Цифровое геологическое картографирование
Цифровое геологическое картирование — это процесс, посредством которого геологические особенности наблюдаются, анализируются и записываются в полевых условиях и отображаются в режиме реального времени на компьютере или персональном цифровом помощнике (КПК). Основная функция этой новой технологии заключается в создании с пространственной привязкой геологических карт , которые можно использовать и обновлять при проведении полевых работ . [1]
Традиционное геологическое картографирование
[ редактировать ]Геологическое картирование — это процесс интерпретации, включающий множество типов информации, от аналитических данных до личных наблюдений, причем вся информация синтезируется и записывается геологом . Геологические наблюдения традиционно записывались на бумаге, будь то на стандартных карточках, в блокноте или на карте . [2]
Картирование в цифровую эпоху
[ редактировать ]В 21 веке компьютерные технологии и программное обеспечение становятся портативными и достаточно мощными, чтобы выполнять некоторые из наиболее обыденных задач, которые геолог должен выполнять в полевых условиях , например, точное определение своего местоположения с помощью устройства GPS , отображение нескольких изображений ( карт , спутниковых изображений). , аэрофотосъемка и т. д.), нанесение символов простирания и падения , а также цветовое кодирование различных физических характеристик литологии или типа контакта (например, несогласия ) между пластами горных пород . Кроме того, компьютеры теперь могут выполнять некоторые задачи, которые было трудно выполнить в полевых условиях, например, распознавание рукописного ввода или голоса , а также аннотирование фотографий на месте. [3]
Цифровое картографирование оказывает положительное и отрицательное влияние на процесс картографирования; [4] только оценка его воздействия на проект геологического картирования в целом показывает, приносит ли он чистую выгоду. С использованием компьютеров в полевых условиях запись наблюдений и управление базовыми данными кардинально меняются. Использование цифрового картографирования также влияет на анализ данных в процессе картографирования, но не оказывает существенного влияния на сам процесс. [5]
Преимущества
[ редактировать ]- Данные, введенные геологом , могут содержать меньше ошибок, чем данные, записанные клерком по вводу данных .
- Ввод данных геологами на местах может занять меньше времени, чем последующий ввод данных в офисе, что потенциально сокращает общее время, необходимое для завершения проекта.
- Пространственные размеры объектов реального мира и их атрибуты могут быть введены непосредственно в базу данных с возможностью географической информационной системы ( ГИС ). Объектам можно автоматически присваивать цветовую маркировку и символы на основе заданных критериев.
- Множество карт и изображений ( геофизические карты, спутниковые изображения , ортофотоснимки и т. д.) можно легко переносить и отображать на экране.
- на следующий день Геологи могут загружать файлы данных друг друга для полевых работ в качестве справочных материалов.
- Анализ данных можно начать сразу после возвращения с поля, поскольку база данных уже заполнена.
- Данные можно ограничить с помощью словарей и раскрывающихся меню, чтобы обеспечить систематическую запись данных и не допустить забывания обязательных данных.
- На местах могут быть предоставлены трудосберегающие инструменты и функциональные возможности, например контуры конструкции «на лету» и 3D-визуализация.
- Системы могут быть подключены по беспроводной сети к другому цифровому полевому оборудованию (например, цифровым камерам и сенсорным сетям).
Недостатки
[ редактировать ]- Компьютеры и сопутствующие предметы (запасные аккумуляторы, стилус, фотоаппараты и т. д.) необходимо носить с собой в поле .
- Ввод полевых данных в компьютер может занять больше времени, чем их физический ввод на бумаге, что может привести к увеличению продолжительности полевых программ.
- Данные, введенные несколькими геологами, могут содержать больше несоответствий, чем данные, введенные одним человеком, что к базе данных затрудняет запросы .
- Письменные описания передают читателю подробную информацию через образы , которые не могут быть переданы теми же данными в анализируемом формате.
- Геологи могут быть склонны сокращать текстовые описания, поскольку их трудно вводить (почерком или распознаванием голоса ), что приводит к потере данных.
- не существует Оригинальных печатных карт полей или примечаний для архивирования . Бумага — более стабильный носитель, чем цифровой формат. [6]
Образовательное и научное использование
[ редактировать ] | в этой статье Использование внешних ссылок может не соответствовать политике и рекомендациям Википедии . ( Апрель 2022 г. ) |
Некоторые университеты и преподаватели средних учебных заведений интегрируют цифровое геологическое картирование в классную работу. [7] Например, проект GeoPad [1] описывает сочетание технологий, преподавания полевой геологии и геологического картирования в таких программах, как полевой лагерь геологии государственного университета Боулинг-Грин . [2] (Италия) В Университете Урбино с 2006 года методы полевого цифрового картографирования интегрированы в курсы наук о Земле и окружающей среде [3] [4] .Программа MapTeach предназначена для предоставления практического цифрового картографирования учащимся средних и старших классов. [5] Архивировано 25 июня 2009 г. в Wayback Machine. Проект SPLINT [6] в Великобритании использует систему картографирования полей BGS как часть своей учебной программы.
Технологию цифрового картографирования можно применять для традиционного геологического картирования, рекогносцировочного картирования и изучения геологических объектов. На международных встречах по цифровому сбору полевых данных (DFDC) крупные геологические службы (например, Британская геологическая служба и Геологическая служба Канады ) обсуждают, как использовать и развивать эту технологию. [7] Многие другие геологические службы и частные компании также разрабатывают системы для проведения научного и прикладного геологического картирования, например, геотермальных источников. [8] и шахты. [9]
Оборудование
[ редактировать ]Первоначальная стоимость цифровых геологических вычислений и вспомогательного оборудования может быть значительной. Кроме того, оборудование и программное обеспечение время от времени необходимо заменять из-за повреждений, утери и устаревания. Продукты, поступающие на рынок, быстро прекращаются по мере развития технологий и интересов потребителей. Продукт, который хорошо подходит для цифрового картографирования, может быть недоступен для покупки в следующем году; однако тестирование нескольких марок и поколений оборудования и программного обеспечения непомерно дорого. [5]
Общие существенные особенности
[ редактировать ]Некоторые особенности цифрового картографического оборудования являются общими как для съемочного или рекогносцировочного картографирования, так и для «традиционного» комплексного картографирования. Сбор менее объемных данных рекогносцировочного картирования или данных исследований в полевых условиях может быть выполнен с помощью менее надежных баз данных и программ ГИС, а также оборудования с меньшим размером экрана. [10] [11]
- Устройства и программное обеспечение интуитивно понятны в освоении и просты в использовании.
- Прочность , как правило, определяется военными стандартами ( MIL-STD-810 ) и степенью защиты от проникновения.
- Водонепроницаемый
- Экран легко читается при ярком солнечном свете и в дни серого неба.
- Съемные статические карты памяти можно использовать для резервного копирования данных.
- Память на борту подлежит восстановлению
- Дифференциальная коррекция в реальном времени и с постобработкой для GPS местоположений
- Портативная батарея со сроком службы не менее 9 часов при практически постоянном использовании.
- Можно менять батарейки в полевых условиях
- Аккумуляторы не должны иметь « памяти », как, например, у NiCd.
- Плата за использование нетрадиционных источников энергии (генераторов, солнечных батарей и т. д.)
- Беспроводная связь в реальном времени с GPS или встроенным GPS
- Беспроводная связь в реальном времени между компьютером, камерой и другими периферийными устройствами
- USB-порт (ы)
Особенности, необходимые для сбора традиционных геологических наблюдений
[ редактировать ]Лишь недавно (в 2000 году) стало доступно оборудование и программное обеспечение, которое может удовлетворить большинству критериев, необходимых для цифрового сбора «традиционных» картографических данных.
- Экран размером примерно 5 × 7 дюймов (130 × 180 мм) — компактный, но достаточно большой, чтобы видеть объекты карты. В 2009 году некоторые традиционные картографические работы проводились на КПК .
- Легкий вес — в идеале менее 3 фунтов.
- Транскрипция в цифровой текст с помощью рукописного ввода и распознавания голоса.
- Может хранить абзацы данных (текстовые поля).
- Может хранить сложную реляционную базу данных с раскрывающимися списками.
- Операционная система и оборудование совместимы с надежной программой ГИС .
- Память не менее 512 МБ.
Технология
[ редактировать ]История
[ редактировать ]| Доступен год(а) | Имя полевой системы | Базовое программное обеспечение | Используемое оборудование | Ссылка |
|---|---|---|---|---|
| 1989–1992 | МЕРЛИН | БГС на заказ | Карманный компьютер EPSON EHT400E | |
| 1991-1999? | ПОЛЕВОЙ ЛОГ | Автокад , Полевой рабочий | Apple Newton КПК | [12] |
| 1998–2000 | G-Карта | Esri Arc-View | ПК и веб-интерфейс | Эни-Темарс |
| 2000 – настоящее время | Георедактор | Esri Arc-View | ПК | [14] |
| 2001?–2002? | ГеоЛинк | Геолинк | неизвестный | [11] |
| 2002–2010 | МИДАС | Специализированная база данных ESRI ArcPAD и BGS. | КПК iPAQ | [15] |
| 2002 – настоящее время | Геопад | ArcGIS ESRI, Microsoft OneNote и т. д. | Защищенные планшетные ПК и планшетные ПК | [16] |
| 2004 – настоящее время | Геомаппер | ArcGIS от ESRI | Защищенные планшетные ПК и планшетные ПК | [14] |
| 2004–2008 | Карта IT (больше не доступна) | Карта ИТ | Защищенный планшетный ПК | [17] |
| 2006–2008 | Помощник по геологическим данным (GDA) | настроенный ArcPad 6.0.3 ( ESRI ) | Прочный КПК | [20] |
| 2001–2010 | Аркпад | ESRI ArcPad от | Защищенный КПК или планшетный ПК | [11] |
| 2002?–2010 | Геомаппер | PenMap [9] | Защищенный КПК или планшетный ПК | |
| 2006?–2010 | SAIC ГеоРовер | для ESRI ArcGIS Расширение | Защищенный КПК или планшетный ПК | [10] |
| 2003–2010 | GAFAG GeoRover (имя защищено в Европе) | Мобильная геолого-информационная система | КПК повышенной прочности, планшетный ПК, настольный ПК, ноутбук | [11] |
| 2000?–2010 | БГС-СИГМАмобильный [12] | Индивидуальные ArcGIS , MS Access , InfiNotes | Защищенный планшетный ПК | [13] |
| 2008 – настоящее время | В Би | Построен на основе uDig [14] | Планшетный ПК (защищенный или нет), настольный ПК, ноутбук (системы Win, Mac или Linux) | [15] |
| 2011 – настоящее время | Полевое перемещение [16] | Движение Мидленд-Вэлли | Планшетный ПК (защищенный или нет), настольный ПК, ноутбук (Windows XP или более поздняя версия) | |
| ??-Подарок | QField | QGIS | Планшет или смартфон | https://qfield.org/ |
Программное обеспечение
[ редактировать ]Поскольку каждый проект геологического картирования охватывает территорию с уникальной литологией и сложностью, а каждый геолог имеет уникальный стиль картирования, ни одно программное обеспечение не является идеальным для цифрового геологического картирования из коробки. Геолог может либо изменить свой стиль отображения в соответствии с доступным программным обеспечением, либо изменить программное обеспечение в соответствии со своим стилем отображения, что может потребовать обширного программирования. По состоянию на 2009 год [update]Доступное программное обеспечение для геологического картирования требует некоторой настройки для конкретного проекта геологического картирования. Некоторые геологи/программисты, занимающиеся цифровыми картами, предпочли вместо этого полностью настроить или расширить ArcGIS ESRI . На встречах по сбору цифровых полевых данных, таких как Британская геологическая служба в 2002 году [17], некоторые организации согласились поделиться опытом разработки, а некоторые программные системы теперь доступны для бесплатной загрузки.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Крамер, Джон (2000). «Цифровые картографические системы для сбора полевых данных» . Методы цифрового картографирования '00 - Материалы семинара . Геологическая служба США. Отчет об открытом файле 00-325.
- ^ Барнс, Джон; Лайл, Ричард (2004). Основное геологическое картирование . Чичестер, Западный Суссекс PO19 8SQ, Англия: John Wiley & Sons Ltd., стр. 1–204. ISBN 978-0-470-84986-6 .
{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) - ^ Спринкел, Дуглас; Браун, Кент (2008 г.), «Использование цифровых технологий в полевых условиях» (PDF) , примечания к обзору , 40 (1): 1–2.
- ^ Маккаффри, К.; Джонс, Р.; Холдсворт, Р.; Уилсон, Р.; Клегг, П.; Имбер, Дж.; Холлиман, Н.; Тринкс, И. (2005), «Открытие пространственного измерения - цифровые технологии и будущее полевых исследований в области геонаук» (PDF) , Журнал Геологического общества, Лондон , 162 (6): 927–938, Бибкод : 2005JGSoc.162. .927M , CiteSeerX 10.1.1.126.8297 , doi : 10.1144/0016-764905-017 , S2CID 46371739
- ^ Jump up to: а б Эти, Дженнифер; Фриман, Лоуренс; Вудс, Кеннет (2008 г.), «Переход от традиционного к цифровому картированию: поддержание качества данных при одновременном повышении эффективности геологического картирования на Аляске» , Информационный бюллетень 2008-2 , Отдел геологических и геофизических исследований Аляски, стр. 1–12.
- ^ Маркум, Дина; Фридлендер, Эми (май 2003 г.), «Хранители разрушающейся культуры: чему цифровая сохранность может научиться из истории библиотеки», D-Lib Magazine , 9 (5), doi : 10.1045/май 2003 г.-фридлендер
- ^ Берк, Дэйв; Добыча, Джейн; Рид, Роберт (2006). Влияние планшетных ПК и перьевых технологий на образование: эпизоды, оценки и направления на будущее . Издательство Университета Пердью. стр. 1–200 . ISBN 978-1-55753-434-7 .
- ^ Кулбо, Марк; Сладек, Крис; Кратт, Крис; Эдмондо, Гэри (29 августа – 1 сентября 2004 г.), «Цифровое картографирование структурно контролируемых геотермальных объектов с помощью устройств GPS и карманных компьютеров» (PDF) , Материалы ежегодного собрания Совета по геотермальным ресурсам, транзакции , том. 28, Палм-Спрингс, Калифорния, стр. 321–325, заархивировано из оригинала (PDF) 28 мая 2010 г.
- ^ Монтеро, Ирен; Бримхолл, Джордж; Альперс, Чарльз; Суэйзи, Грегг (15 февраля 2005 г.), «Характеристика пустых пород, связанных с кислотным дренажем на шахте Пенн, Калифорния, с помощью наземной спектроскопии отражения в видимом и коротковолновом инфракрасном диапазоне с помощью цифрового картирования» , Chemical Geology , 215 (5) : 453–472, Бибкод : 2005ЧГео.215..453М , номер документа : 10.1016/j.chemgeo.2004.06.045.
- ^ Клегг, П.; Бручиателли, Л.; Домингос, Ф.; Джонс, Р.; Де Донатис, М.; Уилсон, Р. (2006), «Цифровое геологическое картографирование с помощью планшетного ПК и КПК: сравнение» (PDF) , Computers & Geosciences , 32 (10): 1682–1698, Bibcode : 2006CG.....32.1682C , doi : 10.1016/j.cageo.2006.03.007
- ^ Jump up to: а б с Эдмондо, Гэри (2002). «Цифровое картографирование геологических полей с использованием ArcPad» . Методы цифрового картографирования '02 - Материалы семинара . Геологическая служба США. стр. 129–134. Отчет из открытого файла 02-370.
- ^ Бродарич, Боян (1997). «Сбор и обработка полевых данных с помощью GSC FIELDLOG v3.0» . Методы цифрового картографирования '97 . Геологическая служба США. стр. 77–81. Отчет из открытого файла 97-269.
- ^ Бродарич, Боян (февраль 2004 г.). «Разработка GSC FieldLog: основанное на онтологиях программное обеспечение для компьютерного картирования геологических месторождений». Компьютеры и геонауки . 30 (1): 5–20. Бибкод : 2004CG.....30....5B . дои : 10.1016/j.cageo.2003.08.009 .
- ^ Jump up to: а б Уокер, Дж.Д., и Блэк, Р.А., 2000, Картирование обнажения: Geotimes, vol. 45, нет. 11, с. 28-31. «Цифровое картографирование полей, факультет геологии Канзасского университета» . Архивировано из оригинала 28 августа 2008 г. Проверено 5 августа 2013 г.
- ^ Джордан СиДжей, Би Э.Дж., Смит Н.А., Лоули Р.С., Форд Дж., Ховард А.С., Лакстон Дж.Л. (2005). «Разработка систем сбора цифровых полевых данных для выполнения картографических требований Британской геологической службы» . ГИС и пространственный анализ: Ежегодная конференция Международной ассоциации математической геологии . Том. 2. Торонто. стр. 886–891.
- ^ Кноп, Питер А.; ван дер Плюйм, Бен (2006). «GeoPad: полевое научное образование с поддержкой планшетного ПК». (PDF) . В Берке, Дэйв; Добыча, Джейн; Рид, Роб (ред.). Влияние ручочных технологий образования: виньетки, оценки и будущие направления . Издательство Университета Пердью.
- ^ Де Донатис, М.; Бручиателли, Л.; Сусини, С. (2005). «MAP IT – программное решение ГИС/GPS для цифрового картографирования» . Методы цифрового картографирования '05 — Материалы семинара . Геологическая служба США. стр. 97–101. Отчет открытого файла за 2005-1428 гг.
- ^ Де Донатис, Мауро; Бручиателли, Л. (июнь 2006 г.), «MAP IT: программное обеспечение ГИС для картографирования полей с помощью планшетного компьютера», Computers & Geosciences , 32 (5): 673–680, Bibcode : 2006CG.....32..673D , дои : 10.1016/j.cageo.2005.09.003
- ^ Браун, Кент; Спринкель, Дуглас (2008). «Картирование геологических полей с помощью защищенного планшетного компьютера» (PDF) . В Соллере, Дэвид Р. (ред.). Методы цифрового картографирования '07 — Материалы семинара . Геологическая служба США. стр. 53–58. Отчет открытого файла за 2008-1385 гг.
- ^ Томс, Эван; Хаугеруд, Ральф (2006), «GDA (Geologic Data Assistant), расширение ArcPad для геологического картирования: код, предварительные условия и инструкции» , Геологическая служба США , стр. 1–23, отчет об открытом файле, 2006–1097 гг.
- ^ Бримхолл, Джордж; Ванегас, Абель (2001). «Устранение барьеров в научном рабочем процессе на пути внедрения цифровых геологических карт с помощью универсальной программы GeoMapper и визуального пользовательского интерфейса» . Методы цифрового картографирования '01 - Материалы семинара . Геологическая служба США. Отчет из открытого файла 01-223.
- ^ Бримхолл, Г.; Ванегас, А.; Лерч, Д. (2002). «Программа GeoMapper для безбумажного картографирования полей с бесшовным созданием карт в ESRI ArcMap и GeoLogger для сбора данных о буровых скважинах: приложения в геологии, астрономии, восстановлении окружающей среды и моделях рельефа» . Методы цифрового картографирования '02 - Материалы семинара . Геологическая служба США. стр. 141–152. Отчет из открытого файла 02-370.
- ^ Джордан, Колм (10–13 мая 2009 г.). «SIGMAmobile, система цифрового картографирования полей Британской геологической службы в действии» (PDF) . Методы цифрового картографирования '09 . Моргантаун, Западная Вирджиния.
- ^ Де Донатис, Мауро (10–13 мая 2009 г.). «BeeGIS: новая многоплатформенная полевая ГИС с открытым исходным кодом» (PDF) . Методы цифрового картографирования '09 . Моргантаун, Западная Вирджиния.
- ^ Бонд, Клэр; Клелланд, С.; Батлер, Р. (31 октября – 3 ноября 2010 г.). «Применение методов цифрового картографирования к классическим геологическим областям на северо-западе Шотландии и во французских Альпах - помощь в прогнозировании структурной геологии посредством 3D-визуализации и построения моделей» . Ежегодное собрание GSA в Денвере, 2010 г. (Аннотация). Денвер, Колорадо.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Государственного университета Боулинг-Грин Цифровое геологическое картирование
- Программа цифрового геологического картирования в Отделе геологических и геофизических исследований Аляски (DGGS)
- Материалы семинара по методам цифрового картографирования
- Система интегрированного геонаучного картографирования (SIGMA) [18] в составе Группы наблюдения и мониторинга Земли и планет] [19] Британской геологической службы
- [20] - Цифровое геологическое картирование в Геологическом университете Канзаса.
- Проект Geopad - Информационные технологии для полевого научного образования и исследований
Ричардсон Геологический консалтинг
- ГИС-картирование - ГИС-картографическая информация для разведки полезных ископаемых.