Создание центра космического мониторинга для решения задач нефтегазовой отрасли

      Комментарии к записи Создание центра космического мониторинга для решения задач нефтегазовой отрасли отключены

Создание центра космического мониторинга для решения задач нефтегазовой отрасли

№1(2), 2009 г.

М. А. Болсуновский

Освоение новых нефтяных и газовых месторождений идет, по большей части, в районах Дальнего Востока и Сибири, наряду с этим значительные неприятности появляются при дальнейшей эксплуатации и геологоразведке месторождений из-за жёстких климатических условий. Интенсификация работ требует кроме этого повышенного внимания к вопросам экологической безопасности чтобы сохранить неповторимые биологические ресурсы и природные комплексы региона.

В непростых природно-экологических условиях серьёзным средством для ответа практических задач делается дистанционное зондирование Почвы (ДЗЗ) большого пространственного разрешения с современных космических аппаратов (КА). направляться подчернуть, что ДЗЗ относится к одной из самый удачно и динамично развивающихся отраслей современного информационного общества [1–5].

На данный момент возможно выделить пара главных тенденций в развитии ДЗЗ:

  • резкое повышение количества КА ДЗЗ на орбите;
  • развитие национальных программ ДЗЗ, появление новых «игроков»;
  • развитие совокупностей получения, предоставления и обработки данных потребителям;
  • улучшение главных черт аппаратуры ДЗЗ и качества;
  • появление КА ДЗЗ очень высокого разрешения нового поколения;
  • появление радиолокационных КА ДЗЗ очень высокого разрешения с возможностью интерферометрической обработки;
  • совершенствование разработок обработки;
  • повышение скорости передачи данных;
  • сокращение времени поставки данных потребителю – развитие концепции «виртуальных станций»;
  • широкое применение сетевых возможностей и технологий интернета и т. д.

ПРИМЕНЕНИЕ ДАННЫХ ДЗЗ В НЕФТЕГАЗОВОЙ СФЕРЕ

Эти ДЗЗ активно применяются в разных сферах деятельности, среди них и очень удачно, в нефтегазовой сфере. Сложность получения разнообразной пространственно-распределенной (а также геолого-геофизической) информации, в особенности в труднодоступных районах, классическими способами повышает значение разработок дистанционного получения данных. Пространственная информация, приобретаемая средствами ДЗЗ в разных диапазонах электромагнитного спектра, характеризует спектральный образ объектов (а также геологических) и физические процессы, проистекающие на поверхности и в недрах Почвы, что в совокупности с классическими способами дает интегральную картину, обрисовывающую их состояние, влияние и состав экзогенных и эндогенных факторов.

При освоении месторождений космические снимки употребляются на всех этапах работ – от проектирования, разработки, эксплуатации впредь до консервации. На стадии принятия ответов об участии в проекте эти ДЗЗ разрешают взять неспециализированную оценку территории (размещение, природные условия, наличие коммуникаций, промышленных объектов и жилых массивов, геологическая изученность). Повторяющиеся съемки снабжают мониторинг территории месторождений во времени.

Особенное значение сейчас покупают радиолокационные эти ДЗЗ. Оперативность получения актуальной пространственной информации о земной поверхности есть одним из ответственных требований, предъявляемых к современным данным ДЗЗ наровне с высоким пространственным разрешением, и геометрической точностью. Как раз оперативность есть одним из главных преимуществ радиолокационных совокупностей ДЗЗ [6].

Кроме этого направляться подчернуть, что радиолокационные эти разрешают определять мельчайшие вертикальные смещения (впредь до нескольких сантиметров), что есть альтернативой дорогостоящим и трудозатратным наземным измерениям. Такие эти имеют неоценимое значение при геологоразведочных работах.

На данный момент идет активное развитие общемировой группировки коммерческих радиолокационных совокупностей. Еще пара лет тому назад на орбите пребывало лишь три спутника среднего разрешения, трудящихся в радиодиапазоне, на данный момент же дешёвы эти с восьми радиолокационных спутников, причем пространственное разрешение изображений достигает 1 м (КА TerraSAR-X, Германия и КА COSMO-SkyMed 1–4, Италия).

Возможно выделить целый комплекс задач, решаемых с применением разработок ДЗЗ, чтобы повысить эффективность и качества принятия управленческих ответов в нефтегазовой отрасли:

  • разведка углеводородных ресурсов;
  • оценка сейсмической стабильности региона;
  • планирование работы при проведении геологоразведочных геофизических исследований и работ;
  • планирование развития нефте– и газодобывающей, транспортной, перерабатывающей инфраструктуры;
  • опись запасов углеводородов, оценка продуктивности нефтегазоносных перспектив и районов их освоения;
  • контроль и оценка экологического состояния территорий в районах транспортировки и добычи нефти и газа;
  • контроль состояния инфраструктуры (рис. 1);
  • контроль использования и определение границ лицензионных участков;
  • планирование и эксплуатации трубопроводов и контроль прокладки;
  • картографирование и обнаружение протечек нефтепроводов;
  • контроль состояния действующих нефтепроводов;
  • оценка ущерба и ликвидация аварий;
  • создание и обновление картографического материала на территории освоения до масштаба 1:2000 включительно;
  • применение в качестве картографической базы для построения геоинформационных совокупностей (ГИС) разного уровня.

Рис. 1. Анализ состояния элементов инфраструктуры нефтехранилища по снимку с КА QuickBird

Большое значение имеет применение данных ДЗЗ при ответе экологических мониторинга и задач состояния внешней среды. Для экологического анализа употребляются как пространственные и радиометрические особенности изображений, приобретаемых со спутников, так и спектральные составляющие, каковые разрешают приобретать дополнительные эти при дешифрировании снимков за счет комбинации отдельных спектральных каналов.

Большое значение имеет применение данных ДЗЗ для ответа экологических мониторинга и задач состояния внешней среды. Для экологического анализа употребляются как пространственные и радиометрические особенности изображений, приобретаемых со спутников, так и спектральные составляющие, каковые разрешают приобретать дополнительные эти при дешифрировании снимков за счет комбинации отдельных спектральных каналов (рис. 2).

Рис. 2 Экологический мониторинг в зоне строительства и эксплуатации промышленного объекта (мультиспектральный снимок со спутника IKONOS, синтезированное изображение с разрешением 1 м)

ЦЕНТР КОСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В НЕФТЕГАЗОВОМ КОМПЛЕКСЕ

Современный уровень методов исследования и развития средств Почвы из космоса, программных комплексов обработки космических данных и широкое распространение ГИС разрешают приобретать как следует новую данные о состоянии территорий, объектов, динамике и процессах их трансформации. Наряду с этим нужны и новые методологические системные подходы для комплексных изучений, эффективного управления и анализа регионами и отраслями, в том числе и в процессе освоения нефтегазовых месторождений.

Создание Центров космического мониторинга (ЦКМ), концепцию которых предлагает компания «Сов зонд», – ключ к комплексному ответу этих задач [7].

Основная цель деятельности ЦКМ – получение, анализ и обработка своевременных данных ДЗЗ из космоса в целях предоставления самая полной, актуальной и объективной информации о природно-ресурсном потенциале, экономическом и экологическом состоянии региона для принятия управленческих ответов.

В рамках деятельности ЦКМ нефтегазовой отрасли решаются следующие главные задачи:

  • своевременное получение данных ДЗЗ, самый полно снабжающих мониторинг тех либо иных видов природных ресурсов, экологических неприятностей, ЧС;
  • первичная обработка данных ДЗЗ, их подготовка к последующему автоматизированному и интерактивному дешифрированию, и визуальному представлению для управленческих органов производственных структур (а также исследовательских, геологоразведочных и т. д.);
  • глубочайший автоматизированный анализ данных ДЗЗ для подготовки многих аналитических картографических материалов по разной тематике, определения разнообразных статистических параметров;
  • подготовка аналитических отчетов, презентационных материалов на базе данных космической съемки территории, формирование рекомендаций и предложений согласно решению тех либо иных неприятностей, привлечению инвестиций, перераспределению средств и сил, вкладываемых в те либо иные направления.

ЦКМ воображает высокопроизводительный комплекс программно-аппаратных средств, что разрешает оперативно приобретать и обрабатывать эти ДЗЗ, а также радиолокационные, есть масштабируемой совокупностью и легко возможно укомплектован для ответа новых задач.

В состав ЦКМ входят следующие совокупности (рис. 3):

  • обработки и получения информации в реальном времени;
  • динамического отображения информации в геоинформационной среде;
  • Информационно-аналитической помощи принятия ответов;
  • управления и связи.

Рис. 3 Структура ЦКМ

ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ и СИСТЕМА Получения В реальном времени

Работа совокупности обеспечивается станцией виртуального приема, дающей возможность клиенту самостоятельно осуществлять планирование съемки и приобретать эти (рис. 4).

Рис. 4 Станция виртуального приема

Главным преимуществом при применении станций виртуального приема есть оперативность заказа съемки, и отсутствие необходимости в приобретении дорогостоящего оборудования. Клиенту предоставляется ПО, которое имеет несложной и эргономичный интерфейс.

Применяя Интернет, возможно резервировать ресурс спутника под личные задачи, осуществлять планирование периодов проведения новой съемки на интересующие территории, каждый день отслеживать исполнение новой съемки заданной территории, разбирать и загружать отобранные снимки на компьютер. Огромным преимуществом данного сервиса для многих организаций есть возможность своевременного получения данных ДЗЗ сотрудником, находящимся в любой точке мира, и заказ съемки любой мира и территории России.

Хорошую возможность для задач мониторинга имеет группировка из пяти мини-спутников RapidEye, каковые были запущены 29 августа 2008 г. Компания RapidEye AG (Германия) – обладатель группировки спутников предоставляет потребителям эти ДЗЗ различного уровня обработки: от необработанных снимков до ортотрансформированных на базе цифровых моделей рельефа изображений (с радиометрической и геометрической калибровкой). Новая группировка спутников делает съемку одного и того же района Почвы с периодичностью 24 ч с ежедневной площадью покрытия 4 млн кв. км. Маневренность аппаратов, громадные площади съемки, возможность ежедневного мониторинга, и высокое пространственное разрешение (до пяти метров) делают применение данных, взятых от группировки спутников RapidEye, в особенности перспективными в нефтегазовой и других отраслях.

СОВОКУПНОСТЬ ДИНАМИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЕ

Совокупность динамического отображения информации предлагается строить на базе сервиса ImageConnect (DigitalGlobe, США), разрешающего обеспечить мультипользовательский доступ к точным данным со спутников QuickBird (пространственное разрешение 61 см в панхроматическом режиме) и WorldView-1 (пространственное разрешение 50 см) из ГИС-среды предприятия (рис. 5).

Рис. 5 Порядок работы с ImageConnect

Сервис ImageConnect есть неповторимым расширением к ГИС, разрешающим загрузить пространственно привязанные космические изображения большого разрешения в ГИС-среду пользователя из архива компании DigitalGlobe. Наряду с этим происходит мгновенное отображение спутниковых данных в программном обеспечении клиента с автоматическим преобразованием в нужную проекцию (установленную в программе на момент отбора данных). ImageConnect совместим с программным обеспечением компаний ESRI (ArcGIS 8.x и 9.x), MapInfo (MapInfo Professional v.8 and v8.5), Autodesk (AutoCAD Map 3D 20062008) и др. [8].

ImageConnect разрешает:

  • организовать одновременный многопользовательский доступ к базе данных ДЗЗ;
  • обеспечить интеграцию с пользователями геоинформационных совокупностей;
  • значительно снизить цена данных ДЗЗ;
  • избежать затрат на архивирование терабайтов разрешённых и обеспечить одновременный доступ удаленных филиалов предприятия;
  • взять особые условия на исполнение новой съемки любой территории клиента со спутников QuickBird и WorldView-1.

СОВОКУПНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ ПРИНЯТИЯ ОТВЕТОВ

Комплексная обработка космической информации и результатов наземных измерений есть базой для получения данных, предназначенных для тематических исследований и дешифрирования, проводимых с целью получения объективной информации о текущем состоянии территории. Результаты обработки интегрируются в тематические ГИС с целью проведения получения и всестороннего анализа ин формации о динамике развития хороших и негативных процессов.

Функционирование совокупности информационно-аналитической помощи принятия ответов обеспечивается программными ответами для анализа и обработки данных:

  • INPHO (INPHO, Германия) – полнофункциональная фотограмметрическая совокупность;
  • ENVI (ITT Visual Information Solutions, США) – программный комплекс для обработки данных ДЗЗ и их интеграции с данными ГИС;
  • MicroStation (Bentley Systems, США) – опытная САПР с полнофункциональными геоинформационными возможностями.

Программный комплекс INPHO рекомендован для всех стандартных задач, решаемых в цифровом фотограмметрическом проекте, включая геокодирование, создание цифровых моделей рельефа (ЦМР), ортотрансформирование и стереоскопическую оцифровку [9].

INPHO поддерживает широкий спектр цифровых данных, включая отсканированные аэрофотоснимки, эти, приобретаемые с цифровых авиационных камер и разных космических аппаратов ДЗЗ.

Главным преимуществом совокупности INPHO есть строгое математическое моделирование с целью достижения наивысшей точности обработки, и четко выстроенный рабочий высокая степень и процесс автоматизации с целью достижения наивысшей производительности.

Главные компоненты фотограмметрической совокупности INPHO:

  • ApplicationsMaster – ядро совокупности, разрешающее трудиться со всеми модулями;
  • MATCH-AT – модуль для всецело автоматизированного процесса аэротриангуляции;
  • MATCH-T – модуль для построения точных ЦМР;
  • DTMaster – редактирования и контроля эффективный модуль качества более чем 50 миллионов точек ЦМР;
  • OrthoMaster – точное производство ортотрансформированных изображений по данным авиационной либо космической съемки;
  • OrthoVista – замечательный и высокоавтоматизированный инструмент для мозаик и ортофотопланов;
  • Summit Evolution – усовершенствованный цифровой стереоплоттер для векторизации объектов местности по стереопарам аэро– и космических снимков конкретно в среде AutoCAD либо MicroStation.

Программный комплекс ENVI, предназначенный для анализа мультиспектральных и гиперспектральных изображений, включает самый полный комплект функций для обработки данных ДЗЗ и их интеграции с данными ГИС. Диапазон задач, решаемых посредством ПК ENVI, достаточно широк: от ортотрансформирования и пространственной привязки изображения до получения нужной информацим и ее интеграции с данными ГИС [10].

Преимуществом программного комплекса есть наличие эргономичных методов автоматической векторизации результатов классификации, что особенно принципиально важно при своевременном анализе результатов в современных ГИС.

Отличительной изюминкой ENVI есть наличие языка и открытая архитектура программирования IDL (Interactive Data Language), благодаря которому возможно значительно расширить функциональные возможности программы для ответа специальных задач, создавать личные и автоматизировать существующие методы обработки разрешённых и выполнять пакетную обработку данных. Открытая архитектура ENVI снабжает удобство обработки и предоставляет пользователю возможность скоро и просто узнавать необходимую информацию.

К преимуществам ENVI кроме этого направляться отнести интуитивно понятный графический интерфейс, разрешающий кроме того начинающему пользователю скоро освоить нужные методы обработки данных.

Имеется возможность упростить, перестроить, русифицировать либо переименовать пункты меню ENVI и модифицировать интерфейс пользователя. Очень направляться отметить специальный модуль SARscape, предназначенный для обработки радиолокационных данных, взятых радарами с синтезированной апертурой (SAR).

Радиолокационные эти разрешают приобретать данные о земной поверхности при любых погодных условиях, и освещенности, что особенно актуально для северных и дальневосточных регионов России.

ПО SARscape создано как дополнительный модуль к программному комплексу ENVI. Отличительной изюминкой SARscape есть совмещения и возможность обработки радиолокационных данных, взятых из любых предшествующих, существующих и будущих космических совокупностей, что разрешает создавать специальную продукцию с самая полной информацией. Благодаря современным методам, реализованными в ENVI, обеспечивается полная совместимость между информацией, созданной на базе радиолокационных и оптических данных, что разрешает сказать о SARscape как о полноценном и замечательном средстве для обработки данных ДЗЗ.

Результаты обработки данных ДЗЗ интегрируются в тематические ГИС, каковые предназначены для информационно-аналитической помощи принятия ответов. Универсальным программным комплексом, что, с одной стороны, имеет много возможностей совокупностей автоматизированного проектирования (САПР), а с другой – функциональность ГИС, есть MicroStation.

К главным преимуществам MicroStation возможно отнести следующие:

  • базой ПО есть ядро твердотельного геометрического моделирования Parasolid, признанное одним из лучших в мире;
  • простота операций при трехмерном проектировании;
  • передовая разработка визуализации сложных трехмерных построений;
  • развитые возможности проектирования поверхностей сплайнового и составного типов, усовершенствованная совокупность операций с поверхностями;
  • несложная организация стилей линий: стили неизменно видны, отсутствует необходимость устанавливать масштаб для стиля линии, имеется встроенная совокупность редактирования стилей;
  • полная помощь формата DWG;
  • интеграция с другими программно;
  • создание собственных приложений посредством языка программирования MDL;
  • простота в изучении.

Центральным звеном ГИС-архитектуры Bentley есть приложение Bentley Geospatial Server, которое разрешает объединять пространственные и иные эти, изображения и различные документы. Оно предназначено для в организации централизованной защищенной информационной среды, снабжающей управление, индексирование, графическое отображение и редактирование громадных количеств структурированных и неструктурированных данных.

Bentley Geospatial Server применяет базирующийся на индексировании федеративный подход к управлению информацией, что разрешает хранить ее в структурированном виде, осуществлять поиск, редактирование и просмотр данных с применением инструментов, запускаемых конкретно через интерфейс настольных приложений. Поиск разрешённых может осуществляться с применением как пространственных, так и непространственных параметров [11].

Среди настольных ГИС-приложений Bentley Systems возможно выделить кроме этого Bentley Map (ГИС-среда для, анализа и управления пространственных данных), Bentley Descartes (приложение для работы с растровыми изображениями), Bentley PowerMap (программа для полномасштабной работы со всеми видами карт) и др.

Управления и СИСТЕМА Связи

Для решения проблемы передачи изображений громадных количеств (а также данных ДЗЗ) и работы с ними в полной мере подходит совокупность скоростной передачи цифровых данных IAS (Image Access Solution), созданный корпорацией ITT Visual Information Solutions (США).

Для сжатия изображений IAS применяет формат нового поколения JPEG 2000, что есть западным стандартом сжатия данных (ISO/IEC 15444). большая манёвренность и Качество сжатия выгодно отличают JPEG 2000 от формата JPEG DCT (Discrete Cosine Transform). Применение формата JPEG 2000 разрешает IAS урегулировать вопросы ограничения в обработке и памяти, и пропускной способности совокупностей связи.

Применяя передовые разработки скоростной передачи данных, IAS передает данные на громадные расстояния значительно стремительнее классических способов, кроме того при больших ограничениях пропускной свойстве совокупностей связи. В следствии существенно уменьшается время между передачей и приёмом данных, что разрешает оперативно и совершенно верно принимать решения при оценке той либо другой чрезвычайной ситуации.

Хорошим средством с целью проведения заседаний по принятию своевременных управленческих ответов помогает программно-аппаратный комплекс TouchTable (TouchTable, Inc., США). TouchTable (рис. 6) представляет собой специальный компьютер с громадным сенсорным монитором большого разрешения, что идеально подходит для работы с ГИС. Он является устройством отображения и ввода информации.

Управление работой комплекса происходит посредством прикосновений пальцев рук к поверхности монитора, что находится в горизонтальной плоскости, т. е. в виде стола, что делает эргономичным анализ и просмотр отображаемых пространственных данных группой людей.

Рис. 6. Программно-аппаратный комплекс TouchTable

Основной изюминкой TouchTable есть неповторимый комплект пользовательских возможностей. К примеру, масштабирование легко выполняется перемещением пальцев рук (к центру – масштаб значительно уменьшается; от центра – возрастает), трехмерный режим обеспечивается без применения стерео очков, имеется кроме этого возможность делать проходы «и» виртуальные «облёты» и т. д. Инфракрасные датчики различают прикосновения с точностью до 1 кв. мм.

Запатентованное ПО TouchShare, базирующееся на разработках компаний ESRI, Leica и TouchTable, поддерживает клиентский интерфейс, интегрируется в другие программные приложения, имеет интерактивное меню. возможность и Хорошая обзорность разных способов визуализации пространственных разрешённых позволяют достичь сотрудничества и лучшего взаимопонимания группе людей. Сетевое применение устройств позволяет удаленно трудиться нескольким экспертам в одном виртуальном пространстве, применяя ноутбуки и КПК, совместимые с TouchTable.

Перечень литературы:

  1. Баранов Ю.Б., Кантемиров Ю.И., Киселевский Е.В., Болсуновский М.А. Построение ЦМР по итогам интерферометрической обработки радиолокационных изображений ALOS PALSAR // Геопрофи. – 2008. – № 1. – C. 31-34.
  2. Баранов Ю.Б., Кантемиров Ю.И., Киселевский Е.В., Болсуновский М.А. Построение ЦМР по итогам интерферометрической обработки радиолокационных изображений ALOS PALSAR // Геопрофи. – 2008. – № 2. – С. 19-23.
  3. Болсуновский М.А. Перспективные направления развития дистанционного зондирования Почвы из космоса // Новости космонавтики. – 2007. – №11. – С. 42-43.
  4. Болсуновский М.А., Любимцева С.В. Космические съемки на пике высоких разработок // Космический курьер. – 2007. – № 4. – С. 46-47.
  5. Серебряков В.Б. Использование космических данных в комплексе поисковых работ на газ и нефть (http://www.sovzond.ru/dzz/publications/543/3807.ht ml).
  6. Трофимов Д.М., Никольский Д.Б., Захаров А.И. Возможности и результаты применения на практике спутниковой радиолокационной съемки и интерферометрии при геологоразведочных работах на газ и нефть // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2009. – № 1. – С. 25-29.
  7. Серебряков В.Б. Региональный центр космического мониторинга // Пространственные эти. – 2008. – № 1. – С. 52-55.
  8. Элердова М.А. Новые сервисы и ПО для прямого доступа к точным данным с КА QuickBird и WorldView1 // Геопрофи. – 2008. – № 3. – С. 32-34.
  9. Лютивинская М.В. Фотограмметрический комплекс INPHO (Германия) – передовое ответ для обработки аэро– и космических снимков // Пространственные эти. – 2008. – № 3. – С. 48-51.
  10. Болсуновский М.А., Колесникова О.Н. Применение программного комплекса ENVI для обработки данных дистанционного зондирования // Пространственные эти. – 2006. – № 3. – С. 42-43.
  11. Колесникова О. Н., Беленов А. В. Решения компании Bentley Systems для геоинформационных проектов и картографии // Геопрофи. – 2007. – № 3. – С.18-20.

Информационные технологии дошли до сельского хозяйства


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: