ГИС-технологии на службе у геологии
А.В. Костин, д.г.-м.н.,
заведующий лабораторией геологии и минералогии благородных металлов и
лабораторией геологических информационных технологий, Институт геологии алмаза
и благородных металлов СО РАН, г. Якутск
Мы
долго рисовали и раскрашивали картинки в Corel Draw и думали, что оно никогда
не наступит. А оно пришло — время ГИС. Это сразу обозначило границу между
исследователями, которые умеют и которые не умеют создавать базы данных и
управлять ими. Дело в том, что каждый нарисованный в ГИС объект автоматически
обзаводится записью в атрибутивной базе данных. Заполняя поля базы данных
разными свойствами объекта, мы получаем возможность пространственного анализа
этих самых объектов.
В
наше время применение географических информационных систем (ГИС) стало
неотъемлемой составной частью информационного обеспечения научных исследований.
ГИС выполняют несколько функций. Они позволяют интегрировать огромные объемы
научных данных, используемых в повседневной работе. Задействовав
пространственную компоненту этих данных в качестве ключа связи, ГИС может
динамически создавать новые связи между данными, в том числе, хранимыми в
разнородных базах, обеспечивая доступ к данным и просмотр информации в
контексте карты. С другой стороны, ГИС решает задачи подготовки и построения
базовых и тематических карт, а также задачи, связанные с пространственным
анализом геологической информации и моделированием.
Спектр
задач, возлагаемых на ГИС в Институте геологии алмаза и благородных металлов СО
РАН, весьма широк. Наиболее важные из них:
—
учет фактического местоположения коренных месторождений алмазов, благородных, цветных
и редких металлов;
—
наполнение атрибутивных баз данных характеристикой рудных месторождений для
последующего металлогенического анализа;
—
создание ГИС по магматическим образованиям (плутонам и дайкам) для выделения
рудно-магматических систем и установления их металлогенической специализации;
—
учет местоположения россыпей алмазов и золота для прогнозирования их коренных
источников;
—
создание эффективных структур баз данных для наполнения их информацией и
последующего всестороннего анализа геологии и прогноза месторождений алмазов;
—
создание комплексных географических, геологических и металлогенических проектов
для оценки экономического потенциала территорий;
—
пространственный анализ геофизических аномалий и связанных с ними месторождений
полезных ископаемых;
—
получение новых геологических знаний путем анализа и интерполяции имеющегося
фактического материала.
Для
реализации концепции ГИС научного учреждения как среды, объединяющей ее информационные
ресурсы, необходимо обеспечить централизованное хранение и управление данными в
рамках научной информационной управляющей системы. Это непременное условие не
только обеспечения их целостности и сохранности, но и мощный стимул научных
исследований. Геоинформационные технологии предоставляют широкие возможности
для совместного использования пространственных и табличных данных на уровне
приложений. Программные продукты ESRI обладают развитыми функциями
представления пространственной и атрибутивной информации, включающими как
традиционные средства построения диаграмм и графиков, так и современные
средства синтеза разнородных данных и реалистичной трехмерной визуализации в
специализированном приложении.
В
современных условиях создание нового ГИС-проекта не начинается с нуля.
Необходимо учитывать и использовать уже наработанные другими коллективами
информационные системы, доступные для общего пользования. К таковым относятся
гидросеть, изолинии рельефа, растительный покров, автодороги, населенные пункты
и прочие географические материалы, позволяющие улучшить понимание
инфраструктуры региона, для которого создается новый ГИС-проект.
Большое
значение для понимания геологических структур имеет использование космических
снимков Landsat ETM с разрешением 14, 5 м на 1 пиксел (лежат в свободном доступе на
сервере ftp://ftp.glcf.umiacs.umd.edu/glcf/Mosaic_Landsat/). Изданные
типографским способом геологические карты масштабов 1:500 000 и 1:200 000
сканируются и привязываются средствами ArcGIS к заранее подготовленной
координатной сети. Геологическая информация из этих карт может оцифровываться и
собираться в отдельные тематические слои.
Учет
фактического местоположения коренных месторождений алмазов, благородных, цветных
и редких металлов осуществляется в регистрационном кадастре месторождений
полезных ископаемых. Атрибутивные базы данных регистрационных кадастров
удовлетворяют «первой нормальной форме» и не содержат повторяющихся полей. В
ключевом поле хранятся уникальные названия объектов, что позволяет
устанавливать отношения с другими таблицами, содержащими дополнительные
аналитические данные.
Слой
«рудные месторождения» включает около десяти тысяч месторождений, рудопроявлений
и точек рудной минерализации, различных по генетическим и морфо-структурным
особенностям, а также набору полезных компонентов. Атрибутивный файл базы
данных включает следующие поля: название месторождения, вид полезного
ископаемого, временная группа рудных формаций, рудная формация, геолого-промышленный
тип, размер месторождения. В пределах рудных узлов месторождения могут
ранжироваться по размеру (крупные, средние, мелкие и т.д.) и по принадлежности
к рудной формации. По признаку «временная группа рудных формаций» рудные узлы
группируются в металлогенические зоны.
Слой
«кимберлитовые трубки» включает около тысячи объектов. Атрибутивный файл базы
данных включает следующие поля: название кимберлитового поля, название трубки, алмазоносность,
Rb-Sr и K-Ar возрасты, значение аномалии магнитного поля.
Реестр
плутонов учитывает его местоположение, имя и название породы. Основой для его
создания послужили изданные геологические карты 1:500000 и 1:200000 масштабов.
Для анализа перспективной рудоносности плутонов на основе его петрохимических
характеристик создана вспомогательная база данных с более чем 10000
петрохимических анализов изверженных пород. На основе этой базы данных и
системы запросов можно выбирать плутоны различной металлогенической
специализации.
Площади
распространения плутонов и даек, как правило, подчеркиваются аномальными
геофизическими полями. Их анализ помогает оконтуривать площади, перспективные
на различные типы оруденения. Большое значение для прогноза перспективных
территорий и направления геолого-поисковых работ играют участки с контрастными
магнитными аномалиями, изучение которых позволяет определить характер и форму
скрытых рудогенерирующих плутонов.
В
связи с экономическим развитием нашего региона может возникать потребность в
выявлении наиболее перспективных для освоения участков. К таковым могут
относиться места скопления месторождений востребованных полезных ископаемых, находящиеся
вблизи населенных пунктов или авто- и железных дорог. Одна из наиболее типовых
задач — оценить рудный потенциал в зоне влияния автодороги или ее отрезка, или
в заданном радиусе вокруг населенного пункта. Основным инструментом для решения
подобных задач является SpatialAnalyst ArcGis. С его помощью строятся буферные
зоны, контуры которых могут являться условием выборки из другого слоя входящих
в него месторождений и последующей оценки их ресурсного потенциала.
И
чем больше мы создаем новых слоев и связанных с ними баз данных, тем более
неуправляемой для неподготовленного человека выглядит вся система, называемая
ГИС-проект. Поэтому, кто еще не начал изучать ГИСы, самое время. Ибо кто
владеет информацией, тот владеет миром, а кто не успел, тот уже никогда не
успеет. |