ПРИМЕНЕНИЕ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ И ПОИСКА МИНЕРАЛОВ И ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Введение

Республика Башкортостан (РБ) является одним из ключевых минерально-сырьевых регионов России, обладая значительными запасами нефти, газа, руд цветных и редкоземельных металлов, а также нерудных полезных ископаемых. Традиционные методы геологоразведки требуют больших временных и финансовых затрат, в то время как технологии дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) позволяют ускорить и оптимизировать процесс поиска новых месторождений [1].

С помощью данных ДЗЗ, получаемых со спутников (например, Sentinel-2, Landsat, ASTER), аэрофотосъемок и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), получают информацию о геоморфологических, тектонических и спектральных характеристиках территории, а в сочетании с ГИС-технологиями и методами машинного обучения позволяют выявлять аномалии, связанные с минерализацией [2].

Цель работы – анализ возможностей ДЗЗ для изучения и поиска полезных ископаемых в РБ на примере существующих месторождений.

Рассмотрим геологические особенности территории. Республика Башкортостан расположена в пределах Уральской складчатой системы и Восточно-Европейской платформы, что обуславливает разнообразие его минерально-сырьевой базы [3]. На её территории существует множество месторождений, например:

• Учалинское (медно-цинковые руды);
• Сибайское (медь, цинк, золото, серебро);
• Туканское (железорудное);
• Бурибаевское (бокситы);
• Арланское (нефть).

Геологическая сложность региона требует комплексного подхода к разведке, в котором ДЗЗ играет ключевую роль.

Преимущества ДЗЗ для исследования и поиска полезных ископаемых

Для оценки преимуществ ДЗЗ проведено сравнение с традиционными методами геологоразведки. Результаты сравнения по ключевым критериям представлены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнение ДЗЗ и традиционных методов изучения и поиска полезных ископаемых

Проанализировав данные в таблице, можно выделить следующие достоинства ДЗЗ:

• Экономическая эффективность – существенное сокращение расходов на наземные исследования.
• Высокая скорость обследования – возможность оперативного изучения больших территорий.
• Доступ к труднодоступным районам – исследование без сложных экспедиций.
• Высокая информативность – использование мульти- и гиперспектрального анализа.
• Экологическая безопасность – минимальное воздействие на окружающую среду.

Также ДЗЗ имеет ряд ограничений:

• Ограниченное разрешение – спутниковые данные (10–30 м) не всегда позволяют детально изучить небольшие объекты.
• Зависимость от погодных условий – облачность и атмосферные помехи могут снижать качество снимков.
• Необходимость верификации – выявленные аномалии требуют подтверждения полевыми методами.
• Сложность обработки данных – требуется специализированное ПО и квалифицированные кадры.

Источники данных ДЗЗ и методы обработки

Для изучения полезных ископаемых основными источниками данных ДДЗ являются следующие спутники:

• Sentinel-2 (ESA) – мультиспектральные снимки с разрешением 10-60 м, полезные для анализа растительного покрова и литологических особенностей [4];
• Landsat 8/9 (USGS) – спектральные каналы (SWIR, VNIR) для анализа литологии и минералогии [5];
• ASTER – термальные и коротковолновые инфракрасные данные (SWIR) для идентификации рудных минералов (гематит, каолинит).

Преимущества этих спутников в том, что данные ДЗЗ находятся в открытом доступе.

Для анализа данных ДЗЗ используются следующие методы обработки снимков:

• NDVI (нормализованный индекс растительности) – выявление зон стресса растительности над рудными телами;
• PCA (метод главных компонент) – выделение геологических аномалий;
• спектральный анализ – идентификация минералов (гематит, каолинит, кварц) [6].

Геоинформационные системы позволяют интегрировать данные ДЗЗ с геофизическими и геохимическими исследованиями [7], а алгоритмы машинного обучения используются для классификации перспективных участков.

Примеры применения ДЗЗ в Республике Башкортостан

Рассмотрим несколько примеров применения ДЗЗ в РБ:

1. Применение данных ДЗЗ, полученных с помощью спутника Landsat 8/9 позволило эффективно идентифицировать участки с повышенной концентрацией гематита (Fe₂O₃) на территории Туканского железорудного месторождения. В исследовании использовались каналы коротковолнового инфракрасного диапазона (SWIR), наиболее информативные для диагностики железосодержащих минералов. На рисунке 1 представлен композитный снимок.

Рисунок 1. Спутниковый снимок Landsat 8/9 (композит 5-6-7) Туканское месторождение (28.05.2025)
(Источник: USGS EarthExplorer)

Для количественной оценки содержания оксидов железа применялось спектральное соотношение Band7/Band6. Результат представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Яркие участки – зоны с высоким содержанием оксидов железа

2. Использование данных со спутника Landsat 8/9 позволило успешно идентифицировать зоны сульфидной минерализации на Учалинском медно-цинковом месторождении. Исследование основывалось на анализе спектральных характеристик сульфидных минералов (пирит FeS₂ и халькопирит CuFeS₂) в коротковолновом инфракрасном диапазоне (SWIR). На рисунке 3 представлен композитный снимок.

Рисунок 3. Спутниковый снимок Landsat 8/9 (композит 5-6-7) Учалинсоке месторождение (28.05.2025)
(Источник: USGS EarthExplorer)

Для количественной оценки использовалось спектральное соотношение Band7/Band5 (Рисунок 4).

Рисунок 4. Яркие участки – потенциальные зоны сульфидной минерализации.

3. Использование данных ДЗЗ со спутника Sentinel-2 продемонстрировало высокую эффективность при мониторинге нефтегазоносных структур Арланского месторождения (Рисунок 5).

Рисунок 5. Спутниковый снимок Sentinel-2 (композит 8-11-12) Арланского месторождения (27.05.2025).
(Источник: Sentinel Hub)

Для идентификации глинистых минералов, таких как каолинит и монтмориллонит, применяется спектральный индекс CMR.

Повышенные значения индекса коррелируют с зонами развития глинистых пород, что важно для прогнозирования коллекторских свойств нефтегазоносных горизонтов (Рисунок 6).

Рисунок 6. Распределение спектрального индекса на территории месторождения

Заключение

Применение данных ДЗЗ значительно ускоряет процесс геологоразведки в Республике Башкортостан. Комбинация спутниковых снимков, ГИС-анализа и машинного обучения позволяет эффективно выявлять перспективные участки и оптимизировать затраты на разведку. Дальнейшее развитие технологий ДЗЗ откроет новые возможности для изучения минерально-сырьевой базы региона.

1. Мониторинг паводков на основе дистанционного зондирования Земли / Л. Г. Павлова, Д. А. Шаймарданов, А. Ф. Атнабаев, Д. И. Мухаметов // Бюллетень науки и практики. – 2024. – Т. 10, № 7. – С. 82-85. – DOI 10.33619/2414-2948/104/11. – EDN QLEAWT.
2. Состояние и перспективы использования данных дистанционного зондирования Земли для обнаружения природных пожаров / Д. А. Шаймарданов, А. Ф. Атнабаев, Д. И. Мухаметов, Л. Г. Павлова // Бюллетень науки и практики. – 2024. – Т. 10, № 7. – С. 77-81. – DOI 10.33619/2414-2948/104/10. – EDN PSCOPA.
3. Пучков, В. Н.  Геологическое строение и полезные ископаемые Башкирии (краткий очерк) / В. Н. Пучков // Геологический сборник № 11. Информационные материалы. — Уфа: ИГ УНЦ РАН, 2014. — С. 3-14.
4. Sentinel-3 SLSTR Level 2 Active Fire Detection and FRP Product Algorithm / [Электронный ресурс] // : [сайт]. — URL: https://apps.sentinel-hub.com/eo-browser/.
5. USGS EarthExplorer /  [Электронный ресурс] // USGS science for a changing world : [сайт]. — URL: https://earthexplorer.usgs.gov/.
6. ГИС-технологии в науках о Земле [Электронный ресурс] : материалы респ. науч.-практ. семинара студентов и молодых ученых, Минск, 17 нояб. 2021 г. / Бело рус. гос. ун-т ; редкол.: Н. В. Жуковская (гл. ред.) [и др.]. – Минск : БГУ, 2021. – 1 электрон. опт. диск (СD-ROM). – ISBN 978-985-811-240-9.
7. Ильясов, Р. Р. Применение дистанционного зондирования Земли для оценки изменения пространственных объектов во времени / Р. Р. Ильясов, А. Ф. Атнабаев // Международный журнал информационных технологий и энергоэффективности. – 2024. – Т. 9, № 7(45). – С. 173-177. – EDN KUBNUD.

Все статьи автора «Насырьянова Регина Байрамовна»