Информационные технологии в геологии реферат

Обновлено: 07.07.2024

Презентация на тему: " Реферат по ИТ ПРИМЕНЕНИЕИТ В ГЕОЛОГИИ: ПРИМЕНЕНИЕ ИТ В ГЕОЛОГИИ: ГРАФИЧЕСКИЕ СРЕДЫ И РЕДАКТОРЫ." — Транскрипт:

1 Реферат по ИТ ПРИМЕНЕНИЕИТ В ГЕОЛОГИИ: ПРИМЕНЕНИЕ ИТ В ГЕОЛОГИИ: ГРАФИЧЕСКИЕ СРЕДЫ И РЕДАКТОРЫ

2 Геологическая наука Геологическая наука – это обширная область знаний, включающая историю развития нашей планеты, разведку и поиск месторождений полезных ископаемых, инженерную геологию.

3 В данном реферате рассматриваются несколько программ, которые наиболее часто используются в практике: Corel Draw AutoCAD и его расширений (GEOL_DH) RockWorks CREDO_GEO Geoexplorer

4 Corel DRAW CorelDRAW Graphics Suite X4 содержит все необходимые графические инструменты для выполнения следующих операций: Оцифровка приложений Построение карт и профилей с точностью до долей миллиметра Удобство и простота в использовании

5 AutoCAD 2000 – и 3-мерная система автоматизированного проектирования и черчения решает следующие задачи: Вычерчивание приложений и интервалов Аннотирование приложений и интервалов Профили и погоризонтные планы Подсчет запасов Колонки скважин Создание цифровой базы данных Вертикальные взрывные скважины Элементы залегания.

6 RockWorks Приложение, используемое для обработки геологических данных и просмотра результатов под Windows. Построение изолиний и поверхностей (в т.ч. объемных), моделированию вертикальных разрезов скважин, Построения графиков, диаграмм, статистическому и гидрохимическому анализу, преобразованию проекций, трехмерному представлению данных

7 CREDO Комплексная программа для инженерно- геологических изысканий создавать и корректировать объемную модель геологического строения объекта изысканий или проектирования; обрабатывать результаты лабораторных определений свойств грунтов, производить различные расчеты; выпускать чертежи инженерно-геологических колонок.

8 Geoexplorer Программа Geoexplorer - разработана ЗАО "Геотест" для обработки результатов статического зондирования грунтов, выполненного в соответствии с ГОСТ ЗАО "Геотест"

9 Оцифровка и построение геологических карт Для оцифровки и построения геологических карт используются: Corel Draw RockWorks

10 Построение и оцифровка геологических профилей и разрезов, шурфов и отдельных скважин Для построения геологических разрезов можно использовать: AutoCAD и его расширений (GEOL_DH) RockWorks CREDO_GEO Geoexplorer

11 Вид геологического разреза в Credo

12 Вид геологического разреза в RockWorks

13 Вид геологического разреза в Geoexplorer

14 Вид геологического разреза в AutoCAD

15 Изображение 3-D в RockWorks модели сформированного по группе скважин

16 Объемная модель в GEOL_DH AutoCAD

В наше время современные компьютерные технологии развиваются особенно стремительно. Они внедряются повсеместно и, несомненно, помогают человеку в его деятельности.

Компьютерное моделирование в частности играет огромную в изучении самых разнообразных объектов исследования человека.

Огромную роль играет компьютерное моделирование в геологии. Геология сама по себе объединяет многие направления изучения окружающей среды. К примеру изучение космоса помогает изучить строение нашей планеты, а в свою очередь изучение планеты, ее поведения играет немаловажную роль в предупреждении масштабных катаклизмов.

Целью данной работы является изучение компьютерного моделирования в геологии, задачами является определение области и способов компьютерного моделирования, применимых в геологических исследованиях, определение роли компьютерного моделирования в геологии, а так же истории внедрения компьютерного моделирования в геологию.

В середине 90-х годов сформировалась новая общая стратегия развития геокартирования – создание баз цифровой картографической информации на основе современных компьютерных технологий. Геологическая карта становится двухмерной геоинформационной моделью строения изучаемой территории, так как помимо информации о геологическом строении поверхности к карте стали прилагаться базы данных любой полезной информации в цифровом виде (данные о находках фауны, геохимии, геофизики, гидрогеологии, полезных ископаемых и так далее).

«Трехмерные геологические модели могут позволить:

· построить разрез по любой вертикальной, горизонтальной или иной другой геометрии поверхности;

· выделять любые геологические тела и рассматривать их с любой точки (вращать, влезать вглубь и так далее);

На основе объемной цифровой геологической карты можно проводить различные исследования. Например, восстанавливать геологическую историю, изучать запасы полезных ископаемых, решать гидрогеологические, инженерно-геологические, экологические задачи.

Следующим шагом в построении геологических моделей является переход к четырехмерному моделированию, т. е. введению четвертого измерения – времени. Построение четырехмерных моделей даст возможность изучать развитие геологических структур во времени.

Такого рода работы важны как для решения прикладных задач, например, таких как поиски скоплений углеводородов, которые в процессе геологической эволюции осадочного покрова мигрировали в земных недрах, так и для фундаментальных теоретических исследований региональной и глобальной геологии и геодинамики.

Компьютерное моделирование начинается как обычно с объекта изучения, в качестве которого могут выступать: явления, процесс, предметная область, жизненные ситуации, задачи. После определения объекта изучения строится модель. При построении модели выделяют основные, доминирующие факторы, отбрасывая второстепенные. Выделенные факторы перекладывают на понятный машине язык. Строят алгоритм, программу.

«Когда программа готова, проводят компьютерный эксперимент и анализ полученных результатов моделирования при вариации модельных параметров. И уже в зависимости от этих выводов делают нужные коррекции на одном из этапов моделирования: либо уточняют модель, либо алгоритм, либо точнее, более корректнее определяют объект изучения.

В методе компьютерного моделирования присутствуют все важные элементы развивающего обучения и познания: конструирование, описание, экспериментирование и т.д. В результате добываются знания об исследуемом объекте-оригинале.

Однако важно не путать компьютерную модель (моделирующую программу) с самим явлением. Модель полезна, когда она хорошо согласуется с реальностью. Но модели могут предсказывать и те вещи, которые не произойдут, а некоторые свойства действительности модель может и не прогнозировать. Тем не менее, полезность модели очевидна, в частности, она помогает понять, почему происходят те или иные явления.

Современное компьютерное моделирование выступает как средство общения людей (обмен информационными, компьютерными моделями и программами), осмысления и познания явлений окружающего мира (компьютерные модели солнечной системы, атома и т.п.), обучения и тренировки (тренажеры), оптимизации (подбор параметров).

Компьютерные модели, как правило, являются знаковыми или информационными. К знаковым моделям в первую очередь относятся математические модели, демонстрационные и имитационные программы.

Главной задачей компьютерного моделирования выступает построение информационной модели объекта, явления.

Самое главное и сложное в компьютерном моделировании - это построение или выбор той или иной модели.

При построении компьютерной модели используют системный подход, который заключается в следующем.

«Рассмотрим объект - солнечную систему. Систему можно разбить на элементы - Солнце и планеты. Введем отношения между элементами, например, удаленность планет от Солнца. Теперь можно рассматривать независимо отношения между Солнцем и каждой из планет, затем обобщить эти отношения и составить общую картину солнечной системы (принципы декомпозиции и синтеза).

При построении моделей используют два принципа: дедуктивный (от общего к частному) и индуктивный (от частного к общему).

При первом подходе рассматривается частный случай общеизвестной фундаментальной модели. Здесь при заданных предположениях известная модель приспосабливается к условиям моделируемого объектаВторой способ предполагает выдвижение гипотез, декомпозицию сложного объекта, анализ, затем синтез. Здесь широко используется подобие, аналогичное моделирование, умозаключение с целью формирования каких-либо закономерностей в виде предположений о поведении системы. Например, подобным способом происходит моделирование строения Земли.

В основу моделирования положено требование - информационное (создание единой базы данных) и компьютерное (внедрение единообразных и совместимых технических и программных средств) сопровождения трех основных блоков задач при последующем развитии: производственного назначения - формирования геологической и производственной отчетности, анализа текущего геологопромыслового состояния; проектирования разработки - создания моделей месторождений, подсчета запасов, динамического моделирования; оперативного управления разработкой на основе сопровождения модели.

«В основу входят следующие принципы организации производства.

1. Создание информационных база данных месторождений с использованием результатов сейсморазведки, геологии, геофизики, добычи, конструкций скважин, инклинометрии и др.

2. Компьютерная технология поэтапного моделирования и построения сейсмической, геологической и динамической моделей с последующим экономическим анализом проектных показателей разработки месторождений. С учетом возрастающей стоимости подготовки данных и направленности на решение сложных задач обрабатывающие и интерпретационные программы ориентированы на применение алгоритмов трехмерной обработки, трехмерного трехфазного моделирования. Актуально требование многоитерационности как отдельных этапов, так и всей технологии моделирования в целом.

Основные этапы включают: технические и программные средства хранения и доступа данных; технические и программные средства построения сейсмической модели (обработка и интерпретация данных сейсмо-,разведки); технические и программные средства обработки данных геофизических исследований скважин; технические и программные средства построения статической геологической модели, проведение компьютерного подсчета запасов; технические и программные средства динамического моделирования.

Современные системы моделирования в нефтегазопромышленности должны отвечать следующим требованиям.

· использование новейших информационных технологий при последующем развитии;

· гибкость системы в связи с возможными структурными реорганизациями организационной структуры;

По мере завершения работ по заполнению баз данных и созданию моделей месторождений аналогичные технологии с некоторыми модификациями внедряются в производство для сопровождения моделей, анализа текущего состояния и оперативного управления разработкой, сбора и анализа информации на уровне цехов.

Компьютерное моделирование помогает ученым сформировать общий взгляд на вопросы формирования Земли. В частности формирование ледников, минералов, горных пород, ископаемых ресурсов.

Современные средства позволяют строить модели в четырех измерениях, четвертый из которых время. Так динамические модели четко определяют структуру геологических процессов. И объясняют появление многих геологических явлений.

Компьютерное моделирование в научной геологии включает в себя следующие разделы:

· компьютерное моделирование в геохимии. Геохимия — раздел геологии, изучающий химический состав Земли, процессы, концентрирующие и рассеивающие химические элементы в различных сферах Земли;

· компьютерное моделирование в геофизике. Геофизика — раздел геологии, изучающий физические свойства Земли, включающая также комплекс разведочных методов: гравиразведка, сейсморазведка, магниторазведка, электроразведка различных модификаций;

· компьютерное моделирование в изучении солнечной системы и космоса. Изучением Солнечной системы занимаются следующие разделы геологии: космохимия, космология, космическая геология и планетология;

· компьютерное моделирование в минералогии. Минералогия — раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, квалификации. Изучением пород, образованных в процессах, связанных с атмосферой, биосферой и гидросферой Земли, занимается литология. Эти породы не совсем точно называются ещё осадочными горными породами. Многолетнемёрзлые горные породы приобретают ряд характерных свойств и особенностей, изучением которых занимается геокриология;

· компьютерное моделирование в литологии. Литология — раздел геологии, изучающий породы, образованные в процессе, связанными с атмосферой, биосферой и гидросферой Земли;

· компьютерное моделирование в петрологии и петрографи. Петрология — раздел геологии, изучающий происхождение горных пород. Петрография — раздел геологии, изучающий происхождение горных пород, образованных при высоких температурах и давлениях;

· компьютерное моделирование в геобаротермометрии. Геобаротермометрия — наука, изучающая комплекс методов определения давления и температур образования минералов и горных пород.

Компьютерное моделирование применяется в разнообразных областях науки. В геологии оно используется особенно часто. Ни одна научная работа в геологии не обходится без построения либо изучения компьютерной модели.

Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить т.н. вычислительные эксперименты, в тех случаях когда реальные эксперименты затруднены из-за финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта-оригинала (или целого класса объектов), в частности, исследовать отклик моделируемой физической системы на изменения ее параметров и начальных условий. Что и является основной причиной такой популярности компьютерного моделирования в геологии.

Как и развитие компьютерной техники, развитие моделирования не стоит на месте. Компьютерное моделирование развивается непосредственно вместе с компьютерными технологиями. Более мощные компьютеры позволяют строить наиболее точные модели, затрагивающие все большее количество переменных и просчитывающие результат на более длительные временные отрезки.

1. Виноградов, Е.Б. Современная геология [текст]: научное издание /Е.Б. Виноградов – Екатеринбург : Изд. – во ЕПД, 2007. 81 с. – 500 экз. ISBN 5-7174-0222-8;

3. Хаин, В.Е. Геология [текст]: учебник для высших учебных заведений/ В.Е. Хаин – Москва : Изд-во Московского государственного университета, 447 с. – 300 экз. ISBN 5-211-03504-6;

5. Антонович, А.В. Организация компьютерных систем в нефтегазовой отрасли [текст] / Андрей Владимирович Антонович // Томск-инфо. 2009 – №2 с. 3.

Описание презентации Реферат по ИТ ПРИМЕНЕНИЕ ИТ В ГЕОЛОГИИ: по слайдам

Реферат по ИТ ПРИМЕНЕНИЕ ИТ В ГЕОЛОГИИ: ГРАФИЧЕСКИЕ СРЕДЫ И РЕДАКТОРЫ

Геологическая наука – это обширная область знаний, включающая историю развития нашей планеты, разведку и поиск месторождений полезных ископаемых, инженерную геологию.

В данном реферате рассматриваются несколько программ, которые наиболее часто используются в практике: Corel Draw A uto. CAD ™ 2000 — 2009 и его расширений ( GEOL _ DH ) Rock. Works CREDO_GEO Geoexplorer

Corel DRAW Corel. DRAW Graphics Suite X 4 содержит все необходимые графические инструменты для выполнения следующих операций: Оцифровка приложений Построение карт и профилей с точностью до долей миллиметра Удобство и простота в использовании

AA uto. CAD ™ 2000 – 2009 2 — и 3 -мерная система автоматизированного проектирования и черчения решает следующие задачи: Вычерчивание приложений и интервалов Аннотирование приложений и интервалов Профили и погоризонтные планы Подсчет запасов Колонки скважин Создание цифровой базы данных Вертикальные взрывные скважины Элементы залегания.

Rock. Works Приложение, используемое для обработки геологических данных и просмотра результатов под Windows. Построение изолиний и поверхностей (в т. ч. объемных), моделированию вертикальных разрезов скважин, Построения графиков, диаграмм, статистическому и гидрохимическому анализу, преобразованию проекций, трехмерному представлению данных

CREDO Комплексная программа для инженерно-геологических изысканий создавать и корректировать объемную модель геологического строения объекта изысканий или проектирования; обрабатывать результаты лабораторных определений свойств грунтов, производить различные расчеты; выпускать чертежи инженерно-геологических колонок.

Оцифровка и построение геологических карт Для оцифровки и построения геологических карт используются: Corel Draw Rock. Works

Построение и оцифровка геологических профилей и разрезов, шурфов и отдельных скважин Для построения геологических разрезов можно использовать: A uto. CAD ™ 2000 — 2009 и его расширений ( GEOL _ DH ) Rock. Works CREDO_GEO Geoexplorer

Вид геологического разреза в Credo

Вид геологического разреза в Rock. Works

Вид геологического разреза в Geoexplorer

Вид геологического разреза в AA uto.

Изображение 3 -D в Rock. Works модели сформированного по группе скважин

Объемная модель в GEOL_DH Auto.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

Характеристика геоинформационных технологии в геологии, образование Р. Грушина, картографический метод исследований. Составление геологических карт континентов и мира, создание первых геоинформационных систем, их предназначение. Развитие картографии.

Рубрика	Геология, гидрология и геодезия
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	01.12.2014
Размер файла	17,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Геоинформационные технологии в геологии и недропользовании

Р.В. Грушин (Федеральное агентство по недропользованию)

Картографический метод исследований используется и сейчас и выражается в непосредственном анализе карт (топографических, геологических), а также анализе карт различной тематики (геологическое строение, гравитационное и магнитное поля, генетические типы четвертичных отложений), приведенных к одному масштабу и проекции.

Геологические карты представляют собой изображение распространения и формы залегания горных пород, разделенных по возрасту и составу, нанесенное на топографическую или географическую основу с помощью условных знаков.

Геологические карты являются основным источником информации для решения проблем развития минерально-сырьевой базы, экологии. Они служат основой при проектировании поисковых и разведочных работ, проведении инженерно-геологических изысканий и других аспектов хозяйственной деятельности и регулирования пользования недрами.

С помощью геологических карт могут быть сделаны выводы о формировании земной коры и закономерностях распространения полезных ископаемых. карта геоинформационный континент технологический

Так, еще в 1932 г., при сводке карт по Восточно-Европейской платформе И.М. Губкин высказал мнение о возможной нефтеносности ее восточной части -- Волго-Уральской области. Дальнейшие исследования геологов блестяще подтвердили эти прогнозы.

Первая геологическая карта на территорию нашей страны масштаба 1:5 000 000 вышла в 1937 г. (рис. 1), а масштаба 1:2 500 000 -- в 1940 г. В 1964 г. было полностью завершено издание Государственной геологической карты масштаба 1:1 000 000 (в настоящее время составляются карты масштаба 1:1 000 000 так называемой новой серии). К началу 1980-х гг. были составлены геологические карты масштаба 1:200 000 экономически освоенных районов (около 85% территории страны). Составляются также геологические карты континентов и мира. Имеется опыт составления геологических карт Луны, Марса, некоторых спутников Юпитера, отдельных участков Меркурия и др.

Длительное время развитие технологии геологической картографии шло экстенсивным путем за счет привлечения новых источников косвенных сведений об объектах картографирования. Объемы информации и затраты на ее получение и обработку росли, а доля реально используемых данных и практическая отдача снижались. Выход из сложившейся ситуации заключался в применении принципиально новых компьютерных технологий обработки данных на базе объективной информационной основы -- космического изображения земной поверхности, каждая точка (пиксел) которого имеет реальные географические координаты и поэтому может быть сопоставлена с картографической геологической информацией.

Первые геоинформационные системы были созданы в Канаде и США около 25 лет назад. Сейчас в промышленно развитых странах существуют тысячи ГИС, используемых в экономике, политике, науке и образовании, управлении ресурсами и охране окружающей среды и т. д. В создании ГИС участвуют международные организации, крупнейшие государственные структуры, университеты, частные фирмы.

Ни для кого не секрет, что эпоха коренной перестройки государственной системы, начавшаяся после распада СССР, негативным образом сказалась и на развитии отечественной геологии. Объемы геологоразведочных работ катастрофически упали, новые геологические открытия за последние 20 лет можно пересчитать по пальцам одной руки, прирост запасов полезных ископаемых несопоставим с их добычей, а в отрасли возникла тяжелейшая кадровая ситуация, решить которую оперативно не представляется возможным даже при условии резкого увеличения финансирования.

Это привело к тому, что объемы новой геологической информации, являющейся главным, а зачастую и единственным результатом (продуктом) геологоразведочных работ, резко сократились. Но как не парадоксально, сложившаяся ситуация благоприятным образом повлияла на усиленное развитие и внедрение в отечественную геологию современных информационных технологий и, в частности, геоинформационных систем. Использование ГИС как инструмента для сохранения, обработки и анализа широкого комплекса ранее накопленных данных и получения на их основе новых информационных ресурсов позволило в условиях резкого снижения объемов геологических работ частично восполнить объективный дефицит информации.

Безусловно, это стало возможным во многом благодаря современным интенсивным темпам роста информационных и коммуникационных технологий. В результате в настоящее время геологоразведочный процесс от применения высокоточных навигационных приборов геологами до построения карт и схем выходной продукции с созданием реляционных баз и банков данных и научно-методическое сопровождение геологии и недропользования уже невозможно представить без использования ГИС-технологий.

Работы по составлению геологических карт на всех этапах проводятся с использованием компьютерных технологий гео- информационных систем. Информация заносится в базы данных, а затем в интерактивном режиме составляются цифровые модели карт и других графических материалов (например, геологических разрезов). Старые карты, существующие только на бумажных носителях, оцифровываются, хранятся и используются в виде цифровых моделей, которые пополняются и уточняются по мере получения новых материалов.

Появление геоинформационных систем означало коренной переворот в инструментарии моделирования географического пространства за счет принципиально нового способа описания геологического строения земных недр и его представления в форме цифровых моделей. На смену картографическому методу анализа бумажных карт пришли цифровые модели ГИС.

В России важнейшим фактором интенсификации работ по региональному геологическому изучению недр, повышению прогностических свойств создаваемых геологических карт и достоверности прогнозно-минераге- нических построений было признано применение компьютерных (ГИС) технологий на основе концепции Единой информационной системы недропользования, утвержденной Роскомнедра в 1994 г.

В настоящее время сложилось два генеральных направления использования компьютерных технологий: информационное (создание и наполнение баз данных) и прогнозно-аналитическое (интегрированная обработка данных, моделирование и прогноз).

Географические информационные системы -- это интегрированные программные среды для работы с картой, а в более широком понимании -- с любыми пространственно распределенными географически привязанными данными. Они предназначены для сбора, хранения и обновления картографической и семантической информации, а также проведения исследований путем ее анализа и моделирования. ГИС являются средством интеллектуальной обработки пространственных данных для обеспечения, разработки и поддержки принятия научных и управленческих решений.

Инструктивные документы определяют состав итоговых материалов, входящих в комплект цифровой модели карты, и включают цифровую топографическую основу, геологическую карту, карту четвертичных образований и связанных с ними месторождений полезных ископаемых, карту полезных ископаемых и закономерностей их размещения. Помимо этих карт в электронный атлас включаются дистанционная (данные дистанционного зондирования и результаты их дешифрирования), геофизическая (физические поля и результаты их геологической интерпретации) и геохимическая (комплект картографических геохимических материалов и базы геохимических данных) основы.

ГИС-проект 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, что особенно важно для правильной геологической интерпретации результатов дешифрирования материалов дистанционного зондирования Земли.

Контуры картографических объектов могут быть наложены на предварительно подготовленное космическое изображение. Сравнение результатов дешифрирования с картографической информацией позволяет существенно уточнить геологическое строение территории исследований

При этом системный и ранговый подходы используются как концептуальная основа создания и применения единой системы картографических моделей, как научный метод разработки компьютерных технологий и как методология исследования.

Современные аппаратно-программные комплексы дают возможность построения цифровой модели геологического строения территории. Данные дистанционного зондирования (космические изображения) участвуют в модели как одна из ее неотъемлемых составных частей. Посредством географических связей яркости космических изображений сопоставляются с геологическим строением (возрастом и составом геологических тел), геофизическими полями, геохимическими, а при необходимости и с другими, в том числе и табличными данными, характеризующими территорию исследований.

Географическая связь разнородной геологической, геофизической, геохимической, дистанционной и другой (например, экологической) информации позволяет наиболее полно проводить комплексную интерпретацию данных, искать и выявлять неочевидные природные связи между природными объектами.

Естественно, аппаратно-программный комплекс, на котором реализована такая цифровая модель геологического строения территории, позволяет решать и обратную задачу -- выявлять новые геологические объекты и уточнять картографическое изображение известных геологических тел и разрывных нарушений.

С разработкой и широким практическим внедрением гео- информационных систем и электронных карт, а также спутниковых и космических систем и технологий сбора данных, геология приобрела новые мощные средства создания информационных ресурсов.

Что же будет дальше? Ведь человек живет и воспринимает окружающий его мир в трехмерном пространстве. Поэтому, в создаваемых им компьютерных системах анализируемая информация (в нашем случае геологическая информация) также должна быть трехмерна. Значит, следующим шагом станет пространственное трехмерное моделирование, более емкое по информативности отображения геологического строения недр и содержащихся в них полезных ископаемых. Но строение недр меняется с течением геологического времени, и в дальнейшем нас ждет разработка систем объемного моделирования, позволяющих продемонстрировать и проанализировать геологическую историю и сделать прогноз на будущее.

Geoinformation technologies have been traditionally used in geology as a technique but not a tool. At present geological maps are compiled in the course of geological mapping based on a wide usage of the geoinformation technologies and space images. Geological maps serve the main source of information for decision making on both the mineral resources development and ecology. These maps serve a base for prospecting and reconnaissance survey planning, conducting geot- echnical investigation as well as for other economic activity and regulating subsurface resources use.

Подобные документы

Основные функциональные возможности геоинформационных систем. Создание моделей пространственных данных. Процесс преобразования координат. Трансформация методом резинового листа. Подгонка границ и перенос атрибутов. Агрегирование пространственных данных.

лекция [4,9 M], добавлен 10.10.2013

Форматы данных геоинформационных систем. Тип пространственных объектов. Хранение покрытий: рабочие области. База геоданных: геометрия пространственных объектов. Пространственная привязка, отношения между объектами. Управление атрибутами с помощью доменов.

лекция [2,6 M], добавлен 10.10.2013

Историческая геология - раздел геологических наук, где в хронологическом порядке рассматривается геологическое прошлое Земли. Формирование исторической геологии в 18 веке. Развитие геологии на современном этапе: стратиграфия, палеогеография и тектоника.

реферат [43,4 K], добавлен 03.02.2011

Разновидности моделирования на базе данных геоинформационных систем. Особенности векторной топологической модели. Последовательности создания топологий и топологических слоев. Форматы построения линейных координат и сетей геокодирования, маршрутизации.

презентация [96,2 K], добавлен 02.10.2013

Понятия масштаба и детальности для геометрических данных. Векторные нетопологическая и топологическая модели геометрической компоненты данных в геоинформационных системах. Слои геоданных в MapInfo и ArcGIS, их преобразование, векторное представление.

Дивеев Алексей Александрович Аспирант Пензенского государственного университета архитектуры и строительства.

Редин А.В.

Заведущий лабораторией АО "Чернамортранснефть

Основные понятия об информационном моделировании

Начиная с 2016 года в Российской Федерации стали интенсивно внедрять в практику проектирования и строительства технологию информационного моделирования зданий и сооружений (BIM – Building Information Modelling). Следует отметить, что BIM не является каким-либо программным продуктом или решением, конкретной методикой или способом проектирования. Это комплексный подход, использующий передовое программное обеспечение и решения в области проектирования, управления информацией, коммуникации и взаимодействия, это новые методы в принципах формирования проектных команд и во внутренних процессах организаций на протяжении всего жизненного цикла объекта ( подробнее см. здесь ).

Информационное моделирование предполагает совместный способ работы по созданию и использованию информационной модели как цифрового двойника (цифровое представление физических и функциональных характеристик) реального физического объекта на различных стадиях его жизненного цикла. Технологии информационного моделирования предполагают использование насыщенных информацией трехмерных моделей объектов и среду общих данных для эффективного доступа и обмена информацией между всеми участниками инвестиционно-строительного проекта, что снижает риск ошибок, потерь, повышает предсказуемость в рамках проекта [1].

Таким образом, согласно принятой классификации, технология информационного моделирования зданий и сооружений – это комплексный подход к процессу проектирования, строительства, эксплуатации здания, основанный на создании и внесении данных об объекте в целостную информационную систему, представленную в виде интегральной модели, наполненной всей необходимой информацией и содержащей все ключевые геометрические, параметрические, физические и другие данные о проекте/объекте.

В тоже время, рассматриваемая технология использует различные информационные модели, которые создаются с использованием объектно-ориентированного цифрового представления геометрических, физических и функциональных свойств здания или сооружения в виде совокупности информационно насыщенных элементов/компонентов, согласованных и упорядоченных в рамках этого представления.

Применительно к инженерно-геологическим изысканиям речь идет о создании трехмерной цифровой инженерно-геологической модели (ЦИГМ). ЦИГМ – это массив грунта с известными геометрическими размерами, выделенными инженерно-геологическими элементами, гидрогеологическими условиями и физико-механическими свойствами грунтов (рис. 1).

Первоначально построение трехмерных цифровых инженерно-геологических моделей было связано с разведкой нефтяных и газовых месторождений в 1993 – 94 гг. [2,3]. Начало было положено появлением на рынке зарубежных программных продуктов, таких как Stratamodel, Gocad (Landmark), IRAP RMS (Smedvig Technologist), несколько позже – Petrel (Shlumberger) и затем отечественные DV GEO; Триас, Isolane, GST, BASPRO-Geomaster, PLOTLOG, GST, Кредо и др.

При создании ЦИГМ используется цифровая модель рельефа местности (ЦМР). ЦМР – это трехмерное отображение земной поверхности, представленное в виде массива точек с определяемой высотой (рис. 2).

Трехмерная цифровая геотехническая модель (ЦГМ) – это трехмерная геологическая модель, включающая конструкцию фундамента, здания совместно с фундаментом, внешние нагрузки и метод расчета основания (рис. 3).

В работе [2] применительно к задачам геотехники было предложено использовать – BIMG (Geotechnical Building Information Modelling) – трехмерную цифровую информационную модель с набором компонент, характеризующих стратиграфию, физико-механические свойства грунтов в основании строительного объекта. Было отмечено, что BIMG содержит информацию, необходимую для проектирования оснований зданий и сооружений и является одной из информационных моделей, составляющих BIM объекта строительства.

После некоторого обсуждения стало понятно, что BIMG – это не информационная модель, а технология, которая включает как собственно цифровую геотехническую модель, так и набор технических и программных средств для получения и обработки данных инженерно-геологических и геотехнических исследований.

Данные, достаточные для построения цифровых моделей, можно получить из гидрогеологических, геодезических и инженерно-геологических изысканий. Для этого необходимо провести набор работ в соответствии с требованиями СП 47.13330 или других нормативных документов.

Результатом геодезических изысканий является цифровая модель рельефа местности (рис. 2).

Рассмотрим процедуру построения ЦИГМ и ЦГМ на примере данных, получаемых методом статического зондирования. Следует отметить, что рассматриваемая ниже технология в общем случае использует данные, получаемые из лабораторных и полевых испытаний грунтов различными методами, характеризующими их физические и механические свойства.

Состав и объем инженерно-геологических изысканий

Состав и объем инженерно-геологических изысканий определяется программой, которая является обязательной, согласно требованиям СП 47.13330.2016 и СП 446.1325800.2019. Состав и объем изысканий зависит от стадии подготовки документов для последующего проектирования. Например, при проведении инженерно-геологических изысканий для подготовки проектной документации нормы рекомендуют назначать количество горных выработок в зависимости от категории инженерно-геологических условий (I-III) на расстоянии от 25 до 100 м, в пределах контуров проектируемых зданий и сооружений. При этом до 30% горных выработок допускается заменять точками статического или динамического зондирования.

Глубина выработок на площадках зданий и сооружений должна быть на 2 м ниже активной зоны взаимодействия сооружения с грунтовым массивом. Толщину активной зоны рассчитывают по СП 22.13330. При отсутствии данных об активной зоне глубину горных выработок следует устанавливать в зависимости от типов фундаментов и нагрузок на них (этажности):

для ленточных и столбчатых фундаментов – в зависимости от нагрузки на фундаменты;
для свайных фундаментов – в зависимости от длины сваи и нагрузки на куст свай;
для плитных фундаментов – 1/2 ширины фундамента, но не менее 20 м от его подошвы;
для свайно-плитных фундаментов по максимальной глубине требований перечислений 2) и 3) и т.д. ( см. СП 47.13330.2012, п. 6.3.8 ).

Рассмотренные нормативные требования должны быть учтены при составлении задания и программы инженерно-геологических изысканий. Например, задание на инженерно-геологические изыскания для подготовки проектной документации, как правило, должно содержать (п. 6.3.2, СП 47.13330.2012):

данные о проектируемых нагрузках на основание;
данные о предполагаемых типах фундаментов;
данные о глубинах заложения фундаментов и подземных частей зданий и сооружений;
данные о высоте и этажности зданий и сооружений;
данные о предполагаемой сфере взаимодействия проектируемых объектов с основаниями фундаментов;
данные, необходимые для составления программы выполнения инженерно-геологических изысканий, включая ситуационный план (схему) с указанием границ площадок, участков и направлений трасс, с контурами предполагаемого размещения проектируемых зданий и сооружений.

Таким образом, до начала инженерно-геологических изысканий необходимо иметь ситуационный план площадки или трассы изысканий, назначить требуемое количество выработок и точек зондирования, задать тип фундамента, его размеры, глубину заложения и нагрузки, выбрать способ бурения скважин и отбора монолитов грунта, метод зондирования и др.

В предлагаемой технологии эта информация вводится в программу до выхода в поле и используется в дальнейшем в процессе инженерно-геологических изысканий.

На рисунке 4 приведен пример ситуационного плана площадки строительства двух жилых девятиэтажных зданий и выработки, назначенные в соответствии с вышеприведенными нормативными требованиями. Все буровые скважины (выработки) находятся рядом и вне пятна проектируемых зданий, а точки статического зондирования вблизи зданий.

Рис. 4. Пример ситуационного плана площадки изысканий с выработками (кружок с точкой) и точками статического зондирования (красный кружок)

На рисунке 6 приведены результаты расчета осадки и крены плитного фундамента методом СП 22.13330.2016. В точке зондирования №551-04 глубина сжимаемой толщи равна 5,98 м, а осадка равна 3,01 см. Таким образом, при действующей нагрузке в 0,13 МПа зондирование следует выполнять до глубины 5,98+2 = 7,98 м.

Исследования свойств грунтов методом статического зондирования

Метод статического зондирования является одним из наиболее быстрых методов получения большого объема данных при проведении инженерно-геологических изысканий (рис. 7). Метод широко известен, стандартизирован в РФ и за рубежом и показал свою надежность и эффективность в течение не менее 75 лет своего применения [5,6,7 и др.].

На рисунке 7 показана схема потока информации при статическом зондирования – от измерения параметров зондирования до обработки данных измерений с целью определения физических и механических характеристик грунтов. Используя измеренные значения параметров зондирования (лобовое сопротивление, сила трения, поровое давление, скорость поперечных волн), строятся профили и определяется тип поведения грунта (рис. 8). Более подробно данная процедура рассмотрена в работах [5,6,7]. Следует отметить, что метод хорош тем, что данные измерений в цифровом формате непрерывно поступают на пульт оператора (буровика) в режиме реального времени. Скорость считывания параметров зондирования составляет миллисекунды и они могут быть записаны с любым интервалом по глубине, например, 1 см. Обычно рекомендуются интервалы 10 – 20 см. Подобная плотность измерений позволяет использовать статистические методы обработки данных измерений, что в итоге повышает точность и надежность исследований.

Физические и механические характеристики грунтов определяются с использованием корреляционных уравнений, связывающих параметры зондирования с той или иной характеристикой грунта (рис. 9). Эти уравнения получены для различных типов грунтов и приведены в многочисленной литературе [5,6,7 и др.]. Для примера, приведем некоторые из них:

Читайте также: