Tecnología de sistemas de información geológica

1. Descripción general del contenido

El Sistema de Información Geológica (SIG) se creó en la década de 1960. Nació con las necesidades de las personas para la planificación y gestión de los recursos naturales y el medio ambiente y la aplicación de tecnología de gráficos por computadora. Es un tipo de recopilación, almacenamiento, gestión, recuperación, procesamiento y análisis integral de grandes cantidades de datos y resultados espaciales. sistema informático resultante. En 1965, W.L. Garrison propuso por primera vez el término "sistema de información geológica", creando una historia del desarrollo de esta nueva tecnología. Desde entonces, Estados Unidos, Canadá, el Reino Unido, Australia y otros países han invertido una gran cantidad de mano de obra, recursos materiales y financieros, y gradualmente han establecido su posición de liderazgo internacional en este campo (Huang Runqiu, 2001).

2. Ámbito de aplicación y ejemplos de aplicación

1. Aplicación de la tecnología SIG en sistemas de información sobre desastres geológicos

Con el rápido crecimiento de la población, el rápido desarrollo de economía El desarrollo y el consumo masivo de recursos naturales no solo deterioran el medio ambiente ecológico, sino que también conducen a la aparición frecuente de desastres naturales (incluidos desastres geológicos). Estados Unidos, India y otros países son países con graves desastres geológicos en el mundo. Los desastres geológicos se caracterizan por muchos tipos, amplia distribución y alta intensidad de desastres. La mayoría de estos desastres geológicos ocurren en áreas con baja capacidad para soportar desastres, lo que representa una grave amenaza para la estabilidad económica y social local. Los desastres geológicos son una manifestación de la mala calidad del entorno geológico. Su frecuente aparición no sólo refleja la fragilidad del entorno geológico natural, sino también la intensificación de la contradicción entre las actividades económicas de la ingeniería humana y el entorno geológico. Para mantener una relación más coordinada entre las actividades económicas de ingeniería humana y el entorno geológico, es necesario evaluar el entorno geológico para comprender la situación básica y las tendencias cambiantes del entorno geológico regional en diferentes procesos de desarrollo económico, y proporcionar información para Sin embargo, los medios técnicos tradicionales ya no pueden hacer frente a una respuesta rápida a los desastres geológicos. Como producto del desarrollo actual de alta tecnología, el sistema de información geológica integra gráficos, gestión de datos de atributos e imágenes, procesamiento, análisis, entrada y salida y otras funciones. Debería ser una herramienta poderosa para la evaluación del entorno geológico actual y la predicción de desastres geológicos (Zhao). Jinping, 2004).

La aparición de la tecnología SIG es el producto único del desarrollo de la tecnología informática y la informatización. Es un sistema técnico para la gestión e investigación de datos espaciales. La información que satisface las necesidades de la aplicación se puede obtener rápidamente y los resultados del procesamiento se pueden expresar en forma de mapas, gráficos o datos (Cao Xiuding et al., 2007). Los países extranjeros, especialmente los países desarrollados, han trabajado mucho en la aplicación de SIG y en la investigación de desastres geológicos. Desde la década de 1960 hasta la actualidad, la aplicación de la tecnología SIG también ha abarcado desde la gestión de datos, la entrada digital y la salida de dibujos de conjuntos de datos de múltiples fuentes, hasta el uso de modelos DEM o DTM, hasta el análisis extendido de SIG combinado con modelos de evaluación de desastres. , a SIG y sistemas de apoyo a la decisión (DSS), a SIG de red, desarrollados gradualmente y con una aplicación en profundidad (Huang Runqiu, 2001).

R.P.Gupta y B.C.Joshi (1990) del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Roorkee, India, utilizaron métodos SIG para realizar una zonificación del peligro de deslizamientos de tierra en el área de captación de Ramganga en las estribaciones del Himalaya. El estudio se basa en conjuntos de datos de múltiples fuentes, como fotografías aéreas, datos de cintas MSS, imágenes MSS, imágenes compuestas en colores falsos y diversos datos de campo, incluidos geología, estructura, topografía, uso de la tierra y distribución de deslizamientos de tierra. Los datos anteriores deben procesarse con números e imágenes y luego interpretarse para dibujar planes temáticos, incluidos mapas geológicos (litología y estructura), mapas de distribución de deslizamientos de tierra, mapas de uso de la tierra, etc. Estos mapas se digitalizan y los datos relevantes se almacenan en el sistema GIS para identificar factores relacionados con la evaluación del peligro de deslizamientos de tierra, como la relación entre la actividad de deslizamientos y la litología, la relación entre la actividad de deslizamientos y el uso de la tierra, y la distribución de los deslizamientos en diferentes pendientes. tipos. Relación entre la distribución de deslizamientos de tierra y la distancia desde las principales zonas de falla. Después del análisis estadístico y empírico, se introduce un factor de riesgo de deslizamientos de tierra (LNRF). Cuanto mayor sea el valor del LNRF, mayor será el riesgo de desastres por deslizamientos de tierra en el área. Y a los tres niveles de riesgo de LNRF se les asignan tres pesos de 0, 1 y 2 respectivamente. Considerando que la ocurrencia de deslizamientos de tierra es el resultado de la acción combinada de múltiples factores, se utiliza el modelo de clasificación superpuesta de SIG para sumar los pesos de cada factor para obtener un mapa completo, que refleja la suma de los pesos de cada región. Con base en los criterios dados, en este mapa se puede dibujar un mapa de zonificación del peligro de deslizamientos de tierra.

C.J. Van Westen del ITC en los Países Bajos y J.B. Alzate Bonilla del IGAC en Colombia (1990) analizaron los peligros geológicos en zonas montañosas basándose en SIG. Han trabajado mucho en la recopilación y organización de datos y han establecido una base de datos completa. Sobre esta base se desarrollaron modelos de análisis y evaluación, como el modelo de análisis de estabilidad de taludes, cuya función principal es calcular el factor de seguridad para la estabilidad de taludes. Además, los dos académicos también utilizaron el modelo de elevación digital (DEM) generado por SIG para desarrollar un modelo de cálculo de la tasa de caída de rocas en áreas montañosas y, basándose en esto, dibujaron un mapa de zonificación de la tasa de caída de rocas en el área de estudio (Huang Runqiu, 2001). ).

Mario Mejía-Navarro y Ellen E. Wohl (1994) de la Universidad Estatal de Colorado en Estados Unidos utilizaron SIG para realizar evaluaciones de peligros y riesgos geológicos en la región de Medellín en Colombia (Jiang Zuoqin, 2008). Se utilizó SIG para analizar y estudiar los peligros geológicos en el área de Medellín, centrándose en factores como las condiciones geológicas del lecho rocoso y de la superficie, las condiciones geológicas estructurales, el clima, la topografía, las unidades geomorfológicas y su formación, el uso de la tierra y las condiciones hidrológicas. De acuerdo con la relación correspondiente entre los componentes de cada factor y el desastre, cada factor se subdivide en diferentes categorías y niveles. Con la ayuda del almacenamiento de información espacial, el análisis de la zona de influencia, el modelo DEM y las funciones de análisis de superposición del software GIS (GRASS). Se llevaron a cabo análisis de amenazas en áreas propensas a amenazas como deslizamientos de tierra, inundaciones y erosión de riberas de ríos, y se evaluó la vulnerabilidad de cada componente de un evento específico.

El mismo becario postdoctoral de la Universidad Estatal de Colorado, Mario Mejía-Navarro y otros (1996) combinaron la tecnología SIG con un sistema de soporte de decisiones (DSS), utilizando SIG (principalmente el software GRASS del sistema de análisis de recursos geológicos) e ingeniería. Matemáticas El modelo estableció un sistema de apoyo a la toma de decisiones para desastres naturales y evaluación de riesgos y se aplicó en el área de Glenwood Springs en Colorado (Jiang Zuoqin et al., 2001). Aplicar SIG para establecer una base de datos de indicadores y establecer la relación de peso de múltiples variables de control basadas en SIG. Realicé análisis de sensibilidad a desastres, análisis de vulnerabilidad y evaluación de riesgos para desastres como flujos de escombros, inundaciones, hundimientos de tierras e incendios inducidos por el viento para ayudar a los departamentos gubernamentales a tomar decisiones.

El Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) ha catalogado el fortalecimiento de la investigación sobre los peligros geológicos urbanos como una tarea importante a principios del siglo XXI. Utiliza SIG para compilar mapas digitales de diversos peligros en las principales áreas urbanas. en los Estados Unidos este enfoque es similar al de Europa occidental. La tendencia general del trabajo geológico urbano en el país es consistente. Entre ellos, el proyecto de evaluación de peligros geológicos urbanos en Glenwood Spring, Colorado, EE.UU., es el más representativo. Dado que la ciudad está ubicada en un área de valle montañoso, los peligros geológicos de flujo y deslizamientos de tierra restringen el desarrollo de la ciudad. Por lo tanto, el departamento de planificación urbana encargó a la Universidad Estatal de Colorado que realizara un estudio cartográfico de evaluación de riesgos y vulnerabilidad de peligros geológicos SIG, y finalmente clasificó la zona. La tierra se dividió en 14 tipos, utilizando el grado de idoneidad, se llevó a cabo la zonificación del uso de la tierra en el área de evaluación y se marcaron con círculos las áreas adecuadas y las áreas de alto riesgo para el futuro desarrollo urbano. Sobre esta base, se creó un sistema integrado de apoyo a la toma de decisiones urbanas. establecido.

En resumen, se puede ver que la aplicación de los SIG en la investigación de desastres geológicos en el extranjero, especialmente en los países desarrollados, comenzó temprano (Tabla 1). El nivel de investigación ha superado con creces el nuestro, y la aplicación en el país. esta área también ha seguido el desarrollo de la propia tecnología SIG (Huang Runqiu, 2001).

2. Aplicación de los SIG en la exploración geológica y minera

El sistema de información geológica se adapta a las crecientes necesidades de la Tierra moderna y sus ciencias afines para manejar cualquier información geológica con orientación espacial. La Tierra se caracteriza por tener información masiva y tiene las ventajas de cuantificación, sincronización y posicionamiento. Se ha utilizado ampliamente en la exploración geológica y mineral en los últimos 10 años. El análisis SIG de diversos datos geológicos (gráficos, imágenes, texto, lógica, valores numéricos) en una región en realidad representa una comprensión general relativamente objetiva de la región en esta etapa. En la actualidad, todavía existen problemas como la estandarización y la estandarización en la recopilación de datos de campo, la construcción de bases de datos de datos, el análisis SIG, etc. El SIG en sí tampoco tiene la capacidad suficiente para resolver muchos problemas geológicos altamente profesionales. Sin embargo, un mayor desarrollo y mejora de los SIG seguramente llevará la exploración geológica y minera a una nueva era digital (Zhou Jun et al., 2002).

Los SIG nacieron para resolver problemas geológicos, y su prototipo se remonta a los años 60.

El topógrafo canadiense R.F. Tomlinson propuso por primera vez el término sistema de información geológica en 1963 y construyó el primer SIG del mundo, el SIG canadiense (CGIS), y lo aplicó a la gestión y planificación de recursos. De 1970 a 1976, el Servicio Geológico Federal de Estados Unidos construyó más de 50 sistemas de información y llevó a cabo investigaciones geológicas integrales. Alemania construyó el sistema DASCH en 1986, y Suecia, Japón y otros países también construyeron sucesivamente sus propios SIG. El desarrollo de los SIG es paralelo al rápido desarrollo de la informática, que se produjo principalmente en los últimos 20 años y se ha desarrollado más rápidamente en los últimos 10 años (Zhou Jun et al., 2002).

Tabla 1 Aplicación de SIG extranjeros en la investigación del entorno geológico y de desastres geológicos

El SIG se creó para resolver problemas geológicos y su prototipo se remonta a la década de 1960. El topógrafo canadiense R.F. Tomlinson propuso por primera vez el término sistema de información geológica en 1963 y construyó el primer SIG del mundo, el SIG canadiense (CGIS), y lo aplicó a la gestión y planificación de recursos. De 1970 a 1976, el Servicio Geológico Federal de Estados Unidos construyó más de 50 sistemas de información y llevó a cabo investigaciones geológicas integrales. Alemania construyó el sistema DASCH en 1986, y Suecia, Japón y otros países también construyeron sucesivamente sus propios SIG. El desarrollo de los SIG es paralelo al rápido desarrollo de la informática, que se produjo principalmente en los últimos 20 años, pero se ha desarrollado más rápidamente en los últimos 10 años (Zhou Jun et al., 2002).

ArcInfo y ArcView GIS son actualmente los dos paquetes de software más populares. Son productos importantes de ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc.) en los Estados Unidos y están oficialmente reconocidos por muchos países como recursos terrestres. geología, medio ambiente, etc. El principal sistema de información geológica para la gestión y la investigación. ESRI se fundó en 1969. Jack Dansermond y Laura Dangermond comenzaron con 1.100 dólares de sus ahorros diarios. Después de un arduo trabajo en la década de 1970, se lanzó el nuevo ArcInfo en 1981. En 1986, se lanzó al mercado la versión para microcomputadoras. 1991, ESRI Se lanza la obra maestra ArcView GIS. En 1981, ESRI celebró su primera conferencia de usuarios en su sede de Redlands, con sólo 18 personas presentes. Sin embargo, la conferencia de usuarios de 1998 contó con más de 8.000 representantes de 90 países.

La historia de desarrollo de ESRI refleja el proceso de desarrollo de SIG desde cero, de débil a fuerte, y su rápido crecimiento. También muestra el enorme potencial de mercado y el inconmensurable valor de aplicación de SIG por un lado.

Se informa que en 1995 había miles de ofertas de software SIG en el mercado, pero sólo unos 10 tipos dominaban el mercado. Además de los SIG ArcInfo y ArcView mencionados anteriormente, los trabajos representativos de SIG extranjeros incluyen MapInfo, ErMapper, Idrisi Endas, Erdas, Genamap, Spans, Tigris, etc.

Los SIG se han utilizado ampliamente en la exploración geológica y minera y han logrado muchos resultados notables. Estados Unidos, Canadá y Australia lo utilizaron en estudios y mapas geológicos y minerales ya entre 1985 y 1989. En la actualidad, Australia ha comenzado a utilizar computadoras portátiles para recopilar datos geológicos de campo en forma digital, establecer bases de datos relevantes y compilar mapas geológicos de segunda generación con la ayuda de ArcInfo y ArcViewGIS.

3. Fuentes de datos

Cao Xiuding, Ruan Jun et al. 2007. Aplicación de la tecnología SIG en el sistema de información sobre peligros geológicos, Revista China de Prevención y Riesgos Geológicos, 18 (3). : 112 ~115

Huang Runqiu. 2001. Tecnología de la información para la gestión del entorno geológico y la evaluación de desastres geológicos en el siglo XXI. Gestión de ciencia y tecnología de tierras y recursos, 18: 30～34