Создание цифровых моделей геофизических карт в среде ГИС ArcView

Создание цифровых моделей геофизических карт в среде ГИС ArcView

Основной задачей этой работы является попытка описания полной и корректной цифровой модели (ЦМ) геофизической карты или комплекта карт и, также, представление методики и разработанных программных средств для создания иной.

Предлагаемый процесс создания ЦМ и оформления авторского макета карты реализован на основе следующих программных средств: ArcView GIS 3.2 (ESRI Inc.), стандартного модуля Spetial Analyst (v.1.1) и модулей IMP_EXP, ISOMAP, GeoDraw, PALETTE, EXAMINATE, SLOM, CALC, GRD_SA, GRDGRAD, GRAPHICS, PROFILE, SECTION, являющихся разработками автора. Также в процессе используются, но не являются обязательными, программы SURFER (Golden Software), EXCEL (Microsoft Corporation), Unimap (ВИРГ), CorelDraw (Corel Corporation), скрипты в среде EXCEL и CorelDraw, разработанные автором.

В состав ЦМ, по мнению автора, должны входить следующие компоненты (компоненты, помеченные *, не являются обязательными):

База данных фактического материала (наблюденные, рассчитанные геофизические данные)*; База данных рассчитанных объектов карты: линейные, полигональные, точечные и пр. объекты; Текст объяснительной записки с рисунками, схемами и пр. *; Демонстрационный проект; Описание ЦМ.

Одной из основных геофизических карт является карта изолиний. Карта изолиний может быть нарисована на бумаге и векторизована, выполнена как компьютерный рисунок (вручную, программой SURFER, в программе Unimap и др.), сформирована непосредственно в ArcView. Для последнего способа необходимы исходные или обработанные геофизические данные в виде информации в точках наблюдений или рассчитанного грида.

Для импорта информации в среду ArcView предназначен Модуль IMP_EXP. В него входят программы импорта графической информации (рисунков) в формате DXF с привязкой к географическим координатам, MIF/MID, FIN, ASC и пр. А также программы импорта геофизических полей в формате GRD (SURFER), наблюденных точек и профилей в форматах DAT, MVF, CATALOG, MAG и др. В последнем случае грид и/или изолинии рассчитываются в ArcView с помощью стандартного модуля Spatial Analyst.

После того, как изолинии построены и идентифицированы, создается, корректируется и проверяется топология линейной темы (программы TopoCreate, EditTopoLine). Рассчитываются и идентифицируются, так называемые, изополигоны, то есть полигоны, границами которых являются выбранные изолинии и границы картируемого участка (программы PolyBuild, IdByGRID, IdByPoints, IdByLines). Настраиваются легенды, строится шкала (программа Scale). Производится оформление карты: подписываются изолинии, наносятся бергштрихи (программы SET, CONTROL, LABEL, BERG, ROT180). Все перечисленные выше программы входят в состав Модуля ISOMAP. Для оформления карт используются также программы модуля GeoDraw: RAMKA – программа построения различных рамок, SETKA – программа нанесения линий параллелей и меридианов, а также линий и отметок, заданных в пересчитанных прямоугольных и относительных координатах, SPACE – программа расчета «пробелки» - выделения береговой линии. Для настройки легенды может быть использован Модуль PALETTE, с помощью которого формируются типы линий, варианты штриховок, цвета, цветовые интервалы, осуществляющие плавные переход от одних цветов к другим по указанному правилу.

Для определения корректности ЦМ проверяются следующие моменты:

Соответствие фактического материала объектам ЦМ; Структура и содержимое таблиц, входящих в ЦМ, связи между ними, отсутствие дублирующей информации в таблицах; Соответствие топологии и атрибутивной таблицы для каждой темы; Увязка цифровых моделей карт на границах соседних участков (листов) по геометрии и по таблицам; Соответствие тем одного вида друг другу.

Эту проверку можно произвести с помощью программ модуля EXAMINATE. Для проверки корректности и при передаче ЦМ было бы не лишним составить подробное описание цифровой модели (или проекта ArcView). В этом документе необходимо отразить следующее: состав проекта (виды, компоновки, скрипты, таблицы, диаграмы и пр.), описание каждого документа, входящего в состав проекта (для видов – темы, файлы, типы, назначения, для компоновок – виды, масштабы, размеры и т. д.), связи между документами проекта. Сам проект может быть настроен как демонстрационный.

Надо сказать, что процесс создания геофизической карты от исходных данных до авторского макета включает обработку исходных данных, расчет и трансформации полей. Конечно же, обработка реализована в специальных программах и комплексах и данные, передаваемые в ArcView, подвергались этой обработке. Но для удобства некоторые процессы из графа обработки были перенесены в среду ArcView. Это позволяет использовать внутренние возможности ArcView для преобразования координат, для доступа и выбора данных, визуализации и совмещения различной информации. Обработка производится в среде ArcView, а возможности настройки интерфейса ArcView позволяют индивидуально оборудовать рабочее место геофизика, техника, картографа необходимыми программами и модулями. Для обработки геофизических данных в ArcView разработаны следующие модули:

SLOM

– решение прямой задачи гравиметрии в трехмерном варианте с градиентно-слоистым распределением плотности модели при нерегулярной системе исходных данных;

CALC

– математические манипуляции над параметрами наблюденных точек (сглаживания, фильтры, интерполяции, аппроксимации и пр.);

GRD_SA

– расчет значений параметров наблюденных точек по гридам;

GRDGRAD

– действия над гридами (расчет полного горизонтального градиента поля и пр.).

Помимо карт изолиний в комплекты геофизических карт и рисунков входят карты графиков, графики, разрезы и пр. Для формирования этих карт предназначены Модули GRAPHICS, PROFILE, SECTION.

Оформление карт, графиков, разрезов возможно полностью осуществить в среде ArcView, но не всегда это является удобным. Поэтому автором была разработана методика передачи карт, схем, графиков, разрезов и пр. из ArcView в графические редакторы, в частности, в CorelDraw (программа toMIF из модуля IMP_EXP, скрипт MIFCDR). Причем данные передаются не только в виде рисунка, а как элементы ГИС: с информацией из таблиц, идентификаторами, значениями, которые сохраняются в CorelDraw. А затем при помощи разработанных скриптов с этой информацией можно работать в CorelDraw: делать выборки, выделения, повороты, смещения объектов, оценивая их не только геометрически, но и качественно. Таким образом, процесс оформления рисунка в CorelDraw становится простым и быстрым.

Предложенная методика возможно с некоторыми дополнениями и изменениями может быть использована для построения геологических карт.

Е. Г. Васильева (МАГЭ)