Кузнецов О.Л., Никитин А.А., Черемисина Е.Н. Геоинформатика и геоинформационные системы

Подождите немного. Документ загружается.

16000

15800

15600

15400

15200

15000

14800

14600

14400

14200

14000

13800

13600

13400

13200

13000

12800

12600

12400

12200

12000

11800

11600

11400

11200

11000

10800

10600

10400

10200

10000

9800

9600

9400

9200

9000

8800

8600

8400

8200

8000

16000

15800

15600

15400

15200

15000

14800

14600

14400

14200

14000

13800

13600

13400

13200

13000

12800

12600

12400

12200

12000

11800

11600

11400

11200

11000

10800

10600

10400

10200

10000

9800

9600

9400

9200

9000

8800

8600

8400

8200

8000

16100

15900

15700

15500

15300

15100

14900

14700

14500

14300

14100

13900

13700

13500

13300

13100

12900

12700

12500

12300

12100

11900

11700

11500

11300

11100

10900

10700

10500

10300

10100

9900

9700

9500

9300

9100

8900

8700

8500

8300

8100

C Ю

16000

15800

15600

15400

15200

15000

14800

14600

14400

14200

14000

13800

13600

13400

13200

13000

12800

12600

12400

12200

12000

11800

11600

11400

11200

11000

10800

10600

10400

10200

10000

9800

9600

9400

9200

9000

8800

8600

8400

8200

8000

Плотностная градиентная модель (осредненние в интервалах глубин псевдоплотностной модели)

Корреляция между скоростной и плотностной градиентной моделями.

Рис.6.10. Оценка взаимосвязи скоростной и плотностной градиентной моде-

лей на интервале 645–1080 км профиля 1-ЕВ.

Последней процедурой построения согласованной модели является

определение объемного распределения эффективных параметров по техно-

логии DVOP из системы SIGMA-3D и установление пространственных со-

отношений между СВК.

Геологическая интерпретация потенциальных полей сводится к по-

строению карт СВК, установлению простирания горных пород, выделению

крупных складчатых дислокаций, гранитогнейсовых и магматитовых ку-

по

Рис. 6.11 Комплексная модель строения земной коры по профилю 1-ЕВ по данным сейсморазведки, гравиразведки и магниторазведки.

Совмещение сейсмоэнергетического разреза и глубинных границ земной коры, выделенных по ГСЗ

Результаты разбиения земной коры на квазиоднородные области в пространстве плотности и интервальной скорости

Районирование земной коры в пространстве плотности, эффективной намагниченности и интервальной скорости

лов

по кольцевым системам аномалий, тектонических несогласий между разны-

ми СВК.

В результате сопоставления результатов интерпретации данных ком-

плексов: сейсморазведка – электроразведка, сейсморазведка – гравиразвед-

ка, гравиразведка – магниторазведка, формируется комплексная согласован-

ная по физическим свойствам физико-геологическая модель. Модель пред-

ставлена по участку профиля I – EB сейсмическими обликами земной коры

в сопоставлении со средними интервальными значениями частотно зависи-

мого поглощения, плотностными границами, значениями псевдоплотности и

псевдонамагниченности, а по отдельным фрагментам профиля – электриче-

скими параметрами.

По совокупности этих параметров обеспечивается выделение блоков

земной коры, разделенных нарушенными зонами, и расслоенность земной

коры в пределах каждого блока (рис.6.11).

В отдельных блоках установлено наличие интервалов инверсии ско-

ростных и плотностных параметров, приуроченных к глубинам 8 – 12 км,

что позволяет предположить для этих интервалов наличие флюидонасы-

щенности и трещиноватости. Следовательно, построение комплексных со-

гласованных моделей сопровождается содержательной геологической ин-

терпретацией и прогнозом минерагенической обстановки.

Вопрсы для самоконтроля.

1. Охарактеризуйте состав и структуру ГИС ИНТЕГРО.

2. В чем суть генерализации картографической информации?

3. Каковы основные функциональеные блоки ГИС ИНТЕГРО при

решении задач федеральной программы Госгеолкарт 1000 и Госгеолкарт

200?

4. Методы и технология ГИС ИНТЕГРО при геологическом рай-

онировании.

5. Методы и технология ГИС ИНТЕГРО при решении геолого-

прогнозных задач.

6. Суть и содержание ГИС-ИНТЕГРО-ГЕОФИЗИКА.

ГЛАВА VII. ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ

СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ В РАЗВЕДОЧНОЙ ГЕОФИЗИКЕ

Геоинформационные системы являются компьютерными техноло-

гиями, построенными на базе географических информационных систем и

предназначенными для решения конкретных задач геологии и геофизики.

По-существу, этот тип ГИС представляет собой объектно-ориентированный

вариант географических систем. Его программно-алгоритмическое обеспе-

чение, прежде всего направлено на обработку и интерпретацию геолого-

геофизических данных, но в отличие от автоматизированных систем обра-

ботки реализуют сбор, хранение, обработку и отображение покоординатно

привязанных географических и геолого-геофизических данных.

Ввиду неоднозначности решения обратных задач геофизики, боль-

шинство геоинформационных систем для решения геологических задач

обеспечивает комплексный анализ разнородной и разнометодной геоин-

формации. С целью реализации федеральных программ Министерства при-

родных ресурсов Госгеолкарта-1000 и Госгеолкарта-200 для построения

геологических карт различного содержания и назначения в последнее деся-

тилетие были разработаны две отечественные системы: ГИС-ПАРК и ГИС-

ИНТЕГРО.

Одновременно для обработки и интерпретации данных различных

методов разведочной геофизики создаются компьютерные технологии их

комплексной интерпретации, ориентированные на использование покоорди-

натно привязанной входной и выходной информации, что также позволяет

их рассматривать в качестве геоинформационных систем. Настоящая глава

посвящена рассмотрению системы ГИС-ПАРК, реализующей построение

геологических карт на основе комплекса геолого-геофизических данных, а

также геоинформационных систем и технологий комплексной интерпрета-

ции геофизических данных, направленных на построение согласованных

физико-геологических моделей изучаемых объектов.

7.1. Геоинформационная система ПАРК

ПАРК (прогноз – анализ – распознавание – картографирование) –

векторно-растровая геоинформационная система, предназначенная для соз-

дания баз картографических и объектно привязанных данных; справочно-

информационного обслуживания; преобразования, обработки и комплексно-

го анализа пространственной информации, а также для оформления и выво-

да картографических и сопутствующих им документов. ГИС ПАРК создана

в ОАО «Ланэко» под руководством М.А. Белобородова [10].

Исходная (первичная) информация в ГИС ПАРК представлена: кар-

тами количественных и качественных данных, цифровыми массивами, по-

лутоновыми изображениями, таблицами, текстовыми описаниями.

7.1.1. Структура и функции системы

Система ПАРК структурирована по функциональному признаку, ее

основными блоками являются база данных (БД) и функциональные подсис-

темы, включающие: ввод данных, преобразование и построение производ-

ных карт (по различным характеристикам исходных данных, рассчитывае-

мым в скользящих окнах и по ячейкам); анализ данных; справки и вывод;

прогноз полезных ископаемых и прогноз геоситуации.

В состав ПАРК входят и вспомогательные автономные программы,

т.е. вне общей оболочки ПАРК, служебные и временные файлы, такие как

драйверы (обеспечение взаимодействия операционной системы с физиче-

ским устройством – принтером, экраном, мыши), шрифты, палитры, шкалы,

наборы параметров.

Структурно-функциональная схема ПАРК приведена на рис. 7.1.

Средства системы обеспечивают, как и в ГИСИНТЕГРО, выполнение

следующих функций:

– манипулирование данными, включая пространственную увязку, пре-

образование формы представления, связь объектов карты с тексто-

выми описаниями, графическими иллюстрациями, внешними БД,

экспорт-импорт данных в различные форматы;

Средства ввода и редактирования

-подсистема «Ввод данных»

-автономные программы.

Преобразование координат, Подготовка

гипертекста, Создание библиотек

изображений, Редактор знаков и шрифтов,

Редактор типов линий

-программы импорта данных (п/с Вывод»)

Средства компоновки выходных

документов, работы с внешней БД

и получение справок, печати и

экспорта данных

подсистема «Справки и вывод»

Картографическая

база данных

Атрибутивная

база данных

Средства создания производных

карт, редактирования,

вычислений по картам,

преобразования формы

представления данных

п/с «Преобразование и построение

карт»

Средства

пространственного

анализа данных

п/с «Анализ данных»

Средства интерпретации данных

п/с «Прогноз полезных

ископаемых» п/с «Прогноз

геологической ситуации»

Структурно-функциональная схема ПАРК

Рис.7.1. Структурно-функциональная схема ПАРК.

– определение геодезических координат листов по их номенклатуре с

преобразованием систем координат, геодезической привязкой рас-

тровых и векторных данных;

– интеграцию растровых и векторных представлений, векторно-

растровые и растрово-векторные преобразования;

– интерполяцию при разрыве поверхностей, построение горизонталей;

– отображение данных – совмещение векторных, матричных и тексто-

вых слоев, отображение информации из разных БД; изменение на-

грузки карты с изменением ее масштаба; трехмерное отображение

данных, наложение векторных и матричных слоев на трехмерное

отображение; светотеневое представление поверхностей и т.д.;

– создание легенд – интерактивное и автоматическое формирование по

готовым картам;

– измерительные функции – площади, длины, крутизны, ориентация,

мощность;

– аналитические функции с вычислением различных статистик в

скользящих окнах сглаживанием, нормировкой данных, кластериза-

цией и распознаванием с обучением;

– построение производных карт – обработка в скользящих окнах, по-

строение карт расстояний от заданных объектов, многомерное ис-

пользование (классификация);

– обработка наборов карт по алгоритмам пользователя;

– идентификацию – распознавание объектов и ситуаций с обучением

системы на эталонах, прогноз по количественным критериям;

– получение справок о расположении, размерах, свойствах объекта;

– подготовку макетов выходных карт и вывод данных с управлением

цветом, штриховкой, индексами и надписями, с автоматической ге-

нерацией координатных сеток, масштабов, включая врезки и зара-

мочное оформление; получение твердых копий.

7.1.2. Представление и преобразование данных и карт

Исходная информация в системе ПАРК представлена картами, леген-

дами и сопутствующей им информацией, содержание и форма представле-

ния которых дано в таблице 7.1.

Совокупность векторных, матричных и текстовых слоев образует но-

вый тип данных – «выходную карту».

Наборы выходных карт, легенд, профилей, таблиц, гистограмм и тек-

стов образуют «выходной лист».

Для хранения информации организуется БД ПАРК. Каждой БД соот-

ветствует свой каталог, имя которого совпадает с именем БД.

БД имеет привязку в истинных геодезических или условных прямо-

угольных координатах. Привязка задается обычно координатами крайней

северо-западной точки. Обязательный параметр базы – размер ячейки для

матричного (цифрового) представления карт.

Схема организации БД по территории приведена на рис. 7.2.

Точка привязки БД

Блок 64х64 ячейки

…

Номер блока.

Присваивается автоматически.

Листы. Задаются

номенклатурой или

координатами у глов.

Юго-восточный угол БД.

Координаты определяются

автоматически.

Рис.7.2. Схема организации БД по территории.

Площадь (территория), по которой информация заносится в БД, име-

ет прямоугольную форму и автоматически разбивается на блоки размером

64 на 64 ячейки, т.е. площадь блока зависит от выбранной величины ячейки.

Следовательно, вся территория, описываемая в одной БД, характеризуется

координатами северо-западного угла, размером ячейки и числом блоков, по

которым автоматически определяются координаты юго-восточного угла ба-

зы.

Картографическая информация (точки, линии, контуры, площади, ус-

ловные знаки и надписи) хранятся послойно.

Внешняя атрибутивная база хранится в DBF-таблицах, строки кото-

рых связаны с объектами карты. Эти таблицы содержат текстовую и число-

вую информацию, а также ссылки на файлы или отдельные записи в файлах

описательных данных (текст, таблицы, растровые картинки).

Для хранения и представления карт в системе ПАРК используются

три типа слоев данных: векторные, матричные и текстовые (или надписи).

Векторные данные имеют четыре формы представления: комплекс-

ные слои, накладки, топологические покрытия, объектные слои выходной

карты.

Комплексный векторный слой – основная форма представления пер-

вичных векторных данных. Комплексность состоит в том, что каждый такой

слой одновременно может содержать линейные и точечные объекты, грани-

цы площадных объектов разной тематики, т.е. формальными объектами

комплексного слоя является «линия», определяется координатами (X,Y).

Комплексные слои разделяются на листы, и каждый слой может состоять из

одного или нескольких произвольно расположенных по отношению друг к

другу листов. Структура комплексного слоя представлена на рис.7.2.

Накладки – контурные карты площадных, линейных или точечных

объектов, карты изолиний.

Объектом накладки, также как и в комплексном векторном слое, яв-

ляется «линия». Однако линии в накладках не имеют атрибутов и деления

на листы, а имеют имя и порядковый номер.

Топологические покрытия – векторные слои, в которых наряду с ко-

ординатами точек определены сведения, отражающие связность объектов.

Для каждой точки имеется информация о ее связях с другими точками. По

их количеству различают одиночные (отдельно стоящие точки), контурные

(точки с двумя связями), узловые (точки с числом связей больше двух и

«концевые» точки).

В топологическом покрытии выделяют точки, дуги (линии) области

(полигоны, контура). Для покрытия указывается имя; основание классифи-

кации выделения объектов, накладка с границами, используемыми для по-

строения покрытия. Топологические покрытия создаются автоматически по

картам накладкам.

Структура топологического покрытия приведена на рис.7.3.).

Топологическое покрытие

Область

Представляющая точка

Атрибуты внутренние:

номер, код, цвет, ссылка на гипертекст

Атрибуты внешние–строка DBF таблицы

Рис.7.3. Структура топологического покрытия.

Векторные слои выходной карты – форма представления выходных

картографических данных. Каждый такой слой создается из произвольного

числа комплексных векторных слоев, накладок, топографических покрытий,

матричных слоев.

Структура векторного слоя выходной карты проиллюстрирована на

рис. 7.4.

ВЕКТОРНЫЙ СЛОЙ ВЫХОДНОЙ КАРТЫ

Объекты слоя – точечные, линейные, площадные объекты

Атрибуты внутренние:

Общее для всех объектов: внешний №, внутренний №,

геометрический тип, статус визуализации (да\нет).

Специфические по геометрическому типу объекта:

-для точечных объектов

-для линейных объектов и границ площадных: цвет,

графический тип, размер штриха (навесного знака) линии;

-для площадных объектов: цвет, стиль заливки

(закраска\штриховка), вид и шаг штриховки.

Атрибуты внешние:

Строка (строки) DBF таблицы:

-характеристики свойств,

-отсылки на файлы описания объектов

DBF таблица

Гипертекстовая справка

Текстовые файлы

Файлы растровых

изображений

Рис.7.4. Структура векторного слоя карты.

Матричные слои представляют дискретную модель карты, обычно в

цифровом виде. В системе ПАРК изучаемая территория аппроксимируется

элементарными, неделимыми ячейками в форме квадрата.