Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Научно-методические подходы к геоинформационному обеспечению обустройства месторождений нефти и газа 11
1.1. Компьютерное картографирование в освоении месторождений: актуальность и направления использования 11
1.2. Методико-технологическая база создания ГИС в сфере обустройства месторождений 15
Глава 2. Факторы и особенности обустройства Юрубчено-Тохомского нефтегазоконденсатного месторождения 19
2.1. Географические особенности территории нефтегазодобывающего комплекса 19
2.2. Организационно-технические решения по освоению месторождения 31
Глава 3. Методическое обеспечение проекта обустройства месторождения 62
3.1. Методика формирования ГИС для обеспечения освоения месторождения и мониторинга изменений 62
3.2. Методика полуавтоматизированного создания продольных топографических профилей с использованием технологии трехмерного моделирования 102
Заключение 109
Список использованных источников 112
- Методико-технологическая база создания ГИС в сфере обустройства месторождений
- Организационно-технические решения по освоению месторождения
- Методика формирования ГИС для обеспечения освоения месторождения и мониторинга изменений
- Методика полуавтоматизированного создания продольных топографических профилей с использованием технологии трехмерного моделирования
Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время нефтегазовая отрасль промышленности является одной из важнейших в экономике России. Для обеспечения растущих потребностей в углеводородном сырье как для внутреннего потребления, так и для экспорта необходимы поиск и разработка новых месторождений. Наиболее перспективным регионом по разведанным запасам нефти является Восточная Сибирь с крупными месторождениями в Красноярском крае, Иркутской области и Якутии. Необходимость разведки и разработки этих месторождений вызвана в первую очередь планами по реализации проекта энергетического коридора «Восточная Сибирь - Находка», который должен обеспечить связь восточных районов страны с нефтегазодобывающими регионами Западной Сибири и внешний транспорт нефти и газа в страны азиатско-тихоокеанского региона.
Крупнейшими подтвержденными запасами нефти в регионе обладает Юрубчено-Тохомское нефтегазоконденсатное месторождение.
Разработка месторождения, строительство трубопровода ведется в соответствии с проведенными проектными и предпроектными изысканиями, в состав которых входят в первую очередь инженерно-геодезические и инженерно-геологические изыскания. На этапах предпроектных изысканий, обоснования инвестиций (ОИ), технико-экономического обоснования (ТЭО) результаты работ представляются в масштабах 1:50 000 - 1:200 000 в соответствии со СНиП.
Картографо-геоинформационное обеспечение работ в рамках предпроектных изысканий является одной из важных и актуальных задач проектирования. Оно включает в себя методы автоматизации привязки, преобразования и визуализации пространственных данных, картосоставление, создание ГИС, издание карт и других видов картографической продукции.
В качестве примера было выбрано Юрубчено-Тохомское нефтегазоконденсатное месторождение, хорошо обеспеченное материалами.
Степень разработанности проблемы. На сегодняшний день хорошо разработаны методики и нормативные требования по созданию проектных отчетных материалов классическим «ручным» методом.
Недостаточно проработаны методические аспекты проектирования с учетом современных компьютерных технологий и геоинформационного картографирования.
В основе формирования общеметодологических подходов картографии и картографического метода исследования лежат труды Салищева К.А., Берлянта A.M.
Общие основы геоинформатики, геоинформационного и математико-картографического моделирования, геоинформационного картографирования представлены в работах Берлянта A.M., Жалковского Е.А., Капралова Е.Г., Карпика А.П., Коноваловой Н.В., Кошкарева А.В., Лурье И.К., Ормелинга Ф. Дж., Сербенюка С.Н., Тикунова B.C., Томлина К.Д.
Опыт практического применения ГИС для проектирования и картографирования описан в трудах Киршенбаума Р.П., Кружинова АЛО., Михайленко А.Г., Пальянова П.А, Степанова В.В., Харченко О.Л., Черноусова СВ., Чумаченко А.Н., Шашкова А.Л. и др.
При изучении теоретических аспектов проектирования трубопроводных систем автор опирался на труды Бармина В.И., Белецкого Б.Ф., Бородавкина П.П., Ким Б.И., Лурье М.В., Сощенко Е.М.
Изучение особенностей природных территориальных комплексов Красноярского края и прилегающих областей основывалось на работах Гвоздецкого Н.А., Давыдовой М.И., Милькова Ф.Н., Михайлова Н.И., Мячковой Н.А, Ломтадзе В.Д., Раковской Э.М., Рихтера Г.Д. и др.
Целью диссертационного исследования является разработка полного комплекса методик и технологий картографо-геоинформационного обеспечения проектных работ по обустройству месторождения и внешнему транспорту нефти и газа на этапе обоснования инвестиций на примере Юрубчено-Тохомского нефтегазоконденсатного месторождения с использованием ГИС-технологий.
Для достижения поставленной цели были выделены следующие задачи:
изучение опыта картографирования и создания геоинформационных систем для проектирования обустройства и эксплуатации нефтегазовых месторождений;
выявление и исследование географических особенностей территории Юрубчено-Тохомского месторождения и территории прохождения трассы проектируемых магистральных трубопроводов и особенности планируемой схемы эксплуатации месторождения;
разработка структуры ГИС Юрубчено-Тохомского месторождения и территории прохождения трассы магистрального нефтепровода ЮТМ1 - Нижняя Пойма, подготовка слоев ГИС;
создание методики построения карт, схем, профилей для проектирования, строительства, эксплуатации месторождения и систем внешнего транспорта нефти и газа на основе созданной ГИС Юрубчено-Тохомского месторождения;
формирование комплекса материалов, необходимых для отчетности по проектированию обустройства месторождения и системы внешнего транспорта нефти и газа в рамках обоснования инвестиций в соответствии с существующими нормативными документами.
1 ЮТМ - Юрубчено-Тохомское месторождение
Объект исследования - природные и социально-экономические
комплексы Красноярского края и прилегающих регионов в коридорах
следования трасс проектируемых магистральных трубопроводов и
территории, охватывающей Юрубчено-Тохомское
нефтегазоконденсатное месторождение.
Предметом исследования являются теоретические и прикладные аспекты картографо-геоинформационного обеспечения проектирования, технологии геоинформационного моделирования производственных нефтегазодобывающих комплексов.
Концепция диссертационного исследования состоит в положении, которое утверждает возможность осуществления камеральных предпроектных изысканий на основе геоинформационно-картографического обеспечения проектирования с использованием ГИС-технологий, материалов дистанционного зондирования и фондовых картографических, графических и текстовых материалов.
Методы исследования. Картографическое обеспечение обустройства нефтегазовых месторождений опирается на методику геоинформационного картографирования, на международный опыт автоматизации проектирования, а также собственные камеральные исследования автора.
Основу компьютерного обеспечения составляют лицензионные программные продукты: Arc View GIS компании ESRI, для создания и обработки картографических материалов, профилей, каталогов строительных материалов, создания ГИС месторождения; MicroStation и Descartes компании Bentley и ERDAS Imagine компании LGGI для привязки карт и аэрокосмических изображений и их обработки; 3DS Мах фирмы Descreet и AutoCAD фирмы Autodesk для создания трехмерных моделей; Photoshop фирмы Adobe для обработки растровых
материалов и предпечатной подготовки; Corel Draw фирмы Corel Corporation для создания схем и работы с векторной графикой.
Фактический материал. В качестве материалов использовались: топографические карты масштаба 1:200 000 на территорию Красноярского края, космические изображения Landsat 7 ЕТМ+, КФА-1000, литературные источники, тематические карты различных масштабов, собственные наработки автора в рамках работ по проектированию обустройства Юрубчено-Тохомского месторождения в фирме ЗАО «Кибер-С», отчетные материалы. Картографические и аэрокосмические материалы предоставлены фирмой ЗАО «Кибер-С».
Научная новизна работы заключается в разработке и апробации следующих методик:
поиска месторождений грунтовых строительных материалов в камеральных условиях с использованием данных дистанционного зондирования - изыскания месторождений грунтовых строительных материалов основаны на совместном экспертном анализе данных дешифрирования многозональных космических снимков Landsat 7 ЕТМ+, геологических карт различных масштабов и других фондовых материалов камеральными методами;
полуавтоматизированного создания продольных топографических профилей и каталогов месторождений строительных материалов с использованием ГИС-технологий - разработанная методика базируется на трехмерном моделировании местности, база данных выявленных месторождений, включающая набор качественных (тип полезного ископаемого, характеристика поверхности) и количественных (мощность вскрыши, площадь, мощность полезной толщи) характеристик, формируется с помощью набора подпрограмм на языке Avenue в среде Arc View GIS;
составления двуслойной карты инженерно-геологических условий - карты в масштабах до 1:50 000 создаются с использованием ГИС-технологий на основе фондовых материалов и данных дистанционного зондирования без проведения дополнительных полевых изысканий.
При этом учитывался опыт геоинформационно-картографического
обеспечения ранее осуществленных проектов других авторов,
производилось обобщение методик геоинформационного
картографирования применительно к проектированию.
Практическая значимость работы характеризуется непосредственным использованием всех разработанных материалов и методик для технического отчета по проекту «Обоснования инвестиций в строительство комплекса объектов сбора, подготовки, транспорта нефти и газа и утилизации газа Юрубчено-Тохомского месторождения», созданного ЗАО «Кибер-С» и внедренного ОАО «Востсибнефтегаз».
Методика камеральных изысканий грунтовых строительных материалов и прогнозы, полученные с помощью нее, позволяют получать ценные данные для снижения плотности разведочных скважин и соответственно значительного снижения стоимости полевых изысканий.
Методики полуавтоматизированного создания продольных топографических профилей и каталогов месторождений строительных материалов значительно снижаю сроки и затраты на производство проектных работ для объектов трубопроводного, железнодорожного и автодорожного транспорта, строительства.
Использование двуслойной карты инженерно-геологических условий позволяет одновременно определять типы комплексов пород на всей 10-метровой толще, находящейся в интересах трубопроводного и автодорожного строительства.
Эти методики внедрены в ЗАО «Кибер-С».
Апробация результатов исследования. Положения и выводы диссертации прошли апробацию на международной конференции «ИнтерКарто/ИнтерГИС 12: Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт», 2006 г., Калининград, Берлин. По теме диссертации опубликованы 5 работ.
Объем и структура работы. Диссертация объемом 124 страницы состоит из введения, трех глав, объединяющих 6 разделов, заключения, списка использованных источников и 9 приложений. Включает 19 рисунков и 2 таблицы. Список библиографических источников насчитывает 118 наименований. Работа выполнена в НИЛ Комплексного картографирования МГУ им. М.В. Ломоносова.
Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю - профессору, заведующему НИЛ Комплексного картографирования д.г.н. B.C. Тикунову и всем сотрудникам лаборатории, принимавшим участие в обсуждении диссертации, а также сотрудникам организации ЗАО «Кибер-С» и ее генеральному директору к.т.н. Семенову В.И.
2 НИЛ - научно-исследовательская лаборатория
Методико-технологическая база создания ГИС в сфере обустройства месторождений
На сегодняшний день компании, занимающиеся разработкой нефтегазовых месторождений, либо имеют собственные подразделения для производства проектных изысканий либо прибегают к услугам сторонних проектных организаций. Во втором случае выбор определяется сроками, качеством выполнения работ, компетентностью специалистов, наличием исходных материалов, географическими факторами.
В зависимости от требований заказчика к форматам отчетных материалов могут использоваться различные линейки программных продуктов. В России наибольшим распространением пользуются линейки фирм Autodesk, ESRI, GeoGraph и GeoDraw и Bentley. Форматы Autodesk AutoCAD .dwg и .dxf стали практически стандартом для цифровых проектных материалов (чертежей, карт, планов). Возможности экспорта в указанные форматы из программных продуктов ESRI и Bentley, а также их преимущественные возможности именно для картографических работ делают эти линейки привлекательными для проектировщиков и картографов.
Основными пакетами фирмы Bentley являются MicroStation и Descartes (Харченко, Степанов, 2005). MicroStation - это САПР (система автоматизированного проектирования), полномасштабная 2D/3D графическая система для автоматизированного конструирования и проектирования в машиностроении, приборостроении, архитектуре, строительстве, геодезии и картографии. Вся работа пользователя в MicroStation ведется в рамках файла проекта (design file). Файл проекта создается как "связанный список" геометрических и управляющих элементов. Геометрические элементы, это базовые геометрические элементы, из которых состоит собственно проект. Управляющими элементами являются параметры файла проекта, которые отвечают за размещение, масштабирование и отображение геометрических элементов (Жук, Маничев, 2000). Descartes предназначен для работы с растровыми изображениями.
Линейка ESRI представлена большим набором программ, наиболее важными для проектных работ из которых являются Arc View GIS/ArcGIS с дополнительными модулями, ARC/INFO, ERDAS Imagine.
Возможность использования материалов космической съемки в свободном доступе, таких как мультиспектральные сканерные изображения системы Landsat 7 ЕТМ+ с разрешением 15-30 м приводят к широкому их использованию в камеральных инженерных и инженерно-геологических изысканиях для масштабов 1:50 000 - 1:200 000. Для более крупных масштабов используются фотоснимки КФА-1000 и др. отечественных камер, сканерные снимки систем IKONOS, IRS, QuickBird и др.
Для особо крупных масштабов наряду с традиционной аэрофотосъемкой последнее время применяют лазерно-локационные технологии (Медведев, 2005). Лазерное сканирующее устройство может быть установлено на воздушном судне (обычно вертолет). Совмещенное с цифровой камерой, оно позволяет создавать ЗО-модели местности высокого разрешения. Информация, полученная лазерной локацией с помощью воздушной съемки пригодна для создания топографических планов вплоть до масштаба 1:500.
Технологии 3-D моделирования находят широкое распространение в проектировании. Построение ЦМР3 позволяет решать многие задачи (Марьина, Разумовский 2000). При отсутствии векторных данных о рельефе для построения ЦМР в первую очередь производится векторизация рельефа с топографических карт. Затем производится 3 ЦМР - цифровая модель рельефа непосредственно построение ЦМР, например, в виде TIN (триангуляционной нерегулярной сети) или greed (регулярной матрицы отметок высот) с помощью модуля 3D Analyst пакета ArcViewGIS/ArcGIS (Hearnshaw, Unmin, 1994).
Самое важное направление использования ЦМР - построение профилей трасс линейных объектов (трубопроводов, дорог), разрезов, вычисление объемов. Также построение ЦМР необходимо для последующего создания и визуализации ЗО-моделей рельефа, местности.
Построение и визуализацию ЗО-моделей рельефа (местности) с различных точек и под различными углами зрения можно осуществлять с помощью модуля 3D Analyst пакета ArcView GIS/ArcGIS и/или модуля VirtualGIS пакета ERDAS Imagine (линейка ESRI) или с помощью трехмерного модуля пакета Bentley MicroStation. Существует огромное множество других программных продуктов, с помощью которых возможно создание ЗО-моделей. Это программное обеспечение из отраслей дизайна, рекламы, промышленного проектирования.
В картографии чаще всего используется вышеперечисленные программные модули обработки ЦМР ГИС-пакетов, т.к. они поддерживают пространственную привязку данных.
Преимущество VirtualGIS заключается не только в возможности наложения космических изображений на ЗО-модель рельефа, но и в понимании 3D форматов AutoCAD для добавления объектов инфраструктуры в ЗО-модель, создавать виртуальные ЗО-полеты над местностью и записывать их в формате .avi.
Для создания ЗО-моделей объектов инфраструктуры, труб, машин, механизмов используются пакеты ЗО-проектирования и ЗО-дизайна: AutoCAD, Mechanical Desktop, Discreet 3D Studio Max, Maya и др.
Использование современных технологий проектирования и картографирования с использованием специализированного программного обеспечения позволяет значительно облегчить и ускорить производство предпроектных изысканий и в конечном итоге снижает их стоимость. По-прежнему трудозатратными остаются этапы подготовки информации (ортофототрансформирование космических изображений, векторизация и привязка карт, космических изображений), но на некоторых этапах (например, построение топографических профилей, инженерно-геологических разрезов) удается в несколько раз сократить сроки выполнения работ по сравнению с традиционным (ручным) проектированием (Артемов, Артемова, 2002),
Организационно-технические решения по освоению месторождения
На сегодняшний день компании, занимающиеся разработкой нефтегазовых месторождений, либо имеют собственные подразделения для производства проектных изысканий либо прибегают к услугам сторонних проектных организаций.
Во втором случае выбор определяется сроками, качеством выполнения работ, компетентностью специалистов, наличием исходных материалов, географическими факторами.
В зависимости от требований заказчика к форматам отчетных материалов могут использоваться различные линейки программных продуктов. В России наибольшим распространением пользуются линейки фирм Autodesk, ESRI, GeoGraph и GeoDraw и Bentley. Форматы Autodesk AutoCAD .dwg и .dxf стали практически стандартом для цифровых проектных материалов (чертежей, карт, планов). Возможности экспорта в указанные форматы из программных продуктов ESRI и Bentley, а также их преимущественные возможности именно для картографических работ делают эти линейки привлекательными для проектировщиков и картографов.
Основными пакетами фирмы Bentley являются MicroStation и Descartes (Харченко, Степанов, 2005). MicroStation - это САПР (система автоматизированного проектирования), полномасштабная 2D/3D графическая система для автоматизированного конструирования и проектирования в машиностроении, приборостроении, архитектуре, строительстве, геодезии и картографии. Вся работа пользователя в MicroStation ведется в рамках файла проекта (design file). Файл проекта создается как "связанный список" геометрических и управляющих элементов. Геометрические элементы, это базовые геометрические элементы, из которых состоит собственно проект. Управляющими элементами являются параметры файла проекта, которые отвечают за размещение, масштабирование и отображение геометрических элементов (Жук, Маничев, 2000). Descartes предназначен для работы с растровыми изображениями.
Линейка ESRI представлена большим набором программ, наиболее важными для проектных работ из которых являются Arc View GIS/ArcGIS с дополнительными модулями, ARC/INFO, ERDAS Imagine.
Возможность использования материалов космической съемки в свободном доступе, таких как мультиспектральные сканерные изображения системы Landsat 7 ЕТМ+ с разрешением 15-30 м приводят к широкому их использованию в камеральных инженерных и инженерно-геологических изысканиях для масштабов 1:50 000 - 1:200 000. Для более крупных масштабов используются фотоснимки КФА-1000 и др. отечественных камер, сканерные снимки систем IKONOS, IRS, QuickBird и др.
Для особо крупных масштабов наряду с традиционной аэрофотосъемкой последнее время применяют лазерно-локационные технологии (Медведев, 2005). Лазерное сканирующее устройство может быть установлено на воздушном судне (обычно вертолет). Совмещенное с цифровой камерой, оно позволяет создавать ЗО-модели местности высокого разрешения. Информация, полученная лазерной локацией с помощью воздушной съемки пригодна для создания топографических планов вплоть до масштаба 1:500.
Технологии 3-D моделирования находят широкое распространение в проектировании. Построение ЦМР3 позволяет решать многие задачи (Марьина, Разумовский 2000). При отсутствии векторных данных о рельефе для построения ЦМР в первую очередь производится векторизация рельефа с топографических карт. Затем производится 3 ЦМР - цифровая модель рельефа непосредственно построение ЦМР, например, в виде TIN (триангуляционной нерегулярной сети) или greed (регулярной матрицы отметок высот) с помощью модуля 3D Analyst пакета ArcViewGIS/ArcGIS (Hearnshaw, Unmin, 1994).
Самое важное направление использования ЦМР - построение профилей трасс линейных объектов (трубопроводов, дорог), разрезов, вычисление объемов. Также построение ЦМР необходимо для последующего создания и визуализации ЗО-моделей рельефа, местности.
Построение и визуализацию ЗО-моделей рельефа (местности) с различных точек и под различными углами зрения можно осуществлять с помощью модуля 3D Analyst пакета ArcView GIS/ArcGIS и/или модуля VirtualGIS пакета ERDAS Imagine (линейка ESRI) или с помощью трехмерного модуля пакета Bentley MicroStation. Существует огромное множество других программных продуктов, с помощью которых возможно создание ЗО-моделей. Это программное обеспечение из отраслей дизайна, рекламы, промышленного проектирования.
В картографии чаще всего используется вышеперечисленные программные модули обработки ЦМР ГИС-пакетов, т.к. они поддерживают пространственную привязку данных.
Преимущество VirtualGIS заключается не только в возможности наложения космических изображений на ЗО-модель рельефа, но и в понимании 3D форматов AutoCAD для добавления объектов инфраструктуры в ЗО-модель, создавать виртуальные ЗО-полеты над местностью и записывать их в формате .avi.
Для создания ЗО-моделей объектов инфраструктуры, труб, машин, механизмов используются пакеты ЗО-проектирования и ЗО-дизайна: AutoCAD, Mechanical Desktop, Discreet 3D Studio Max, Maya и др. Использование современных технологий проектирования и картографирования с использованием специализированного программного обеспечения позволяет значительно облегчить и ускорить производство предпроектных изысканий и в конечном итоге снижает их стоимость. По-прежнему трудозатратными остаются этапы подготовки информации (ортофототрансформирование космических изображений, векторизация и привязка карт, космических изображений), но на некоторых этапах (например, построение топографических профилей, инженерно-геологических разрезов) удается в несколько раз сократить сроки выполнения работ по сравнению с традиционным (ручным) проектированием (Артемов, Артемова, 2002),
Методика формирования ГИС для обеспечения освоения месторождения и мониторинга изменений
В картографировании обустройства месторождений нет общепринятой системы условных знаков, часто используют знаки из смежных областей, например из проектирования: «бант» - запорная арматура. Поэтому для разработки картографических материалов и схем в рамках работ над Обоснованием инвестиций в строительство комплекса объектов сбора, подготовки, транспорта нефти и газа и утилизации газа Юрубчено-Тохомского месторождения была разработана собственная система условных знаков. Для условных знаков были приняты следующие условия: 1) простота геометрических линий; 2) наименьшее кол-во используемых цветов в одном знаке (оптимально 2: черный и белый) для возможности использования в черно-белой палитре. 3) ассоциативность с характеризуемыми объектами и явлениями. Одни и те же условные знаки на картах и схемах разной тематики могут характеризовать различные объекты, например значок в виде нефтяного резервуара на Схеме ситуационного плана автодороги Ш-в категории ЮТМ-Беляки (Приложение 7) обозначает склад ГСМ, а на карте Сооружения магистрального нефтепровода 0530 ЮТМ-Кучеткан (Приложение 1, рис.2) - резервуарный парк. Данная система условных знаков использовалась автором для большинства карт и схем проектной отчетности (Приложения 1,2,3,4,5,6,7,9, 10). На рис. 9 приведена легенда карты «Сооружения Для отображения линейных объектов, таких как трубопроводы, были приняты одни и те же цвета для всех карт и схем, например, существующие нефтепроводы показываются черным цветом, проектируемые нефтепроводы - красным, газопроводы - голубым. Такой подход позволил упростить чтение схем и карт, снизить количество обращений к легенде при работе с ними, в особенности для неспециалистов - строителей, руководителей подразделений и т.д. Для оптимального использования всех материалов при работе с ГИС-пакетами необходимо было использовать единую систему координат для всех исходных материалов - тематических, общегеографических, топографических карт и аэрокосмических снимков и единые проекции итоговых картографических материалов. Наиболее оптимальным вариантом с точки зрения территориального охвата работ и используемых масштабов явилась проекция Гаусса-Крюгера. Привязка топографических карт осуществлялась в САПР Bentley Microstation (Descartes) методом «резинового листа» по точкам пересечения сетки прямоугольных координат. Это позволило устранить искажения деформации, возникшие при хранении бумажных оригиналов карт.
Привязка аэрокосмической информации и тематических карт производилась в этом же пакете Bentley MicroStation (Descartes), а также в пакете ERDAS Imagine. Такой подход позволил в дальнейшем создавать ГИС-слои различной тематики в единой системе координат и формировать из этих слоев тематическое наполнение различных карт и схем. Все пространственно-координированные данные, используемые для работы над отчетными материалами вводились в единую ГИС Юрубчено-Тохомского месторождения. Назначение ГИС - оперативное создание картографических материалов (карт, схем, профилей) различной тематики на территорию месторождения и трасс магистральных трубопроводов. Структура данных ГИС: растровые слои 1)топографические карты 2) тематические карты 3) космические изображения векторные тематические слои: 1)трубопроводы 2) транспортные пути (автодороги, железные дороги и пр.) 3) объекты строительства (базы, площадки хранения и т.д.) 4) объекты эксплуатации месторождения и трубопроводов (запорная арматура, вертолетные площадки и т.д.) 5) инженерно-геологические условия 6) опасные процессы 7) прогнозные месторождения грунтовых строительных материалов 8) антропогенные нарушения земель (гари, вырубки, просеки) 9) распространение островной многолетней мерзлоты 10) границы (месторождений, лицензионных участков, административные) Таблицы Характеристики месторождений строительных материалов (мощность вскрыши, положение в рельефе и т.д.) Прочая атрибутивная информация Прочие графические материалы (рисунки, фотографии, графики). Структура ГИС: программный комплекс ввода, хранения и обработки информации: Arc View GIS - общая среда ввода, хранения, обработки и вывода информации Bentley Microstation Descartes или ERDAS Imagine - среда ввода и обработки растровой информации Adobe Photoshop - среда вывода информации Комплекс подпрограмм обработки данных на языке Avenue. Этапы создания ГИС: 1) выбор необходимого программного обеспечения, исходя из требований доступности для проектной организации, квалификации специалистов, возможности решения задач картографического обеспечения проектирования. 2) ввод данных в ГИС, формирование тематических слоев (сканирование бумажных носителей, векторизация по растровой подложке, ввод атрибутивной информации, таблиц) 3) создание подпрограмм-скриптов для различных задач обработки данных 4) выбор обменных форматов для перемещения данных между различными программными продуктами внутри ГИС на различных этапах обработки информации (преимущественно на этапе ввода растровых данных и на этапе вывода печатной картографической продукции)
Методика полуавтоматизированного создания продольных топографических профилей с использованием технологии трехмерного моделирования
При создании трехмерной (3D) ортофотомодели территории Юрубчено-Тохомского месторождения было выполнено: векторизация информации о рельефе местности; создание цифровой модели рельефа; ортотрансформирование космического изображения; нанесение трансформированного космического изображения на трехмерную модель поверхности; добавление дополнительных объектов на трехмерную модель территории.
Информация о рельефе местности для векторизации снималась с топографических карт масштаба 1:200000, а на отдельные участки -масштабов 1:50000 и 1:25000.
Цифровая модель рельефа (ЦМР) создавалась в виде TIN (триангуляционной иррегулярной сети) и в виде GRID (регулярной матрицы отметок высот).
При трансформировании изображение преобразовывается в ту систему координат, в которой содержится цифровая модель рельефа. При ортотрансформировании учитываются также смещения на изображении, вызванные рельефом местности. Для создания модели местности использовались спектрозональный космический снимок, полученный камерой КФА-1000 в 1984 году и отсканированный с размером пиксела, соответствующим 5 метрам на местности, а также изображение, синтезированное из зон многозонального цифрового изображения со спутника Landsat-7, полученного в 2001 г. и с размером пиксела, соответствующим 15 метрам на местности.
Совмещение аэрокосмического изображения с цифровой моделью рельефа возможно после того, как ЦМР и изображение преобразованы в единую систему координат. На трехмерную модель местности можно дополнительно наносить изображения линейных и/или площадных существующих или проектируемых объектов (трубопроводы, дороги, линии связи, границы площадок и т.п.). Необходимо только, чтобы векторное описание этих объектов было в той же системе координат, что и сама трехмерная модель.
Отображение трехмерной модели на экране под различными углами зрения с различных точек наблюдения в различных масштабах осуществлялется с помощью следующих программных средств: модуля 3D Analyst программы ArcView и/или модуля VirtualGIS программы ERDAS Imagine. Эти программные средства позволяют менять точку наблюдения в интерактивном режиме. Программа ERDAS Imagine (модуль VirtualGIS) имеет дополнительную возможность формировать из ряда последовательных кадров видеофильм, создающий иллюзию полета над моделируемой территорией по заранее заданному маршруту. Кроме того, это программное обеспечение (модуль VirtualGIS программы ERDAS Imagine) позволяет добавлять к трехмерной модели местности трехмерные изображения отдельных объектов, созданные в другой программе (Autodesk Auto CAD, Descreet 3DS MAX), например, изображения труб, зданий, механизмов и т.п. Для создания крупномасштабных З-О-моделей - моделей жилых поселков, баз нефтепромысла и прочих объектов используются САПР с поддержкой трехмерного моделирования, например AutoCAD или специализированные ЗО-пакеты, такие как Maya, Descreet 3DS MAX. На рисунках 17,18 можно увидеть визуализированные 3D модели, созданные в Descreet 3DS МАХ.
Для полуавтоматизированного создания комплексных продольных топографических профилей использовалось программное обеспечение ESRI ArcView GIS 3.2 и возможности встроенного в него языка программирования Avenue.
На первом этапе требовалось подготовить высотную и тематическую основу профилей. Следует отметить, что для подготовки высотной основы не требуется создание детальной цифровой модели рельефа на всю территорию прохождения трассы. Достаточно лишь собрать детальную информацию по линии вдоль трассы проектируемого объекта - то есть отметить все точки пересечения линии трассы с горизонталями рельефа, водными объектами, дорогами и линиями связи по заранее геопривязанной топографической карте и заполнить атрибутивную таблицу значениями абсолютных высот точек земной поверхности и пересекаемых объектов и значениями, характеризующими тип пересекаемого объекта. При этом точность модели будет тем выше, а допустимый горизонтальный масштаб построения профиля будет тем крупнее, чем крупнее будет масштаб используемой топокарты. Затем в ручном режиме оцифровываются участки с разными типами растительности, участки разной сейсмической активности, участки залегания многолетнемерзлых пород, участки заболоченности и обводненности.
Эта информация получена с тематических карт, топографической карты, в результате дешифрирования космических снимков.
С помощью специального скрипта подготовленные .зпр-файлы линии трассы и набора высотных точек вдоль этой линии преобразуются в ЗО-Бпр-файл трехмерной линии трассы. Это составляет основу последующего продольного топографического профиля.
