نماد سایت راهبر فرآیند آریا

نقش روش‌های سنجش از راه دور در اکتشافات معدن: چشمان ماهواره‌ها بر گنجینه‌های پنهان معدنی

راهبر فرآیند آریا

نقش روش‌های سنجش از راه دور در اکتشافات معدن: چشمان ماهواره‌ها بر گنجینه‌های پنهان معدنی

خلاصه

در اکتشافات معدنی توانایی جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کارآمد اطلاعات از مناطق وسیع، اغلب صعب‌العبور و از نظر زمین‌شناسی پیچیده، بسیار ارزشمند است. تجهیزات و راه‌حل‌های سنجش از راه دور دقیقا همان ابزارهای اکتشافی هستند که صنعت معدن برای جمع‌آوری این داده‌ها به آن‌ها نیاز دارد. فناوری‌هایی چون تصویربرداری ماهواره‌ای نقش راه‌حل‌های سنجش از راه‌دور در صنعت معدن را برای همیشه متحول کرده‌اند و سرعت قابل‌توجهی به اکتشافات معدنی داده‌اند.

تصاویر مرتبط با سنجش از راه‌دور (Remote Sensing) که غالبا توسط هواپیما یا ماهوراه‌ها برداشت می‌شوند، مسیرهای جدیدی به اکتشافات معدنی باز کرده‌اند. از لحاظ تاریخی، تصاویر هوایی توسط دولت‌ها و برای تحقیق کاربری زمین‌های مناطق مختلف کشور، پیش‌بینی آب‌وهوا، فعالیت‌های نظامی و موارد دیگر استفاده می‌شدند. اما در چند سال اخیر شرکت‌های تجاری، بخصوصی فعالان حوزه معدنکاری و انرژی، نیز به مشتریان اصلی تصاویر ماهواره‌ای بدل شده‌اند.

در رویکرد سنجش از راه‌دور، هدف جمع‌آوری حداکثر اطلاعات بدون نیاز به تماس فیزیکی با منطقه تحت بررسی است. از طریق حسگرها، پلتفرم‌های مختلف در تحلیل داده و خواص الکترومغناطیسی مواد معدنی، اکنون معادن می‌توانند اکتشافات چند ماهه و حتی چند ساله خود را در چند روز یا ساعت به نتیجه برسانند.

برای نمونه، Exploration Mapping Group یک شرکت فناور در حوزه ارائه خدمات سنجش از راه دور است و ماهواره WorldView-3 این شرکت به طور اختصاصی به حسگرهای تشخیص مواد معدنی و ذخایر نفت و گاز مجهز شده تا بتواند تصاویر اختصاصی برای برنامه‌های اکتشافی این صنایع تولید کند.

 سنجش از راه‌دور چیست؟

در حوزه معدن شناسی، سنجش از راه‌دور به جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌های مرتبط با سطح و زیرسطح زمین بدون تماس مستقیم با آن‌ها اشاره دارد. این فعالیت شامل جمع‌آوری اطلاعات از راه‌دور توسط انواع حسگرهای تصویری و رادیوئی متصل به هواپیما، پهباد یا ماهواره است.

اساسی‌ترین فاکتور در سنجش از راه‌دور، تشخیص و اندازه‌گیری امواج الکترومغناطیسی (EMR) ساطع شده از رویه‌های زمینی است. اجسام  در لایه‌های مختلف زمین، ازجمله سنگ‌ها و مواد معدنی، رده‌های مختلفی از بازتاب امواج الکترومغناطیسی را تعریف می‌کنند. بخصوص، رده‌پای مواد معدنی در تحلیل‌های الکترومغناطیسی باعث شناسایی دقیق موقعیت و حجم آن‌ها می‌شود.

در اکتشافات معدنی، سنجش از راه‌دور به دنبال تشخیص ناهنجاری‌ها یا الگوهایی است که معمولا نشان‌دهنده وجود ذخایر معدنی‌اند. در نتیجه، امواج الکترومغناطیسی از طریق منابع انتشار هوایی به سطوح تابانده می‌شوند و بازتاب آن‌ها طول موج‌های منحصربه‌فردی خلق می‌کنند. برای مثال، آهن طول موجی در بازه ۳۳۷۰.۷۸۹ تا ۶۷۵۰.۱۶۳ دارد که بسته به نوع غنای آهن سنگ آهن و گنگ‌های همراه با آن می‌توان اعداد بسیار دقیق‌تری برای تشخیص منابع سنگ آهن درنظر گرفت.

با استفاده از رویکرد سنجش از راه‌دور، معادن می‌توانند در هر برداشت منطقه بسیار گسترده‌تری را پوشش دهند، زمان کمتری صرف تشخیص منابع کنند و تقریبا از هر منطقه غیرقابل دسترس بتوانند نمونه‌برداری کنند. علاوه بر این، با تکامل فناوری‌های مرتبط با روش‌های سنجش از راه‌دور، وضوح، دقت و سرعت این روش‌ها نیز ارتقاء می‌یابند و در آینده‌ی نزدیک به توسعه پایدار فعالیت‌های معدنی و تعامل کم‌ ریسک‌تر آن با محیط‌زیست کمک شایانی خواهند کرد.

انواع تکنیک‌های سنجش از راه‌دور

در اکتشاف مواد معدنی، تکنیک‌های سنجش از راه‌دور مختلفی برای جمع‌آوری اطلاعات زمین‌شناسی استفاده می‌شوند. این تکنیک‌ها مجموعه‌های متنوع با اهداف اکتشافی متنوع از داده‌ها را نتیجه می‌دهند؛ داده‌هایی که کلید شناسایی و ارزیابی ذخایر معدنی به شمار می‌روند. به‌ویژه، این داده‌های زمین‌شناسی منشأ بسیاری از فعالیت‌های دیجیتالی سازی عملیات معدن و توسعه شبکه‌های اینترنت اشیاء صنعتی‌اند.

تصاویر ماهواره‌ای در اکتشافات معدنی

یکی از پرکاربردترین تکنیک‌های سنجش‌ از راه‌دور، استفاده از تصاویر ماهواره‌‌ای است. در این شیوه، از ماهواره‌های تجاری مانند WorldView3 برای شناسایی ویژگی‌های زمین‌شناسی منطقه مانند انواع سنگ‌ها، ساختارها و تغییراتی که وجود احتمالی کانی‌های معدنی را نشان می‌دهند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تصاویر ماهواره‌ای ابزار قدرتمندی در اکتشاف مواد معدنی هستند؛ با استفاده از حسگرهای متصل به ماهواره‌های تجاری می‌توان تصاویری با وضوح بالا تولید کرد. ناسا و آژانس فضایی ژاپن به تازگی یک برنامه گسترده در تشخیص دقیق ذخایر معدنی تحت عنوان ASTER تعریف کرده‌اند که به موجب آن از داده‌های ماهواره‌هایی که هر ۹۰ دقیقه یکبار دور زمین می‌چرخند برای برداشت‌های همه‌جانبه از ذخایر مناطق معدنی آمریکا و ژاپن برای تشخیص بهترین نقاط برای برداشت استفاده می‌شود.

مهم‌تر اینکه این داده‌ها توسط پلتفرم‌های تحلیل داده و هوش مصنوعی تحلیل می‌شوند تا با افزایش دقت و سرعت روندهای برداشت داده، مسیر کوتاه‌تر و کاراتری در اکتشاف معدنی حاصل شود. موارد زیر برخی از انواع شیوه‌های سنجش از راه‌دور با بهره از تصاویر ماهواره‌ای هستند.

کاربردهای تصویربرداری ماهواره‌ای در صنایع معدنی

مسافت‌یابی و ردیابی با استفاده از سیگنال‌های نوری (LiDAR)

مسافت‌یابی و ردیابی نوری یا LiDAR یک ابزار سنجش از راه‌دور در فعالیت‌های نقشه‌برداری جغرافیایی است. به زبانی ساده، LiDAR یک فناوری سنجش عمق است که در معدنکاری برای تشخیص ملاحظات مرتبط با شکست بیش ‌از حد، الزامات پشتیبانی دیوارها و سقف‌های معدنی، کانی‌شناسی منطقه، تخمین حجم ذخایر و تعریف سناریوهای استخراج استفاده می‌شود. در این شیوه از بازتاب نوری (با استفاده از پالس‌های نوری لیزرها) برای ایجاد مدل‌های سه‌بعدی از موقعیت‌های زمین‌شناسی استفاده می‌شود. کاربردهای این شیوه شامل موارد زیرند:

چالش‌ها و محدودیت‌ها در سنجش از راه‌دور

با وجود کاربردهای فراوان آن، سنجش از راه‌دور چالش‌های خاص خود را دارد و معادن باید به جنبه‌های مختلف این محدودیت‌ها و رویکردهای ممکن در رفع آن‌ها بپردازند.

آینده رویکردهای سنجش از راه‌دور در صنعت معدنکاری

مشابه با رویکردهای دیگری که بر فناوری تکیه دارند، رویکردهای نوین سنجش از راه‌دور نیز به سرعت در حال توسعه‌اند. به ویژه، انتظار می‌رود با افزایش قدرت ذخیره و تحلیل داده بتوان کلان داده‌های حاصل از تصویربرداری‌های ماهواره‌ای را در زمان کمتر و با دقت بالاتری تحلیل کرد و فاصله برداشت تا تصمیم‌گیری در استخراج را به حداقل رساند.

علاوه بر این، ادغام این فناوری با الگوریتم‌های هوش مصنوعی کمک شایانی به خودکارسازی عملیات اکتشاف ذخایر معدنی و افزایش دقت آن‌ها خواهد کرد. هوشمند سازی عملیات اکتشاف اولین مرحله در ایجاد معادن هوشمند با کارایی بالاتر و امکان بیشتر در کنترل جزء به جزء عملیات است.

علاوه بر این، با ادغام داده‌های حاصل از تصویربرداری ماهواره‌ای و داده‌های ژئوگرافی دیگر، معادن به انسجام بیشتری در عملیات اکتشاف، استخراج و احیاء سایت‌های معدنی می‌رسند. تحلیل دقیق این داده‌های یکپارچه مطمئنا آغازگر دوره جدیدی در معدنکاری نوآورانه و هوشمند خواهد بود.

در حال حاضر، اقتصادی چند میلیارد دلاری حول راه‌حل‌های دیجیتال برای تسهیل در مراحل مختلف اکتشاف و استخراج معدنی تعریف شده است. انتظار می‌رود رقابت به فضا هم برسد و شرکت‌های بیشتری وارد بازار عرضه تسهیلات برداشت و تحلیل داده‌های حاصل از تصویربرداری ماهواره‌ای شوند. موضوعی که هم‌زمان با بهبودهایی که ایجاد می‌کند، چالش‌های ژئوپلیتیک جدیدی را باعث می‌شود.

کدام شرکت‌ها خدمات تصویربرداری ماهواره‌ای ارائه می‌کنند؟

در حال حاضر نزدیک به ۲۷۲ شرکت در کشورهای مختلف خدمات تصویربرداری ماهواره‌ای ارائه می‌کنند. با این حال، حوزه فعالیت این شرکت‌ها بسیار متنوع است، چراکه هر صنعت به شیوه خاصی از تصویربرداری، حسگرهای منحصربه‌فرد و رویکردهای متفاوت در تصویربرداری ماهواره‌ای نیاز دارد. با این توضیح، چندین شرکت در حوزه تصویربرداری هوایی از مناطق جغرافیایی با امکان بهره‌برداری در صنعت معدن را معرفی می‌کنیم.

جمع‌بندی

تصاویر ماهواره‌ای به منبعی ارزشمند برای صنعت معدن تبدیل شده‌اند. از فرایندهای مختلف مانند شناسایی ذخایر معدنی تا بهینه‌سازی عملیات در سایت‌های معدن و برنامه‌ریزی برای احیاء آن‌ها، این شیوه سنجش از راه‌دور به ترند جدیدی در بهره‌وری از فناوری برای ارتقاء سطح بهره‌وری بدل شده است.

بخصوص، این شیوه‌ها جزء اهرم‌های شاخص در ارتقاء جایگاه معادن در اکوسیستم‌های معدنی، تعریف رویکردهای پایدار و کاهش رد‌پای زیست‌محیطی معدن‌اند. کلان‌داده‌های حاصل از این روش‌ها به منابع ارزش جدیدی در صنعت معدنکاری بدل شده‌اند و مسیر را برای ورود استارت‌آپ‌های چابک و فناور به این صنعت گشوده‌اند.

در ایران استفاده از پهبادهای صنعتی در حال گسترش است، اما استفاده از ماهواره‌های صنعتی برای اهداف صنعتی مانند اکتشاف معدنی همچنان محدود است. با این حال، معادن ایرانی برای حفظ مزیت‌های رقابتی خود مجبور به سرمایه‌گذاری در این شیوه‌های اکتشافی مبتنی بر فناوری و ارتباط با ارائه دهندگان آن‌ها هستند.

سوالات متداول

تصاویر ماهواره‌ای چگونه می‌توانند صنعت معدن را متحول سازند؟

تصاویر ماهواره‌ای برای همیشه آگاهی ما از محیط اطراف و بررسی مستمر زمین را متحول کرده‌اند. در صنعت معدن، کاربرد تحول‌آفرین فناوری‌های مرتبط با تصاویر ماهواره‌ای شامل ۵ مورد زیرند:

LiDAR چیست؟

LiDAR یک رویکرد مبتنی بر استفاده از تحلیل بازتابش نور ساطع‌شده از لیزر برای تشخیص مواد تشکیل‌دهند سطوح زمین و ایجاد نقشه‌های سه‌بعدی است. از این روش هم در تشخیص مواد معدنی و هم در شبیه‌سازی سایت‌های معدنی استفاده زیادی می‌شود.

دیجیتالی سازی یا دیجیتالی‌شدن چیست؟

منظور از دیجیتالی سازی یا Digitalization استفاده از فناوری‌های مختلف در فعالیت‌های صنعتی و غیرصنعتی برای تولید داده‌های مرتبط با عملیات مختلف، هوشمندسازی آن‌ها و افزایش بهره‌وری است. به ویژه، اینترنت اشیاء و الگوریتم‌های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی نقش بارزی در دیجیتالی سازی صنایع ایفا می‌کنند.

چند ماهواره در مدار زمین وجود دارند؟

بر اساس گزارش Orbiting Now در حال حاضر در حدود ۹۹۰۰ ماهواره فعال در مدار زمین وجود دارد. شرکت SpaceX ایلان ماسک بیشترین تعداد ماهواره‌های صنعتی را در اختیار دارد. تعداد ماهواره‌های این شرکت نزدیک به ۱۶۵۵ ماهواره فعال در مدار زمین است.

آیا ایران ماهواره‌ای در مدار زمین دارد؟

در حال حاضر ۳ ماهواره فعال ایران در مدار قرار دارند. سه ماهواره Mehda، Kayhan 2 و Hatef 1 در اوایل سال ۲۰۲۴ میلادی با موفقیت در مدار زمین قرار گرفتند. با این حال، همه این ماهواره‌ها دولتی هستند و هنوز هیچ شرکت ایرانی برای مصارف صنعتی ماهواره‌ای را در مدار زمین قرار نداده است.

خروج از نسخه موبایل