V roce 1997 byl zahájen významný výzkumný úkol se složitým názvem “Reliéf povrchu krystalinika a permokarbonu v podloží platformních formací v oblasti styku saxothuringika a tepelsko - barrandienské jednotky”. Úkol skončil v prosinci 1998 (trval 2 roky) a na jeho řešení se podílela pod vedením Českého geologického ústavu (ČGÚ) Praha řada organizací. Jedním z nich bylo i naše pracoviště GIS.

Cílem našeho pracoviště bylo zobrazit povrch krystalinika a permokarbonu v oblasti severočeské hnědouhelné pánve (SHP) a Doupovských hor v různých pohledech. Ty pak slouží specialistům v ČGÚ k formulování závěrů o vzniku těchto formací a jejich prostorové stavbě.

2. Pohled do minulosti

K pochopení vztahu povrchu krystalinika a permokarbonu v prostoru SHP a Doupovských hor bylo nutné vycházet z již dříve provedených prací. Jimi byly výsledky rozsáhlého výzkumného úkolu s názvem “Geologicko - ekologický výzkum SHP”. Tento úkol se mimo jiné zabýval problematikou litosféry podloží hnědouhelných slojí SHP, litosférou uhlí a litosférou nadloží. Problematika podloží byla zpracována odborníky z ČGÚ. Výsledkem zpracování problematiky podloží byly geografické vrstvy krystalinika, permokarbonu, křídy a vulkanitů v zájmové oblasti a jejich litologické členění. Po ukončení prací byly provedeny kontroly pracovníky ČGÚ a následné korekce a výsledné vykreslení. Pro některé vlastnosti (zejména krystalinikum a permokarbon) byly zpracovány pouze pro orientační vizualizaci 3D pohledy. Technologie zpracování byla stejná (nebo velmi podobná) jako v tomto případě.

3. Podklady a technologie řešení

Aby bylo možné zpracovat digitální model reliéfu povrchu krystalinika a permokarbonu, museli pracovnící ČGÚ vyhodnotit značné množství vrtů. Vrty byly vyneseny do základních map 1:25000 a odtud byly interpolovány vrstevnice krystalinika a permokarbonu. Tato činnost by byla jen obtížně automatizovatelná, protože vyžaduje aplikovat znalosti a zkušenosti geologa a zákonitosti vývoje zemské kůry. Výsledkem této etapy byly mapy vrstevnic povrchu krystalinika a permokarbonu v zájmovém území. Zájmové území se nacházelo v prostoru Doupovských hor a Českého Středohoří. Jak vyplývá z výše uvedeného textu, lze tušit, že těsně navazovalo na již řešené území SHP, které bylo zpracováváno v dřívějším čase.

Podkladem pro naše pracoviště byly dva vstupní materiály: první byl již jmenován - jsou to vrstevnice povrchu krystalinika a permokarbonu. Druhý vycházel z již provedených prací v úkolu “Geologicko - ekologického výzkumu SHP” - litosféra podloží.

Úkolem našeho pracoviště GIS bylo převést zpracované vrstevnice zájmového prostoru Doupovských hor, Českého Středohoří a SHP do digitálního tvaru a vhodně je vykreslit, aby bylo možné z takto pořízeného výstupu formulovat další geologické závěry. Všechny tři oblasti na sebe navazují. Před vlastním zpracováním byly provedeny kontroly návaznosti vrstevnic v jednotlivých oblastech. Při této kontrole bylo možno konstatovat, že vrstevnice, které si odpovídaly svojí hodnotou, na sebe velmi dobře navazovaly v rámci zvolené tolerance.

Při řešení byly využity dva programové produkty typu geografického informačního systému. Prvním z nich byl geoinformační systém TopoL, druhým pak PC ARC/INFO a jeho nadstavbový modul PC SEM. Produkt TopoL byl využit na prvotní pořízení dat, tedy na snímání a vektorizaci příslušných vrstevnic a naplnění databází kótami. Pořízení dat probíhalo snímáním z tabletu a vektorizací z obrazovky. Doplnění kóty byla běžná záležitost vlastní každému GIS programu. Po prvotním naplnění a kontrole byla pořízená data exportována do prostředí PC ARC/INFO. Tento krok byl nezbytný k tomu, aby mohl následovat další převod do prostředí PC SEM. Kromě toho data exportovaná přímo do prostředí PC ARC/INFO byla použita pro sestavení 2D mapových kompozic reliéfu krystalinika a permokarbonu. V prostředí PC SEM pak bylo vygenerováno několik pohledů na zájmovou oblast. Nejzajímavější byly pohledy z jižního, resp. z jihovýchodního směru, případně i z východu. Na těchto pohledech byly patrné geologické struktury táhnoucí se přes většinu zájmového (řešeného) území. Jedná se především o zlomy a elevace. S některými strukturami se do této doby příliš neuvažovalo nebo se jim přikládal menší význam než zřejmě mají. Odhalení těchto struktur umožnil právě 3D pohled na řešené území, protože prostorově vystupují. Tato vlastnost klasické vrstevnicové kompozici chybí, jejich vizuální identifikace je mnohem obtížnější, protože chybí právě účinné zobrazení výškového údaje.

4. Výsledky práce

Cílem našeho pracoviště bylo dodat papírové mapové kompozice do výsledné zprávy, geografické vrstvy vzniklé v průběhu řešení a vlastní mapové kompozice ve tvaru kreslicích souborů.

5. Seznam geografických vrstev

Předtím, než bude uveden podrobnější popis jednotlivých vrstev, jsou na tomto místě přiloženy tabulky se základními parametry vytvořených vrstev pro krystalinikum i permokarbon, pak následuje přehled vytvořených mapových kompozic.

5.1. Krystalinikum

5.2. Permokarbon

5.3. Popis mapových kompozic

V tomto popisu jsou v tabulkách uvedeny názvy jednotlivých mapových kompozic a jejich obsah.

KRYSTALINIKUM

PERMOKARBON

6. Popis geografických vrstev

Na tomto místě je přiložen stručný popis nejdůležitějších PC ARC/INFO geografických vrstev.

6.1. Krystalinikum

BODJI a BODJV

je prostorový pohled od jihu na reliéf krystalinika. Tato vrstva vznikla z prostrorového modelu, jehož podkladem je vrstva bodového pole reliéfu krystalinika BODY (resp. vrstevnicový plán LINIE). Vrstva má liniovou topologii, posledních 6 položek jsou uživatelské, ostatní jsou systémové. Položka COLOR vznikla v okamžiku vytvoření geografické vrstvy BODJI a obsahuje barvy reprezentující různá výšková pásma. Položka KOTA byla dodána pro specifikaci výškových pásem. Položka ROVINA obsahuje hodnotu 0, 1 nebo 9. Hodnota 0 je implicitní a představuje vlastní povrch krystalinika. Hodnota 1 je vodorovná rovina, nad níž je blokdiagram povrchu sestrojen. Hodnota 9 představuje boční omezení blokdiagramu. Položka B je prázdná a může být naplněna dle potřeb kreslení. Položka BARVA byla naplněna stejnou hodnotou jako položka COLOR a může být dále využita pro potřeby různých způsobů kresby. Položka SYMBOL byla vytvořena za účelem kresby a obsahuje čísla kreslicích symbolů jednotlivých čar.

KONTURA

je pomocná vrstva ohraničující rozsah krystalinika na řešeném území, tj. na území SHP a v oblasti Doupovských hor. Vrstva je nutná pro vytvoření 3D modelu reliéfu krystalinika. Má liniovou topologii s podstatnou položkou KOTA. Na tuto hranici je provedeno dotažení nekonvexní oblasti reliéfu krystalinika.

LINIE

je asi jedna z nejpodstatnějších vrtstev, protože obsahuje izolinie krystalinika. Tato vrstva byla již v minulosti řešena na území SHP a později rozšířena i na oblast Doupovských hor. Vrstva může být použita na vygenerování 3D modelu reliéfu krystalinika. Má liniovou topologii se dvěma uživatelskými položkyami. Položka CISLO je z programového systému TopoL, v němž byl proveden původní sběr dat. Při výstavbě topologie byla přidána položka KOTA, která obsahuje kótu příslušné vrstevnice.

LINJI a LINJV

jsou geografické vrstvy, které vznikly položením vrstevnic na reliéf krystalinika ve 3D pohledu od jihu a jihovýchodu. Vrstvy byly použika k sestavení mapových kompozic a mají liniovou topologii se třemi uživatelskými položkami. Položka CISLO zůstává po prvotním zpracování grafických dat v programovém systému TopoL. Položka COLOR vznikla při vytvoření této geografické vrstvy. Podstatná je položka KOTA, v níž je uložena kóta dané vrstevnice.

VYLEVY

je vrstva zobrazující diatremy v oblasti Českého Středohoří a Doupovských hor. Vrstva má polygonovou topologii s významnou položkou SYMBOL, která obsahuje vzorek (symbol), se kterým se vrstva vykreslí. Ostatní položky jsou systémové.

VYLEVYJI a VYLEVYJV

jsou vrstvy znázorňující pohled na diatremy na reliéfu krystalinika od jihu a jihovýchodu. Vrstvy vznikly položením obrysů diatrem na reliéf krystalinika. Vznikly tak vrstvy s liniovou topologií, polygonová topologie byla dopracována v prostředí ARCEDIT. Význam má položka SYMBOL, která obsahuje kreslicí symbol.

BODY

je zdrojová bodová vrstva pro vytvoření 3D modelu reliéfu krystalinika. Vrstva vznikla v programovém systému TopoL, odkud byla exportována do prostředí PC ARC/INFO. Podstatná je položka KOTA, která obsahuje kótu každého bodu.

6.2. Permokarbon

BOD55

je geografická vrstva s jihozápadním pohledem na povrch permokarbonu. Úhel pohledu na "drátový model" je 55^o. Řešený rozsah je od výchozu permokarbonu (resp. jeho nasednutí na povrch krystalinika) v prostoru Doupovských hor až po konec řešeného území v rámci SHP (JV část prostoru SHP řešeného v rámci "Geologicko - ekologického výzkumu SHP). Souřadná soustava je vlastní (prostorový pohled). Vrstva má AAT tabulku, význam má zejména položka COLOR, která určuje barvu linie drátového modelu. Ostatní položky jsou systémové. Jednotlivé barvy reprezentují rozsah výšek. Vrstva koresponduje s vrstvou vrstevnic položených na tento drátový model, odpovídající vrstva má název LIN.

LIN

je geografická vrstva vrstevnic položených na "drátový model" povrchu permokarbonu. Úhel pohledu je JZ (55^o). Rozsah řešeného území - viz geografická vrstva BOD55. Souřadná soustava je vlastní (prostorový pohled). Je zpracována čarová (liniová) topologie (AAT tabulka). Za zmínku stojí položka CISLO - je položka, která vznikla v prostředí programového systému TopoL (systémová položka tohoto programu). Nejdůležitější položka je KOTA - obsahuje kótu příslušné vrstevnice položené na povrch permokarbonu. COLOR - barva vrstevnice, standardně je nastavena na hodnotu 15.

BODY

je geografická vrstva, která slouží jako zdroj k sestrojení 3D modelu povrchu permokarbonu. Jedná se o bodovou vrstvu primárně vzniklou v prostředí geoinformačního systému TopoL. Rozsah řešeného území je stejný jako u předchozích vrstev. Souřadná soustava je -JTSK. Podstatnou položkou je KOTA, která obsahuje kótu bodu povrchu permokarbonu. Položka CISLO je interní ze systému TopoL. Odpovídající liniová vrstva je LINIE.

LINIE

je geografická vrstva vrstevnic povrchu permokarbonu. Primárně vznikla v prostředí programového systému TopoL. Rozsah řešeného území je stejný jako u předchozích vrstev, souřadná soustava je -JTSK. Nejdůležitější položkou je KOTA, která obsahuje kótu vrstevnice povrchu permokarbonu. Položka CISLO je interní ze systému TopoL. Odpovídající bodová vrstva je BODY.

KONTURA

je vrstva konturující povrch permokarbonu. Má liniovou i polygonovou topologii. Rozsah řešeného území je stejný a respektuje prostor řešený v "geologicko-ekologickém výzkumu SHP" i výchoz permokarbonu na východě Doupovských hor. Souřadná soustava je -JTSK. Důležitá je liniová topologie a její následující atributy. Položka KOTA je naplněna nulovou hodnotou. Položka MAPSEKCE obsahuje 0 nebo 1 podle toho, zda kopíruje kontura sekci mapového listu. V případě, že kontura je nahrazena mapovou sekcí, je hodnota položky rovna 1. Položka PLOT identifikuje, zda se příslušná čára bude nebo nebude kreslit. (kreslit - 1, nekreslit - 0). Ostatní neuvedené položky obou tabulek jsou systémové.

KONTUR3D

je vrstva konturující povrch permokarbonu ve 3D pohledu, položená na povrch reprezentovaný geografickou vrstvou BOD55. Má liniovou. Rozsah řešeného území respektuje prostor řešený v "geologicko-ekologickém výzkumu SHP" i výchoz permokarbonu na východě Doupovských hor. Souřadná soustava je -JTSK. Z tabulky atributů jsou nejdůležitější následující položky: Položka KOTA je naplněna nulovou hodnotou. Položka PLOT identifikuje, zda se příslušná čára bude nebo nebude kreslit. (kreslit - 1, nekreslit - 0).

KRPER3D

je geografická vrstva zobrazující povrch (reliéf) krystalinika a permokarbonu v oblasti Doupovských hor. Vrstva vznikla tak, že nejprve byl z reliéfu krystalinika vyříznut prostor, v němž se nachází permokarbon. Potom do tohoto prostoru byl vložen reliéf permokarbonu. Protože kontura permokarbonu v oblasti Doupovských hor představuje jeho nasednutí na povrch krystalinika, jsou i vrstevnice v tomto prostoru spojité. Z takto vytvořeného reliéfu vznikla vrstva reprezentující 3D pohled na toto zájmové území. Položka COLOR vznikla v okamžiku vytvoření geografické vrstvy KRPER3D a obsahuje barvy reprezentující různá výšková pásma. Položka KOTA byla dodána pro specifikaci výškových pásem. Položka ROVINA obsahuje hodnotu 0, 1 nebo 9. Hodnota 0 je implicitní a představuje vlastní povrch krystalinika a permokarbonu. Hodnota 1 je vodorovná rovina, nad níž je blokdiagram povrchu sestrojen. Hodnota 9 představuje boční omezení blokdiagramu. Položka B je prázdná a může být naplněna dle potřeb kreslení. Položka SYMBOL byla vytvořena za účelem kresby a obsahuje čísla kreslicích symbolů jednotlivých čar.

KRPR3DVR

je vrstva sdružená s vrstvou KRPER3D. Obsahuje vrstevnice ve 3D pohledu položené na povrch krystalinika a permokarbonu v oblasti Doupovských hor. Vrstva má liniovou topologii. Poslední 4 položky jsou uživatelské, přičemž význam mají položky KOTA a ETAPA. Položka CISLO je systémová a zbývá z programového systému TopoL, v němž byla připravena podkladová data. Položka COLOR vznikla při vytvoření 3D pohledu na vrstvu (resp. jejím položením na povrch krystalinika a permokarbonu). Předpokládá se, že obsah položky nebude dále využíván k potřebným analýzám. Položka KOTA obsahuje kótu vrstevnice povrchu. Položka ETAPA nabývá hodnot buď "krystal" - v tomto prostoru je reliéf tvořen krystalinikem nebo "permokarb" - tam, kde je reliéf tvořen permokarbonem.

KRYSPERM

je geografická vrstva v omezení geografické vrstvy KRPERKON obsahující vrstevnice krystalinika a permokarbonu. Z této vrstvy byly generovány 3D pohledy. Vrstva má liniovou topologii, poslední 3 položky jsou uživatelské. Položka CISLO vznikla při přípravě podkladových dat z programového systému TopoL. Položka KOTA obsahuje kótu vrstevnic krystalinika a permokarbonu. Položka ETAPA obsahuje hodnotu "krystal" nebo "permokarb".

Resumé

V roce 1997 byly zahájeny práce na konstrukci povrchu krystalinika a permokarbonu v oblasti Doupovských hor a následně i Českého středohoří. Tato činnost byla součástí rozsáhlého výzkumného úkolu “Reliéf povrchu krystalinika a permokarbonu v podloží platformních formací v oblasti styku saxothuringika a tepelsko - barrandienské jednotky” řízeného a zpracovávaného Českým geologickým ústavem Praha. Při řešení povrchu krystalinika a permokarbonu byl sestrojen prostorový model zájmového území, z něhož mohli pracovníci ČGÚ následně formulovat geologické závěry, se kterými se dosud příliš neuvažovalo.