Стрельчик Н.В., Глаз А.С.
Источник: http://www.geology.by/geoconference/112/541.html
При проектировании поисковых и разведочных работ, проведении инженерно-геологических изысканий, решении проблем развития минерально-сырьевой базы и экологии, регулирования пользования недрами и других аспектов хозяйственной деятельности используется основной источник информации ? геологические карты. С их помощью также могут быть сделаны выводы о формировании земной коры, геологической истории изучаемого региона и закономерностях распространения полезных ископаемых [1].
В настоящее время с развитием современной компьютерной техники и программного обеспечения карта, с одной стороны, является источником обобщенного свода геологических знаний, и должна нести, сообщать заложенную в ней информацию, а, с другой стороны, в функции карты должна быть включена способность ее анализа в соответствии с поставленными перед исследователями задачами [2].
В условиях развития современной геологии, оперирующей огромными объемами эмпирических данных, геологические ведомства и горнодобывающие компании многих стран мира пришли к необходимости активного использования в своей деятельности геоинформационных систем (ГИС), способных вместить разнородную информацию различной наполненности, переработать и оценить данные, имеющие зачастую детальную, отчетливую пространственную привязку. Следует отметить, что под геоинформационной системой понимается система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных. ГИС содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых, квадротомических и иных) [3]. Таким образом, для хранения геологической информации, быстрого удобного доступа к ней на основе местоположения и создания на базе этих данных высококачественных карт разного назначения наилучшим образом подходит ГИС-технология [4].
ГИС предлагает совершенно новый путь развития картографии, преодолевая главные недостатки традиционных карт: их статичность и ограниченную емкость. ГИС управляет визуализацией объектов карты, позволяя работать с теми из них, которые интересуют нас в данный момент. Фактически при этом осуществляется переход от сложных, часто перегруженных карт, к серии взаимоувязанных карт специализированных объектов, что обеспечивает высокую структурированность информации и позволяет ее эффективно использовать и анализировать.
С 2006 г. в Институте геохимии и геофизики НАН Беларуси в рамках темы «Составить геологическую и тектоническую ГИС-карты территории Беларуси масштаба 1 : 2 500 000. Оценить изученность территории Беларуси региональными геологосъемочными и геофизическими работами масштаба 1 : 1 000 000» ведется работа по созданию электронных цифровых карт Беларуси.
Работы, связанные с созданием и анализом цифровых электронных карт можно представить в виде схемы, в которой обобщены и отображены основные этапы, выполняемые в процессе подготовки, создания и вывода карт на печать.
Целью построения геологической и тектонической карты с использованием ГИС-технологий является создание источника фундаментальной геологической информации, обеспечивающей развитие геологической науки, общих знаний о геологическом строении и минерагеническом потенциале осадочного чехла и кристаллического фундамента, о динамике геологических процессов и явлений. Использование таких карт облегчает разработку и реализацию стратегических вопросов изучения и рационального использования недр Республики Беларусь.
Для составления геологической карты дочетвертичных отложений и тектонической карты масштаба 1 : 2 500 000 с использованием ГИС-технологий необходимо решить следующие основные геологические задачи: обобщить и генерализовать геологическую основу; переинтерпретировать фактический материал; разработать и согласовать легенду к геологической карте дочетвертичных отложений и тектонической карте; построить рабочие геологические карты кристаллического фундамента, додевонских, домезозойских, дочетвертичных отложений территории Беларуси; составить рабочие структурные карты поверхности нижнебайкальского, верхнебай-кальского, каледонского, герцинского, киммерийско-альпийского комплексов.
В соответствии с целями и задачами создания картографического материала определяется модель карты. Выделяют два основных элемента модели, первый элемент — перечень слоев, в котором слои группируются по тем или иным критериям — значимости, назначению, тематике. Среди основных слоев выделяются группы: векторные слои топографической основы; векторные тематические слои; растровые слои; слои с текстовыми элементами, а также вспомогательные слои. Второй элемент модели — графические объекты каждого слоя. Определяется тип графического объекта, выполняется классификация графических объектов по степени их значимости на карте. Основным графическим объектам присваиваются названия. В процессе работ отслеживается корректная топология между классами объектов, прописываются правила проверки правильности взаимоотношения между простыми и составными объектами. Разрабатывается перечень атрибутов графических объектов каждого слоя в проектируемой карте, определяется место размещение атрибутов в атрибутивных таблицах графических объектов, а также определяются тип и вид легенды слоев с изображением распределения атрибутов графических объектов. Кроме того, на протяжении работы по составлению модели создаваемых карт анализируется и рационально упорядочивается файловая структура планируемого проекта карты.
На подготовительном этапе производится обзор и анализ исходного информационного материала в рамках проекта, который в основном представляет собой разнородную картографическую и атрибутивную информацию, основанную чаще всего на различных тектонических позициях, геологических классификациях, таких как классификация пород и стратиграфические шкалы и др., топографических основах (различные проекции, масштабы и т.п.), уровнях детальности и полноты представления информации, цветах и знаках картографических легенд, структурах данных и их взаимосвязей, а также признаковых системах атрибутивных описаний. Важным аспектом этих материалов является то, что они отражают на своих фрагментах собранную и систематизированную в разные годы геологическую информацию.
В качестве исходных материалов в данном проекте использовались издательские и составительские оригиналы карт дочетвертичных, домезозойских и додевонских отложений, кристаллического фундамента и серия тектонических карт Беларуси.
Исходя из материалов, на основе которых будут создаваться электронные цифровые карты, выбираются программные средства ? пакеты векторной графики, ГИС-технологии.
Электронная цифровая топографическая основа, являющаяся важным элементом для корректной привязки данных в процессе построения карт, была предоставлена в рамках совместного проекта. На ней представлены географическая сетка, государственные и административные границы, населенные пункты, дороги, гидрологическая сеть, рельеф. Цифровые карты выполнялись в конической равнопромежуточной проекции на эллипсоиде Красовского с центральным меридианом 28? и 100? в. д. и главными параллелями 46,4? и 71,8? с. ш.
Следующим этапом в построении электронных цифровых карт является создание слоев с графическими объектами и наполнение атрибутивных таблиц.
Для создания графических объектов карты используется обширный набор компьютерных инструментов. Это вычерчивание базовых графических примитивов ? точек, линий, полигонов в их семантической взаимосвязи; редактирование, изменение графических примитивов ? изображение их различными типами точек, линий, толщиной и цветами из наборов редактора, объединение примитивов в группы, выполнение подписей к графическим объектам, перемещение, копирование.
В связи с дискретным характером векторного описания — графическим примитивам и объектам могут быть сопоставлены тематические атрибуты. Атрибутивные таблицы изначально содержат поля с основными определениями графических примитивов ? их типы (точка, линия, полигон) и идентификатор, а также дополнительные данные, характеризующие геологические объекты (стратиграфия, литология, палеогеография и т. д.).
Создание атрибутивных таблиц и слоев с графическими объектами определяет назначение тематического картографирования, выполнение которого заключается в отображении отдельных классов графических объектов (точечных, линейных, замкнутых полигональных) графическими переменными, отображающими количественные значения и качественные характеристики атрибутов. Каждый объект отображается графической переменной, соответствующей классу. Атрибуты графических объектов позволяют быстро разработать большой набор карт и произвести их сравнительный анализ.
Одним из преимуществ цифровых карт является возможность преобразования графической информации для создание новых слоев при помощи специальных функций, таких как создание нового объекта, как результат вычитания одного замкнутого объекта из другого при их определенной вложенности или пересечении; создание нового объекта как объединение исходных; создание нового объекта из пересечения исходных; слияние объектов на основе значений атрибутов.
Геоинформационные системы также облегчают процесс оформления, разработку выходных макетов для вывода карты на печать.
Тем не менее, создание карт не является конечным результатом работы геоинформационной системы, не являющейся статичным элементом. Дальнейшие этапы работы ГИС заключаются в мониторинге и оперативном изменении информации, а также в статистической обработке, анализе и возможности прогнозирования географически привязанной информации.
Таким образом, с разработкой и широким практическим внедрением геоинформационных систем и электронных карт, а также спутниковых и космических систем и технологий сбора данных, геология приобрела новые мощные средства создания информационных ресурсов.