Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Описание АРМ 8
1.1. Историческая справка 9
1.2. Общая схема АРМ 11
1.3. Техническая и системная реализация АРМ 12
1.4. Основные понятия (терминология)
Глава 2. Рабочая база геофизических данных: организация импорта и экспорта информации 23
2.1. Описание рабочей базы данных 23
2.2. Импорт и экспорт геолого-геофизической информации в рабочей базе данных 24
2.3. Дополнительные возможности импорта информации в рабочую базу данных 32
Глава 3. Программное обеспечение для обработки и анализа данных морской геофизической съемки 36
3.1. Общая схема 3 7
3.2. Программы первичной обработки данных морских геофизических съемок 38
3.3. Модуль PROFILES - расширенная обработка морских геофизических профилей 41
3.4. Уравнивание геофизических полей по данным морских площадных съемок 48
3.5. Кластерный анализ геофизических полей 51
3.6. Матричные трансформации, обработка геофизических полей, заданных матрицами 54
3.7. Обработка информации с помощью других программных средств 55
3.8. Построение ЦМ (и оформление) карт, графиков и разрезов 56
3.9. Проверка корректности цифровой модели 62
Глава 4. Использование АРМ 65
4.1. Объект «Проведение региональных работ по уточнению геологического строения и выявлению перспективных зон нефтегазонакопления на Западно-шпицбергенском шельфе» 65
4.2. Объект «Создание опережающей геофизической основы для геологического картирования на лист Т-41-44 (м. Желания)» 92
Глава 5. Оптимизация процесса разработки программных продуктов в среде ГИС 105
Заключение 109
Список иллюстраций 110
Список литературы 113
- Техническая и системная реализация АРМ
- Импорт и экспорт геолого-геофизической информации в рабочей базе данных
- Программы первичной обработки данных морских геофизических съемок
- Объект «Создание опережающей геофизической основы для геологического картирования на лист Т-41-44 (м. Желания)»
Введение к работе
Введение.
Актуальность работы определяется необходимостью комплексного подхода к
изучению геологического строения Земли по результатам геофизических исследований, в частности, морских геофизических съемок. В последние годы возрос интерес к геолого-геофизическим исследованиям российского шельфа в связи с открытием углеводородных месторождений в Баренцевом и других северных морях. Для оценки запасов углеводородного сырья, глубины залегания перспективных пластов, а также, изучения и уточнения геологического строения морских территорий необходимы комплексные геофизические исследования, такими методами, как сейсморазведка, гравиразведка, гидромапшторазведка, непрерывное сейсмоакустическое профилирование. Морская геофизическая съемка отличается от наземной и аэросъемки, и для обработки результатов необходимо специальное программное обеспечение, ориентированное на специфику проведения морских геофизических работ, регистрирующей аппаратуры, особенности реализации геофизических методов в морских условиях.
Развитие геоинформатики и повсеместное использование геоинформационных систем (ГИС) не могло не затронуть геологию и геофизику. Мощный инструмент, осуществляющий управление пространственными объектами, раскрывает широкие возможности для анализа геофизической информации, создания цифровых моделей геолого-геофизических объектов, построения и оформления карт и разрезов. Поэтому актуальными и насущными звучат требования к представлению геолого-геофизической информации в виде ГИС-ориентированных цифровых моделей (ЦМ).
Таким образом, необходимость в доступном и надежном инструменте -автоматизированном рабочем месте (АРМ) геофизика, ориентированном на ГИС, - для обработки и комплексного анализа геолого-геофизической информации очевидна, и реализация его насущна.
Цель данной работы заключается в создании доступного, удобного и надежного программного средства для обработки и комплексного анализа морской геофизической информации, построения и оформления карт, разрезов, которое может использоваться как в полевых условиях: полевой вычислительный комплекс (ПВК), так и в условиях камеральной обработки информации: автоматизированное рабочее место (АРМ) геофизика, а также, в обосновании эффективности использования ГИС в качестве основы для АРМ морского геофизика.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Разработка концепций рабочей базы данных, корректной цифровой модели геолого-геофизического объекта.
Создание отдельных программных средств (программ, надстроек, модулей расширения, библиотек процедур) для реализации процессов редактирования, обработки и анализа (в том числе комплексного) геолого-геофизической информации морских съемок.
Введение. 4
Создание АРМ на базе ГИС, включающего разработанные программные средства, а также, стандартные и других авторов. Для включения разнообразных программных средств в состав АРМ была выполнена классификация форматов данных и на ее основе разработана целостная система импорта и экспорта информации.
Оптимизация и унификация структуры базы данных, идентификации объектов, состава цифровой модели.
Таким образом, с помощью этой работы решаются следующие основные задачи:
Редактирование и стандартная обработка данных морских геофизических съемок различными методами: гравиразведка, гидромагниторазведка.
Интерпретация акустических и сейсмоакустических разрезов.
Создание и наполнение рабочей базы данных морской геолого-геофизической информацией, в том числе путем импорта из других баз данных и обрабатывающих комплексов.
Обработка данных морских геофизических съемок: уравнивание данных на площадных съемках, выполнение трансформаций, решение прямой и обратной задач геофизики и т.д.
Комплексный анализ морской геолого-геофизической информации.
Создание и анализ корректности цифровых моделей геолого-геофизических объектов, а также оформление авторских макетов геологических и геофизических карт, схем, разрезов.
Экспорт информации в различных форматах в банки данных и для передачи в другие организации. Формирование каталогов.
Научная новизна работы заключается в создании АРМ для обработки, комплексного анализа и интерпретации геолого-геофизических данных морских съемок на базе геоинформациопной системы. ГИС здесь используется в качестве основы для реализации единого программно-технического комплекса, включающего в себя и рабочую базу геолого-геофизических данных, и инструменты для комплексной обработки, анализа и интерпретации этих данных. Использование среды ГИС для обработки и анализа морских геофизических данных обеспечивает пространственное совмещение информации, полученной различными геофизическими методами, и комплексный подход при обработке и анализе гравиметрических, магнитометрических, сейсмических данных. Впервые разработана целостная и полная система импорта и экспорта геофизической информации, полученной комплексом морских геофизических методов, для базы данных в среде ГИС на основе классификации форматов данных, способная адаптироваться к новым форматам. Разработаны алгоритмы и созданы программы, реализующие оригинальные методы обработки и анализа данных морских геофизических съемок, адаптированные к ГИС. В процессе работы были созданы библиотеки процедур, позволяющие упростить и оптимизировать разработку программных продуктов под ГИС.
Введение. 5
При испытании разработанного АРМ было получено дополнительное обоснование увеличения информативности морских геофизических данных при использовании различных форм представления информации в ГИС.
Личный вклад автора заключается в расширении (настройке) ГИС до АРМ, алгоритмизации и создании отдельных программных продуктов, а именно:
- программного обеспечения для обработки и анализа морской геофизической
информации (GRAV - программа обработки гравиметрической информации, MAG
- программа обработки данных 2- и 3-хдатчиковой дифференциальной
гидромагнитной съемки, ADUST - программа для анализа и уравнивания
различных параметров морских площадных геофизических съемок, MTRANS -
программа, выполняющая различные трансформации геофизических полей, CLAN
- программа кластерного анализа геофизических полей и их трансформаций, GN,
PROFILES - библиотеки процедур обработки морских геофизических профилей);
библиотек процедур и модулей расширения ArcView для организации импорта и экспорта геолого-геофизической информации (1МР_ЕХР - «Импорт и экспорт геофизической информации»), а также добавления геолого-геофизических параметров, заданных в аналоговой форме (например, глубины залегания опорных горизонтов из сейсмического разреза, карты графиков и т.д.), картографическим объектом, матрицей (IMP_PLUS - «Расширенный импорт информации»);
модулей расширения ArcView для построения, оформления карт и разрезов, манипуляций с пространственными данными, заданными в виде ЦМ (MAPBUILDER - «Картопостроение», REFORMA - «Преобразование тем», DESIGN - «Настройка палитр»)
модуля расширения ArcView для проверки корректности ЦМ геолого-геофизического объекта (EXAMINATE - «Проверка ЦМ»);
Защищаемые положения:
Разработанное АРМ обеспечивает необходимое быстродействие, стабильность и точность при обработке и анализе данных морских геофизических съемок, построении и оформлении карт, разрезов, является технически, интеллектуально и экономически доступным.
Разработанная концепция «АРМ на базе ГИС» обеспечивает открытость программного продукта, т.е. геофизик-пользователь имеет возможность настраивать конфигурацию АРМ, дополнять новыми функциями, процедурами, заменять устаревшие и т.д., а также, независимость от версии ГИС, технического обеспечения и операционной системы ПК.
Использование ГИС в качестве базы АРМ позволяет осуществить комплексный подход к анализу морских геолого-геофизических данных при решении задач районирования и классификации исследуемых территорий.
Введение. 6
4. Реализация АРМ для обработки и комплексного анализа гравиметрических, гидромагнитных, сейсмических и сейсмоакустических наблюдений на базе ГИС позволяет осуществить построение согласованной цифровой модели геолого-геофизического объекта, содержащей базу первичных и обработанных данных, результаты интерпретации и картографические объекты в географических (прямоугольных или относительных) координатах.
Достоверность предлагаемой технологии подтверждается многократным ее опробованием на фактическом материале.
Практическое значение работы состояло в получении конкретных геологических результатов
при уточнении геологического строения Кольско-Канинской моноклинали (Отчет «Комплексные геолого-геофизические исследования в западной части Кольско-Канинской моноклинали». Отв. исполнитель В.А.Журавлев, Мурманск, ОАО МАГЭ, 2002),
при изучении глубинного строения континентальной окраины Западно-Шпицбергенского шельфа (Отчет «Глубинная структура и прогноз перспектив нефтегазоносное шельфа архипелага Шпицберген. Отв. исполнитель Федухина Т. Я., Мурманск, ОАО МАГЭ, 2004.),
для анализа геофизических полей и оформления комплекта карт геофизической основы («Опережающая геофизическая основа к Государственной геологической карте Российской Федерации масштаба 1 : I 000 000. Лист Т-37-40.» Отв. исполнитель Шкарубо С. И., Мурманск, ОАО МАГЭ, 2003),
Апробация работы. Начиная с 1998 года о процессе и результатах работы над предлагаемой технологией, было опубликовано 18 научных работ. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференциях и совещаниях: 5-ое и 6-ое Всероссийские совещания-семинары "Компьютерное обеспечение работ по созданию Государственной геологической карты РФ" (Ессентуки, 1998; Красноярск, 1999), выездная сессия Научно-методического совета по геолого-геофизическим технологиям (НМС ГГТ) МПР РФ по секции «Морские работы», (Мурманск, 2001), Международная конференция молодых ученых, специалистов и студентов «Геофизика-2001» (Новосибирск, 2001), Международная научная конференция «Седиментологические процессы и эволюция морских экосистем в условиях морского перигляциала» (Мурманск, 2001), Международные конференции «Нефть и газ Арктического шельфа - 2002» и «Нефть и газ Арктического шельфа - 2004» (Мурманск, 2002, 2004), 29, 32 и 33-ая сессии международного научного семинара "Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей" (Апатиты, 2002; Пермь, 2005; Екатеринбург, 2006), VIII конференция пользователей программных продуктов ESRI и Leica Geosystems в России и странах СНГ (Москва, 2002), IV и V международные конференции «Комплексные исследования архипелага Шпицберген» (Мурманск, 2004, 2005). На Международной конференция молодых ученых, специалистов
Введение. 7
и студентов «Геофизика-2001» научный доклад по теме «Создание цифровых моделей геофизических карт в среде ГИС ArcView» был отмечен дипломом III степени. Вышло 3 статьи: «Опыт и проблемы составления Государственной геологической карты в среде ArcView» в журнале «Геодезия и картография» 9Л99 и «Создание цифровых моделей геофизических карт в среде ГИС ArcView» в журнале «Геофизический вестник» И'01, «Создание АРМ обработки и комплексного анализа данных морских геофизических съемок» в журнале «Геофизический вестник» 7'06. Отдельные главы, посвященные предлагаемой технологии, содержатся в указанных выше отчетах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Компьютерная верстка содержит 118 страниц текста, 62 рисунка. В списке литературы 109 наименований.
Благодарности. Я благодарна научному руководителю Т. Б. Калининой за всестороннюю помощь, советы, поддержку и консультации при написании работы. Выражаю признательность и благодарность В. П. Кальварской за совет подготовить диссертацию. Благодарю коллег: Т. Я. Федухину, Н. В. Федухина, В. В. Васильева, В. А. Журавлева, С. П. Павлова, В. В. Шлыкову за профессиональные консультации, моральную поддержку. Также я благодарна Н. М. Ивановой, И. В. Беляеву, Д. Ф. Калинину, В. С. Захаренко, Е. Даниэль за профессиональную помощь и советы. За внимание, проявленное к этой работе, консультации и советы выражаю благодарность А. А. Никитину и А. В. Петрову. Я благодарна руководству ОАО МАГЭ в лице Г. С. Казанина за поддержку и создание благоприятных условий при подготовке к экзаменам и работе над диссертацией. Особо хочу поблагодарить маму Т. В. Коротких за поддержку и помощь в воспитании моего сына.
Техническая и системная реализация АРМ
Схема технической реализации АРМ. Оценка быстродействия программных составляющих АРМ при различных параметрах технической реализации Выбор оптимальной конфигурации технических и системных средств. Набор программных средств, необходимых для функционирования АРМ и поддерживаемых АРМ для решения различных задач. Оценка необходимых для функционирования АРМ технических ресурсов.
Базой, на которой было развернуто АРМ, является ArcView 3.2 GIS. Поэтому технические и системные требования ориентированы именно на этот программный продукт. Техническая реализация АРМ представлена на рисунке 1.2. Программное обеспечение тестировалось и проходило опытную эксплуатацию под Windows 9х, 2000, ХР на ПК на базе процессоров Pentium 100, 200 Intel Pentium I, II, III, IV, Celeron с объемом оперативной памяти от 16М. Сравнительная характеристика быстродействия нескольких конфигураций ПК приведена в таблице 1.1. Для оценки использовались 2 задачи. Первая задача (I): работа с пространственными объектами, реализованная только внутренними средствами ArcView 3.2, вторая задача (II): вычислительная, реализованная с использованием библиотек DLL, выполнялись в одинаковых условиях для одних и тех же данных на ПК различной конфигурации. Таким образом, целесообразно использование методики под Win 95, ХР на ПК на базе процессора II - IV с объемом оперативной памяти не меньше 64М.
Следует заметить, что для Windows 2000 и ХР возникают некоторые проблемы (в написании заголовков окон документов в ArcView на русском языке), но они никак не сказываются на работе АРМ в целом. Другие проблемы замечены не были.
Что касается объема жесткого диска, то требования к нему складываются, исходя из решаемых задач. Минимальные требования к размеру диска суммируются из размеров папки ERSI (директория программных продуктов фирмы ERSI, в которой, в директории AV GIS30, располагается установочная поддиректория ArcView), объема диска, необходимого для установки авторских модулей расширений (см. табл. 1.2) и размещения рабочей базы данных. Авторские модули помещаются в соответствующих
поддиректориях установочной директории ArcView. Для удобства здесь и далее использована структура директорий, предлагаемая при установке ArcView 3.2 GIS «по умолчанию». Рабочая база данных может располагаться на одном или нескольких дисках и других носителях информации (подробнее об этом изложено во 2 главе). Рассчитывая объем дисковой памяти для размещения рабочей базы данных помимо места для исходных данных необходимо учесть дополнительное дисковое пространство для формирования и хранения промежуточных данных, результатов обработки и интерпретации, картографических объектов и объектов оформления карт.
Программное обеспечение ArcView, и авторские модули - это, конечно, лишь необходимый минимум для реализации АРМ в усеченном варианте (без поддержки матриц и поверхностей). Для работы с матрицами необходим стандартный модуль расширения Spatial Analyst, для работы с 3-мерными поверхностями - стандартный модуль 3D Analyst и другие. Для обработки полевой геофизической информации гравиметрической и гидромагнитной съемки предназначены программы Grav и Mag из обрабатывающего комплекса PROCESS. Уравнивание и увязка профилей региональной геофизической съемки могут быть выполнены с помощью программы Adjust, кластерный анализ геофизических полей и их трансформаций реализован в программе Clan. Программа MTrans реализует комплекс трансформаций геофизических полей и различных вычислений по матрицам.
Из стандартного программного обеспечения желательно, но не обязательно, иметь Excel (MS Office, для импорта данных в непредусмотренных форматах и т.д.), GS Surfer (для расчета матриц), Corel (для векторизации, манипуляций с векторными рисунками), графический растровый редактор (для редактирования растровых изображений). Список программного обеспечения можно расширить, включив специальные программы по обработке, анализу и интерпретации геолого-геофизических материалов.
Наличие компьютерной сети не обязательно, если только не предусмотрена работа с данными, находящимися на сетевых дисках. В этом случае предпочтительнее сетевым дискам присвоить имена («подключить сетевой диск») и сохранить эти установки для дальнейшей работы («автоматически подключать при входе в систему»). АРМ реализовано для локального рабочего места геофизика. Авторское программное обеспечение, помимо модулей расширения ArcView и выполняемых программ, содержит надстройки MS Office (Excel) и скрипты Corel 8. Все авторское программное обеспечение можно установить на ПК с помощью установочных программ: COMPLEXSetup.exe, PROCESSetup.exe, EXCELSetup.exe и COREL8Setup.exe.
Импорт и экспорт геолого-геофизической информации в рабочей базе данных
Модуль IMPEXP. Накопление информации в рабочей базе геофизических данных. Общее описание классов информации и форматов данных. Организация импорта и экспорта информации о пунктах наблюдений в рабочей базе данньа на базе ArcView. Файлы описания форматов. Импорт и экспорт графической (векторной и растровой) информации. Считывание и запись информации в передаточных ГИС-форматах. Преобразования координат объектов рабочей базы данных в видах ArcView. Примеры организация обмена данными между ArcView и такими программами, как CorelDraw, Surfer, Excel. Другие модули расширения ArcView, осуществляющие импорт и экспорт различной информации в рабочей базе данных.
Для заполнения рабочей базы геолого-геофизических данных информацией был разработан модуль расширения ArcView - IMPEXP. При расширении среды ArcView этим модулем в интерфейс Вида добавляется пункт меню: Imp_exp. Для функционирования модуля, помимо файла модуля расширения (IMP_EXP.AVX), геофизические профили - записываются в формате рабочей базы данных сразу же, минуя промежуточные, передаточные форматы. Подробнее об этих программах написано во 3 главе. Прежде, чем решать задачу импорта и экспорта информации практически, необходимо четко классифицировать данные и их форматы. Классификация данных, положенная в основу решения этой задачи в рамках АРМ, приведена на рисунке 2.3. На этой схеме все данные разбиваются на 3 класса: числовые, аналоговые (или графика) и универсальные. Объект числовых данных характеризуется набором качественных и количественных параметров. Графический (или аналоговый) объект определяется только формой и положением в пространстве. Универсальные данные содержат как информацию о форме и положении объектов, так и качественные и количественные их параметры. Класс числовых данных разбивается на 2 подкласса: информация о пунктах наблюдений (дискретные данные) и матрицы (непрерывные данные). Любой графический объект может быть либо векторным, либо растровым. С каждым классом и подклассом данных ассоциируются свои форматы данных. Числовая информация о пунктах наблюдений - это, прежде всего, геофизические профили и отдельные пункты наблюдений. Эта информация, как правило, хранится в текстовых файлах в определенных форматах. Среди кажущегося многообразия представления данных можно уверенно выделить 3 разновидности форматов: каталожный, свободный и специальный.
Каталожным форматам данных будем называть текстовый формат, при котором информация о каждом пункте содержится в отдельной строке, а параметры пункта наблюдения - в определенных позициях строки.
Свободный формат отличается от каталожного только тем, что параметры пункта наблюдения находятся не в фиксированных позициях строки, а представляют собой список, разделенный определенным знаком (например, пробелом или точкой с запятой), причем для всех пунктов наблюдений (строк) один и тот же параметр имеет один и тот же индекс (место) в списке. Примером такого формата служит широко известный формат DAT (передаточный формат для Surfer"a).
Для считывания данных в каталожном и свободном форматах разработаны файлы описания форматов (файлы инициализации форматов). В файлах описания для каталожного формата указывается, какие параметры и из каких позиций считываются, а для свободного формата - номер параметра в списке. Файлы описания форматов сохраняются, к ним можно обращаться многократно, редактировать их и т.д. Например, для считывания гравиметрических данных в формате MVF, достаточно один раз настроить каталожный формат, сохранить этот файл, например, как «MVF.eat», и далее при считывании данных ссылаться на этот файл. Если формат претерпевает изменения, достаточно внести их в файл описания и сохранить файл описания с прежним или новым именем. Для описания форматов разработаны процедуры с удобным интефейсом (рис. 2.4). Причем, положение параметров пунктов наблюдений можно обозначать, вводя с помощью клавиатуры начало, длину или номер в списке, или непосредственно выделяя мышкой позиции в конкретном файле. Процедуры описания формата работают как в среде AreView, так и вне нее. Специальный формат - это формат, не подходящий ни под определение каталожного, ни под определение свободного форматов. Настроить его с помощью файла
Программы первичной обработки данных морских геофизических съемок
Практически этот алгоритм реализуется следующим образом: пусть на расстоянии L от судна расположен 1 прибор (магнитометр), расстояние между 1 и 2-м прибором называется БАЗОЙ (BASE). Измеренное магнитное поле по 1 прибору - Г/, по 2-му - Т2. Измеренные вариации - VAR. Для пространственных расчетов используются не абсолютные координаты пунктов наблюдений, а относительный пикетаж (А) измерений -расстояния от начала профиля до судна в момент регистрации значений поля. Пусть Т -измеренное магнитное поле (в качестве измеренного поля можно принять магнитное поле, измеренное 2-м магнитометром и пересчитанное в точку В).
Процесс разделения магнитного поля и вариаций носит итерационный характер. При каждой итерации магнитное поле по 1 и 2-ому мапіитометрам исправляется за вычисленные вариации - Vn (для первой итерации это измеренные вариации: Vn -VAR, о. при отсутствии последних Vj2 = 0):
По массивам, исправленным за вариации, рассчитывается девиация - DEV. Здесь девиацией является разница в показаниях 1 и 2 мапштометров, складывающаяся из мапштного поля судна, регистрируемого 1 магнитометром и не оказывающего особого влияния на дальний, второй, магнитометр, из влияния на показания магнитометров изменений курса или скорости судна и т.д. Девиация рассчитывается по палетке, затем сглаживается или аппроксимируется полиномами. Размер палетки и параметры сглаживания рассчитываются путем минимизации средней квадратической погрешности (СКП) между измеренным и восстановленным полем. Также предусмотрено уточнение значения базы одним из трех способов: путем минимизации по базе СКП между полем, зарегистрированным 1 прибором, и полем по 2-му прибору, сдвинутым на длину базы в
Для определения уровня поля указывается одна опорная точка, но во избежание перекосов необходимо задать не менее 2 опорных точек, поскольку при суммировании градиента накапливается ошибка, которую можно нейтрализовать, внеся в профиль линейную поправку, рассчитанную по 2-м (и более) опорным точкам.
По окончании итерационного процесса градиент и восстановленное поле, рассчитанные в точке В, пересчитываются в точку судна. В этих же точках по их географическим координатам рассчитывается нормальное магнитное поле Земли (Т„) и аномальное магнитное поле (Та):
Также была разработана программа для обработки данных 3-датчиковой гидромагнитной съемки. При этом по каждой паре приборов рассчитывались, как описано выше, градиент и магнитное поле на профиле, а затем результирующее поле либо восстанавливалось по градиенту, рассчитанному как среднее арифметическое градиентов, полученных по каждой паре, либо вычислялось как среднее арифметическое полей, восстановленных по каждой паре приборов. Но результаты, полученные при 3-датчиковой съемке, практически не отличались от результатов, полученных при 2-датчиковой гидромагнитной съемке, поэтому в дальнейшем и сейчас производится дифференциальная гидромагнитная съемка двумя магнитометрами.
Обработка геофизических профилей в среде ArcView реализована, главным образом, с помощью модуля расширения PROFILES. При расширении среды ArcView этим модулем в интерфейс Вида добавляется пункт меню: «Обработка». Для функционирования модуля, помимо файла модуля расширения (PROFILES.AVX), необходимы библиотеки процедур (INI.DLL, PROFILES.DLL, GN.DLL), и файлы справки (PROFILES.HLP и GN.HLP). Все эти файлы устанавливаются в соответствующие директории каталога ArcView при выполнении установочной программы ComplexSetup.exe.
Одна из первых функций модуля - подготовка геофизических профилей. Часто информация в рабочую базу данных закачивается из одного источника без разделения на профили в одегу точечную таблицу, а концепция АРМ такова, что каждый профиль - это отдельная таблица геофизических наблюдений. В этом случае общую таблицу необходимо «разбить» на профили. Критерием принадлежности пункта наблюдения тому или иному профилю может быть как параметр из таблицы (номер профиля), так и расстояние до соседнего пункта (точки, расстояние между которыми меньше или равно указанному в единицах Вида, принадлежат одному профилю, в противном случае разным). В этом модуле для профилей предусмотрены операция сглаживания параметров, интерполирования, в том числе кубическим сплайном, с постоянным шагом [28,30]. Некоторые операции описываемого модуля не несут в себе ничего нового по сравнению со стандартными возможностями ArcView. Например, калькулятор, конструктор запросов, редактирование структуры таблицы. Но они позволяют вычислить параметр, создать выборку или откорректировать структуру не одной активной таблицы (как заложено в стандартных возможностям), а во всех таблицах указанных пользователем профилей. Это экономит время при обработке информации. Для реализации операций дифференцировшгая в среде ArcView была разработана динамически присоединяемая библиотека процедур GN.DLL. Это позволило, во-первых, сократить время вычислительного процесса трансформирования полей и, во-вторых, работать непосредственно в среде ArcView с рабочей базой данных.
Объект «Создание опережающей геофизической основы для геологического картирования на лист Т-41-44 (м. Желания)»
Опережающая геофизическая основа - карты геофизических полей, их трансформаций и глубинные разрезы - является частью комплекта геологических карт в рамках проекта Госгеолкарта-1000.
Карты геофизической основы составлены по гравиметрическим и аэромагнитным съемках разных лет. На рисунках 4.21 и 4.22 приведены схемы гравиметрической и аэромагнитной изученности. Кроме того, использовались сейсмические данные для построения разрезов и данные о глубинах моря для построения схемы рельефа дна. Последняя схема дополняет комплект гравиметрических карт в различных редукциях. Помимо создания карт потенциальных полей и их трансформаций было выполнено районирование по особенностям геофизических полей на основе кластерного анализа. Обработка, анализ и интерпретация информации, создание и оформление карт производились с использованием разработанного АРМ в среде ArcView.
Вся информация содержалась в двух базах данных: рабочей базе данных и базе картографических данных. Такое разделение обусловлено режимностью исходных данных (грифы «Государственная тайна» и «Коммерческая тайна») и подготовкой цифровой модели комплекта геофизических карт к изданию и, тем самым, освобождением цифровой модели от этих грифов.
Рабочая база данных состояла из точечных таблиц пунктов наблюдений в формате DBF7SPH, содержащих поля с географическими координатами, геофизическими параметрами и их трансформациями, сейсмические профили и растровые сейсмограммы, матрицы геофизических полей и кластеров.
База картографических данных, по сути, представляла собой совокупность таблиц пространственных объектов цифровой модели комплекта карт, необходимых растровых файлов с «мировыми» файлами и целочисленных матриц кластеров. Поскольку цифровая модель предназначалась для передачи в единый банк данных и для издания, то автор считает очень важным выработать единую систему названий файлов и полей таблиц, кодировок параметров, структуры таблиц и цифровой модели. А также форму описания цифровой модели комплекта карт. Далее этому будет посвящен раздел главы 4.2.3.
В комплект карт геофизической основы согласно «Инструкции по составлению и подготовке к изданию листов Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:1 000 000 (третьего поколения)» (2002 г.) входят (рис. 4.23): 1. Гравитационная карта. Редукция Буге с плотностью промежуточного слоя 2.30 г/см3. М 1:1 000 000.
В комплект опережающей геофизической основы согласно «Инструкции...» должны входить геолого-геофизические разрезы.
При построении разрезов использовались сейсмические профили, расположенные в непосредственной близости от линий разрезов (рис. 4.24). Построение сейсмических отражающих горизонтов и линий разломов на профилях производилось в среде INPRES. Затем эта информация импортировалась в рабочую базу геолого-геофизических данных в среде ArcView вместе с географическими координатами сейсмических профилей. Для пространственного совмещения сейсмических профилей и линий разрезов использовалась процедура добавления в профиль параметра из другого профиля модуля IMP_PLUS. Для этого по линиям разрезов были созданы фиктивные профили с шагом между пунктами наблюдений 0.5 км. В эти профили были добавлены глубины залегания отражающих горизонтов вдоль сейсмических профилей, значения потенциальных полей (гравитационное и магнитное поля), глубины залегания поверхности Мохоровичича из соответствующих матриц с помощью упомянутого модуля IMPPLUS. Если при построении разреза использовались несколько сейсмических профилей, то каждый из них пересчитывался (проецировался) в точки фиктивного профиля разреза. При этом возникали ситуации, когда на определенных участках разреза отражающие горизонты накладывались или отсутствовали. В этом случае проводилось редактирование горизонтов в среде ArcView.
Для корректного построения производилась увязка разрезов в точках пересечений линий разрезов. Для этого рассчитывались точки пересечения границ геологических
В состав цифровой модели входят: проект- t4144.apr, таблицы картографических объектов во внутреннем формате ArcView (SPH/DBF), матрицы кластеров в формате Spatial Analyst, растровые файлы в формате BMP.
Проект ArcView включает следующие документы (рис. 4.26): Ввиды карт, схем и разрезов, легенд, Компоновки. Виды карт и схем имеют настроенную проекцию. Параметры ее следующие: эллипсоид Красовского, проекция Поперечная Меркатора, главный меридиан - 72, широта полюса истинных координат - 0, параметр сжатия - 1, сдвиг по X - 500 км, по Y - 0 км. Все координатные пересчеты выполнялись средствами ArcView. Единицы измерения видов карт и схем - километры. Виды разрезов без проекции, единицы измерения - километры. Виды легенд без проекции, единицами измерения являются сантиметры.
Карты геофизических полей: гравитационного (редукции Буге с плотностями промежуточного слоя а = 2.30 г/см3 и а = 2.67 г/см3) и аномального магнитного, построены в масштабе 1:1 000 000, карты трансформаций геофизических полей и районирования - в масштабе 1 :2 500 000, разрезы имеют горизонтальный масштаб 1 :1 000 000 и вертикальный масштаб 1: 200 000.
В систематизации названий файлов автор придерживается следующей схемы: все имена файлов в цифровой модели начинаются с кода листа (3 символа), в данном случае, крайний левый лист: t41. Середина имени файла (3,4 и 5 символы) - код карты (например, «gf» - гравитационное поле, редукция в свободном воздухе), последние 2 символа характеризуют тип информации (например, «In» - изолинии, «lg» - легенда и т.д.).
Все таблицы объектов (иначе темы), задействованные в цифровой модели комплекта карт, можно условно разделить на 2 категории: таблицы объектов общего назначения и уникальные таблицы объектов. Таблицы объектов общего назначения - это темы, использующиеся одновременно в нескольких цифровых моделях карт (оформление, топографическая основа и т.д.). Темы, предназначенные для использования только в одной цифровой модели карты, называются уникальными (темы изолиний, темы геологических комплексов и т.д.).
