Создание интегрированной модели геофизических данных с помощью ГИС ArcView Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 528.9

А.А. Симанов

Горный институт УрО РАН, Пермь

СОЗДАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ С ПОМОЩЬЮ ГИС ARCVIEW

Современный геологоразведочный процесс представляет масштабную индустрию по производству геоинформации, при которой ведется регистрация всех известных видов геологических, геофизических и геохимических полей с четырех уровней зондирования земной коры: космического, воздушного, наземного (морского) и скважинного [1].

Большие объемы первичной геоинформации требуют организации их хранения в памяти ЭВМ по специальным правилам и принципам.

С этой целью используются технологии баз данных. При этом необходимо обеспечить хранение больших объемов информации с возможностью многократного обращения к ней в связи с решением различных геофизических задач и с появлением новых математических методов обработки, интерпретации и анализа геоданных.

На территории Пермского края систематизация геоданных в геоинформацонной системе была осуществлена с целью создания единой интегрированной модели геофизических (гравиметрических) данных: подсистемы сбора информации, подсистемы хранения и выборки данных, подсистемы анализа данных и вывода информации.

В качестве географической информационной системы (ГИС) использовались программные продукты семейства Arc Info и Arc View, созданные Институтом исследования систем окружающей среды, (ESRI, США). Предпочтение обосновано широким распространением и популярностью их в нашей стране, также экономической доступностью, надежностью системы и простотой технологии.

Рабочая база геофизических данных состоит из табличных данных, атрибутивной информации пунктов наблюдений, матриц полей, картографических объектов, информации о гравиметрических съемках, растровых данных, пространственных объектов и т. д. База данных была организована так, чтобы данные собирались и хранились централизованно, но с другой стороны структура базы данных смешанная, что обеспечивает, в свою очередь, гибкость представления и преобразования данных.

Подсистема сбора геофизической информации включает следующие функции:

- Преобразования данных из других систем и форматов в используемый формат;

- Импорт данных в различных форматах;

- Оцифровка карт на разных носителях;

- Проверка данных и исправление ошибок.

Хранение базы данных осуществляется в следующих каталогах: “Points”, “Profile & Area”, “Relief”, “Document”. В каталоге “Points” хранятся данные о

пунктах гравиметрических съемок (номера профилей и пикетов, координаты пунктов, геофизические данные), в каталоге “Profile & Area” хранятся данные о региональных профилях и площадях съемки, в “Relief” хранятся данные о рельефе местности, в “Document” - дополнительная информация (рис. 1).

Одним из наиболее важных для анализа данных является модуль Spatial Analyst, входящий в состав ГИС Arc View. Он позволяет формировать различные карты по данным, хранящимся в базе данных. При этом пользователь выбирает тип формируемой карты (карта рельефа, гравитационного поля и др.), исследуемую площадь гравиметрической съемки (рис. 2).

Также имеется возможность настройки дополнительных параметров при формировании карт. Эти настройки включают следующие пункты:

Выбор слоев, которые будут созданы при формировании карт:

- Пункты наблюдения,

классифицированные по назначению (рядовые, опорные, каркасные и т. Д.);

Площади гравиметрических работ;

Региональные профили;

- Географическая ситуация (граница области, границы районов, города, дороги, гидрография и т. Д.).

Project Folder

— Points

— Profile & Area

t Profile Area -----Relief

I— * tin [-* JPg *— *.dat -----Document

È

*.doc

*.xls

*.srf

Рис. 1. Структура файла базы данных

административные

а) б)

Рис. 2. Сформированные карты гравитационного поля а) и рельефа местности

б)

Дополнительные свойства формирования карт:

- Формирование одного участка съемки;

- Автоматическое формирование компоновки;

- Автоматическое формирование легенды на компоновке.

При анализе и обобщении геофизической информации используются как стандартные возможности ArcView, так и внешние, авторские программы. С помощью модуля 3D Analyst осуществляется возможность трехмерного и перспективного отображения, моделирования и анализа поверхностей. Для поддержания таких функций пакет включает в себя приемы создания и работы с триангуляционными нерегулярными сетями - TIN (triangulated irregular network). TIN - система неравносторонних треугольников, соответствующая триангуляции Делоне, обеспечивает построение цифровой модели в виде набора определенного значения в узлах сети [2].

Особенностью созданной базы данных является использование данных о рельефе земной поверхности GTOPO30, созданной в Геологической службе США (USGS) и свободно распространяемой через Интернет - регулярная сетка с 30-ти секундной ячейкой на всю земную поверхность. Данные записаны в формате DEM (digital elevation modeling) и представлены в виде

матрицы, каждая точка которой характеризуется горизонтальными координатами (широтой и долготой) и высотой в координатах WGS84. Для пересчета географических координат (Л, ф) в прямоугольные (х, у) была написана специальная программа. Для территории Пермского края размер ячейки матрицы составил примерно 500 х 1 000 м. (см. рис. 3).

Рис. 3. Построенная модель ТШ по данным GTOPO30

Эти данные о форме земной поверхности могут быть использованы в качестве исходных данных для вычисления поправки за влияние рельефа местности ^р, путем построения аналитических аппроксимаций рельефа по данным GTOPO30.

Таким образом, весь процесс от сбора геофизических данных до оформления и вывода результатов представлен единой интегрированной моделью геофизических данных: подсистемой сбора информации,

подсистемой хранения и выборки данных, подсистемой анализа данных и вывода информации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. О. Л. Кузнецов, А. А. Никитин, Е. Н. Черемсина. Геоинформатика и геоинформационные системы. Москва, ВНИИгеосистем. 2005 г.

2. Б. Бут, Э. Митчелл. Начало работы с ArcGIS, Copyright 2001-2002 ESRI.

© А.А. Симанов, 2005