Рассмотрение и расчёт геофизических показателей заданного водного объекта

Предметом исследований геофизических методов (прикладной геофизики) являются: глубинные структуры земной коры на суше и океанах (платформенные, геосинклинальные, рифтовые области, океанические впадины и др.), кристаллический фундамент, осадочный чехол, полезные ископаемые в них, верхняя часть земной коры, называемая геологической (геофизической) средой или верхней частью разреза. Целью прикладной геофизики является восстановление строения, состава, истории развития этих объектов земной коры на основе косвенной информации о физических полях. Основными задачами геофизических исследований земной коры являются следующие: изучение состава, строения и состояния пород, слагающих земную кору, а также их динамику, выявление полезных ископаемых и изучения геологической среды как основы для промышленного, сельскохозяйственного, гражданского и военного освоения и сохранения ее экологических функций, как источника жизни на Земле путем косвенного изучения физических полей. Формально они сводятся к обнаружению геологических объектов, оценки их геометрии, а по физическим свойствам определение их геологической природы. В соответствии с решаемыми задачами основными прикладными направлениями и методами геофизических исследований земной коры являются: глубинная, региональная, разведочная (нефтегазовая, рудная, нерудная, угольная), инженерная (инженерно-геологическая, гидрогеологическая, почвенно-мелиоративная, мерзлотно-гляциологическая) и экологическая геофизика. Каждая горная порода и полезные ископаемые имеют определенный вещественный состав, текстуру, структуру и соответствующие им физические свойства. Однако одни и те же физические поля могут соответствовать различным горным породам, т.е. обратные задачи в геофизике бывают, как правило, неоднозначными. Например, плотности 2,7 г/см куб. могут соответствовать гранит, известняк, доломит и т.д. Базальт и каменная соль проявляют себя идентичным образом по отношению к распространению упругих колебаний и т.д. Поэтому для определения однозначности природы геологических объектов применяют совокупность/комплекс геофизических методов. Так, для отделения гранитного массива от известняков можно воспользоваться  грави-  и магнитометрией. По магнитной восприимчивости граниты значительно отличаются от известняков и т.д. Базальтовый массив от солянокупольного массива  можно отличить по комплексу сейсмического и гравитационного методов, поскольку каменная соль имеет более низкую плотность, чем базальты, и т.д.

1.3 Геоинформационные системы, как  средства обработки данных геофизических исследований.

 

Geomap. Для эффективного топографического обеспечения полевых электроразведочных работ требуется применения специализированного программного обеспечения. Коллективом ЗАО «Иркутское электроразведочное предприятие» была разработана электроразведочная геоинформационная система «GeoMAP».

В системе реализованы инструменты  для работы с пространственной и  электроразведочной информацией: масштабирование, навигация по карте, работа с картографическими  проекциями, обмен данных с GPS приемниками, инструменты для визуализации имеющейся сети наблюдения. Также она работает с единой БД комплекса, представляя имеющуюся пространственную информацию (растровые и векторные карты и схемы районов работ, геометрию зондирующих установок, треки GPS и т.д.), таким образом, вся пространственная информация упорядочивается и доступна в любой момент каждой из программ комплекса для визуализации или анализа.

Частью ГИС является мощный планировщик  сетей наблюдений, который позволяет  в полностью автоматическом режиме рассчитать геометрию установок (петля/линия, диагональная и прямая ориентация, размеры и т.д.) в профильном варианте и значительно автоматизирует процесс проектирования площадных установок.

Панель инструментов программы  содержит кнопки для управления видом, масштабом, точкой отображения. Здесь же возможно запланировать сеть наблюдений и сохранить информацию в БД, а также вывести запроектированную сеть наблюдений(все точки и только отработанные). Форма отображения ГИС-проекта использует для отображения пространственной информации ГИС-компонент GeoMap.

На данный момент геоинформационная  оболочка обладает следующими возможностями:

-отображение векторной информации (точечные, линейные, полигональные  темы);

-поддержка формата файлов arcView;

-подключение привязанных растров  в формате MapInfo;

-поддерживается иерархическая  структура (дерево) для управления  отображением тем;

-механизм доступа к базам  данных на основе технологии ADO;

Наличие гибко конфигурируемого компонента (Data Provider), обеспечивающего доступ к данным из разных таблиц/источников, с сохранением метаданных (данных о структуре и связи таблиц);

-отображение информации в прямоугольной  проекции Гаусса-Крюгера (метры);реализованный  в компоненте импорт данных, представленных  в географических координатах  (широта/долгота) в проекциях  Гаусса-Крюгера и WGS 84;

-модуль для работы с мобильными GPS приемниками Garmin, который позволяет  осуществлять обмен координатной  информацией между ПК и навигатором.  Такая возможность позволяет  оперативно обрабатывать полученные  треки с помощью специализированного инструмента – планировщика установок и, таким образом, значительно увеличить эффективность работы.

В системе реализован компонент, позволяющий  обмениваться информацией с GPS-навигаторами фирмы Garmin.

Возможности компонета:

-автоматическое подключение программы к COM-порту, либо разьему USB;

-прием с навигатора контрольных  точек и треков. Возможность выбора  интересующих записей из контейнера;

-запись в навигатор точек  ( координатная информация, метка).

В целом, ГИС система, реализованная  на основе компонента GeoMap, позволяет решать весь спектр задач, связанных с проектированием сети наблюдений, представлении картографического материала в одной системе, работой с GPS-навигаторами и другими задачами ГИС-системы.

Microsoft MapPoint – это уникальный картографический инструмент для анализа и визуализации географической информации. Продукт содержит карты высокого качества со всякого рода сопроводительной информацией (население, аэропорты, АЗС и пр.), удобные программы–мастера для выполнения типовых операций и мощные средства отображения. MapPoint служит для просмотра и передачи коммерческой информации, снабженной разнообразными картами, которые можно встраивать также в документы Microsoft Office. Разработанный для повседневного применения, Microsoft MapPoint   доступен   пользователям

 

Рисунок 1.1 - Geomap.

 

любой квалификации. Географическая информация в помощь бизнесу 70–80% записей в корпоративных базах данных так или иначе связаны с географией: в них присутствуют адреса заказчиков, торговых представительств, магазинов и пр. С помощью Microsoft MapPoint вы можете отобразить все эти данные на карте, а с ними и показатели реализации продукции по регионам, сведения, относящиеся к конкурентам, и другие экономические параметры, которые нельзя наглядно представить в обычных электронных таблицах или отчетах. 
Пошаговые инструкции помогут вам на любом этапе создания различных видов карт с представленной на них коммерческой и демографической информацией. Наличие карты с отмеченными местоположением клиентов, путями транспортировки товара и результатами продаж существенно облегчит работу. Планирование маршрутов доставки и графика выполнения заявок ускорит обслуживание. Легко можно будет получить справку о расположении гостиниц и ресторанов или об адресах клиентов в незнакомом городе. Ознакомьте с новыми аналитическими подробностями, отображенными на карте, своих коллег и клиентов, предоставив им печатные отчеты, материалы презентаций или информацию на сайте. Тесная интеграция с другими приложениями Office и упрощенный доступ к MapPoint из других программ позволяют безо всяких затруднений использовать основные картографические функции. MapPoint может импортировать данные из Access, Excel, Outlook или баз данных SQL Server.

 

Рисунок 1.2 – MapPoint.

 

Microsoft AutoRoute - это картографический программный пакет, совмещающий в себе большой набор карт, маршрутов, дорожных развязок и поддержку карманных компьютеров класса Pocket PC. С помощью персонализированных средств планирования маршрута, охватывающих более 37 европейских стран, Microsoft AutoRoute 2007 поможет вам быстро сориентироваться на незнакомой карте и найти оптимальное направление движения (настраиваемые средства определения оптимального маршрута, расчет времени, расстояния и затрат, обзор объектов, попадающихся на пути маршрута  от бензоколонок до гольф клубов, сохранение маршрута, вывод на печать и распространение через интернет выбор наиболее удобного маршрута, гибкое изменение выбранного маршрута, импортирование адресной книги Microsoft Office Outlook® или электронных таблиц Microsoft Office Excel® в проект маршрута, просмотр карты в полноэкранном режиме. Программа содержит информацию о более чем 747000 объектов, которые могут представлять интерес во время путешествия: гостиницы, рестораны, музеи, кемпинги и многое другое.

Программа обладает уникальными возможностями. Вот только некоторые из них:

-Точнейший расчет расстояния  из места в место (включает  в себя задание промежуточных  пунктов следования и точнейшее  планирование маршрута);

-позволяет создать подробное описание пути следования (навигационный лист для водителей);

-подробное графическое описание пути следования (включает мощное масштабирование в плоть до отдельных зданий);

-расчет примерного времени затраченного на прохождение пути (включает в себя следующие параметры: разрешенное время движения, когда началось движение, задержки на границах, скорость движения на данном отрезке пути и многое другое;

-расчет стоимости и расхода топлива (вами задается цена на топливо и расход на 100 км при различной скорости);

-поиск любого города или селения по примерному названию (внесены даже мельчайшие деревни);

-возможность самим конвертировать нужную сумму EURO в другую валюту и обратно;

-и множество других уникальных возможностей...

 

Рисунок 1.3 – AutoRoute.

1.4. Строение земной коры заданной местности.

Территория Донбасса относится к структурной зоне, тектоническое положение которой  не очень ясно. С одной стороны, она тесно связана с докембрийской  Восточно-Европейской платформой, с  другой — с Предкавказской эпигерцинской платфомой. По комплексу признаков он представляет собой палеозойскй трог, вклинившийся в пределы платформы.

Палеозойские породы смяты в складки с образованием большого количества тектонических  нарушений. С породами каменноугольного и пермского периодов связаны крупные месторождения каменных углей и солей.

Породы складчатого  комплекса перекрываются полого залегающими отложениями мезозоя  и кайнозоя.

По площади распространения  преобладают территории кайнозойской (неогеновой) системы. В районе Донецкого кряжа — палеозойской (каменноугольной и отчасти пермской) системы. На Приазовской возвышенности — архейской системы. В пойме рек Северский Донец, Бахмут — участки мезозойской (меловой) системы.

Недра области богаты разнообразными полезными ископаемыми, из которых наибольшее значение имеет каменный уголь (Донецкий угольный бассейн). Значительны запасы каменной соли (Артёмовское и Славянское месторождения). Минерально-сырьевая база промышленности строительных материалов и чёрной металлургии представлена значительными месторождениями доломитов, известняков (флюсовых и строительных — Докучаевск, Комсомольское, пгт Новотроицкое), огнеупорных (Часовоярское, Новорайское, Андреевское, Затышанское, Веселовское, Октябрьское месторождения) и пластичных (керамические — Краматорское, Курдюмовское, Кутейниковское, Николаевское, Рай-Александровское, Никифоровское месторождения) глин, мергеля (Амвросиевский район, район города Краматорска), гипса (Артёмовский район), каолинов (Владимирское, Богородицкое, Екатериновское месторождения), мела (Славянский район), строительных и кварцевых песков, гранита (Тельмановский, Володарский район), кварцита и другое. Есть также ртуть (Никитовское месторождение), минеральные краски (охра — Яснополянское месторождение), фосфориты (Резниковское и Осыковское месторождения), асбест, графит (в Приазовье). Обнаружены месторождения нефелиновых сиенитов (алюминиевые руды — Калинино-Шевченковское месторождение), флюорита (плавиковый шпат — Петрово-Гнутовское и Покров-Киреевское месторождения), вермикулита (Каменномогильное месторождение), железных руд (в Приазовье), давсонита, калийных солей (около Славянска). В северных районах области находится Днепровско-Донецкая нефтегазоносная область (в области практически не разрабатывается), в южных, на побережье моря — Причерноморско-Крымская нефтегазоносная провинция. Эксплуатируются источники минеральных вод (Доброполье, Новоазовск).

Для почвенного покрова  большей части Донецкой области  характерны чернозёмы, в северных районах  встречаются дерновые слабооподзоленные почвы, вдоль побережья Азовского моря — слабоосолоделые чернозёмы и солонцы.

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 2

 Методы обработки данных геофизических исследований.

2.1. Метод обработки данных рельефа  местности по заданной топографической  съемке.

 Создание модели на основе цифровых топографических карт соответствующего масштаба выполняется по содержанию информации о рельефе в виде изолиний, отметок высот, отметок урезов воды и т.п. Процесс создания модели рельефа (в триангуляционном или матричном виде) по цифровым данным такого типа в настоящее время хорошо изучен, реализован во многих ГИС-пакетах. Однако очевидно, что качество и точность получаемой модели определяется качеством, точностью и особенностями представления исходных цифровых данных – изолиний, отметок высот и т.п.

Топографические условные обозначения. Символические штриховые и фоновые  условные обозначения объектов местности, применяемые для их изображения  на топографических картах. Для условных обозначений предусмотрена общность обозначений (по начертанию и цвету) однородных групп объектов; при этом основные знаки для топографических карт разных стран не имеют между собой особых различий. Как правило, условные обозначения передают облик (форму, размеры), местоположение и некоторые качественные и количественные характеристики воспроизводимых на картах предметов, контуров и элементов рельефа. Условные обозначения принято разделять на масштабные (или площадные), внемасштабные, линейные и пояснительные. Масштабные топографические условные обозначения служат для воспроизведения таких топографических объектов, очертания и размеры которых в плане могут быть выражены в масштабе данной карты. При этом занимаемую масштабным знаком площадь ограничивают и закрашивают (леса, водоёмы, кварталы населённых пунктов), заштриховывают (болота, солончаки, разливы вод), заполняют графическим обозначениями (преимущественно в шахматном порядке — травянистая и полукустарниковая растительность, глинистая и кочковатая поверхности) или выделяют сочетанием этих приёмов (мели на реках, сады, виноградники и т.п.). Внемасштабные топографические условные обозначения используются для передачи объектов, не выражающихся в масштабе карты, то есть главным образом местных предметов, и воспроизводят их вид сверху или сбоку. Положению этих объектов в натуре должны соответствовать на карте следующие точки топографические условные обозначения: для знака правильной формы (например, треугольника, обозначающего пункт геодезической сети, круга — цистерну, скважину) — центр фигуры; для знака в виде перспективного рисунка объекта (фабричная труба, монумент) — середина основания фигуры; для знака с прямым углом в основании (ветряной двигатель, бензоколонка) — вершина этого угла; для знака, сочетающего несколько фигур (радиомачта, нефтяная вышка), — центр нижней из них. Линейные топографические условные обозначения предназначены для изображения с возможной графической точностью таких объектов, как береговые линии, ручьи и канавы, дороги, просеки, ограждения, линии проволочных передач, границы угодий и политико-административные границы. Если какой-либо из данных объектов воспроизводится на карте только с преувеличением по ширине, то его плановое положение фиксируют осью соответствующего знака. Линейными  топографическими условными обозначениями изображаются также горизонтали. Пояснительные топографические условные обозначения применяются в целях дополнительной характеристики показываемых на карте объектов. Например, точка — для фиксации места определения абсолютных отметок рельефа или относительных превышений (высота кургана, глубина обрыва), различные стрелки — для передачи направления течения рек, пункта измерения глубины болота и др., знаки древесных пород — для показа состава лесонасаждений.