Комплексный геомониторинг нефтегазоносных районов Западной Сибири по материалам дистанционного зондирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.34, кандидат технических наук Макарчук, Александр Леонидович

• Макарчук, Александр Леонидович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Макарчук, Александр Леонидович

Введение.

1. Современные средства дистанционного зондирования.

1.1 Системы дистанционного зондирования низкого разрешения.

1.2 Аэрокосмические съемочные средства среднего и высокого разрешения.

1.3 Алгоритмы и программные средства цифровой обработки данных дистанционного зондирования.

2 Разработка комплексного геомониторинга нефтегазовых районов по материалам дистанционного зондирования.

2.1 Организация банка данных для мониторинга нефтегазоносных районов.

2.2 Методика создания структурно-геоморфологических карт по материалам аэрокосмических съемок.

2.3 Разработка методики применения комплексного анализа материалов космической и аэрофотосъемок для оценки экологического состояния земель, занятых объектами нефтедобычи.

2.4 Автоматизированное дешифрирование многозональных снимков для мониторинга территории нефтегазовых месторождений.

3 Экспериментальные работы.

3.1 Региональные и детальные исследования лицензионных участков ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз".

3.1.1 Обеспеченность района работ материалами аэрокосмических съемок.

3.1.2 Вынгапуровский лицензионный участок.

3.1.3 Использование материалов дистанционного зондирования для обеспечения сейсморазведочных работ.

3.1.4 Детальные сейсморазведочные работы на Вынгапуровском лицензионном участке.

3.1.5 Региональные работы масштаба 1:200 000.

3.2 Создание геологических тематических карт.

3.2.1 Карта инженерно-геологического районирования.

3.2.2 Карта глубины залегания уровня грунтовых вод.

3.2.3 Карта распространения многолетнемерзлых пород.

3.2.4 Карта динамически-напряженных зон.

3.3 Исследование автоматического дешифрирования космических снимков на примере месторождения Карамовское.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексный геомониторинг нефтегазоносных районов Западной Сибири по материалам дистанционного зондирования»

Одной из первоочередных и глобальных задач современности, внимание к которой постоянно возрастает, является рациональное и экологически безопасное использование человеком природных ресурсов, в том числе геологических [1, 2]. Контроль за течением геологических процессов, прогноз их развития, осуществление профилактических и защитных мероприятий приобрели в настоящее время характер актуальнейших задач государственного масштаба. Решение этих задач невозможно без наличия разномасштабных, долговременных и целенаправленных наблюдений за объектами геологической среды, лишь на основе которых и могут быть установлены тенденции развития различных геологических процессов (как природных, так и антропогенных или техногенных), вскрыты механизмы и разработаны рекомендации по их управлению. Именно решению этих задач и служит мониторинг геологической среды. [3-16]

Среди дистанционных методов наблюдений в системе мониторинга геологической среды используются два основных способа: аэрокосмогеологический и геофизический.

Основными видами дистанционных аэрокосмических методов исследования геологической среды, которые могут с успехом использоваться в системах мониторинга, являются аэрофотосъемка, космическая съемка, телевизионная, инфракрасная, радиотепловая, радиолокационная, радарная и многозональная съемки. Практически все эти методы полезны при оценке техногенных изменений геологической среды, поиске ареалов загрязнений, оценке динамики техногенных изменений геологической среды и т.д. [7, 17-24]

Основным методом анализа дистанционных данных в системе мониторинга геологической среды является дешифрирование. Для крупномасштабной геоэкологической съемки — используются крупномасштабные аэрофотоснимки масштаба 1:1 000-1:5 000, позволяющие наиболее детально исследовать техногенные изменения различных элементов геологической среды и других природных компонентов. Снимки более мелкого масштаба (1:10 000 - 1:25 000) полезны при оценке техногенных изменений ландшафтов, загрязнений литосферы и других преобразований геологической среды, проявляющихся и захватывающих значительные площади. [25-30]

Все более широкое применение находят космические многозональные снимки. Дешифрирование многозональных фотоснимков даже в зоне интенсивного техногенного освоения позволяет: определить контуры и площади проявления всех геологических процессов, если они в той или иной мере выражены в рельефе; получить основные морфометрические характеристики поверхности; установить условия и факторы, вызывающие возникновение различных процессов и контролирующих их развитие; оценить ущерб, наносимый тем или иным процессом, природной среде и инженерным сооружениям.

Исследование природных ресурсов Западной Сибири и охрана окружающей среды в частности, связанные с полевыми работами по разведке нефти и газа, россыпных полезных ископаемых с помощью аэрокосмических средств неразрывно связаны с именем академика A.J1. Яншина. [1, 3, 4,31-35]

A.JI. Яншин был председателем Комиссии АН СССР по изучению природных ресурсов с помощью космических средств. Он явился основоположником применения аэрокосмической информации природных ресурсов Сибири и долгое время возглавлял координационный совет по проблеме "Аэрокосмические исследования природных ресурсов" в рамках комплексной программы рационального освоения природных богатств "Сибири". [8]

Большой вклад в геоэкологические исследования природных ресурсов Западной Сибири, отраженные в частности в многотомной серии "История развития рельефа Сибири и Дальнего Востока", внесли [8]: A.JI. Яншин, Н.А. Флоренсов, В.Н. Сакс, В.А. Николаев, JI.K. Зятькова, С.А. Архипов, В.В. Вдовин, О.В. Кашменская, О.М. Адаменко, Н.А. Логачев, Д.А. Тимофеев, Г.И. Худяков.

Принципы и методы автоматизированной обработки аэрокосмической информации для исследования природных ресурсов в СО РАН СССР выполнялись под руководством академика А.С. Алексеева.

Одной из проблем при освоении природных ресурсов является изучение зон повышенного геологического риска и выявление зон геодинамических зон. Как отмечено проф. д.г.н. Зятьковой JI.K. [8]: "Все это требует новых подходов к комплексному анализу природной среды с использованием дистанционных методов аэрокосмических исследований, для обеспечения геоинформационных систем (ГИС-природопользования), для определения геоэкологического потенциала природной среды и геоэкологической паспортизации природных объектов, для проведения комплексного геомониторинга природной среды Сибири".

Проблемы повышения надежности и долговечности инженерных объектов, предотвращения аварий и катастроф всегда актуальны. Решение их требует высококачественного топографо-геодезического обеспечения, осуществляемого преимущественно автоматизированными, бесконтактными, неразрушающими методами с использованием оптимальной фильтрации, моделирования, анализа, интерпретации и прогнозирования. Инструментарием для эффектного использования результатов комплексных натурных наблюдений за изучаемыми процессами должны служить компьютерные географические информационные системы (ГИС), создаваемые на крупномасштабной топографо-геодезической основе.

В отечественной и зарубежной практике нет достаточного опыта создания крупномасштабных ГИС, имеющих базы данных результатов наблюдений за сложными пространственно — временными взаимодействиями инженерных объектов с геологической и внешней средой, а также соответствующие подсистемы управления, математической обработки и моделирования.

Цель диссертации состоит в разработке комплексного мониторинга нефтегазовых районов по материалам дистанционного зондирования на основе дешифрирования космических и аэрофотоснимков и методов структурно-геоморфологического анализа структуры нефтегазоносных районов.

Для решения поставленной задачи необходимо следующее: — выполнить анализ современных систем дистанционного зондирования и методов обработки данных, полученных этими системами;

- рассмотреть современные методики геологического и экологического мониторинга с использованием ГИС;

-разработать концепцию информационного обеспечения нефтегазодобывающих комплексов для обеспечения геоэкологического мониторинга на основе комплексного анализа данных дистанционного зондирования;

- разработать методику создания структурно-геоморфологических карт, карт динамически-напряженных зон и карт многолетнемерзлых пород;

-разработать методику комплексного использования материалов дистанционного зондирования для обеспечения сейсморазведочных работ и прогнозирования структур и ловушек нефти и газа;

-выполнить экспериментальные работы по проверке предложенных методик.

Объект и предмет исследования. Объект исследования — комплексный геомониторинг нефтегазоносных районов по материалам дистанционного зондирования.

Предмет исследования - нефтегазовые месторождения на лицензионных участках ОАО «Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз».

Научная новизна заключается в том, что предложена методика выполнения комплексного геоэкологического мониторинга нефтегазоносных районов по космическим снимкам и другим данным дистанционного зондирования.

На защиту выносится:

1. Методика создания структурно-геоморфологических карт по материалам аэрокосмических съемок.

2. Технология мониторинга мест разработки месторождений нефти и газа на основе комплексного анализа данных дистанционного зондирования.

3. Методика применения комплексного анализа материалов космо-аэрофотосъемки для прогнозирования экологического состояния земель занятых объектами нефтедобычи.

4. Комплексное использование материалов дистанционного зондирования для обеспечения сейсморазведочных работ и прогнозирования структур и ловушек нефти и газа.

Теоретическая значимость заключается в том, что разработанный в диссертации комплексный мониторинг нефтегазоносных районов по материалам дистанционного зондирования позволяет ускорить работы по открытию месторождений нефти и газа, осуществить рациональный выбор участков для строительства технических сооружений нефтегазодобычи и выполнить прогнозирование аварий на существующих нефтегазодобывающих комплексах.

Практическая значимость. Практическая ценность работы заключается в том, что предложенная система комплексного геомониторинга обеспечивает полномасштабное геоинформационное обслуживание месторождений нефти и газа, начиняя от их прогноза, дальнейшего обустройства и эксплуатации, вплоть до консервации и ликвидации нефтепромыслов. Результаты исследований внедрены в ОАО "Ханты-Мансийскгеофизика", ОАО

Тюменьнефтегеофизика", ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз ".

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены в докладах на различных научно-технических конференциях регионального, общероссийского и международного уровня: на XII конференции молодых ученых ИГиРГИ "Прогноз и поиски месторождений нефти и газа", Москва, 19-21 апреля 1988г.; на научно-технической конференции «Неделя горняка», Москва, Горный государственный университет. Декабрь, 1999г.; на VIII Международной научно-практической конференции «Методы дистанционного зондирования и ГИС-технологии для оценки состояния окружающей среды, инвентаризации земель и объектов недвижимости». 12-19 марта 2004г. GEOINFOKAD 2004/ Франция, Ницца 2004г.; на региональной научно-практической конференции с международным участием, посвященной 85-летию Роскартографии и 30-летию кафедры инженерной геодезии и картографии ИрГТУ 12-13 марта 2004г. ИрГТУ — Иркутск, 2004г.; на научно-технической конфер. «Проблемы метрологического обеспечения топографо-геодезического производства и землеустроительных работ». Новосибирск, 17-21 декабря 2001г.; на окружной научно-техн. конф. «ГИС — интегрированное решение муниципальных задач», 17-18 ноября, г.Екатеринбург, 2004г.; на международном научном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2005», 25-29 апреля, 2005г.

Основные результаты, полученные в диссертации, опубликованы в 10 научно-технических работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы, содержащего 121 наименование, и приложений. Общий объем составляет 123 страницы печатного текста, 14 рисунков, 13 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Аэрокосмические исследования земли, фотограмметрия», Макарчук, Александр Леонидович

Выводы по разделу 1.

1. Аэрокосмические съемки и другие данные дистанционного зондирования позволяют выполнять мониторинг поверхности для решения различных задач, в том числе для геомониторинга нефтяных месторождений. Для эффективной организации требуется выбрать необходимые средства дистанционного зондирования, определить периодичность получения данных, способы обработки и хранения данных.

2. Современные средства цифровой обработки изображений и других данных дистанционного зондирования позволяют выполнять многоцелевую обработку и обеспечивают достаточно детальный анализ, способствуют принятию решений. Разработано большое количество методик алгоритмов дешифрирования снимков и анализа данных, которые реализованы в мощных программных комплексах (ERDAS, ENVY, PCI и других).

3. Для организации геомониторинга мест нефтеразработок необходимо выполнить комплексный анализ данных дистанционного зондирования, результатов наземных работ: полевого дешифрирования и исследования внутреннего строения Земли, результаты буровых работ. Для этого нужно создать банк данных и на основе существующих методов комплексного анализа выбрать основное направление автоматизированной обработки, соответствующего современному развитию технических и программных средств.

2 Разработка комплексного геомониторинга нефтегазовых районов по материалам дистанционного зондирования

2.1 Организация банка данных для мониторинга нефтегазоносных районов

Создание банка данных - непременное условие повышения эффективности выполнения различных видов работ в районах нефтегазодобычи. Изучение территории нефтегазодобычи начиная от предварительного изучения территории, проведения комплексных и разведочных работ до этапа разработки и функционирования нефтегазовых месторождений требуют комплексного анализа данных, полученных различными методами.

Чрезвычайно стремительное развитие вычислительной техники и, соответственно, средств обработки цифровых данных кардинально изменило устоявшиеся методы и технологии получения и анализа данных.

Во-первых, появилась возможность анализа огромного объема данных, что было невозможно даже несколько лет назад.

Во-вторых - возможность в автоматическом или интерактивном режиме выбрать из всей совокупности данных наиболее значимые для изучения конкретных явлений.

И, наконец, в-третьих - появилась возможность анализа данных не только в пространстве, но и во времени. То есть, появились предпосылки для создания систем мониторинга объектов, явлений, территорий.

С новыми возможностями появились и новые проблемы: выбрать из всего потока данных необходимую информацию, определить периодичность ее обновления, точность и детальность, оперативно обработать поступающие данные, эффективно организовать хранение и временной анализ данных.

Инструментальным средством анализа информации стали ГИС — геоинформационные системы, то есть технические и программные средства для преобразования исходной информации, ее хранения, обработки и представление в определенном виде, удобном для пользования. Технические и программные средства обладают хотя и большими, но ограниченными возможностями. Соответственно создание геоинформационной системы конкретного назначения требует тщательного анализа того, что необходимо для функционирования системы. Выбор должен быть основан на опыте работы с данным конкретным объектом и учете новых возможностей обработки данных.

При оценке состояния, изучаемой ситуации, используются различные методы получения информации, которые условно можно разделить следующим образом.

Дистанционные методы исследований, основанные на использовании средств дистанционного зондирования, включающие аэрофотосъемочные системы, космические съемочные системы высокого и среднего разрешения, многозональные фотографические и сканерные съемочные системы; сканирующие радиометры, радиолокационные съемочные системы, лазерные сканеры.

Наземные методы исследования: ландшафтное и позиционное дешифрирование снимков, топографические съемки местности и т.д.

Методы исследования глубинного строения Земли: сейсморазведка; радиолокационная съемка глубинного строения Земли, буровые работы и т.д.

Данные можно разделить на две группы: данные, позволяющие дать собственный прогноз и информация, дополняющая основные данные. Комплексный подход рассматривает всю совокупность данных и применяет новую методику для выработки решения о состоянии объекта.

Принципиальное различие традиционного подхода к анализу данных и компьютерного, заключается в первую очередь в способе представления исходной информации.

Традиционный подход основан на представлении данных в графическом виде — в виде карт, схем, графиков, а также дополнительные данные. Основное средство анализа - опыт специалиста, позволяющий сделать заключение о состоянии объекта и сделать прогноз.

Компьютерный анализ основан на представлении всей совокупности собранных данных в цифровом виде, представление данных в форме, удобной для численного анализа и использование соответствующих алгоритмов для получения характеристик состояния объектов.

Компьютерный анализ не исключает участия специалиста, а, в основном, помогает исследователю выбрать необходимую информацию для принятия решения. Наиболее распространен не автоматический, а интерактивный анализ данных с использованием автоматических процедур обработки информации.

Сущность комплексного подхода заключается в совместном анализе информации, получаемой различными методами, каждый из которых, в ряде случаев, может дать собственную оценку о состоянии объекта.

В соответствии с вышеизложенным в ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз" разрабатывается банк данных для комплексного анализа состояния районов нефтегазоразработок.

Вопрос создания банка данных в ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз" был поставлен около пятнадцати лет назад. В то время не существовало технических средств, способных хранить и обрабатывать большой объем данных. Поэтому сбор и хранение информации осуществлялись имеющимися в наличии средствами. В это же время проводились работы по преобразованию данных в цифровую форму для последующего компьютерного анализа данных.

Банк данных в ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз" создается в два этапа. На первом этапе собираются данные в аналоговой форме: в виде снимков (космических, аэрофотоснимков, радиолокационных и т.д.), карт (топографических, структурных геологических, карт специального назначения), картосхем, схем и графиков.

Карты создаются по материалам комплексного исследования территории и служат для дальнейшего анализа территории.

В разделе 3.2 приведены характеристики некоторых данных, хранящихся в банке данных первого уровня.

Второй этап - создание цифрового банка данных. Для решения этой задачи нужно перевести имеющиеся карты, схемы, а также снимки в цифровую форму. Процесс преобразования данных весьма длительный, требует большого количества материальных средств и людских ресурсов. Поэтому формирование цифрового банка должно выполняться постепенно.

Перед объединением ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз" стоят различные задачи, требующие специального информационного обеспечения: инвентаризация, технический мониторинг, экологический мониторинг, долгосрочный прогноз, планирование развития месторождений, принятие повседневных управленческих решений. Для этого необходима информация различного вида, представленная в различной форме и что особенно важно, информация должна быть пространственно определена на определенно-заданый момент времени.

Основой для инженерного и экологического мониторинга было предложено выбрать ортофотоплан, изготовленный по аэрофотоснимкам 1:18 ООО с точностью масштаба 1:5 ООО. На таких ортофотопланах с достаточной детальностью выявляются технические сооружения нефтегазового комплекса. [85]

Экологический мониторинг предположено выполнять с помощью космической съемки, в частности, в ОАО "Сибнефть-Ноябрьскнефтегаз" используются космические снимки Landsat-7 и космические снимки SPOT. Масштаб космических снимков = 1:1 ООО ООО. Соответственно, чтобы выявить произошедшие изменения в ряде случаев необходимо привести базовые и космические снимки примерно к одному масштабу. Для этого предлагается исходные ортофотопланы уменьшить до масштаба 1:120 000, и в аналогичном масштабе представить космические снимки. Тогда возможен как визуальный анализ, так и анализ путем наложения снимков с последующей цифровой обработкой.

Итак, концепция сбора информации для ГИС нефтеразработок основывается на следующих принципах [85]:

1) создается иерархическая структура векторных данных карт масштаба 1:500 - 1:2 000 и 1:5 000, согласованных по графическим данным, семантике и условным знакам;

2) основой базы данных является ортофотоплан, изготовленный по снимкам масштаба = 1:18 000 с точностью ортофотоплана 1:5 000, который служит как для решения мониторинга, так и для пополнения векторной информации;

3) космические снимки (Landsat, SPOT) используются для мониторинга и привязываются к ортофотопланам 1:5 ООО, уменьшенным до масштаба 1:120 ООО;

4) исходная информация хранится в виде цифровых изображений в сжатом виде. Осуществляется последовательный доступ к изображениям. Поиск осуществляется по картосхеме, которая связана с изображениями каждого уровня.

Важной проблемой информационного обеспечения ГИС является периодичность. На рисунке 2 показана периодичность сбора информации для ГИС нефтеразработок [85].

Информационное обеспечение ГИС нефтеразработок Периодичность 3 Периодичность 2 Периодичность 1

Инструментальная съёмка

Цифровая карта масштаба 1:500

JUL фототриангуляция ▼

Стерео обработка снимков

Создание цифровых карт

Аэрофотосъёмка

Полевые работы по привязке снимков

Создание цифровых ортофотопланов I

Трансформирование аэрокосмических снимков

Космическая съёмка

Привязка космических снимков

Дешифрирование аэрокосмических снимков

Совмещение ортофотопланов и космических снимков

1яИле

Выявление изменений ситуаций

ГИС нефтеразработок

Рисунок 2 - Схема периодичности сбора данных для ГИС.

Таким образом, в информационном обеспечении нефтеразработок можно выделить два направления:

-обеспечение функционирования и технического обеспечения мест нефтеразработок и мониторинга за состоянием инженерных вооружений и влиянием нефтедобывающих комплексов на экологическую обстановку районов; -создание информационной основы для детального геологического изучения района, прогноза нефтеносности районов и оценки влияния глубинных геологических структур на состояние инженерно-технических сооружений.

В данной работе основное внимание уделено второй части информационного содержания банка данных.

Выделим основные характеристики информации помимо аэрокосмических снимков, которую необходимо хранить в банке данных.

В основу предлагаемого банка данных были заложены характеристики экзогеодинамического состояния инженерно-геологических условий. Чисто статическими являются такие компоненты, как генезис, возраст и литологический состав отложений. Такие инженерно-геологические компоненты как гипсометрическое положение, уклон поверхности, расчлененность характеризуют потенциальную способность инженерно-геологических комплексов к динамическому развитию. Микрорельеф, степень дренированности, растительность — определяют, в значительной мере, экзогеодинамическое состояние комплексов, являясь, одновременно их индикатором. Такие компоненты, как глубина уровня грунтовых вод, мощность СТС/СМС и наличие многолетнемерзлых пород, определяют ряд частных аспектов экзогеодинамического состояния комплексов, в особенности характер их возможного взаимодействия с инженерными сооружениями. [86, 88, 91,95, 106 и др.]

Основные материалы "Банка данных.", по перечисленным параметрам, включает в себя легенду "Карты инженерно — геологического районирования", основные закономерности всей территории и принципы выделения инженерно-геологических комплексов в разных областях.

Материалы дистанционного зондирования, накопленные в ведомственной ГИС, позволяют применять их для проектирования водоохранных зон (приложение Б, рисунок 2; приложение Г, рисунок 1), оформлять макеты горных отводов месторождений, использовать при лицензировании недр.

На рисунке 3-7 показана комплексная информация для изучения Спорышевского месторождения.

Рисунок 3 - Фрагмент синтезированного космического снимка SPOT 2004 г., совмещенного с прогнозным контуром поднятия, ленеаментными зонами и горным отводом месторождения.

Рисунок 4 — Места аварийных отказов нефтепроводов за период эксплуатации Спорышевского месторождения.

Рисунок 6 - Спорышевское месторождение. Схема уровня техногенного воздействия. месторождение. Схема блочного строения.

Рисунок 7 - Спорышевское месторождение. Карта устойчивости при родно -терри тор и ал ьн ы х комплексов. РОССИЙСКАЯ ."'•"^ДАРСТВЕННАЯ ОТЕКА

2.2 Методика создания структурно-геоморфологических карт по материалам аэрокосмических съемок

Структурно-геоморфологические исследования производятся на основе дешифрирования фотосхем и фотоснимков масштабов 1:50 000, 1:35 000 и 1:25 000 с использованием топографической основы масштабов 1:25 000, 1:50 000 и космических снимков масштаба 1:200 000, многозональных космических снимков (Landsat, SPOT).

• Совместный анализ и интерпретация сейсмических материалов и результатов дистанционных исследований производится при наличии временных разрезов и полей отметок по всем профилям с целью выбраковки линеаментов и плановой ориентировки результатов, выявленных на временных разрезах. Кроме того, производится анализ сопоставления контуров морфоаномалий и локальных структур либо локальных структурных осложнений.

В результате совместной интерпретации выделяются разломы, определяется их плановое и глубинное положение, а также выделяются участки, перспективные на обнаружение локальных структур по сейсмическим данным и по результатам дешифрирования, определяются точки заложения поисковых и разведочных скважин.

Современные разломы земной коры — это геологические объекты, для которых характерны горизонтальные и вертикальные смещения и ярко выраженные физические поля. Исследования вопросов сдвижения горных пород и техногенных землетрясений теснейшим образом связано с созданием геодинамических полигонов на нефтяных месторождениях. Одна из основных задач геодинамических полигонов - фиксирование смещений выявленных структурных блоков [90, 97, 108, 114]. Мировой опыт показал, что геодинамика связана, прежде всего, с взаимным горизонтальным смещением блоков друг относительно друга, активизацией разломов.

Рассмотрим методику составления карт динамически-напряженных зон и карт многолетнемерзлых пород, разработанную при непосредственном участии автора.

Методика создания карт динамически-напряженных зон включает следующие этапы:

1. Производится линеаментное дешифрирование спектрозональных разновременных и разномасштабных снимков. В ландшафте линеаменты выражены такими дешифровочными признаками, как спрямленные участки русел рек, берегов озер, ландшафтных и литологических границ. Им отвечают, также, линейно — ориентированные цепочки озер, полосы и зоны аномального развития растительности, гряд, уступов и других элементов ландшафта [35, 71, 65].

2.Проводится обязательный анализ гидрографической сети района работ в более крупном масштабе, чем основные исследования, т.к. гидрографическая сеть территории является чутким индикатором на активизацию неотектонических движений земной коры и подтверждает существование долго живущих разломов целым рядом аномальных своих элементов[88, 111].

3.Из всей совокупности линеаментов на космических снимках выделяются те, которые соответствуют структурам, проявленным в геологическом разрезе от глубины 3000 м до дневной поверхности.

4.При дешифрировании космических снимков выделяется система линеаментов. Затем выполняется анализ мощностей пластов, что позволяет определить соответствие линеаментов границам блоков, активных в неотектонический этап.

5. Для выявления разломов в осадочном чехле используются временные разрезы детальных сейсморазведочных работ, материалы радиолокационного профилирования и измерения напряженности электростатического поля горных пород.

6. Результаты всех исследований сопоставляются и по всей совокупности линеаментов, выделяются наиболее активные разломы земной коры — динамически напряженные зоны.

7. Выполняются полевые инженерно-геоморфологические наблюдения и статистический анализ суммарной аварийности сооружений и транспортных артерий нефтегазодобывающего комплекса.

Наиболее полно разработаны методика и технология аэрофотогеодезического обеспечения сейсморазведочных работ.

Развитие работ по геодинамическому районированию будет иметь прямой выход на оценку устойчивости линейных сооружений и возможных деформаций. Изучение аварийности нефтепромысловых систем показывает, что зоны повышенной опасности экзогенного происхождения — денудационных, эрозионных, аккумулятивных процессов в современном рельефе сосредотачиваются в зонах выходов на поверхность прямолинейных линеаментов, являющихся границей воздымающихся и опускающихся блоков земной коры. В этих же зонах концентрируются, одновременно, акустические, тепловые, магнитные, газовые поля, а за счет перетоков минерализованных вод и газов образуются электролиты, где проводником служат линейные инженерные сооружения и, таким образом, создаются благоприятные условия для электрокоррозии металла и разгерметизации трубопроводных систем.

Заключение

1.В работе выполнен анализ современных средств дистанционного зондирования, методов и алгоритмов цифровой обработки аэрокосмических снимков и других данных дистанционного зондирования, используемых при аэрокосмических исследованиях и организации регламентного и оперативного мониторинга территорий нефтегазовых месторождений.

2. Предложена структура банка аэрокосмических снимков и результатов наземных геологических исследований для комплексного мониторинга нефтегазоносных районов, формирования ведомственной многоуровневой ГИС.

3.Разработана методика применения комплексного анализа материалов космоаэрофотосъемки для прогнозирования экологического состояния природных ландшафтов нефтяных месторождений, состояния трубопроводного транспорта, техногенной нарушенности земель и т.д.

4. Разработана методика автоматизированного дешифрирования аэрокосмических снимков с использованием дополнительных данных. Предлагается хранить информацию о состоянии объекта в виде изображений, численно характеризующих состояние объекта.

5.Предложен оптимальный набор из разработанных методик создания структурно-геоморфологических карт для прогноза нефтеносных структур, применительно к районам нефтедобычи Западной Сибири. В качестве вспомогательных методик в цикле сейсморазведочных работ предложены способы построения карт многолетнемерзлых пород и динамически-напряженных зон.

Экспериментальные работы, выполненные на ряд месторождений, подтвердили эффективность предложенных методик. На основе созданной карты динамически-напряженных зон составлен прогноз аварийности трубопроводного транспорта на объектах нефтегазодобычи Ноябрьского региона, который подтверждается в период их эксплуатации, в том числе и на Спорышевском месторождении, автором диссертации в 1993 году были выполнены детальные аэрокосмогеологические исследования в пределах городской черты г.Ноябрьск и сделан прогноз нефтегазоносности территории. Прогнозный контур Спорышевского нефтяного месторождения по состоянию на 2005 г. полностью подтверждается. С выделенными линеаментными зонами на месторождении совпадают участки аварийных отказов нефтепроводов. В местах пересечений инженерных коммуникаций с предполагаемыми разломами за последние два года начали наблюдаться интенсивные порывы трубопроводов, так из 24 аварийных отказов нефтепроводов так или иначе 21 случай приурочен к выделенным динамически-напряженным зонам.

Предложенная методика рекомендована для выбора способов строительства линейных инженерных сооружений при проектировании обустройства новых месторождений.

6. Дальнейшее развитие комплексного анализа данных дистанционного зондирования связано с развитием методики комплексного дешифрирования цифровых снимков с применением дополнительных данных, созданием многовременных рядов наблюдений, а также продолжением исследований методики представления разнородных данных в виде матрицы чисел (цифровых изображений) с последующим применением стандартных процедур анализа данных.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Макарчук, Александр Леонидович, 2005 год

1. Яншин A.JI. Экологические проблемы: локальные и глобальные // Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века: Материалы науч. конф., посвящ. 85-летию акад. АЛ. Яншина. М., 1998. - С. 5 — 10.

2. Востокова Е.А. Картографирование по космическим снимкам и охрана окружающей среды. -М.: Недра, 1982. 160 с.

3. Яншин А.Л., Мелуа А.И. Уроки экологических просчетов. М.: Мысль, 1991.-429 с.

4. Яншин, А. Л. Научные проблемы охраны природы и экологии Текст. /А. Л. Яншин // Экология и жизнь. 1999. - №3.- С. 6-9.

5. Яншин А.Л., Зятькова Л.К. Основные направления аэрокосмических исследований природных комплексов Сибири и Дальнего Востока // Космические исследования природных комплексов Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, 1982. - С. 5 - 14.

6. Востокова Е.А., Сущеня В.А., Шевченко Л.А. Экологическое картографирование на основе космической информации. М.: Недра, 1988.-223 с.

7. Савиных, В. П. Геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования Текст. / В. П. Савиных, В. Я. Цветков. М: "Картгеоцентр" - "Геодезиздат", 2001. - 228 с.

8. Тикунов, В. С. Устойчивое развитие территорий картографо -геоинформационного обеспечения Текст. / В. С. Тикунов, Д. А. Цапон-Москва — Смоленск: Изд-во СГУ, 1999. 176 с.

9. Зятькова, Л. К. Геомониторинг природной среды Текст. Т. 1. / Л.К. Зятькова, И.В. Лесных.- Новосибирск, 2004. 375 с.

10. Ю.Макарчук, А.Л."Мониторинг природной среды территории деятельности ОАО "Ноябрьскнефтегаз" и новые технологии" Текст. / М.Д. Козориз, А.Л. Макарчук, В.П. Лаврусь, О.В. Лесковец. // Нефтяное хозяйство. -1997. № 12. - С.86 - 88.

11. Берлянт A.M. Картографический метод исследований природных явлений. Масква, Изд. МГУ, 1971,255 с.

12. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. Москва, Наука, 1984,320 с.

13. В.Виноградов Б.В. Космические методы изучения природной среды. Москва, Мысль, 1976.

14. Н.Виноградов Б.В. Преобразованная земля (аэрокосмические исследования). -М.: Мысль, 1981-296 с.

15. Картографирование по космическим снимкам и охрана окружающей среды. Под ред. Востоковой Е.К., Злобина Л.И., Кельнера Ю.Г. Москва, Недра, 1982.

16. Исследование природной среды космическими средствами. География. Методы космической фотосъемки. Москва, Изд. АН СССР, 1975, Т. 4,243 с.

17. Савиных, В. П. Аэрокосмическая фотосъемка Текст. / В. П. Савиных, А. С. Кучко, А. Ф. Стеценко. М.: "Картгеоцентр" - "Геоиздат", 1997. - 378 с.

18. Киенко, Ю. П. Космические съемки со спутника «Ресурс-Ф1М» Текст. / Ю. П. Киенко // Геодезия и картография. 2000. - №2. - С. 36 - 39.

19. Boullon. SPOT 5 HRS location perfonnance tuning and monitory principles // ISPRS Congress, In Stambul 2004.

20. B.M. Глушков, В.Б. Комаров, В.А. Старостин и др. Применение радиолокационной аэросъемки при геолого-географическихисследованиях. М-во геологии СССР Произв. геол. объединение «Аэрогеология». Лаб. аэрометодов. Л.: Недра, 1981. - 238 с.

21. Аэрометоды геологических исследований. Л., Недра, 1971. 704 с.

22. Комаров В.Б., Старостин В.А. Радиолокационная аэросъемка и перспективы ее развития как метода геологических исследований. В кн.: Применение новых видов аэросъемок при геологических исследованиях. Л., 1976, С. 56-72.

23. Астахова В.А. Выбор и использование материалов космических фотосъемок для целей экологического картографирования // Научно-технический сборник / ЦНИИГАиК. М., 1992. - С. 64 - 71.

24. Астахова В. А. Карта состояния окружающей среды на основе материалов космической фотосъемки. Общие вопросы // Ресурсно-экологическое картографирование Сибири на основе современных компьютерных технологий. Иркутск, 1993. - С. 44 - 45.

25. Jerome Е. Dobson. Commentary: A conceptual Framework for intergrating remote sensing, GIS, and geography // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol.59.-October 1993.-№ 10.-pp. 1491-1496.

26. Киенко, Ю. П. Основы космического природоведения Текст. / Ю.П. Киенко. М.: Геодезиздат, 1999. - 285 с.

27. Виноградов Б.В., Григорьев А.А. Теория и развитие метода аэрофотографической экстраполяции. Сб. «Аэрофотографическое эталонирование и экстраполяция». Изд. «Наука», Лен. отд., Л., 1967, 65 — 74.

28. Виноградов Б.В., Комаров В.Б. Примеры аннотации аэроснимков для накопления и систематизации опыта дешифрирования. Сб. «Аэрофотографическое эталонирование и экстраполяция». Изд. «Наука», Лен. отд., Л., 1967, 146-151.

29. Аэрокосмические исследования природных ресурсов Сибири и Дальнего Востока / Под ред. А.Л. Яншина. Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1979.-154 с.

30. Яншин А.Л., Зятькова Л.К. Развитие и использование аэрокосмических исследований природных явлений и ресурсов в Сибири и на Дальнем Востоке // Исследование Земли из космоса. 1980. — № 1. — С. 40 — 48.

31. Яншин А.Л., Зятькова Л.К. Использование аэрокосмической информации в тематических исследованиях программы «Сибирь» // Космические методы изучения природной среды Сибири и Дальнего Востока. — Новосибирск, 1982.-С.5-11.

32. Гук, А.П. Технология оперативного создания и обновления цифровых карт по радиолокационным снимкам Текст. / А. П. Гук, Г. Б. Мчеддишвшш // Геодезия и картография. 1993. - №5.- С. 29-32.

33. Гук, А. П. Фотограмметрическая обработка сканерных снимков Текст. / А. П. Гук Новосибирск, 1985.-81 с.

34. Радиолокационные методы исследования Земли / Под ред. Ю.А. Мельника. М.: Сов.радио, 1980. -262 с.

35. Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. М.: Сканэкс, 1997. 256 с.

36. Востокова Е.А. Роль космической информации в изучении пространственной структуры ландшафта // Изв. всесоюз. географ, об-ва. — Т. 117. Вып. 3.-1985. - С. 266 - 270.

37. Камышев, А. П. Методы и технологии мониторинга природно-технических систем Северо-Западной Сибири Текст. / А. П. Камышев. — М.: ВНИПИГАЗ ДОБЫЧА, 1999. 230 с.

38. Асмус. В. В. Прикладные задачи дистанционного зондирования в мониторинге природной среды Текст. / В. В. Асмус // Успехи соврем, естествознаний. — 2004.- №5,- С. 215-217.

39. Casestudy: spot Image. GeoEurope.- 2001.- Vol 10, № 4.- PP. 35-38

40. Шапиренко, И. В. Оценка устойчивости 111К на основе материалов аэрокосмической съемки, тезисы доклада на III международной конференции «Пилотируемые полеты в космос» Текст. / И. В. Шапиренко, М. Д. Козориз, В. П. Лаврусь.- М.: Звездный городок, 1997.

41. Пяткин, В. П. Дистанционное зондирование: количественный подход Текст. / Под ред.В.П. Пяткин, О.А. Юдина; пер. с англ. М.: Недра, 1983. -415 с.

42. A. Mandan. The current and future SPOT program. ISPRS workshop. Hanover -Oct 2003.

43. Белов, M.A. IKONOS первый коммерческий спутник ДЦЗ высокого разрешения Текст. / М. А Белов // Геопрофи. - 2004. - №6. - С. 15-18.

44. Аванесов, Г. А. Цифровые аэросъемочные комплексы Текст. / Г. А. Аванесов, Ю. П. Киенко // Геопрофи. 2004. - JV« 1. - С. 5-12.

45. Fraser C.S., Dare D.M., Yamakawa Т. Digital surface modeling from SPOT 5 HRS imagery using the affin progective model.

46. Автоматизированная обработка изображений природных комплексов Сибири / Под ред. A.JI. Яншина и В.А. Соловьева. Новосибирск: Наука, 1988.-224 с.

47. Можаев Б.Н. Место аэрокосмических методов в структуре региональных геологических исследований в СССР // Обзор ВИЭМС. Общая и региональная геология, геологическое картирование. М., 1980. - 32 с.

48. Грузинов, В. С. Разработка технологии геоинформационного картографирования по материалам космических фотосъемок Текст.: автореф. дис. / В. С. Грузинов. М., 1999.- 24 с.

49. Boudoin, М. Shroeder, С. Valorge, М. Bernnard, V. Rudowsky. The HRS-SAP miniative: Aseinfifie assessment of the High Resolution Stereoscopic instrument on board of SPOT 5 by ISPRS investigators.

50. Гук, А. П. Цифровая обработка снимков Текст. / А. П. Гук. — Новосибирск: СГГА, 1987. 82 с.

51. Прэтт, У. Цифровая обработка изображений Текст. В 2-х т. Т. 1,2/ У. Прэтт. М.: Мир, 1982. - 670 с.

52. Майкл Н. Де Мере. Географические информационные системы Текст. / Майкл де Мере. М.: Дата, 1999. - 490 с.

53. Charles Alverson. The view from the commission: setting environmental data standards / Charles Alverson // GIS Егоре. -1995. -Vol. 4, № 8. pp.38 - 40.

54. Кашкин В.Б., Сухинин А.И. Дистанционное зондирование Земли из космоса. Цифровая обработка изображений: Учебное пособие. М.: Логос, 2001.-264 с.

55. Цифровой фотограмметрический комплекс для создания и обновления карт Текст. / А. П. Гук, В. С. Коркин, М. А. Белошапкин, Н. А. Горшков, В. А. Самушкин, А. В. Кирзо // Геодезия и картография,- 1996.- № 12 — С. 29-31

56. Журкин, И. Г. Автоматизация обработки аэрокосмической информации Текст. / И. Г. Журкин, Н. К. Шавенько.- М.: МИИГАиК, 1989.- 148с.

57. David S. Scopp, Paul Е. Frey. MC&G Standardization Activities within the Department of Defense. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing.- Vol. 58, № 8.- August 1992. pp. 1121-1123.

58. Живичин А.Н., Соколов B.C. Дешифрирование фотографических изображений. М.: Недра, 1980. - 254 с.

59. Доливо-Добровольский А.В., Стрельников С.И. Роль космических снимков при изучении линейных и кольцевых структур. В кн.: Исследование природной среды космическими средствами. Геология и геоморфология. Т. 5. М., 1976, С. 184-202.

60. Дистанционные исследования и картографирование структуры и динамики геосистем. Иркутск: Издательство Института географии СО РАН, 2002. — 188 с.

61. Manuel of photogrammetry Third edition Текст. // American Society of Photogrammetry 1985. 1056 p.

62. Лобанов, A. H. Фотограмметрия Текст. / A. H. Лобанов- M.: Недра,-1984.-552 с.

63. Брюханов A.B., Господинов Г.В., Книжников Ю.Ф. Аэрокосмические методы в географических исследованиях. М.: Изд-во МГУ, 1982. — 231 с.

64. Гонин Г.Б. Космическая фотосъемка для изучения природных ресурсов. Ленинград, Недра, 1980. 320 с.

65. Михайлов Е.М., Рамм Н.С. Аэрометоды при геологических исследованиях. Москва, Недра, 1975, 199 с.

66. Фотограмметрическая обработка и дешифрирование аэроснимков. Под ред. ГонинаГ.Б. Москва, Наука, 1967, 168 с.

67. Бондур В.Г., Савин А.И. Концепция создания систем мониторинга окружающей среды в экологических и природоресурсных целях // Исследование Земли из космоса. 1992. - № 6. - С. 36 - 40.

68. Журкин И.Г., Цветков В.Я. Информационное моделирование в ГИС для обработки данных дистанционного зондирования // Исследование земли из космоса. 1998. - № 6. - С. 66 - 72.

69. Кац Я.Г., Рябухин А.Г., Трофимов Д.М. Космические методы в геологии. М.: Изд-во МГУ, 1976. 246 с.

70. Алберт, А. Регрессия, псевдоинверсия и реккурентное оценивания Текст. / А. Алберт.-М.: Наука, 1977.

71. Фомин Я.А., Тарловский Г.Р. Статистическая теория распознавания образов. М.: Радио и связь, 1986. 264 с.

72. Зятькова JI.K. Геолого-геоморфологические методы выявления локальных структур центральной части Западно-Сибирской низменности. Изд. СО АН СССР, 1961, 77 с. (Труды Института геологии и геодезии СОАНСССР, вып. 14.)

73. Зятькова JI.K. Отражение рифтообразных структур фундамента в современном рельефе Западной Сибири // Проблемы геоморфологии в четвертичной геологии Северной Азии Новосибирск: Наука, 1976. — С. 62-67.

74. Зятькова JI.K. Структурно-геоморфологические исследования новейших структур в Западной Сибири // Эволюция структур, их происхождение и типизация Новосибирск: Наука, 1976. - С. 164 — 172.

75. Зятькова JI.K. Структурная геоморфология Западной Сибири. -Новосибирск: Наука, 1979. 200 с.

76. Методика изучения и прогноза экзогенных геологических процессов / Под ред. А.И. Щеко, С.Е. Гречищева. -М.: Недра, 1988. 214 с.

77. Козориз, М. Д. Разработка и исследование технологий инвентаризации нефтяных месторождений по материалам аэрокосмических съемок Текст.: дис. канд. техн. наук. Новосибирск. СГГА, 2003. - 150 с.

78. Альтер С.И. Ландшафтный метод дешифрирования аэроснимков. — М.: Наука, 1966.-88 с.

79. Аристархова Л.Б. Морфоструктурный анализ в связи с оценкой экологической обстановки в районах освоения нефтегазовых месторождений // Эколого-геоморфологические исследования /МГУ. М., 1995.-С. 111 — 122.

80. Аристархова Л.Б. Активные разрывные нарушения и экологическая уязвимость нефтегазоносных территорий // Геоморфология. — 1997. — №4. -С. 19-27.

81. Козлов В.В. Геоэкологические процессы в аспекте применения космической фотоинформации // Научно-технический сборник по геодезии, аэрокосмической съемки и картографии / ЦНИИГАиК. — М., 1994.-Кн. 2.-С. 132-144.

82. Современные изменения в литосфере под влиянием природных и антропогенных факторов Текст. / В. И. Орлов И.И. и др.; гл. ред. В. И Осипов. М.: Недра, 1996,- 222с.

83. К. Kohm. Modulation Transfer Function measurement Method and Results For the ORB VIEW 3 Hight Resolution Imaging Satellite.

84. DiK, MaR, R. Li Rational functions and potential for rigorous sensor model recovery. Photogrammetric engineering and Remote Sensing 2003, Vol 69. N1, p. 33-41.

85. Флоренсов Н.А. Скульптуры земной поверхности. М.: Наука. - 1983. -174 с.

86. Zhurkin I.G.„ Zaitsev A. A. Geometric Calibration of Photographic Images. Earth Observation and Remote Sensing.- 1998.- Vol.15.- pp. 243-248.

87. ЮО.Дробышев Ю.П., Пухов B.B. Преобразования таблиц в анализе данных. -В сб.: Труды II Международного симпозиума по анализу данных и информатике. Изд. ИРИА, Франция, 1979.

88. Николаев В.А. Геоморфологические формации и пути рационального освоения и охраны земельных ресурсов южных равнин Западной Сибири // Геоморфологические формации Сибири / ИГиГ СО АН СССР. -Новосибирск, 1978. С. 8 - 40.

89. Макарчук, A.JI. Разработка методики выявления нефтезагрязнений по космическим снимкам на основе метода главных компонентов Текст. /

90. A.П. Гук, A.JL Макарчук. // Материалы научно-техн. конф. «Проблемы метрологического обеспечения топографо-геодезического производства и землеустроительных работ». Новосибирск-17-21 декабря 2001.-С.71 -72.

91. Макарчук, АЛ. О создании геоэкологического деформационного мониторинга при освоении месторождений нефти Текст. / М.Д. Козориз,

92. B.П. Лаврусь, А.Л. Макарчук, О.В. Лесковец // Материалы научно-тех. конф. «Неделя горняка». Москва: Горный государственный университет, 1999.-С. 25-27.

93. Доливо-Добровольский А.В. Комплексное истолкование материалов аэро- и космических съемок. — В кн.: Методическое руководство по геологической съемке масштаба 1:50 000. JL, 1978. С. 35-45.

94. Аристархова Л.Б. Геоморфологические исследования при поисках нефти и газа. Москва, Изд. МГУ, 1979.

95. Касьянова Н.А., Кузьмин Ю.О. Современная аномальная геодинамика недр и ее влияния на объекты нефтегазового комплекса. Москва, АОЗТ «Геоинформмарк», 1996, 54 с.

96. Космическая информация в геологии. Под ред. Трифонова В.Г. и др. Москва, Наука, 1985, 536 с.

97. Ласточкин А.Н. Неотектонические движения и размещение залежей нефти и газ. Ленинград, Недра, 1974, 64 с.

98. Мещеряков Ю.А. Структурная геоморфология равнинных стран. Москва, Наука, 1965,389 с.

99. Применение аэрогеологических и морфометрических методов для изучения неотеетоники и глубинного строения Русской платформы. Под ред. Раскатова Г.И. Изд. ВГУ, 1973, 104 с.

100. Протасьева И.В. Применение аэрометодов для изучения форм рельефа в области распространения многолетнемерзлых горных пород. Труды лаборатории аэрометодов, Ленинград, 1959, Т. VIII, С. 190- 192.

101. Раскатов Г.И. Прогнозирование тектонических структур фундамента, чехла древних платформ и форм погребенного рельефа средствами геолого-геоморфологического анализа. Изд. ВГУ, 1972, 108 с.

102. Философов В.П. Основы морфометрического метода поисков тектонических структур. Изд. СГУ, 1975,232 с.1. Рисунок A.l1. Рисунок А.21. НI

103. Рисунок А.З -Спорышевское месторождение Фрагмент космического снимка SPOT 5 2004 г.

104. Рисунок А.4 Космический снимок Spot-5 2004г с полным обустройством Спорышевского месторождения и прогнозным контуром нефтеносности.

105. Рисунок А.5 Спорышевское месторождение. Фрагмент аэрофотоснимка с прогнозным контуром поднятия и линеаментными зонами.

106. Рисунок А.6 Спорышевское месторождение. Фрагмент карты линеаментных зон и аварийности на трубопроводах.

107. Рисунок А.7 Спорышевское месторождение. Карта распространения многолетнемерзлых пород.

108. Рисунок А.8 Спорышевское месторождение. Геоботаническая карта.

109. Рисунок А. 10 Спорышевское месторождение. Карта гидроизогипс первого от поверхности водоносного горизонта.

110. Рисунок А.11 Спорышевское месторождение. Карта изогипс первого от поверхности водоупора.

111. Рисунок А.12 Спорышевское месторождение. Схема блочного строения.rfr

112. Рисунок А.13 Спорышевское месторождение. Схема уровня техногенного воздействия.

113. Рисунок А. 14 Места аварийных отказов нефтепроводов за период эксплуатации Спорышевского месторождения.

114. Рисунок А. 15 Спорышевское месторождение. Карта устойчивости природно-территориальных комплексов.