Цель данной работы – на примере создания геоинформационной системы (далее ГИС) «Суперкальдера Карымшина на Камчатке» показать возможность комплексного использования геологических данных традиционных ГИС и Информационных систем связанных с новыми методами визуализации – методами неогеографии (Google Earth, Erdas Titan, Virtual Earth и т.п.).
Создание ГИС ведется в Институте вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (ИВиС ДВО РАН) сотрудниками лаборатории геологии геотермальных полей и Информационно-вычислительного центра (ИВЦ).
В ходе исследований нами на территории Южной Камчатки в 2007 году была открыта крупнейшая не только на полуострове, но и в России структура –кальдера Карымшина [Леонов, Рогозин, 2007]. В плане она имеет овальную форму, вытянутую в северо-западном направлении (по длинной оси – 25 км, по короткой – 15 км). По предварительным подсчетам объем изверженных продуктов, выброшенных при формировании кальдеры – составил ~ 825 км3, что позволило рассматривать ее как супервулкан. Возраст ее определен в 1,78 млн. лет [Bindeman et al, 2010]. Первые полевые геологические работы в районе новой структуры нами были начаты еще в 2004 году. В результате проведенных исследований на территории рассматриваемого района были выявлены комплексы пород, отвечающие трем последовательным этапам развития этой структуры: докальдерный, кальдерообразующий и посткальдерный. Были детально изучены экструзии и потоки кислых лав посткальдерного этапа. Определены их размеры, подсчитаны объемы [Рогозин, 2007]. Были проанализированы структурные позиции расположенных в рассматриваемом районе современных гидротермальных систем и рудных проявлений [Леонов и др., 2008; Рогозин, 2008; Рогозин, Леонов, 2011].
Начиная наши исследования в 2004 году по изучению геологического строения района кальдеры мы использовали бумажные топографические карты масштаба 1:50000 и аэрофотоснимки на данный район. Приходилось вручную делать привязку на карте, отмечать точки отбора образцов и пройденные на местности маршруты. Появление портативных GPS-навигаторов дало возможность привязывать точки к реальным координатам на местности. Но полученные данные все еще оставались в разобщенном виде: точки отбора образцов находились в GPS-навигаторах, химические анализы пород – в виде Excel-таблиц, а рельеф местности - только на топографических картах в бумажном варианте. Назрела серьезная необходимость в объединении этих данных на современной основе. Кроме того, последним толчком к переходу к электронным картам послужила необходимость связать данные представленные в разных системах координат (бумажные карты сделаны в системе Гаусса-Крюгера, а привязка GPS-навигаторах – в WGS84).
Наличие лицензионного ПО ArcGIS 9 и ПО Easy Trace 8.7 Pro в ИВЦ позволило перейти от бумажных вариантов карт к электронным, с привязкой их к нужной системе координат. Пакет Easy Trace 8.7 Pro сейчас помогает быстро и качественно векторизовать самые разнообразные картографические материалы. Огромный арсенал утилит и инструментов этой программы позволяет извлекать данные из растров, и производить коррекцию уже существующих векторных данных. Программа поддерживает экспорт и импорт наиболее распространенных ГИС-форматов (ArcINFO, ArcView, AutoCAD, Credo, MapInfo, MicroStation).
Для векторизации было использовано четыре листа карт масштаба 1:50000 общей площадью 1258 км2, включающие в себя район выделенной структуры и постройки докальдерного этапа. В Easy Trace листы карт были трансформированы, собраны в общее растровое покрытие, далее из него были выделены отдельные подпроекты, а после их оцифровки в нем же было «сшито» полное, но уже векторное покрытие, которое затем было экспортировано в ПО ArcGIS 9.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Применяя ПО ArcGIS 9 была создана ГИС «Суперкальдера Карымшина на Камчатке», предназначенная для сбора, систематизации, хранения и дальнейшей обработки различных геоданных, полученных нами за прошедшие 9 лет полевых исследований (2004-2013 гг). Визуализация представленных в создаваемой ГИС геоданных позволяет приступить к построению современной геологической карты на район выделенной кальдеры и докальдерных построек за границами кальдеры.
На текущий момент ГИС содержит как пространственные данные (точки маршрутов и места отбора образцов; разломы различного генезиса; докальдерные и посткальдерные вулканы, потоки и экструзии), так и атрибутивные данные (таблицы химического состава пород района, собранных за 9 лет исследований; данные о наличии шлифов для отобранных образцов). Топографическая основа ГИС, масштаба 1:50000 и общей площадью 1258 км2, с привязкой в нужной системе координат была подготовлена в лицензионном ПО EasyTrace 8.7 Pro.
Используя современное открытое ПО (виртуальный глобус Google Earth) для визуализации геоданных создаваемой ГИС была получена более наглядная 3D-карта района исследований. Применение современных web-технологий дает возможность объединить разнородную информацию (как текстового, так и графического характера). Все это позволяет нам уже сейчас перейти от классической бумажной карты к «виртуальному глобусу».
Работа выполнена в рамках проектов ДВО РАН: №12-III-А-08-171 (В.Л. Леонов) и №13-III-В-08-025 (А.Н. Рогозин). Автор искренне благодарен научному руководителю к.г.-м.н. В.Л. Леонову и всем тем, кто принимает активное участие в подготовке геоданных создаваемой ГИС.
Литература.
Леонов В.Л. Рогозин А.Н. Карымшина – гигантская кальдера – супервулкан на Камчатке: границы, строение, объем пирокластики // Вулканология и сейсмология. 2007. № 5. С. 14-28.
Леонов В.Л., Рогозин А.Н., Соболевская О.В. Результаты термометрической съемки Больше-Банных термальных источников (Южная Камчатка) // Материалы ежегодной конференции, посвященной Дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2008. С. 197-206.
Рогозин А.Н. Новые данные о кислых экструзиях Банно-Карымшинского района, Камчатка // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2007. № 10. С. 156-164.
Рогозин А.Н. Карымчинская гидротермальная система (Южная Камчатка): новые данные о геологическом строение района // Материалы VI региональной молодежной научной конференции «Исследования в области наук о Земле». Петропавловск- Камчатский. 2008. С. 93-98.
Рогозин А.Н., Леонов В.Л. Геодинамические условия формирования рудоносных жил Банно-Карымшинского района (Камчатка) // Современная тектонофизика. Методы и результаты. Материалы второй молодежной школы семинар. Москва: ИФЗ РАН, 2011. Т. 1. С. 265-269.
Bindeman I.N. et al. Large-volume silicic volcanism in Kamchatka: Ar–Ar and U–Pb ages, isotopic, and geochemical characteristics of major pre-Holocene caldera-forming eruptions // J. Volcanol. Geotherm. Res. 2010. V. 189. P. 57-80.