Воронежский государственный университет
  Главная
  История
  Обучение
  Направления
  Сотрудники
  Подразделения
  Практики
  Новости
  Контакты
  АБИТУРИЕНТУ
 
 

 

 

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

 

Геоинформационные технологии - это информационные технологии обработки данных, имеющих пространственные или географически координированные характеристики. История развития геоинформационных технологий восходит к работам Роджера Томлинсона по созданию Канадской ГИС (CGIS), проводившимся в 1963-1971 гг. В России широкое распространение данное направление получило в начале 90-х годов прошлого века параллельно с оснащением организаций геологической отрасли персональной компьютерной техникой и, особенно, с появлением операционных систем с графической оболочкой. В настоящее время, в связи растущим потоком информации при проведение геологических работ, геоинформационные технологии являются неотъемлемой, обязательной и часто безальтернативной их составляющей. Они обеспечивают цифровую поддержку и картографическое обеспечение различного рода картосоставительских работ, работу с массивами геологической информации в виде баз данных (БД), функции геоинформационного моделирования пространственных данных (в т.ч. объемного), обработку данных космической съемки.

   
 

 

Цифровое картографирование производится с использованием геоинформационных систем и вспомогательного ПО, которые обеспечивают совмещение и визуализацию разнородных пространственных данных на выбранной координатной основе. Пространственная информация, используемая для составления геологических карт, очень разнородна по составу и включает: картографические материалы (топографические, тематические в т.ч. геологические, гидрогеологические, экологические, данные физических, геохимических др. полей, фактографическую информацию по пунктам наблюдений); базы первичных и лабораторно-аналитических данных в текстовом и табличном виде, рисунки и фотографии; материалы аэро- и космосъемки.
Цифровое картографирование является основным направлением в рамках курса «ГИС в геологии», в котором рассматриваются основы геоинформатики как науки, типы пространственных данных, основы баз данных в ГИС, некоторые технологии геоинформационного моделирования. В процессе лабораторных занятий студенты проходят полный технологический путь создания карт геологического содержания согласно отраслевым инструктивно-методическим документам. Создаваемые с применением ГИС-технологий картографические модели представляют собой способ хранения и интеграции данных об объектах в виде электронно-картографических БД, и являются современным удобным средством анализа, моделирования и визуализации пространственных данных. На основе технологий цифрового картографирования создаются различные планы, схемы, геологическине разрезы и другие графические материалы.

Хочется отметить обязательность применения ГИС-технологий, часто на уровне лицензионных требований, при производстве широкого круга геологических работ в создании текущей и отчетной документации. Цифровое картографиорование является важной составляющей геологических работ при проведении Государственной геологической съемки масштабов 1:200 000 и 1:1 000 000. На рисунке - фрагмент карты четвертичных отложений, составленной в НИИ геологии ВГУ при проведении ГДП-200, Лист М-37-XVI (Россошь), 2001 г.

     
 
 

Работа с базами данных (первичных и производных) широкой тематической направленности. Работа с БД может включать проектирование, создание, настройку, наполнение, обработку и анализ введенных данных в зависимости от цели работ. В целях совместного использования для объектов БД настраиваются связи с объектами цифрового картографирования, созданных с использованием ГИС .

В течении 2011-2012 гг. сотрудниками кафедры получено 11 свидетельств о государственной регистрации баз данных в Федеральной службе по интеллектуальной собственности РФ.

   
 
 

Геоинформационное моделирование технологии обработки пространственных данных в рамках ГИС, связанные с преобразованиями графической и, сопряженной с ней, табличной информации. Можно условно выделить т.н. «джентльменский набор» методов геоинформационного моделирования, предоставляемый большинством ГИС. К ним относятся картометрические операции, связанные с измерениями метрических характеристик объектов (длины, площади, периметры, углы, расстояния) и их положения, проекционные преобразования, операции по обработке взаимных пересечений объектов (оверлейные операции), построение буферных зон, стандартные операции по работе с объектами различного геометрического типа.

Так же к технологиям геоинформационного моделирования относятся многочисленные методы анализа и преобразований картографируемых данных средствами ГИС, применяемые с целью исследования их структуры и взаимосвязей: пространственно-статистический анализ (геостатистика) отдельных или нескольких объектных или признаковых полей; интерполяционные методы моделирования с построением регулярных числовых полей и изолиний; преобразования и взаимные преобразования регулярных числовых полей в скользящих окнах, объемное моделирование, сетевой анализ.

   
     

Изображения представляют материалы лабораторных занятий и дипломных работ.

 

 

Объемное моделирование геологического строения и полезных ископаемых является одним из направлений, которое обеспечивается современным уровнем развития компьютерных систем, позволяющих производить одновременную обработку и визуализацию больших массивов информации. Благодаря возможностям трехмерной среды также совершенствуются методы интерпретации и полноты использования исходных геолого-разведочных данных. Конечной целью объемного моделирования геологической информации, в зависимости от целей работ, являются геологические, геолого-технологические,  геолого-экономические,  геолого-гидродинамические (нефть, газ, вода) модели геологической среды и полезных ископаемых. Компьютерное моделирование, с использованием методов пространственной геостатистики, позволяет  более точно выявить в трехмерной среде закономерности распределения параметров оруденения и визуализировать природные неоднородности в строении рудных тел. Важной особенностью объемных моделей рудных тел является возможность оценки запасов по различным типам руд с учетом экономической составляющей и оптимизацией проектируемых горных выработок.

 Существует обширный набор специализированных программных средств для решений тех или иных задач в данном направлении. Сотрудники кафедры знакомят студентов с программным обеспечением компании  Micromine Pty Ltd (Зап. Австралия), предоставленным геологическому факультету ВГУ для использования в учебных целях. Данная компания является одним из мировых лидеров среди разработчиков решений в области ПО для геологоразведки и горной промышленности.

Обработка данных космической съемки
 
Фрагмент космического снимка Landsat на район города Воронежа (возможно увеличение)
     

 

Данные дистанционного зондирования (ДДЗ) являются важнейшим источником информации о природных объектах, явлениях и хозяйственной деятельности человека. Они обладают рядом таких ценных качеств, как обзорность, периодичность, актуальность, объективность, оперативность получения, устойчивость освещенности относительно положения Солнца. Это делает космические снимки важнейшим источником информации при ситуационной оценке состояния как геологической среды, так и биогеосферы в целом.

в

 

Современные спутниковые системы, в зависимости от установленной на них съемочной аппаратуры, позволяют получать многопараметрическую информацию и производят различные типы данных. Для их обработки необходимо применение специализированного ПО и специальных технологий, включающих разноплановые коррекционные, улучшающие преобразования и классификационные процедуры с конечной целью дешифрирования объектов и процессов на местности. Часто, в упрощенном виде, данные технологии присутствуют в ГИС в виде самостоятельных модулей. К современным тенденциям развития геоинформационных технологий относится возрастающая интеграция между ГИС и системами обработки ДДЗ по форматам данных для их совместного использования. Использование ДДЗ и их производных результатов, совместно с методами геоинформационного картографирования, являются основой для получения разноплановых тематических карт в различных отраслях народного хозяйства, научных исследованиях и при мониторинговых наблюдениях. Отдельные виды геологических работ требуют обязательного использования материалов ДДЗ.

Выше представлен результат классификации фрагмента космического снимка Landsat TM. На трехмерных диаграмах точки соответствуют отдельным пикселям изображения в пространстве 3, 4 и 5-го спектральных каналов (пространственное разрешение ~30х30 метров): а- "файловые" значения спектральной отражательной способности; б- пересчитанные значения с учетом "растяжки" гистограмм; в- отдельные классы выделенных объектов в пространстве наиболее информативных спектральных каналов; г- фрагмент классифицированного снимка на основе которого созданы трехмерные диаграмы. Пример используется при рассмотрении принципов классификации многоканальных данных.
 
 

В настоящее время появились общедоступные цифровые модели рельефа (ЦМР) на основе спутниковых радарных данных. Использование современных программных средств их обработки, совместно с традиционными материалами ДДЗ, открывает широкие возможности по исследованию природно-антропогенных ландшафтов в различных целях: геологическое картирование, геоморфология, морфометрия,  неотектоника, инженерная геология. К таким данным относятся материалы SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission) и ASTER GDEM Version 2.

Ниже представлены некоторые данные, полученные на основе ЦМР SRTM

 

Объемное представление рельефа Воронежской области
на основе интерактивного объекта.

     

Водосборные площади малых рек
Воронежской области и сеть водотоков
на фоне данных Landsat TM

 

Водосборная площадь р. Богучар. Юг Воронежской области.

 

       
Наверх страницы
На главную
 
               
Content © 2013 Department of Historical Geology and Paleontology