Аэрокосмические технологии как инновационный инструмент решения геоэкологических задач в нефтегазовом комплексе

Для рационального использования углеводородных природных ресурсов, изучения геологического строения нефтегазоносных территорий, повышения эффективности разведки и поиска нефти и газа, обеспечения безопасности деятельности предприятий добычи, хранения, транспортировки, переработки, а также раздачи нефти, нефтепродуктов, е также газа, а также для снижения их негативного влияния на окружающую среду требуется применять последние разработки науки, а также соответствующее информационное программное обеспечение. В число наиболее результативных способов решения этой проблемы входит широкое использование актуальных аэрокосмических методов, а также технологий и средств дистанционного зондирования, новых методов обработки аэрокосмической информации и геоинформационных технологий.
2.1. Общая характеристика аэрокосмических методов и технологий
Таким образом, дистанционное зондирование Земли является одним из самых важных, а также бурно развивающихся типов космической деятельности, какая максимально восприимчива к нововведениям. Он обеспечивает быстрое получение практически значимых результатов, какие уже на данный момент вносят существенный вклад в экономику развитых государств мира. Данный сектор космической деятельности базируется на применении наукоемких высоких технологий, а также последних достижений прикладной и фундаментальной науки (Бондур, 2010). Космическая информация применяется во многих сферах, в первую очередь, с целью предупреждения, а также ликвидации итогов природных катастроф, а также техногенных аварий, анализа, а также рационального применения природных ресурсов, защиты окружающей среды, градостроительства, энергетики, транспортного комплекса, лесного, а также сельского хозяйства, метеорологии, а также климатологии, картографии, создания геоинформационных систем и др. (Бондур и другие, 2009а). Понятно, что данную информацию необходимо широко использовать также и в интересах нефтегазовой отрасли.
Самые важные преимуществ космических методов, а также систем мониторинга это:
- высокая обзорность;
- способность работы в труднодоступных любых районах, а также получения информации почти любого масштаба, с разным пространственным, а также временным разрешением;
- большой перечень регистрируемых показателей; высокая достоверность, а также оперативность получения информации;
- способность многократного наблюдения за исследуемыми районами, а также работать в случае частичного или полного отсутствия топографической основы;
- сравнительная дешевизна сведений (особо в процессе деятельности на существенных площадях) (Бондур 2010, 2004; Бондур и др., 2009а).
Эти особенности делают космические технологии, методы, а также системы мониторинга крайне перспективными для решения задач нефтегазового комплекса России.
Необходимость, а также актуальность использования аэрокосмических технологий, а также методов в нефтегазовой сфере нашей страны определена такими обстоятельствами (Бондур, 2010; Трифонов, 2010; Безопасность …, 2002): - значительные площади нефтегазоносных территорий; - большая протяженность трубопроводных сетей; - труднодоступность большей части субъектов страны, в которых производится добыча, а также транспортировка углеводородов на земле, а также в прибрежных водах; - суровые погодные условия в этих регионах страны; x широкими и непрерывно увеличивающимися возможностями для решения большого.
Уже сейчас с использованием аэрокосмических методов, а также технологий допустимо решать большое число задач для нефтегазовой области, в первую очередь, таких, как (Бондур, 2010):
- осуществление научных фундаментальных исследований процесса образования, а также миграции углеводородов с применением аэрокосмической информации;
- наблюдение текущего положения нефтепроводов, газопроводов, а также продуктопроводов с целью выявления утечек, не соответствия технического состояния, а также многое другое;
- установление потенциально небезопасных участков трубопроводов, включая оценку изменения пойм водоемов, рек, а также болотных массивов из-за изменения мерзлотных, а также гидрофизических показателей грунтов, оценка изменения мерзлотного режима грунтов, а также результата ее влияния и выявление самых геоэкологических благоприятных условий с целью прокладки трубопроводов;
- космический оперативный мониторинг пожаров по буферным зонам магистральных трубопроводов, а также иных объектов нефтегазового сегмента;
- экологический мониторинг за местами добычи, переработки, транспортировки и раздачи углеводородов на земле и в воде для оценки результатов, а также уменьшения рисков от работы предприятий нефтегазовой сферы, включая: определение загрязнений нефтепродуктами сегментов грунта, растительности, а также снежного покрова согласно границ буровых скважин, нефтехранилищ и станций перекачки нефтепродуктов; водных платформ, пунктов загрузки, разгрузки и движения судов с целью перевозки нефтепродуктов и сжиженного газа; подземных, а также подводных трубопроводов; определение цветения озер из-за поступления минеральных, а также органических суспензий, а также многое другое;
- контроль темпов, а также оценка результативности рекультивации земель, а также загрязненных территорий согласно аэрокосмических данных;
-определение несанкционированной хозяйственной, а также строительной деятельности и возникновения техногенных объектов на территории отвода объекта нефтегазового комплекса согласно аэрокосмических данных;
- удаленный мониторинг районов возведения новых сооружений нефтегазового комплекса;
- наблюдение из космоса за местами сжигания газа, а также контроль работы факельных установок;
- программное обеспечение длительного планирования, а также управления деятельностью этих предприятий и ликвидации аварий на них с использованием аэрокосмических данных и др.
Аэрокосмические технологии объединяют комплексные подсистемы, обеспечивающие реализацию процессов: получения изображений; фотограмметрическую обработку; тематическую интерпретацию информации и отображения наблюдаемых объектов.
2.2

. Аэрокосмические методы в ландшафтном картировании
Комплексное картографирование природно-территориальных комплексов (ПТК) основано на использовании цифровых топографических и тематических карт, материалов полевых исследований, а также данных дистанционного зондирования. В практике выполнения проектов для труднодоступных территорий использование материалов космической съемки стало уже необходимостью. [24]
Так как в аэрокосмических снимках единовременно показываются абсолютно все элементы природной среды, а также отражаются взаимосвязи этих элементов, они наиболее важны для ландшафтного, а также экологического картографирования. Таким образом двумерная, а в некоторых случаях трехмерная модель земли, которая отображается на таких снимках, имеет очень важные свойства:
адекватность согласно геосистемной размерности различных объектов не больших исследований – ландшафтам, а также вышестоящим единицам физического географического районирования;
структурная дифференцированность, а также целостность;
отражение при помощи оптической генерализации основных характеристик ландшафтной структуры;
пространственная временная информативность;
иерархичность;
многоярусность;
большой охват границ геосистемных уровней.
Актуальная космическая информация соответствует многим требованиям ландшафтного экологического изучения, а также картографирования территории. Космическая информация обеспечивает исследование больших площадей, у которых состояние зафиксировано почти на один момент времени; определение экологических условий согласно их взаимосвязи, а также взаимовлиянии между собой, что позволяет изучать среду обитания людей, растений, а также животных в качестве единой системы. Достаточно полноценно условиям экологического картографирования соответствуют многозональные съемки согласно видимых диапазонов, которые имеют разные узкие спектральные границы.
Для целей полного картографирования экологических состояния природной среды, а также динамики природной среды обычно применяются космические исходные снимки и разномасштабно повышенные (черно-белые, которые получены или при широком диапазоне в электромагнитном спектре, или в одной узкой зоне видимого спектра; а также цветные, которые обладают цветопередачей, которая близка к натуральной; цветные спектрозональные, а также синтезированные изображения, которые выполнены в условной цветопередаче).
2.3. Физические основы аэрокосмического мониторинга воздействия объектов нефтегазового комплекса на окружающую среду
В процессе решения большого числа задач нефтегазового сегмента осуществляется дистанционное зондирование разных объектов, которые расположены на земле и в воде. При аварии на данных объектах возникают утечки нефтяных, а также газовых компонентов, которые влияют на загрязнение окружающей среды. также аэрокосмические средства мониторинга регистрируют разные изменения на земле, а также под землей и водой, которые происходят в результате деятельности объектов нефтегазовой отрасли.
2.3.1. Земная поверхность.
Определение нефтяных, а также газовых элементов на земле и под землей основывается на таких физических основных эффектах, какие выражаются в динамике показателей электромагнитного излучения, которые регистрируются аэрокосмической техникой (Бондур, 1995, 2000, 2004, 2010; Бондур, Гребенюк, 2001; Бондур, Зубков, 2001; Межерис, 1987; Глушков и другие, 1994; Дейдан и другие, 1994; Хренов, 2003):
- появление контрастов яркости среди аномальных областей и фона в разных зонах электромагнитного спектра при помощи различия коэффициента спектральных яркостей, какой регистрируются многоспектральной, либо гиперспектральной аэрокосмической техникой;
- возникновение тепловых контрастов на месте аварий трубопроводов, а также появления загрязняющих элементов на земле сравнительно к окружающему фону, которые регистрируются инфракрасной и радиотепловой аппаратурой;
- эффект «уменьшения» спектра радиолокационного сигнала, который отражен с места загрязнения поверхности земли, сравнительно к окружающему фоноу или эффекту изменения корреляционных показателей сигналов в зоне фона, а также загрязненных участков, которые регистрируются радиолокационными средствами;
- эффект динамики диэлектрической проницаемости грунта на месте «прорыва» нефтепроводов, газопроводов, а также продуктопроводов, которые обусловлены влиянием химически активных компонентов на грунт, которые регистрируются многочастотными радиолокаторами;
- изменение спектров флуоресценции в аномальных участках (зоны появления нефти, а также нефтепродуктов) при сравнении с фоном, который регистрируется флуоресцентными лидарами