Создание и оформление геологической графики к подсчетному плану запасов углеводородов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день для решения геологических задач используется различное современное программное обеспечение, такие как ArcGIS, Surfer и т.д. Благодаря этим программам возможно решение таких задач как:

· построение структурных карт;

· построение контурных карт;

· построение геологических моделей;

· построение профилей.

Целью данной курсовой работы является закрепления и углубления знаний о современных компьютерных технологиях, развития навыков выполнения специальных геологических работ с применением программных графических и картографических продуктов.

Задачи: закрепить навыки работы в программах Surfer; изучить требования к оформлению компьютерной геологической графике в ArcGIS; актуализация знаний по дисциплинам «Структурная геология», «Нефтегазопромысловая геология»

1. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ГРАФИКА: МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ СТРУКТУРНЫХ КАРТ

1.1 СТРУКТУРНЫЕ КАРТЫ В ГЕОЛОГИИ

Из всех видов карт в геологии нефти и газа чаще всего используются карты в изолиниях. В изолиниях изображаются нефтенасыщенность, коллекторские свойства пластов, их эффективные мощности, пластовые давления и многие другие параметры. Но самыми распространенными в нефтегазовой геологии являются структурные карты - одна из разновидностей геологических карт в изолиниях. Они отображают в стратоизогипсах положение геологической граничной поверхности (кровли или подошвы пласта) относительно уровня моря. Стратоизогипсы - это линии, соединяющие на плане точки с одинаковыми абсолютными отметками геологической граничной поверхности, проведенные через равные высотные интервалы.

Другими словами, структурная карта - это карта подземного рельефа геологической граничной поверхности. Структурные карты хорошо поддаются алгоритмизации и последующему построению на ЭВМ. Методы построения структурных карт применима для любых карт в изолиниях. Структурные карты позволяют оценивать и анализировать условия залегания граничных поверхностей, как в пределах крупных регионов, так и на отдельных разведочных площадях и месторождениях нефти и газа. Две структурные карты - кровли и подошвы позволяют охарактеризовать строение и условия залегания одного слоя, прогнозировать наличие или отсутствие ловушек для залежей нефти и газа. Несколько структурных карт позволяют установить взаимное расположение различных геологических граничных поверхностей, например, совпадение или смешение сводов локальных поднятий. При наличии разрывных дислокаций на структурной карте показываются линии пересечения структурной поверхности с ними.

Структурная карта дает представление о строении недр и возможность правильно и целенаправленно планировать проведение поисковых и разведочных работ, определять контуры открытых скоплений, нефти и газа, оценивать их запасы и проектировать разработку месторождений. Структурные карты строятся по данным бурения, или по геофизическим профилям.

В зависимости от качества и количества исходных данных, а также геологического строения района чаще всего пользуются следующими методами построения структурных карт инвариант, способом треугольников, схождения и профилей. При применении любого из методов сначала необходимо определить масштаб будущей карты и величину сечения изолиний.

В геологической практике масштаб структурной карты обычно обусловлен геологическими задачами и обоснованностью фактическим материалом. Наиболее распространенные масштабы: 1:5000, 1:10000, 1:25000 , 1:50000 и 1:100 000. Затем на топооснову наносят расположение скважин. На практике количество точек (скважин), необходимых для построения структурной карты, варьируется от 0,6-0,3 на 1 км2 для масштаба 1:200 000 до 6-12 для масштаба 1:10 000.

При выборе сечения изогипс, основным правилом является достаточная детальность карты и неперегруженность ее лишними линиями. При пологом залегании геологической граничной поверхности оно обычно берется равным 5 или 10 м, для крутопадающих поверхностей - 25, 50 и 100 м. Сечение определяется также и масштабом карты: чем крупней масштаб карты, тем меньше сечение изогипс, а также количеством скважин, по данным которых построена данная карта. Существуют различные подходы к выбору сечения стратоизогипс, но, в общем, необходимо, чтобы в зонах самого большого сгущения изогипс просвет между ними был бы не менее 2 мм, иначе они сольются. В тех случаях, когда стратоизогипсы оказываются слишком редкими, между ним на отдельных участках можно проводить дополнительные, с половинным сечением. Как правило, для построения учебных структурных карт бывает достаточно 10 стратоизогипс. Тогда для определения их сечения необходимо вычислить разность между максимальной и минимальной абсолютными отметками структуры (с учетом знаков), полученное число разделить на 10 и округлить.

Обычно сечение изогипс округляется до 5, 10, 25, 20, 100 и т.д.

Затем следует, проанализировав фактический материал, установить примерную форму структуры, наметить ее ось, линии максимальных и минимальных отметок. Для простейших оценок руководствуются обычно следующими признаками:

· если в центральной части площади абсолютные отметки геологической опорной поверхности больше, чем на ее периферии - перед нами антиклиналь;

· если в центральной части площади абсолютные отметки меньше - синклиналь;

· если значения абсолютных отметок имеют тенденцию уменьшаться в каком-либо направлении - перед нами моноклиналь.

Построение структурных карт методом инвариантных линий и скатов.

Это самый простой метод построения структурных карт. Он наиболее успешно применяется в тех случаях, когда изображаемая структурная поверхность имеет облик горного хребта или долины. После определения сечения стратоизогипс и выбора высотных отметок последовательность работы следующая:

· Анализируют высотные отметки и выделяют инвариантные линии - как скелет изображаемой поверхности. Эти инвариантные линии соответствуют линиям «водоразделов», или «тальвегов», на поверхности структуры (рис. 1а, б).

· Намечают линии скатов (склонов) будущей поверхности, в основном перпендикулярно линиям инвариант (рис. 1в). Удобно, если линии скатов проходят через скважины.

· На линиях инвариант и скатов путем линейной интерполяции отмечают точки, соответствующие выбранным для данной карты абсолютным отметкам стратоизогипс.

· Соединяют одноименные отметки плавными линиями, начиная от самой высокой или самой глубокой, следя за тем, чтобы стратоизогипсы не пересекались.

· Надписывают стратоизогипсы в их разрывах (рис.1 г)

Рис. 1. Построение структурных карт методом инвариантных линий и скатов

Этапы построения: а-1; б-2; в-3; г-4.

Построение структурных карт методом треугольников.

Метод треугольников - один из наиболее распространенных способов построения структурных карт в геологической практике. Чаше всего он применяется, если территория разбурена равномерной сетью скважин, а картируемые структурные формы предполагаются изометричными или брахиморфными. Этот метод заключается в том, что структурная форма представляется в виде системы плоскостей, каждая из которых строится по трем точкам. На рис.2 показано такое представление поверхности Р по пяти скважинам. Эта поверхность представлена четырьмя треугольниками ABC, ВСД, ДСЕ, ЕСА.

Рис. 2. Представление произвольной поверхности, вскрытой пятью скважинами, системой треугольников.

При применении метода треугольников после нанесения скважин, определения сечения стратоизогипс и общего анализа структуры приступают собственно к построению структурной карты. Работа проводится в следующей последовательности:

Разбивка на треугольники. Для этого соединяют между собой точки расположения смежных скважин, в результате чего получается система треугольников. При этом можно соединять только те скважины, между которыми поверхность залегает моноклинально. Стороны треугольников не должны пересекаться друг с другом и не должны пересекать ось структуры, а треугольники должны быть как можно более равносторонними. Вдоль каждой стороны треугольника предполагается равномерное изменение абсолютной отметки пласта.

Линейная интерполяция - пропорциональное деление расстояния между скважинами согласно выбранному сечению стратоизогипс (рис.3). Для этого нужно найти те места на отрезках между скважинами, где должны проходить изогипсы (при выбранном сечении).

Рис. 3. Разбивка площади на треугольники и интерполяция:

1- скважина, 2-номера скважин и абсолютная отметка маркирующего горизонта, 3- предполагаемая ось складки.

Построение стратоизогипс.

Полученные на сторонах треугольников значения изогипс для удобства построения карты надписываются, и одноименные значения соединяются плавными линиями, начиная от максимальных или минимальных значений стратоизогипс. Значения приведенных глубин изогипс подписываются в их «разрыве», причем основание цифр должно быть направлено вниз по наклону структурной формы (рис.4). При одинаковой крутизне геологической поверхности (одинаковом угле падения) изогипсы пройдут на одинаковом расстоянии друг от друга. При уменьшении углов паления расстояния между изогипсами увеличиваются (они как бы расходятся), а при увеличении - уменьшаются (наблюдается их сгущение) точно так же, как это происходит с заложением пласта или горизонталями рельефа.



Рис. 4. Построение стратоизогипс.

Построение структурных карт методом схождения.

Метод схождения применяется в тех случаях, когда для построения структурной карты недостаточно данных по скважинам.

При поисково-разведочных работах верхние горизонты, как правило, изучены бурением гораздо лучше, чем нижние, глубоко залегающие пласты. Поэтому на практике при построении структурных карт более глубокозалегающего горизонта по единичным скважинам, используют, кроме этих данных, и структурную карту вышележащего горизонта. Этот метод получил название метода схождения. Применение этого метола возможно в том случае, если исследуемый горизонт вскрыт ограниченным числом глубоких скважин (не менее чем 3-4), равномерно расположенных по площади, а по одному из горизонтов верхней части осадочного чехла имеется структурная карта, точность которой обоснована большим количеством фактического материала. Метод схождения применим в районах с простым тектоническим строением. Он особенно важен в районах с несоответствием структурных планов по различным граничным геологическим поверхностям. Метод схождения нельзя применять в районах развития рифовых массивов, а также в зонах выклинивания отдельных комплексов пород, при некомпенсированном осадконакоплении и перерывах в осадконакоплении и размывах. Этот метод находит обязательное применение на первых этапах поисково-разведочных работ.

Сущность метода заключается в изучении характера изменения вертикальных мощностей между двумя геологическими поверхностями - первой (опорной), по которой имеется подробная структурная карта, и второй (картируемой), по которой ее следует построить. Следовательно, предварительным этапом в построении структурной карты методом схождения является построение карты равных вертикальных мощностей (карты изохор). Точность построения структурной карты по нижней поверхности зависит от достоверности карты вертикальных мощностей. Однако, в любом случае, она позволяет судить о соответствии или смешении свода структуры, а также наметить места расположения новых поисковых и разведочных скважин на изучаемой площади.

Для построения структурной карты по более глубоко залегающей геологической поверхности Б, вскрытой малым количеством скважин, необходимо сначала построить структурную карту по верхней граничной поверхности А, которая в достаточной степени изучена бурением методом инвариант или методом треугольников, так как мощность менее подвержена изменениям, чем структурная поверхность.

В скважинах, вскрывших обе геологические поверхности, определяют вертикальные толщины комплекса пород, заключенного между поверхностями А и Б. Для этого в каждой из этих скважин из альтитуды верхней поверхности А нужно вычесть альтитуду нижней поверхности Б. Полученные значения мощностей отложений подписать у соответствующих скважин.

· 1. Разбить отрезки между скважинами на треугольники аналогично тому, как это делалось в предыдущей работе.

· 2. Провести интерполяцию между скважинами и соединить точки с одинаковыми значениями толщин плавными линиями, получая карту (изохор), отражающую закономерности изменения вертикальных расстояний между указанными поверхностями. Сечение изохор по возможности должно соответствовать сечению изогипс карты верхней поверхности (рис.5).

Рис. 5. Карта вертикальных мощностей (карта изохор):

1- скважины; 2- номера скважин и вертикальные мощности толщи, заключенной между поверхностями А и Б; 3- изохоры- линии равных вертикальных мощностей.

Если градиенты изменения толщин между скважинами значительны или, наоборот, слишком малы, можно изменить сечение изохор, но это несколько усложнит построение структурной карты по нижней граничной геологической поверхности.

· 3. Совместить структурную карту верхней граничной геологической поверхности А с картой изохор. В точках пересечения изохор со стратоизогипсами поверхности А путем вычитания находят значения абсолютных отметок поверхности Б. В зависимости от положения граничных геологических поверхностей относительно нулевой поверхности (уровня моря) могут получиться положительные или отрицательные значения приведенных глубин поверхности Б (рис. 6).



Рис. 6. Структурная карта, построенная методом схождения:

1- стратоизогипсы поверхности А; 2-изохоры; 3- стратоизогипсы поверхности Б.

· 4. Соединить плавными линиями точки, имеющие одинаковые приведенные глубины поверхности Б. В результате получится структурная карта по этой нижней поверхности. Описанное проведение изогипс для поверхности Б возможно при условии одинакового сечения изолиний поверхности А и карты изохор. При их разном сечении после определения приведенных глубин залегания поверхности Б в промежуточных точках необходимо провести между ними дополнительную интерполяцию, предварительно выбрав сечение стратоизогипс.

· 5. Подписать значения стратоизогипс.

Построение структурных карт методом профилей.

Метод профилей, как правило, применяется в сложных в тектоническом отношении районах, и является основным при построении структурных карт, так как и буровые скважины, и сейсмические работы проводятся в основном по профильной системе. Этот метод особенно важен при изучении геологического строения нефтяных и газовых месторождений, имеющих разрывные нарушения, так дает возможность трассировать на плане дизъюнктивные дислокации. А это, в свою очередь, позволяет правильно прогнозировать размещение залежей. Профили скважин закладываются обычно ряду поперечных (вкрест предполагаемого простирания структур), реже - продольных профилей. Иногда эти ряды соединяются связующим профилем, располагаемым перпендикулярно им. Для построения структурной карты методом профилей необходимо иметь изучаемой площади минимум три геологических профильных разреза, которые составляются по данным пробуренных скважин в масштабе строящейся карты.

На разрезах исходя из целей и задач работы выделяется геологическая поверхность - кровля опорного (маркирующего) или продуктивного горизонта, по которой необходимо построить структурную карту (рис. 7). Если картируемая территория разбита разломом на два блока, то плоскость разрывного нарушения (за исключением случая его вертикального положения) дает на плане две проекции следов пересечения с ним кровли пласта, которые являются границами блоков локального поднятия (складки): одна - верхнего, а другая - относительно опущенного. Разрыв сплошности геологической поверхности на структурной карте отображается разрывом изогипс. Порядок построения структурной карты методом профилей следующий.

На планшете (или плане местности), где обозначены точки расположения пробуренных скважин, показать линии расположения профилей.

На каждую из линий профилей перенести абсолютные отметки маркирующего горизонта. Для этого отложить от края разреза расстояния, соответствующие точкам пересечения маркирующего горизонта последовательно со всеми пересекаемыми им горизонталями. Построить линии изогипс выбранной геологической поверхности.



Рис. 7. Построение структурной карты I методом профилей.

Профили II: а-1-1'; б-2-2';в-3-3'. (по В.А. Букринскому).

Построение карт методом количественного фона.

При составлении карт методом количественного фона сначала составляется карта в изолиниях. Затем промежутки между изолиниями закрашиваются в принятые для этих интервалов значений цвета или заполняются соответствующим крапом. При этом следует учитывать физиологические особенности восприятия изображений. Число одноцветных градаций (оттенков) на карте не должно превышать семи. Если необходимо показать большее количество градаций, можно сделать двухцветную шкалу. В ней оптимально все более яркими оттенками теплого цвета (красного, коричневого) показать интервалы возрастающих положительных значений или значений, больших среднего. Все более яркими оттенками холодного цвета (голубого, лилового, зеленого) показать интервалы возрастающих отрицательных значений или значений, меньших среднего. Если есть необходимость пользоваться многочисленными цветами, их желательно расположить в последовательности расположения спектральных цветов - от фиолетового до красного и коричневого.

При выборе оттенков цветов часто более интенсивно закрашивают участки с большими значениями признака, как на хорошо знакомых всем географических картах показываются высоты и глубины рельефа. Однако, например, на тектонических картах при изображении мощностей осадочного чехла на платформах, оттенки цвета обратные - чем глубже залегает фундамент, тем бледнее оттенок. Мы как бы хуже видим глубины.

Если карта черно-белая, то используют крап или штриховку. При этом исходят из того же принципа - чем больше значение картируемого признака, тем интенсивнее должны быть крап или штриховка. Отрицательным значениям соответствует горизонтальная штриховка, положительным - вертикальная. К этому правилу также не следует подходить догматически. В тех случаях, когда карта дополняется точечными и линейными знаками, целесообразно более интенсивным крапом заполнить участки, на которых меньше дополнительных знаков.

Построение карт методом качественного фона.

При составлении карт методом качественного фона сначала карту наносятся точки (области), в которых известен картируемый признак. Затем промежутки между одинаковыми признаками зашиваются в принятые для данного признака цвета или заполняются соответствующим крапом. Граница между областями с различными признаками проводится на середине расстояния, между ними или ищутся дополнительные косвенные признаки картируемых границ или проводятся дополнительные исследования по поиску картируемой границы. Если картируются выходящие на дневную поверхность породные тела, большую помощь при составлении карты оказывают материалы аэрокосмических съемок (МАКС).

Особенности восприятия изображений учитывают так же, как и ранее, однако при использовании метода качественного фона соседние площади должны быть, возможно более контрастными. Число одноцветных градаций (оттенков) на карте не должно превыше семи, иначе их чрезвычайно трудно различать между собой.

В тех случаях, когда необходимо картировать пересечение топографических поверхностей (например, пересечение наклонно залегающих слоев и рельефа), работу начинают с построения молодых (верхних) геологических границ.

Построение карт по геологическим описаниям.

При горизонтальном залегании слоев поверхности их напластования практически совпадают с горизонтальными плоскостями, поэтому очертания геологических границ повторяют горизонтали рельефа, параллельны или совпадают с ними. Задача изображения геологических границ, следовательно, сводится к проведению геологической границы, найденной хотя бы в одной точке по склонамодной и той же высоте. Если на территории имеется несколько возвышенностей, склоны которых включают высоту найденной границы она пройдет по всем склонам. Понятие «горизонтальное залегание» условно, так как идеально горизонтальные поверхности наслоения в земной коре не встречаются.

Карта наклонно залегающих пластов строится по данным опорных полевых наблюдений с помощью «заложения». Опорные наблюдения, как правило, делаются на контактах горных пород различного геологического возраста. В точках наблюдений геологами описаны эти контакты, выделены слои (проведена стратификации пород), охарактеризованы их строение и состав, проведены замеры элементов залегания. Последовательность работы:

· 1. Выделить структурные ярусы - комплексы согласно залегающих толщ, разделенных несогласиями.

· 2. Определить заложение для толщ верхнего структурного яруса. По данным заложения построить геологические границы.

· 3. Построить геологические границы нижнего структурного яруса. Для этого необходимо определить заложение для его толщ и по полученной его величине построить геологические границы до пересечения их с несогласием верхнего.

Карта складчатых толщ также строится по данным опорных полевых наблюдений с помощью «заложения» в опорных точках. Построение ведется от молодых геологических образований к древним, в порядке, обратном их формированию. При этом территорию следует разбить на элементарные площадки, на которых залегание можно считать однородным, построить вышеуказанным способом геологические границы на элементарных площадках, а затем сгладить получившиеся углы плавными линиями с учетом имеющихся элементов залегания в отдельных точках.

Если территория разбита разломами, сначала выделяются блоки, на которые она разбита, затем геологическая карта строится отдельно по каждому блоку.

· 4. Расставить индексы и раскрасить стратиграфические подразделения в принятые для них цвета, а также сделать соответствую штриховку (на геологических картах масштабов крупнее 1:100000 условными знаками показывается не только стратиграфическая принадлежность, но и литологический состав слагающих их подразделений). [1]

1.2 ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ

Геологический разрез - вертикальное сечение земной коры от поверхности в глубину. Геологические разрезы составляются по геологическим картам, данным геологических наблюдений и горных выработок (в т.ч. буровых скважин), геофизических исследований и др. Геологические разрезы ориентируют главным образом вкрест или по простиранию геологических структур по прямым или ломаным линиям, проходящим при наличии глубоких опорных буровых скважин через эти скважины. На геологические разрезы оказывают условия залегания, возраст и состав горных пород. Горизонтальные и вертикальные масштабы геологических разрезов обычно соответствуют масштабу геологической карты. При проектировании горных предприятий, инженерно-геологических изысканиях из-за несопоставимости мощностей рыхлых отложений и протяженности профилей их вертикальный масштаб увеличивают по сравнению с горизонтальным в десятки и более раз. [2]

1.3 SURFER В ГЕОЛОГИИ

Геоинформационная система Golden Software Surfer в настоящее время является отраслевым стандартом построения графических изображений функций двух переменных. Мало найдётся предприятий в геологической отрасли, которые не использовали бы Surfer в своей повседневной практике при построении карт. Особенно часто с помощью Surfer создаются карты в изолиниях (контурные карты).

Непревзойдённым достоинством программы являются заложенные в неё алгоритмы интерполяции, которые позволяют с высочайшим качеством создавать цифровые модели поверхности по неравномерно распределённым в пространстве данным. Наиболее часто используемый при этом метод - Kriging - идеально подходит для представления данных во всех науках о Земле.

Логику работы с пакетом можно представить в виде трех основных функциональных блоков:

· 1. Построение цифровой модели поверхности;

· 2. Вспомогательные операции с цифровыми моделями поверхности;

· 3. Визуализация поверхности.

Цифровая модель поверхности традиционно представляется в виде значений в узлах прямоугольной регулярной сетки, дискретность которой определяется в зависимости от конкретной решаемой задачи. Для хранения таких значений Surfer использует собственные файлы типа GRD (двоичного или текстового формата), которые уже давно стали стандартом для пакетов математического моделирования.

Возможно три варианта получения значений в узлах сетки:

· 1) по исходным данным, заданным в произвольных точках области (в узлах нерегулярной сетки), с использованием алгоритмов интерполяции двухмерных функций;

· 2) вычисление значений функции, заданной пользователем в явном виде. В состав программы Surfer входит достаточно широкий набор функций - тригонометрических, Бесселя, экспоненциальных, статистических и некоторых других;

· 3) переход от одной регулярной сетки к другой, например при изменении дискретности сетки (здесь, как правило, используются достаточно простые алгоритмы интерполяции и сглаживания, так как считается, что переход выполняется от одной гладкой поверхности к другой).

Кроме того, разумеется, можно использовать готовую цифровую модель поверхности, полученную пользователем, к примеру, в результате численного моделирования.

Пакет Surfer предлагает своим пользователям несколько алгоритмов интерполяции: Криге (Kriging), Степень обратного расстояния (Inverse Distance to a Power), Минимизация кривизны (Minimum Curvature), Радиальные базовые функции (Radial Basis Functions), Полиномиальная регрессия (Polynomial Regression), Модифицированный метод Шепарда (Modified Shepard's Method), Триангуляция (Triangulation) и др. Расчет регулярной сетки может выполняться для файлов наборов данных X, Y, Z любого размера, а сама сетка может иметь размеры 10 000 на 10 000 узлов.

В Surfer в качестве основных элементов изображения используются следующие типы карт:

· 1. Контурная карта (Contour Map). В дополнение к обычным средствам управления режимами вывода изолиний, осей, рамок, разметки, легенды и пр. есть возможность создания карт с помощью заливки цветом или различными узорами отдельных зон. Кроме того, изображение плоской карты можно вращать и наклонять, использовать независимое масштабирование по осям X и Y.

· 2. Трехмерное изображение поверхности: Wireframe Map (каркасная карта), Surface Map (трёхмерная поверхность). Для таких карт используются различные типы проекции, при этом изображение можно поворачивать и наклонять, используя простой графический интерфейс. На них можно также наносить линии разрезов, изолиний, устанавливать независимое масштабирование по осям X, Y, Z, заполнять цветом или узором отдельные сеточные элементы поверхности.

· 3. Карт исходных данных (Post Map). Эти карты используются для изображения точечных данных в виде специальных символов и текстовых подписей к ним. При этом для отображения числового значения в точке можно управлять размером символа (линейная или квадратичная зависимость) или применять различные символы в соответствии с диапазоном данных. Построение одной карты может выполняться с помощью нескольких файлов.

· 4. Карта - основа (Base Map). Это может быть практически любое плоское изображение, полученное с помощью импорта файлов различных графических форматов: AutoCAD [.DXF], Windows Metafile [.WMF], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG] и некоторых других. Эти карты могут быть использованы не только для простого вывода изображения, но также, например, для вывода некоторых областей пустыми.

С помощью разнообразных вариантов наложения этих основных видов карт, их различного размещения на одной странице можно получить самые различные варианты представления сложных объектов и процессов. В частности, очень просто получить разнообразные варианты комплексных карт с совмещенным изображением распределения сразу нескольких параметров. Все типы карт пользователь может отредактировать с помощью встроенных инструментов рисования самого Surfer. [3]

Методика построения структурных карт кровли (подошвы) нефтеносного пласта и его геологического разреза.

1. На основе файла построить базовую карту в масштабе в 1 см 1000 метров.

2. Оцифровать границы лицензионного участка.

3. Оцифровать скважины и сохранить в формате DAT файл «кровля» (колонка А - долгота, колонка В - широта, колонка C - глубина залегания кровли, колонка D - номер скважины, колонка С - тип скважины: эксплуатационные с трехзначным номером, остальные - разведочные)

4. Оцифровать линию профиля. Сохранить в формате BLN «линия профиля» с пустой ячейкой В1.

5. Создать «Обзорную карту лицензионного участка» со слоями - границы, линия профиля и скважины с подписями.

6. К обзорной карте добавить слой «Структурная карту по кровле пласта ЮС2» - сглаженный (с коэффициентом 3 для двух координат), изолинии через 5 метров (приложение 1).

7. Создать «Профиль по кровле пласта ЮС2» - масштаб горизонтальный совпадает с масштабом карты, масштаб вертикальный в 1 см 5 метров.

геологический карта профиль программный

2. ГИС В ГЕОЛОГИИ

2.1 КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОЕКЦИИ В АRCGIS

Независимо от того, рассматриваете ли Вы Землю как сферу или как сфероид, Вы должны преобразовать ее трехмерную поверхность в плоское изображение на карте. Это преобразование, выполняемое по математическим законам, называется картографической проекцией. Одним из простых способов понимания того, как картографические проекции изменяют пространственные свойства, является визуализация проекции света сквозь Землю на поверхность, которая называется проекционной поверхностью.

Представьте себе, что поверхность Земли прозрачна, и на ней нанесена картографическая сетка. Оберните кусок бумаги вокруг Земли. Источник света в центре Земли отбросит тени от сетки координат на кусок бумаги. Вы можете теперь развернуть бумагу и положить ее на плоскость. Форма координатной сетки на плоской поверхности бумаги очень отличается от ее формы на поверхности Земли. Проекция карты исказила картографическую сетку.

Разложить сфероид на плоскость нисколько не легче, чем расплющить кусок апельсиновой кожуры - он будет разорван. При отображении Земной поверхности в двухмерном пространстве искажается форма, площадь, длина или направление объектов.

Картографические проекции используют математические формулы, определяющие связь между сферическими координатами точек на поверхности эллипсоида или шара и соответствующими координатами точек на плоскости карты.

Различные проекции имеют разные типы искажений. Некоторые проекции разработаны с учетом минимизации искажений одной или двух характеристик данных. Проекция может сохранять площадь объектов, но изменять их форму. На графике, представленном ниже, объекты, расположенные у полюса, вытянуты (Рис. 8). Диаграмма на следующей странице показывает, как трехмерные объекты сжимаются для того, чтобы их можно было поместить на плоскую поверхность. Картографические проекции предназначены для определенных целей. Одни картографические проекции могут использоваться для отображения крупномасштабных объектов на ограниченной площади, другие - для составления мелкомасштабных карт мира.

Картографические проекции, используемые для мелкомасштабных, карт обычно основываются на сферической, а несфероидальной географической системе координат.

Рис. 8. Картографическая сетка географической системы координат, спроецированной на цилиндрическую поверхность.

Равноугольные проекции.

Равноугольные проекции сохраняют без искажений малые локальные формы. Для сохранения отдельных углов, описывающих пространственные отношения, равноугольная проекция должна также представлять линии картографической сетки пересекающимися под углом 90° на карте. Это достигается в этой проекции с помощью сохранения всех углов. Недостаток заключается в том, что площадь, ограниченная рядом кривых, может быть в процессе преобразования значительно искажена. Ни одна из картографических проекций не может сохранять большие территории без искажения формы.

Равновеликие проекции

Равновеликие проекции сохраняют площадь изображаемых объектов. Вследствие этого другие свойства: форма, углы, масштаб искажаются. В равновеликих проекциях параллели и меридианы могут не пересекаться под правильными углами. В некоторых случаях, особенно на картах небольших территорий, искажение форм не является очевидным, и очень трудно отличить равно_угольную проекцию от равновеликой, если только она не была соответствующим образом определена по документации или путем измерений.

Равнопромежуточные проекции

Карты с равнопромежуточными проекциями сохраняют расстояния между определенными точками. Правильный масштаб не сохраняется никакой проекцией на всей карте; однако, в большинстве случаев существует одна или более линий на карте, вдоль которых масштаб сохраняется постоянным. В большинстве равнопромежуточных проекций есть одна или несколько линий, длина которых на карте равна (в масштабе карты) длине соотносимой с нею линии на глобусе, независимо от того, является ли эта линия большой или малой окружностью, прямой или кривой линией. О таких расстояниях говорят, что они истинные. Например, в Синусоидальной проекции экватор и все параллели имеют свою истинную длину. В других равнопромежуточных проекциях могут быть истинными Экватор и все меридианы. Иные проекции (например, равнопромежуточная проекция двух точек) показывают истинный масштаб между одной или двумя точками и каждой другой точкой на карте. Необходимо иметь в виду, что ни одна проекция не бывает равнопромежуточной по отношению ко всем точкам на карте.

Проекции истинного направления

Кратчайший путь между двумя точками на сферической поверхности, такой как поверхность Земли, пролегает вдоль сферического эквивалента прямой линии на плоской поверхности. Это большая окружность, на которой лежат две точки. Проекции истинного направления, или азимутальные проекции, используются для сохранения некоторых кривых, описывающих большие окружности, и придают правильные азимутальные направления всем точкам на карте относительно центра. Некоторые проекции этого типа являются также равноугольными, равновеликими или равнопромежуточными.

Типы проекций

Поскольку карты являются плоскими, в качестве вспомогательных поверхностей некоторых простейших проекций используются геометрические фигуры, которые можно развернуть на плоскость без растяжения их поверхностей. Они называются развертывающимися поверхностями. Типичными примерами являются конусы, цилиндры и плоскости. Картографические проекции систематически проецируют местоположения с поверхности сфероида на условные местоположения на плоской поверхности, используя уравнения картографических проекций.

Первым шагом при проецировании одной поверхности на другую является создание одной или более точек контакта. Каждая такая точка называется точкой касания. Как будет показано ниже в разделе «Азимутальные проекции (проекции на плоскость)», азимутальная проекция проходит по касательной к глобусу только в одной точке. Конусы и цилиндры касаются глобуса вдоль линии. Если поверхность проекции пересекает глобус вместо того, чтобы просто коснуться его поверхности, то полученная в результате проекция является секущей, а не касательной. Независимо от того, является ли контакт касательным или секущим, его место очень значимо, поскольку определяет точку или линии нулевого искажения. Эту линию истинного масштаба часто называют стандартной линией. В общем случае, искажение проекции увеличивается с увеличением расстояния от точки контакта.

Многие обычные картографические проекции можно классифицировать в соответствии с используемой для них проекционной поверхностью: конические, цилиндрические или азимутальные (проекции на плоскость).

Конические проекции

Самая простая коническая проекция проходит по касательной к глобусу вдоль линии широты. Эта линия называется стандартной параллелью. Меридианы проецируются на коническую поверхность, сходясь на вершине или в точке конуса. Параллели проецируются на коническую поверхность как кольца. Конус за_тем “рассекается” вдоль любого меридиана для создания конечной конической проекции, в которой имеются прямые сходящиеся меридианы и параллели, представленные концентрическими окружностями. Меридиан, противолежащий линии сечения, становится центральным меридианом.

В целом, чем дальше от стандартной параллели, тем больше искажение. Соответственно, отсечение верхушки конуса создает более точную проекцию. Этого можно достичь, если не использовать полярную область при проецировании объектов. Конические проекции используются для среднеширотных зон, имеющих ориентацию с востока на запад.

Более сложные конические проекции соприкасаются с поверхностью глобуса в двух местах. Эти проекции называются секущими коническими проекциями и определяются двумя стандартными параллелями. Характер искажений при секущих проекциях различается для районов, расположенных между стандартными параллелями, и для районов, расположенных за их пределами. Как правило, секущая проекция дает меньшее суммарное искажение, чем касательная проекция. В еще более сложных конических проекциях ось конуса не совпадает с полярной осью глобуса. Такие проекции называются косыми.

Изображение географических объектов зависит от расстояния между параллелями. При их равном удалении друг от друга проекция получается равнопромежуточной в направлении с севера на юг, но не равноугольной и не равновеликой. Примером такого типа проекций является Равнопромежуточная Коническая проекция. Для небольших областей общее искажение минимально (Рис. 9).

Рис. 9. Конические проекции

На Конической Равноугольной проекции Ламберта расстояние между центральными параллелями меньше, чем у параллелей ближе к границам, и не искажаются формы малых географических объектов на мелкомасштабных и крупномасштабных картах. На Равновеликой Конической проекции Альберса параллели вблизи северного и южного полюса расположены ближе друг к другу, чем центральные параллели, и проекция отображает эквивалентные площади.

Цилиндрические проекции

Подобно коническим проекциям цилиндрические проекции могут также быть касательными или секущими. Проекция Меркатора является одной из наиболее простых цилиндрических проекций, и экватор обычно является ее линией касания. Меридианы проецируются геометрически на цилиндрическую поверхность, а параллели проецируются математически. При этом создается координатная сетка с углами 90°°. Цилиндр “рассекается” вдоль любого меридиана для получения конечной цилиндрической проекции. Меридианы расположены через равные интервалы, в то время как интервал между параллельными линиями широты возрастает по направлению к полюсам. Эта проекция является равноугольной и показывает истинное направление вдоль прямых линий. В проекции Меркатора прямыми линиями являются линии румбов - линии постоянного азимута, а не большинство больших окружностей.

При создании более сложных цилиндрических проекций цилиндр вращают, изменяя, таким образом, линии касания или сечения. Поперечные цилиндрические проекции, такие как Поперечная проекция Меркатора, используют меридианы как линии касательного контакта или линии, параллельные меридианам, как линии сечения. Стандартные линии располагаются в направлении север_юг, и вдоль них масштаб является истинным. Наклонные цилиндры вращают вокруг линии большой окружности, расположенной где-нибудь между экватором и меридианами. В этих более сложных проекциях большинство меридианов и линий широты больше не являются прямыми.

Во всех цилиндрических проекциях линия касания или линии сечения не имеют искажений, и, таким образом, являются линиями равных расстояний. Другие географические свойства варьируют в зависимости от конкретной проекции (Рис. 10).

Рис. 10 Цилиндрические проекции

Проекции на плоскость

Проекции на плоскость проецируют картографические данные на плоскую поверхность, касающуюся глобуса. Проекция на плоскость также известна также

как азимутальная или зенитная проекция. Этот вид проекции обычно идет по касательной к глобусу в одной точке, но может быть и секущим. Точкой контакта может быть Северный полюс, Южный полюс, точка на экваторе или любая точка между ними. Эта точка определяет используемую ориентировку и является фокусом проекции. Фокус определяется центральной долготой и центральной широтой. Ориентировка проекций может быть полярной (нормальной), экваториальной (поперечной) и косой (Рис. 11).

Рис. 11. Проекции на плоскость (азимутальные проекции)

Полярные проекции представляют собой простейшую форму этого вида проекций. Параллели широты отходят от полюса как концентрические окружности, а меридианы представлены прямыми линиями, которые пересекаются на полюсе под своими истинными углами. При всех остальных ориентировках проекции на плоскость будут иметь углы координатной сетки 90°° в своем центральном фокусе. Направления из фокуса являются точными.

Большие окружности, проходящие через фокус, представлены прямыми линиями, таким образом, кратчайшим расстоянием от центра до любой другой точки на карте является прямая линия. Модели искажения площадей и форм представляют собой круги вокруг фокуса. Поэтому азимутальные проекции лучше приспособлены для отображения округлых территорий, чем прямоугольных. Проекции на плоскость используются чаще всего для картографирования полярных регионов.

В некоторых проекциях на плоскость данные о поверхности рассматриваются со специфической точки в пространстве. Эта точка обзора определяет, как сферические данные будут спроецированы на плоскую поверхность. Перспектива, в которой рассматриваются все местоположения, в различных азимутальных проекциях различная. Точкой перспективы может быть центр Земли, точка на поверхности, прямо противоположная фокусу, или внешняя точка по отношению к глобусу, как будто ее рассматривают со спутника или с другой планеты.

Азимутальные проекции частично классифицируются по своему фокусу и, если это возможно, по точке перспективы. На рис. 12 приведено сравнение трех плоскостных проекций с полярными аспектами, но с различными положениями точки перспективы. В Гномонической проекции данные о поверхности рассматриваются от центра Земли, в то время как в Стереографической проекции они рассматриваются от одного полюса к противоположному полюсу. В Ортографической проекции Земля рассматривается с бесконечно удаленной точки, как будто бы из далекого космоса. Обратите внимание на то, как различия в перспективе определяют степень искажения по направлению к экватору.



Рис. 12. Азимутальные проекции

Другие проекции

Проекции, которые мы обсуждали до настоящего времени, _ это такие проекции, которые можно создать проецированием одной геометрической фигуры (сферы) на другую (конус, цилиндр или плоскость). Многие другие проекции нельзя так просто соотнести с одной из этих трех поверхностей.

Модифицированные проекции представляют собой модифицированные версии других проекций (например, Пространственная косая проекция Меркатора является модификацией проекции Меркатора). Эти модификации вносятся для уменьшения искажения, часто путем введения дополнительных стандартных линий или изменения модели искажения.

Псевдопроекции обладают только несколькими характеристиками другого класса проекций. Например, Синусоидальную проекцию называют псевдоцилиндрической проекцией, потому что все линии широты являются прямыми и параллельными, а все меридианы имеют равный промежуток. Однако она не может быть истинной цилиндрической проекцией, потому что все меридианы, за исключением центрального меридиана, имеют кривизну. В результате Земля на карте имеет овальную, а не прямоугольную форму.

Другие категории можно отнести к специальным группам, таким как круговые или звездообразные.

Параметры проекций

Знание проекции карты не является само по себе достаточным для того, чтобы определить систему координат проекции. Вы можете утверждать, что ваш набор данных относится к Поперечной проекции Меркатора, но это не является достаточной информацией. Где находится центр проекции? Был ли использован коэффициент масштаба? Без знания точных значений параметров проекции, нельзя перепроецировать ваш набор данных.

Вы можете также получить некоторое представление об искажениях, которые проекция добавила к данным. Если вас интересует Австралия, но вы знаете, что центр проекции вашего набора данных находится в точке с координатами 0,0, или на пересечении экватора и Гринвичского нулевого меридиана, вы, пожалуй, захотите подумать об изменении центра проекции.

Каждая картографическая проекция имеет набор параметров, которые вы должны задать. Параметры устанавливают начало координат и определяют проекцию в зависимости от территории, которая вас интересует. Угловые параметры используют единицы измерения географической системы координат, в то время как линейные параметры используют единицы измерения системы координат проекции.

Линейные параметры

Сдвиг по оси X --линейное значение, применяемое для определения начала координат по оси X.

Сдвиг по оси Y --линейное значение, применяемое для определения начала координат по оси Y.

Сдвиг по оси x и сдвиг по оси y обычно используется для того, чтобы убедиться, что все значения координат X и Y являются положительными. Вы можете так_же использовать параметры сдвига по X и по Y для того, чтобы сузить диапазон значений координат X и Y. Например, если вам известно, что все значения y больше, чем пять миллионов метров, вы можете применить значение сдвига по X равное 5,000,000.

Коэффициент масштаба - безразмерная величина, применяемая для центральной точки или линии проекции.

Коэффициент масштаба обычно чуть меньше единицы. В системе координат UTM, использующей Поперечную проекцию Меркатора, коэффициент масштаба равен 0.9996. Это означает, что масштаб вдоль центрального меридиана проекции равен 0.9996, а не 1.0. При этом на двух почти параллельных линиях, находящихся на расстоянии примерно 180 км, масштаб равен 1.0. Использование коэффициента масштаба уменьшает общие искажения проекции для области интереса.

Угловые параметры

Азимут - определяет центральную линию проекции. Угол вращения измеряется по часовой стрелке от направления на север. Используется в азимутальных случаях косой проекции Меркатора в версии Хотина (Hotine Oblique Mercator).

Центральный меридиан - определяет начало координат по оси X.

Широта начала координат - определяет начало координат по оси X. Центральный меридиан и широта начала координат являются синонимичными параметрами.

Центральная параллель определяет начало координат по оси Y.

Долгота начала координат - определяет начало координат по оси Y.

Этот параметр может не находится в центре проекции. В частности, в конических проекциях этот параметр используется для того, чтобы задать начало координат по оси Y за пределами области интереса. В таком случае, вам не нужно задавать параметр сдвига по оси Y, чтобы быть уверенным, что все значения координат y будут положительными.

Долгота центра - используется с косой проекцией Меркатора в версии Хотина (Hotine Oblique Mercator) (и для проекции двух точек, и для азимутальной проекции) для того, чтобы определить начало координат по оси X. Обычно этот параметр синонимичен параметрам долготы начала координат и центрального меридиана.

Широта центра проекции - используется с косой проекцией Меркатора в версии Хотина (Hotine Oblique Mercator) (и для проекции двух точек, и для азимутальной проекции) для того, чтобы определить начало координат по оси Y. Этот параметр почти всегда является центром проекции.

Стандартная параллель 1 и стандартна параллель 2 - используется в конических проекциях для определения линий широты, для которых масштаб равен 1.0. При определении равноугольной конической проекции Ламберта с одной стандартной параллелью, первая стандартная параллель определяет начало координат по оси y.

Для других случаев конических проекций, начало координат по оси y определяется параметром `широта начала координат'.

Долгота первой точки

Широта первой точки

Долгота второй точки

Широта второй точки

Четыре параметра, приведенные выше, используются для равнопромежуточной проекции двух точек и для косой проекции Меркатора в версии Хотина (Hotine Oblique Mercator). Они устанавливают две географические точки, которые определяют центральную ось проекции.

Псевдостандартная параллель 1 используется в проекции Кровака для определения стандартной параллели косого конуса.

Поворот плоскости XY - вместе с масштабными параметрами X и Y, определяет ориентацию проекции Кровака.

Безразмерные параметры

Масштабный коэффициент - безразмерное значение, применимое к центральной точке или линии картографической проекции.

Масштабный коэффициент обычно несколько меньше единицы. В системе координат UTM, которая использует поперечную проекцию Меркатора, масштабный коэффициент равен 0.9996. Таким образом, вдоль центрального меридиана в этой проекции используется масштаб 0.9996. При таком масштабном коэффициенте, линии, расположенные приблизительно в 180 км к западу и к востоку от центрального меридиана и параллельные ему, имеют масштабный коэффициент, равный 1.0. Масштабный коэффициент уменьшает общие искажения проекции в интересующей области.

Масштаб по X - используется в проекции Кровака для ориентации осей.

Масштаб по Y - используется в проекции Кровака для ориентации осей.

Опция - используется в Кубической проекции и в проекции Фуллера. В Кубической проекции опция определяет расположение граней полюсов. При установке опции 0 в проекции Фуллера будут отображены все 20 граней. При определении значения опции от 1 до 20, будет отображена определенная грань.

2.2 ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ ARCGIS В ГЕОЛОГИИ. АЛГОРИТМ СОЗДАНИЯ БАЗЫ ДАННЫХ, ОЦИФРОВКА РАСТРОВ, ОФОРМЛЕНИЕ МАКЕТА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ С ПОМОЩЬЮ МОДУЛЯ MAP DESIGN

1. В ArcCatalog создаём shape файл, тип - polilyne, система координат - Projected, Pulkovo 42 zone 7.

2. Добавляем карту в ArcMAP. Привязываем к системе координат - Projected, Pulkovo 42 zone 7.

3. Привязываем карту по трём точкам.

4. Обновляем пространственную привязку.

5. Закрываем ArcMAP. И добавляем сначала shape файл а затем карту.

6. Затем с помощью инструмента Скетч цифруем участок. Включаем замыкание. Цифруем геологические границы.

7. На основе слоя polilyne собрать poligone: Toolbox - управление данными -пространственные объекты - объект в полигон.

8. Редактируем таблицу атрибутов согласно требованиями ГГК (ПКМ по созданному слою).

9. Добавили поля в таблицу атрибутов (L code (уникальный код геолог. легенды, все поля должны быть уникальными); B code(код в ЭБЗ); Index (индексы для ввода форматированного текста, создается если несколько объектов индексируются); Text(расшифровка знаков в геолог легенде)) для работы нужен desing map (приложение 1).

10. Создать новую легенду.

11. В открывшемся окне указываем путь к ЭБЗ.

...