s
Доцент Морозов Михаил Владимирович: официальный сайт

Михаил Владимирович Морозов:
персональный сайт

А Г Д К Л М П Р С Т У Х Я

Мат.модели (занятие, карта-1): Построение геохимических карт в Golden Software Surfer (общий подход, этапы и содержание работы, форма отчета)


Курс "Математические методы моделирования в геологии"

Карты-1. Построение геохимических карт в Golden Software Surfer: общий подход, этапы и содержание работы. Форма отчета.
Карты-2. Принципы работы с Golden Software Surfer.

Оглавление:
Теория
   Построение геохимической карты в программе Golden Software Surfer.
   Этапы построения карты.
Порядок выполнения работы
   Содержание задания.
   Форма отчета.

Чтобы найти место скопления полезного металла в земной коре, требуется геохимическая карта. Как ее построить? Для этого необходимы хорошее программное обеспечение и системный подход. Познакомимся с принципами и основными этапами этой работы.

ТЕОРИЯ

Построение геохимической карты в программе Golden Software Surfer.

Исходные данные. Для построения геохимической карты необходимо подготовить электронную таблицу, которая содержит, как минимум, три столбца: первые два содержат географические координаты точек наблюдения (опробования) X и Y, третий столбец содержит картируемую величину, например, содержание химического элемента.

Координаты: в программе Surfer мы используем прямоугольные координаты (в метрах), хотя в свойствах карты можно выбрать среди возможных систем координат также и различные полярные координаты (в градусах-минутах-секундах). На практике при работе с изображениями на плоском листе бумаге удобнее работать в системе прямоугольных координат в пользовательском формате.

Откуда берутся координаты:
1. При документации точки на месте координаты берутся из топопривязчика GPS или ГЛОНАСС в виде полярных координат (например, в системе координат WGS 84). Топопривязчик может нынче иметь вид смартфона, но удобнее и надежнее использовать специальный прибор, который ласково называют "джипиэской".
2. При переносе данных на компьютер из топопривязчика, координаты преобразуются из полярных в используемую систему прямоугольных координат (например, в системах UTM, Пулково-1942, но можно использовать и местную геодезическую систему, принятую на конкретном предприятии). Для преобразования полярных координат в прямоугольные удобно использовать программу Ozi Explorer.
3. В столбцах электронной таблицы, подготовленной для работы с Surfer, должны располагаться прямоугольные координаты в метрах.

Картируемая величина: для построения учебной карты в изолиниях мы будем использовать логарифм содержания какого-либо химического элемента. Почему логарифм? Потому что закон распределения содержаний микроэлементов почти всегда логарифмический. Разумеется, в реальной работе сперва нужно проверить закон распределения, чтобы выбрать вид величины: исходное значение или его логарифм.

Виды карт, используемые в геохимии. Помимо карты в изолиниях геохимики часто используют некоторые другие типы карт, но не все великое разнообразие типов карт, которые умеет строить Surfer, а только строго определенные. Они перечислены ниже.

1. Карта фактов. Представляет собой набор точек, показывающих места опробования на местности. Около точек можно выводить метки - номера пикетов, но при геохимических поисках точек так много, что обычно метки лишь "засоряют" пространство карты и не приводятся. Для построения карты фактов используем функцию Post Map.

2. Точечная карта содержаний химического элемента. На ней кружками (или другими символами) разных размеров обозначаются разные содержания химического элемента в точках опробования. Если мы используем такую карту, то отдельная карта фактов уже не нужна - точки обеих карт наложатся друг на друга. Точечная карта (или "карта-разноска") строится так, чтобы высокие содержания искомого элемента бросались в глаза. На легенде обозначается соответствие между размером кружка и содержанием элемента в г/т. Помимо размера может изменяться цвет кружка. Каждому типу (размеру, цвету) кружка соответствует назначенный вручную диапазон содержаний. Т.е. разные типы кружков - это разные классы точек по содержаниям элемента. Поэтому инструмент для создания такой карты называется Classed Post Map. Удобно строить карту-разноску поверх карты в изолиниях, чтобы видеть, как последняя (которая является расчетной картой, т.е. построена по результатам интерполяции данных) сочетается с исходными, полученными из лаборатории, т.е. "истинными" содержаниями. Удобно наносить разноску одного важного элемента (например, золота) на карту в изолиниях другого поискового параметра (элемента-спутника, статистического фактора, геофизического параметра и т.п.). Важно: после построения карту типа Classed Post Map нельзя преобразовать в Post Map, наоборот тоже нельзя.

3. Карта в изолиниях. Собственно карта искомого параметра, где разные градации содержаний отображены разными цветными заливками. Также требует легенды, которая связывает цвет заливки с уровнем содержаний. Градации заливок настраиваются вручную. Инструмент - Contour Map. Помимо собственно содержаний элементов (или их логарифмов) в геохимии широко используются карты многоэлементных показателей. Это могут быть мультипликативные коэффициенты (где содержания нескольких элементов перемножаются), карты значений фактора (главной компоненты) и т.п. Собственно, задача геохимика - найти показатель, который позволяет решить геологическую задачу. Коль скоро такие показатели, как правило, выражаются в коллективном поведении элементов, вполне естественно, что моноэлементные карты (т.е. карты одного отдельно взятого элемента) часто менее информативны, чем полиэлементные. Поэтому этап построения карт обычно предваряется этапом статистической обработки данных с получением результатов многомерного статистического анализа, например, МГК (метода главных компонент).

4. Обводка карты. По умолчанию Surfer создает прямоугольную карту. В том случае, если точки опробования не образуют прямоугольник, получается, что область опробования вписана в искусственно созданный прямоугольник, в котором часть площади в реальности не опробовалась. Карта в изолиниях будет построена на всю площадь, поэтому неопробованные участки карты будут содержать фиктивные данные. Чтобы избежать этого, нужно ограничить область построения карты той частью площади, на которую имеются данные опробования. Для этого область опробования нужно оконтурить специальной линией, которая может быть построена вручную. Вывод контура обводки осуществляется посредством функции Base Map.

Этапы построения карты.

1. Знакомство с программой Surfer. Принципы работы и полезные уловки [карта-1].

2. Подготовка данных: создание и проверка электронной таблицы [карта-2].

3. Построение карты фактов [карта-3].

4. Создание файла обводки. Построение контуров обводки [карта-4].

5. Построение точечной карты ("карты-разноски") [карта-5].

6. Создание сеточного файла - основы для построения карты поверхности [карта-6, начало].

7. Построение вариограммы и определение параметров крайгинга [карта-7].

8. Обработка сеточного файла: сглаживание данных для предотвращения "пены", восстановление исходных значений из логарифмов, обрезка в соответствии с контуром обводки [карта-8].

9. Построение карты поверхности и ее оформление для достижения оптимальной информативности [карта-6, продолжение].

10. Сведение карт в один объект с общей системой координат и правильным расположением слоев [карта-6, окончание].

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Содержание задания.

Дано: таблица содержаний химического элемента и его логарифмов с координатами точек опробования.

Задание:

1. Построить карту фактов [Post Map].

2. Построить точечную карту по содержаниям химического элемента [Classed Post Map], выбрать отображения точек для разных классов.

3. Самостоятельно создать контур площади картирования [Map - Digitize] и построить его [Base Map].

4. Совместить контур площади, точечную карту элемента и карту фактов в данном порядке в менеджере объектов. Вывести легенду для точечной карты.

5. Построить сеточный файл ("грид") для логарифмов содержаний элемента методом триангуляции [Grid - Data], проверить его [Grid - Grid Node Editor]. Повторить другими методами.

6. Построить вариограмму для построения сеточного файла методом крайгинга [Grid - Variogram], проверить его [Grid - Grid Node Editor].

7. Построить сеточный файл ("грид") для логарифмов содержаний элемента методом крайгинга [Grid - Data] с использованием параметров вариограммы.

8. Сгладить полученный сеточный файл простым фильтром [Grid - Smooth - Low Pass].

9. Восстановить сеточный файл из логарифмов в содержания [Grid - Math].

10. Обрезать сеточный файл по созданному ранее контуру [Grid - Blank].

11. Построить карты поверхности в изолиниях и градиентной заливке по созданным сеточным файлам, добавить легенды.

12. Экспортировать построенные карты как файлы JPG, вставить в отчет в формате Word (DOC).

Форма отчета.

Форма итогового отчета по построению геохимической карты (DOC).





Опубликовать в своем блоге livejournal.com
Энциклопедия
Найти