ArcGIS позволяет решать широкий спектр задач в нефтегазовой отрасли, в том числе и обеспечение предприятий геолого-промысловыми картами. В этом вам поможет большой выбор инструментов по анализу и картопостроению, доступных как в настольной ГИС, так и тонким клиентам (например, через обычный веб-браузер), использующим сервисы ГИС-сервера.
Помимо богатой функциональности по управлению, редактированию и картографическому оформлению пространственных данных в ArcGIS присутствует широкий спектр математических функций различной сложности для моделирования геолого-геофизических полей в виде грида (например, пластовое давление), построения изолиний, построения карт плотности (например, изученность территории), функции генерализации и сглаживания как векторных данных так и гридов, статистического и геостатистического анализа, арифметические операции с восстановленными полями, и это только малая часть возможностей ArcGIS.
Одна из типичных задач: отобразить на карте пластового давления векторы, указывающие, в какую сторону идет падение давления и какой его градиент. Эта задача легко решается с помощью инструментов ArcGIS Desktop уровня Basic (ArcView) и модуля ArcGIS Spatial Analyst. Автоматизировать процесс можно, создав блок-диаграмму обработки пространственных данных в ModelBuilder.
Изначально у нас есть построенная ранее в ArcGIS карта пластового давления в виде грида с размером ячейки 10 на 10 метров.
Для получения направления стока в каждой ячейке грида воспользуемся функцией Экспозиция, а градиент изменения пластового давления посчитаем с помощью инструмента Уклон.
Инструмент Экспозиция (Aspect) создает новый грид с рассчитанным направлением уклона для всех ячеек входного грида (в нашем случае пластовое давление), проходя по нему скользящим окном в 3х3 ячейки и подбирая для центральной ячейки плоскость для z-значений. Направление граней этой плоскости и является экспозицией центральной ячейки. Направление измеряется по часовой стрелке в градусах от 0 (север) до 360 (снова север), проходя полный круг. Плоским областям, не имеющим направления вниз по склону, дается значение -1.
Инструмента Уклон (Slope) позволяет рассчитать градиент, или скорость максимального изменения значения z между конкретной ячейкой и соседними с ней ячейками входного растра. Алгоритм расчета похож на используемый в инструменте Экспозиция. Для каждой ячейки грида вычисляется плоскость для z-значений из окрестности размером 3 x 3 ячейки. Значение уклона этой плоскости вычисляется с использованием методики усредненного максимума.
Итак, приступим к описанию процесса анализа, для наглядности он представлен в виде блок диаграммы, созданной в ModelBuilder.
Для управления детализацией получаемых векторов проведем генерализацию входного грида с давлением, применив к нему инструмент Агрегирование (Aggregate). Создадим грид с меньшим размером ячеек, например 50х50 метров, используя функцию Среднее для расчёта значения укрупненной ячейки. Также инструмент позволяет применять и другие функции для расчета значений выходной ячейки: Сумма, Минимум, Максимум и Медиана.
Затем используем инструмент Экспозиция (Aspect) для расчета направления стока (падения давления) и экспортируем центры ячеек полученного грида в точечные пространственные объекты, используя инструмент Растр в точки (Raster To Point).
Рассчитаем градиент изменения пластового давления, используя инструмент Уклон (Slope) и добавим полученные значения для каждой ячейки растра в ранее созданный точечный класс пространственных объектов с помощью инструмента Извлечь мультизначения в точки (Extract Multi Values to Points). Также в качестве входного грида можно указать генерализованный грид с пластовым давлением и получить значения давления в каждой точке.
В итоге наш точечный класс пространственных объектов будет содержать три дополнительных поля с интересующими нас значениями.
И последний штрих – оформим полученный точечный класс пространственных объектов. Применим к нему классификацию, используя метод градуированных символов (Graduated Symbol), а в качестве шаблона выберем символ стрелки. Также зададим поворот символа, используя значения из поля с направлением стока.
И наша карта с векторами падения давления готова. Для сравнения приведу две карты, построенные с разным уровнем генерализации исходного грида, – с размером ячейки 50х50 метров
и 100х100 метров.
.
Собрав описанную последовательность действий в модель ModelBuilder мы получаем готовый инструмент для построения векторов стока.
Описанный подход может быть применен в различных областях, например при гидрологическом анализе территории для построения направлений поверхностного стока воды
