Tecnología de sistemas de información geológica
El Sistema de Información Geográfica (SIG) se creó en la década de 1960. Surge con la necesidad de que las personas planifiquen y gestionen los recursos naturales y el medio ambiente y la aplicación de la tecnología de infografía. Es un sistema informático que recopila, almacena, gestiona, recupera, procesa y analiza exhaustivamente grandes cantidades de datos espaciales y genera resultados en diversas formas. 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
Aplicación de 1. Tecnología SIG en el sistema de información sobre desastres geológicos
Con el rápido crecimiento de la población, el rápido desarrollo económico y el consumo masivo de recursos naturales, no solo el entorno ecológico se ha deteriorado, sino que también ocurren con frecuencia desastres naturales (incluidos los desastres geológicos) . Estados Unidos, India y otros países son países con graves desastres geológicos en el mundo. 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 la mala calidad del entorno geológico. Su frecuente aparición no sólo refleja la fragilidad del entorno geológico natural, sino que también refleja la intensificación de la contradicción entre las actividades económicas de la ingeniería humana y el entorno geológico. Para mantener la relación armoniosa 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 una base para La gestión medioambiental y la planificación urbana, sin embargo, los medios técnicos tradicionales ya no pueden hacer frente a la respuesta rápida a los desastres geológicos. Como producto del desarrollo actual de alta tecnología, el sistema de información geológica integra funciones de gestión, procesamiento, análisis, entrada y salida de datos de atributos, imágenes y gráficos, y debería convertirse en 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 producto del desarrollo de la tecnología informática y la informatización. Es un sistema técnico para la gestión y estudio de datos espaciales. Puede obtener rápidamente información que cumpla con los requisitos de la aplicación y expresar los resultados del procesamiento 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 se ha desarrollado gradualmente desde la gestión de datos, la entrada digital y la salida gráfica de conjuntos de datos de múltiples fuentes, hasta el uso de modelos DEM o DTM y el análisis ampliado de SIG combinado con modelos de evaluación de desastres. , a la integración de SIG con el sistema de soporte de decisiones (DSS) y al desarrollo en SIG de red (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 el método del sistema de información geográfica para zonificar los peligros de deslizamientos de tierra en la zona de captación de Ramganga en las estribaciones del Himalaya. Este 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 mediante números e imágenes, y luego interpretarse y dibujarse en mapas temáticos, incluidos mapas geológicos (litología y estructura), mapas de distribución de deslizamientos de tierra, mapas de uso de la tierra, etc. Digitalice estos mapas y almacene los datos relevantes en el sistema GIS para descubrir factores relacionados con la evaluación del riesgo 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 relación entre deslizamientos de diferentes tipos de pendientes. Distribución, relación de distancia entre la distribución de deslizamientos y las principales zonas de falla, etc. Luego de un análisis estadístico y empírico, se introdujo el factor de riesgo de deslizamientos de tierra (LNRF). Cuanto mayor sea el valor del LNRF, mayor será el riesgo de desastre por deslizamiento de tierra. Y se asignan tres pesos a los tres niveles de riesgo de LNRF, que son 0, 1 y 2 respectivamente. Considerando que la ocurrencia de deslizamientos de tierra es el resultado de la acción combinada de múltiples factores, el modelo de clasificación superpuesta de SIG está llamado a sumar los pesos de varios factores 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 mapear la zonificación del riesgo de 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 de estabilidad de taludes. Además, los dos académicos también utilizaron el modelo de elevación digital (DEM) generado por SIG para desarrollar un modelo para calcular la tasa de caída de rocas en áreas montañosas y 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. Wall (1994) de la Universidad Estatal de Colorado en Estados Unidos utilizaron sistemas de información geográfica para evaluar los peligros y riesgos geológicos en Medellín, Colombia (Jiang Zuoqin, 2008). Se utilizó SIG para analizar y estudiar los peligros geológicos en el área de Medellín, enfocándose 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, las condiciones hidrológicas y otros factores. Según la relación correspondiente entre la composición 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 zonas de influencia, el modelo DEM, el análisis de superposición y otras funciones del software GIS (GRASS), se pueden realizar análisis de desastres en áreas propensas a desastres como deslizamientos de tierra, inundaciones, erosión de riberas de ríos, etc. , y se puede evaluar la vulnerabilidad de cada componente de un evento específico.
De manera similar, Mario Mejía-Navarro (1996), becario postdoctoral en la Universidad Estatal de Colorado en Estados Unidos, combinó la tecnología SIG con un sistema de apoyo a la decisión (DSS) y utilizó SIG (principalmente el sistema de análisis de recursos geológicos). GRASS) y modelos matemáticos de ingeniería, se estableció y aplicó en Glenwood Springs, Colorado, un sistema de apoyo a la toma de decisiones para la evaluación de riesgos y desastres naturales (Jiang Zuoqin et al., 2001). Utilice SIG para establecer una base de datos de indicadores y establecer la relación de peso de varias variables de control basadas en SIG. Llevar a cabo análisis de sensibilidad, análisis de vulnerabilidad y evaluación de riesgos de desastres como flujos de escombros, inundaciones, hundimientos de tierras y desastres eólicos para ayudar a los departamentos gubernamentales en la toma de decisiones.
El Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) ha hecho del fortalecimiento del estudio de los peligros geológicos urbanos una tarea importante a principios del siglo XXI, y ha utilizado SIG para compilar mapas digitales de diversos peligros en las principales áreas urbanas. en los Estados Unidos, que es similar a la de los países de Europa occidental. La tendencia general del trabajo geológico urbano es consistente. Entre ellos, el proyecto de evaluación de peligros geológicos urbanos en Glenwood Spring, Colorado, EE.UU., es el más representativo. Debido a que la ciudad está ubicada en un valle montañoso, los peligros geológicos de 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 vulnerabilidades de peligros geográficos SIG. Finalmente, de acuerdo con los 14 niveles de idoneidad de uso de suelo, el área de evaluación se divide en zonas de uso de suelo, y se marcan con un círculo las áreas adecuadas y las áreas de alto riesgo para el futuro desarrollo urbano. Sobre esta base, se estableció un sistema integral de apoyo a las decisiones urbanas.
En resumen, se puede ver que la investigación sobre la aplicación de SIG a desastres geológicos en el extranjero, especialmente en los países desarrollados, comenzó antes (Tabla 1), y el nivel de investigación ha superado con creces el nuestro en este sentido. La aplicación también se ha profundizado con el desarrollo de la tecnología SIG (Huang Runqiu, 2001).
Aplicación del 2.2. Sistema de Información Geográfica en Exploración Geológica y Mineral
El Sistema de Información Geográfica (SIG) se adapta a las crecientes necesidades de las ciencias terrestres modernas y afines. Su característica es procesar información masiva con cualquier orientación espacial de la Tierra, y tiene las ventajas de cuantificación, temporización y posicionamiento. Ha sido ampliamente utilizado en geología y exploración minera 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 algunos problemas en la recopilación de datos de campo, la construcción de bases de datos de datos, el análisis SIG, etc. El SIG en sí no tiene la capacidad suficiente para resolver muchos problemas geológicos 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).
GIS fue creado 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 sistema de información geográfica del mundo, el Sistema Canadiense de Información Geográfica (CGIS), para la gestión y planificación de recursos. Entre 1970 y 1976, el Servicio Geológico de Estados Unidos construyó más de 50 sistemas de información y llevó a cabo investigaciones geológicas exhaustivas. Alemania construyó el sistema DASCH en 1986 y países como Suecia y Japón también construyeron su propio SIG.
El desarrollo de los SIG y el rápido desarrollo de la informática van de la mano, principalmente en los últimos 20 años, e incluso más rápido 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 sistema de información geográfica del mundo, el Sistema Canadiense de Información Geográfica (CGIS), para la gestión y planificación de recursos. Entre 1970 y 1976, el Servicio Geológico Federal de Estados Unidos construyó más de 50 sistemas de información y llevó a cabo investigaciones geológicas exhaustivas. Alemania construyó el sistema DASCH en 1986 y países como Suecia y Japón también construyeron su propio SIG. El desarrollo de los SIG y el rápido desarrollo de la informática van de la mano, principalmente en los últimos 20 años, e incluso más rápido 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 han sido identificados oficialmente como recursos terrestres, geología y. la gestión ambiental de muchos países y los principales sistemas de información geológica para la investigación. ESRI fue fundada en 1969. Jack y Laura Dangermond comenzaron con sus ahorros habituales de $1,100. Después de un arduo trabajo en la década de 1970, se lanzó un nuevo ArcInfo en 1981 y una versión de ArcInfo para PC en 1986. 10008.000000000006 En 1981, ESRI celebró su primera reunión de usuarios en su sede en Redlands. Solo asistieron 18 personas, y la historia de desarrollo de la reunión de 6548 usuarios de ESRI refleja el desarrollo de SIG desde cero, el proceso de desarrollo desde débil. a ser fuerte y de rápido crecimiento también muestra el enorme potencial de mercado y el inmensurable valor de aplicación de los SIG por un lado.
Se informa que hay miles de software SIG con cotizaciones de 1995 en el mercado, pero aquellos con 10 o más ocupan principalmente el mercado. Además de los SIG ArcInfo y ArcView mencionados anteriormente, los SIG extranjeros más representativos 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 para estudios y mapeos 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.
Tres. Fuente de información
Cao Xiuding, Ruan Jun, et al. Aplicación de la tecnología SIG en sistemas de información de desastres geológicos. Revista china de prevención y peligros geológicos, 18(3):112 ~ 115.
Huang Runqiu. 2001. Tecnología de la información para la gestión del medio ambiente geológico y la evaluación de peligros geológicos en el siglo XXI. Gestión de ciencia y tecnología de tierras y recursos, 18: 30 ~ 34.
Jiang Zuoqin. 2008. Situación actual y características de la informatización en todo el proceso de estudios geológicos regionales en el país y en el extranjero. Boletín Geológico, 27 (7): 956 ~ 964.
Jiang Zuoqin, Zhang Minghua. 2001. Principales tecnologías y avances involucrados en la informatización de la recolección de datos geológicos de campo. Geología de China, 28 (2): 36 ~ 42.
Zhao Jinping, Jiao Shuqiang. 2004. Estado actual de la investigación de evaluación del entorno geológico extranjero basada en SIG. Revista del Instituto de Tecnología de Nantong (edición de ciencias naturales), 3 (2): 46 ~ 50.
Zhou Jun, Liang Yun. 2002. Sistema de información geográfica y su aplicación en la exploración geológica y minera. Revista del Instituto de Tecnología Xi, 24 (2): 47 ~ 50.