CC BY
29
УДК 550.8:519:681.3
К ВОПРОСУ О ПРОБЛЕМЕ СОЗДАНИЯ БАЗ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ
А.В.Королёва1
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрен способ организации хранения массовых геолого-геофизических данных, реализованный в виде технологии создания региональных и целевых баз данных. Разработанное программное обеспечение включено в программный комплекс GIA («Геоинформационный анализ»). Благодаря этому обеспечена интеграция хранения и поиска данных с их обработкой и использованием для прогнозирования геологических объектов. Ключевые слова: региональные базы геофизических данных, геоинформационные системы, поисковые образы, локальные базы данных, целевые базы данных. Библиогр. 5 назв. Ил. 3.
TO THE QUESTION ON THE PROBLEM TO CREATE GEOLOGICAL AND GEOPHYSICAL DATA BASES
A.V.Korolyova
Irkutsk State Technical University. 664074, 83 Lermontov St., Irkutsk.
The method to organize the storage of the mass geological and geophysical data, realized in the form of the technology of creation of regional and target databases is considered. The developed software is included in the program complex GIA ("The Geoinformation analysis"). Owing to this the integration of data storage and search together with data processing and use to forecast geological objects is provided. Keywords: regional bases of geophysical data, geoinformation systems, search images, local databases, target databases. 5 sources. 3 figures.
Специфика геофизической информации не позволяет организовать хранение массовых геофизических данных только с помощью систем управления базами данных (СУБД) или же с помощью широко распространенных геоинформационных систем (ГИС). Так, например, каждый фрагмент при организации хранения массовых геофизических данных содержит координатно-локализованную информацию, относя-
щуюся к определенному геофизическому методу и характеризующуюся детальностью - масштабом работ. Такой фрагмент данных должен рассматриваться как автономный, и система должна обеспечивать оперативный выбор необходимых фрагментов (по их поисковым образам), а также конкретных данных из отобранных фрагментов [1].
1 Королёва Анжела Владимировна - старший преподаватель, аспирант. Тел.: (3952) 40-51-83. E-mail: k.a.angelik@mail.ru Korolyova Anzhela Vladimirovna - a senior lecturer, a postgraduate student. Phone (3952) 40-51-83. E-mail: k.a.angelik@mail.ru
Технология создания региональных и целевых баз данных была предложена ещё в 80-х годах прошедшего столетия [2, 3]. Эта технология в полной мере использовалась в объединениях «Иркутскгеофизика» и «Главтюмень-геология» и в 90-х годах позволила «спасти» массовые геофизические данные по обширным территориям.
В настоящее время, с учетом современных технических возможностей, есть смысл вновь вернуться к технологии создания и использования региональных баз геолого-геофизических данных (РБД).
Прежде чем перейти к рассмотрению программного обеспечения, необходимо пояснить понятия региональных и локальных баз данных, которые имеют важное методологическое значение для решения проблемы.
Региональная база данных (РБД) -это совокупность файлов, содержащих геолого-геофизические данные по одному листу картографической разграфки масштаба 1:1000000 или по территории, выделенной из геологических или прагматических соображений.
Под локальной базой данных понимается совокупность файлов, которые содержат информацию, необходимую
для решения конкретной геологической задачи в заданном районе. Фактически локальные базы данных существуют в период обработки геолого-
геофизических материалов. Например, все файлы, используемые партией при подготовке годового отчета, образуют локальную базу данных. Некоторые из этих файлов содержат первичные, необработанные данные. В других файлах содержатся обработанные данные, характеризующиеся более прямыми связями с геологическим строением участка работ. Но обычно каждый из таких файлов содержит данные одного геофизического метода. Поэтому локальные базы, создаваемые геолого-
геофизическими партиями в период подготовки отчетов, можно назвать локальными методными базами данных.
Локальные базы данных создаются также для выполнения комплексного анализа геолого-геофизических материалов, накопленных по тем или иным площадям за многие годы. Такие локальные базы данных применяются, например, для прогнозирования рудных и других месторождений полезных ископаемых и могут быть названы целевыми (рис. 1).
Рис. 1. Схема взаимодействия баз геолого-геофизических данных
Создание целевых баз данных для проведения тематических работ по обобщению и анализу материалов может быть выполнено путем извлечения требуемых данных из региональных баз. В свою очередь источником для формирования региональных баз данных должны быть локальные методные базы, функционирующие во время обработки материалов, получаемых геолого-геофизическими партиями. Вопрос о том, после каких этапов обработки данные включаются в региональные базы данных, решается индивидуально для каждого метода.
Приведенные определения региональных баз данных являются формальными и отражают подход к их формированию. Этот подход не ориентирован на решение конкретных задач. Назначение этого подхода - сохранить информацию, полученную в течение всего года геофизическими партиями, работавшими в пределах листа масштаба 1:1000000, либо в пределах некоторой другой выделенной территории (лицензионный отвод, рифтовая зона и т.п.). Каждая база данных при таком подходе имеет свое имя (например: P48, ZRP) [4]. Программное обеспечение (ПО) для создания региональных и целевых баз данных встроено в программный комплекс GIA (Геоинформационный анализ). ПО, во-первых, позволяет включать новые фрагменты данных в РБД, а во-вторых, создавать по запросам целевые базы данных для их последующего использования при решении задач комплексного анализа имеющихся материалов и геологического прогнозирования.
Программный комплекс GIA (Геоинформационный анализ) включает в себя «оболочку» и функциональные программные модули, динамически вызываемые оболочкой для гибкого построения графов обработки данных. Оболочка комплекса построена в соответствии с такими требованиями к современному программному обеспечению, как событийная ориентирован-
ность, объектная ориентированность и унифицированный графический интерфейс. Набор функциональных модулей может расширяться с одновременным включением в оболочку новых пунктов меню. Такая структура программного комплекса, а также ориентация на хранение информации по исследуемой площади в реляционной базе данных позволяют оперативно конфигурировать СТА для решения конкретного круга задач. В настоящее время СТА включает в себя программные средства для создания (или выбора ранее созданной) локальной базы данных, для ввода в эту базу картографической информации и массовых геофизических данных по конкретной площади, для разделения полей, их интерполяции и построения карт с нанесением на них выбранных картографических объектов, для статистического анализа данных (одномерный, факторный, корреляционно-регрессионный) и прогнозирования геологических объектов и явлений (метод аналогий и системно-модельный подход, основывающийся на формализации знаний) [1, 5]. Таким образом, включение в СТА программных модулей для создания и использования РБД позволяет объединить в одном программном комплексе технологии создания региональных и целевых баз и их последующего использования для решения прогнозных задач.
После добавления в СТА пункта меню Региональные базы данных появилась возможность создавать поисковые образы файлов, включаемых в региональную базу данных, и выбирать из региональных баз данные в целевые базы для последующего комплексного анализа имеющихся материалов и геологического прогнозирования.
При создании РБД необходима определенная типизация данных, в частности, соглашения об именах (идентификаторах) элементов данных по каждому геофизическому методу. Пусть, например, работы геофизической пар-
тии велись в 2008 году в пределах некоторой площади, по которой формируется РБД, имеющая имя 2КР. Результаты этих работ сведены в файл, которому присвоено имя 2КР08001, где 001 - номер файла, включенного в базу по работам 2008 года. Пусть этот файл состоит из массива, включающего в себя очень большое количество записей (по одной записи для каждого пункта). Элементы данных, образующие записи, могут быть следующими: N - номер пункта; Х,У - прямоугольные координаты; Н - высота над уровнем моря; ОЛ - аномальное значение силы тяжести в редукции Буге; ОТ - поправка за рельеф. Кроме того, известно, что все пункты, описываемые файлом, расположены в пределах территории, которая ограничена координатами ХМШ = 300, ХМЛХ =370, УМШ = 250, УМАХ = 330 (координаты выражены в километрах, значения У заданы без номера зоны). Координаты ХМШ, ХМЛХ, УМШ, УМАХ образуют заглавие единственного мас-
сива, из которого состоит файл.
Такой файл может состоять не из одного, а из нескольких массивов, подобных рассматриваемому в примере.
При внесении файла в региональную базу данных необходимо, во-первых, скопировать файл на один из томов базы данных ZRP, например, поместить его в том ZRP01, а во-вторых, выбрать диалоговое окно создания поискового образа (рис. 2).
Поисковый образ файла (рис. 2) представляет собой массив, включающий в себя заглавие и записи. Заглавие содержит следующие элементы данных:
— NOF (имя файла) - состоит из обозначения базы данных, года, номера файла;
— VSN - серийный номер носителя, где хранится файл;
— NF - номер редакции файла;
— GRID - вид сети;
— М - масштабный коэффициент для перехода к километрам;
Рис. 2. Диалоговое окно для создания поискового образа файла
— СХ и СУ - «ключи» к координатам; например, СХ=6000 означает, что в записях файла координаты уменьшены на 6000 км;
— Х1, Х2, У1, У2 - граничные координаты площади;
— А - признак активности файла.
Записи поискового образа содержат дескрипторы: в каждой записи один дескриптор D - код, обозначающий геофизический метод, или масштаб работ, или некоторые другие характеристики принадлежности данных (полезные ископаемые, стратиграфия, литология и т. п.).
При выборе дескрипторов целесообразно учитывать иерархическую подчиненность понятий, например:
11000 - сейсморазведка;
11100, 11200, 11300... - модификации сейсморазведки;
11210, 112220, 11230. - следующая ступень детализации одной из модификаций. При таком подходе к выбору кодов облегчается процедура кодирования ключевых слов, а также разработка программного обеспечения (ПО) региональных баз данных. После заполнения полей поисковый образ файла включается в файл поисковых образов пополняемой региональной базы. Этот файл имеет имя, совпадающее с именем
региональной базы данных, и расширение ЯБВ в нашем примере это файл 2ЯР.ЯБВ.
После внесения файлов для хранения в региональную базу и создания их поисковых образов будет выполнена первая функция данного ПО - обеспечение хранения массовых геофизических данных.
Вторая функция ПО - формирование локальных целевых баз из региональных по запросам, т.е. поиск файлов, содержащих данные, необходимые для решения конкретной геологической задачи в заданном районе и извлечения из найденных файлов требуемых данных -отбор записей, а из них - элементов данных.
Применяя диалоговое окно (рис. 3) создания локальной базы данных несколько раз, то есть к данным разных геофизических методов, можно создать целевую локальную базу данных для площади, по которой предполагается выполнение работ по обобщению материалов и прогнозированию. При этом координаты в записях, извлеченных из разных файлов РБД, будут приведены к единой системе.
После получения целевой локальной базы данных можно применить методы анализа данных. Многие из этих
Рис. 3. Диалоговое окно для создания целевой базы данных
методов, как уже отмечалось, реализованы в программном комплексе О1Л. Таким образом, достигается единство программного обеспечения, с помощью которого реализуется хранение массовых данных и последующий их комплексный анализ.
Средством для повышения эффективности прогнозирования на каждой стадии поисково-разведочных работ является комплексное использование геолого-геофизических данных. Таким образом, создание и использование региональных баз данных обеспечивает концептуальное единство общего программного обеспечения геолого-геофизических исследований, дает возможность комплексного анализа геолого-геофизических данных для решения прогнозных задач.
Библиографический список
1. Ломтадзе В. В. Программное и информационное обеспечение геофи-
зических исследований. - М.: Недра, 1993.- 268 с.
2. Ломтадзе В.В., Шишкина Л.П., Бо-родаченко В.В. Концепция файловых баз данных (ФБД) и ФОРТРАН-ФБД. Материалы мирового центра данных Б. - М.: АН СССР, 1986. -91 с.
3. Ломтадзе В.В. Проблема формирования баз геолого-геофизических данных // Изв. вузов, Геология и разведка. - М., 1985. - № 6. -С. 51-61.
4. Ломтадзе В.В., Королева А.В., Шишкина Л. П. Технология создания и использования региональных баз геолого-геофизических данных // Материалы Всероссийской конференции: «Современные информационные технологии для научных исследований». - Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2008. - С. 62-64.
5. Марченко В.В. Человеко-машинные методы геологического прогнозирования. - М.: Недра, 1988. - 232 с.
Рецензент: доктор геолого-минералогических наук, профессор А. И. Булнаев
