 |
|
|
|
GISáček |
|
|
|
3D GIS seismických jevů vybrané části OKR - analýza vazby seismicity na hlavní tektonické poruchyPetr Svoboda AbstractProcessing of this work is oriented on the method GIS. Includes the preparation of necessary informations, rise of 3D model of the interesting part and execution of the visual analyse. Dead work was oriented on the obtaining database of seismics effects and informations which were used for the realisation of the project. ArcView 3.1 and 3D Analyst were used for the plotting records of the seismics shocks and the main tectonics failures in 3D. In detail view we can see flocks of the seismics shocks separated with tectonics failures which make naturad boundary of the mining space. From the visual analyse is evident that more depends on the mine activity than tectonics failures. AbstraktPráce je zaměřena na metodiku GIS zpracování této úlohy od přípravy potřebných dat, vzniku 3D modelu zájmové oblasti až po provedení vizuální analýzy. Přípravná fáze byla zaměřena na získání databáze seismických jevů a informací, kterých bylo využito k realizaci projektu. Pro zakreslení záznamů důlních otřesů a hlavních tektonických poruch v 3D modelu bylo použito programu ArcView 3.1 a jeho nadstavby3D Analyst. Při detailním pohledu na jednotlivé shluky seismických otřesů je zřetelné jejich rozdělení tektonickými poruchami, které tvoří přirozené hranice dobývacího prostoru. Jak vyplívá z vizuální analýzy, je zřejmé, že více než na tektonických poruchách závisí zobrazené seismické jevy na důlní činnosti prováděné v zájmové oblasti. ÚvodZemětřesení může být jedním z nejničivějších přírodních dějů na Zemi. Uvolňuje se při něm velké množství energie. Povrchové části Země jsou tvořeny systémem litosférických desek, které mají kontinentální rozměry a dosahují do hloubek několika desítek km. Vzájemné pohyby těchto desek, jejichž rychlost je několik cm za rok, vedou k hromadění napětí především na styčných plochách desek. Při napětích převyšujících pevnost hornin dochází v dané oblasti k rychlým posuvům, které se projevují jako zemětřesení. K silným zemětřesením dochází především v pásu obepínajícím Tichý oceán (Japonsko, Indonésie, Chile, Mexiko, Kalifornie), v Evropě pak ve Středomoří (Řecko, Turecko, Itálie, Makedonie, Černá Hora, Chorvatsko). Ve střední Evropě jsou posuny na zlomech - pokud k nim vůbec dochází - malé a skutečně katastrofická zemětřesení se zde vyskytují jen výjimečně. Cíl projektuCílem tohoto projektu je na části území ostravsko - karvinské pánve analyzovat důlní otřesy a otřesové jevy s intenzitou větší než 1kJ v období od 8. ledna 1990 do 13. července 2000 s ohledem na tektonické poruchy dané oblasti. Pro co nejpřesnější zobrazení bude výsledek zpracován do trojrozměrné mapy. Následnou vizuální analýzou se budu snažit určit vliv tektonických poruch a důlní činnosti na seismické jevy ve vybrané části ostravsko – karvinské pánvi. Definování zájmové oblastiZájmová oblast se nachází v severovýchodní části severní Moravy. Ohraničená je ze severu Dětmarovickým zlomem, z jihu Bludovickým výmolem, z východu pásmem Michálkovické poruchy a ze západu státní hranicí s Polskou republikou. To znamená, že zájmová oblast se nachází jižně od Karviné a sahá až k hranicím města Petřvald a Havířov. Zobrazení seismických jevů v programu ArcViewZ databáze seismických jevů uložené ve formátu DBF 4 jsem v programu ArcView vytvořil dvojrozměrnou mapu epicenter seismických jevů (obr.č.1),kterou jsem přidáním třetí souřadnice převedl do 3D scény a vytvořil tak 3D model hypocenter seismických jevů 
Obr č. 1 Epicentra seismických jevů Jelikož se jedná o zobrazení více jak třech tisíc hypocenter, rozhodl jsem se pro lepší vizualizaci rozdělit jednotlivé seismické jevy barevně podle roku a každý rok na pět skupin podle velikosti magnituda jednotlivých seismických jevů v daném roce. Toto rozdělení jsem provedl pomoci nabídky „Graduate symbol“ – tedy pomocí narůstající velikosti symbolu (obr.č.2). 
Obr č. 2 Hypocentra seismických jevů Tvorba tektonických poruch pomocí vrstevnicNejdříve jsem vytvořil požadovanou zlomovou plochu pomocí TINu, avšak nebylo možné zobrazit více než třináct TINů v jednom projektu.Proto jsem dále vytvořil vrstevnice z jednotlivých TINů reprezentujících hlavní tektonické poruchy. Jako nejnižší vrstevnici jsem zadal -650 m a krok vykreslení dalších vrstevnic 5 m (obr.č.3.). Tím jsem docílil průhlednosti daného zlomu při bližším pozorování a zároveň nedošlo k trhavým pohybům při manipulaci v 3D scéně. Takto vytvořené zlomy jsem uložil do jednotlivých souborů, které jsem následně otevřel v novém projektu. 
Obr č. 3 Část zlomových ploch tvořených pomocí vrstevnic. Tvorba povrchu paleozoikaPro zlepšení přesnosti průběhu tektonické poruchy jsem chtěl využit digitálního modelu paleozoika, který jsem vytvořil z vrstevnic zakreslených na geologické mapě paleozoika české části Hornoslezké pánve s krokem 100 m. Tento model jsem chtěl původně využit k novému přiřazení Z-tové souřadnice řezu v průměrné hloubce 0 m. Výsledkem je řez, který kopíruje hloubkový průběh paleozoika. Problém však nastal při tvorbě TINu, kdy vytvořená zlomová plocha se stala svým tvarem neakceptovatelná (obr.č. 4.). 
Obr č. 4 Tvorba zlomové plochy – podle digitálního modelu paleozoika Proto jsem od tohoto zpřesnění průběhu nakonec ustoupil a digitální model paleozoika využil pouze jako vizuální doplněk (Obr.: 5.). 
Obr č. 5 Digitální model paleozoika TransparentnostDalším krokem pro zlepšení vizualizace bylo definování transparentnosti pro digitální model paleozoika (obr.č.6.). Toho jsem docílil ve vlastnostech 3D scény (3D scene properties), kde se transparentnost udává v procentech. V mém případě je nejvhodnější transparentnost někde mezi 10 až 20 procenty, pokud zvolím větší stává se digitální model paleozoika moc světlý a tím se zhoršuje jeho vypovídací schopnost.
Obr č. 6 Digitální model paleozoika - transparentní Vizuální analýza vlivu tektonických poruch na hypocentra seismických jevůPosledním krokem této diplomové práce je vizuální analýza vlivu tektonických poruch a zlomů na výskyt hypocenter seismických jevů.Po zobrazení seismických jevů podle jednotlivých let je vidět jejich rovnoměrné rozložení v zájmové oblasti. (obr.č.7.) 
Obr č. 7 Rozložení epicenter seismických jevů v roce 1999 Při detailním pohledu na jednotlivé shluky seismických otřesů je zřetelné jejich rozdělení tektonickými poruchami. Dá se říct, že některé hlavní zlomové poruchy slouží jako přirozené hranice dobývacího prostoru. Dále je vidět, že hypocentra neleží v území zlomových poruch. Je tedy zřejmé, že zobrazované seismické jevy více závisí na důlní činnosti než na zlomových poruchách (obr.č.8.). Zároveň je možné, že seismické jevy s nižší intenzitou mohou mít svůj původ na zlomových plochách. 
Obr č. 8 Vliv tektonických poruch na hypocentra seismických jevů Pro další analýzu jsem si vybral rok 1996 a otřesy jsem rozdělil barevně podle doby vzniku do 12 skupin (Tab.č.1.).
Vybral jsem jeden se shluků seismických jevů. Při detailním pohledu je zřetelně vidět časový postup otřesů (obr.č.9). Je tedy možné, že více než na zlomové poruše závisí tyto otřesy s prováděním dobývacích prací. 
Obr č. 9 Ukázka časového postupu otřesů v roce 1996. ZávěrVe střední Evropě jsou tektonické posuny - pokud k nim vůbec dochází - malé a skutečně katastrofická zemětřesení se zde vyskytují jen výjimečně. Pro oblast severní Moravy se počítá s makroseismickou intenzitou maximálně do stupně šest. Tato diplomová práce je zaměřená na seismické jevy související s hornickou činností v zájmové oblasti. Jedním z hlavních úkolů bylo vytvoření 3D modelu zájmové oblasti. Výhodou takovéhoto modelu je možnost zobrazit velké množství dat aniž by byla snížena jejich vypovídací schopnost. V zájmové oblasti bylo zobrazeno 3260 seismických jevů a 22 tektonických poruch. Použité seismické jevy jsou o nízké intenzitě, což má za následek chyby při určování Z-tové souřadnice. Jelikož těmto chybám nelze předcházet, bylo by výhodné, zapsat k poznámkám seismického jevu jakým způsobem byla určena Z-tová souřadnice. Dalším krokem pro zlepšení vypovídací schopnosti modelu může být použití map o menším měřítku a tedy vytvoření nejen hlavních tektonických poruch, ale i doplňkových tektonických poruch. Dalším úkolem bylo zjistit jaký vliv na seismické jevy mají, hlavní tektonické poruch zájmové oblasti. Je nutné upozornit, že zobrazeny byly pouze hlavní tektonické poruchy a v úvahu nebyly brány doprovodné tektonické poruchy, které také mohou mít vliv na seismické jevy. Dále je nutné podotknout, že zlomové pásmo bylo bráno jako jeden zlom. Pro vizualizaci tím vznikla výhoda v jednoduchosti a přehlednosti a zároveň nevýhoda pro přesné určení vlivu tektonických poruch na seismické jevy. Jak vyplívá z vizuální analýzy, je zřejmé, že více než na tektonických poruchách závisí zobrazené seismické jevy na důlní činnosti prováděné v zájmové oblasti. Pro provedení přesnějších analýz by bylo zapotřebí zobrazit i seismické jevy z nižší intenzitou. Je možné, že takové jevy vznikají právě na zlomových plochách. Vytvořený 3D model, se dá použít k dalším analýzám, přičemž doporučují použít veškeré dostupné záznamy o seismických jevech v zájmové oblasti a rozšířit soubor hlavních tektonických poruch. Literatura
|
|
Copyright (C) VŠB - TU Ostrava,
Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. |