Геоинформационная система и база геоданных на основе карт “Атласа геологического строения и нефтегазоносности Юга России”

Евгений Ханжиян, Владимир Мараев, ГНЦ «Южморгеология», ЦМГД, г. Геленджик, Тел: (86141) 94-371, E-mail: hanjian@cmgd.sea.ru

В 2003 году в «Центре морских геолого-геофизических данных» (ЦМГД) государственного научного центра Российской Федерации «Южморгеология» был создан атлас геологического строения и нефтегазоносности Юга России. Атлас разработан коллективом авторов под редакцией докторов геол.- минерал. наук Сенина Б.В (ФГУП «Союзморгео») и Савченко В.И. (ГНЦ «Южморгеология»).

Атлас содержит цифровые модели 54 карт и разрезов геолого-геофизического содержания масштаба 1:2 500 000. Этот систематизированный комплект картографических материалов по Югу России включает в себя карты изученности геолого-геофизическими методами, структурные и структурно-тектонические карты, геологические разрезы, карты естественных полей и нефтегазогеологического районирования. Он дает современную характеристику геологического строения и нефтегазоносности региона. По результатам построений уточнена структура осадочного чехла, выполнено нефтегазогеологическое районирование Юга России.

Цифровые модели атласа создавались в форматах ArcInfo Workstation, PC ARC/INFO и шейп-файлов ArcView GIS. Первоначально атлас разрабатывался в виде отдельных цифровых моделей, но по мере реализации проекта и необходимости редакторских правок остро встала задача интеграции данных в форме единой геоинформационной системы. И такая ГИС была создана с использованием ArcView GIS 3.2. В последующем, для обеспечения доступа к созданным ресурсам в многопользовательском режиме, в системе ArcGIS 8.3 была сформирована база геоданных под управлением ArcSDE на основе РСУБД SQL Server 2000.

Рис. 1. Сводная карта сейсмической и буровой изученности.	Рис. 2. Сводная структурная карта по кровле меловых отложений.
Рис. 3. Сводная карта перспектив нефтегазоносности Южного региона РФ.	Рис. 4. Региональный геологический разрез по линии VIII-VIII (Аграханский полуостров — Ровное).

ГИС “Атлас геологического строения и нефтегазоносности Юга России”

В геоинформационной системе комплект карт разделен на 8 групп:

1. Базовая карта и космоснимки:

• Обзорная карта расположения листов атласа;
• Сводный монтаж данных дистанционного зондирования Земли.

2. Геофизическая изученность:

• Сводная карта сейсмической и буровой изученности;
• Сводная картограмма гравиметрической изученности;
• Сводная картограмма магнитометрической изученности;
• Схема расположения региональных сейсмических профилей, сводных геолого-геофизических, геологических разрезов.

3. Естественные поля:

• Сводная карта аномалий силы тяжести (редукция Буге);
• Сводная карта аномалий магнитного поля.

4. Структурные карты:

• Сводная структурная карта поверхности фундамента;
• Сводная карта тектоники разновозрастного фундамента;
• Сводная карта главных структурных элементов осадочного чехла;
• Сводная структурная карта поверхности пермско-триасового комплекса;
• Сводная структурная карта по кровле юрских отложений;
• Сводная структурная карта по кровле меловых отложений;
• Сводная структурная карта по кровле майкопских отложений.

5. Карты изопахит:

• Сводная карта толщин триасовых отложений;
• Сводная карта толщин юрских отложений;
• Сводная карта толщин меловых отложений;
• Сводная карта толщин майкопских отложений.

6. Геолого-геофизические разрезы:

• Сводные временные разрезы по линиям 3-3, 4-4, 5-5 (Каспийское море);
• Сводные временные разрезы по линиям 1-1, 2-2 (Азово-Черноморский регион);
• Сводный геолого-геофизический разрез по линии I-I (Чёрное, Азовское моря);
• Сводный геолого-геофизический разрез по линии II-II (Чёрное, Азовское моря);
• Сводный геологический разрез по линии IIa-IIa (Чёрное, Азовское моря);
• Сводный геолого-геофизический разрез по линии III-III (через Чёрное море, Северо-Западный Кавказ и Скифскую платформу);
• Сводный геолого-геофизический разрез по линии IV-IV (Синоп-Туапсе);
• Сводный геолого-геофизический разрез по линии V-V (Чёрное море);
• Сводный геологический разрез по линии VI-VI (Варандинская-Комсомольская-Ерусланская);
• Сводный геолого-геофизический разрез по линии VII-VII (Сулак-Долгожданное);
• Региональный геологический разрез по линии VIII-VIII (Аграханский п-ов-Ровное);
• Региональный геологический разрез по линии IX-IX (Сулак-Забурунье);
• Региональный геологический разрез по линии X-X (Юж. Дагестан-Сев.Устюрт);
• Региональный геологический разрез по линии XI-XI (Куринская низменность-Мангышлак);
• Сейсмогеологический разрез и схемы корреляции глубоких скважин:
• Сейсмогеологический разрез и схема корреляции глубоких скважин по линии Б–Б’ (Азовское море);
• Схема корреляции геологических разрезов по линии Г-Г’ (Южный борт Каспийской синеклизы);
• Схема корреляции разрезов глубоких скважин по линии А-А’ (Азовское море-Таманский полуостров).

7. Данные глубокого бурения:

а) Схема корреляции разрезов глубоких скважин по линии В-В’;

б) Сводные схемы литологического и стратиграфического расчленения разреза (Азовское, Черное моря);

в) Сводные схемы литологического и стратиграфического расчленения разреза (Каспийский регион, лист 1):

• Разрезы по Астраханскому своду, Бузачинскому полю, по скважине Аралда-Море, по скважине Западно-Ракушечной;
• Разрез Прикаспийской впадины (Южная Эмба).

г) Сводные схемы литологического и стратиграфического расчленения разреза (Каспийский регион, лист 2):

• Разрезы Предгорного Дагестана, Прикумской зоны и Кряжа Карпинского, Северного Дагестана, юго-западной части Прикаспийской впадины.

8. Нефтегазогеологические карты:

• Схематическая карта выявленных ЛСК-ловушек (Предкавказье);
• Сводная карта фонда структур и месторождений;
• Сводная карта нефтегазогеологического районирования;
• Сводная карта перспектив нефтегазоносности региона.
• Примеры карт, входящих в состав атласа, представлены на рисунках 1-4.

Средствами интегрированного в ArcView 3.2 объектного языка программирования Avenue проект ГИС структурирован таким образом, что документы с видами и макетами твердых копий карт хранятся не в проекте, а в ODB — объектной базе данных системы ArcView. Такая схема позволяет минимизировать размер файла проекта, сделав его практически не зависящим от количества цифровых моделей, содержащихся в ГИС. Загрузка видов и макетов карт из ODB осуществляется путём последовательного выбора нужной карты на панели со списками, представленной на рис. 5. Панель создана с использованием модуля Dialog Designer.

Рис. 5. Панель для загрузки из ODB вида либо макета твердой копии карты, выбранной из списка.

Интерфейс ГИС

Дополнительный интерфейс ГИС оформлен в виде отдельной панели с четырьмя кнопками (см. рис. 6), созданной при помощи модуля Dialog Designer системы ArcView GIS. Они позволяют выполнить следующее:

Кн. 1 — открывает панель доступа к ЦМ карт.

Кн. 2 — позволяет удалить из проекта документы, загруженные из ODB или созданные пользователем и не предусмотренные авторской версией ГИС.

Кн. 3 — обеспечивает доступ к гипертекстовому описанию ГИС в формате HTML.

Кн. 4 — используется при администрировании ГИС для интеграции обновленного варианта ЦМ какой-либо карты в ODB. Пользователь последовательно выбирает сначала проект-источник, затем его вид либо макет с новой версией обновляемой карты.

Рис. 6. Дополнительный интерфейс в виде панели с кнопками.

Гипертекст с описанием ГИС включает в себя следующие разделы:

• Введение
• Геолого-геофизическая изученность
• Краткий очерк геологического строения
• Нефтегазогеологическое районирование
• Перспективы нефтегазоносности
• Состав ГИС
• Структура ГИС
• Структура директориев
• Участники проекта

Кроме того, проект располагает настроенным инструментом типа “горячая связь”, позволяющим из вида со “Схемой расположения региональных сейсмических профилей, сводных геолого-геофизических, геологических разрезов” получать доступ к видам с цифровыми моделями конкретных разрезов, профилей, схем корреляции глубоких скважин. Пример работы с этим инструментом показан на рис. 7.

Рис. 7. Загрузка вида с конкретным разрезом и схемой корреляции глубоких скважин при помощи инструмента “горячая связь”.

В целом структуру ГИС “Атлас геологического строения и нефтегазоносности Юга России” можно представить в виде блок-схемы (рис. 8).

Рис. 8. Блок-схема структуры ГИС “Атлас геологического строения и нефтегазоносности Юга России”.

База геоданных

База геоданных “Геологическое строение и нефтегазоносность Юга России” идентифицируется в ArcSDE с названием Atlas_SR и включает в себя 12 наборов классов данных (рис. 9):

• Базовая карта атласа юга России
• Геофизическая изученность
• Карта выявленных ЛСК-ловушек (Предкавказье)
• Карта нефтегазогеологического районирования
• Карта перспектив нефтегазоносности региона
• Карта фонда структур и месторождений
• Карты аномалий магнитного и гравитационного полей
• Карты мощности отложений Mk, K, J, Tr
• Региональные сейсмические профили и линии геологических разрезов
• Сводная карта главных структурных элементов осадочного чехла
• Сводная карта тектоники разновозрастного фундамента
• Структурные карты по кровле Mk, K, J, P-Tr, разновозрастного фундамента

Рис. 9. Работа с классами объектов базы геоданных из приложения ArcCatalog.

На рис. 9 представлено окно приложения ArcCatalog системы ArcGIS после соединения с базой геоданных Atlas_SR. Активизирован класс “Tectonic_boundaries”, содержащий линии тектонических нарушений “Сводной карты тектоники разновозрастного фундамента”. Цвет линий дифференцирован по подтипам этого класса данных.

В наборах классов данных сгруппированы классы, содержащие географически обусловленную и описательную информацию о слоях, формирующих как отдельные карты (например, набор классов “Сводная карта тектоники разновозрастного фундамента”), так и однородные по содержанию группы карт (например, набор классов “Карты мощности отложений Mk, K, J, Tr ”). В общей сложности база включает 127 классов объектов типа линия, точка, полигон, регион.

Кроме 12 наборов классов база геоданных содержит растр с мозаикой космоснимков на представляемый регион и два каталога позиционированных друг относительно друга растров:

• Каталог 15-ти растровых изображений геолого-геофизических разрезов;
• Каталог 4-х растровых изображений схем с данными глубокого бурения.

Возможности работы в ArcGIS с каталогами растров демонстрирует рис. 10, на котором в окне приложения ArcCatalog представлен фрагмент базы геоданных Atlas_SR. Активизирован каталог “The_deep_drilling_dates”, содержащий 4 растровых изображения схем корреляции и литолого-стратиграфического расчленения разреза глубоких скважин.

Рис. 10. Просмотр в окне ArcCatalog содержимого растрового каталога, хранящегося в базе геоданных.

ArcSDE позволяет адаптировать большие РСУБД под хранение пространственно обусловленной информации. Это дает возможность успешно решать проблемы, связанные с обеспечением необходимой скорости обращения к большим массивам данных, работать с ними в многопользовательском режиме. Естественно, база геоданных “Геологическое строение и нефтегазоносность Юга России” обладает такими качествами. Но наряду с этим при формировании данного приложения были использованы и такие предоставляемые ArcSDE возможности как:

• Дополнительное структурирование данных путём разбиения классов на подтипы;
• Обеспечение атрибутивной целостности данных путём присвоения значений “по умолчанию” и создания атрибутивных доменов для отдельных подтипов данных;
• Обеспечение пространственной целостности данных путём создания топологических правил для объектов внутри одного или нескольких классов.

В частности, в топологию ряда полигональных объектов нефтегазогеологических карт было введено правило, запрещающее их перекрытие: не могут перекрываться тектонические элементы одного типа; не могут перекрываться полигоны, которыми представлены отдельные нефтегазовые провинции (НГП), области (НГО), районы (НГР) внутри каждой из этих категорий; должно соблюдаться условие вложенности полигонов НГР в полигоны НГО, а последних – в полигоны НГП. Для структурных карт и карт изопахит также определено топологическое правило, в соответствии с которым полигоны, представляющие разные интервальные глубины либо интервальные мощности, не могли пересекаться друг с другом. Эти действия призваны минимизировать ошибки, которые могли возникнуть при формировании атрибутики и топологии покрытий, формирующих цифровые модели, предупредить появление подобных ошибок при дальнейшей модернизации базы геоданных.

В целом, технологию формирования базы геоданных “Геологическое строение и нефтегазоносность Юга России” можно представить в виде блок-схемы, изображённой на рис. 11.

Рис. 11. Технологическая схема формирования геобазы “Геологическое строение и нефтегазоносность Юга России”.

Заключение

Созданный атлас может использоваться для решения широкого круга задач, связанных с освоением природных ресурсов Юга России.