Методика исследований

На первом шаге исследований для построения всех карт, обозначенных выше, необходимо было построить цифровую модель рельефа в регулярно-ячеистом формате. Для построения цифровой модели рельефа использован модуль SpatialAnalyst, инструмент перевода топографической поверхности из векторной модели в растровую. Результат такого пересчета приведен на рис.2.7.

Рис.2.7. Цифровая модель рельефа участка

Основным достоинством цифровой модели рельефа в регулярно-ячеистом формате является то, что при необходимости можно получить значение отметки рельефа в любой точке участка, как между скважинами, так и между изолиниями. Эти значения необходимы в дальнейшем для расчета мощностей вскрыши и полезной толщи с учетом реальной отметки поверхности в межскважинном пространстве.

На следующем шаге исследований строились карты распределения (геоинформационные поверхности) отметок подошвы вскрышных пород и подошвы полезной толщи. Исходные данные для построения таких поверхностей взяты из таблицы показателей скважин. Небольшое количество скважин накладывает ограничения на выбор метода интерполяции и достоверность полученных результатов, но основные тенденции поведения данных поверхностей отразить возможно.

Для построения поверхностей подошв интересующих горизонтов использовался модуль SpatialAnalyst. Поскольку для моделирования поверхностей всегда используется выборка, для расчета значений аппликат в любой точке поверхности на базе заданного множества используются разнообразные методы интерполяции. Для интерполяции значений между скважинами выбран метод обратных взвешенных расстояний (ОВР). Метод использует скользящее окно и позволяет получить расчетное значение в его центре. Метод ОВР предполагает, что каждая входная точка влияет на расчетную в зависимости от расстояния. При этом для получения расчетного значения использовалось заданное значение ближайших точек.

При любом методе интерполяции на качество полученной модели оказывают влияние три фактора: количество исходных точек, их пространственное распределение и наличие границ области интерполяции. Не смотря на то, что скважин мало, они распределены равномерно регулярно, что повышает качество интерполяции. Форма и размер области интерполяции определены границами горного отвода, которые сохранены в модели в виде полигонального объекта, и использованы при построениях в качестве маски.

Результаты построения поверхности вскрышных пород приведены на рис.2.8. В отличие от предыдущей карты, где поверхность визуализирована в виде растяжки от минимальной отметки до максимальной, поверхность вскрыши классифицирована по отметкам методом равных интервалов. Таким образом, продемонстрированы разные возможности представления значений третьей величины в зависимости от задач исследований.

Рис. 2.8. Карта распределения отметок подошвы вскрышных пород

Поверхность кровли скифских глин (подошвы продуктивной толщи) приведена на рис.2.9. По своей конфигурации – это самая сложная поверхность с разницей отметок от самой высокой до самой низкой – почти 20 метров. Визуализация этой поверхности произведена путем классификации всех значений методом естественных интервалов, подчеркивающих основные перегибы.

На рис.2.10 приведена карта поверхности уровня грунтовых вод. В качестве метода интерполяции при построении этой карты использован метод минимальной кривизны (spline), что соответствует физической природе такой поверхности. Визуализация также проведена методом естественных интервалов.

Рис. 2.9. Карта распределения отметок подошвы продуктивной толщи

На заключительном шаге исследований использовались возможности калькулятора растров из модуля SpatialAnalyst. Принцип работы калькулятора растров основан на производстве локальных расчетов по ячейкам. Для каждой ячейки выходного растра рассчитывается значение показателя на основании значений ячеек с таким же местоположением во входных растрах.

Рис.2.10. Карта поверхности уровня грунтовых вод

Расчет мощности вскрышных пород не производился, так как она представлена почвенно-растительным слоем и практически везде одинакова. Мощность вскрыши не превышает одного метра.

Для расчета мощности полезной толщи из отметок подошвы вскрышных пород вычитались отметки уровня грунтовых вод по каждой пространственной ячейке. Если бы мощность полезной толщи вычислялась непосредственно по скважинам, а по этим результатам в дальнейшем строилась бы поверхность, такая карта не учитывала бы межскважинное пространство, что неизбежно привело бы к большим неточностям. Использовать такой метод построения поверхности возможно только при статистически значимом количестве скважин, что в реальной практике неосуществимо, или при наличии плоской земной поверхности, когда отклонения отметок от среднего значения на порядок меньше измеряемых мощностей. Карта распределения мощности полезной толщи приведена на рис. 2.11.