3B Jeolojik Modelleme

Jeolojik uygulamalarda tabakalara ait kalınlık veya derinlik bilgileri daha genel itibariyle üçüncü boyut (z) oldukça önemlidir. Jeolojik birimlerin görselleştirilerek birbirleri ile olan ilişkilerinin daha sağlıklı anlaşılabilmesi ve bunun yanında enine kesitlerin oluşturulması, hacim hesaplamaları gibi çeşitli uygulamalarda 3B modellerden yararlanılmaktadır. Bunun yanında madencilik, petrol-doğalgaz, mühendislik projelerinde de üç boyutlu modellemeler sıklıkla kullanılmaktadır.

Jeolojik modellerin oluşturulmasında ticari yazılımların yanı sıra ücretsiz yazılımlar da kullanılmaktadır. Bu yazıda 3B jeolojik modellerin ücretsiz ve açık kaynak kodlu yazılımlar kullanılarak oluşturulması ve görselleştirilmesine değineceğim. Coğrafi verilerin düzenlenmesi, analizlerin gerçekleştirilmesi ve modellerin oluşturulmasında QGIS ve GRASS GIS yazılımlarını, görselleştirilme aşamasında ise ParaView yazılımını kullandım. Oluşturulan 3B modeller VTK ASCII dosya formatındadır. VTK (Visualization Toolkit) açık kaynak kodlu yazılım sistemi olup 3B modelleme, görüntü işleme ve analiz işlemlerinde kullanılır. Tıbbi görüntüleme, meteorolojik modelleme ve fiziksel simülasyonların oluşturulmasında açık kaynak kodlu olmasında dolayı VTK tercih edilmektedir.

Senaryo

3B jeolojik modellerin oluşturulmasında genellikle sondaj verileri kullanılmaktadır. Çalışma alanı içerisindeki çeşitli noktalarda yapılan sondajlarda tabakalara ait derinlik verileri elde edilir. Bu derinlik verilerinden çeşitli enterpolasyon yöntemleri kullanılarak (IDW, spline, kriging vs.) ara değerler elde edilir. Böylece tabakalara ait yüzeyler (alt ve üst) üretilmiş olur.  Bu aşamadan sonra katmanlara ait hacim verileri üretilerek 3B jeolojik modeller elde edilir.

Hazırlamış olduğum bu örnek uygulamada yukarıda bahsi geçen işlemler sırasıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışma alanı içersinde 4 farklı jeolojik birim mevcuttur. Yüzeyde mostra veren kireçtaşını takiben sırasıyla kumtaşı, dolomit ve granittir. Sondaj çalışmaları granite ulaştığında sona ermiştir. Bu durumda oluşturacağımız 3B modelde ilk 3 katman olacaktır. Çünkü her bir katmana ait hacim oluşturulurken taban ve taban yüzeyi gerekmektedir. Granite ait sadece tavan yüzeyi olduğundan bu katmana ait hacim oluşturulmayacaktır.

Gerekenler

Quantum GIS

GRASS GIS (Quantum GIS ile beraber geliyor)

ParaView

Örnek Veri

Verilerin Düzenlenmesi ve Katman Yüzeylerinin Oluşturulması

Bu örnek çalışmada toplam 24 tane sondaj noktası mevcuttur. Bölgeye ait sayısal yükseklik verisi için ASTER GDEM tercih edilmiştir. Çalışma alanı ve sondaj noktalarının dağılımını gösteren harita aşağıda verilmiştir.

Bu çalışmanın CBS kısmındaki işlemler için sadece GRASS GIS yeterlidir. Fakat ben bazı açılardan daha kolay ve hızlı bulduğum için temel veri düzenleme işlerini QGIS ‘te tamamladım. İlk olarak çalışmada kullandığım ASTER GDEM verisini çalışma alanı sınırlarına göre kestim. Ardından verileri yatay ve dikey birimi “metre” olan bir projeksiyon koordinat sisteminde yeniden tanımladım. EPSG kodu 3395 olan ‘WGS 84 / World Mercator’ koordinat sistemini tercih ettim. Koordinat dönüşümlerini hem SYM hem de sondaj verisi için gerçekleştirdikten sonra bunları GRASS GIS ‘e aktardım (bu noktada GRASS GIS ‘e ait temel bilgilere sahip olduğunuzu varsayıyorum).

SYM ve sondaj verisini GRASS GIS ‘e aktardıktan sonra interpolasyon yöntemleri ile katman yüzeylerini oluşturacağız. Ben IDW (Inverse Dİstance Weight) yöntemini tercih ediyorum. Bunun için v.surf.idw aracını kullanacağız. Oluşturacağınız katman adı için interpolasyonda kullandığınız öznitelik adını kullanmanız ileride oluşabilecek karmaşanın önüne geçecektir. Örneğin öznitelik adı “kumtaşı” ise oluşturacağınız katmana “KUMTASI” adını verin. Aşağıda araca ait ekran görüntüsü verilmiştir.

Bu işlemi dolomit ve granit katmanları için gerçekleştirerek her birine ait yüzeyleri oluşturacaksınız. Aşağıda en üstte SYM olmak üzere sırasıyla KUMTAŞI, DOLOMIT ve GRANIT katmanlarına ait yüzeylerin 3B görünümü verilmiştir.

Hacim Verilerin Oluşturulması

Katmanların yüzeylerinin oluşturulmasının ardından hacim verilerini oluşturacağız. Bu aşamada r3.out.vtk aracını kullanabilirsiniz. Her bir katmana (kireçtaşı, kumtaşı, dolomit) ait hacmi oluştururken o katmanın alt ve üst yüzeyine ihtiyacımız var (Senaryo bölümündeki kesiti inceleyin). Mesela en üstteki birim olan kireçtaşı için üst yüzey SYM iken alt yüzey KUMTAŞI yüzeyidir. Veya kumtaşı hacmi için üst yüzey KUMTAŞI alt yüzey ise DOLOMIT ‘tir. Son olarak dolomit için üst yüzey DOLOMIT ve alt yüzey GRANIT ‘tir. Bu bilgileri hacim verilerini oluşturmak için r3.out.vtk aracında kullanacağız. Örnek olarak aşağıda kireçtaşı hacim verisinin oluşturulması için kullandığım parametreler verilmiştir.

1 nolu ekranda TİK işaretinin olması önemli bunun yanında üst yüzey için SYM alt yüzey için KUMTASI katmanını seçtiğime dikkat edin.

2 nolu ekranda yükselti faktörünü ne kadar arttırırsanız oluşacak hacim o derece “abartılı” olacaktır. Ve yükselti faktörünüz tüm katmanlar için aynı olursa katmanlar uyumlu olur.

3 nolu ekranda çıktı hacim dosyamızın konumunu belirliyoruz. Uzantısı .vtk olmalıdır.

Yukarıdaki örnek işlemi her katman için tekrarlayarak hacim verileri üretin. Bu işlemin ardından ParaView yazılımı ile görselleştirmeyi yapacağız. Şunu da belirtmeliyim GRASS GIS ‘te her araç için açıklama mevcuttur. O yüzden burada kullandığımız r3.out.vtk aracının açıklamasını da gözden geçirmenizi tavsiye ederim.

3B Görselleştirme

Oluşturulan VTK ASCII formatındaki hacim verilerini görselleştirilmesinde ParaView yazılımını tercih ediyorum. Bunun yanında VisIt, Slicer gibi diğer VTK görüntüleme yazılımlarını kullanabilirsiniz. Hemen önceki adımda oluşturduğumuz VTK dosyalarını File > Open diyerek ParaView ‘e ekleyin.

Eklenilen modelleri etkinleştirmek için 2 nolu bölümde gösterilen Apply düğmesine tıklamanız gerekiyor. Her yeni modeli eklediğinizde ve ya model üzerinde işlem yaptığınızda Apply düğmesine tıklayarak onaylamalısınız.

3 nolu bölümde ise modelin sunum şeklini belirleyebilirisiniz. Elimizdeki modeller için “Surface” seçeneğini işaretleyin.

1 nolu bölümdeki “göz” işareti ile katmanı açıp kapatabilirsiniz.

Aşağıda bu örnek çalışma sonucunda hazırladığım 3B jeolojik modellerin farklı açılardan görünümleri verilmiştir.

Jeolojik Enine Kesitlerin Oluşturulması

Elimizdeki 3B jeolojik modeller ile kolayca enine kesitler hazırlamamız mümkündür. Bu örnek çalışmada 3 farklı katman bulunuyor. Dolayısıyla her bir katman için ayrı ayrı kesit oluşturmak gerekiyor. Öncelikle kesitini oluşturmak istediğimiz katman seçili durumda iken Filters > Common > Slice yolunu takip ederek Slice oluşturun. Model listesine (Pipeline browser) dikkat ederseniz yeni bir katman eklendiğini göreceksiniz ve ekranda da kesitin alınacağı düzlem (kırmızı renkte) görülecektir.

1 nolu kısımda kesit düzlemi gösterilmektedir. Katmanın buradan itibaren kesiti alınacaktır.

2 nolu kısımda ise kesit modeli katman listesine eklenmiştir. Bu model KIRECTASI modeline bağlıdır.

Kesitin alınacağı yeri belirledikten sonra Apply düğmesine tıklayarak kesitinizi oluşturun. Bu işlemi diğer katmanlar için tekrarlayarak işlemi tamamlayın. Yalnız her katman için aynı düzlemden kesit almalısınız aksi takdirde anlamsız sonuçlar elde edersiniz. Aşağıda oluşturduğum örnek jeolojik enine kesitler gösterilmiştir.

3B modellerin oluşturulmasından ziyade görselleştirilmesi de uzmanlık isteyen bir alan aslında. Bu aşamada ParaView oldukça kullanıcı dostu bir yazılım olarak karşımıza çıkıyor. Test ettiğim diğer yazılımlarına nazaran daha kolay ve fonksiyonel. ParaView hakkında detaylı bilgiyi kullanım kılavuzunda bulabilirisiniz : http://paraview.org/paraview/help/download/ParaView%20User’s%20Guide%20v3.10.pdf

Çeşitli uygulama örnekleri için

http://www.paraview.org/Wiki/images/c/ce/ParaViewTutorial40.pdf

 

Yayınlamış olduğum yazıları kaynak belirtmek kaydıyla paylaşabilirsiniz.

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s