Авторизация

Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
  • Форум
  • Блоги
  • Контакты
  • Новости
  • Продукты
  • Отрасли
  • Обучение
  • Поддержка
  • События
  • О компании
  • 4 (51) | 2009 Геологическое строение Брюсселя моделируется в 3D ГИС

    По материалам ESRI

     

    C административной точки зрения, единое пространство площадью 162 кв.км в составе собственно города Брюссель и 18 коммун было сформировано в июле 1971 года, образовав Брюссельский столичный округ. С 18 июня 1989 г. он стал автономным субъектом федерации наравне с Фламандским и Валлонским округами Бельгии. Фактически, столичный округ представляет собой агломерацию с населением в миллион человек. И хотя в каждом из 19 муниципалитетов есть свой бургомистр, ратуша и другие атрибуты власти, но, по сути, они являются районами одного города.

    В регионе Брюсселя основными процессами, связанными с ростом численности населения и развитием инфраструктуры города, являются его дальнейшая урбанизация и реконструкция многих зданий.

    Первое упоминание о Брюсселе относится к концу Х века. В XIV веке в нем проживало около 20 тыс. человек. Как и в большинстве крупных европейских городов, долгое время его население оставалось практически неизменным и стало расти только в XIX веке. Затем темпы роста ускорились, и в 2004 году общее число жителей превысило один миллион человек. Брюссель занимал все новые пространства, начиная со средневекового центра города и близлежащих деревень, сейчас вошедших в Брюссельский столичный округ. Особенно быстро город рос в период между 1955 и 1985 годами, ежегодно занимая до 600 гектар новых земель, а в 1985-1997гг. темпы роста постепенно снизились до 100га в год.


    Геологическая трехмерная модель центра Брюсселя отображена в приложении ArcScene модуля ArcGIS 3D Analyst. Каждая скважина представлена в виде вертикального отрезка (обозначен буквой А справа). Метод интерполяции IDW позволяет моделировать поверхности геологических слоев, показанные разными цветами, например, голубым – для четверичного периода (обозначен буквой В справа). В нижнем правом углу приведена топографическая карта Национального географического института (м-б 1:10000), преобразованная в цифровую модель рельефа.

     

    Для современного Брюсселя характерна миграция его жителей. Средний класс и наиболее обеспеченное население постепенно переселяются на окраины города (например, поближе к лесному массиву Soignes на юго-востоке), освобождая многие старинные кварталы (вдоль долины р.Зенне) для менее обеспеченных жителей. Реконструкция этих кварталов и продолжающееся развитие города требуют значительных инвестиций. При проведении таких работ очень важны знания о составе и строении толщ подстилающих пород.

    В связи с этим, несколько лет назад Геологическая служба Бельгии (Geological Survey of Belgium, GSB) инициировала Программу по изучению геологического строения территории Брюсселя (Brussels Urban Geology, BUG). Одной из основных задач было создание двухмерной и трехмерной моделей подземной геологии города. В результате, GSB было разработано приложение на основе настольных продуктов ArcGIS. С его помощью все доступные данные были собраны и объединены в базу данных под управлением открытой, динамичной и наглядной ГИС. Большую пользу при анализе и отображении собранной информации оказали средства дополнительного модуля ArcGIS 3D Analyst.


    На фоновую растровую топографическую карту Брюсселя (в м-бе 1:10000) наложены векторные слои, представляющие 650 буровых скважин (жёлтые точки), артезианские скважины (голубые точки) и каменоломни (символ в виде лопаты и кирки). Поверхностные слои соответствуют: меандрам р.Зенне в южной части (показано голубым), подземным разработкам в формации Lede (средний эоцен, третичный период) в западной части города (розовый цвет), а также старинным укреплениям Брюсселя (коричневый цвет).

     

    С технической точки зрения, это ГИС-приложение состоит из двух дополняющих друг друга модулей: СУБД Microsoft Access 2000 для хранения описательных данных и картографической системы на основе ArcView/ArcInfo для управления растровыми и векторными географическими данными. Наиболее часто используемыми растровыми изображениями являются отсканированные топографические и геологические карты. Самые старые геологические карты (в масштабе 1:20 000), покрывающие регион Брюсселя, были созданы в конце XIX в. Часто используются и другие растровые изображения, такие как цифровые ортофотоснимки и цифровые модели рельефа Брюсселя, созданные Национальным институтом географии. Также было построено большое количество векторных слоёв, преимущественно основанных на разных геологических характеристиках, таких как выявленные геологические образования, данные буровых скважин и подземных выработок, обнажения пород и места обнаружения ископаемых организмов. Остальные слои содержат информацию о флювиальных отложениях в долине р.Зенне, а также о старинных военных укреплениях Брюсселя.


    Фрагмент фонового растра цифрового ортофото Национального географического института. Показана область в северо-западной части Брюсселя рядом с базиликой Кёкельберг. В атрибутивной таблице базы данных залегающие здесь торфянистые слои делятся на три категории: торфяной песок или торфяная глина, торфяной суглинок и торф. По щелчку на символе скважины открывается гиперссылка на текстовый файл с детальным описанием и геологической интерпретацией данных по скважине.

     

    База данных и программное обеспечение ArcView взаимодействуют посредством базы геоданных, что позволяет избежать дублирования данных и обеспечивает удобное управление новой информацией. Данные по буровым скважинам, являющиеся исходной основой для начала работы программы, хранятся и управляются в той же основной базе данных. Большая часть накопленных материалов получена из двух источников: архивов GSB и архивов Министерства технического обеспечения и транспорта Валлонского региона. В первом архиве содержится вся геологическая информация (по буровым разведочным скважинам, подземным выработкам, выходам и обнажениям пород, и т.д.), собранная геологами GSB с момента его образования в 1896г. Во втором архиве также имеются данные по скважинам, собранные для крупных строительных проектов (дорог, метро, промышленных предприятий и др.), начиная с 1950г.

    Трехмерная модель была разработана по базе данных скважин. С помощью ArcGIS 3D Analyst скважины были представлены в виде вертикальных колонн или отрезков линий различных цветов. Каждый цвет соответствовал определенному геологическому образованию. Длина линий задавалась пропорционально предполагаемой толщине геологического образования. После создания трехмерного представления скважин в ArcGIS 3D Analyst было выполнено моделирование поверхности каждого геологического слоя путем пространственной интерполяции по методу взвешивания обратно расстоянию (IDW).


    Исторические карты Брюсселя, современные карты Брюссельского столичного округа и Бельгии, фотографии достопримечательностей, виртуальные туры и другую интересную информацию можно посмотреть на сайте http://www.ilotsacre.be

     

    В ходе выполнения программы BUG были созданы еще две базы данных. Одна из них содержит сведения о торфяных слоях, наблюдаемых в скважинах. Описание в базе данных показывает тип (с песком, суглинком и т.д.), толщину и глубину залегания торфяного слоя. Основной целью было идентифицировать на карте зоны, где наличие торфа приводит к деформации (проседанию) почвы при снижении уровня грунтовых вод. Другая база используется для картографирования толщин пластов обратной засыпки по данным скважин. Карты изопахит (линий равной мощности) пластов также создаются на основе интерполяции по методу IDW.

    Заключение

    В результате хозяйственной деятельности возникает ситуация, при которой изучение геологии подземных слоев в городах должно помочь, с одной стороны, изучать и сохранить культурное историческое наследие и, с другой, – выявлять и предотвращать возможные риски. Таким образом, подробная информация о подземном геологическом строении грунтов очень важна и обязательно должна учитываться в городском планировании и при реализации строительных проектов. Для накопления и анализа этого знания требуются инструментальные средства для геометрического моделирования геологических слоев, оценки расположения и толщины различных геологических формаций. Для сбора данных необходимо проведение полевых изыскательских работ с бурением разведочных скважин в районах жилой застройки. А для их накопления и анализа следует использовать современные методы обработки и наглядного представления полученных данных – подобные тем, что использует Геологическая служба Бельгии.

    В ближайшей перспективе модель подповерхностной геологии Брюсселя предполагается расширить за счет добавления данных о прочностных характеристиках грунтов и данных из других источников, что позволит получить более полное представление о строении и составе грунтов. А продвинутые средства трёхмерного моделирования позволят оценить вероятные последствия в случае крупного землетрясения. Решению этих задач посвящена программа, реализуемая Королевской обсерваторией Бельгии. Одним из ожидаемых результатов будут прогнозные карты, предоставляемые в компетентные органы и способствующие эффективному управлению таким урбанизированным и густонаселённым городом, каким является Брюссель.

    За дополнительной информацией обращайтесь к Ксавье Девлешуверу (Dr. Xavier Devleeschouwer) из Геологической службы Бельгии, представляющему Бельгийский Королевский институт естественных наук (e-mail: Xavier.Devleeschouwer@naturalsciences.be).




    Версия для печати