Geologie
a geomorfologie
Využití
ERDAS Imagine VirtualGIS v geologii Možnosti aplikace VirtualGIS
v geologii byly rozděleny do čtyř kategorií dle obecně používaného
členění na geologii obecnou, historickou, regionální a užitou (Zapletal,
1995). Využití VirtualGIS
v obecné geologii Ve strukturní geologii je
možné vizualizovat jednotlivé povrchy některých geologických struktur.
V dynamické geologii lze s použitím vizualizace některých
geologických struktur odvozovat někdejší kinematiku a dynamiku a
vizualizovat důsledky dynamických exogenních a některých endogenních procesů.
Vhodné aplikace VirtualGIS lze nalézt v geotektonice. Jsou jimi
například detekce zlomů, lineamentů a tektonických zón za použití řízené
navigace v reliéfu. Lze vizualizovat jednotlivé kolizní orogény, podmořské
riftové zóny. Využití VirtualGIS
v historické geologii Z
hlediska historické geologie je možná vizualizace jednotlivých geologických
povrchů, stejně jako útvarů reliéfu větších měřítek geologické minulosti
Země v paleogeologii. Vhodným příkladem je simulace pohybu hladiny moře v
jednotlivých geologických obdobích. V
aplikacích ve stratigrafii je možné vizualizovat průběh jednotlivých
geologických povrchů a útvarů z hlediska jejich uložení v průběhu
geologického času. Využití VirtualGIS
v regionální geologii V regionální geologii je nejpoužitelnější aplikací
základní funkce VirtualGIS – naložení mapy (v tomto případě
geologické) či rastrového snímku na digitální model terénu. Je možné
vytvářet 3D geologické mapy zakryté a odkryté, detekovat jednotlivé typy
hornin a minerálů s pomocí širokého spektra využitelných materiálů DPZ a
jejich výskytu ve tvarech reliéfu. Spojitý povrch podpovrchové geologie
vytvořený interpolací z údajů z vrtů je rovněž možné vizualizovat. Příkladem
využití funkce naložení mapy na 3D reliéf byla studie geologického průzkumu
státu Colorado (Mathews, 2004), kdy byly využity základní možnosti
VirtualGIS k vytvoření 3D geologických map. Projekt byl řešen
organizací Colorado Geological Survey
a zaměřoval se na vývoj urbanizace ve vztahu k přírodním
hazardům (zejména sesuvům) a zachování přírodních zdrojů. Na DEM byla
naložena vrstva geologických map a byly řešeny úkoly jako náchylnost půd k sesuvům
v Colorado Springs nebo ve Fork Valley.
Využití VirtualGIS
v užité geologii
V inženýrské
geologii je VirtualGIS využitelný například ve vizualizaci povrchů stavebních
pozemků. Vhodnou aplikací je návrh vodního díla zatopením části reliéfu a
výpočet objemu přehrady. Možností je
také vytvoření 3D grafů charakteristik stability, soudržnosti či únosnosti
hornin v závisloti na reliéfu za účelem analýzy a výběru vhodného stavebního
místa.
V hydrogeologii je
ve VirtualGIS možné nadefinovat povrch hladiny podzemních vod ve vztahu k
reálnému povrchu. Vhodné je také vytvořit mapu rozmístění praměnů a zdrojů
podzemních vod v digitálním modelu reliéfu a analyzovat tak hydrogeologické
vlastnosti území. Je možné vytvořit také relativní 3D grafy úrovně
hydrogeologických parametrů, např. porosity či permeability ve vztahu k
reálnému povrchu. Dimadi,
Tsakiri-Strati (2003) využívali VirtualGIS k vizualizaci dat ze skeneru Landsat TM a DEM vytvořený
z topografických map, za účelem detekce krasových mramorů v severním
Řecku, resp. zlomů, které ovládají hydraulickou konduktivitu mramorů. Mapování
lineamentů bylo velmi významné v identifikaci potenciálního využití
podzemních vod v oblasti. Pro lepší vizualizaci a interpretaci zlomů byly
ortorektifikované snímky v různých barevných kombinacích naloženy na 3D
model ve VirtualGIS. 3D vizualizace sloužila k ulehčení lokalizace a
mapování lineamentů, které bylo provedeno pomocí řízené navigace nad 3D
vizualizací ve VirtualGIS. Zlomy byly detekovány zejména podle vegetačních
anomálií a topografických efektů (náhlé změny sklonu).
V geologii ložisek
nerostných surovin umožňuje VirtualGIS využítí zejména pro vizualizaci povrchových
ložisek skutečných či navrhovaných. Je také možná vizualizace šacht, hald a
jiných útvarů vznikajících těžbou. VirtualGIS je využitelný i pro vizualizaci
těžební technologie, nebo návrh infratsruktury u plánované těžby. Watford, Hay (2005) uvádějí studii provedenou
v rámci organizace Geoscience Australia, ve které byl proveden průzkum
potenciálních ropných polí v Australské pobřežní zóně. Byl sestaven soubor
dat zahrnujících GIS data, mapy, seismiku a 3D průlety vytvořené ve VirtualGIS.
Průlety byly ve výměře těchto potenciálních oblastí použity z důvodu
jejich odlišnosti od tradičních map. Cílem průletů bylo poskytnutí rychlého,
ale dostatečného náhledu studovaných oblastí k demonstraci vztahu ke
stávajícím ropným polím a infrastruktuře ropovodů, městům a batymetrii. DEM
podmořského reliéfu byl sestaven z 1 km GRID, povrch byl znázorněn
mozaikou snímků Landsat. Oblasti jednotlivých výměrů byl přidány do VirtualGIS
jako blokové tvary zvedající se z oceánského dna znázorněné průhledně, pro
možnost sledování topografie terénu.
V sedimentologii je možné VirtualGIS využít
k simulaci a modelování sedimentačních prostředí, tvarů a povrchů
jednotlivých sedimentárních útvarů, např. dun, či sedimentárních textur.
V geofyzice je možné využít možností VirtualGIS při
sestavení vizualizace úrovně geofyzikálních veličin, např. gravimetrických,
radiometrických, magnetických či seismických charakteristik ve vztahu
k reliéfu.
V pedologii je možné vytvořit 3D mapy půdních druhů
či typů a sledovat jejich rozložení v závislosti na průběhu reliéfu či v
netypických tvarech reliéfu. Je možné vyjádřit například chemické
charakteistiky, jako aciditu půd v závislosti na rozložení v reliéfu.
Další možnou aplikací VirtualGIS může být závislost
úrovně obsahu chemických prvků na průběhu reliéfu a geologii ve 3D, v
geochemii.
Využití ERDAS Imagine VirtualGIS v geomorfologii
Aplikace v geomorfologii byly
rozděleny dle členění obecné geomorfologie na strukturní geomorfologii pevnin,
oceánského dna a břežního pásma, klimatickou geomorfologii, a
antropogenní geomorfologii (Demek, 1988). V rámci strukturní
geomorfologie byla zahrnuta i regionální geomorfologie.
Aplikace
ve strukturní geomorfologii
Pomocí zobrazení reliéfu ve VirtualGIS je možné
usnadnit rozdělení reliéfu na různé typy georeliéfu, např. na roviny či
pahorkatiny. Možná je vizualizace jednotlivých makro, mezo a mikroforem reliéfu
v regionální geomorfologii, například skalních měst, výchozů, či voštin
jejich detekce a inventarizace a vytvoření atlasu tvarů reliéfu. Grün, Murai
(2002) popisují tvorbu 3D modelu a vizualizaci Mount Everest. 3D model byl
vytvořen z přesné topografické mapy v měřítku 1: 50 000 vytvořené
v r. 1988 National Geographic Society. Mapový obsah byl odvozen z leteckých
fotogrammetrických snímků v měřítku 1:35 000. Rozlišení DEM bylo
Ve vulkanologii je
možné vizualizovat jednotlivé lávové proudy, průběhy erupcí a vývoj sopečného
reliéfu. Pomocí zobrazení sopečné činnosti v modelu reliéfu je možné
předpovídat pohyb lávových proudů a předcházet katastrofám. Společnost Pasco
(2000) vytvořila 3D průlet nad vulkanickou erupcí Mount Usu a umístila jej na
své webové stránky krátce poté co sopka začala být aktivní. Průlet byl vytvořen
ve VirtualGIS. Pasco pořídila těsně po erupci letecké snímky, které byly
následně zpracovány, mozaikovány a georeferencovány v ERDAS Imagine 8.4.
Z několika zdrojů byly pořízeny vrstvy k vytvoření 3D modelu sopky a
okolního terénu.
Metodami
VirtualGIS lze modelovat jednotlivé tvary reliéfu oceánského dna a břežního
pásma. Moss Landing Marine Laboratories
(2001) vytvořily průlety ve VirtualGIS ukazující hlavní fyzickogeografické a
geologické charakteristiky pobřežní a podmořské části regionu Monterey Bay.
Průlety zobrazují Monterey Submarine Canyon, kaňony a hřbety středního a
svrchního kontinentálního svahu, příbřežní zónu, Salinas Valley, nadmořskou i
podmořskou stopu zlomu San Gregorio-Hosgri, pohoří v oblasti a stopu zlomu
San Andreas. Topografický GRID byl vytvořen kombinací DEM z USGS a
batymetrickým akustickým skenováním. VirtualGIS umožnil během navrhování
průletu trasu měnit a upravovat parametry jako převýšení, výšku nad zemí,
oblast a úhel pohledu, úhel letu, náklon a rychlost letu. Efekty mraků, mlhy a
vodní hladiny byly použity pro zvýšení reality. U důležitých geografických
prvků byly umístěny popisy. Watford, Hay
(2005) popisují studie vizualizací podmořského reliéfu Austrálie, ke kterým byl
využíván VirtualGIS. Batymetrická data byla pořízena akustickým skenerem swath-mapper a byl z nich vytvořen
DEM o rozlišení 1 km. Výsledná vizualizace předává informace o velikosti
Australského oceánského teritoria, širokém spektru podmořských typů reliéfu a
velikosti jednotlivých tvarů oceánského dna. Stejnou technikou byla prováděna
studie v oblasti Murray Canynons, kdy byl vytvořen batymetrický model
kaňonů o vysokém rozlišení. Součástí studie Law
of the Sea (Watford, Hay, 2005) je definice hranice Australského
kontinentálního šelfu. Cílem studie je vytvoření 3D vizualizace šelfu sloužící
k lepším možnostem při vyjednávání o průběhu hranice s právníky a
diplomaty. Ve fluviální geomorfologii
lze vytvořit model povodí, vizualizovat tvary morfologie říčních systémů,
vizualizovat říční koryto a jeho změny. V podrobném modelu reliéfu lze
detekovat svahové procesy, sesuvy či náplavové kužely. V seismologii je možné
sledovat dosah zemětřesení v georeliéfu a jeho změny či závislost rozmístění
zemětřesených center na tektonických útvarech. Lze vytovřit graf rychlosti
seismických vln v závislosti na reliéfu v reálném 3D prostředí. V krasové geomorfologii lze vizualizovat
části jeskyní a podzemních prostor, stejně jako dalších tvarů endokrasu a
exokrasu. Populární aplikací VirtualGIS
může být vizualizace a tvorba průletů v geomorfologických útvarech
vesmírných těles.
Aplikace
v klimatické geomorfologii
V glaciologii je možné vizualizovat
jednotlivé glaciální či periglaciální tvary reliéfu, například povrchy ledovců
a detekovat změny jejich tvaru v různých obdobích a měřítcích. Ke 3D modelu je možné vztáhnout jednotlivé
klimatické charakteristiky ve formě grafů, například výšku sněhové pokrývky či
míry srážek. Vizualizací oblastí v horském terénu je možné mapovat a
hodnotit svahy z hlediska lavinového nebezpečí. Je možné také provádět analýzy oslunění reliéfu a
nastavovat skutečné parametry oslunění pro dané území a období.
Aplikace
v antropogenní geomorfologii
V antropogenní geomorfologii je možné využít
VirtualGIS pro detekci a vizualizaci antropogenních tvarů reliéfu – agrárních,
těžebních, sídelních tvarů a dalších.
Chandler, Fryer a El-Hakim (2004) popisují studii, ve které byl využit
VirtualGIS k vizualizaci piktogramů a petroglyfů v jeskyních a
skalách v Austrálii. Byla tedy provedena vizualizace geomorfologických
mikrotvarů antropogenního původu ve vysokém rozlišení. Pro sběr dat používali
autoři pozemní fotogrammetrii a laserové skenování. Ve VirtualGIS byly
vytvořeny průlety za použití různých vrstev a světelných modelů v různých
perspektivách. Stejných metod lze využít pro zobrazení skalních mikrotvarů
například při geomorfologickém mapování. Podobná studie realizovaná ve větším
měřítku je popisována v Grün, Lambers (2001), kdy byl VirtualGIS využit
pro mapování a vizualizaci geoglyfů na planině Nasca v Peru. DEM planiny
byl vytvořen pomocí velkého množství stereoskopických dvojic snímků. Z těchto
snímků byl vyextrahován DEM. Geoglyfy
byly při generaci DEM brány jako tzv. breaklines. Důvodem využití VirtualGIS byly kromě možnosti
vytvoření průletů a animací také jeho základní analytické nástroje, zejména
analýzy viditelnosti.