CC BY
82
УДК 622.272
Романов Валерий Григорьевич
Valery Romanov
ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ: ПОНЯТИЕ, ОСОБЕННОСТИ, СВОЙСТВА
MINING AND GEOLOGICAL INFORMATION:
NOTION, PECULIARITIES, PROPERTIES
Приведен понятийно-терминологический анализ горно-геологической информации. Предложено отраслевое (горно-геологическое) понятие информации, основанное на производственно-
функциональном подходе. Рассмотрены свойства и особенности горно-геологической информации, а также методы ее формализации для автоматизированной обработки
Notional and terminological analysis of mining and geological information is given in the article. Branch (mining and geological) notion of information, based on productional-functional approach, was proposed. Properties and peculiarities of mining and geological information were considered, as well as methods of its formalisation for automatic processing
Ключевые слова: информация, горно-геологическая Key words: information, mining and geological information, информация, геоинформационное пространство, ав- geoinformation space, automatic data processing томатизированная обработка данных
Возрастающий процесс компьютеризации практически всех сфер деятельности общества особым образом выделяет некоторые понятия, казавшиеся еще несколько лет назад достаточно обыденными. Одним из таких понятий, занимающих в сегодняшней повседневной жизни все более значимое место, становится информация. Практическое использование информации уже давно стало необходимостью при анализе и прогнозировании горно-геологических процессов. В то же время, теоретическим обоснованиям понятий "информация вообще" и "информация в горно-геологической сфере производства" уделялось недостаточно внимания.
Дать однозначное определение понятия "информация" представляется достаточно сложным, поскольку в зависимости от конкретной практической сферы использования данная категория приобретает некоторые особен-
ности, свойственные именно этой области применения и во многом специфичные. Тем не менее, можно выделить ряд общих признаков, позволяющих определить понятие «информация», охарактеризовав его наиболее важные стороны, проявляющиеся при любом практическом использовании.
Итак, информация, в ее общем понимании, представляет собой меру неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и во времени, и ту меру изменений, которыми сопровождаются все протекающие в мире процессы.
С практической же точки зрения получение информации можно определить как процесс уменьшения неопределенности в некоторой предметной области, вплоть до ее устранения вообще.
Информация проявляется во множестве аспектов:
- во-первых, производство информации как таковой - это производственная отрасль, т.е. вид экономической деятельности;
- во-вторых, информация является фактором производства, одним из фундаментальных ресурсов любой экономической системы;
- в-третьих, информация является объектом купли-продажи, т.е. выступает в качестве товара;
- в-четвертых, информация - это элемент рыночного механизма, который наряду с ценой и полезностью влияет на определение оптимального и равновесного состояний экономической системы;
- в-пятых, информация в современных условиях становится одним из наиболее важных факторов в конкурентной борьбе.
Человечество вступает в информационный век, и типом культурного бытия индивидов и социумов становится информационная среда. Информация сегодня - это не вспомогательный, как ранее, ресурс, которым призваны обеспечивать общество специализированные информационные подразделения (библиотеки, информационные центры и т.п.). Информация сегодня - это важнейший экономический ресурс наряду с материальными, финансовыми и кадровыми ресурсами. Сегодня можно говорить о новом принципе информационного производства - информационном управлении вообще и в горно-геологическом производстве, в частности.
Современное горно-геологическое производство характеризуется сложными информационными взаимосвязями между его составляющими. В условиях рыночных отношений, увеличивающих роль конкуренции в производственных отношениях между предприятиями, значение горно-геологической информации неуклонно возрастает. Своевременные поступление, переработка и предъявление системе принятия решений актуальной информации являются существенным фактором в использовании резервов горного производства.
Исходя из сущности общего понятия «обеспечения» (указание на то, чем осуществ-
ляется обеспечение общества), горно-
геологическое информационное обеспечение основывается на базовом понятии геоинформации - одной из разновидностей пространственной информации, востребованной и потребляемой обществом. Понятие геоинформации характеризуется, как минимум, тремя основными особенностями. Во-первых, это информация о конкретном географическом пространстве. Вторая особенность геоинформации - ее представление в пространственновременной координатной системе. Третья особенность - ее преимущественно цифровая форма.
Важнейшей проблемой любой, в том числе и прикладной горно-геологической информационной науки (горной информатики), является унификация терминологии. Терминология, рожденная на стыке геологии и горного дела, математики и информатики, экономики, еще не устоялась. Это предопределило различное и достаточно вольное ее использование в научно-технической литературе и официальных документах. В соответствии с Законом РФ № 24-ФЗ «Об информации, информатизации и защите информации» от 20 февраля 1995 г. необходимо сохранить жесткие формулировки терминов, заимствованных из информатики, придав им геологическую направленность. Поэтому вначале следует определиться с исходными основополагающими категориями, к числу которых относятся, прежде всего, отраслевые (горно-геологические) понятия
информации.
Встреченные в литературе трактовки понятия «геологическая информация» немногочисленны и, в общем-то, принципиально не отличаются друг от друга (табл. 1). Но, видимо, каким бы емким и обширным ни было определение, в его рамках невозможно охватить все виды сведений, подпадающих под понятие «геологическая информация».
Поэтому, по нашему мнению, целесообразнее для определения понятия «геологическая информация» применить производственно-функциональный подход, дополнив его ог-
раничением, следующим из общей теории информации об уменьшении у получателя априорной неопределенности в некоторой предметной области при каждом акте получения дополнительных сведений о ней. Тогда можно определить, что геологической информацией являются разнообразные сведения, полученные при осуществлении видов деятельности, связанных с геологическим изучением и использованием недр, и дополняющие представления получателя об изучаемом геологи-
ческом объекте, явлении или процессе.
Геологическая информация бывает двух видов. К первичной информации относятся геодезические координаты пунктов наблюдений и опробования; керн скважин и образцы каменного материала; журналы полевых наблюдений, документации и опробования; результаты анализов проб и испытаний минерального сырья; записи геофизических наблюдений и другие.
Таблица 1
Трактовки понятия «геологическая информация»
Трактовка понятия Источник
- под геологической информацией понимается «информация о геологическом строении недр, находящихся в них полезных ископаемых, об условиях их разработки, а также иных качествах и особенностях недр, содержащаяся в геологических отчетах, картах и иных материалах» Ст. 27 Закона РФ «О недрах»
- геологическая информация о недрах (геологическая информация) - сведения (данные) о геологическом строении и истории геологического развития недр, составе, свойствах и условиях залегания горных пород, полезных ископаемых и других геологических образований, геофизических и геохимических полях, иных свойствах недр, а также способах и результатах изучения и использования недр и извлекаемых из них продуктов Временное положение о порядке хранения, использования и передаче информации о недрах, полученной за счет государственных средств. Роскомнедра. М., 1994
- под геологической информацией понимается имеющаяся информация о строении месторождений, запасах полезных ископаемых, условиях их залегания и возможных путях использования, о геологическом строении и истории развития отдельных участков и земной коры в целом Закон Ямало-Ненецкого автономного округа РФ «О геологической информации и информатизации недропользования». - 2002
- к геологической информации о недрах относятся данные о геологическом строении недр, составе, свойствах и условиях залегания горных пород, полезных ископаемых, подземных вод и других геологических образований, геофизических и геохимических полях, геологических процессах, экологическом состоянии геологической среды, количестве и качестве запасов полезных ископаемых, их добыче, а также материалы о результатах геологического изучения, воспроизводства и использования недр Ийр://тш. gazeta.ru/print/ 2005/08/05/оа_166474.Б№т!
- под геологической информацией признаются сведения о результатах пользования недрами, содержащиеся в геологических отчетах, картах, текстовых, графических, машинных и иных носителях Кодекс Республики Беларусь «О недрах»
Ко вторичной относятся все виды информации, полученные в результате обработки, интерпретации, анализа и обобщения первичных данных: геологические отчеты и графические приложения к ним, изданные карты и объяснительные записки к ним, цифровые карты геологического содержания и постоянно действующие модели, банки и базы данных по минеральным ресурсам, мониторингу геологической среды, геофизике и недропользованию.
Значительная часть геологической информации о геологическом пространстве основывается на избирательных наблюдениях и интуитивной компоненте представлений геолога. Деятельность геолога определяется нормативно-методическими документами и предшествующим предметным опытом. Представления геолога образуют интегрированную структуру и являются, по сути, моделью компонентов геологической среды.
Типовая модель горно-геологического объекта (явления) определяется набором горно-геологических показателей, характеризующих его и подлежащих регистрации. Материалы непосредственного изучения дополняют типовую схему и позволяют получить модель конкретного объекта геологического пространства.
Основой геологической модели объекта служит база формализованных геологических структурных элементов, что позволяет отделить процедуры сбора и актуализации информации от процесса ее обработки и интерпретации.
Экономическое значение горно-геологической информации заключается в том, что, с одной стороны, она служит инструментом управления, а с другой - принадлежит к его элементам. Ее следует рассматривать как одну из разновидностей управленческой информации, которая обеспечивает решение задач организационно-экономического управления
горно-геологическим производством.
В информационных процессах, осуществляемых в управлении, горно-геологическая информация играет роль предмета труда (первичная, «сырая» информация) и продукта труда
(результатная, «обработанная» информация).
Говоря о понятии «горно-геологическая информация» с кибернетических позиций, информационный процесс управления горногеологическим производством можно охарактеризовать как трансформацию горно-геологических сведений в экономическую информацию, необходимую для принятия решений, направленных на обеспечение заданного состояния горно-геологического производства и его оптимального развития.
Учитывая организационные структуры горно-геологических производств, классификацию горно-геологической информации целесообразно выполнить по следующим критериям: принадлежности к сфере материального производства (используемая для производства материальных благ и представляющая теоретическое значение); месту возникновения и отношению к горно-геологическим производствам (геологическая, маркшейдерская, горнотехнологическая, горная производственнотехнологическая и п.т.); месту хранения и накопления (с централизованным и децентрализованным хранением); степени интеграции (первичная, накопленная и т.п.); характеру значений (детерминированная, вероятностная, функциональная).
Среди названных критериев небольшого комментария требует критерий «место хранения и накопления». Традиционно на горногеологических предприятиях используется децентрализованный способ накопления и хранения информации. Отделы и подразделения предприятия отвечают за свою часть информации и ведут ее своими средствами. С развитием компьютерных информационных систем и появлением систем управления базами данных типа «файл-сервер» и «клиент-сервер», основным местом хранения информации общего пользования становится сервер базы данных. Кроме того, развиваются и технологии распределенных баз данных, составные части которых могут находиться на разных компьютерах, что позволяет оптимальным образом осуществить централизовано-децентрализо-
ванную обработку горной информации.
По стабильности во времени горногеологическая информация делится на постоянную (условно-постоянную) и переменную (текущую). Первая остается без изменений или же подвергается незначительным корректировкам в течение более или менее длительного периода времени. Это различные справочные сведения, нормативы, в экономике производства - кондиции, расценки, тарифы и т.п.
Переменная информация отражает результаты выполнения производственных операций на текущий момент времени, соответствует их динамизму и, как правило, участвует в одном технологическом цикле автоматизированной обработки. Период стабильности носит конкретный характер и определяется спецификой горно-геологического производства. Для оценки уровня стабильности горно-геологической информации используется коэффициент стабильности (/(ст.), рассчитываемый по формуле
ИС _ ис
К общ изм.
ИС
общ.
где ИСобщ- общее число информационных совокупностей;
ИСизм. - число информационных совокупностей, изменивших свои значения за установленный период.
Если Кст. — 0,85, то информационную совокупность принято считать условно-постоянной, и в условиях автоматизированной обработки информации ее следует организовывать и хранить в виде самостоятельных массивов нормативно-справочной информации.
Большую часть условно-постоянной информации при автоматизированной обработке данных рекомендуется хранить на машинных носителях. При этом отпадает необходимость постоянно включать эти данные в состав переменных массивов данных, формируемых для последующей обработки.
Горно-экономической информации свойственны некоторые особенности, вытекающие из ее сущности. Принципиальное значение при
создании систем обработки горно-геологической информации и формирования информационных технологий имеют следующие ее свойства:
- преобладание алфавитно-цифровых знаков;
- значительный объем как переменных (текущих), так и постоянных (условно-постоянных) данных;
- рассредоточенность источников возникновения информации и принципиальная невозможность концентрации и централизации процессов ее сбора и регистрации;
- возможность многократного использования одних и тех же данных;
- возможность длительного хранения информации с ее воспроизведением и обновлением;
- способность к преобразованию, агрегированию по определенным признакам, детализации (разукрупнению) и сжатию (укрупнению);
- цикличность, характерная для многих производственных процессов, особенно горных, заключающаяся в повторяемости составляющих их стадий и информации, отражающей эти процессы. Это свойство позволяет, единожды создав программу автоматизированного расчета, многократно амортизировать ее, что значительно упрощает процесс автоматизированной обработки данных.
Технология обработки горно-геологической информации с применением комплекса технических средств вызывает необходимость манипулирования отдельными информационными элементами, обеспечивать их изучение и формализованное описание, идентификацию для удобства обработки, хранения, передачи. Информация, представленная в формализованном виде, получила название «данные».
Горно-геологическая информация, являясь сложным по структуре образованием, может находиться в статическом или динамическом состояниях. Статическое состояние связано с ее более или менее длительным организованным хранением, накоплением в ин-
формационных фондах и базах данных (БД). Под базой данных здесь следует понимать всю совокупность данных, необходимых для решения задач конкретной предметной области, организованную по определенным правилам, позволяющим обеспечить независимость данных от прикладных программ, удобство хранения, поиска, манипулирования данными, которые записаны на машинных носителях. При этом каждый элемент строго идентифицируется для автоматизации процесса поиска, пополнения, обновления данных.
Динамическое состояние - постоянное движение информации в виде потоков, реализующее в автоматизированных системах функцию обмена сведениями.
Остановимся на следующем понятии, используемом в настоящей статье. Информационное обеспечение подразумевает предоставление необходимой информации для решения конкретных задач.
С позиций информационного обеспечения дополним наши представления об объектах освоения как объектах геоинформационно-го пространства. Частным видом геоинформа-ционного пространства является геологическое, которое, в свою очередь, включает хронологическое и признаковое пространства, определяемые различными системами координат.
Геологическое пространство, в котором расположены геологические объекты, обычно трехмерное. Иногда можно рассматривать свойства геологических тел в двух измерениях (по площади), в одном или нулевом измерении (в отдельных точках). Измерение расстояний в геологическом пространстве требует применения той или иной системы координат. Чаще используется топографическая система координат и собственно геологическая (точка отсчета - какой-либо геологический элемент (подошва пласта, поверхность разрывного нарушения, интрузивного контакта), реже - условная, когда в роли координат выступают номера точек наблюдения, разведочных линий и т.п.
В хронологическом пространстве в роли координат выступают поверхности напласто-
вания горных пород, от которых можно перейти к шкале, где по координатной оси откладывается геологическое время.
Для изображения и исследования свойств геологических объектов обычно используют признаковое пространство, в котором по осям координат откладываются значения свойств. Поскольку свойств геологических объектов много, то и координатных осей бывает много, т.е. признаковое пространство чаще многомерное. Может быть применено сочетание нескольких координатных осей. По одним осям откладываются топографические, геологические или условные координаты, по другим
- свойства геологических объектов.
Объекты геоинформационного про-
странства обладают бесконечно многими качествами. Качества отражают устойчивое взаимоотношение составных элементов объекта, которое характеризует его специфику, позволяющую отличить один объект от других.
Качество обнаруживается в совокупности свойств. «Под свойством понимается способ проявления определенной стороны качества объекта по отношению к другим объектам, с которыми он находится во взаимодействии» (Ф.С. Воройский, 1998).
Как уже говорилось, каждый объект освоения обладает множеством разнообразных свойств. В частности, месторождение характеризуется масштабом, качеством руд, глубиной залегания рудных тел и пр. Горные породы -структурно-текстурными особенностями, трещиноватостью. Минералы обладают размером, формой, химическим составом, физическими свойствами и т.д. Изучение свойств каждого объекта зависит от вида объекта, а также от методов и задач геологического или горного наблюдения.
Информационные свойства объектов можно выразить как в числовой форме, так и логическими высказываниями. Роль логических высказываний в геологии и горном деле на всех этапах изучения объектов очень велика. Большинство описаний геологических объектов представляют собой именно логические
высказывания. Компьютерная (математическая) обработка числовых данных общеизвестна. Для перевода логических высказываний в числовую форму требуется выполнить процедуру формализации сведений о геологических или горных объектах.
Существует несколько способов формализации логических высказываний. Наиболее простой заключается в создании классификации логических высказываний и в отнесении конкретного высказывания в определенный класс. Например, при изучении руд может быть использована классификация их текстур, состоящая из пяти классов (однородная, вкрапленная, полосчатая, пятнистая, брекчиевидная). В простейшем случае классификация свойств содержит два класса: свойство есть (обозначается единицей) либо свойства нет (обозначается нулем).
Классификация может быть построена на основе возрастания свойства. Например, классификацию можно выстроить по увеличению (или уменьшению) зернистости структуры руды и присвоить классам номера (баллы). Для записи структуры руды в этом случае достаточно указать номер класса.
Можно отметить и другие особенности свойств геологических объектов. Так, некоторые свойства могут иметь непрерывные значения в каком-то интервале (например, содержание меди в руде 0...100 %). Другие свойства имеют прерывистые значения (например, число проб).
Важно различать также дифференциальные и интегральные свойства геологических объектов. Так, содержание какого-либо элемента в руде непостоянно и в соседних пробах имеет различные значения - это дифференциальное свойство. Интегральные свойства постоянны и присущи объекту в целом, например, средняя мощность рудного тела или запасы руды в блоке.
Таким образом, объекты геоинформаци-онного пространства обладают разнообразными свойствами, которые можно записать в числовой форме, удобной для последующей компьютерной обработки. Если имеется п однородных геологических объектов и у каждого из них измерено или установлено к свойств, то результаты наблюдений могут быть сведены в таблицу (матрицу) размером п * к клеток (табл. 2).
Таблица 2
Результаты анализа двух геологических объектов (рудных тел), у которых изучено семь свойств
Номер геологического объекта Свойства геологических объектов
1 2 3 4 5 6 7
1 0,23 0,40 5,2 45 1 0 3
2 0,15 0,25 1,2 31 1 0 2
В приведенной таблице свойства 1-4 имеют численные значения (например, содержание одного металла, %; содержание другого металла, %; мощность рудного тела, м; угол его падения, град.), 5 и 6 выражены логическими высказываниями (например, наличие каких-либо минералов), 7 - логическое выска-
зывание, имеющее балльную шкалу (например, балльная характеристика структуры руды).
Геологические объекты могут быть охарактеризованы с позиции способов размещения наблюдений - точечных, линейных, площадных и объемных. Объемные представления объектов наиболее обычны при разведке и
разработке месторождений. Так, начиная со стадии предварительной разведки, рудные тела изучаются по мощности, простиранию и падению, т.е. в трех измерениях.
Геологические объекты изображаются на геологических картах, разрезах, погори-зонтных планах, а также в виде компьютерных объемных моделей. Последние являются основой для машинного построения тех же карт, разрезов, планов, привязанных к необходимым отметкам координатных осей.
Изложенный материал позволяет сде-
1. Кашкарев А.В. Геоинформатика / А.В. Кашкарев, В.С. Тикунов / Под ред. Д.В. Лисицкого. - М.: Картогеоцентр и геодезиздат, 1993.
2. Кузнецов О.Л. Геоинформатика / О.Л. Кузнецов, А.А. Никитин. - М.: Недра, 1992.
3. Воройский Ф.С. Систематизированный толковый словарь по информатике / Ф.С. Воройский. - М.:Либерия, 1998. - 424 с.
Коротко об авторе__________________________
лать следующие основные выводы.
Информация - это важнейший экономический ресурс горно-геологической отрасли производства наряду с материальными, финансовыми и кадровыми ресурсами. От эффективности управления этим ресурсом в конечном итоге зависит эффективность развития отрасли в целом.
С целью унификации терминологии предложено отраслевое (горно-геологическое) понятие информации, основанное на производственно-функциональном подходе.
_______________________________Литература
4. Капутин Ю.Е. Горные компьютерные технологии и геостатистика / Ю.Е. Капутин. -Л.: Недра. 2002. - 424 с.
5. Романов В.Г. Электрофизические методы исследования сульфидных минералов и рудных объектов: научное издание / В.Г. Романов. - Чита: ЧитГУ, 2009. - 232 с.
Briefly about the author
Романов В.Г., канд, геол.-минер. наук, профессор, Чи- V. Romanov, Candidate of Science (Geology and Mineral-
тинский государственный университет (ЧитГУ) ogy), Professor, Chita State University
Научные интересы: информационные технологии обра- Areas of expertise: information technologies of data process-
ботки данных, электрофизические свойства сульфидов, ing, electrophysical properties of sulphides, their calibration
технические средства их измерения facilities
