Применение информационно-аналитической системы "Гравис" для решения практических задач

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение информационно-аналитической системы "Гравис" для решения практических задач

А.А. Симанов

С конца 90-х годов в Горном институте Уральского отделения РАН прово-дятся полевые и тематические работы для решения задач нефтегазовой и горно-добывающей промышленности в различных регионах России. Интенсивное про-ведение геофизических работ обуславливает быстро растущий объем геолого-геофизической информации, кроме того, переход поисковых геофизических работ в районы со сложным геологическим строением, в частности в зону передовых складок Урала, ведет к усложнению интерпретации моделей, а, следовательно, к усложнению графа обработки данных. Все это явилось причиной создания информационно-аналитической системы (ИАС) «ГРАВИС», которая реализует на качественно новом уровне процедуры обработки и интерпретации результатов полевых гравиметрических наблюдений, а также ориентирована на эффективное решение задач хранения, обработки и анализа геолого-геофизической информации при необходимом быстродействии и точности с учетом специфики основных геологических задач.

Созданная ИАС «ГРАВИС» осуществляет следующие функции:

* сбор геолого-геофизической информации (первичные материалы геофи-зических съемок, результаты тематических обобщений в виде текстовых отчетов и графических приложений, данные по отдельным видам иссле-дований, сведения об изученности территории и т.д.);

* первичная обработка гравиметрических данных и их подготовка для внесения в базы данных;

* накопление, систематизация и хранение информации в развитой модели данных;

* эффективный доступ и управление большими объемами данных в геоин-формационной среде, выполнение многоцелевого информационного по-иска и выборки в объектах баз данных;

* многоэтапная обработка и анализ данных, ориентированная на решения конкретных геолого-геофизических задач;

* оформление и вывод готовой информации (карты, графики, документа-ция и т.п.) конечному пользователю.

Информационно-аналитическая система «ГРАВИС» реализована на базе лицензионной геоинформационной системы (ГИС) ArcGIS, где программные мо-дули, обеспечивающие функциональное наполнение системы, организованы на панели инструментов «ИАС ГРАВИС», и в качестве наборов инструментов в среде ArcToolbox [1].

Для обработки и анализа геофизических данных созданы следующие мо-дули и наборы инструментов: «Catalog» (первичная обработка гравиметрических данных); «Поправки за рельеф»; «Трансформации гравитационного поля»; «Qtree» (аналитическая аппроксимация потенциальных полей); «Wavelet» (исто-кообразная аппроксимация с элементами вейвлет-анализа). Созданные программ-ные модули, обеспечивают обработку и анализ геолого-геофизической информа-ции с учетом широкого спектра поставленных задач и физико-геологических осо-бенностей региона.

ИАС «ГРАВИС» и входящие в нее отдельные компьютерные технологии использовались при региональных и детальных гравиметрических работах, про-водящихся с целями прогнозирования и поисков залежей углеводородного сырья и месторождений твердых полезных ископаемых, в пределах Пермского края и в других регионах России. В качестве примера покажем работу данной системы для интерпретации данных гравиразведки и магниторазведки с целью прогнозирования золоторудного узла, расположенного в Магаданской области.

Площадь исследований размером около 450 км2 располагается в пределах Яно-Малтанской структурно-фациальной зоны внешней зоны Охотско-Чукотского вулканогенного пояса, несогласно наложенной на мезозоиды Армано-Вилигинского синклинория Яно-Колымской складчатой системы. аналитический гравиметрический геологический информация

Основными геологическими задачами, которые решались в процессе ис-следований, являлись изучение плотностных и магнитных характеристик разреза земной коры до глубин 5-7 км; определение морфологии крупных магматических тел и установление их соотношения с вмещающими структурами; уточнение «корневой» структуры дислоцированных осадочных и осадочно-вулканогенных комплексов изучаемой территории вблизи трансформных и глубинных разломов; выявление глубинных прогнозно-поисковых критериев на золото-серебряное и другие виды оруденения.

Исходными данными для интерпретации являлись результаты гравиметри-ческой и аэромагнитной съемок масштаба 1:50 000. Данные о рельефе дневной поверхности были сняты с электронных карт соответствующего масштаба (мо-дель SRTM), преобразование координат проведено с помощью программного мо-дуля «Catalog».

Перепад высотных отметок рельефа местности в пределах площади соста-вил около 1500 м, что повлекло за собой существенные искажения геопотенци-альных полей, связанных с проявлением т.н. «эффекта разновысотности». Этот эффект снимался путем истокообразной аппроксимации (программный модуль «QTree») и последующим приведением полей на горизонтальную плоскость Н=1500 м, что приблизительно соответствует максимальным отметкам рельефа земной поверхности.

С целью пересчета наблюденного гравитационного поля на горизонталь-ную плоскость и вычисления его трансформант использовался программный мо-дуль «Wavelet». С использованием различных пороговых значений вейвлет-коэффициентов были предварительно получены приближенные оценки степени сжатия информации и точности аппроксимации, которые с удовлетворительной точностью совпали с последующими результатами вычислений (табл. 1).

Таблица 1. Приближенные оценки степени сжатия данных о гравитационном поле и точ-ности его истокообразной аппроксимации

Результаты преобразования гравитационного поля с использованием моде-ли, построенной при пороговом значении вейвлет-коэффициентов, равным 0,3, представлены на рис. 1.

Рис. 1. Результаты трансформации гравитационного поля золоторудного узла ап-проксимационным методом с использованием вейвлет-преобразования данных: А - гравитационное поле на уровне 2000 м; Б - 1-ая вертикальная производная поля на уровне 2000 м ( - золоторудное месторождение)

Для площади 450 км2 выполнены пересчеты гравитационного и магнитного полей на 14 уровней (от 1,5 км до 13 км с неравномерно воз-растающим шагом). Были рассчитаны разностные составляющие полей, отождествляемые с эффектами от различных горизонтальных слоев горных пород, ограниченных постепенно возрастающими эффективными глубинами. Ввиду простой геометрии отдельного слоя (горизонтальная пластина) создаваемое им поле будет близко к линейной связи с распределением плотности (или намагниченности). Более точную характеристику пространственного распределения петрофизических неоднородностей внутри каждого слоя позволяет получить выполненное на заключительном этапе решение обратных линейных задач (аппроксимационная томография).

Информационно-аналитическая система «ГРАВИС» внедрена и активно эксплуатируется в Горном институте УрО РАН. С ее использованием реализована технологическая цепочка обработки и анализа данных полевых гравиметрических наблюдений, получены новые геологические результаты по целому ряду объектов, расположенных в пределах Пермского края и в других регионах России. Эффективность эксплуатации данной системы определяется сокращением трудозатрат и повышением качества интерпретации при проведении камеральных работ.

Список литературы

1. Симанов А.А. Разработка и создание информационно-аналитической системы хранения, обработки и анализа гравиметрических данных: автореф. дис. … канд. техн. наук: 25.00.10: защищена 27.11.08 / Симанов Алексей Аркадьевич. - М., 2008. - 24 с.

Размещено на Allbest.ru