Cyfrowe modele struktur geologicznych są formą integracji danych przestrzennych (wgłębnych i powierzchniowych), umożliwiającą na tyle znaczące skrócenie czasu potrzebnego na operacje obliczeniowe, że stanowią one jakościową zmianę w możliwości prowadzenia badań, ocen i analiz środowiskowych, w tym weryfikacji różnych scenariuszy przebiegu procesów naturalnych i przemysłowych. Z tego też powodu stały się one kluczowym elementem dalszego rozwoju technologicznego dziedzinie zintegrowanej kartografii geologicznej. Obliczanie przestrzennego modelu struktur geologicznych pozwala na zaawansowaną kontrolę jakości i sposobu wykorzystania danych źródłowych – możliwe jest określenie typu granic pomiędzy poszczególnymi powierzchniami stratygraficznymi (np. zgodne czy erozyjne) oraz kontrola zgodności powierzchni w punktach referencyjnych takich jak przecięcia profili sejsmicznych z otworami wiertniczymi. Podczas konstrukcji modelu możliwe jest nadanie różnych „wag” różnym punktom referencyjnymi, np. danym z wierceń można przypisać większą wagę niż interpretacjom przekrojów geologicznych. Opracowany model strukturalny można wypełnić siatką sześcianów – Sgrid – zawierających informacje parametryczne: złożowe, litologiczne, itp. Na podstawie informacji o litologii, z wierceń i krzywych karotażowych, stosując metody geostatystyczne i porównawcze, można wymodelować rozprzestrzenienie litofacji czy parametrów (ciągłych i nieciągłych) w obrębie brył modelu. Metody te pozwalają na stworzenie modeli kodujących prawdopodobieństwo wystę- powania facji czy parametrów w każdym punkcie modelowanej przestrzeni, co stanowi ogromną, jakościową różnicę, w porównaniu do tradycyjnych, deterministycznych metod kartograficznych. Co więcej, narzędzia informatyczne stworzone na potrzeby przemysłu górniczego, głównie naftowego, są dziś na tyle dojrzałe i uniwersalne, że możliwe jest ich wykorzystanie w różnych zagadnieniach geologicznych i środowiskowych. Poniżej w skrócie opisujemy przykłady wykorzystania tych możliwości w projektach prowadzonych w Laboratorium Modelowania Struktur i Procesów Geologicznych PIG-PIB.
Basen Lubelski jest od wielu lat obiektem badań klasycznej kartografii geologicznej. W wyniku prowadzonych prac powstał szereg map geologicznych nawiązujących głównie do problematyki złożowej, związanej z eksploatacją węglowodorów oraz węgla kamiennego (Bogdanka). Obszar basenu opisują też geologiczne i geofizyczne dane źródłowe (np. otwory wiertnicze, dane sejsmiczne, grawimetryczne itp.). Ich integracja w jednej przestrzeni roboczej umożliwiła modelowanie basenu w różnych rozdzielczościach lokalnych, spójnych z regionalnym modelem ramowym. To z kolei pozwala na analizę interakcji różnego rodzaju działalności podziemnej i powierzchniowej, umożliwiając racjonalne jej planowanie i lokalizację. Wysad solny Inowrocław może zostać określony mianem wzorcowej formy solnej należącej do struktur kompleksu cechsztyńsko-mezozoicznego centralnej Polski, powstałych w wyniku działania tektoniki solnej (halotektoniki i halokinezy). Model wysadu opracowany w PIG-PIB jest doskonałym przykładem integracji różnego rodzaju danych geologicznych i powierzchniowych, gdyż do jego wytworzenia, oprócz danych geologicznych, użyto również danych satelitarnych PSInSAR, opisują- cych mobilność powierzchni topograficznej nad wysadem. Umożliwiło to poprawę jakości analizy zagrożeń ruchami powierzchniowymi, poprzez precyzyjne ich powiązanie z informacją przestrzenną o budowie geologicznej wysadu. Zaproponowana w 2008 roku przez zespół modelowania przestrzennego 3D PIG-PIB koncepcja budowy zintegrowanego systemu informatycznego opartego na oprogramowaniu typu open source została przygotowana celem monitoringu i oceny zagrożeń wodnych w Kopalni Soli Kłodawa SA. Dane źródłowe, oprócz archiwalnych danych geologicznych (w tym fizyko-geochemicznych) obejmowały również dane górnicze i geodezyjno-kartograficzne, w tym dane dotyczące infrastruktury kopalni. Zakres pozyskanych do bazy danych pozwalał na uzyskanie różnego typu informacji przetworzonych, m.in. wykresów aktywności zjawisk wodnych czy gazowych, zmiany wyrobisk itp. Pozyskane dane umożliwiły wizualizację rozmieszczenia zagrożeń wodnych na planie rozmieszczenia wyrobisk i infrastruktury kopalni oraz wybranych elementów budowy geologicznej. Poprzez systematyczne uzupełnianie bazy danych informacjami o budowie geologicznej wysadu, model ten mógłby zostać rozbudowany o litosomy solne o zadanych parametrach surowcowych. Taki model pozwoliłby na ocenę ryzyka wystąpienia nowych i aktywizacji starych zagrożeń wodnych i gazowych oraz na racjonalne planowanie kierunków prac wydobywczych i planów perspektywicznych kopalni.
Powyższe przykłady pokazują w jaki sposób analiza danych w środowisku przestrzennym umożliwia porównywanie w jednym obszarze dużej ilości zróżnicowanych danych, eliminację niezgodności oraz dobór obszarów reperowych (o największej koncentracji danych). Co istotniejsze, analiza tego typu pozwala określić zależności pomiędzy procesami zachodzącymi w tej samej przestrzeni, mającymi na siebie wzajemny wpływ, które byłyby często nieuchwytne w tradycyjnej analizie skupionej na odrębnych problematykach. Narzędzia do analizy przestrzennej danych geologicznych są ponadto nieocenioną pomocą wszędzie tam, gdzie istotne jest określenie prawdopodobieństw – czy będzie to prawdopodobieństwo wystąpienia zjawisk niepożądanych czy też prawdopodobień- stwo występowania mineralizacji złożowej.