występowania diamentonośnych żył kimberlitowych w Namibii Eksploatacja rzecznych złóż okruchowych diamentów w dolinie rzeki Orange i aluwialnych złóż okruchowych diamentów wzdłuż wybrzeża stanowi ważne źródło wpływów gospodarki Namibii, Projekt w którym wykorzystano zaawansowane funkcje geostatystyczne i GIS do oceny potencjału występowania na terenie kraju diamentonośnych żył kimberlitowych Rys. obok Mapa obszarów występowania diamentonośnych żył kimberlitowych w północnej Namibii, Wykorzystywana do poszukiwania złóż diamentów Rys. na następnym slajdzie Rezultaty opracowania wybranych wskaźników geofizycznych i geochemicznych wykorzystane do opracowania mapy [ESRI, 2007] 23 PRZYKŁAD: POSZUKIWANIA ZŁÓŻ Przykład: Wyznaczanie obszarów występowania diamentonośnych żył kimberlitowych w Namibii W rezultacie opracowano mapę litostratygraficzną na podstawie kryteriów takich jak: zidentyfikowane kratony, strefy nieciągłości skorupy ziemskiej, intruzje, dane geofizyczne, gradienty geotermalne geochemiczne wskaźniki występowania minerałów 24 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 12

13 GIS W GÓRNICTWIE SYLLABUS 1. Wprowadzenie: Co to jest GIS? 2. Wprowadzenie: Obszary zastosowań GIS w działalności górniczej 3. Przykłady wykorzystania GIS w działalności górniczej 3.1. Dokumentowanie złóż surowców mineralnych złoża diamentów w Namibii 3.2. Modelowanie geometrii złóż i projektowanie eksploatacji podziemnej 25 PRZYKŁAD: PROJEKTOWANIE EKSPLOATACJI Wykorzystanie GIS w górnictwie złota Trójwymiarowe modelowanie złóż rud złota i projektowanie eksploatacji podziemnej Problem Przedsiębiorstwo górnicze Brimstone Inc. kupiło prawa do dawnej kopalni złota i srebra Mayflower z zamiarem jej ponownego uruchomienia, Czynniki: wzrastająca cena złota oraz udoskonalenie technik eksploatacji i przeróbki rud złotonośnych Kopalnia czynna w latach Wydobycie prowadzone na 20 poziomach do głębokości ponad 600 p.p.t. W górotworze pozostały liczne komory i chodniki poeksploatacyjne Informacje o położeniu i geometrii wyrobisk na starych, papierowych, mapach pokładowych oraz dokumentacjach geologiczno-górniczych i geodezyjnych Źródło 26 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 13

14 PRZYKŁAD: PROJEKTOWANIE EKSPLOATACJI Wykorzystanie GIS w górnictwie złota Trójwymiarowe modelowanie złóż rud złota i projektowanie eksploatacji podziemnej Zadanie Wizualizacja zasięgu dawnych obszarów eksploatacji, Projekt prac udostępniających i wydobywczych, Identyfikacja i ocena zasobów złóż rud złota Skorzystano z usług zewnętrznej, specjalistycznej firmy konsultingowej zajmującej się zasobami mineralnymi, naukami o ziemi z doświadczeniem GIS i górniczej, Rys. obok Trójwymiarowy model części kopalni, po lewej intensywniej eksploatowana część złoża (pustki) 27 PRZYKŁAD: PROJEKTOWANIE EKSPLOATACJI Wykorzystanie GIS w górnictwie złota Trójwymiarowe modelowanie złóż rud złota i projektowanie eksploatacji podziemnej Zakres prac Digitalizacja map z dawnymi obszarami eksploatacji i danych z pomiarów geodezyjnych w środowisku CAD, Przygotowanie danych w standardzie wymiany danych GIS Budowa cyfrowej bazy danych geologicznych, opróbowania oraz dodatkowej infrastruktury podziemnej w środowisku GIS z nadaniem atrybutu wysokości Integracja danych w GIS i opracowanie map pokładowych dla poszczególnych poziomów wydobywczych Opracowanie trójwymiarowych modeli kopalni 28 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 14

15 PRZYKŁAD: PROJEKTOWANIE EKSPLOATACJI Wykorzystanie GIS w górnictwie złota Trójwymiarowe modelowanie złóż rud złota i projektowanie eksploatacji podziemnej Problemy Opracowanie danych CAD pochodzących z różnych źródeł o zróżnicowanych poziomach dokładności oraz pewności Spadek cen złota w drugiej połowie lat 90-tych ( <$400) spowodował zaniechanie projektu Teraz cena złota za uncję > $1350 Zastosowania Precyzyjne wyznaczanie lokalizacji odwiertów badawczych, Trójwymiarowe animacje w prezentacjach dla potencjalnych inwestorów, Opracowanie dedykowanych aplikacji GIS do przetwarzania trójwymiarowych (X, Y, h) danych geologicznych 29 PRZYKŁAD: PROJEKTOWANIE EKSPLOATACJI Wykorzystanie GIS w górnictwie złota Trójwymiarowe modelowanie złóż rud złota i projektowanie eksploatacji podziemnej Fragment modelu kopalni i stan odwiertów badawczych Przykładowy przekrój przez zachodnią część złoża Źródło 30 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 15

16 PRZYKŁAD: PROJEKTOWANIE EKSPLOATACJI Wykorzystanie GIS w górnictwie złota Trójwymiarowe modelowanie złóż rud złota i projektowanie eksploatacji podziemnej Wizualizacja wyrobisk i chodników kopalni Mayflower wykonana w środowisku 3D Analyst na podstawie danych CAD i dodatkowych danych GIS 31 GIS W GÓRNICTWIE SYLLABUS 1. Wprowadzenie: Co to jest GIS? 2. Wprowadzenie: Obszary zastosowań GIS w działalności górniczej 3. Przykłady wykorzystania GIS w działalności górniczej 3.1. Dokumentowanie złóż surowców mineralnych złoża diamentów w Namibii 3.2. Modelowanie geometrii złóż i projektowanie eksploatacji podziemnej 3.3. Ruch zakładów górniczych 32 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 16

17 PRZYKŁAD: RUCH ZAKŁADU GÓRNICZEGO Górnicze systemy GIS zwiększają efektywność procesu wydobywczego Ruchomy sprzęt górniczy nadzorowany i sterowany z zastosowaniem GIS, pozycjonowania satelitarnego i łączności bezprzewodowej, Stan i położenie każdego elementu systemu eksploatacji są monitorowane przez zespół dyspozytorski, Informacje o parametrach pojazdów (wozy odstawcze, ładowarki, wiertnice) przekazywane w czasie rzeczywistym i zapisywane w bazie danych, Np. kierunek jazdy, prędkość, ładunek, parametry silnika i innych elementów pojazdów Spychacze, wiertnice, ekipy strzałowe nawigowanie na podstawie map numerycznych złoża i planów eksploatacji (kopalni) Źródło Modular Mining Systems, PRZYKŁAD: RUCH ZAKŁADU GÓRNICZEGO Górnicze systemy GIS wspomagają proces planowania eksploatacji Planowanie optymalnych tras przejazdu pojazdów, np. z frontu eksploatacyjnego do magazynu surowca lub składowiska odpadów, 2D i 3D wizualizacje zapewniają pełen przegląd działalności w kopalni i efektywne planowanie operacji górniczych Rys. System ProVision informuje o połoŝeniu pojazdów i sprzętu górniczego w pobliŝu koparki 34 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 17

18 PRZYKŁAD: RUCH ZAKŁADU GÓRNICZEGO Ruch zakładów górniczych Bezpieczeństwo eksploatacji i pracy w kopalni Optymalizacja rozmieszczenia składowisk i innych obiektów, Analizy stateczności zboczy, Prowadzenie sprawnych działalności ratowniczych w razie wypadku i innych zdarzeń 35 PRZYKŁAD: RUCH ZAKŁADU GÓRNICZEGO Przykład Systemy monitorowania pojazdów i maszyn dedykowane dla przedsiębiorstw górniczych Zarządzanie odbywa się na kilku poziomach 1. Bieżąca kontrola 2. Analiza danych oraz raportowanie 3. Zarządzanie 4. Rozliczanie Bieżąca kontrola Dostęp do danych w czasie rzeczywistym - aktualnej lokalizacji i stanu monitorowanego obiektu Informacje wizualizowane na szczegółowej mapie z określeniem kierunku jazdy danego pojazdu Analiza danych oraz raportowanie Dane rejestrowane przez urządzenia na maszynie i archiwizowane na serwerze Umożliwiają przygotowywanie zestawień i raportów do analiz Na podstawie Xtrack Machina [PPU Omega, 36 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 18

19 PRZYKŁAD: RUCH ZAKŁADU GÓRNICZEGO Przykład Systemy monitorowania pojazdów i maszyn dedykowane dla przedsiębiorstw górniczych Zarządzanie odbywa się na kilku poziomach 1. Bieżąca kontrola 2. Analiza danych oraz raportowanie 3. Zarządzanie 4. Rozliczanie Zarządzanie Stały dostęp do bieżących i archiwalnych danych pozwala na wspomaganie procesu zarządzania w zakresie dysponowania i planowania zleceń dla konkretnych pojazdów, czy przypisania zadań dla określonych pracowników Rozliczanie Prowadzenie, elektronicznej dokumentacji dotyczącej użytkowania taboru w przedsiębiorstwie tj. ewidencja pojazdów i sprzętu Na podstawie Xtrack Machina [PPU Omega, 37 GIS W GÓRNICTWIE: PRZYKŁAD IV Przykład Systemy monitorowania pojazdów i maszyn dedykowane dla przedsiębiorstw górniczych Wybrane funkcje Zazwyczaj struktura modułowa z możliwością rozbudowy w zależności od specyfiki zakładu górniczego Elementy oprogramowania Moduł dyspozytorski, Moduł raportów, Moduł analityczny, Moduł lokalizacji, Moduł map, Geomarketing, Elementy systemu (urządzenie) Odbiornik GPS, Modem GPRS, Identyfikator operatora, Czujniki dodatkowe Elementy systemu (stacja robocza) Czytnik danych Aplikacje komputerowe Na podstawie Xtrack Machina [PPU Omega, 38 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 19

20 GIS W GÓRNICTWIE: PRZYKŁAD IV Przykład Systemy monitorowania pojazdów i maszyn dedykowane dla przedsiębiorstw górniczych Mapy szczegółowe Moduł wektorowych map lokalnych (np. żwirowni) oraz rozszerzenie aplikacji o podkładowe mapy rastrowe (zdjęcia lotnicze, Google Maps) Graficzna wizualizacja danych z systemu monitorowania i zarządzania Na podstawie Xtrack Machina [PPU Omega, 39 GIS W GÓRNICTWIE SYLLABUS 1. Wprowadzenie: Co to jest GIS? 2. Wprowadzenie: Obszary zastosowań GIS w działalności górniczej 3. Przykłady wykorzystania GIS w działalności górniczej 3.1. Dokumentowanie złóż surowców mineralnych złoża diamentów w Namibii 3.2. Modelowanie geometrii złóż i projektowanie eksploatacji podziemnej 3.3. Ruch zakładów górniczych 3.4. Rekultywacja terenów pogórniczych - osiadania powierzchni terenów opuszczonych podziemnych kopalń węgla w stanie Maryland (USA) 40 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 20

21 PRZYKŁAD: PRZECIWDZIAŁANIE OSIADANIOM POWIERZCHNI Przykład: Stabilizacja opuszczonych podziemnych kopalń węgla w Maryland (USA) Problem Występowanie negatywnych zjawisk związanych z zakończeniem podziemnej eksploatacji górniczej Osiadania powierzchni ziemi w wyniku zapadania się dawnej podziemnej infrastruktury górniczej, Wypływ kwaśnych wód pokopalnianych (Acid Mine Discharge) Niekorzystny wpływ na rozwój (przestrzenny) lokalnych społeczności w zachodniej części stanu Maryland Lokalizacja opuszczonych kopalń podziemnych w stanie Maryland [ESRI, 2007] 41 PRZYKŁAD: PRZECIWDZIAŁANIE OSIADANIOM POWIERZCHNI Przykład: Stabilizacja opuszczonych podziemnych kopalń węgla w Maryland (USA) Proponowane rozwiązanie Pilotażowe projekty badające skuteczność wtłaczania produktów spalania węgla do korytarzy i wyrobisk górniczych dawnych podziemnych kopalń węgla w celu stabilizacji powierzchni terenu i zmniejszenia wypływu kwaśnych wód kopalnianych Podsadzka wytwarzana z produktów spalania węgla zmieszanych w odpowiedniej proporcji z wodą tańsza alternatywa od wypełniania betonem, Podsadzka wtłaczana z powierzchni przez sieć otworów sięgających pustek po eksploatacji węgla w górotworze Lokalizacja opuszczonych kopalń podziemnych w stanie Maryland [ESRI, 2007] 42 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 21

22 PRZYKŁAD: PRZECIWDZIAŁANIE OSIADANIOM POWIERZCHNI Przykład: Stabilizacja opuszczonych podziemnych kopalń węgla w Maryland (USA) Wymagania wstępne Wiarygodna cyfrowa baza danych przestrzennych dawnych kopalń zbudowana w jednolitym układzie odniesienia Cyfrowe plany szybów i wyrobisk górniczych, obejmująca położenie (wysokość spągu n.p.m. i spadek), geometrię wyrobisk (kierunek, wysokość i szerokość) Analiza warunków hydrogeologicznych Lokalizacja opuszczonych kopalń podziemnych w stanie Maryland [ESRI, 2007] 43 PRZYKŁAD: PRZECIWDZIAŁANIE OSIADANIOM POWIERZCHNI Przykład: Stabilizacja opuszczonych podziemnych kopalń węgla w Maryland (USA) Wykorzystanie GIS w projekcie Digitalizacja i nadanie odniesienia przestrzennego historycznym mapom kopalń (ok. 1900) w tym rejonie, Prace terenowe: lokalizacja i pomiary dawnych znaków geodezyjnych, pomiary geofizyczne, odwierty badawcze, Integracja materiałów historycznych i rezultatów prac terenowych w GIS Budowa geometrii planów kopalń, w tym atrybutów: wysokości n.p.m. i spadków (nachylenia), Modelowanie przepływu podsadzki w sieci podziemnych korytarzy kopalń na podstawie cech reologicznych substancji i informacji o geometrii pustek poeksploatacyjnych w górotworze, Optymalizacja rozmieszczenia i wyznaczenie siatki odwiertów przez które wstrzykiwana jest podsadzka Wykonanie odwiertów w terenie na podstawie danych GIS 44 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 22

23 PRZYKŁAD: PRZECIWDZIAŁANIE OSIADANIOM POWIERZCHNI Przykład: Stabilizacja opuszczonych podziemnych kopalń węgla w Maryland (USA) Model geoprzetwarzania w środowisku GIS w analizie przepływu podsadzki 45 PRZYKŁAD: PRZECIWDZIAŁANIE OSIADANIOM POWIERZCHNI Przykład: Stabilizacja opuszczonych podziemnych kopalń węgla w Maryland (USA) Rys. Modelowanie przepływu podsadzki w pustkach poeksploatacyjnych od powierzchni terenu do najniżej położonych wyrobisk 46 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 23

24 PRZYKŁAD: PRZECIWDZIAŁANIE OSIADANIOM POWIERZCHNI Przykład: Stabilizacja opuszczonych podziemnych kopalń węgla w Maryland (USA) Rezultaty Projekt zrealizowano na przykładzie jednej kopalni, Stwierdzono skuteczność stosowania tego rodzaju podsadzki w stabilizacji powierzchni i redukcji wypływu kwaśnych wód kopalnianych, Koszt ok. 50% niższy niż w przypadku dotychczas stosowanych metod, Zmniejszone zapotrzebowanie na miejsce do składowania produktów spalania węgla przez elektrownie, Metodyka do zastosowania dla innych kopalń (dziesiątki obiektów) a w konsekwencji redukcja kosztów przeciwdziałania szkodom górniczym (drogi, infrastruktura, budynki) 47 GIS W GÓRNICTWIE SYLLABUS 1. Wprowadzenie: Co to jest GIS? 2. Wprowadzenie: Obszary zastosowań GIS w działalności górniczej 3. Przykłady wykorzystania GIS w działalności górniczej 3.1. Dokumentowanie złóż surowców mineralnych złoża diamentów w Namibii 3.2. Modelowanie geometrii złóż i projektowanie eksploatacji podziemnej 3.3. Ruch zakładów górniczych 3.4. Rekultywacja terenów pogórniczych - osiadania powierzchni terenów opuszczonych podziemnych kopalń węgla w stanie Maryland (USA) 3.5. Rekultywacja terenów pogórniczych monitoring i zarządzanie terenami pokopalnianymi w stanie Pensylwania (USA) 48 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 24

25 PRZYKŁAD: REWITALIZACJA TERENÓW POKOPALNIANYCH Przykład: GIS w rewitalizacji terenów pokopalnianych Problem Stan Pensylwania w latach 70-tych ubiegłego wieku akrów terenów pogórniczych 5000 mil zanieczyszczonych cieków wodnych Surface Mining's Technical Innovation Professional Services (TIPS) Program Reclaimed Abandoned Mine Land Information System (RAMLIS) - Narzędzie do monitorowania opuszczonych kopalń: Generuje mapy w różnych skalach wykorzystywane do identyfikacji obszarów wymagających rewitalizacji Integruje dane z federalnych, stanowych i lokalnych baz danych Zawiera informacje o: punktach zrzutu wód kopalnianych, pustkach poeskploatacyjnych, dawnych szybach górniczych Jezioro Newport Odkrywkowa kopalnia łupków bitumicznych Kruszarnia ( 2010) 49 PRZYKŁAD: REWITALIZACJA TERENÓW POKOPALNIANYCH Przykład: GIS w rewitalizacji terenów pokopalnianych Problem Stan Pensylwania w latach 70-tych ubiegłego wieku akrów terenów pogórniczych 5000 mil zanieczyszczonych cieków wodnych Surface Mining's Technical Innovation Professional Services (TIPS) Program Reclaimed Abandoned Mine Land Information System (RAMLIS) - Narzędzie do monitorowania opuszczonych kopalń: Generuje mapy w różnych skalach wykorzystywane do identyfikacji obszarów wymagających rewitalizacji Integruje dane z federalnych, stanowych i lokalnych baz danych Zawiera informacje o: punktach zrzutu wód kopalnianych, pustkach poeskploatacyjnych, dawnych szybach górniczych Warstwa Status i Priorytet Obszary wymagające rewitalizacji skategoryzowane wg priorytetu ważności na tle granic administracyjnych Warstwa Rodzaj problemu Zagrożenia związane z opuszczonymi kopalniami (np. palące się składowiska odpadów górniczych, szyby górnicze, (DeMeritt M., 2008) 50 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 25

26 PRZYKŁAD: REWITALIZACJA TERENÓW POKOPALNIANYCH Przykład: GIS w rewitalizacji terenów pokopalnianych Rezultat Aplikacja wykorzystywana w planowaniu zagospodarowania przestrzennego, ochronie środowiska, ochronie przeciwpowodziowej, itd akrów zrekultywowanych i zrewitalizowanych obszarów pogórnizych 280 zainstalowanych systemów oczyszczania wód pokopalnianych Udział zrewitalizowanych obiektów pogórniczych (DeMeritt M., 2008) 51 GIS W GÓRNICTWIE SYLLABUS 1. Wprowadzenie: Co to jest GIS? 2. Wprowadzenie: Obszary zastosowań GIS w działalności górniczej 3. Przykłady wykorzystania GIS w działalności górniczej 3.1. Dokumentowanie złóż surowców mineralnych złoża diamentów w Namibii 3.2. Modelowanie geometrii złóż i projektowanie eksploatacji podziemnej 3.3. Ruch zakładów górniczych 3.4. Rekultywacja terenów pogórniczych - osiadania powierzchni terenów opuszczonych podziemnych kopalń węgla w stanie Maryland (USA) 3.5. Rekultywacja terenów pogórniczych monitoring i zarządzanie terenami pokopalnianymi w stanie Pensylwania (USA) 3.6. Rekultywacja terenów pogórniczych - monitoring aktywności termicznej składowisk na obszarze Górnego Śląska 52 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 26

27 PRZYKŁAD: MONITORING TERENÓW POKOPALNIANYCH Przykład: Mapy satelitarne aktywności termicznej składowisk na obszarze Górnego Śląska Problem Aktywność termiczna jest jednym z największych zagrożeń związanych ze składowaniem odpadów pogórniczych. Może prowadzić do pożarów endogenicznych, powstających w wyniku procesów samoczynnych, lub egzogenicznych, powstałych w wyniku ingerencji zewnętrznej. Na aktywność termiczną wpływ mają właściwości gromadzonego materiału (może zawierać pewną ilość węgla i pirytów), duża porowatość, która ułatwia przewietrzanie i dostęp tlenu, a także techniczna budowa zwałowiska. Istotną cechą zwałów jest to, że materiał na powierzchni nagrzewa się znacznie pod wpływem promieniowania słonecznego, w wyniku czego na powierzchni panują wysokie temperatury. W sprzyjających warunkach działalność termiczna nasila się, przeradzając się w otwarty ogień. Wykorzystano obrazy satelitarne Landsat 7 ETM+ oraz Landsat TM 5. Poszczególne kanały rejestracji zobrazowań zostały poddane fuzji oraz klasyfikacji terenu metodą hybrydową. Opracowano karty 149 składowisk (GISPlay, 2010; ProGea Consulting, 2010) 53 PRZYKŁAD: MONITORING TERENÓW POKOPALNIANYCH Kompozycja RGB Landsat 5 TM Wynik klasyfikacji pokrycia terenu Kompozycja termalna Landsat 5 TM (ProGeaConsulting, 2010) 54 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 27

28 GIS W GÓRNICTWIE SYLLABUS 1. Wprowadzenie: Co to jest GIS? 2. Wprowadzenie: Obszary zastosowań GIS w działalności górniczej 3. Przykłady wykorzystania GIS w działalności górniczej 3.1. Dokumentowanie złóż surowców mineralnych złoża diamentów w Namibii 3.2. Modelowanie geometrii złóż i projektowanie eksploatacji podziemnej 3.3. Ruch zakładów górniczych 3.4. Rekultywacja terenów pogórniczych - osiadania powierzchni terenów opuszczonych podziemnych kopalń węgla w stanie Maryland (USA) 3.5. Rekultywacja terenów pogórniczych monitoring i zarządzanie terenami pokopalnianymi w stanie Pensylwania (USA) 3.6. Rekultywacja terenów pogórniczych - monitoring aktywności termicznej składowisk na obszarze Górnego Śląska 3.7. Analiza i ocena deformacji powierzchni w wyniku działalności górniczej 55 PRZYKŁAD ANALIZA I OCENA DEFORMACJI POWIERZCHNI TERENÓW GÓRNICZYCH Przykład Zarządzanie danymi w analizie i ocenie deformacji powierzchni w wyniku działalności górniczej Przykład Zastosowanie GIS do wspomagania monitorowania osiadania terenów górniczych podziemnych kopalń węgla w Australii (Appin) z wykorzystaniem technik InSAR i GPS Integracja i korelacja danych pomiarowych (geodezyjne, GPS i InSAR), górniczych i innych w GIS 56 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 28

29 PRZYKŁAD ANALIZA I OCENA DEFORMACJI POWIERZCHNI TERENÓW GÓRNICZYCH Przykład Zarządzanie danymi w analizie i ocenie deformacji powierzchni w wyniku działalności górniczej Integracja danych pomiarowych (geodezyjne, GPS i InSAR), górniczychi innych w GIS Analiza i interpretacja obniżeń powierzchni otrzymanych na podstawie opracowania rezultatów pomiarów w GIS Na podstawie Quantitative Subsidence Monitoring: The Integrated InSAR, GPS and GIS Approach (Ge L. I inni, 2003) 57 PRZYKŁAD ANALIZA I OCENA DEFORMACJI POWIERZCHNI TERENÓW GÓRNICZYCH Przykład Wspomaganie badań deformacji powierzchni w wyniku działalności górniczej Przykład Analiza i interpretacja rezultatów badań obniżeń powierzchni terenu oraz stabilności zboczy w rejonie kopalni odkrywkowych (Australia) z wykorzystaniem InSAR Rys. Widoczne deformacje powierzchni w sąsiedztwie kopalni Rys. pow. Przykład interferogramu wygenerowanego na podst. zobrazowań satelitarnych Na podstawie Use of InSAR for Monitoring of Mining Deformations (Jarosz A., Wanke D., 2003) 58 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 29

30 PRZYKŁAD ANALIZA I OCENA DEFORMACJI POWIERZCHNI TERENÓW GÓRNICZYCH Przykład Wspomaganie badań deformacji powierzchni w wyniku działalności górniczej Przykład Analiza i interpretacja rezultatów badań obniżeń powierzchni terenu oraz stabilności zboczy w rejonie kopalni odkrywkowych (Australia) z wykorzystaniem InSAR Rys. Trójwymiarowa wizualizacja zarejestrowanych osiadań Na podstawie Use of InSAR for Monitoring of Mining Deformations (Jarosz A., Wanke D., 2003) 59 LITERATURA DeMeritt M., 2008: Organization Promotes the Use of GIS for Mine Cleanup, ArcWatch, October 2008 ESRI, 2007: The Geographic Advantage. GIS Solutions for Mining ESRI, 2006: GIS Best Practices. Mining 60 opracował dr inŝ. Jan Blachowski 30