Геоинформационная система в инженерной геологии
Геоинформацио́нная систе́ма в инжене́рной геоло́гии, геоинформационная система (ГИС), предназначенная для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных инженерно-геологических данных. ГИС включает в себя возможности систем управления базами данных (СУБД), редакторов графики и аналитических средств. В узком смысле ГИС рассматривается как программный продукт или инструмент для обработки информации.
ГИС является наиболее эффективным способом обработки больших объёмов пространственно-распределённой инженерно-геологической информации. Возможности ГИС для инженерно-геологических исследований значительны: она позволяет накапливать, хранить и обрабатывать большие объёмы инженерно-геологической информации; обеспечивает переход от выбранного масштаба к любому удобному для выполнения работы масштабированию, без потери информационного ресурса о составе и свойствах геологической среды; позволяет решать задачи типологического инженерно-геологического районирования и т. д. В результате использования ГИС можно существенно уменьшить планируемые виды и объёмы полевых инженерно-геологических работ и технологический срок выполнения камеральной обработки вследствие автоматизации технологических процессов и, соответственно, сократить затраты времени на выпуск отчётной документации. Качество документации повышается за счёт постоянного анализа комплекса информации при необходимости оперативных изменений постановки задачи. Поэтому ГИС занимает ведущее место при региональных инженерно-геологических исследованиях. Особую роль ГИС выполняет в системах мониторинга.
Функциональные возможности инженерно-геологических ГИС позволяют осуществлять (Козловский. 2010):
ввод, централизованное хранение, предоставление и выдачу информации о составе, строении и свойствах геологической среды изучаемой территории (объекта);
автоматизацию процесса обработки первичной инженерно-геологической информации;
автоматизацию обеспечения технологии рационального управления инженерно-геологическими изысканиями (автоматизация управления);
перманентное моделирование и прогнозирование изменений геологической среды с использованием неограниченного количества инженерно-геологической информации;
обеспечение исследований в любом удобном масштабе;
проведение контроля достоверности исходных данных, полученных результатов исследования и управляющих взаимодействий;
переход к анализу исследуемых компонентов геологической среды в объёмном (трёхмерном) виде;
обеспечение перманентного анализа и целостности информации.
Методика создания ГИС в инженерной геологии представляет собой систему методов и операций, структура которых подчинена принятой технологии инженерно-геологических и гидрогеологических работ при установленном порядке их выполнения и контроля. Задать методику в указанном смысле означает описать в виде единой нормативной модели процесс создания ГИС и её информационно-программную техническую базу. В качестве базовой методологической основы проектирования, разработки и эксплуатации ГИС в инженерной геологии, а также комплексирования и взаимоувязки с другими подсистемами (по принципу совместимости) предпочтительной является т. н. общая теория систем (или системный подход), разрабатываемая длительное время в России (СССР) и за рубежом как наиболее адекватная поставленным задачам.
Структура ГИС может быть различной. Выбор структуры ГИС для целей инженерно-геологических изысканий и исследований геологической среды является принципиальным начальным звеном, обеспечивающим успешную реализацию проекта создания ГИС.
Функциональная часть представлена (рис.): справочно-информационным блоком (СИБ), блоком обработки данных (БОД), прогнозно-диагностическим блоком (ПДБ). Обеспечивающая часть включает: информационное обеспечение (ИО), программное обеспечение (ПО), комплекс технических средств (КТС).
Геоинформационная система в инженерной геологии.
Рисунок выполнен на основе иллюстрации из книги: Козловский С. В. Теория и практика создания геоинформационной системы в инженерной геологии. Москва, 2010.Справочно-информационный блок (СИБ) предназначен для ввода, хранения, многоаспектного поиска и выдачи информации о строении и состоянии геологической среды.
Блок обработки данных (БОД) осуществляет автоматизацию трудоёмких ручных расчётов и построений, проводимых при обработке первичной геологической информации.
Прогнозно-диагностический блок (ПДБ) предусматривает применение различных проблемно ориентированных программ, в том числе для построения постоянно действующих моделей изучаемой природно-технической системы, и составление на их основе прогнозов изменения состояния геологической среды.
По территориальному охвату различают глобальные ГИС, субконтинентальные, национальные (федеральные), а также региональные, субрегиональные и локальные (или местные) ГИС.
Разработка ГИС в инженерной геологии основывается на последовательности выполнения следующих процедур (методов и операций): 1) изучение информации о геологической среде и её отдельных компонентах на основании выполненных инженерно-геологических, гидрогеологических и других видов исследований, проводимых в пределах исследуемого участка (территории); 2) выполнение анализа существующих данных, обоснование модели и построение природно-технической системы участка (территории); 3) составление технического задания на разработку ГИС; 4) составление рабочего проекта на создание ГИС.
Типологические модели геологической среды, получаемые с помощью ГИС-технологий, базируются на системном анализе критериев оценки состояния и свойств геологической среды. Применение типологических моделей существенно повышает оперативность, достоверность и контроль результатов инженерно-геологических изысканий и исследований, безопасность эксплуатации зданий (сооружений). На базе ГИС-технологий повышается роль объёмного (3D) инженерно-геологического моделирования. Среди наиболее распространённых в России программных продуктов ГИС: ArcGIS, GeoMedia, MapInfo и др.