Контрольная работа по дисциплине Моделирование

Содержание

1. Введение
2. Блоки для решения задач квалиметрия недр
3. Создание моделей подсчета запасов полезных ископаемых
4. Методы интерполяции
5. Методы определения потерь и разубоживания
6. Стоимость
7. Недостатки технического плана
8. Описать подробно один из методов интерполяции
9. Список использованных источников

Введение

Геоинформационная система Simmine

Simmine —  это интегрированная среда ГИС с графическими базами данных, системой моделирования полей геологических параметров нефтяных залежей, расчетами объемов, запасов, построением геологических разрезов и многое др.

Дополнительно Simmine поддерживает расширенную модель данных, включающую как стандартный набор абстрактных типов векторных и растровых данных, так и специальные типы геологических и геофизических данных (сейсмические разрезы, разломы, каротаж, гриды, геологические разрезы).

Блоки для решения задач квалиметрия недр

Расширенные возможности для геологии и недропользования:

— интегрированная среда документных, графических баз данных и картографии. Решение специфических задач нефтяной геологии.

— построение разрезов и 3D проекций. Картопостроение, подсчет объемов и запасов.

— расчет и построение карт плотности изученности территорий сейсморазведкой и бурением.

— поддержка особого полноэкранного режима с тематическими закладками.

— Визуальные средства создания и редактирования графических слоев. Специальный инструментарий для редактирования геологических объектов (контуров ловушек, залежей).

— Эффективная система поиска объектов на картах, без предварительного геокодирования.

— При создании Simmine были учтены потребности специалистов геологов, сейсморазведчиков – интерпретаторов и расширен набор инструментальных средств решения задач, отсутствующих в стандартных GIS и системах интерпретации общего назначения.

Картопостроение:

• Использование лучших алгоритмов онлайн-аппроксимации для решения задач восстановления полей геолого-географических параметров.
• Интегрированная среда моделирования, визуализации и хранения карт в изоляции.
• Различные типы и форматы входных данных (пластовые разбивки по скважинам, сейсмопрофили, разломы гриды, оцифрованные изолинии и т.п.).
• Сценарии, учет разломов, перестроение фрагментов, замена детализированных участков.
• Построение региональных карт. Учет региональных и локальных составляющих структурного плана. Визуальная вырезка подобластей из больших сеток.
• Арифметические и логические операции над сетками.
• Хранение сеточных моделей в графических базах данных Simmine.
• Создание согласованного структурного каркаса многопластовых месторождений.
• Отображение сеточных моделей в виде цветных карт в изоляциях.
• Высокоскоростные настраиваемые алгоритмы трассировки и подписей изоляций.
• Увязка сейсмопартий и минимизация невязок на крестах сейсмических профилей.
• Построение структурных карт с учетом данных сейсморазведки и бурения.
• Построение карт плотности сейсмопрофилей, рассчет изученности территории в км/км².
• Универсальный загрузчик гридов. Визуальный редактор гридов. Восстановление гридов по оцифрованным изолиниям. Построение зональных карт.

Подсчет запасов

• Построение карт эффективных нефтенасыщенных и газонасыщенных толщин.
• Учет структурных карт, карт эффективных толщин с зонами замещения, нескольких блоков в пределах залежи с разными кометактами и подсчетными параметрами.
• Автоматическое разбиение залежи на зоны ЧНЗ, ВНЗ, ГНЗ, категории С2, интервалы эффективных нефтенасыщенных толщин, лицензионные участки, области подсчета и т.п.
• Расчет детальной таблицы параметров и запасов с формированием промежуточных итогов по пластам, залежам, зонам и категориям запасов.
• Формирование и печать подсчетного плана с полным набором графики и разнообразных элементов оформления согласно отраслевым стандартам.
• Подсчет запасов является наиболее важной частью системы. И здесь есть некоторые особенности.
• Повышенная точность. Если линия контура сечет ячейку, то в результирующий объем включается только та доля, которая попадает в контур. Таким образом, расчет происходит с наименьшей погрешностью вычислений.
• Корректировка в водонефтяной зоне позволяет скорректировать модель по значениям в скважинах. Для неоднородных пластов отклонения расчетных и фактических данных могут быть очень существенны.
• Программа способна самостоятельно создать зону категории С₂, разбить расчетные площадки по толщинам, хонам насыщения, и если необходимо, любым другим участкам, сформировав готовую таблицу со всеми параметрами, по максимуму исключив ручной труд.
• Для готовой карты эффективных нефтенасыщенных толщин давней проблемой является передача корректного излома изолиний на границе внутреннего контура. Simmine усложняет модель сетки, добавляя непрямоугольные ячейки на границе внутреннего контура. Такая технология позволяет получить безупречную картину (модель) излома изолиний на внутреннем контуре.

Simmine как банк данных:

• Simmine – мощный, современный и удобный инструмент интеграции пространственных геолого-географических, картографических, редакционных и документных баз данных. Преимущество технологии Simmine заключается в создании единой среды хранения, пространственного анализа и обработки данных, а также в адаптации для решения задач нефтяной геологии и недропользования.

Пространственные географические базы данных:

• Хранение многоуровневых графических объектов: проектов, карт, разрезов, макетов печати, графических слоев, изображений, таблиц, запросов, групп данных.
• Хранение и визуализация растровых данных очень больших размеров.
• Простой и удобный графический интерфейс для анализа структуры и состава БД.
• Автоматическое формирование изображений сохраненных карт и макетов печати.
• Сохранение пользовательских настроек внешнего вида и свойств всех типов объектов.
• Поддержка абстрактных видов данных – точек, линий, полигонов, гридов, изображений.
• Поддержка специальных геологических и географических типов данных (сейсмические разрезы, каротаж, карты в изолиниях).
• Генерация «на лету» графических слоев из таблиц корпоративных систем баз данных Oracle.
• Одновременная работа с несколькими графическими базами данных.
• Динамическое присоединение к графическим объектам таблиц из реляционных баз данных.
• Тесная интеграция с офисными приложениями, обмен данными с Simmine через буфер обмена.
• Средства аутентификации пользователей в корпоративной сети и защита данных от несанкционированного копирования, экспорта и печати. Криптографическая защита.
• Сервер автообновления слоев и сбора информации рабочих групп в интегрированную БД.
• Импорт и экспорт данных в наиболее популярные графические форматы и таблицы.

Реляционные базы данных:

• Визуальная среда создания пользовательских русифицированных подсхем для корпоративных БД. Встроенный визуальный генератор SQL-запросов.
• Средства поиска и сортировки данных.
• Простые средства просмотра таблиц, установка фильтров, закладок, настройка интерфейса.
• Конвектор текстовых файлов, импорт данных из Excel с использованием буфера обмена.
• Средства создания и редактирования таблиц. Средства кодирования разделов баз данных.
• Встроенный редактор форм и графиков для табличных данных.
• Экспорт запросов в тексты SQL и в графические схемы запросов к базам данных.

Документные базы данных:

• Визуальная среда создания структурированных оглавлений, ссылок и связей документов.
• Поддержка различных растровых, графических, текстовых форматов документов, в том числе программных форматов Excel, Word, Corel и др.
• Хранение и просмотр сейсмических разрезов в формате segy, каротажных диаграмм (las).
• Проверка наличия списка обязательных, новых, отредактированных и утерянных документов.
• Интеграция пакетов документов с объектами пространственных графических баз данных.
• Просмотр документов при идентификации объектов на геоинформационных картах.
• Печать пакетов документов (дел скважин) с автоматическим составлением оглавления.
• Поддержка многоуровневых, разветвленных ссылочных оглавлений пакетов документов.

Создание моделей подсчета запасов полезных ископаемых

ГИС Simmine применяется в практике информационного обслуживания, подсчета запасов и организации горных работ на месторождениях полезных ископаемых. Основные задачи, которые решаются в этой системе, связаны с геометризацией месторождений, подсчетом запасов, планированием горных работ и т.д.

В ГИС реализована методика подсчета запасов по способу разрезов:

1) выделение рудных интервалов вдоль скважин и борозд опробования;

2) расчет координат проб по данным инклинометрии и маркшейдерских замеров;

3) оконтуривание рудных тел и блоков;

4) определение средневзвешенных показателей в заданных контурах;

5) подсчет запасов руд и компонентов.

Simmine использует высокоэффективный метод работы с данными по скважинам, называемый База Данных Скважин. База данных скважин не является базой данных в обычном смысле, так как она не хранит исходные данные, она только управляет взаимосвязью между отдельными таблицами, содержащими различные типы данных по скважинам.

Просмотр баз данных по скважинам предусматривает возможность одновременного вывода на экран различных разрезов и планов с полной цветовой кодировкой, заливкой, штриховкой, гистограммами и значениями интервалов.

Для оценки статистических параметров распределения проводится отдельно для каждого рудного элемента (домена).

Законы распределения:

• нормальный;
• логнормальный

Наиболее важной задачей является определение количества популяций рудных элементов.

Интерпретация разрезов осуществляется с помощью построения контурных линий с помощью Редактора стрингов.

Методы интерполяции

Интерполяция – восстановление функции на заданном интервале по известным ее значениям конечного множества точек, принадлежащих этому интервалу.

В настоящее время в Simmine присутствуют следующие методы интерполяции поверхностей,  наиболее распространенные:

— линейная интерполяция;

— метод обратных взвешенных расстояний, кригинг;

— сплайн-интерполяция и другие.

Кригинг. Метод интерполяции, который основан на использовании методов математической статистики. В его реализации применяется идея регионализированной переменной, т.е. переменной, которая изменяется от места к месту с некоторой видимой непрерывностью, поэтому не может моделироваться только одним математическим уравнением. Поверхность рассматривается в виде трех независимых величин. Первая — тренд, характеризует изменение поверхности в определенном направлении. Далее предполагается, что имеются небольшие отклонения от общей тенденции, вроде маленьких пиков и впадин, которые являются случайными, но все же связанными друг с другом пространственно.

Случайный шум (например, валуны). С каждой из трех переменных надо оперировать в отдельности. Тренд оценивается с использованием математического уравнения, которое наиболее близко представляет общее изменение поверхности, во многом подобно поверхности тренда.

Ожидаемое изменение высоты измеряется по вариограмме, на которой по горизонтальной оси откладывается расстояние между отсчетами, а на вертикальной — полудисперсия. Полудисперсия определяется как половина дисперсии между значениями высоты исходных точек и высот соседних точек. Затем через точки данных проводится кривая наилучшего приближения. Дисперсия в какой-то момент достигает максимума и остается постоянной (выявляется предельный радиус корреляции).

Метод обратных взвешенных расстояний. Этот метод основан на предположении, что чем ближе друг к другу находятся исходные точки, тем ближе их значения. Для точного описания топографии набор точек, по которым будет осуществляться интерполяция, необходимо выбирать в некоторой окрестности определяемой точки, так как они оказывают наибольшее влияние на ее высоту. Это достигается следующим образом. Вводится максимальный радиус поиска или количество точек, ближайших по расстоянию от начальной (определяемой) точки. Затем значению высоты в каждой выбранной точке задается вес, вычисляемый в зависимости от квадрата расстояния до определяемой точки. Этим достигается, чтобы более близкие точки вносили больший вклад в определение интерполируемой высоты по сравнению с более удаленными точками.

Тренд интерполяция. В некоторых случаях исследователя интересуют общие тенденции поверхности, которые характеризуются поверхностью тренда.

Аналогично методу обратных взвешенных расстояний для поверхности тренда используется набор точек в пределах заданной окрестности. В пределах каждой окрестности строится поверхность наилучшего приближения на основе математических уравнений, таких как полиномы или сплайны.

Поверхности тренда могут быть плоскими, показывая общую тенденцию или более сложными. Тип используемого уравнения или степень полинома определяет величину волнистости поверхности. Например, поверхность тренда первого порядка будет выглядеть как плоскость, пересекающая под некоторым углом всю поверхность. Если поверхность имеет один изгиб, то такую поверхность называют поверхностью тренда второго порядка.

Сплайн  интерполяция. Возможность описания сложных поверхностей с помощью полиномов невысоких степеней определяется тем, что при  сплайн интерполяции вся территория разбивается на небольшие непересекающиеся участки. Аппроксимация полиномами осуществляется раздельно для каждого участка. Обычно используют полином третьей степени — кубический сплайн. Затем строится общая функция «склейки» на всю область, с заданием условия непрерывности на границах участков и непрерывности первых и вторых частных производных, т.е. обеспечивается гладкость склеивания полиномов.

Сглаживание сплайн -функциями особенно удобно при моделировании поверхностей, осложненных разрывными нарушениями, и позволяет избежать искажения типа «краевых эффектов».

Методы определения потерь и разубоживания

Потери и разубоживание чаще всего определяют прямым, косвенным и комбинированным способами.

При прямом методе потери и разубоживание определяются или по непосредственно замеренным параметрам, характеризующим это явление, или по планам и разрезам, где изображены соответствующие элементы, необходимые для подсчета потерь и разубоживания.

Достоинство прямого метода заключается в том, что он позволяет определять величину потерь и разубоживания в любое время, независимо от состояния горных работ в выемочных единицах, кроме того, прямой метод является наиболее точным.

Косвенный метод основан на определении разности между количеством погашенных балансовых запасов полезного ископаемого и компонента и количеством добытого полезного ископаемого и компонента.

Косвенный метод можно применять только после полной отработки блока.

Косвенный метод обычно применяется в тех случаях, когда прямой метод неприемлем, например, для определения потерь и разубоживания при разработке системами с обрушением.

При комбинированном методе определения потерь и разубоживания, основанном на совместном использовании элементов прямого и косвенного методов (например, при отработке рудной залежи камерами с отбойкой скважинными зарядами), объем отбитой горной массы определяют непосредственно по данным маркшейдерской съемки и, следовательно, потери.

Стоимость

Simmine, цена за 1 лицензию 17500 долл.

Стоимость указана в долл без учета стоимости доставки. Права поставляются с защитой через USB ключ, который входит в комплект поставки.

НДС: Не облагается

Язык: Русский

Тип поставки: Физическая

Срок комплектации (рабочих дней): 5-10

Недостатки технического плана

Недостатки:

• большая зависимость работы ГИС от исходных географических данных;
• зависимость конечного результата от точности и четкости данных, перенесенных в ГИС;
• некоторая сложность анализа объектов, но эту проблему можно решить с помощью подключаемых модулей, или с помощью настройки системы для решения конкретных проблем.

Несомненно, покупка, внедрение и дальнейшее использование ГИС принесет только положительный результат, решая многие наши проблемы.

Описать подробно один из методов интерполяции

Блочное моделирование — Процесс интерполяции содержаний в Simmine осуществляется одновременно с созданием блочной модели.

Этапы моделирования

• Создание пустой блочной модели.
• Кодирование блочной модели всеми каркасными моделями (присвоение) с созданием факторов или субблоков.
• Выкопировка блоков в пределах каркасных моделей (если ненужные блоки не удалены автоматически при кодировании).
• 3D интерполяция содержаний методом IDW или Кригинг .

Важно помнить, что не существует такого метода интерполяции, который подходил бы ко всем ситуациям. Некоторые обеспечивают более точный результат, но требовательны к вычислительным ресурсам компьютера и исполняются дольше. У всех есть достоинства и недостатки. Выбор определенного метода интерполяции зависит от особенностей входных данных, требуемого типа итоговой поверхности и уровня допустимых ошибок оценки величин. В целом, рекомендуется производить три этапа оценки:

1. Оценить входные данные с точки зрения пространственного распределения точек и подумать о том, какой характер носит распределение моделируемой величины (плавный, сконцентрированный вокруг точек и др.). Это поможет определить подходящий метод интерполяции.
2. Рассмотреть задачу и найти метод, который подходит наилучшим образом. Если есть сомнения, можно попробовать несколько методов.
3. Сравнить результаты и выбрать лучший результат, а следовательно – самый подходящий метод.

Поначалу этот процесс будет выглядеть сложным, но по мере приобретения опыта работы с разными методами интерполяции время, необходимое для генерации подходящей поверхности, сильно сократится.

Список использованных источников

1. В.Н. Попов, В.В. Руденко, М.И. Буянов Квалиметрия недр: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Изд-во Академия горных наук, 2000. – 303 с;
2. Букринский В.А. Геометрия недр. – М.: Недра, 1985. – 521 с;
3. Калинченко В.М. Математическое моделирование и прогноз показателей месторождений. – М.: Недра, 1993. – 317 с.