Компьютерные технологии в геологии

Содержание

Слайд 2

Типы пространственных задач, которые решаются в геологии с применением геоинформационных систем, можно

Типы пространственных задач, которые решаются в геологии с применением геоинформационных систем, можно
с достаточной степенью условности подразделить на пять групп:
Создание карт распределения геологической продукции и информации:
а) по административным районам;
б) по геологическим структурам.
Создание всех видов собственно геологических и тематических карт.
Мониторинг различных аспектов геологической среды.
Районирования территорий.
Создание 3D моделей геологических объектов для подсчета запасов полезных ископаемых.

Основные направления применения ГИС-технологий

Слайд 3

Создание 3D моделей геологических объектов для подсчета запасов полезных ископаемых.

Создание 3D моделей геологических объектов для подсчета запасов полезных ископаемых.

Слайд 4

С помощью дополнительного модуля 3D Analyst в ArcGIS имеется возможность построения трехмерных

С помощью дополнительного модуля 3D Analyst в ArcGIS имеется возможность построения трехмерных
моделей геологических объектов и осуществления процедур анализа геолого-геофизических данных в трехмерном пространстве: вычисления объемов и площадей 3D объектов, изучения особенностей морфологии объектов и их распределения в 3D пространстве.
ArcGIS позволяет осуществлять моделирование следующих типов трехмерных объектов:
функциональные поверхности;
дискретные объекты 3D (точки, линии, полигоны);
каркасные модели объемных тел.

Геоинформационная система ArcGIS

Слайд 5

Моделирование функциональных поверхностей

Функциональные поверхности – это непрерывные поверхности, которые имеют только одно

Моделирование функциональных поверхностей Функциональные поверхности – это непрерывные поверхности, которые имеют только
Z-значение для каждой пары координат X,Y.
В ГИС используются 2 способа представления непрерывных поверхностей по конечному набору точек.
Триангуляционные сети Регулярно-ячеистые модели

Модель GRID

2D

3D

2D

3D

Слайд 6

TIN – векторная топологическая структура данных

1. TIN модели

TIN-модели используются для точного моделирования

TIN – векторная топологическая структура данных 1. TIN модели TIN-модели используются для
небольших участков поверхности.
TIN хранятся в файловой системе компьютера и не могут быть включены в базу геоданных.
TIN-модели создаются только в системах координат проекций.

Слайд 7

Гриды используют для моделирования поверхностей квадратные регулярные сети.

Структура GRID – моделей

Гриды используют для моделирования поверхностей квадратные регулярные сети. Структура GRID – моделей
полностью соответствует структуре растровых данных

Значение ячейки относится к ее центральной точке

Представление грид в файловой системе

1. GRID модели

Слайд 8

Выбор плотности сети следует производить в соответствии с исходными данными или

Выбор плотности сети следует производить в соответствии с исходными данными или требуемым
требуемым масштабом карты.
Если известен масштаб, в котором надо изобразить карту, то шаг между линиями сетки надо задать равным тому количеству единиц карты, которые помещаются в 1 мм изображения.
Например, при масштабе 1:50 000 это 50 м.
Если требуемый масштаб заранее не известен, то шаг между линиями сетки можно задать равным половине среднего расстояния между точками данных.

Слайд 9

Моделирование 3D точечных, линейных и полигональных объектов осуществляется с помощью создания трехмерных

Моделирование 3D точечных, линейных и полигональных объектов осуществляется с помощью создания трехмерных
векторных наборов данных, в которых Z-значения встроены в геометрию (поле Shape) класса пространственных объектов.

Моделирование дискретных 3D объектов

3D

2D

Способы создания трехмерных векторных данных

Слайд 10

Создание каркасных моделей трехмерных объектов

Геоинформационные системы позволяют создавать поверхности объемных моделей среды,

Создание каркасных моделей трехмерных объектов Геоинформационные системы позволяют создавать поверхности объемных моделей
или каркасные модели 3D объектов. В отличие от функциональных поверхностей такие модели могут хранить несколько значений z для каждой пары координат x, y. ArcGIS может отображать 3D модели в качестве пространственных объектов в классе объектов - мультипатчей.

Мультипатч – это ГИС объект, в котором хранится коллекция патчей, отображающих границы 3D объекта. Геометрическая информация, которая хранится в патче, может быть в виде треугольников, вееров треугольников, полос треугольников или колец. Мультипатча сохраняются в формате шейп-файла или класса пространственных объектов базы геоданных.

2D

2D

3D

3D

Треугольники

Кольца

Веер треугольников

Веер треугольников

Слайд 11

Полигон

Создание модели пласта

3D

Инструменты 3D Analyst < Триангуляционная поверхность < Блок-диаграмма

Мультипатч

TIN подошвы

TIN

Полигон Создание модели пласта 3D Инструменты 3D Analyst Мультипатч TIN подошвы TIN
кровли

Построение 3D буферов

Инструменты 3D Analyst < 3D объекты < 3D буфер

Создаются замкнутые объекты - мультипатчи:
сферы для точек;
цилиндрические объекты для линий

Мультипатчи

3D точки, 3D линии

Слайд 12

Анализ морфологии поверхностей

TIN модель

Рельеф

Уклон

Экспозиция

Способы представления

Анализ морфологии триангуляционных и grid моделей поверхностей

Анализ морфологии поверхностей TIN модель Рельеф Уклон Экспозиция Способы представления Анализ морфологии
можно осуществить с помощью инструментов 3D Analyst.

Грид - модель

Карта изолиний

Слайд 13

Поверхность
насыпей и выемок

Определение площади и объемы изменений между двумя грид моделями

Поверхность насыпей и выемок Определение площади и объемы изменений между двумя грид
поверхностей осуществляется с помощью инструмента Объем насыпей и выемок. В результате создается бинарный растр.

1. Функция Разница поверхностей вычисляет площади и объемы изменений между двумя моделями поверхностей. В результате создается векторный слой полигональных объектов.

Размыв

Накопление

Вычисление изменений площадей и объемов

Последующая
поверхность

Предыдущая
поверхность

2. Инструмент Объем полигона определяет объем и площадь поверхности между моделью поверхности и полигоном. В таблице атрибутов полигона должно быть поле, определяющее высоту базового плана, используемого при вычислениях объема.

GRID модели

Модели TIN и Terrain

Таблица атрибутов полигонального слоя

Слайд 14

Операции над грид - моделями

С помощью инструментов дополнительного модуля Spatial Analyst

Операции над грид - моделями С помощью инструментов дополнительного модуля Spatial Analyst
можно осуществлять различные операции над грид – моделями поверхностей. Наибольшее применение получил Растровый калькулятор.

Инструменты Spatial Analyst < Алгебра карт < Растровый калькулятор

В калькуляторе растров имеется три группы математических операторов для работы с растрами: арифметические, Булевы и операторы отношений.

-

=

Кровля
ассельского яруса
Поверхность фундамента

Поверхность фундамент
на конец ассельского века

Палеоструктурный анализ

>

=

-1980
(уровень
ВНК)

Слайд 15

Операции над мультипатчами

Инструменты пересечения 3D объектов позволяют выполнять геометрическое сравнение 3D

Операции над мультипатчами Инструменты пересечения 3D объектов позволяют выполнять геометрическое сравнение 3D
объектов в ArcGIS. Они могут использоваться для изучения и определения связей между 3D объектами, например, для проверки, находится ли один объект внутри другого. Также, они могут использоваться для вычисления новых объектов на основе входных.

Инструменты 3D Analyst

Разница 3D

Пересечь 3D

Объединить 3D

Операции пересечения 3D объектов

Слайд 16

Определение пересечений 3D линий

Инструменты 3D Analyst < 3D объекты < Пересекает 3D

Определение пересечений 3D линий Инструменты 3D Analyst Инструменты 3D Analyst Выходные данные:
линию мультипатчем

Инструменты 3D Analyst < Функциональная поверхность < Пересечь 3D-линию поверхностью

Выходные данные:
класс линейных объектов, который содержит копию входных линий, разбитых точками пересечения на участки;
дополнительный класс точечных объектов, который содержит точки пересечения.

TIN, grid модели поверхностей

Слайд 17

Инструмент 3D объекты < Ближайший 3D вычисляет 3D расстояния между объектами,

Инструмент 3D объекты входные объекты; ближайшие объекты, которые могут состоять из одного
представленными 2 группами наборов входных данных:
входные объекты;
ближайшие объекты, которые могут состоять из одного или нескольких классов пространственных объектов разных типов геометрии.
И входные, и ближайшие пространственные объекты могут быть 3D точками, 3D линиями или 3D полигонами.
В результате в таблицу атрибутов входных объектов будут добавлены два поля :
NEAR_FID - идентификатор ближайшего объекта.
NEAR_DIST - расстояние от входного до ближайшего объекта.

Инструмент 3D объекты < Внутри 3D определяет, какие объекты находятся внутри замкнутого объекта - мультипатча.
Входные объекты: мультипатчи или 3D классы пространственных объектов (точки, линии, полигоны).
Входные пространственные объекты – мультапатчи: замкнутые мультипатчи.
Выходные данные: таблица, содержащая список входных 3D объектов, для которых в поле Status указано положение объектов относительно мультипатча.

Status

Слайд 18

Подсчет запасов в ArcGIS

Технология создания 3D моделей целевых геологических объектов включает 2

Подсчет запасов в ArcGIS Технология создания 3D моделей целевых геологических объектов включает
этапа:
каркасное моделирование; 2. блочное моделирование.
В геоинформационной системе ArcGIS реализована возможность построения только !!! каркасных моделей геологических объектов. Поэтому подсчет запасов полезных ископаемых в рамках геоинформационной системы ArcGIS возможен в 2 вариантах.
Вычисление объема геологического объекта и подсчет запасов в предположении однородности тела.
Использование 2D объемных методов подсчета запасов, сущность которых заключается в разбиении объекта на довольно большие участки, характеризующиеся постоянной мощностью и однородными свойствами.

Слайд 19

ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ НЕФТИ ОБЪЕМНЫМ МЕТОДОМ

Постановка задачи

Начальные геологические запасы нефти в залежи

ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ НЕФТИ ОБЪЕМНЫМ МЕТОДОМ Постановка задачи Начальные геологические запасы нефти в
при стандартных условиях :
Qно= F·hэфф·Kп·Kн·b·рн ,
где F - площадь залежи; hэфф - эффективная нефтенасыщенная толщина; Kп - коэффициент открытой пористости; Kн- коэффициент нефтенасыщенности; b- пересчетный коэффициент, учитывающий усадку нефти, рн- плотность нефти в поверхностных условиях.
где f1, f2,…,fn - площади отдельных участков пласта, ограниченных соседними изопахитами; h1, h2, hn – средние изопахиты, соответствующие указанным участкам и определяемые как средние величины между двумя соседними изопахитами.

Слайд 20

Исходные данные

Результаты структурной интерпретации детальных площадных сейсморазведочных работ МОГТ

Геолого-промысловые данные и материалы

Исходные данные Результаты структурной интерпретации детальных площадных сейсморазведочных работ МОГТ Геолого-промысловые данные и материалы каротажа скважин
каротажа скважин

Слайд 21

1. Расчет грид-модели распределения эффективных нефтенасыщенных толщин и построение карты изопахит

1. Расчет грид-модели распределения эффективных нефтенасыщенных толщин и построение карты изопахит

Слайд 22

2. Выделение отдельных участков планиметрии

2. Выделение отдельных участков планиметрии

Слайд 23

3. Вычисление средних нефтенасыщенных толщин в пределах каждого участка планиметрии

3. Вычисление средних нефтенасыщенных толщин в пределах каждого участка планиметрии

Слайд 24

4. Подсчет суммарных запасов углеводородов

4. Подсчет суммарных запасов углеводородов

Слайд 25

Модель обработки

Модель обработки
Имя файла: Компьютерные-технологии-в-геологии.pptx
Количество просмотров: 87
Количество скачиваний: 1