Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Автоматизированная система построения серийных геологических легенд и схем межсерийной корреляции

ВАК РФ 25.00.01, Общая и региональная геология

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Карпузова, Найля Умяровна

1. Введение.

2. Принципы автоматизированного построения серийных легенд к государственным геологическим картам.

2.1 Роль и место серийных легенд в общей структуре государственного геологического картографирования.

2.2 Существующие подходы и методы решения проблемы автоматизированного построения серийных легенд.

2.3 Содержание комплекта серийной легенды.

2.4 Главные принципы создания технологий автоматизированного построения серийных легенд и схем межсерийной корреляции.

3. Технологический комплекс автоматизированного построения серийных легенд и схем межсерийной корреляции в объектно-ориентированной модели.

3.1 Систематизация геологического материала серийных легенд.

3.2 Банк данных серийных легенд, его структура и наполнение.

3.3 Архитектура технологического комплекса: структура, основные функциональные блоки, технико-технологические характеристики.

3.4 Объектное моделирование - как средство решения геолого-картографических задач.

3.5 Технология создания серийных легенд в объектно-ориентированной модели

4. Автоматизированное построение Южноуральской серийной легенды с использованием технологического комплекса «GeTeRa».

4.1 Особенности геологического строения и металлогения Южного Приуралья

4.2 Технология «GeTeRa» для анализа и отображения стратифицированных отложений.

4.3 Районирование территории и ранжирование геологических объектов серийных легенд.

4.4 Унифицированная операционная схема создания серийных легенд и схем межсерийной корреляции.

4.5 Построение Южноуральской серийной легенды и корреляционных схем средствами технологического комплекса в идеологии объектного моделирования.

5. Прогнозная оценка Южного Приуралья на выявление месторождений медистых песчаников с использованием технологических комплексов GeTeRa и ПАРК.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Автоматизированная система построения серийных геологических легенд и схем межсерийной корреляции"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук выполнена в Российском Университете Дружбы Народов и ОАО ВНИИЗарубежгеология. Работа явилась результатом обобщения авторских идей и разработок, направленных на создание системы автоматизированного построения серийных легенд к государственным геологическим картам и схем межсерийной корреляции средствами компьютерных технологий.

Одной из характерных тенденций развития мировой геологии является ее информатизация (развитие информационных систем и компьютерных технологий), а также повышение за счет этого многовариантности и достоверности прогнозных решений. Изучение особенностей геологического строения и закономерностей размещения всех видов полезных ископаемых базируются на выявлении объективных факторах и связях их образования и размещения. До появления компьютерных технологий в геологической картографии всегда был заложен большой процент субъективности, присущий в целом геологической науки. Вместе с тем, весь тот огромный фактический материал, накопленный и собранный российскими геологами, уже невозможно обобщить, переосмыслить и структурировать без использования компьютерных технологий (КТ) и информационно-аналитических систем (ИАС), составной частью и интеллектуальным ядром которых призваны стать серийные легенды. Многолетние работы, проведенные автором, по изучению эффективности использования компьютерных технологий в геологической картографии показали, что альтернативы этому направлению нет. Практически во всех случаях использование КТ повышает достоверность и обеспечивает многовариантность решений, ведет к пересмотру устоявшихся ранее взглядов на перспективность территорий.

Цель работы - создание методологии и научных основ автоматизированного построения серийных легенд к картам геологического содержания и схем межсерийной корреляции через механизмы объектного моделирования. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: разработка структуры и наполнение баз данных по серийным легендам и корреляционным стратиграфическим схемам Урала; создание необходимой понятийной базы объектного геологического моделирования и адаптация ее к требованиям информационных технологий; создание технологического комплекса по автоматизированному построению серийных легенд к геологическим картам нового поколения; адаптация созданного комплекса для построения серийных легенд и объектной модели геологического строения Предуральского краевого прогиба.

В работе исследуются теоретические и практические аспекты проблемы организации объектно-ориентированной базы геологических данных и знаний, а также, формулируются ключевые принципы создания автоматизированной системы построения серийных легенд к государственным геологическим картам нового поколения, обеспечивающих семантическую однородность компьютерного хранения и управления геологическими данными и знаниями. Используя принципы объектно-ориентированной организации геологических данных, на примере Южноуральской и Среднеуральской серийных легенд к Госгеолкарте-200, предпринята попытка создания методологических основ системной организации данных и их описания в объектной модели, обеспечивающей переход к построению и актуализации карт геологического содержания с прогнозной оценкой. Решения коллегии МПР России и У11 Всероссийского семинара "Компьютерное обеспечение Государственной программы Госгеолкарты-200" (декабрь 2000г., г.Ессентуки) выделили данную проблему в разряд приоритетных, практическая реализация которой обеспечит переход к созданию геологических карт нового поколения [5,20,24] как элемента системы "Региональная геология и металлогения России". В связи с этим актуальность и важность темы сомнений не вызывает.

Материалом для выполнения работы послужили данные по серийным легендам Южно-Уральской и Среднеуральской серий листов Госгеолкарты-200, Государственная геологическая карта масштаба 1:200 ООО, а также базы данных и знаний созданные автором лично или под его руководством в процессе разработки и апробации технологического комплекса автоматизированного построения серийных легенд.

Диссертация является первой работой не только в России, но и в мире, в которой делается попыпса создания технологического комплекса построения серийных легенд, а также проведение с его использованием крупного научного обобщения по геологии Южного Приуралья. Научная новизна представленной работы определяется следующими факторами:

1. Впервые в мире создан технологический комплекс по автоматизированному построению серийных легенд и объектных моделей геологического строения территорий на базе комплексного анализа разнотипной информации и данных (карты, таблицы, графики, цифровые и текстовые материалы);

2. Впервые в объектной идеологии средствами автоматизированной технологии построена серийная легенда и схемы межсерийной корреляции для крупного геологического блока;

3. Впервые создано научно-методическое обеспечение объектного моделирования для решения геологических задач и показаны его возможности на примере моделирования геологического строения Предуральского краевого прогиба. Практическая значимость диссертации определяется тем, что ее результаты внедрены в 5 производственных подразделений МПР России, которые проводят работы по геологическому картированию в различных регионах России. Организация всего многообразия геологических, геофизических и металлогенических данных в виде конкретных объектных моделей различного иерархического уровня при автоматизированном построении серийных легенд переводит процесс геологического картирования на принципиально иной научно-концептуальный и практический уровень, улучшая качество представления материала, его объективное и оперативное отражение на всех типах карт. Главная же практическая ценность разработки - ведение и актуализация на производственном уровне ИАС "Региональная геология и металлогения России", а также объектное картографическое моделирование геологических явлений и процессов. Основные защищаемые положения можно сформулировать следующим образом:

1. Научной базой разработанного технологического комплекса для автоматизированного построения серийных легенд нового поколения служит объектно-ориентированное моделирование, основу которого составляют три классификационные методологии: классическая категоризация, концептуальная кластеризация и теория прототипов.

2. Построение в автоматизированном режиме схем межсерийной корреляции, Южноуральской и Среднеуральской серийных легенд на основе применения технологического комплекса позволило создать целостную систему баз знаний и баз данных для актуализации, мониторинга геологического строения территории.

3. Разработанная типовая прогнозная модель «медистых песчаников» и обоснование, на основе сравнительного многофакторного анализа геолого-металлогенических материалов Южноуральской серийной легенды, верхнепермского стратиграфо-металлогенического уровня формирования медного оруденения позволило выделить наиболее перспективные площади для его поисков в пределах Предуральского краевого прогиба.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Ученых советах ВНИИЗарубежгеологии; на Всероссийских совещаниях "Компьютерное обеспечение Государственной программы ГДП-200" (г.Ессентуки, 1998, 2000; г.Красноярск, 1999); на Всероссийских совещаниях по проблемам Госгеолкарты-1000 нового поколения (Санкт-Петербург, 1998, 1999); на Международном геологическом конгрессе (Рио-де-Жанейро, 2000); на Международной конференции "300-летие Российской геологической службы" (Санкт-Петербург, 2000), на заседании бюро НРС МПР России (Санкт-Петербург, 2002). По теме диссертации опубликовано 10 работ и 1 находится в печати.

Диссертационная работа состоит из 6 глав, включая введение и заключение, содержит 119 страниц текста, в том числе 44 рисунка, 5 таблиц. Список литературы включает 66 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Общая и региональная геология", Карпузова, Найля Умяровна

Заключение

Автоматизированное построение серийных легенд в объектно-ориентированной модели средствами технологического комплекса «GeTeRa» представляет собой первую попытку систематического описания сложнейшего процесса автоматизированного анализа и построения серийных легенд средствами компьютерных технологий.

В условиях перехода геологических предприятий отрасли на создание новых информационных продуктов (ГИС-Атласы, Госгеолкарта-1000 третьего издания) технологический комплекс «GeTeRa», разработанный автором и апробированный им на материалах Южно- и Среднеуральской серийных легенд, является новым рабочим и удобным инструментарием по разработке и совершенствованию серийных легенд.

Использование объектного моделирования и разработанных на его принципах компьютерная технология автоматизированного построения легенд становится объективным условием, определяющим эффективность и достоверность решения геологических и прогнозных задач. В технологии заложены широкие возможности использования многочисленных баз данных для группирования тех факторов, которые описывают оптимальную модель геологического объекта. Организация геологических данных в форме объектной модели позволяет наглядно и динамично в автоматизированном режиме вести мониторинг геологического строения любых территорий или геологических блоков.

Разработанная автором технология позволяет хранить и анализировать в единой информационной среде огромные массивы разноплановой информации, обеспечивая оперативный доступ и актуализацию данных.

Использование в программной среде «GeTeRa» многочисленных методов агрегирования и анализа информационных массивов Южноуральской серийной легенды дало возможность минимизировать многозначность интерпретации и ненадежность выводов, явлений свойственных для трудно формализуемых знаний, к которым безусловно относится построение серийных легенд и прогноз в геологии. Введение в компьютерную технологию объектного моделирования, эмпирических правил, основанных на опыте эксперта и базы знаний, и системы коэффициентов, отражающих степень уверенности эксперта в правильности выбранного им решения, позволили в значительной степени преодолеть данные ограничения.

Прогнозно-металлогеническая оценка на медное стратиформное оруденение южной части Предуральского краевого прогиба с использованием технологий ПАРК и объектного моделирования в ТК «GeTeRa» продемонстрировала их работоспособность и эффективность, подтвердив высокий ресурсный потенциал региона на данный вид сырья. Сформированные прогнозные модели «медистых песчаников» позволили с высокой степенью корректности выделить несколько перспективных площадей в ранге потенциальных рудных зон и проследить развитие продуктивной толщи верхнепермских отложений татарского яруса и верхнеказанского подъяруса на площади исследований.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Карпузова, Найля Умяровна, Москва

1. Арсеньев Б.П., Карпузов А.Ф., Карпузова Н.У., Токарева М.Н. Принципы автоматизированного описания серийных легенд к Госгеолкарте-1000/3 в объектной модели. Региональная геология и металлогения. СПб, ВСЕГЕИ, №13,2000.

2. Бугаец А.Н., Вострокнутов Е.П., Вострокнутова А.И. Система представления знаний для решения прогнозных геологических задач. Сб. "Научно-технический прогресс в геологии". М, СЭВ, 1987, с.80-85.

3. Бугаец А.Н., Вострокнутов Е.П., Вострокнутова А.И. Применение экспертных систем в геологическом прогнозировании. М., ВИЭМС,1986, с. 60.

4. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование. М.: Изд. «Бином», СПб.: «Невский диалект», 1998, 560 с.

5. Временные требования к организации, проведению и конечным результатам геологосъемочных работ, завершающихся созданием Госгеолкарты-200 (второе издание). МПР РФ, М., 1999,160 с.

6. Дополнения к стратиграфическому кодексу России. СПб, 2000

7. Дюков А.В., Яковлев В.И. Общие поиски стратиформных месторождений меди в Предуральском краевом прогибе. Оренбург, 1989.

8. Инструкция по составлению и подготовке к изданию листов Государственной гелогической карты Российской Федерации масштаба 1:200 000 М.: Роскомнедра, 1995,244 с.

9. Информационные стандарты представления первичных геологических данных при ГСР-200. Кн.1 «Информационно-логическая структура описания первичных геологических данных»/ Москаленко З.Д., Арсеньев Б.П., Павлова Т.А. СПб. СпецИКЦ РГ, 1999

10. Караулов В.Б., Комаров В.Н. Отчет о научно-исследовательсклй работе по теме: разработка основных вопросов стратиграфии нижнего и среднего палеозоя Уфимского амфитеатра (Средний Урал) в связи с проведением ГДП-200. М. 1998,40 с.

11. Карпузов А.Ф., Котельников Е.И., Мецнер Д.Б. ГИС ПАРК глазами геологов.// Информ. Бюллетень ГИС-Ассоциации, 1997, № 3, с.31-47.

12. Карпузов А.Ф., Морозов А.Ф., Москаленко З.Д., Жуков Р.А. Региональные геологические данные информационно-логическая основа ГБ ЦГИ. //Разведка и охрана недр, 1995, № 10, с.33-35.

13. Карпузов А.Ф., Морозов А.Ф. Геологическое картирование и географические информационные системы. Отечественная геология, 1995, № 11, с.3-7.

14. Карпузов А.Ф., Черемисина Е.Н. Прикладные информационные системы при решении задач геокартирования и прогноза полезных ископаемых.// Разведка и охрана недр, 1997, №6, с. 23-24.

15. Карпузов А.Ф., Костяков B.C., Рыбалкина Н.И. Система государственного информационного обеспечения недропользования. В сб. "Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес." М., ГИС Ассоциация, 1997.

16. Карпузов А.Ф., Костяков B.C., Морозов А.Ф., Ротфельд И.С. Геологическое картирование, цифровые базы данных и компьютерные технологии составные звенья единой информационной системы недропользования России. М., ГИС-Обозрение,1997, №2, с.60-61.

17. Karpuzov A., Morozov A., Putinsev V., Strelnicov S., Starchenko V. Organization structure and strategy of geological mapping in Russia. 18 International Cartographic Conference. • Stockholm. Sweden, 1997, p.227-230.

18. Карпузов А.Ф., Морозов А.Ф., Чочия Г.Л., Маслов А.Ф., Цыганов В.А. Информационно-аналитическая система "Госгеолкарта России" составная часть единой информационной системы недропользования. Отечественная геология, 1999, № 1, с.

19. Карпузов А.Ф., Чочия Г.Л., Маслов А.Ф. Стратегия геологического картографирования и модель цифровой геологической карты нового поколения. В сб. "Материалы 13 Международного Совещания по информатике геологических служб мира". М., ГлавНИВЦ, 1998.

20. Карпузов А.Ф., Морозов А.Ф., Кочетков М.В. Стратегия современного развития геологического картографирования. Разведка и охрана недр, 1998, № 6, с. 5-7.

21. Карпузов А.Ф. Компьютерная картография в региональном изучении недр. //Тезисы докл. в сб. "5 Всероссийское Совещание по компьютерным технологиям". Ессентуки, 1998, с.7-13.

22. Карпузов А.Ф., Карпузова Н.У. Компьютерное сопровождение ГДП-200: новый вид работ или составная часть традиционных? // Компьютерное обеспечение работ по созданию государственной геологической карты Российской Федерации. -Новочеркасск, 1998, с.36-37.

23. Карпузов А.Ф., Карпузова Н.У. Современное состояние и перспективы компьютерных систем обработки данных в геологии. М. Геоинформарк, 1999, вып. 6, с. 21-39

24. Карпузов А.Ф., Карпузова Н.У. Концептуальные подходы к содержательной части прогнозно-металлогенического блока Госгеолкарты-1000 (третье поколение). //Тезисы доклада на Ш Совещании по Госгеолкарте-1000,16-19 марта 1999г. СП6Д999,с.36-37.

25. Карпузов А.Ф., Карпузова Н.У. Прогнозно-металлогенический блок в комплекте Госгеолкарты-200 и Госгеолкарты-1000. М., Руды и металлы, 2000, №1, с.27-32.

26. Карпузова Н.У., Токарева М.Н. ГИС-Проект «Госгеолкарта-200» в программной среде ГИС ПАРК.» //Тезисы доклада В сб. Компьютерное обеспечение работ по созданию государственной геологической карты Российской Федерации.Ессентуки, 1998, с.101-103.

27. Карпузова Н.У., Токарева М.Н. Электронный Атлас страто-петротипов Средне-Южноуральской легенд серий Госгеолкарты-200. //Компьютерное обеспечение государственной программы Госгеолкарта-200. Новочеркасск, 2000, с.66-71

28. Карпузова Н.У., Арсеньев Б.П., Карпузов А.Ф., Токарева М.Н., Степанов Д.Н., Чочия Г.Л. Объектное моделирование и автоматизированная технология построения серийных легенд. М., Геоинформарк, 2001, вып. 6, с. 76

29. Кривцов А.И., Нарсеев В.А. Геологоразведочный процесс и прогнозно-поисковые комплексы. Сов. Геология, 1987, № 1, с. 17-27.

30. Критерии прогнозной оценки территорий на твердые полезные ископаемые. Л., Недра,1986.

31. Козлов Е.И., Хохода Т.А. Отчет по результатам поисков месторождений медистых песчаников, проведенных Каргалинской партией в 1962-63 г.г. Оренбург, 1964.

32. Кулева Г.В. Верхнеказанские и татарские континентальные отложения южной части Предуральского краевого прогиба. Саратов, СГУД975.

33. Кулева Г.В. Континентальные казанские отложения восточной части Предуральского краевого прогиба в пределах Оренбургского Приуралья. Вопросы геологии Южного Урала. 1974, вып.29,4.1

34. Лурье А.М. Генезис медистых песчаников и сланцев. М., Наука, 1988, с. 182

35. Марченко В.В., Межеловский Н.В., Немировский Э.А. Компьютерный прогноз месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1990.

36. Методические рекомендации по составлению серийных легенд Госгеолкарты-200. СПб, 1998

37. Методические рекомендации. Технология автоматизированного построения серийных легенд и корреляционных схем. Карпузова Н.У., Карпузов А.Ф., Токарева М.Н., Арсеньев Б.П, Степанов Д.Н. СПб, ВСЕГЕИ 2002 в печати

38. Наркелюн Л.Ф., Салихов B.C., Трубачев А.И. Медистые песчаники и сланцы Мира. М., Недра, 1983.

39. Наседкина В.А., Бороздина Г.Н. Конодонты из пограничных отложений среднего и верхнего девона на Восточном склоне Среднего Урала. В сб. Проблемы стратиграфии и палеонтологии Урала. Екатеринбург, 1999, с.45-51.

40. Объяснительная записка к стратиграфическим схемам Урала (докембрий, палеозой). 1У Уральское межведомственное стратиграфическое Совещание. Свердловск, 1990 Екатеринбург, 1994,152 с.

41. Объяснительная записка к стратиграфическим схемам Урала (мезозой, кайнозой). IV Уральское межведом, стратигр. совещ. Свердловск, 1990, Екатеринбург, 1997, 139 с.

42. Овчинников Л.Н. Полезные ископаемые и металлогения Урала. М., Геоинформмарк, 1998.

43. Отчет о результатах опытно-методических работ по применению компьютерной технологии ГИС ПАРК при геологическом доизучении площадей масштаба 1:200000 на территорию листов M-40-II-III-IV. Карпузова Н.У., Токарева М.Н. и др. М.1998

44. Постановления МСК и его постоянных комиссий, вып.26. СПб, 1992.

45. Постановления МСК и его постоянных комиссий, вып.27. СПб, 1994.118

46. Постановления МСК и его постоянных комиссий, вып.28. СПб. 1996.

47. Постановления МСК и его постоянных комиссий, вып. 29. СПб, 1997.

48. Постановления МСК и его постоянных комиссий, вып. 30. СПб, 1998.

49. Постановления МСК и его постоянных комиссий, вып.31. СПб, 1999.

50. Построение экспертных систем под ред. Ф.Хейеса-Рота, Д.Уотермана, Д.Лената. М., Мир, 1987.

51. Скрипченко Н.С. Прогнозирование месторождений цветных металлов в осадочных породах. М., Недра, 1989.

52. Среднеуральская серийная легенда (составители: Шалагинов В.В., Стефановский В.В.) Екатеринбург, 1998.

53. Стратиграфический кодекс. Издание второе, дополненное. МСК, СПб, 1992, 120 с.

54. Стратиграфические кодексы. Теория и практическое использование. Жамойда А.И., Ковалевский О.П., Моисеева А.И. СПб, 1996,144 с.

55. Стратифицированные месторождения меди СССР. Л., Недра, 1973.

56. Стратиграфические схемы Урала (докембрий, палеозой). Екатеринбург, 1993,151 л.

57. Стратиграфические схемы Урала (мезозой, кайнозой). Екатеринбург, 1997,27 л.

58. Термины и понятия, используемые при прогнозно-металлогенических исследованиях, под ред. Кривцова А.И., Терентьева В.М. СПб, ВСЕГЕИ,1991.

59. Хаин В.Е. От геологических формаций к лито динамическим комплексам. Вестник МГУ, серия 4 Геология, 1991, №3, с. 18-21.

60. Яковлев С.А., Арсеньев Б.П., Ильин В.П. Интеграция распределенных баз данных на основе сетевых технологий: Учебн. пособие: СПб., Изд.полигр. Центр СПб ГЭТУ (ЛЭТИ), 1998. 68 с.