GIS pro tvorbu geologických řezů a modelů Ing.Vladimír Mandrla Odbor výpočtu zásob

žijeme ve světě virtuální reality

Počítačové modelování Země Dnes modelujeme všechny části: atmosféru povrch pevniny oceánské dno kůru plášť jádro

Využití virtuálních modelů a vizualizace v geologii                                                                         Klasické mapy a řezy nám dnes již nestačí, kdo chce být v geologii “ in“ modeluje

Lidstvo a geologie ve 21 století Hlad po energii a surovinách nás žene do stále větších hloubek zemské kůry a těžební náklady prudce stoupají. Těžba surovin, zejména ropy a plynu, nutnost zpracovat obrovská množství informací podněcuje vývoj počítačového modelování a vizualizace v geologii. Dnes jako motto geologie platí spíše než Mente et malleo - geosoftware and supercomputer

Sledování a výzkum seizmické aktivity Světová centra vývoje softwaru pro geologické modelování GOcad Research Program Od roku 1989 Computer Science Department of Geology Nancy, Francie Národní centra např. Australian Geodynamics Cooperative Research Centre sdružení GEOVRML – virtuální formát VRML Superpočítač EARTH SIMULATOR Japonsko Sledování a výzkum seizmické aktivity

Řešení světových sotwarových firem specializujících se na geologické modelování ložisek Softwarové těžké váhy a tomu odpovídající ceny

Nové možnosti vizualizace Stereo Vizualizace- vytvoření prostorového vjemu

Technologie PDT od f. IDELIX Canada Zobrazení detailu v mapě, nebo modelu bez ztráty souvislosti s okolím Technologie PDT od f. IDELIX Canada

Příklady vizualiazace geologických modelů

Model vrtného stvolu pro těžbu ropy

Časový faktor modelování vizualizace

Klasické geologické mapování povrchu Data o povrchu – datový ráj

Nový trend geologického mapování povrchu na datech z kosmického LIDARU Lety raketoplánu STS-59 a STS-68 v roce 1994 zmapovaly 90% pevniny, DMT s rozlišením 10m v toto roce ohlášeno ukončení zpracování dat

Spojení modelu s ortofotomapou Kontrola modelu se skutečností

Data pro model hlubinného ložiska Problém nerovnoměrného bodového pole z vrtů pro zjištění úložních poměrů Technologie pro zjištění dat o ložisku v liniích: Seizmické řezy Radarové měření ve vrtech

Model ložisek nerostných surovin s povrchovou těžbou

Vrtná síť v prostoru

Tvorba vertikálních řezů z vrtných profilů

blokdiagram

Výsledky modelování - ukázka blokdiagramu

Profilování úklonné otvírky ložiska zlata

Model ložiska s otvírkou

Tak teď rychle z Internetového světa domů… na naše poslední těžené ložisko černého uhlí v české části Hornoslezské pánve

Historie odboru výpočtu zásob černého uhlí Výstupová éra rozměr čas charakteristika Paperozoikum 1982-1994 Ručně kreslené mapy, tisk offsetem PCzoikum 2D 1994-2004 mapy, řezy jako samostatné soubory DGN, DWG ve 2D, tisk na plotru, databáze 3D 2005 vytváření 3D modelů z databáze, výsledky modelování použít pro tvorbu odvozených map

Geologický model ložiska černého uhlí v OKR Ložisko v jednotlivých dobývacích prostorech je doposud modelováno a graficky popsáno v podobě DGN, DWG souborů: vrstevnicový model reliéfu karbonu (2 D, 3 D) horizontální řezy (2D) vertikální řezy (2D) slojové mapy (2D ) Korelační profily vrtů (2D) které dohromady popisují geologickou a tektonickou stavbu ložiska, hornické práce - průzkum, otvírku, těžbu suroviny a zásoby ložiska dle příslušných kondičních parametrů. Data jsou vzájemně provázány, chybělo jim doposud přímé propojení v softwaru

Vertikální řez – základ modelu ložiska DP Doubrava- detail řezu v měřítku 1 : 5000 Generace lomových bodů, profilů vrtů pomocí programu, strom hladin

Ukázka korelačního řezu z profilů vrtů

Detail horizontálního řezu

Detail slojové mapy s bloky zásob

inteligentní referenční soubory výměna dat mezi řezy, patry a slojovými mapami Údaje o slojích, Souřadnice řezů, Hloubky pater Tabulka souborů (mapy patra,řezy ) Databáze ACCESS DATA dle dotazu SQL DOTAZ ODBC napojení Aplikační nadstavba VBA inteligentní referenční soubory program Microstation DGN soubory slojových map a řezů

Programové aplikace ve Visual Basicu for Microstation pro propojení map s vertikálními řezy VERTIKALREZ - vytvoření zadaného řezu, načtení dat z vrtů do řezu, vykreslení linie řezu, lomových bodů, souřadnic a hranic DP DATAREZUDOMAPY- vynašení údajů o hloubce z vertikálního řezu do slojové nebo patrové mapy, přip mapy reliéfu.  DATAMODELDOREZ - vynášení z 3D modelu (sloje, nebo reliéfu karbonu) do vertikálního řezu  TEKTONIKAREZUDOMODEL - vynášení tektoniky z řezů do 3D modelu. VIRTUALVRT – výběr dat z řezu v zadaném místě na mapě do textu ZOOMREZ – zobrazení vybraného úseku vertikálního řezu v jiném okně , výběr v mapě s volbou hloubkového rozsahu

Srovnání výsledků modelování v řezech Srovnání původního reliéfu karbonu (zelená čára) s vynesenými daty z modelu (černá čára) Srovnání průběhu báze sloje (červená čára) s vynesenými daty z modelu báze sloje 504 - bez uvažování vlivu tektoniky

Strukturní model ložiska Tektonické poruchy dělí dobývací prostor na jednotlivé dílčí kry

Jak modelovat sloj nebo tektoniku? Parametrická plocha versus trojúhelníková síť

Námi používaný modelář terénu Primárně je určen pro modelování povrchu terénu pro liniové stavby Triangulace, možnost tvorby čtvercového rastru a pole hodnot, Tvorba izolinií báze, stropu, mocnosti slojí a reliéfu karbonu

Využití b spline ploch pro tvorbu strukturního modelu Tektonika Konstrukce b spline ploch jednotlivých poruch z řezů a pater, extrapolace do hloubky Sloj nebo reliéf Metoda konstrukce b-spline plochy z řezů z bodové sítě kry báze sloje program vygeneruje ve volitelném směru řezy pro tvorbu plochy kry, tečné prodloužení za předpokládanou průsečnici s tektonikou Konstrukce průsečnic ploch, ořezávání plochy sloje s plochami tektonik s cílem vytvořit plochu kry Editace plochy – bodová a liniová – Hierarchical B-splines Vizualizace, převod průsečnic do zásobové 2D mapy – tvorba bloků zásob

N Model reliéfu karbonu v oblasti DP Doubrava Karbonský hřbet zde vychází na povrch cca + 300m a na sever klesá do hloubky cca –700 m.

konstrukce průsečnice sloje s rovinou patra –353m Modelování kry ve sloji 504 konstrukce průsečnice sloje s rovinou patra –353m

Modelování mocnosti sloje - vizualizace

Zásadní technologická změna zpracování výpočtu zásob černého uhlí Přechod na počítačové modelování ložiska v prostoru Zásadní technologická změna zpracování výpočtu zásob černého uhlí Očekávané přínosy: zrychlení a zpřesnění práce na strukturním modelu ložiska, odstranění mezikroků – stávající konstrukce strukturního modelu na papírových mapách, zpětná digitalizace digitizérem nebo skenováním. Současný stav: testování modelování v Microstationu V8 na hardwaru Pentium 4 1.6 524 MB RAM prokázalo, že takto výkonné PC je pro ostrý provoz příliš pomalé Podmínky nasazení: výkonný hardware – grafická stanice s 64 bitovým procesorem Software – Otázka finančních možností

Virtuální uhelný důl - sci-fi nebo realita? V případě ložisek uhlí s velkým plošným a vertikálním rozsahem nejsme schopni modelovat důl v plném rozsahu Reálná je tvorba dílčích modelů pro řešení konkrétních problémů dobývání – modelování těžebních porubů a jejich nadloží , model reliéfu a pod.

3D model plánovaných porubů Generel OKD a.s.

Budoucnost dobývání černého uhlí Nové metody dobývání (podzemní zplyňování uhlí , vtláčení CO2 do uhelných slojí, těžba metanu) budou vyžadovat modelování ložiska i vlastního dobývání a monitorování jeho průběhu v prostoru i čase.

Technologie modelování Země Poznámka na závěr: Dnes díky výsledkům vědy a techniky hledáme život na Marsu a Titanu, ale zároveň si jej ničíme na ZEMI Technologie modelování Země by mohly a měly být nápomocny lidstvu v úsilí pro jeho zachování. Děkuji za pozornost