GIS pro tvorbu geologických řezů a modelů

Prezentace na téma: "GIS pro tvorbu geologických řezů a modelů"— Transkript prezentace:

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

2 žijeme ve světě virtuální reality

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

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

5 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

6 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

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

8 Nové možnosti vizualizace
Stereo Vizualizace- vytvoření prostorového vjemu

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

10 Příklady vizualiazace geologických modelů

11 Model vrtného stvolu pro těžbu ropy

12 Časový faktor modelování vizualizace

13 Klasické geologické mapování povrchu
Data o povrchu – datový ráj

14 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

15 Spojení modelu s ortofotomapou
Kontrola modelu se skutečností

16 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

17 Model ložisek nerostných surovin s povrchovou těžbou

18 Vrtná síť v prostoru

19 Tvorba vertikálních řezů z vrtných profilů

20 blokdiagram

21 Výsledky modelování - ukázka blokdiagramu

22 Profilování úklonné otvírky ložiska zlata

23 Model ložiska s otvírkou

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

25 Historie odboru výpočtu zásob černého uhlí
Výstupová éra rozměr čas charakteristika Paperozoikum Ručně kreslené mapy, tisk offsetem PCzoikum 2D 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

26 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

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

28 Ukázka korelačního řezu z profilů vrtů

29 Detail horizontálního řezu

30 Detail slojové mapy s bloky zásob

31 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

32 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

33 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 bez uvažování vlivu tektoniky

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

35 Jak modelovat sloj nebo tektoniku?
Parametrická plocha versus trojúhelníková síť

36 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

37 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

38 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.

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

40 Modelování mocnosti sloje - vizualizace

41 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 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

42 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.

43 3D model plánovaných porubů
Generel OKD a.s.

44 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.

45 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