Справочные сведения. Указатель географических названий

Здесь следует обратить внимание на принцип блочностисистемы, поскольку отдельные логические блоки могут видоизменяться, по­полняться или расширяться, не меняя структуры всей системы.

Тематика, связанная с устойчивым развитием, требует обяза­тельного рассмотрения почти всех тематических сюжетов в дина­мике, что и реализуется в соответствии с принципом эволюционно-сти и динамичности в нашей Атласной информационной системе. В основном это характеристики явлений за базовые временные периоды или годы. По ряду сюжетов для ретроспективного анали-

за разработано несколько тематических анимаций: «Изменение распаханности и лесистости регионов России за последние 300 лет», «Рост сети городов России», «Динамика плотности населения Рос­сии, 1678 — 2011 гг.», «Развитие металлургической промышлен­ности России в XVIII—XXвв.» и «Развитие сети железных дорог (рост и электрификация), XIX—XX вв.», которые составляют пер­вый этап подготовки комплексной анимации «Развитие промыш­ленности и транспорта России». Ведется работа по анимациям «На­селение России», «Изменение административно-территориальных границ России» и др. По существу, это мини-информационные системы. Так, в последнем случае, обратившись к анализу границ, пользователь системы сможет не только узнать, как выглядели границы в XVIII—XXвв., просмотреть их иерархию для отдель­ных частей страны (губернии, уезды, волости), но и проследить историю смены границ за период советской власти и в новейшей истории страны. Можно будет выявить стабильные границы, су­ществующие длительное время, и границы, часто изменяемые, получить справку энциклопедического характера о регионе, биб­лиографическую справку о губернаторе и т. д. Разработана методи­ка для анимирования анаморфоз, в том числе и двухмерных.

Важнейшее приложение системы — разработка сценариев для развития страны и ее регионов. В этом случае реализуется принцип многовариантности, когда конечному пользователю предлагается ряд интересующих его решений, например оптимистические, пес­симистические и т.д. сценарии. В реальной жизни это может быть характеристика тех изменений, которые произойдут при реализа­ции проектов прокладки транспортных коридоров через террито­рию России (железнодорожные магистрали Шанхай —Роттердам через Казахстан с выходом на российские дороги, что не планиру­ется при варианте «шелкового пути»; соединение железных дорог Кореи и Японии с российскими и, как достаточно отдаленная пер­спектива, соединение Китая и СШАжелезнодорожной магистра­лью через Берингов пролив). Интересны варианты строительства нефте- и газопроводов, в том числе различные варианты разви­тия Балтийской системы. Любопытны и анализы теоретически воз­можных сценариев развития, например при полном исчерпании каких-либо ресурсов. Кстати, для будущих поколений нефть и газ могут оказаться не столь уж ценным сырьем, так как технологии энергетики через 100 лет вряд ли будут на них ориентироваться (что, кстати, и было всего лишь 100 лет назад). Но, с другой стороны, появление принципиально иных технологий может затребовать этот же ресурс для совершенно иных целей, например неэнергетичес­кого производства. Сценарии рождают мысли, а они, в свою оче­редь, — новые сценарии. И чем сложнее эти сценарии, тем все больше возникает насущная потребность в интеллектуализации системы, когда экспертные системы и применение нейронных

сетей помогают в условиях большой сложности, зачастую при су­щественной нечеткости задач получать приемлемые результаты.

Очень важны возможности содержательного моделирования (то, что за рубежом стали называть mining modelling) сложных явлений в рамках информационной системы. Основой подобного модели­рования служит комплексный системный подход к моделирова­нию социоэкосистем. Так, пользователь системы сможет смодели­ровать некоторую структуру, управление которой представит вари­анты, ведущие к повышению уровня благосостояния народа или повышению его общественного здоровья как конечного результа­та для многих преобразований с оценкой необходимых затрат для достижения результата. В настоящее время особенно драматична ситуация с продолжительностью жизни мужчин при очень значи­тельном различии данного показателя для мужчин и женщин (что характерно лишь для самых беднейших стран Африки). Однако анализ комплекса показателей позволяет сделать вывод — на ре­шение этой задачи потребуются огромные средства и выполнить ее можно за длительное время, если пытаться улучшить ситуацию через экономические механизмы, поэтому прежде всего надо об­ратить внимание на внеэкономические механизмы, рекомендуе­мые И. А. Гундаревым [2001] и детально проанализированные С. М. Мягковым [2002]. Кстати, здесь очень наглядно проявляется нечеткость в выборе приоритетов (или национальных интересов): к чему же мы стремимся — к сохранению территории, численно­сти населения, повышению уровня жизни населения, а затем уже и ее качества или продолжительности ожидаемой здоровой жизни (ведь вряд ли жизнь инвалида в современных российских условиях можно рассматривать как таковую) и т.д. Может быть надеемся решить эти задачи сразу? Несмотря на то что все они взаимосвя­заны и могут быть направлены на решение одной важнейшей за­дачи, они требуют разных воздействий на социоэкосистему.

Может быть для России (как, впрочем, и для других стран) первостепенным является не экономический подъем и повыше­ние уровня жизни (причем у разных народов и социальных групп приемлемый для них уровень будет разным), а вложение в разви­тие духовной стороны жизни общества (опять же осознавая, что она очень разнообразна и это один из ее положительных момен­тов, так же как био- или этноразнообразие). Без соответствующе­го воспитания (в широком смысле) нельзя говорить ни о каких добровольных ограничениях в том же потреблении, без чего не реализовать идеи устойчивого развития. В свою очередь, духовное развитие требует и подъема образования на всех уровнях, а далее необходима рациональная организация экономики, сосуществу­ющей в гармонии с природой как естественной средой обитания человека и только потом как источник ресурсов и др. Конечно, никто не призывает к тому, чтобы ослабить внимание к экономи-

ке, для всего нужна четкая материальная основа. На региональ­ном уровне, проанализировав, например, фактическое положе­ние жизни коренных и малочисленных народов Севера (прогрес­сирующая алкоголизация, все большая утрата родного языка и т.д.) и сравнив его с положением, характерным для русского народа в настоящее время, можно рассматривать в качестве пес­симистического варианта развития ситуацию, которую мы имеем с этими малочисленными народами (как не прискорбно это при­знавать). Кстати, продолжая эту мысль, С. М. Мягков пишет: «За­падным же экспертам полезно смотреть на социально-демогра­фические процессы в России как на модель процессов, ожидаю­щих страны Запада в недалеком будущем» [2001, с. 11].

Начата работа по созданию рабочего инструментария, позволя­ющего пользователю самому создавать картографические сюже­ты, обращаясь к картографической основе и получая требуемые данные, например через сеть Интернет. Будут развиты средства математического моделирования, прежде всего направленные на разработку различных сценариев перехода регионов страны к мо­делям их устойчивого развития. Финальная стадия проекта, свя­занная с интеллектуализацией всей системы, позволит сформи­ровать полномасштабную систему поддержки принятия решений. Именно совершенствование управления, в том числе и террито­риального (реальное, а не номинальное как сейчас, функциони­рование всех 7 федеральных округов в составе 30 — 40 субокругов и всей системы существующих единиц административно-терри­ториального деления) — одна из первоочередных задач. Причем субокруга следует формировать на базе природных или природно-хозяйственных единиц, что, как писал Н. Н. Моисеев [1999], обес­печит природно-социально-территориальную структурированность государства и увеличит ресурс управления и естественную опору на биосферные системы, такие как ландшафты и биоценозы.

Наконец, следует отметить, что формируемая система должна базироваться и на принципе мультимедийности (многосреднос-ти), что облегчает процесс принятия решений.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение атласной информационной системы.

2. Что такое гипермедийность АИС?

3. В чем проявляется блочность АИС?

4. Какие средства позволяют отображать временные изменения ха­
рактеризуемых географических комплексов?

5. Охарактеризуйте возможную роль экспертных систем в АИС.

6. Перечислите возможности мультимедиа, которые полезны при со­
здании АИС.

7. Дайте примеры создания многовариантных сценариев развития
одного из регионов России.

РАЗДЕЛ VI РЕАЛИЗАЦИЯ ГИС В РОССИИ

ГЛАВА 19 ОТРАСЛЕВЫЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ

ГИС и геология

Типы пространственных задач, которые решаются в геологии с применением геоинформационных систем, можно с достаточ­ной степенью условности разделить на пять групп:

1. Создание всех видов собственно геологических и тематичес­
ких карт.

2. Решение задач геологического прогнозирования.

3. Создание карт распределения геологической продукции и
информации: а) по административным районам; б) по геологи­
ческим структурам.

4. Создание двумерных и трехмерных моделей подсчета запасов
полезных ископаемых и карт в изолиниях.

5. Мониторинг различных аспектов геологической среды.

Все эти виды задач различаются по целям, содержательному наполнению и используемому программному обеспечению.

История вопроса.Еще совсем недавно процедура обработки на ЭВМ геологической информации проводилась с помощью, как минимум, четырех специалистов: геолога, геолога-математика, специалиста по системному анализу, программиста. Т. Лаудон от­мечал: «Геолог интуитивно или обоснованно выявляет закономер­ности, которые описывает или представляет в виде геологичес­кой теории. Геолог-математик отыскивает возможности обобщен­ного выражения геологической мысли, где зависимости и логи­ческие связи представлены в абстрактном виде. Специалист по системному анализу определяет наилучший вариант применения математических методов и ЭВМ, а программист должен предста­вить их в форме машинных программ». В обратном направлении эта цепочка работала при истолковании полученных машинных Результатов.

Часто эта последовательность работала в режиме «испорченно­го телефона», поэтому первые опыты применения математичес­ких методов и ЭВМ в геологии приводили к настолько оторван-

ным от реальной геологии выводам, что вызвали большое недо­верие со стороны специалистов.

Ситуация в корне изменилась с появлением и развитием пер­сональных компьютеров. Этот уникальный аппарат стал незаме­нимым средством для работы геолога. Постоянное расширение программного обеспечения для ПК, дружественные интерфейсы позволяют каждому геологу стать грамотным пользователем ПК. Персональные компьютеры в руках геолога представляют собой надежный инструмент, который дает большие возможности как по созданию геологических отчетов, геологических карт, научных разработок, так и по решению различных модельных задач по те­ории рудообразования, геотектонике, стратиграфии, металлоге­нии и т.д. Лозунг геологов: «Mente et malleo» («Мыслью и молот­ком») может быть дополнен словами «Et computer».

Первые опыты пространственного анализа в геологии (тогда еще в геологии не существовало понятия геоинформационных систем) были проведены в начале 60-х годов XX в. В это время основное внимание исследователей уделялось вопросам разработ­ки отдельных алгоритмов, поискам статистических закономерно­стей. Пространственный анализ сводился к построению карт изо­линий и анализу поверхностей тренда. Это направление интен­сивно развивалось в течение многих лет и в настоящее время пред­ставляет собой мощный инструмент решения сложных модельных задач, таких, например, как создание трехмерных моделей руд­ных тел и подсчет запасов полезных ископаемых в недрах.

В 70 —80-х годах произошел бурный рост применения геоин­формационных технологий для решения задач геологического про­гнозирования. Для прогноза и оценки минерально-сырьевых пер­спектив отдельных территорий и регионов в качестве наиболее важного средства представления данных являлась бумажная гео­логическая карта. На основе карты создавались эвристические модели, в которых пространство использовалось в виде расстоя­ний от определенных геологических объектов до месторождений полезных ископаемых. Таким образом, создавалось пространство свойств. Далее при анализе использовались различные математи­ческие подходы, такие как распознавание образов, классифика­ции и т.д. На основе проведенного анализа создавалась новая кар­та, на которой показывались прогнозные площади, перспектив­ные для открытия месторождений полезных ископаемых. В насто­ящее время это направление развивается в рамках использования полномасштабных ГИС.

В конце 80-х — начале 90-х годов появились компьютерные карты распределения различной геологической продукции или инфор­мации по определенным регионам. Чаще всего при построении таких карт использовались минералоресурсные показатели: запа­сы полезного ископаемого, добыча и др. Также в эти годы геоин-

формационные технологии стали использоваться для создания собственно геологических карт и основанных на них различных производных тематических карт. Это направление интенсивно раз­вивается как в плане создания цифровых моделей карт, так и их подготовки для тиражирования.

С этого, наиболее важного направления использования ГИС-технологий в геологии, начнем свое рассмотрение.

Геологическая съемка.Проведение геологических съемок име­ет следующие цели:

1. Геологическое изучение района и составление геологической
карты.

2. Выявление поисковых признаков и поисковых критериев всех
полезных ископаемых, возможных в геологической обстановке
региона.

3. Составление карты полезных ископаемых и карт распростра­
нения их признаков.

4. Сбор и систематизация информации о геологических услови­
ях освоения района и составление необходимых картографичес­
ких материалов.

5. Прогноз мест возможной локализации месторождений по­
лезных ископаемых и оценка их перспектив.

В состав подготовительных работ входит изучение и критичес­кий анализ фондовых и опубликованных текстовых и картографи­ческих материалов. В этот этап входит также создание текстовых файлов с необходимой описательной информацией, проводится сбор готовых цифровых карт по предшествующим работам и со­здание цифровых и электронных карт фактического материала.

На карту фактического материала выносятся по координатам или визуально на экране монитора важнейшие метрические клас­сы объектов — точечные, линейные и площадные: обнажения ко­ренных пород, площади и линии детального изучения разрезов геологических подразделений, горные выработки, буровые сква­жины, профили геофизических наблюдений, пункты находок ис­копаемых остатков фауны и флоры, пункты археологических на­ходок, источники и колодцы, пункты отбора проб для определе­ния радиологического возраста, химического и минералогичес­кого состава горных пород и руд, их физических свойств и т.д. Содержательная информация по результатам ранее проведенного бурения, изучению коллекций шлифов и образцов горных пород, руд и органических остатков, результатов палеонтологических и геохронологических исследований по будущему району работ и смежным территориям привязывается в виде атрибутивных харак­теристик к соответствующим точечным, линейным и площадным объектам и может быть в любой момент востребована в ГИС.

Создается комплекс цифровых баз данных поисковой изучен­ности района работ.

Важное значение при производстве современных геолого-съе­мочных работ приобретает дешифрирование материалов аэро- и космической съемки (МАКС). В настоящее время их дешифриро­вание производится традиционными методами, результаты дешиф­рирования переводятся в цифровую форму с помощью дигитай­зера. Растровая основа, привязанная к системе координат карты, дешифрируется вручную на экране ПК. При необходимости ис­ходное изображение предварительно подвергается цифровой филь­трации или другим процедурам обработки.

Цифровые карты геофизических полей традиционно обраба­тываются для пересчета полей, выделения аномалий, остаточно­го поля и т.д. Результаты дешифрирования представляются в виде самостоятельных слоев в ГИС.

Полевые исследования осуществляются путем проведения по­исково-съемочных и поисковых маршрутов, аэровизуальных на­блюдений, геофизических, геохимических, геоморфологических, гидрогеологических, петрографических, палеонтологических, стратиграфических и других исследований, проходки и геологи­ческого изучения буровых скважин и горных выработок, выпол­нения различных видов опробования и полевых аналитических работ. Расположение маршрутов и точек наблюдения определяет­ся в зависимости от рельефа, геологической обстановки и данных геофизики, геохимии и др.

Все точки геологических, геоморфологических и других наблю­дений, места отбора шлиховых и других проб, мелкие горные выработки и мелкие скважины привязываются глазомерно или с помощью систем глобального позиционирования (см. гл. 12).

Информация для создания геологических карт собирается при полевых исследованиях и последующей обработке собранного ка­менного и другого материала.

Рассмотрим с позиций формализованного представления дан­ных процесс геологической съемки. Геологическая карта создает­ся на основе топографической карты соответствующего масштаба. В качестве точечного объекта при геологической съемке выступает точка наблюдения или обнажение, которые являются частью гео­логического маршрута. Другим видом точечного объекта является искусственное обнажение: буровые скважины, поверхностные и подземные горные выработки.

Географические координаты точки определяются, как прави­ло, по топографической карте или инструментально с помощью ГСП. Обнажение получает соответствующий номер, который слу­жит идентификатором, объединяющим позиционную и атрибу­тивную составляющие. На основе собранной информации в точке формируются атрибутивные характеристики, в структуре которых присутствуют название горной породы, ориентировка ее в про­странстве, наличие границы геологического тела и т.д. В точке

наблюдения производится отбор каменного материала для даль­нейшего изучения вещества горной породы петрографическими, минералогическими, химическими, спектральными и другими методами. Эти исследования производятся позже и по их резуль­татам создаются новые содержательные характеристики.

На основе точек формируется линия. Линия при геологической съемке отвечает границам геологических тел (или на языке геоло­гов — контактам) и тектоническим нарушениям. Атрибутивная характеристика линии содержит информацию о типе границы и другим показателям.

Замкнутые линии границ геологических тел формируют поли­гоны, отвечающие площадям геологических тел в установленных границах. Формализованное определение геологического тела: часть статического геологического пространства, ограниченного геоло­гической границей [Геологические тела, 1986]. Геологические тела имеют самые разнообразные объемные формы: пласты, штоки, но чаще их форма неправильная. На двухмерной геологической карте отражаются площади, полученные в результате пересече­ния геологического тела топографической поверхностью данной местности. Сформированные полигоны в ГИС объединяются в слои. Слоевая структура геологической карты определяется возрастом геологических тел. Наиболее древние геологические тела образуют нижние слои, более молодые — верхние.

Таковы в общих чертах формализованные с позиций ГИС пред­ставления о геологической съемке. Многочисленная геологичес­кая информация, получаемая в результате полевых геолого-съе­мочных работ, систематизируется и обобщается в виде большого количества баз данных. На ее основе, прежде всего, создаются геологические карты.

В конце 90-х годов в ряде европейских стран все большее при­менение стало находить составление цифровой карты непосред­ственно в поле. Были созданы специальные полевые компьютеры, которые имеют надежную пылевлагозащищенную конструкцию. Полевое назначение компьютера потребовало специфических из­менений в его конфигурации. Компьютер можно носить на поясе. Он имеет хороший цветной дисплей, который позволяет видеть изображения на солнечном свете. В зависимости от интенсивности солнечного света изменяется контрастность изображения.

В качестве программного средства в одном из полевых компью­теров используется система GISPAD-16-бит под Windows. Систе­ма снабжена набором карт, служащих подложкой для создания цифровой модели. Цифровые топографические карты легко им­портируются. Основой является реляционная СУБД Paradox и соб­ственное обеспечение, которое сохраняет необходимое количе­ство векторных объектов. Пользователь-геолог может рисовать век­торные объекты (точки, линии, полигоны) в картографическом

окне с использованием пера и определять их атрибутивные харак­теристики через стандартные входные каналы. Моделирование данных и изображение объектов производится с помощью редак­тора объект-класс, который встроен в GISPAD. GISPADсвязан с системой спутникового определения координат DGPS/GPS, а встроенный интерфейс позволяет выводить точку геологического наблюдения непосредственно на электронной карте, поэтому по­левой геолог сразу определяет свое положение на местности. Ма­териалы предыдущих геологических исследований содержатся в базе данных в виде метатаблиц. Эти данные импортируются из центральной базы данных. Интерфейс пользователя дружествен полевому геологу и позволяет работать с четырьмя типами дан­ных: буровыми скважинами, геологическими обнажениями, гео­логическими разрезами и некоторыми геологическими сведения­ми, а также стандартными данными, которые позволяют геологу в поле решать основную задачу — картографировать точки наблю­дения, которые отсутствуют в центральной базе данных. В комп­лектацию компьютера входит цифровая фотокамера.

Геологические карты.Одной из основных задач использования ГИС-технологий является составление цифровой модели (ЦМ) геологической карты с последующим выводом ее на печатающее устройство в виде традиционной карты.

Этот вид работ является одной из самых сложных геологичес­ких задач, решаемых с помощью ГИС. Практические выгоды от использования цифровых геологических карт: полная системати­зация имеющегося картографического материала с возможнос­тью оценки изученности площади; доступ к программным сред­ствам, автоматизирующим рутинные операции по составлению карт и вплоть до увязки соседних профилей, горных и буровых выработок, дешифрирования аэро- и космоснимков; возможнос­ти оверлея различных слоев; редактирования и внесения правки при появлении новых данных (в идеале при наличии развитых программ интерполяции требуется лишь пополнение слоя факти­ческого материала). Кроме этого, обеспечивается возможность использования геологической графики в любом виде, быстрой смены легенды и раскраски карт, изменения значков на карте; упрощается издание карт; создание производных тематических карт; реализация стандартных операций со слоями: сложение, объеди­нение, анализ различий; упрощается переход от масштаба к мас­штабу, генерализация крупномасштабных карт; реализация про­странственных запросов к базам данных; измерение площадей и расстояний на картах, пространственных сопоставлений; прогно­зирования и др.

В иерархии масштабов геологических карт можно выделить го­сударственные геологические карты масштабов 1: 1 000 000 и 1:200 000, более крупномасштабные карты 1:50 000, 1: 10 000 и

геологические планы 1: 5 000, 1: 2000, 1: 1000. Как правило, боль­шинство геологических карт в настоящее время по-прежнему со­здается в ручном режиме на бумажном носителе с последующей оцифровкой. Ключевыми при переводе процесса геологического картографирования в автоматизированный режим с применени­ем компьютерных технологий остаются проблемы иерархии, струк­турирования и формализации геологической информации.

Базы данных, полученные в процессе геологической съемки, чаще всего по-прежнему сохраняются на бумажных носителях: в полевых дневниках, в различных журналах опробования и т.д. и используются позже, при составлении цифровой модели карты.

Результатом геологической съемки являются текст геологичес­кого отчета, комплект обязательных и специальных карт и других графических приложений, текстовые приложения, отдешифри-рованные и аннотированные аэрофотоснимки и космоснимки. Из других графических приложений необходимо представлять геоло­гические разрезы, документацию и зарисовки керна буровых сква­жин, документацию и зарисовки горных выработок (канав, шур­фов, подземных горных выработок). Из обязательных карт пред­ставляются геологическая карта, карта полезных ископаемых, карта закономерностей размещения и прогноза полезных ископаемых, карта фактического материала по всем видам проведенных работ. Все эти документы начинают представляться в цифровом виде.

Государственные геологические карты. К числу наиболее ком­пьютеризированных процессов геологического картографирования следует отнести создание государственных геологических карт масштабов 1: 1 000 000 и 1: 200 000 [Создание Госгеолкарты-200, 1999; Создание Государственных..., 2001].

В технологии создания геологических карт объединяются: кар­та-основа, база первичных геологических данных, база регистра­ционных данных по месторождениям полезных ископаемых, ЦМ геофизических и геохимических полей, более ранние геологичес­кие карты и т. д. Предусматривается обязательное использование при составлении государственных геологических карт материалов дистанционного зондирования. Оптимальная совокупность этих материалов, а также результатов их обработок и интерпретации, представленная в цифровом и аналоговом видах, составляет ос­нову госгеолкарт.

Главные задачи, которые решаются при этом, заключаются в создании, поддержке и актуализации первичных баз данных, а также словарей, классификаторов, моделей геологических объек­тов и т.д. Важной задачей является создание серийных легенд гео­логических карт. При разработке легенды системность организа­ции информации достигается путем ранжирования картографи­ческих объектов на событийно-временной основе. В содержатель­ном плане легенда состоит из геологического, тектонического, ми-

нерагенического, гидрогеологического, минералоресурсного и других блоков. Последний этап в создании государственных геоло­гических карт — это подготовка карты к изданию, которая вклю­чает импорт цифровых моделей в среду ГИС, их редактирование и оформление, экспорт карты в издательскую систему.

В настоящее время в геологических работах применяются в основном программные продукты компании ESRI, Inc.: Arclnfo, ArcView и Maplnfo. Некоторые отечественные программные про­дукты также достаточно широко применяются при создании ЦМ геологических карт. В области ГИС в качестве примера можно назвать комплекс GeoDraw, GeoGraph ЦГИ ИГРАН, главные преимущества которого — функциональность и невысокая цена. Определенным успехом пользуются отечественные системы ГИС ИНТЕГРО и ГИС ПАРК. Последняя работает под управлением устаревшей операционной системы MS DOS. Это вызывает низ­кую стабильность работы, что связано с особенностями режима работы MS DOS в Windows. Кроме того, затруднен обмен данны­ми с другими приложениями Windows, что вызвано, в частно­сти, другой кодировкой кириллицы. В ГИС ПАРК отсутствуют драйверы для современных плоттеров, что не дает возможности полностью использовать функциональные возможности после­дних моделей (такие, как повышенное разрешение, цветовая палитра, и т.д.)

Делаются попытки создания автоматизированных систем при решении задач геологической картографии. Эти системы помога­ют в реализации ряда технологических цепочек, таких, как созда­ние фундаментальных баз первичных геологических данных, опи­сание легенд госгеолкарты, поддержка информационных стандар­тов, собственно построение госгеолкарты. Однако в целом созда­ние государственной геологической карты является творческим процессом и в основном ведется в интерактивном, диалоговом режиме.

Тематические карты. ЦМ тематических карт создаются на ос­нове геологических карт соответствующего масштаба и имеют за­дачей исследование определенных закономерностей развития зем­ной коры или минералоресурсной базы для определенной террито­рии. Среди тематических карт можно выделить структурно-форма-ционные, литолого-фациальные, тектонические, гидрогеологичес­кие, металлогенические и минерагенические, другие виды карт. Со­здание таких карт не является самоцелью, вся введенная информа­ция в дальнейшем должна использоваться для решения различного типа прогнозных задач, определения перспектив того или иного района в отношении определенного типа полезных ископаемых или для выводов о закономерностях развития земной коры.

Геолого-экономические карты. Наибольшее развитие среди те­матических карт получили геолого-экономические карты. В общем

виде цифровые модели карт состоят из следующих слоев [К. Г. Ста-феев, 2002]:

1. Минерагенический: размещение минерагенических зон и руд­
ных районов для определенных видов полезных ископаемых. Зоны
и районы должны быть тесно увязаны с главными геотектониче­
скими элементами.

2. Минералоресурсный: размещение месторождений с указа­
нием их геолого-промышленных типов, масштабов, степени ос­
военности, способа отработки и экономических показателей.

3. Промышленный: размещение горно-добывающих и перера­
батывающих предприятий, как действующих так и строящихся,
их обеспеченность разведанными запасами, сведения о грузопе­
ревозках минерального сырья, центрах и объемах его потребле­
ния, данные об экспорте и импорте.

4. Административно-экономическое районирование: вся инфор­
мация привязывается к экономическим и административным рай­
онам страны.

5. Инфраструктурный: пути сообщения, магистральные трубо­
проводы и др.

Цифровые модели геолого-экономических карт как составных частей информационно-аналитических систем являются важным элементом минералоресурсной экономической оценки различных по масштабу территорий, начиная от ЦМ геоэкономической кар­ты мира в целом. Далее идут ЦМ геолого-экономических карт Рос­сийской Федерации, федеральных округов и экономических рай­онов, отдельных субъектов федерации, ЦМ геолого-экономичес­ких карт горно-промышленных районов. В настоящее время на­коплен определенный опыт по созданию цифровых геолого-эко­номических карт, которые уже хорошо зарекомендовали себя в качестве мощного средства минералоресурсного анализа.

Цифровые геолого-экономические карты обладают большими преимуществами перед их бумажными аналогами. Применение компьютерных технологий при создании геолого-экономических карт позволяет оперативно учитывать меняющуюся экономичес­кую обстановку и вносить необходимые изменения (т.е. цифровая модель карты является динамической системой). Появляется воз­можность количественного моделирования с использованием про­странственных связей объектов и их экономических характерис­тик. Используя многовариантные модели, можно выбрать опти­мальный вариант планирования, что значительно облегчает при­нятие управленческих решений, дающих определенный экономи­ческий эффект.

Специфической особенностью ЦМ геолого-экономических карт является большое количество внедренных объектов: различных Диаграмм, графиков, таблиц. Как правило, функциональные воз­можности используемых ГИС недостаточны для создания необхо-

димой деловой графики. Графические и табличные внедренные объекты создаются в других системах (например, Microsoft Excel) и затем экспортируются в систему ЦМ геолого-экономической карты с использованием обменных форматов.

Карты изолиний, площадные и объемные модели подсчета запа­сов полезных ископаемых. В этой области применения ГИС-техно-логий в геологии можно выделить два класса задач поверхностно­го и объемного моделирования: простые и сложные.

К группе простых геологических задач относится проблема моделирования поверхности, построенной по данным наблюде­ний по нерегулярной сетке точек. В качестве показателей здесь могут выступать химические составы горных пород, абсолютные отмет­ки почвы или кровли геологических тел, высота, глубина залега­ния, температура, давление и др. Обычно поверхность представ­ляется в виде функции от двух переменных: P=f(x,y)₉где Р — значение показателя в точке с координатами (хиу). При компью­терной обработке данных создается цифровая модель (ЦМ) по­верхности, в которую входит форма представления исходных дан­ных и способ, позволяющий вычислять значение функции в за­данной точке путем интерполирования, аппроксимации или эк­страполяции.

Среди основных способов пространственного моделирования можно выделить: интерполяцию на основе триангуляции Делоне, интерполяцию с помощью аналитических сплайнов (Х)-сплайнов), обобщенную средневзвешенную интерполяцию, кусочно-полино­миальное сглаживание, кригинг.

В качестве программного обеспечения для решения задач про­странственного моделирования используются специальные раз­работки типа MAG, SURFER и др. Ряд полномасштабных ГИС имеют специальные модули для построения карт изолиний и по­верхностного тренда.

К группе сложных задач относятся подсчеты запасов полезных ископаемых и другие информационно-аналитические задачи, ко­торые в силу своего пространственного характера могут решаться с помощью ГИС. Однако специфика решения этих задач требует создания специальных систем, которые иногда называют горно-геологическими информационными системами. Последние по фун­кциональным задачам имеют много общего с традиционными ГИС, но имеют также ряд функциональных особенностей. К их числу принадлежит изначальная ориентировка на решение объем­ных задач, поскольку информация по строению месторождений в недрах имеет трехмерный характер. Далее в этих системах широко применяются комплексы методов математического моделирова­ния для числового описания строения рудных тел. В ГИС этого профиля имеется ряд специальных модулей, необходимых для создания промежуточных крупномасштабных планов и разрезов в

автоматическом режиме, для решения специальных задач подсче­та объемов и запасов, создания календарного планирования и оптимизации добычи. Предусматривается также возможность ви­зуализации динамических моделей для наглядного представления результатов работ.

Этот вид работ является чрезвычайно важным в условиях ры­ночной экономики, когда величина запасов на месторождениях становится переменной и зависит от цены на металл или другую товарную продукцию. Поэтому важно иметь в распоряжении объем­ную ЦМ месторождения, чтобы оперативно учитывать колебания конъюнктуры по тому или другому виду минерального сырья.

Установлено, что увеличение стоимости добычи на 10— 15 % обусловлено недостаточной точностью оконтуривания рудных тел при подсчете запасов. Еще на 10— 15 % стоимость возрастает из-за разубоживания руды в процессе добычи, которое происходит также из-за неправильного оконтуривания рудных тел.

Целый ряд зарубежных и отечественных горно-геологических систем применя