CC BY
22
2. Построение вероятностной модели внутригодо-вой динамики объемов образования фильтрата (потенциального и реального) на основе расчета водного баланса полигона (по формулам 1 и 2) с учетом климатических особенностей территории.
3. Определение индекса загрязненности фильтрата полигона (по формуле 3) и, при наличии многолетних или ежемесячных данных, оценка его динамики.
4. Построение вероятностной модели изменения степени опасности фильтрата, рассчитываемой по формуле 4, с учетом особенностей гидрологического режима поверхностного водного объекта (приемника
Библиографический список
фильтрата), качественного и количественного составов фильтрата и климатических изменений.
Таким образом, использование предложенной методики при управлении рисками загрязнения водных объектов в районах складирования отходов позволит картировать территорию по степени экологической опасности для того, чтобы оптимизировать и научно обосновать выбор технологии очистки фильтрата. Использование предложенной методики станет также эффективным инструментом оценки и природоохранного мониторинга водных объектов.
1. Final report of the 5m World Water Forum, Istanbul. 2009. Р. 192.
2. Кияшко И.Ю., Елизарьев А.Н., Красногорская Н.Н. Проблемы складирования отходов производства и потребления в России и пути их решения // Материалы V Междунар. на-учно-техн.конф. «Наука, Образование, Производство в решении экологических проблем (Экология-2008)». Уфа: УГА-ТУ, 2008. Т. 2. С. 203-210.
3. Robinson H. A review of the composition of leachates from domestic wastes in landfill sites. Report No. CWM 072/95 // Waste technical division, Environment Agency. August 1996. P. 500.
4. Christensen T., Cossu R., Stegmann R. Lanffilling of waste: Leachate. London: Chapman & Hall, 1992. P. 520.
5. Оценка изменения руслоформирующих характеристик реки Белой под влиянием различных факторов (на примере участка в районе г. Уфы) / Э.Р.Янгирова [и др.] // Материалы V Междунар. научно-техн. конф. «Экология-2008». Уфа: УГАТУ, 2008. Т. 2. С. 107-115.
6. Технологии автоматизированного управления полигоном ТБО / Н.И.Артемов [и др.]. Пермь: НИИУМС, 2003. С. 266.
7. Robinson H. The composition of leachates from very large landfills: an international review // CWRM, UK: IWM Business Services Ltd. June 2007: Volume 8. P. 19-32.
8. Carville M., Robinson H. Leachate treatment // Waste Management World. November 2005: Volume 6. P. 54-61.
УДК 550.8:519:681.3
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ХРАНЕНИЯ МАССОВЫХ 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 поиска данных с их обработкой и использованием для прогнозирования геологических объектов. Ил. 3. Табл. 1. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: региональные базы геофизических данных; геоинформационный анализ; поисковые образы; локальные базы данных.
SOFTWARE FOR STORAGE ORGANIZATION OF MASS GEOPHYSICAL DATA A.V. Koroleva
Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074
The author considers the method of storage organization of the mass geological and geophysical data, implemented as a technology to create regional and target databases. The developed software is included in the software package GIA («Geoinformational analysis»). This ensured the integration of data search with their processing and use of geological objects for forecasting. 3 figures. 1 table. 6 sources.
Key words: regional geophysical databases; GIS analysis; search images; local databases.
Актуальность организации хранения массовых геофизических данных обосновывается тем, что в своей работе геофизические предприятия используют массовые данные, на получение которых затрачиваются огромные средства при проведении поисково-
разведочных работ на обширных территориях. Поэтому проблема сохранения этих данных с целью последующего комплексного анализа совместно с новой информацией является чрезвычайно важной.
Идеологию анализа геолого-геофизических дан-
1Королёва Анжела Владимировна, аспирант, старший преподаватель кафедры информатики, тел.: (3952) 405183, e-mail: k.a.angelik@mail.ru
Koroleva Angela Vladimirovna, postgraduate student, senior lecturer of Information Science chair, tel.: (3952) 405183, e-mail: k.a.angelik @ mail.ru
Классификация геолого-геофизических данных по уровням обобщения информации
Исходные данные (классификация по уровням обобщения) Цели и основные задачи обработки и анализа данных Методы обработки и анализа данных
1. Первичные данные - результаты геолого-геофизических измерений Минимизация влияния негеологических факторов: рельефа местности, геометрии системы наблюдений и т.д. Стандартная обработка данных конкретного геолого-геофизического метода
2. Вторичные данные - поля различных геохимических, геологических, геофизических признаков 2.1. Формирование «признакового пространства»: интерполяция в узлы квадратной сети, расчет в скользящих окнах характеристик полей для узлов сети; построение карт Методы интерполяции и разделения полей, расчета их статистик и других характеристик в скользящих окнах, построения карт
2.2. Статистический анализ данных с целью выявления связей и других закономерностей Одномерный, факторный, корреляционно-регрессионный анализ и пр.
2.3. Прогнозирование и выделение локальных геологических объектов (интрузий, структур, тектонических нарушений, зон улучшенных коллекторских свойств, проявлений вторичных геологических процессов и т.п.) и оценка их параметров Распознавание образов, построение карт вероятностей обнаружения целевых объектов, решение «прямых» и «обратных» задач - переход от априорных оценок параметров объектов к апостериорным оценкам
3. Выделенные геологические объекты, формализованно описываемые как картографические (картографические и параметрические данные, полученные в результате интерпретации информации предыдущего уровня обобщения) Прогнозирование геосистем: рудных полей, нефтегазовых провинций и полей, месторождений и залежей, площадей, пригодных для строительства крупных сооружений Расчет вторичных картографических признаков для узлов квадратной сети. Формализация знаний: выбор способа квантования признаков и для каждой градации оценка вероятностей попадания объектов разных классов. Квантование признаков и расчет апостериорных вероятностей для узлов сети. Построение карт вероятностей обнаружения объектов
ных можно рассматривать на основе классификации геоданных по уровням обобщения информации [1]. Эта классификация приведена в таблице - в ней для каждого уровня обобщения информации определены задачи и методы анализа данных, т.е. фактически сформулированы основные аспекты идеологии и технологии обработки и анализа данных при геолого-геофизических исследованиях. В данной работе предпринята попытка использовать эту классификацию для обоснования идеологии хранения геофизических данных.
В таблице выделены три уровня обобщения геолого-геофизической информации:
1. Первичные данные - результаты геолого-геофизических измерений. Долговременное хранение этой информации нецелесообразно, т.к. она зависит от многих негеологических факторов и подвергается стандартной обработке в рамках каждого геофизического метода.
2. Поля значений геолого-геофизических признаков - данные, полученные в результате стандартной обработки первичных данных, приводящей к минимизации влияния негеологических факторов. Эти массовые данные являются основными для выделения раз-
личных геологических объектов: структур осадочного чехла, зон улучшенных коллекторских свойств, разнообразных интрузий, тектонических нарушений и др. Проблема хранения массовых данных второго уровня обобщения информации в большинстве геофизических организаций практически не решается.
3. Картографические геологические объекты, выявленные при анализе полей и используемые для прогноза сложных геосистем, в том числе различных месторождений [2,3,4,5]. Для хранения картографической информации применяются разнообразные географические информационные системы (ГИС) [6].
В рамках ГИС хранится также семантическая информация, привязанная к картографическим объектам, - их основные характеристики в табличной форме. Несмотря на несомненные достоинства, в современных геоинформационных системах, во-первых, ограничен набор средств для анализа и прогнозирования геологических объектов; во-вторых, нет специальных средств для хранения массовых геолого-геофизических данных. Соответственно возникают трудности при организации тематических работ с целью обобщения и комплексного анализа данных по перспективным площадям.
Между тем, технология хранения и последующего использования массовых геофизических данных для комплексного анализа по поисково-разведочным площадям была предложена уже в 80-х годах прошедшего столетия [2,3]. Эта технология в полной мере использовалась в объединениях «Иркутскгеофизика» и «Главтюменьгеология». В 90-х годах она позволила сохранить массовые геофизические данные по огромным регионам.
В настоящее время в связи с возобновлением в РФ геологоразведочных работ есть смысл вернуться к созданию и использованию региональных баз геолого-геофизических данных (РБД), причем с учетом современных технических возможностей и с применением современных программных средств.
При решении проблемы организации хранения геофизических данных в РБД необходимо учитывать специфику геофизической информации, которая заключается в следующем [4]:
- геофизические данные в подавляющем большинстве являются площадными, т.е. наборы данных (файлы) обычно привязаны к определенным площадям, а записи, соответствующие отдельным объектам или точкам наблюдения, имеют координатную привязку (при этом специфичен отсчет координаты У от осевого меридиана шестиградусной зоны);
- геофизические данные характеризуются огромными объёмами, и их подготовка ведется многими предприятиями;
- массовые геолого-геофизические данные характеризуются не иерархической структурой, а масштабами, детальностью и точностью работ.
Важной особенностью материалов для региональных баз данных является то, что они отражают в своих фрагментах собранную и систематизированную в разные годы и разными людьми геолого-геофизическую информацию. Цель данной работы заключается в дополнительном обосновании актуальности формирования РБД. Кроме того, в этой работе предлагается современное программное обеспечение, облегчающее как ввод новых фрагментов данных в РБД, так и поиск данных для создания целевых баз, используемых для обобщения материалов, накопленных по площадям, и решения прогнозных задач.
Программное обеспечение (ПО) для создания и использования региональных и целевых баз данных встроено в программный комплекс С!Л («Геоинформационный анализ») [1], в котором реализованы методы обработки и анализа геоданных, перечисленные в таблице. Созданное 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. При создании целевой базы данных из РБД выбираются по запросу данные, необходимые для решения конкретных геологических задач на данной территории. Одновременно координаты точек в разных фрагментах данных пере-считываются к одной системе координат. Создаваемые таким образом файлы целевой базы данных используются для выявления закономерностей в преде-
лах площади исследований и для прогнозирования геологических объектов - месторождений, зон повышенной сейсмической опасности и т.п. Следовательно, программное обеспечение создания региональных и целевых баз данных можно рассматривать как составную часть общего программного обеспечения геолого-геофизических исследований (рис.1).
Программный комплекс С!Л («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 ориентированность, 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 С!Л для решения конкретного круга задач. В настоящее время С!Л 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) [4, 5]. Таким образом, включение в С!Л 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.
чения геолого-геофизических исследований (1) и ме-тодо-ориентированных систем программ (2, 3, 4,...)
Исходные данные (картографические и массовые геоданные) в рамках GIA хранятся в реляционной базе данных, причем таблицы массовых данных создаются динамически в соответствии с табличным описанием их состава. Хранение данных в реляционной БД облегчает реализацию импорта-экспорта информации и, следовательно, взаимодействие с другими программными средствами. Динамическое создание таблиц массовых геоданных также чрезвычайно важно, поскольку заранее (при конструировании модели данных) невозможно предвидеть, каким количеством признаков будет описываться точка, узел сети или геохимическая проба. Пользователю предоставляется возможность выполнения не отдельных программ (процедур), а гибко формируемых графов обработки данных.
Включение файла локальной методной базы данных, существующей при обработке данных каждого геофизического метода, в РБД сводится к созданию его поискового образа, а также к передаче самого файла. Такая передача заключается в импорте файла из форматов локальной базы и его записи на один из томов соответствующей РБД, например, на том P4801, P4802 и т.п. Технически том может быть представлен диском CD или DVD. При включении в региональную базу данных файлу дается новое имя, например, P4805003 - данные, относящиеся к региональной базе P48, полученные в 2005 году и помеченные номером 003. Назначение такого подхода - сохранить информацию, полученную в течение года геологическими и
геофизическими партиями, работавшими в пределах листа масштаба 1:1000000. Каждая база данных при таком подходе имеет имя, состоящее из трех символов: Р48, БР2, 2РР и т.п. При этом РБД может создаваться для миллионного листа или для территории, выделенной из геологических или прагматических соображений. В последующих примерах подразумевается региональная база 2РР (по одной из площадей в Иркутской области).
Одновременно с включением файла РБД в файл поисковых образов (в нашем примере в файл ZRP.RBD) добавляется поисковый образ нового файла. Диалоговое окно для формирования поискового образа файла показано на рис. 2 .
При создании поискового образа файла указываются его основные характеристики: имя в РБД; серийный номер тома; номер редакции (зарезервированное поле); обозначение вида сети, по которой организованы данные (произвольная, прямоугольная и т.п.); «ключи» к координатам в записях файла; граничные координаты площади, к которой относятся данные файла; признак актуальности данных; дескрипторы, например, D=12000,100 - данные гравиразведки (12000) масштаба 1:100000 (100).
Файл поисковых образов в дальнейшем позволяет отобрать из РБД все файлы определенного содержания, имеющие определенную привязку по месту и времени. При создании целевой базы данных вид диалогового окна изменится (рис.3).
В этом диалоговом окне выбираются контур целе-
Геоинформационный анализ - [Региональные базы данных]
gl Файл Данные ПО-общее Окна Справка
(* Создание поискового образа Файла
Региональные базы данных
С Формирование локальной базы данных Выбрана база данных I ZRP
Дисковод для I 1=1 дГ rnMflVSN
Список региональных баз данных
Полное название
Региональная БД по листу 048
Региональная БД по листу Р48
Региональная БД по листу Р49
Региональная БД по Заярской площади
Создать, но не выполнять граф обработки данных
Поисковый образ Файла-
NOF ZFIP05003 Имя Файла. Пример: Р4803002 -база данный, год, номер Файла Х1 20
VSN ZFIP01 Серийный номер носителя -DVD, CD и т.п., например. Х2 50
Y1 410
NF 0 Номер редакции Файла
Вид сети: 0 - нет коорд, 1 - произв., 2 - полосы DX, 3 - прямоуг. Y2 450
GRID 1 -d
А 0
М 1 Масшг. коэф. для перехода к км: М=1,еслиХ,У в км
12000,10С|
СХ 6100 D
"Ключи" к координатам
CY 120
Граничные координаты площади, данные по которой содержатся в
410 Файле NÜF
П ризнак активности Файла; устарел, если Д=-1
Дескрипторы. Н апример: 13100,100,200
Продолжить
Закрыть
Рис. 2. Диалоговое окно для формирования поискового образа файла РБД
I^p. Файл Данные ПО-общее Окна Справка
С Создание поискового образа Файла
70
Региональные базы данных
Выбрана база данных
f* Формирование локальной базы данных
Дисковод для тома
|Sc:[SYS] j-J
- Создание целевой базы данных^
Список региональных баз данных
±1
Создать, но не выполнять граф обработки данных
Продолжить
Закрьгть
|иН|ко^ры Ин| П~
N П'тьркт Поли назв
1 К1 Кокгур целевой БД 1
DAT1
СХ А1
GRID
DAT 2
CY
1500
A2 | 9000000
1,2,3
D 1100,200,11100 p |ESR,EMN,EMX Имя Файла рез-тов |E-K2
(без расширения]
Пояснения. DAT1, DAT 2 - ограничения для отбора данных по годам.
СХ, CY - новые "ключи к координатам" (по умолчанию - из поискового образа первого Файла). Целевая площадь ограничивается координатами вершин выпуклого многоугольника (выбранного контура]. GRID - перечисление допустимых видов сетей (Пример: 1,2).
D - перечисление дескриггтов (Пример: 12000,100,200). А1, А2 - граничные значения признака активности. Р - отбираемые признаки (Пример: P=EMN,EMX,ESR]
Рис. 3. Диалоговое окно для формирования целевой базы данных
вой площади, ограничения на виды сетей (GRID), дескрипторы D, определяющие в основном геолого-геофизические методы и масштабы исследований, а также идентификаторы отбираемых признаков (P) и новые «ключи» к координатам (CX, CY). При создании целевой базы данных сначала «просматриваются» поисковые образы файлов, относящихся к данной РБД. Поисковые образы, соответствующие запросу, отбираются, и после этого начинается «просмотр» самих файлов региональной базы. Сначала координаты в каждой записи файла РБД пересчитываются к единой системе координат с учетом новых «ключей» CX, CY. Затем точка, соответствующая записи, проверяется на попадание в пределы целевой площади. Из отобранных записей берутся координаты и указанные в запросе элементы данных (признаки-поля). Так формируется файл целевой базы данных по одному геолого-геофизическому методу. Этот файл может
содержать данные многолетних исследований, выполненных на заданной площади. При этом координаты в записях, извлеченных из разных файлов РБД, будут приведены к единой системе. Для формирования файлов целевой базы данных по нескольким геолого-геофизическим методам необходимо несколько раз воспользоваться диалоговым окном, приведенным на рис. 3.
Средством для повышения эффективности прогнозирования на каждой стадии поисково-разведочных работ является комплексное использование геолого-геофизических данных. Таким образом, технология создания региональных, а из них - целевых баз данных обеспечивает концептуальное единство общего программного обеспечения геолого-геофизических исследований, дает возможность комплексного анализа геолого-геофизических данных для решения прогнозных задач.
1. Ломтадзе В.В. Идеология геоинформационного анализа и программный комплекс 0!Д // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2006. № 2 (26). С. 50-55.
2. Ломтадзе В.В. Проблема формирования баз геолого-геофизических данных // Изв. вузов. Геология и разведка.
1985. № 6.
3. Ломтадзе В.В., Шишкина Л.П., Бородаченко В.В. Концепция файловых баз данных (ФБД) и ФОРТРАН-ФБД // Материалы мирового центра данных Б. М.: Изд-во АН СССР,
1986. 91 с.
ский список
4. Ломтадзе В.В. Программное и информационное обеспечение геофизических исследований. М.: Недра, 1993. 268 с.
5. Марченко В.В. Человеко-машинные методы геологического прогнозирования. М.: Недра, 1988. 232 с.
6. Кузнецов О.Л., Никитин А.А., Черемисина Е.Н. Геоинформационные системы: учебник для вузов. М.: Государственный научный центр Российской Федерации - ВНИИгео-систем, 2005. 346 с.
