Построение моделей - графики, колонки, разрезы и карт на ПЭВМ - Геоинформатика

Большие возможности ЭВМ или ПЭВМ, опыт и успехи программирования создали предпосылки к автоматизации таких процессов, как построение и конструирование. Основной и важной задачей здесь является создание соответствующего математического обеспечения, которая усложняется тем, что большинство процессов в построения, в конструировании и вообще в технической подготовке производства трудно формализуемы.

Целью нашей работы является показать пути и методы алгоритмического решения трудно формализуемых задач.

В общем виде графическое и картографическое изображение параметров определяется в следующем виде

G = F (X, У, Z, T),

Где Х и У характеризуют координаты точек на карте; Z = Z (Z1, Z2,.., Zk) - геологические параметры и показатели, связанные с координатами точек Zi = f(х, у); функция Т = Т (t1, t2,...,tk) фиксирует временный аспект, характеризующий состояние объектов в определенный момент или изменение во времени.

Функциональ F показывает математическую обусловленность картографических моделей.

Исходя из выше изложенного, класс аналитических карт можно представить в виде

Za = f (x, у),

Где Za - тематическая нагрузка аналитической карты. При этом возможны два случая: характеристика Za получается сплошным обследованием территории или в отдельных ее точках. В первом случае задача сводится к объяснению сложившегося пространственного распределения. Для этого устанавливаются конкретные алгебраические формы, являющиеся частными случаями функции (2.94), но позволяющие описать объекты картографирования; затем алгебраическую запись преобразовывают в тождественную графическую модель, в которой Za выражается размером, формой, цветом или другими признаками графических символов.

Рассмотренные в предыдущих пунктах методы интерполяции позволяют получить значения геологических признаков в узлах регулярной сети, т. е. построить так называемую числовую модель. Она очень удобна для проведения дальнейших расчетов, однако, как и ранее, для анализа и качественных оценок геологических данных совершенно необходимо представление имеющихся материалов в графической форме. Автоматическое построение изолиний состоит в определении их следа на сторонах регулярной сети и в соединении этих точек исполнительным устройством графопостроителей (создание подпрограммы и использования кодовых программ графопостроителей).

Картографическим изображениям свойственны основные черты любой модели: отвлечение от целого для исследования части; упрощение, состоящее в отказе от учета множества характеристик и связей и в сохранении наиболее существенных; обобщение, предполагающее выделение общих признаков и свойств, и др. (Салицев К. А., 1976). Отобрать главное, существенное и целенаправленно обобщить его - такова суть картографической генерализации.

В настоящее время математическая формализация процессов генерации еще слабая часть общей проблемы автоматизированного построения и создания карт, т. е. необходимо разработать специальные алгоритмы и программы, с помощью которых решаются задачи дифференциации территории по комплексу показателей, деление изучаемой множества объектов на заданное число классов и др.

В настоящее время преодолеть трудности генерализации помогает ПЭВМ, с помощью которых картограф оперативно включается в работу автоматизированной системы для корректировки картографического изображения.

Выделяются два уровня использования ПЭВМ и автоматических графопостроителей в картографии. К первому уровню относится ПЭВМ - картографирование, которое ограничено работой на ПЭВМ и принадлежит им принтеров, АЦПУ и графопостроителей. Ко второму уровню относится автоматическая картография, использующая более сложные и дорогостоящие автоматические приборы для изготовления оригиналов карт в их традиционном виде.

Картографическое изображение параметра можно получить на ПЭВМ в виде карт изолиний, картограмм и в обычных формах геологических карт (с цветными изображениями).

Алгоритмы построения карт полей геологических показателей на основе интерполяционных полиномов и моделей на ЭВМ расмотрены во многих работах, позтому их не будем рассматривать в этой, работе но следует описать некоторые графические ППП и автоматизированные системы построения карт и графиков с появлением ПЭВМ. Все программы выше указанных задач построения карт изолиний в настоящее время переведены на ПЭВМ на языках Бейсик и Фортран.

Появились графические ППП GRAFIT, SURFER и дp. для ПЭВМ типа IBM PC/XT (AT). Эти пакеты программ позволют в диалоговом pежиме построить графики, гистограммы, диаграммы, карты в изолиниях и поверхности геологических параметров. На экране монитора графиков или карт можно отредактировать, посмотреть их из разных сторон рисунка, написать названия осей координать и рисунка и др. сервисные обслуживания. В конечном итоге графики или карты геологических параметров можно выводить на принтер или на графопостроитель в необходимом масштабе учитывая размеров принтера и графопостроителя.

Интересные возможности представляется пользование в математико-картографическом моделировании безинтервальных шкал, которые значительно повысят информативность и детальность картографического изображения.

Алгоритм составления картограмм на ПЭВМ состоит из следующих операций:

    - отмечается прямоугольник координатной сетки, в которой вписывает ся район картографирования; - на сетку территориального деления накладывается координатная сетка квадратов (прямоугольников), соответствующая вертикальному и гори-зонтальному шагу печатающего устройства; - каждой ячейке ( квадрату, прямоугольнику) присваивается кодовое обозначение вводимой картограммы, например кодовой номеp паpамет pа в классификаторах (002 - суглинок, 004 - супесь, 005 - глина и др.). Ячейки, лежащие за пределами картографируемой территории, а также "пустые" не неcущие нагрузки, кодируются нулем; - закодированные ячейки образуют матрицу размером m х n, которая фиксирует местоположение территориальных единиц; - если элемент матрицы Zij = 0, т. е. Zij соответствует одному из кодовых номер моделируемого параметра, то на его место записывается значение картографируемого показателя (например на экране монитора она цветом показывается, а на графопостроителе цветными штриховками обозначается); - все значения картографического показателя относятся к интервалам шкалы картографирования; в зависимости от того, в какой интервал попадает каждое значение, вместо него записывается код этого ин тервала. Интервалы шкалы кодируются своими номерами (классификато ры кодов); - на принтер или графопостроитель при помощи специальной программы рисуется матрица Z - в виде карты.

Такие картограммы составляются при построении литологического строения толщи пород нескольких глубин (слоев), результатов аэрокосмических исследований (гидрогеологические и инженерно-геологические процессы - засоление, забалачивание, солончаки, эоловые пески и их динамика изменения во времени и др.

Рассмотрим теперь алгоритмы построения карт показателей, когда имеем ее матрицу Xij (i=1,k, j=1,n) - значений расположенные в регулярной сетке координат. Необходимо построить карту по заданному шагу интервала или поиск по эталонам (интервалам) и определить площадь распределения интервалов в карте. При этом не будем строить карту показателя в виде изолиний, а в виде контурах (областей). Они на экране монитора показываются с разными цветами, а при выводе на гpафопостpоитель в виде штриховок.

Регулярно расположенные матрицы показателей получаются при интерполяции их данных и при дешифрировании аэрокосмических снимок или пpи вводе этих снимок и карт на ПЭВМ с помощью скайнеров и гpафических пакетов.

Построения таких карт показателей осуществляет методом треугольника.

В настоящее время современные ПЭВМ типа IBM PC/AT или ХТ позволяют построить геологические карты в таком виде, в каком они и есть.

При построении таких карт основными ин формациями являются качественные и количественные. Количественные информации как вводить, обрабатывать и построить их карт на ПЭВМ мы уже знаем. Рассмотрим вопросы ввода в ПЭВМ качественные информации (схемы, карты): разные геолого-экологические границы, реки, населенные пункты, тексты и др. обозначения. Для ввода таких информацией на ПЭВМ существуют ряд графические редакторы, котоpые позволяют нарисовать картинки (схемы, карты) с помощью мыши или специальных клавиш клавиатуры машины и запоминаются в виде файлов. Например, при составлении карты фактического материала исследуемой территории с помощью графического редактора нарисуем границы объекта и геологических тел, горы, реки, коллекторы, населенные пункты и условные обозначения.

Далее, в карте фактического материала кроме этих границ и обозначений должны быть выработки: шурфы, скважины, точки наблюдения и др. Эти информации количественные, поэтому они берутся из базы данных. Таким образом, карту фактического материала исследуемой территории построим из двух информацией: качественный и количественный. Следует отметить, что если в вашем комплекте машины имеется скайнер, то можно вводить карту через скайнеры и записать ее в виде файла.

Построениея типовых литологических колонок (районов, подрайонов, участков и выработок) и геолого-литологических разрезов по линии профилей осуществленно на текстовом режиме СУБД CLIPPER 5.

Для постоения геолого-литологических колонок и разрезов необходимо информации о геолого-литологических строениях исследуемой территории по глубине: номер слоя, глубина ( от, до), название и описание породы (название породы берется из классификаторов). При запросе геолого-литологической колонки выработки или района и др. на экране монитора в виде таблицы выдаются выше описанные данные колонки и рисуется колонка с разными цветами и обозначениями литологических разновидностей пород.

При построении геолого-литологического разреза по линии профиля обобщаются данные геолого-литологических строений толщи породы выработок (шурфов, скважин и др.) попавшие в этот профиль и логико математическим методом строится разрез (методом оценки и сходства однородных геологических тел (областей).

Похожие статьи




Построение моделей - графики, колонки, разрезы и карт на ПЭВМ - Геоинформатика

Предыдущая | Следующая