Geologia – Informacja – Środowisko
Dodatek lobbingowy do „RZECZPOSPOLITEJ”
opracowany przez Państwowy Instytut Geologiczny – www.pgi.gov.pl
17 grudnia 2007 r.
Geologiczne modele przestrzenne
Nowe metody modelowania numerycznego pozwalają na efektywniejsze i tańsze zarządzanie środowiskiem, dynamiczne obrazowanie budowy geologicznej złóż i oszczędniejszą eksploatację kopalin.
W dotychczasowych opracowaniach analogowych modele budowy złóż surowców mineralnych, stanowiące podstawę do wykonania dokumentacji geologicznej, składały się z wielu arkuszy map ścięcia. Za pomocą symboli graficznych przedstawiano na nich lokalizację punktów pomiarowych, otworów wiertniczych, przekrojów geologicznych i blokdiagramów. Izoliniami charakteryzowano wybrane parametry złoża (np. grubość serii złożowej, głębokość zalegania, zawartość składnika użytecznego). Otrzymane w ten sposób modele budowy złóż surowców mineralnych były modelami statycznymi. Budowane były w oparciu o podział obszaru złoża na bloki i pola obliczeniowe w ramach przyjętych kryteriów bilansowości.
Analogowy, statyczny sposób obrazowania budowy złoża powodował, że uzyskanie dodatkowych informacji wymagało wykonania ponownych przeliczeń i opracowania nowych załączników, przeważnie w formie aneksu do dokumentacji geologicznej. Ze względu na pracochłonność techniki te były bardzo kosztowne.
Postęp w dziedzinie modelowania numerycznego i grafiki komputerowej stwarza zupełnie nowe możliwości opisu, analizy oraz wizualizacji danych geologicznych. Możliwe jest obrazowanie budowy geologicznej w formie interaktywnych, numerycznych modeli przestrzennych oraz przeprowadzanie na nich serii obliczeń geostatystycznych w technologii 3D i 4D (uwzględniającej zmiany w czasie).
Modele, budowane obecnie przez Zespół Modelowania Przestrzennego Zakładu Kartografii Geologicznej Państwowego Instytutu Geologicznego, są modelami dynamicznymi, kontrolowanymi przez zasoby bazy danych, zmieniające się w czasie (np. na skutek eksploatacji i rozcinania złoża). Taka możliwość szybkiej aktualizacji i interpretacji budowy geologicznej może zaważyć na prawidłowym określeniu stref występowania pożądanego surowca i ustaleniu kierunku prowadzenia eksploatacji. Przestrzenne, dynamiczne modele złoża umożliwiają szybkie i wielowariantowe projektowanie robót górniczych.
Do budowy modeli cyfrowych wykorzystujemy specjalistyczne oprogramowanie (m.in. Surpac Vision firmy Surpac Group, Grass GIS, ArcGIS firmy ESRI, GoCad), które umożliwia wizualizację budowy geologicznej poprzez dowolne przeprowadzanie przekrojów, zapewniając w ten sposób szybką ich weryfikację. Programy umożliwiają przedstawienie bryły złoża w układzie sieciowym (m.in. metodami Voronoi, Delaunay), co pozwala na precyzyjne obliczenie zasobów i zróżnicowane interpretacje. Możliwe jest np. szacowanie zasobów kopaliny o pożądanych parametrach surowcowych.
Wirtualny model bryły złoża pozwala na wprowadzanie nowych parametrów geologicznych i surowcowych w miarę pozyskiwania nowych danych. Tą drogą uzyskuje się aktualny kształt złoża i struktur geologicznych oraz obraz postępu prac górniczych. Metodyka pozwala na wytyczanie nowych wyrobisk przy utrzymaniu wymaganych półek i filarów ochronnych, niezbędnych dla zachowania bezpieczeństwa eksploatacji.
Zespół Modelowania Przestrzennego, pod kierownictwem prof. Krystyny Piotrowskiej, opracował i zamieścił na stronie internetowej www.pgi.gov.pl/3d przestrzenny model wgłębnej budowy geologicznej Polski od głębokości 500 do 6000 m, w skali 1:500 000. Podstawą budowy modelu były opublikowane i archiwalne dane, obejmujące mapy geologiczne ścięć poziomych i profile otworów wiertniczych. Kontynuacją prac będzie opracowanie i umieszczenie w Internecie modelu struktur geologicznych Polski od rzędnej -500 m p.p.m. do powierzchni terenu, w skali 1:500 000.
Obecnie realizowane są następujące tematy związane z budową cyfrowych modeli złóż i struktur geologicznych:
- „Opracowanie metodyki projektowania systemu informacyjnego dla modelowania przestrzennego osadowych złóż surowców mineralnych, na przykładzie permskiego pokładowego złoża soli kamiennej w rejonie LGOM”
Projekt pozwoli opracować metodykę szybkiej aktualizacji budowy geologicznej eksploatowanego złoża, gdzie na skutek jego rozcinania, nieprzerwanie napływają nowe informacje.
- „Opracowanie metodyki projektowania systemu informacyjnego dla modelowania przestrzennego osadowych złóż surowców mineralnych (węgle brunatne i iły ceramiczne) na przykładzie wybranych złóż pokładowych z obszaru Polski”
Opracowanie będzie umożliwiało budowę trójwymiarowych modeli brył badanych złóż na podstawie dobranych parametrów, utworzenie zespołu zapytań związanych z analizowanymi złożami, przetworzenie opracowanych modeli złóż z dowolnych punktów obserwacji (kreowanie realistycznych widoków perspektywicznych) oraz interpretację budowy geologicznej wybranych złóż w zależności od sposobu użytkowania kopaliny.
- „Gminny System Informacji Przestrzennej o Środowisku (SIPoŚ)”
Opracowanie to stanowi kompleksowe rozwiązanie wspomagające sporządzanie planów zagospodarowania przestrzennego gminy lub powiatu. System pozwoli określać zagrożenia środowiska i migrację zanieczyszczeń oraz umożliwi interakcję danych geologicznych i planistycznych.
- „Opracowanie metodyki numerycznego modelowania wgłębnej budowy geologicznej lokalnych jednostek górskich w oparciu o archiwalne dane powierzchniowe, na przykładzie Beskidu Małego”
Projekt przewiduje utworzenie przestrzennego modelu budowy geologicznej Beskidu Małego na podstawie powierzchniowych danych archiwalnych, zgromadzonych w tradycyjnej postaci. Przetworzone dane archiwalne pozwolą wygenerować model 3D za pomocą oprogramowania typu OpenSource: GRASS GIS, QGIS, ParaView.
Jacek Chełmiński