Базовые векторные тематические слои геоинформационной модели для оценки экологического состояния острова Пираллахи

В настоящее время достаточно много внимания уделяется проблеме обнаружения и идентификации пятен нефти и нефтепродуктов на поверхности моря [1, 2, 3, 7]. Это связано с негативным влиянием нефти на морские экосистемы, рыболовство, окружающую среду и другие сферы природопользования и деятельности человека. Основными источниками подобных загрязнений могут выступать нефтяные скважины и платформы, расположенные в прибрежных зонах. Однако другим важным источников пленочных загрязнений моря, как недавно стало ясно превышающим аварийные объемы - является сток рек и судовые разливы [8]. В связи с этим в условиях все возрастающего загрязнения

Мирового океана и его прибрежных зон нефтью и нефтепродуктами использование данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в целях обнаружения нефтяных разливов становится всё более актуальным и важным аспектом деятельности, направленной на устранение подобных загрязнений. Существенные объемы добычи нефти и газа составляют одну из важнейших компонентов экспорта Азербайджана и, с этой точки зрения, нефтедобывающая отрасль страны продолжает играть ведущую роль в развитии страны и топливноэнергетической стратегии. В данной статье исследуемой территорией являются нефтепромыслы на о. Пираллахи и его морской акватории (Азербайджан).

Нефтепромыслы на суше и на море, которые относятся к острову Пираллахи, функционируют не одно десятилетие и как следствие происходит загрязнение природной гидросферы как нефтью, так и целым рядом различного характера и назначения используемых в технологических процессах добычи и обработки нефти, подготовки ее к транспортировке токсичными реагентами. При этом ощутимое влияние на экологическую ситуацию острова и ее акваторию имеет разработка нефтяных месторождений в шельфовой зоне Каспийского моря. Остров Пираллахи и его морская акватория находятся в зоне экологического риска при воздействии на окружающую среду деятельности нефтепромыслов, отсюда важно своевременно предупреждать и прогнозировать развитие экстремальных ситуаций при добыче, транспортировке и хранения нефти и нефтепродуктов, отходов нефтедобычи. Применение цифровых технологий, средств и методов дистанционного зондирования позволяют эффективно решать поставленные задачи при развитии экстремальных ситуаций. В мировой практике известны методы применения цифровых моделей местности и рельефа для оперативной оценки развития ситуаций при разливе нефти и других продуктов деятельности нефтепромыслов [2, 3, 5, 6]. Для острова Пираллахи также актуально создание цифровой тематической модели местности и инфраструктуры нефтепромыслов на суше и на море [5].

Материалы и методы

Описание исследуемой территории и исходные данные

Остров Пираллахи (азерб. Pirallahi) -это остров Апшеронского архипелага в Каспийском море. Сложен песками и глинами, вытянут с северо-запада на юго-восток (рис. 1). Площадь острова достигает около 10 км2.

Рис. 1. О. Пираллахи на топокарте масштаба 1:100000

Считается, что нефть на острове Пирал-лахи (ранее Артем) начали добывать колодезным способом еще в 20 гг. XIX в.; там же производили парафин.

Достоверно известно, что первую скважину на острове пробурили в 1868 г. Глубина скважины составляла 132 м. Был построен и керосиновый завод. Двенадцатого мая 1935 г. была пробурена первая сква жина в море - на расстоянии 520 м от береговой линии острова.

Скважина имела глубину 775 м и давала мощный фонтан нефти в 30 т. в сутки. Ее пробурили за 52 дня - рекордный срок не только для моря, но и для суши.

Сейчас на всей площади острова можно видеть нефтяные скважины и так это выглядит из космоса (рис. 2). Очевидно, что в результате многолетней интенсивной до- бычи нефти на суше имеются обширные (рис. 3). площади загрязнения почв и поверхности

-□ . r t tg л                                    ••  ~-

Рис. 2. Нефтяные скважины и вид качалок на о. Пираллахи

На рисунке 3 показан вид загрязненных территорий на острове в результате интенсивной добычи нефти на протяжении многих лет.

Рис. 3. Вид загрязненных территорий в результате добычи нефти на острове (фрагменты изображения из Google Earth)

Кроме нефтедобычи на суше функционируют нефтепромыслы на море в акватории о. Пираллахи (рис. 4).

Рис. 4. Морские нефтепромыслы в морской акватории о. Пираллахи

Целью нашей работы является разра-    зе создания различных тематических слоев ботка геоинформационной системы на ба-   как с архивных карт, так и по информации получаемой с современных космических снимков [1, 4, 5, 6]. Несомненно, что такая цифровая база данных с базовыми тематическими слоями (БТС) будет служить оперативной поддержкой при дешифрировании спутниковой информации для обнаружения разливов нефти на море в акватории о. Пираллахи и для обнаружения причин загрязнения на суше. Для решения поставленных задач были использованы следующие источники данных:

• 1.    Топографические карты масштаба 1:100000, которые служат для создания

• 2.    Тематические карты масштаба 1:500000, которые могут служить для создания различных тематических слоев по физико-географическим характеристикам острова;

• 4.    Данные космической информации из Google Earth;

• 5.    Космические снимки со спутника AZERSKY(6m,4 спектральных канала: RGB и IK), по которым будет проводится обновление параметров БТС.

  

  Рис. 5. Полная физико-географическая модель о. Пираллахи и инфраструктуры нефтепромыслов (БТМ)

  
  

тематических слоев по архивной информации;

Результаты и обсуждение

Геоинформационное моделирование и интеграция результатов спутникового мониторинга.

Современный уровень развития аэрокосмических съемок, GPS - технологий, информационных и вычислительных технологий кардинально изменили задачи геоинформационного обеспечения мест нефтеразработок.

В данной работе решались задачи:

• 1)    разработать концепцию геоинформа-ционного обеспечения мест нефтеразрабо-ток;

• 2)    создать базу данных цифровых карт для инвентаризации объектов месторождений, обеспечивающую минимальные затраты на полевые работы, по привязке снимков и данных, сокращение времени производства работ по дешифрированию;

• 3)    разработать технологию совместного использования космических и цифровых картографических материалов для мониторинга нефтеразработок.

С этой целью разработана концепция и технология сбора и обработки информации с аэрокосмических снимков для инвентаризации инфраструктуры нефтераз-работок, а также с архивных топографических карт. Создана база данных геоинфор-мационной системы (ГИС) нефтеразрабо-ток прибрежной зоны и на суше о. Пирал-лахи. Для практической реализации разработанной технологии выполнены следующие этапы:

Во-первых, создана база данных топографических материалов (БДТМ) на исследуемую территорию, в растровом и векторном форматах в масштабе 1:100000. В БДТМ вошли векторные слои: батиметрии, контура острова и Апшеронского полуострова, физико-географические характеристики (подводные и надводные камни, озера, здания, маяки, дороги, эстакады, трубопроводы, отстойники, местоположение цистерн и других объектов инфраструктуры);

Во-вторых, создана база данных в векторном формате по инвентаризации буровых скважин и нефтяных платформ в историческом развитии (со старых карт и с разновременной спутниковой информации) (рис. 5);

В-третьих, на основе векторизации по картам и снимкам создана полная физикогеографическая модель (БТМ) о. Пираллахи и инфраструктуры нефтепромыслов (рис. 5).

В-четвертых, оцифрованы загрязненные территории на о. Пираллахи. Площадь в разной степени загрязненных тестовых участков суши острова составила 6,437 кв.км. На рисунке 6 площадь загрязненных территорий показана розовым цветом.

Рис. 6. Карта загрязненных нефтедобычей территорий

Современный уровень развития космических технологий с высоким и сверхвысоким разрешением позволяет провести детальную инвентаризацию современного расположения нефтяных платформ на море и на эстакадах, а также буровых скважин на суше. Выполнение всех пунктов позволил представить всю цепочку обра- ботки снимков до получения результирующего картографического материала в виде базовой тематической модели (БТМ) физико-географических характеристик изучаемых объектов (рис. 5). Так на рисунке 7, показан один из способов векторизации таких маленьких объектов как нефтяные качалки, здесь показано, что их распознавание и инвентаризация стала возможной по таким дешифровочным признакам, как специфический рисунок качалки и наличие бетонной площадки в ее основании. Отсутствие такой бетонной плитки заметно затрудняет дешифрирование этого объекта.

Рис. 7. Характерные признаки качалок – белый цвет бетонная подошва прямоугольного рисунка, на подошве геометрический рисунок качалок темного цвета (космический снимок со спутника AZERSKY)

Заключение. Основное преимущество БТМ на основе данных дистанционного зондирования заключается в том, что именно такая информация позволяет оценить количественные и качественные характеристики изучаемых объектов и может быть использована как входная информа- ция в различных моделях развития ситуации и явлений, прогнозирования и оценки ситуации. В нашем случае – это базовые тематические продукты для модели оценки экологического состояния нефтегазовых месторождений, транспортировки, добычи и переработки нефтепродуктов.