Моделювання в науках про Землю: минуле, теперішнє та майбутнє

Кейт Тарнер

РЕЗЮМЕ

Цей розділ описує детально еволюцію геологічного картування від початку, коли створювались комп’ютерні рисунки та автоматичної картографії до сучасних застосувань ГІС. Розглядаються та обговорюються технічні аспекти ГІС та прогрес Геологічних систем в ГІС. Майбутні напрями в ГІС технологіях також описані, особливо їхній вплив на нафтовидобуток. Розширені можливості в картуванні та доступі до інформації, інтеграції та управлінні показані як такі що залежать від додаткових функцій Інтернету.

Вступ

Геологічні дослідження ґрунтуються на зборі, аналізі та інтерпретації просторових даних. Більше як 150 років геологи вели дебати про спосіб представлення первинних результатів: в усній формі чи графічно, у вигляді карт. Застосування карт перемогло та знайомі геологічні карти стали стандартним продуктом геологічних досліджень.

Перші геологічні карти побудовані із застосуванням комп’ютерів на початку 70-років минулого століття в Лондоні. Перші дослідницькі спроби стосувались автоматизації картографічного процесу, але паралельно проводили дослідження, що стосувались просторового аналізу. Цій дослідження поклали основу для подальшої еволюції ГІС. Широке комерційне признання ГІС технології в Північній Америці почалося після 1988 року. Після признання технологія швидко розповсюджується у світі.

Економічні та технологічні реалії привели до економічного признання глибинного геологічного моделювання, але вони детально не розглядались в структурі ГІС, Тим не менше, в кінці 80 років декілька трьохмірних геологічних інформаційних систем (скорочення GSIS) ,були об’єктами суттєвих досліджень та оцінок в Північній Америці та Європі.

Наявні сьогодні комерційні продукти ГІС та GSIS відображають їхнє історичне виникнення. Подальша еволюція та інтеграція моделювання в корпоративні підтримуючі системи має тепер місце, підштовхуючись розвитком Інтернету та різних систем веб браузерів, програмного забезпечення, можливістю передачі великої кількості даних та концепціями сучасних баз даних.

Автоматизація картографічних робіт

Геологічна карта має здатність комресувати дані та має архівні можливості. Вона може трансформувати двохвимірне зображення в трьохмірну інтерпретацію глибинних особливостей із застосуванням простих символів та кольорів. Картування еволюціонувало до такого стану, що геологічна інтерпретація може бути легше зрозуміла.

Геологічне картування не є повністю універсальне, тому що протягом років різні національні геологічні служби приймали свої особливі стандарти. Загалом, тим не менше, геолог може інтерпретувати будь-яку геологічну карту. Часто геологічні карти супроводжуються розрізами, діаграмами, кореляційними схемами, фаціальними картами, ізометричними блок-діаграмами, контурними картами (карти ізопахіт). Всі ці продукти були створені висококваліфікованими працівниками.

Отже, легко зрозуміти як науковці були зацікавлені в комп’ютерній графічній автоматизації. Нафтова індустрія стає першим об’єктом нових графічних приладів та картувальних графічних програм. На початках, технологія підтримувала лише відносно прості завдання, такі як представлення значень даних. Перші дослідження відносно проведення ізоліній, продемонстрували, що процес інтерполяції є дуже складним і наявні на той час пакети програм не могли адекватно виконувати це завдання. Це привело до подальших досліджень автоматичної інтерполяції. (посилання).

На початку 70 років графічні прилади, контрольовані комп’ютерами та підтримуюче програмне забезпечення було наявне і дало можливість для проведення експериментів по створенню карт за допомогою комп’ютерів. Експериментальна картографічна одиниця (ECU) була створена в Королівському коледжі в Лондоні проводила роботи по створенню топографічних, геологічних, геохімічних карт разом з інститутом геологічних наук. Ці ранні роботи продемонстрували багато проблем роблячи швидку імплементацію автоматичної картографії мало практичною. Створення цією групою геологічної карти масштабу 1: 50 000 району Абінгдону – першої стандартної повно колірної карти створеної комп’ютером, продемонструвало проблему спів падіння геологічних та топографічних особливостей. Перше представлення карти було зроблено в масштабі 1:10 560, а потім масштабована до 1:50 0000 топографічної основи, при цьому позникали деякі геологічні елементи. Дуже дорогий та часозберігаючий процес дігітизації та редагування вирішив цю проблему. Цей досвід продемонстрував складності об’єднання різноманітних геологічних даних, особливо різномасштабних і привів до різних генералізацій тих самих даних.

Генералізація особливостей карти залишається основною дослідницькою проблемою для географів та картографів. Обговорення картографічної генералізації підкреслює, що цей процес включає декілька важливих інструментів, що повинні використовуватись в комбінації. Крісман підкреслює складність у взаємодії звичайних ГІС операцій, таких як атрибутивна агрегація та картографічна генералізація. В більшості ГІС пакетів такі операції як розклад або дроп –лінія надає можливість для агрегації полгонів з певними характеристиками, але така операція не надає можливості повної картографічної генералізації. Наприклад, селекція простої категорії з карти, що ґрунтується на дуже детальній класифікації не завжди може створювати карти, що задовольняє стандартам карт в поняттях кривизни ліній, розмірів, тощо. Найперше, ці проблеми появляються як результат неточності даних, але насправді вони виникають із прийняття властивостей із різних джерел даних.