Цифровое геологическое картирование - Digital geologic mapping

Снимок экрана со структурной картой, созданной программным обеспечением геологического картирования для газовых и газовых скважин глубиной 8500 футов Масляный резервуар в поле Эраф, Вермилионский приход, Эрат, Луизиана. Разрыв слева направо в верхней части контурная карта указывает на Линия неисправности. Эта линия разлома находится между синими / зелеными контурными линиями и фиолетовыми / красными / желтыми контурными линиями. Тонкая красная круглая контурная линия в центре карты указывает верхнюю часть нефтяного резервуара. Поскольку газ плавает над нефтью, тонкая красная контурная линия отмечает зону контакта газа и масла.

Цифровое геологическое картирование это процесс, посредством которого геологические особенности наблюдаются, анализируются и записываются в полевых условиях и отображаются в реальном времени на компьютере или персональный цифровой помощник (КПК ). Основная функция этого новые технологии должен производить пространственно привязанный геологические карты которые можно использовать и обновлять при проведении полевые работы.[1]

Традиционное геологическое картирование

Геологическое картирование представляет собой процесс интерпретации, включающий несколько типов информации, от аналитических данных до личных наблюдений, синтезируемых и записываемых геолог. Геологический наблюдения традиционно записывались на бумаге, будь то на стандартизированный карточки для заметок, в ноутбук, или на карта.[2]

Картографирование в цифровую эпоху

В 21 веке компьютерные технологии и программное обеспечение становятся портативными и достаточно мощными, чтобы брать на себя некоторые из более приземленных задач, которые должен выполнять геолог. в поле, например, точное определение местоположения GPS блок, отображающий несколько изображений (карты, спутниковые снимки, аэрофотосъемка и др.), построение удар и падение символы и цветовое кодирование различных физических характеристик литология или тип контакта (например, несоответствие ) между роком слои. Кроме того, компьютеры теперь могут выполнять некоторые задачи, которые было трудно выполнить в полевых условиях, например, почерк или же распознавание голоса и аннотирование фотографии на месте.[3]

Цифровое картографирование оказывает положительное и отрицательное влияние на процесс картирования;[4] только оценка его воздействия на проект геологического картирования в целом показывает, приносит ли он чистую выгоду. С использованием компьютеров в полевых условиях запись наблюдения и основные управление данными кардинально меняется. Использование цифровых карт также влияет на то, когда анализ данных происходит в процессе отображения, но не сильно влияет на сам процесс.[5]

Преимущества

  • Данные, введенные геолог может иметь меньше ошибок, чем данные, записанные работник по вводу данных.
  • Ввод данных геологами в полевых условиях может занять меньше времени, чем последующий ввод данных в офисе, что потенциально сокращает общее время, необходимое для завершения проекта.
  • Пространственная протяженность объектов реального мира и их атрибуты можно ввести прямо в база данных с географическая информационная система (ГИС ) возможности. Элементы могут быть автоматически помечены цветом и обозначены символами на основе установленных критериев.
  • Несколько карты и изображения (геофизический карты спутниковые снимки, ортофотопланы и т. д.) можно легко переносить и отображать на экране.
  • Геологи могут загружать файлы данных друг друга за следующий день. полевые работы как ссылки.
  • Анализ данных может начаться сразу после возврата из поля, поскольку база данных уже заполнена.
  • Данные могут быть ограничены словарями и раскрывающимися меню, чтобы гарантировать, что данные записываются систематически и что обязательные данные не забываются
  • Инструменты и функции для экономии труда могут быть предоставлены в полевых условиях, например, контуры структуры на лету и 3D визуализация
  • Системы могут быть подключены по беспроводной сети к другому цифровому полевому оборудованию (например, цифровым камерам и сенсорным сетям)

Недостатки

  • Компьютеры и сопутствующие товары (дополнительные батареи, стилус, фотоаппараты и т. Д.) Необходимо иметь при себе в поле.
  • Ввод полевых данных в компьютер может занять больше времени, чем физическая запись на бумаге, что может привести к более длительным полевым программам.
  • Данные, введенные несколькими геологами, могут содержать больше несоответствий, чем данные, введенные одним человеком, что делает база данных труднее запрос.
  • Написано описания донести до читателя подробную информацию через образы которые могут не передаваться теми же данными в разбирается формат.
  • Геологи могут быть склонны сокращать текстовые описания, потому что они трудны для ввода (либо почерк или же распознавание голоса ), что приведет к потере данных.
  • Нет оригинальных печатных копий полевых карт или примечаний к архив. Бумага - более стабильный носитель, чем цифровой формат.[6]

Образовательное и научное использование

Некоторые университеты и среднего образования интегрируют цифровое геологическое картографирование в учебную работу.[7] Например, проект GeoPad [1] описывает сочетание технологий, обучения полевой геологии и геологического картирования в таких программах, как Государственный университет Боулинг Грин Полевой геологический лагерь.[2] В Университете Урбино (Италия) это: Università di Urbino, Методы полевого цифрового картографирования включены в курсы наук о Земле и окружающей среде с 2006 г. [3] [4]. Программа MapTeach предназначена для предоставления практических цифровых карт учащимся средних и старших классов.[5] СПЛИНТ [6] проект в Великобритании использует систему картирования полей BGS как часть своей учебной программы.

Технология цифрового картирования может применяться к традиционному геологическому картированию, разведка картографирование и геодезия геологических особенностей. На международных встречах по сбору цифровых полевых данных (DFDC) основные геологические изыскания (например, Британская геологическая служба и Геологическая служба Канады ) обсудите, как использовать и развивать технологию.[7] Многие другие геологические службы и частные компании также разрабатывают системы для проведения научных и применяемый геологическое картирование, например, геотермальные источники[8] и шахты.[9]

Оборудование

Первоначальная стоимость цифровых геологических вычислений и вспомогательного оборудования может быть значительной. Кроме того, оборудование и программное обеспечение необходимо время от времени заменять из-за повреждений, утери или устаревания. Товары, продвигающиеся на рынке, быстро прекращаются по мере развития технологий и интересов потребителей. Продукт, который хорошо подходит для цифровых карт, может быть недоступен для покупки в следующем году; однако тестирование оборудования и программного обеспечения разных производителей и поколений непомерно дорого.[5]

Общие основные функции

Некоторые особенности оборудования цифрового картографирования являются общими как для геодезического или разведывательного картографирования, так и для «традиционного» комплексного картографирования. Сбор менее объемных разведывательных карт или данных съемки в полевых условиях может быть выполнен с помощью менее надежных баз данных и программ ГИС, а также оборудования с меньшим размером экрана.[10][11]

  • Устройства и программное обеспечение интуитивно понятны и просты в использовании
  • Прочный, как это обычно определяется военными стандартами (MIL-STD-810 ) и рейтинги защиты от проникновения
  • Водонепроницаемый
  • Экран легко читается при ярком солнечном свете и в дни с серым небом
  • Съемный статический карты памяти можно использовать для резервного копирования данных
  • Память на плате восстанавливается
  • В реальном времени и постобработка дифференциальной коррекции за GPS локации
  • Портативный аккумулятор, рассчитанный на работу не менее 9 часов при почти постоянном использовании
  • Можно заменить батареи в полевых условиях
  • На батарейках не должно быть «объем памяти, "Например, с NiCd
  • Заряжается от нетрадиционных источников энергии (генераторы, солнечные батареи и т. Д.)
  • Беспроводная связь в реальном времени с GPS или встроенным GPS
  • Беспроводная связь в реальном времени от компьютера к камере и другим устройствам периферийные устройства
  • USB-порт (s)

Особенности, необходимые для традиционных геологических наблюдений

Аппаратное и программное обеспечение появилось только недавно (в 2000 году), которое удовлетворяет большинству критериев, необходимых для цифрового сбора "традиционных" картографических данных.

  • Экран размером примерно 5 x 7 дюймов - компактный, но достаточно большой, чтобы разглядеть элементы карты. В 2009 г. ведется традиционное картографирование КПК.
  • Легкий - в идеале менее 3 фунтов.
  • Транскрипция в цифровой текст от рукописного ввода и распознавания голоса.
  • Может хранить абзацы данных (текстовые поля).
  • Может хранить комплекс реляционная база данных с раскрывающимися списками.
  • Операционная система и оборудование совместимы с надежным ГИС программа.
  • Не менее 512 МБ памяти.

Технологии

История

Год (-а) в наличииИмя системы полейБазовое программное обеспечениеИспользуемое оборудованиеСсылка
1989–1992МЕРЛИНBGS CustomEPSON EHT400E Карманный компьютер
1991-1999?FIELDLOGAutoCAD, Полевой работникЯблочный Ньютон КПК[12]

[13]

1998–2000G-картаEsri Arc-ViewПК и веб-интерфейсЭни-Темарс
2000 – настоящее времяGeoEditorEsri Arc-ViewПК[14]
2001?–2002?GeoLinkГеолинкнеизвестный[11]
2002–2010MIDASБаза данных ESRI ArcPAD и BGS на заказiPAQ КПК[15]
2002 – настоящее времяГеопадESRI ArcGIS, Microsoft OneNote и т. Д.Прочные планшетные ПК и планшетные ПК[16]
2004 – настоящее времяГеомапперESRI ArcGISПрочные планшетные ПК и планшетные ПК[14]
2004–2008Карта IT (больше не доступно)Карта ITЗащищенный планшетный ПК[17]

[18][8]

[19]

2006–2008Помощник по геологическим данным (GDA)настроенный ArcPad 6.0.3 (ESRI )Защищенный КПК[20]
2001–2010ArcPadESRI ArcPadЗащищенный КПК или планшетный ПК[11]
2002?–2010GeoMapperPenMap [9]Защищенный КПК или планшетный ПК

[21]

[22]

2006?–2010SAIC GeoRoverРасширение для ESRI с ArcGISЗащищенный КПК или планшетный ПК[10]
2003–2010GAFAG GeoRover (имя защищено в Европе)Мобильная геологическая информационная системаЗащищенный КПК, планшетный ПК, настольный ПК, ноутбук[11]
2000?–2010БГС-СИГМАмобиль [12]Индивидуально ArcGIS, MS доступ, InfiNotesЗащищенный планшетный ПК[13]

[23]

2008 – настоящее времяBeeGISПостроен на основе uDig [14]Планшетный ПК (защищенный или нет), настольный ПК, ноутбук (системы Win, Mac или Linux)[15]

[24]

2011 – настоящее времяFieldMove [16]Движение Мидленд-ВэллиПланшетный ПК (защищенный или нет), настольный ПК, ноутбук (Windows XP или новее)

[25]

Программного обеспечения

Поскольку каждый проект геологического картирования охватывает территорию с уникальными литологии и сложности, и у каждого геолога есть уникальный стиль картографии, ни одно программное обеспечение не идеально подходит для цифрового геологического картографирования из коробки. Геолог может выбрать либо изменить свой стиль картографирования в соответствии с доступным программным обеспечением, либо модифицировать программное обеспечение в соответствии со своим стилем картографирования, что может потребовать обширного программирования. По состоянию на 2009 годдоступное программное обеспечение для геологического картирования требует определенной степени настройки для данного проекта геологического картирования. Некоторые геологи / программисты, занимающиеся цифровым картированием, решили сильно настроить или расширить ESRI ArcGIS вместо. На встречах по сбору цифровых полевых данных, например, в Британской геологической службе в 2002 г. [17] некоторые организации согласились поделиться опытом разработки, а некоторые программные системы теперь доступны для бесплатной загрузки.

Рекомендации

  1. ^ Крамер, Джон (2000). «Цифровые картографические системы для сбора полевых данных». Методы цифрового картографирования '00 - Материалы семинара. Геологическая служба США. Отчет открытого файла 00-325.
  2. ^ Барнс, Джон; Лайл, Ричард (2004). Базовое геологическое картирование. Чичестер, Западный Суссекс, PO19 8SQ, Англия: John Wiley & Sons Ltd., стр. 1–204. ISBN  978-0-470-84986-6.CS1 maint: location (связь)
  3. ^ Спринкель, Дуглас; Браун, Кент (2008), «Использование цифровых технологий в полевых условиях» (PDF), Примечания к обзору, 40 (1): 1–2
  4. ^ McCaffrey, K .; Jones, R .; Holdsworth, R .; Wilson, R .; Clegg, P .; Imber, J .; Holliman, N .; Тринкс, И. (2005), «Открытие пространственного измерения - цифровые технологии и будущее геолого-геофизических исследований» (PDF), Журнал Геологического общества, Лондон, 162 (6): 927–938, CiteSeerX  10.1.1.126.8297, Дои:10.1144/0016-764905-017
  5. ^ а б Этей, Дженнифер; Фриман, Лоуренс; Вудс, Кеннет (2008), «Переход от традиционного к цифровому картированию: сохранение качества данных при повышении эффективности геологического картирования на Аляске», Информационный бюллетень 2008-2, Отдел геолого-геофизических исследований Аляски, стр. 1–12
  6. ^ Маркум, Дина; Фридлендер, Эми (май 2003 г.), «Хранители разрушающейся культуры: чему цифровое сохранение может научиться из истории библиотеки», Журнал D-Lib, 9 (5), Дои:10.1045 / май 2003-фридлендер
  7. ^ Берк, Дэйв; Prey, Джейн; Рид, Роберт (2006). Влияние планшетных компьютеров и перьевых технологий на образование: примеры, оценки и направления на будущее. Издательство Purdue University Press. стр.1–200. ISBN  978-1-55753-434-7.
  8. ^ Coolbaugh, Марк; Сладек, Крис; Кратт, Крис; Эдмондо, Гэри (29 августа - 1 сентября 2004 г.), «Цифровое картирование структурно контролируемых геотермальных объектов с помощью устройств GPS и карманных компьютеров» (PDF), Слушания, Ежегодное собрание сделок Совета по геотермальным ресурсам, 28, Палм-Спрингс, Калифорния, стр. 321–325, архивировано с оригинал (PDF) на 2010-05-28
  9. ^ Монтеро, Ирэн; Бримхолл, Джордж; Альперс, Чарльз; Суэйзи, Грегг (15 февраля 2005 г.), «Определение характеристик пустой породы, связанной с кислотным дренажом на руднике Пенн, Калифорния, с помощью наземной спектроскопии отражения в видимом и коротковолновом инфракрасном диапазоне с помощью цифрового картирования», Химическая геология, 215 (5): 453–472, Дои:10.1016 / j.chemgeo.2004.06.045
  10. ^ Clegg, P .; Bruciatelli, L .; Domingos, F .; Jones, R .; De Donatis, M .; Уилсон, Р. (2006), «Цифровое геологическое картирование с помощью планшетного компьютера и КПК: сравнение» (PDF), Компьютеры и науки о Земле, 32 (10): 1682–1698, Дои:10.1016 / j.cageo.2006.03.007
  11. ^ а б c Эдмондо, Гэри (2002). «Поле Цифровое картирование геологического поля с помощью ArcPad». Методы цифрового картографирования '02 - Материалы семинара. Геологическая служба США. С. 129–134. Отчет открытого файла 02-370.
  12. ^ Бродарич, Боян (1997). "Сбор и обработка полевых данных с помощью GSC FIELDLOG v3.0". Методы цифрового картографирования '97. Геологическая служба США. С. 77–81. Открытый отчет 97-269.
  13. ^ Бродарич, Боян (февраль 2004 г.). «Разработка GSC FieldLog: программное обеспечение на основе онтологий для компьютерного картирования геологических полей». Компьютеры и науки о Земле. 30 (1): 5–20. Дои:10.1016 / j.cageo.2003.08.009.
  14. ^ а б Уокер Дж.Д., Блэк Р.А., 2000, Картирование обнажения: Geotimes, т. 45, нет. 11, стр. 28-31. «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2008-08-28. Получено 2013-08-05.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  15. ^ Джордан С.Дж., Би Э.Дж., Смит Н.А., Лоули Р.С., Форд Дж., Ховард А.С., Лакстон Дж. Л. (2005). «Разработка цифровых систем сбора полевых данных для выполнения требований картографирования Британской геологической службы». ГИС и пространственный анализ: Ежегодная конференция Международной ассоциации математической геологии. 2. Торонто. С. 886–891.
  16. ^ Knoop, Peter A .; ван дер Плюйм, Бен (2006). «GeoPad: полевое научное образование на планшетных ПК». (PDF). В Берк, Дэйв; Prey, Джейн; Рид, Роб (ред.). Влияние перьевой технологии обучения: виньетки, оценки и направления на будущее. Издательство Purdue University Press.
  17. ^ De Donatis, M .; Bruciatelli, L .; Сусини, С. (2005). «MAP IT - программное решение ГИС / GPS для цифрового картографирования». Методы цифрового картографирования '05 - Материалы семинара. Геологическая служба США. С. 97–101. Отчет открытого файла 2005-1428.
  18. ^ Де Донатис, Мауро; Брючателли, Л. (июнь 2006 г.), «MAP IT: программное обеспечение ГИС для картирования полей с помощью планшетного ПК», Компьютеры и науки о Земле, 32 (5): 673–680, Дои:10.1016 / j.cageo.2005.09.003
  19. ^ Браун, Кент; Спринкель, Дуглас (2008). «Картографирование геологических полей с помощью планшетного компьютера повышенной прочности» (PDF). В Soller, Дэвид Р. (ред.). Digital Mapping Techniques '07 - Workshop Proceedings. Геологическая служба США. С. 53–58. Открытый отчет 2008-1385.
  20. ^ Томс, Эван; Хаугеруд, Ральф (2006), «GDA (Geologic Data Assistant), расширение ArcPad для геологического картирования: код, предварительные условия и инструкции», Геологическая служба США, стр. 1–23, Открытый отчет за 2006-1097 гг.
  21. ^ Бримхолл, Джордж; Ванегас, Абель (2001). «Устранение препятствий научному рабочему процессу для внедрения цифрового геологического картирования с помощью универсальной программы GeoMapper и визуального пользовательского интерфейса». Digital Mapping Techniques '01 - Workshop Proceedings. Геологическая служба США. Отчет открытого файла 01-223.
  22. ^ Brimhall, G .; Ванегас, А .; Лерх, Д. (2002). «Программа GeoMapper для безбумажного картографирования полей с бесшовным созданием карт в ESRI ArcMap и GeoLogger для сбора данных о скважинах: приложения в геологии, астрономии, восстановлении окружающей среды и модели рельефа». Методы цифрового картографирования '02 - Материалы семинара. Геологическая служба США. С. 141–152. Отчет открытого файла 02-370.
  23. ^ Иордания, Колм (10–13 мая 2009 г.). «SIGMAmobile, цифровая система картирования месторождений Британской геологической службы в действии» (PDF). Методы цифрового картографирования '09. Моргантаун, Западная Вирджиния.
  24. ^ Де Донатис, Мауро (10–13 мая 2009 г.). «BeeGIS: новая мультиплатформенная ГИС с открытым кодом» (PDF). Методы цифрового картографирования '09. Моргантаун, Западная Вирджиния.
  25. ^ Бонд, Клэр; Clelland, S .; Батлер, Р. (31 октября - 3 ноября 2010 г.). «Применение методов цифрового картирования к классическим геологическим районам на северо-западе Шотландии и французских Альпах - помощь в прогнозировании структурной геологии с помощью 3D-визуализации и построения моделей». Ежегодное собрание GSA в Денвере, 2010 г. (Абстрактный). Денвер, Колорадо.

внешняя ссылка

Richardson Geological Consulting

  • ГИС-карты - Картографическая информация ГИС для разведки полезных ископаемых