Теория и практика создания геоинформационной системы в инженерной геологии

Исследование и использование природных ресурсов, рациональное хозяйственное освоение, охрана природной среды и мониторинг, принятие практических решений, связанных с геологической средой, невозможны без достоверного информационного обеспечения. Создание геоинформационных систем (ГИС) геологической среды в инженерной геологии ‒ одна из актуальных задач наступившего столетия.

Многообразие и многокомпонентность инженерно-геологических условий, сложноподчиненный характер взаимодействия между компонентами геологической среды, отсутствие единой строгой понятийной базы, не позволили пока создать в инженерной геологии общих и формализованных моделей, отражающих особенности функционирования природно-технических систем (ПТС), позволяющих решать геологические задачи исключительно формальными методами. Наиболее рациональный путь дальнейшего совершенствования состоит в системном сочетании неформальных методов геологического анализа и применении комплексных методологических и математических подходов.

Модели ГИС в инженерной геологии следует подразделять на три основные группы:

1) по исследуемому инженерно-геологическому процессу (процессам) или техногенному влиянию;

2) по материалам инженерно-геологических изысканий и исследований;

3) по виду или назначению использования участка (территории).

Все виды инженерно-геологических изысканий и исследований сопровождаются накоплением большого объема сведений различного характера и содержания. Информация поступает в виде результатов отдельных наблюдений или измерений в необобщенном или частично обобщенном виде и не может непосредственно использоваться для получения выводов прикладного или научного характера. Для использования полученной информации требуется алгоритм анализа. Только в этом случае полученные результаты могут быть пригодными для решения поставленных задач.

Актуальность темы. Получение инженерно-геологической информации требует разработку и внедрение новых технологических решений и технических средств, направленных на обработку данных прямыми и(или) косвенными методами. Проблемы накопления, переработки и хранения инженерно-геологической информации следует решать на базе внедрения и совершенствования процессов автоматизации и средств вычислительной техники с последующим созданием на их основе ГИС, позволяющей решать задачи оценки и прогноза изменения геологической среды и составляющих её компонентов.

Основным предметом исследования инженерной геологии являются природно-технические системы. На общем уровне типизации, ПТС делится на два взаимодействующих блока: природный и природно-технический. Каждый из блоков характеризуется многочисленными показателями, отражающими особенности состава, структуры и состояния ПТС. В природный блок входит информация о геолого-литологическом строении территории, геоморфологических и гидрогеологических условиях, распространении и степени активности геологических процессов, составе, структуре и свойствах грунтов. Природно-техногенный блок включает данные о зданиях и сооружениях, их состоянии и взаимодействие на компоненты геологической среды.

Внедрение алгоритмических моделей обработки информационных потоков в инженерной геологии позволяет повысить качество, достоверность и оперативность выдачи справочных, оценочных и прогнозных материалов о состоянии геологической среды и ПТС, необходимых для принятия обоснованных проектных управляющих решений.

Создание ГИС в инженерной геологии, разработка теоретических положений и методологических основ, а также принципов и методов построения, в настоящее время выделяется в одно из наиболее важных направлений при изучении геологической среды. Кроме того, создание и совершенствование ГИС на базе механизма математической обработки и моделирования геологической среды имеет основополагающее практическое значение при решении задач промышленного и гражданского строительства. <...>