Jesteś tutaj

Co w wysadzie solnym piszczy czyli narzędzia do przeglądania modeli geologicznych

Autorzy: 
Jacek CHEŁMIŃSKI, Grzegorz CZAPOWSKI, Zbigniew MAŁOLEPSZY, Łukasz NOWACKI, Urszula STĘPIEŃ
Cytowanie: 
XXI Międzynarodowe Sympozjum Solne „Quo Vadis Sal” –4-7 października 2017 r., Wieliczka
Streszczenie: 

Interaktywna wizualizacja modeli geologicznych 3D od lat stanowi podstawowy problem dla realizatorów projektów, którzy chcą udostępniać wyniki prac nie narażając odbiorców na wysokie koszty związane z posiadaniem specjalistycznych programów. W związku z tym priorytetem stały się rozwiązania ogólnodostępne, które umożliwiają użytkownikom wstępne zapoznanie się z wgłębną budową geologiczną badanego obszaru. Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, tak jak większość służb geologicznych zajmujących się modelowaniem geologicznym, opracował na bazie dotychczasowych doświadczeń własne narzędzia służące do prezentacji modeli 3D struktur geologicznych, w tym także modeli wysadów solnych.

15-letnie doświadczenia związane z tworzeniem modeli 3D pozwoliły na etapowe (drogą eliminacji) uzyskiwanie zadowalających wyników związanych z wizualizacją gotowych modeli geologicznych dla szerokiego spektrum użytkowników. Początkowo zdecydowano się wykorzystać standard VRML (ang. Virtual Reality Modelling Language), pozwalający na zapisanie trójwymiarowych elementów struktury geologicznej w formacie skompresowanym w takim stopniu, by możliwe było jego niezakłócone przeglądanie z poziomu przeglądarki internetowej. Proces udostępnia modeli przez przeglądarkę jest procesem wieloetapowym i złożonym.

Po zakończeniu konstrukcji modelu przestrzennego, charakteryzująca się wysoką rozdzielczością topografia poszczególnych powierzchni poddawana jest procesom generalizacji (ang. upscalling) z poziomu aplikacji np. Paradigm GOCAD/SKUA czy Petrel, wykorzystywanej do opracowania modelu. Upraszczając model ważne jest, aby wyjściowa powierzchnia w miarę wiernie zachowywała kluczowe elementy topograficzne. Dotyczy to wszystkich elementów modelu, zarówno powierzchni horyzontów stratygraficznych, jak i uskoków.

Kolejne lata przyniosły rozwiązania informatyczne związane ze środowiskiem OPEN Open SOURCESource, kreującym nowe możliwości w powstających językach programowania i narzędziach informatycznych. Ewolucja formatu VRML doprowadziła do powstania „silnika” opartego na formacie x3D (ang. eXtensible 3D), obejmującego mechanizmy generowania grafiki 3D w języku znaczników.

W mechanizmie x3D operacje geometryczne przeprowadzane są na wielobokach m. in. na trójkątach. Zastosowano również hierarchiczną transformację obiektów, oświetlenie, mapowanie, wieloprzebiegowe teksturowanie, programowalne cieniowanie pikseli i wierzchołków oraz sprzętową akcelerację.

Standard x3D jest pomyślany jako wszechstronny format do prezentacji interaktywnych scen, oprócz grafiki umożliwia operowanie dwuwymiarowymi wektorowymi obrazami oraz tekstem. Możliwe jest określenie animacji obiektów i scen m. in. tzw. morfing. Interaktywność zapewniona jest dzięki obsłudze podnoszenia oraz przeciągania za pomocą myszki. Zaimplementowano w x3D nawigacje – detekcje kolizji, zbliżania się użytkownika do obiektów oraz wykrywanie ich widzialności. Zagłębienie się w wirtualny świat możliwe jest również dzięki obsłudze przestrzennego dźwięku.

Od strony technicznej, x3D pozwala na wykorzystanie skryptów do dynamicznej zmiany generowanego otoczenia. Sceny są lub mogą być komponowane z obiektów dostępnych w Internecie, można również się między nimi poruszać, analogicznie jak po stronach www, z wykorzystaniem mechanizmu hiperłączy. Użytkownicy mogą tworzyć obiekty, rozszerzające możliwości przeglądarek obsługujących podstawy standardu. Daje to praktycznie nieograniczone możliwości urozmaiconej prezentacji trójwymiarowych modeli struktur geologicznych. Warstwą zarządzająca elementami przeglądarki jest CMS (ang. Content Managment System) – Drupal.

Wraz z rozwojem aplikacji internetowej zespół PIG-PIB postanowił, aby na bazie przeglądarki Geo3D, opracowanej na Uniwersytecie Śląskim i służącej do wizualizacji wgłębnych struktur geologicznych, stworzyć nową, która zostanie wyposażona w znacznie prostszy i bardziej intuicyjny interfejs. Podstawowym celem utworzonej aplikacji jest prezentacja modeli w formie trójwymiarowych blokdiagramów, przekroi, profili geologicznych oraz wirtualnych otworów wiertniczych w obszarze badanych struktur wgłębnych. Dodatkowo dostarczony program pozwala przeglądać inne, własne modele poprzez import obiektów w formatach VRML, .ts oraz x3d (pliki z programów modelowania np. GoCAD, Petrel i in. ). Program przewidziany został do wizualizacji brył 3D, składających się z trójkątów będących podstawowymi elementami budowy obiektu. Główne okno programu zawiera tylko elementy niezbędne do zapoznania się z wynikami modelowania. Poza oknem dialogowym i listą wyświetlanych obiektów aplikacja posiada też narzędzia do zmiany skali pionowej, tworzenia map ścięcia wg współrzędnych xyz oraz tworzenia wirtualnych otworów czy przekrojów.

Budowa przeglądarek 3D jest procesem wieloetapowym i bardzo złożonym. Każdy kolejny realizowany przez PIG-PIB model 3D struktur geologicznych dostarcza nowych danych, które stanowią podstawę do dalszego rozwoju obu przeglądarek. Opisane tu programy są udostępnione na stronie PIG-PIB wraz z modelami struktur. W 2018 roku opublikowane zostaną również pierwsze modele 3D wysadów solnych, opracowane z użyciem w nowej technologii.