Структурная геологическая модель является важной основой для понимания структуры недр и разведки минеральных ресурсов.
В области геологического моделирования его применению препятствует отсутствие четко сформулированного описания семантического уровня и соответствующего компьютерного метода описания.
Семантическое описание структурной геологической модели дает полное описание структурных единиц (так называемых семантических объектов) структурных моделей.
Основные семантические объекты включают точки, линии, интерфейсы, тела, образования, а расширенные семантические объекты – стратифицированные, массивные, плоские и линейные структуры.
Семантические отношения представляют собой логические отношения между этими семантическими сущностями. Многоуровневая гетерогенная сеть содержит полную информацию о структурных геологических моделях как для геометрии, так и для геологии. Следовательно, она соответствует структурной геологической модели один в один.
Трехмерная структурная геологическая модель является важным способом описания подповерхностных структур. Он обеспечивает базовую структуру ограничений для моделирования последовательности, моделирования литофакций и описания пластов. Это основа для создания и оптимизации схем разведки и разработки нефтегазовых ресурсов.
Благодаря широкому применению 3D-структурных геологических моделей в геонауках модель структурных данных о недрах в настоящее время уточняется с точки зрения геометрического описания и выражения. 3D-модели данных сложных геологических тел можно разделить на три типа:
- наземные модели (например, модель TIN, модель GRID, модель пограничного представления, модель линейных рамок, модель поперечного сечения и т.д.),
- модели тела (например, 3D сетка, тетраэдровая сетка, конструктивная твердотельная геометрия, восьмигранная модель, модель треугольной призмы и т.д.),
- гибридные модели.
Существующие модели данных могут описывать геометрические особенности тектонических явлений, но не описывают их геологические значения и сложные взаимосвязи между различными тектоническими единицами. Такая информация находится в области семантики.
Семантика указывает как на значение данных, так и на значения. Семантическое описание – это интерпретация объекта на семантическом уровне, направленная на установление связи между данными и их смыслом.
Семантическое описание сыграло очень важную роль в географических информационных системах (ГИС), в таких областях, как:
- обмен данными,
- интеграция модели мульти-решений,
- запросов на разнородную информацию,
- описание временной последовательности стратиграфии.
В области анализа геологического строения существующие методы структурной модальности пока еще не рассматривают семантику. На данном этапе проблема структурной моды в основном рассматривается как проблема компьютерной графики.
При анализе и обработке данных зачастую игнорируется подразумеваемая геологическая семантика данных, поэтому семантическое описание отсутствует в существующих методах описания тектонических явлений. Длительному структурному режиму зачастую приходится преодолевать два препятствия:
- Трудность получения трехмерных пространственных данных, что приводит к разреженному и неравномерному распределению образцов данных;
- Сложность пространственных отношений между структурными элементами.
В связи с этими проблемами одной только пространственной геометрической информации зачастую бывает слишком сложно точно выразить геологические структуры.
Структурные модели, построенные традиционными методами, могут не соответствовать геологическим принципам и иногда сталкиваются с проблемой отсутствия структур из-за отсутствия геологических семантических ограничений.
Эти проблемы могут быть решены с помощью семантического описания структурных геологических моделей. В семантическом описании структурной геологической модели очень важную роль играет выявление взаимосвязи между структурными элементами.
Некоторые ученые предлагают метод представления геологических топологических связей по сетевым графикам, где узлы представляют собой пространственные элементы, а дуги – топологические связи. На основании этого метода была выдвинута концепция геологической структурной топологии.
Геологическая структурная топология разделена на три уровня в соответствии с размерами пространственных образований:
- топология первого порядка представляет собой отношения смежности между геологическими телами;
- топология второго порядка представляет собой отношения смежности между геологическими поверхностями;
- топология третьего порядка представляет собой отношения смежности между поверхностными границами.
Предварительное описание структурных моделей дано в геологической структурной топологии. Однако геологическая структурная топология представляет собой лишь скелет структурных моделей с небольшим количеством дополнительной структурной информации.
Поэтому его недостаточно для того, чтобы служить семантическим описанием структурных геологических моделей.
В обычных геологических моделях данных отсутствие семантического описания затрудняет получение полного смысла данных. Это часто приводит к недостаточному или неточному описанию геологических структур, особенно в тех случаях, когда геологические данные являются разрозненными и неоднозначными.
Существующие методы моделирования геологического строения часто страдают нестабильностью, когда требуется искусственная корректировка для добавления контрольных точек или контрольных линий для сложных конструкций. Могут также существовать модели, не соответствующие геологическим принципам.
Семантическое описание структурной геологической модели представляет собой совокупность семантических объектов, семантических связей, атрибутов семантических объектов и оригинальных данных. Они формируют полную компьютерную характеристику трехмерной структурной модели.
Другими словами, семантическое описание содержит полную информацию о модели и представлено в понятной компьютерной форме. Структурные модели могут быть реконструированы в соответствии с семантическими описаниями.
