1. Slice3d
V 1.0.2
обзор Валерий Хронусов
Михаил Барский
возможностей
2005
2. Slice3d обзор возможностей.
использования геологогеофизических данных о породном
Введение.
массиве. Как правило, это отдельное включение либо чисто
Для чего эта программа?
графической, либо текстовой описательной информации. Во
Для кого эта программа?
многом это связано с тем, что геологические графические
Системны е требования.
данные—это не только карты, но и специализированные
Среда разработки.
вертикальные построения—колонки и разрезы.
Ресурсы в Internet.
Для информационного обеспечения построений и расчетов,
Разверты вание приложения.
связанных с разрезами, было создано специализированное
Теоретические основы и определения.
расширение—Slice 3D.
Геоинформационная модель разреза.
Краткое описание к омпонентов программы.
Для чего эта программа? При анализе данных изучения
Краткое описание возможностей.
породного массива перед горными специалистами
Этапы работы в Slice3d.
Пример 1. Создание базового профиля. постоянно встают следующие вопросы:
Как наиболее просто выполнить специальные
·
Введение. Создание информационной геологогеофизической графические построения, по возможности не
модели породного массива является одним из необходимых используя других программ, кроме линейки ArcGIS?
условий рационального недропользования. Практика разведки и Как сопоставить числовые и описательные данные?
·
эксплуатации крупных месторождений полезных ископаемых Как получить обновляемые план, семейство разрезов и
·
показывает, что круг производителей и потребителей 3d модель на единых атрибутивных данных?
информации о строении и свойствах породного массива Как проводить геологические построения в одной
·
достаточно широк. В течение жизненного цикла плоскости разреза и переносить их в другую?
месторождений (разведки, эксплуатации, консервации) Как найти пересечения поверхности разреза с другими
·
происходит постоянный рост объема информации о породном объектами?
массиве, изменяются ее источники и методы получения. Как построить проекции объектов на поверхность
·
Каждый новый элемент данных или способ их интерпретации, разреза?
как правило, требует сопоставления результатов с ранее Как организовать двухмасштабные построения?
·
имеющимися и их переинтерпретации. Для решения значительной части этих вопросов создан
Существующая практика показывает программный модуль Slice3d, являющийся инструментом
недо стато чный уровень по вторного для создания информационной геологогеофизической
Авторы выражают благодарность А. Коноплеву и специалистам «Дата+» за советы 2
и рекомендации при создании программного модуля.
3. Slice3d обзор возможностей.
модели породного массива средствами ArcGIS.. rus.html. Здесь вы можете найти актуальную версию
Для кого эта программа? Авторам хотелось бы надеяться, что расширения, руководство пользователя, примеры
для читателя. Элементы программы создавались с 2000 года в использования. Можно ознакомиться с условиями
процессе автоматизации геологического обслуживания лицензирования и приобретения программы, обратиться с
калийных рудников, реализации географического вопросами в форуме или непосредственно к авторам. Общая
постпроцессора при моделировании и анализе геофизических подписка на новости сайта позволит вам следить за всеми
(геомеханических) полей в породном массиве и участии в обновлениями и изменениями в программе.
проектировании магистральных газопроводов. Расширение Часть системы, имеющая достаточно общее назначение,
представляется интересным для геологов, гидрогеологов, выходящее за рамки решаемой задачи, реализована в виде
геофизиков при выполнении работ как на стадии разведки, так группы расширений ArcMap. Расширения доступны для
и эксплуатации месторождений полезных ископаемых. загрузки с http://www.gislab.info/programs/index.html.
Возможно использование модуля при выполнении проектно
изыскательских работ для линейных и площадочных объектов. Р а зв ерт ы в а ни е пр ил ожен ия . Программа имеет
Интеграция модуля в ArcGIS позволяет в полной мере стандартную процедуру установки для внешних
использовать возможности этой системы для ведения расширений ArcGIS9x + .NET запускается установочный
масштабируемых баз геоданных, визуализации и анализа. файл slice3d.msi. Если не оговаривается особо, этот же файл
последующих версий является обновлением. После
Системны е требования. ArcView 9x + 3DAnalyst (опционно). установки в ArcMap появляется новый набор инструментов
Для работы программы ArcGIS должна быть установлена с Slice3d, который нужно активизировать в окне
поддержкой NET. Инст румент ы> Дополнит ельные модули. Программа
активизируется в режиме 20дневной версии. По окончании
Среда разработки. Расширение разработано в среде VB.NET с указанного срока для активизации функций расширения
использованием библиотек ArcObjects. Базовые классы и необходимо получить и ввести индивидуальный код
методы доступны для разработчиков как в среде Net через регистрации. Язык расширения выбирается автоматически в
механизмы Namespace, так и в COM. зависимости от настроек операционной системы—русский
или английский.
Ресурсы в Internet. Домашняя страница программы—http://
www.gis lab. info /programs/slice3d/ index Теоретические основы и определения. Исходные данные
3
4. Slice3d обзор возможностей.
для построения разрезов находятся в обычном фрейме данных
L
(data frame) в дальнейшем вид карты (Map View). 3
вид карты
При генерации слоев разреза создается новый фрейм данных в
координатах разреза расстояниеотметка (LZ) в дальнейшем 1 1
вид разреза (Slice View). Каждый компонент фрейма разреза
отвечает за свою категорию информации и имеет свой, 4
присущий только ему, набор атрибутов. Все слои вида разреза
доступны для редактирования геометрии и пополнения
атрибутивной информации. Вновь созданные слои могут быть
z
перенесены обратно в вид карты и в 3D Scene. Вид разреза
5
является полноценным фреймом проекта и позволяет y
3
использовать все стандартные возможности оформления.
вид разреза
x
Геоинформационная модель разреза. Для разреза на основе 3D вид
стандартных классов данных ArcGIS создана специальная 4
геоинформационная модель, включающая в себя следующие
2
компоненты:
1. Б азовы й профиль (base profile) точечная тема (Points
Геоинформационная
MZ). В результате расчета содержит координаты опорных
модель разреза
и дополнительных точек с расчетными отметками 5
залегания пластов и расстояниями от начальной и
конечной точек исходной линии. Горизонтальные
Атрибуты базового профиля
координаты вычисляются на основе любой линейной темы
или графики L, содержащейся в текущем проекте. Базовые
высоты вычисляются на основе выбранных из списка
растровых или TIN слоев проекта. В качестве исходных
данных может также быть использован один из векторных
полигональных или линейных слоев проекта.
4
5. Slice3d обзор возможностей.
Векторный слой в этом случае должен быть 3dслоем, раздела пластов.
либо содержать атрибут абсолютных отметок. Ниже 6. Координатны е сетки (coordinate mesh) состоят из
приведен пример таблицы Атрибуты базового профиля. двух линейных тем—вертикальной и горизонтальной
В случае, когда базовым слоем высот является векторный сетки. Используются как косметический слой для
слой, в таблицу переносятся также все атрибуты этого отображения значений LZ координат разреза при
слоя. просмотре и печати. Необходим в случае, когда
2. Вещест в енны й сост ав (natur a l consist ence) вертикальный и горизонтальный масштабы не
полигональная тема. Строится на пересечении совпадают. В атрибутах хранит значения координат.
поверхности разреза с пластами. В атрибутах хранит 7. Пользовательские слои (user layer s). Пользователь
названия верхней и нижней границ раздела пластов. может создавать собственные векторные или
Может быть дополнена данными о строении пластов, растровые слои на поверхности разреза или
особенностями распределения вещественного состава проецировать существующие. Возможно создание
пород. новых слоев, например, для отображения смены
вещественного состава, аномальных зон различной
3. Горизонты (horizons) линейная тема. Строится на
природы и тп.
пересечениях поверхности разреза с границами раздела
8. Метаданны е (metadata). Для всех компонентов
пластов. В атрибутах хранит названия границ раздела
разреза программно автоматически создаются
пластов. Может быть дополнена данными о характере
специальные разделы метаданных, необходимые для
поверхности раздела (складчатость, трещиноватость,
корректных переходов вид карты—вид разреза—3d
отражающие свойства).
вид.
4. Вертикали (verticals) линейная тема. Состоит из
сегментов расчетных колонок, построенных от кровли к
подошве пересекаемых пластов в точках базового Дополнительны е метаданны е для слоев разреза (XML)
профиля. В атрибутах хранит названия верхней и нижней
границ раздела пластов. <ProfileProperty>
5. Пластопересечения (inter sections) точечная тема.
Отношение вертикального масштаба к горизонтальному
Образована пересечением расчетных колонок с границами
<SR>1</SR>
раздела пластов. В атрибутах хранит названия границ
Координаты профиля
<XYZ>5878.21289298538 18571.1919150106;6085.37614344374
18344.7576645096;6227.4997687582 18115.9145390033</XYZ>
</ProfileProperty>
5
6. Slice3d обзор возможностей.
1
Краткое описание к омпонентов программы.
Диалог Б азовы й профиль (Base profile) (1) Предназначен для
a
создания базовой точечной темы, на основе которой проводятся
последующие расчеты и построения. В результате расчета тема
содержит координаты опорных и дополнительных точек с
b
расчетными отметками залегания пластов и расстояниями от
начальной и конечной точек исходной линии.
Диалог состоит из следующих управляющих групп.
e
Исходны е данны е (Input data) (a) Подготовка данных
абсолютных отметок проводится по набору слоев Растры и
d
TIN (Rasters and TIN), как правило содержащих абсолютные
отметки поверхностей раздела пластов (структурные
c
горизонты) (b). В качестве исходных данных может также быть
использован один из векторных полигональных или линейных
слоев вида карты (c). Векторный слой в этом случае должен f
быть 3dслоем, либо содержать атрибут абсолютных отметок,
который задается в Поле вы бранного слоя (Elevation field of a
selected layer) (d).
Расположение точек на профиле определяется параметрами
группы Точки на профиле (Profile’s points) (e). В случае
использования в качестве источника высот векторного слоя
расположение точек определяется пересечениями линии разреза g
с границами векторного слоя.
Исходными данными для горизонтальных координат профиля
могут быть любая линейная тема или графика, содержащиеся в
текущем проекте. Группа Профильны е линии (Get profiles
fr om) (f) позволяет установить источник данных
горизонтальных координат.
Результат расчета сохраняется в вы ходном
h
6
7. Slice3d обзор возможностей.
базовом классе или шейпфайле (output base feature class or 2
shapefile) (g). Опции в группе позволяют автоматически a
добавить новый слой в проект, вывести результаты как график
для предварительного просмотра на стадии подготовки
исходных данных, экспортировать результаты в Excel для b
построения графиков разреза в других системах.
Название и тип результирующего слоя определяются в диалоге
c
сохранения (h). Если в исходном слое содержится несколько
профильных линий, то создаются несколько результирующих
базовых профилей с общим корневым названием.
Диалог Элементы разреза (Slice elements) (2) Предназначен d
для создания набора векторных слоев в координатах LZ,
составляющих базу геоданных разреза. В результате расчета e
создается новый набор слоев, включающий атрибуты названий
пластов. Диалог может быть использован для
перепроецирования данных с одного разреза на другой.
f
Диалог состоит из следующих управляющих групп.
Список Б азовы е профили (base profiles) (а) содержит
базовые профили активного фрейма данных, по одному или
нескольким из которых предполагается построить разрез.
Элементы разреза (Slice elements) (b) позволяет выбрать типы
данных, которые будут включены в разрез.
Дополнительны е параметры (Additional parameters) (c)
определяют параметры координатной сетки и отношение
вертикального масштаба к горизонтальному. атрибуты слоев сохраняются. Информационные модели на
Проецируемы е слои (Projected layer s) (d) содержит список 3d разрезах могут создаваться как независимо друг от друга,
слоев активного фрейма данных, которые так и с использованием данных и построений с других
можно спроецировать на разрез. Начальные разрезов с помощью перепроецирования.
7
8. Slice3d обзор возможностей.
Вы вод (Output) (e) определяет в каких координатах должны
создаваться результирующие слои (LZ или 3D). Можно также
выбрать, создавать новый фрейм для разреза, или вновь
3
создаваемые слои дополнят какойлибо из существующих.
Б уферная зона (buffer distance) (f) предназначена для
исключения дальних объектов при проецировании. Размер
буферной зоны указывается в единицах карты. Расстояние
вычисляется до ближайшей точки объекта. Определив
разумный размер буфера, мы тем самым проводим отбор
значимой информации уже на стадии подготовки данных.
4
Диалог Создать 3D (To 3D) (3). Создает 3d слой из слоя,
выполненного на плоскости разреза. Предназначен для
проецирования слоев данных, вновь создаваемых в виде
разреза, из координат LZ в XY.
Диалог О программе (4). Предназначен для перехода на
домашнюю страницу модуля, содержит сведения об авторах,
номер версии, информацию о сроке действия лицензии, ввода
регистрационного кода.
8
9. Slice3d обзор возможностей.
Краткое описание возможностей.
Одна из задач, решенных с использованием модуля была
следующей. Имеется участок застройки с данными о
расположении зданий и сооружений, элементов речной сети, 1
данных о рельефе и строении породного массива на основе
бурения инженерных скважин, геофизической разведки (1). На
основе данных бурения и геофизики построены структурные
поверхности в формате TIN. По данным геофизических
измерений и геологических моделей создан слой
ранжированных аномальных зон, связанных с карстовыми
процессами. Для наиболее проблемного фрагмента было
решено методами математического моделирования провести
трехмерную детализацию с анализом и прогнозом риска
воздействия дальнейшего развития геологических процессов на
здания и сооружения. При интерпретации результатов
использовался модуль Slice 3D.
Для области интересов (AOI) подготовлены слои профильных
линий на их основе в дальнейшем создаются информационные
модели разрезов.
С помощью диалогов Б азовы й профиль (Base profile) и
Элементы разреза (Slice elements) на основе вида карты создан
набор слоев, соответствующих информационной модели
геологогеофизического разреза. Результат, соответствующий
одной из линий профиля, представлен в проекте на виде разреза
(2). В отдельных слоях находятся точки пластопересечений,
границы раздела пластов, вертикальные участки расчетных
колонок в пикетах и угловых точках профиля,
линии сетки с атрибутами значений,
9
10. Slice3d обзор возможностей.
площадная тема самих пластов (3). Поскольку вид разреза
является полноценным фреймом проекта, он обладает всеми
стандартными возможностями оформления—автоматическим
созданием легенды, расстановкой подписей и тп.
Любой 3D слой вида карты может быть проецирован на
поверхность разреза с помощью диалога Элементы разреза
(Slice elements) выделением в группе Проецируемы е слои
(Projected layers). Примером тому может служить точечная
тема с данными расчета поля напряжений в породном массиве
(4). Определив разумный размер буфера, мы тем самым
проводим отбор значимой информации уже на стадии
подготовки данных. В нашем случае из 300000 точек было
отобрано примерно 10000.
2
В процессе создания информационных моделей разрезов (LZ)
готовится визуальная 3d модель, которая может быть
представлена в виде слоев проекта для ArcScene (5). Модель в
дальнейшем, по мере выполнения работ генерации данных,
может быть насыщена
как данными с плана,
так и с конкретного
разреза или группы
3
разрезов (6).
После подготовки всех
исходных данных и
уточнения геометрии
областей, проводится
генерация прогнозных 4
10
12. Slice3d обзор возможностей.
слоев данных по различным моделям и критериям. На этом
этапе особенно ярко проявляются преимущества
интегрированного модуля по сравнению с независимыми
программами. Здесь в полной мере могут быть реализованы
возможности корпоративных хранилищ данных, стандартов
хранения и представления, единых условных обозначений. В
условиях того, что генерацией и интерпретацией данных, как
правило, занимаются различные группы специалистов, вопросы
обеспечения совместимости рез ультатов являются
важнейшими. 7
9
8
Работа с изолиниями. Результирующие слои изолиний
могут быть построены в одном из стандартных расширений
ArcGIS и представлены на виде разреза (7). После
проецирования изолиний на поверхность разреза с
помощью диалога Создать 3D (To 3D), они становятся
трехмерными объектами (8,9).
12
13. Slice3d обзор возможностей.
1
2
Новы е слои данны х. Построения на виде разреза
проводятся точно так же, как и на обычном виде карты (1).
После проецирования вновь созданных слоев на
поверхность разреза с помощью диалога Создать 3D (To
3D), они становятся трехмерными объектами (2).
13
18. Slice3d обзор возможностей.
Пример 1. Создание базового профиля.
1. Запустите ArcMap. Если вы только что установили расширение,
1
щелкните правой кнопкой на панели инструментов и добавьте 3
панель Slice 3D. Добавьте данные или откройте существующий
проект.
2. Создайте новую или выберите существующую профильную
2
линию.
3. Нажмите кнопку Б азовы й профиль.
4. В окне Создание базового профиля указываются все
необходимые исходные данные для создания разреза: 4
5. Построение разреза по набору растров или TIN.
6. Список растров и TIN. Указываются необходимые.
7. Количество точек на разрезе.
8. Расположение точек через указанный интервал. 5
9. Упрощение геометрии профильной линии.
7
10. Использование исходных точек профильной линии.
6 8
11. Всегда включать исходные угловые точки в базовый профиль.
9
12. Построение разреза по выбранному векторному слою
13. Список полей выбранного слоя. Выбирается имя поля или 10
пункт <Z значения> (для 3dслоя). 11
14. Выбор источника данных горизонтальных координат. 13
12
15. Существующий слой проекта.
16. Список доступных слоев. 14
17. На основе графических данных. 15 16
18. Только выбранные объекты. В противном случае используются 17 18
все объекты слоя данных или графики.
19. Путь к выходному классу или шейпфайлу. 19 20
21
22
23
18
19. Slice3d обзор возможностей.
20. Изменение пути к выходному классу или шейпфайлу. 1
21. Добавить выходной слой на карту.
22. Предварительный просмотр разреза
23. Экспорт в MS Excel
2
Если указана опция Предварительный просмотр, после
завершения создания разреза появится стандартное окно
ArcMap Менеджер диаграмм.
1. Нажмите Открыть для просмотра разреза
2. Нажмите Показать на карте для добавления графика
разреза на компоновку текущего проекта.
3. Автоматически откроется окно предварительного
просмотра.
3
19
