1.4. Представление цифровых моделей комплекта Госгеолкарты-200

Настоящий раздел посвящен описанию структуры цифровых моделей комплекта Госгеолкарты-200 второго издания; в нем рассматриваются стандарты представления цифровых моделей всех карт комплекта. Цифровые материалы Госгеолкарты-200 по номенклатурному листу, подлежащие сдаче в качестве конечных продуктов ГДП-200, включают:

• цифровые модели всех карт комплекта;

• объяснительную записку в компьютерном представлении;

• банк первичных геологических данных, который описан в разделах 1 (п. 1.3) и 4.

1.4.1. Цифровые модели всех карт комплекта. Цифровая модель (ЦМ) карты комплекта представляет собой композицию следующих компонентов:

• цифровой модели полотна карты, включая ЦМ топоосновы листа масштаба 1 : 200 000;

• цифровых моделей схем зарамочного оформления на основе ЦМ топоосновы того же листа в масштабе 1 : 500 000;

• цифровой модели схемы использованных материалов в масштабе 1 : 1 000 000 и цифровой модели схемы расположения листов серии основе ЦМ топоосновы масштаба 1 : 10 000 000;

• цифровых моделей геологических разрезов (либо схем строения четвертичных образований);

• стратиграфической колонки в компьютерном представлении;

• легенды карты в компьютерном представлении, включая ADK-описание легенды цифровой модели (см. раздел 5).

В настоящее время стандартизация описания различных составляющих компьютерно-ориентированного комплекта находится на разной стадии разработки. В частности, разрабатываются стандарты на представление зональных легенд и стратиграфических колонок. Создание полноценного стандарта на цифровые модели многочисленных схем зарамочного оформления будет оставаться проблематичным, пока не формализовано содержание этих схем на предметном уровне.

Цифровые модели полотна карты, схем зарамочного оформления, геологических разрезов и схем строения четвертичных образований представляются в виде набора ГИС-покрытий.

Ниже приводится метрическая классификация, определяющая классы геолого-картографических объектов ГИС-покрытий по их геометрическим свойствам - точечные, линейные и площадные. Объекты сопровождаются файлами в табличном представлении (атрибутивными файлами), содержащими их текстовые и цифровые характеристики. В свою очередь точечные, линейные и площадные объекты делятся на два подкласса: неориентированные и ориентированные.

Неориентированный точечный объект - это внемасштабный объект, геометрия которого полностью определяется парой координат (X,Y), задающих его положение на плоскости карты XOY. Неориентированные точечные объекты всегда представляются в цифровой модели точками. Пример неориентированного точечного объекта - буровая скважина.

Ориентированный точечный объект - это внемасштабный объект, геометрия которого задается координатами положения (X,Y) и данными об его «ориентировке» (направлении в XOY). Пример ориентированного точечного объекта - элементы залегания.

Технически ориентированные точечные объекты могут представляться в ЦМ короткими отрезками прямых. В этом случае направление отрезка задает ориентацию объекта, координаты центра отрезка соответствуют координатам положения объекта. Альтернативное решение - задавать объект точкой и выносить информацию об его ориентации в атрибутивный файл.

Оба решения имеют свои недостатки. Первое решение носит, очевидно, искусственный характер (точечные геолого-картографические объекты представляются линейными объектами в цифровой модели). Второе решение требует применения специальных процедур изменения значений атрибута ориентировки при любом изменении системы координат карты. При представлении конечных результатов принят второй способ задания ориентировки внемасштабных геолого-картографических объектов.

Линейные объекты всегда представляются в цифровой модели ломаными линиями. Если направление аппроксимирующей линии передает существенную информацию об объекте, то он относится к подклассу ориентированных линейных объектов. Если направление аппроксимирующей линии безразлично, то это неориентированный линейный объект. Пример ориентированного линейного объекта - граница несогласного залегания, пример неориентированного - маркирующий горизонт.

Для задания геометрии неориентированного площадного объекта статочно описать занимаемую этим объектом площадь (S) на карте. Геометрия ориентированного площадного объекта отличается тем, что для всех точек, принадлежащих объекту, определен параметр «ориентировки» (подобно ориентированным точечным объектам). Фактически ориентированные площадные объекты описываются плоским векторным полем v(x,y) с областью определения (S).

Неориентированный объект в цифровой модели представляется многосвязной областью (S), ограниченной ломаными линиями. Представление ориентированною площадного геолого-картографического объекта дополнительно должно содержать описание функции ориентировки v(x,y) на (S). Следуя сложившейся картографической практике, функция ориентировки задается линиями тока. Линия тока - это кривая в координатах ХOY, обладающая свойством быть касательной к вектору v(x,y) в каждой своей точке. Линии тока в цифровой модели аппроксимируются ломаными линиями. Пример площадного неориентированного объекта - интрузивное тело, ориентированного - зона гранитизации.

Логическая структура ЦМ определяется смысловыми (нормативными) слоями, которые представляют собой тематические объединения геолого-картографических объектов. Каждый слой несет информацию об одном из аспектов строения исследуемой территории. Ниже рассматривается соответствие геолого-картографических объектов нормативным слоям основных карт комплекта и сведения о метрических свойствах соответствующих типов объектов ЦМ. Полный перечень объектов содержится в «Эталонной базе изобразительных средств Госгеолкарты-200 второго издания» (см. 1.5).

Цифровая модель полотна геологической карты увязывается с ЦМ топоосновы масштаба 1 : 200 000, т. е. используется общая с топоосновой внутренняя система координат. Цифровая модель полотна геологической карты при наличии соответствующей информации содержит следующие нормативные слои:

• базовый;

• образований, перекрытых вышележащими отложениями;

• вещественно-генетической принадлежности;

• фаций регионального метаморфизма;

• вторичных изменений;

• разрывных нарушений;

• структурных элементов, выделенных по космоснимкам;

• изолиний;

• вулканических структур;

• техногенных объектов;

• элементов залегания;

• местоположений палеонтологических находок;

• пунктов определений палеомагнитных и радиологических характеристик;

• объектов наблюдения;

• петротипических массивов;

• линий геологических разрезов.

Базовый слой. Отражает пространственное разбиение, построенное при выделении площадей (тел), соотнесенных с геологическими возрастными подразделениями легенды. В базовый слой включаются следующие виды геолого-картографических объектов:

• дочетвертичные стратиграфические подразделения (осадочные, вулканогенные, метаморфические и коптогенные аллохтонные образования, расчлененные по возрасту);

• нестратиграфические (интрузивные, субвулканические, метаморфические образования, расчлененные по возрасту и составу);

• четвертичные образования, расчлененные по возрасту и генезису. В базовый слой включаются как описания площадных выраженных в масштабе карты объектов вышеперечисленных типов, так и описания соответствующих им линейных объектов (даек, жил, маркирующих горизонтов), видимая мощность которых не может быть выражена в масштабе карты.

Как правило, каждая точка геологической карты принадлежит одному и только одному возрастному геологическому подразделению. Из этого правила имеются два исключения: на участках, где картируется двух- или трехъярусное строение, каждой точке участка соответствует два или три возрастных подразделения (перекрытые и перекрывающие), при этом к базовому слою относится только геолого-картографический объект верхнего яруса, все перекрытые объекты описываются в слое «образований, перекрытых вышележащими отложениями»; на некоторых участках возрастные геологические подразделения не картируются. Это площади, закрытые крупными водоемами, ледниками, а также за границами территории России.

Слой образований, перекрытых вышележащими отложениями. Данный слой несет информацию о площадях, на которых картируется двух- или трехъярусное строение, в том числе и не выходящие на поверхность интрузивные тела.

Слой вещественно-генетической принадлежности. Слой содержит данные о площадях, соотнесенных с различными литологическими, петрографическими и структурными разновидностями базовых подразделений, выделенными в легенде. На традиционной карте объекты этого слоя показываются крапом или штриховкой, уточняющими вещественный состав и структуру отдельных частей геологических тел.

Объекты слоя, принадлежащие метаморфическим образованиям, в том числе и тектонитам, должны быть охарактеризованы в ЦМ дополнительными элементами-линиями, задающими направление простирания соответствующих плоскостных структур (сланцеватости, гнейсовидности и т. п.).

Слой фаций регионального метаморфизма. Данный слой отражает площади распространения регионально-метаморфических пород. В традиционном изображении - это области, покрытые крапом, отражающим фации регионально-метаморфических пород, разделенные границами субфаций и зон метаморфизма.

Слои вторичных изменений. Слои содержат информацию о зонах развития вторичных изменений и соответствующих им пород:

• зонах мигматизации,

• зонах гранитизации,

• зонах контактового метаморфизма,

• зонах динамометаморфизма (тектонитов),

• зонах метасоматоза (в том числе гидротермалитов),

• зонах развития диафтореза,

• зонах гипергенеза,

• полях развития коптогенных автохтонных пород, внемасштабных астроблем.

Каждый тип изменения рассматривается как отдельный нормативный слой.

В слои, описывающие зоны мигматизации, контактовые роговики, зоны метасоматоза и поля развития коптогенных пород, может включаться информация о неравномерности и степени интенсивности вторичных изменений. Для этого вводятся дополнительные площадные объекты - «области повышенной интенсивности вторичного изменения», - каждый из которых задает одну из этих областей, где изменения проявлены по-разному. Области повышенной интенсивности изменения на бумажном носителе выделяются плотностью крапа.

В слои, описывающие зоны мигматизации, гранитизации и динамометаморфизма, включаются дополнительные элементы - линии, задающие направление простирания соответствующих плоскостных структур.

Слой разрывных нарушений. В этот слой включаются все сведения о разрывных нарушениях и зонах потери корреляции (предполагаемых разломах по геофизическим данным) вне зависимости от значимости разрывного нарушения, достоверности его выделения, положения относительно перекрывающих отложений и его морфокинетических особенностей.

Слой структурных элементов, выделенных по космоснимкам. Данный слой задается для занесения сведений о линейных объектах, полученных в результате интерпретации космических снимков.

Слои изолиний. Этих слоев создается столько, сколько существует на карте видов изолиний. Каждый слой включает все изолинии, несущие один геологический смысл. Например, в один слой вносятся все изолинии, характеризующие глубину залегания кристаллического фундамента

Слой вулканических структур. Данный слой представляет расположение кратеров вулканов (действующих и потухших), экструзивных и жерловых тел и трубок взрыва, выражаемых в масштабе карты, а также всех в немасштабных объектов, связанных с вулканической активностью и сейсмичностью:

• эруптивных внемасштабных центров (действующих и потухших);

• паразитических вулканических конусов (действующих и потухших);

• фумарол;

• грязевых вулканов;

• шлаковых конусов;

• маар, воронок взрывов;

• эпицентров землетрясений.

Слой техногенных объектов. В этот слой заносятся все терриконы, твады. эфеля, хвосты обогащения, карьеры, разрезы открытой добычи, выемки.

Слой местоположений палеонтологических находок. Данный слой содержит места сборов остатков ископаемой флоры и фауны.

Слой элементов залегания. Слой включает все сведения об элементах залегания пластов и других структурных элементах (кливаж, линии течения, первичная полосчатость, первичные трещины и т. п.).

Слой пунктов определений палеомагнитных и радиологических характеристик. В этот слой заносятся все пункты, для которых имеются:

• определения палеомагнитных векторов;

• радиологические определения возраста.

Слой объектов наблюдения. Данный слой включает:

• буровые скважины,

• опорные обнажения,

• места взятия опорных колонок донных отложений;

• стратотипическне разрезы местных и региональных геологических подразделений подразделений общей стратиграфической шкалы;

• внемасштабные участки донной обнаженности.

Слой петротипических массивов. В этот слой заносятся места расположения петротипических интрузнвных массивов и метаморфических комплексов, которые представляются площадными объектами.

Слои линий геологических разрезов. Содержит линии всех прилагаемых к геологической карте геологических разрезов.

Метрические характеристики геолого-картографических объектов, оставляющих спецнагрузку полотна геологической карты, приведены в табл. 1.

Цифровая модель полотна карты четвертичных образований увязывается с ЦМ топоосновы масштаба 1:200 000 и при наличии соответствующей информации содержит следующие нормативные слои:

• базовый;

• видов пород;

• пород повышенной льдистости;

• измененных пород;

• разрывных нарушений;

• гляциодислокаций;

• многолетней мерзлоты;

• образований, перекрытых более молодыми отложениями;

• покровных образований;

• элементов геоморфологии;

• элементов современной экзогеодинамики;

• элементов палеогеографии;

• объектов наблюдения;

• мощности четвертичных образований;

• точек геохронометрического опробования;

• местоположений палеонтологических и археологических находок;

• элементов залегания;

• изобаз поднятий и опусканий;

• месторождений и проявлений полезных ископаемых;

• линий геологических разрезов.

Таблица 1