реферат инф. Компьютер и вычислительная техника в геологии
 Скачать 414.24 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» КОЛЛЕДЖ ОМГТУ РЕФЕРАТ по дисциплине: Информатика на тему: «Компьютер и вычислительная техника в геологии» Выполнил: студент 1 курса Овчаренко Дарья Группа: СЮ-211 Омск 2022 Оглавление 1.1. Развитие цифровых и компьютерных технологий (КТ). Область применения КТ в геологии и горном деле, решаемые ими задачи. 1.2. Классификация компьютерных и информационных технологий. 1.3. Системы сбора и регистрации информации. 1.4. Цифровая и вычислительная техника. Цифровые измерительные приборы (каротажные регистраторы, АЦП, счетчики импульсов и пр.) 1.5. База данных. Геологические базы данных. Заключение Библиографический список 34 1.1. Развитие цифровых и компьютерных технологий (КТ). Область применения КТ в геологии и горном деле, решаемые ими задачи Практически с момента появления, геоинформационные системы нашли широкое применение в практике геологических исследований на различных стадиях изучения, оценки и эксплуатации различных полезных ископаемых. Традиционно, геоинформационными называют разновидность информационных систем, обеспечивающих сбор, хранение, обработку, доступ, визуализацию и распространение пространственно привязанной информации. В состав геоинформационных систем входят аппаратная часть, программный комплекс, данные, блок анализа данных и квалифицированный персонал, который управляет работой ГИС. Геоинформационные системы работают с различными видами данных: пространственными, атрибутивными и библиотеками условных знаков. Пространственные данные указывают на местоположение и геометрию объектов. Наиболее часто используемыми моделями пространственных данных являются растровое и векторное (нетопологическое и топологическое) представление для отображения «плоских» объектов и GRID и TIN представление для описания поверхностей. Атрибутивные данные используются для описания свойств пространственных объектов. Атрибутивные данные представляются в виде внутренних и внешних баз данных. В современных ГИС для описания пространственных данных используется аппарат реляционной алгебры. Программное обеспечение, используемое при геолого-разведочных работах, можно разделить на несколько групп: векторные ГИС, растровые ГИС, горно-геологические системы для моделирования месторождений полезных ископаемых, сервисные программы. Векторные геоинформационные системы широко используются при картосоставительских работах. Из наиболее часто встречающихся пакетов следует отметить ArcGIS, Mapinfo, ПАРК и др. Растровые ГИС традиционно используют для дешифрирования материалов аэрофото- и космосъемок при поисково-съемочных работах. Геологи здесь используют Erdas Imagine, ENVI, ER Mapper и др. Горно-геологические системы предназначены для моделирования месторождений полезных ископаемых, подсчета запасов, планирования и оптимизации горных работ, моделирования рудничной вентиляции, проведения маркшейдерских расчетов. На Российских предприятиях наибольшее распространение получили Surpac, Micromine, Datamine, Gemcom, MineScape и др. Сервисные программы позволяют подготовить данные для геоинформационных и горно-геологических систем. Это векторизаторы, электронные таблицы, программы для скачивания данных с GPS и др. Применение конкретных программных средств обусловлено рядом факторов: удобством работы, выполняемыми функциями, требованиями МПР и его структур. В настоящее время, при производстве геолого-разведочных работ ГИС используется для: топографической привязки; удобной среды для картосоставительских работ; обработки и наглядного представления результатов геохимических и геофизических исследований; среды для моделирования МПИ с подсчета запасов ПИ; среды для комплексной обработки разнородной геолого- геофизической информации; удобной среды для накопления и обобщения любой геологической информации. По методам, способам и технологиям работы, а также по применяемому оборудованию и программному обеспечению можно выделить несколько направлений применения геоинформационных систем в геологии: при геологическом картировании; при геохимических и геофизических исследованиях; при моделировании МПИ для подсчета запасов и прогнозных ресурсов и управления горнодобывающим предприятием; при прогнозировании МПИ. 1.2. Классификация компьютерных и информационных технологий. 1 Классификация по типу интерактивности Для того, чтобы правильно понять, оценить, грамотно разработать и использовать информационные технологии в различных сферах жизни общества необходима их предварительная классификация. ИТ разделяются на две большие группы: технологии с избирательной и с полной интерактивностью. ИТ с избирательной интерактивностью принадлежат все технологии, обеспечивающие хранение информации в структурированном виде. Сюда входят банки и базы данных и знаний, видеотекст, телетекст, интернет и т.д. Эти технологии функционируют в избирательном интерактивном режиме и существенно облегчают доступ к огромному объему структурируемой информации. В данном случае пользователю разрешается только работать с уже существующими данными, не вводя новых. ИТ с полной интерактивностью содержит технологии, обеспечивающие прямой доступ к информации, хранящейся в информационных сетях или каких-либо носителях, что позволяет ᴨпередавать, изменять и дополнять ее. 2 Классификация по области применения и по степени использования в них компьютеров Информационные технологии следует классифицировать прежде всего по области применения и по степени использования в них компьютеров. Различают такие области применения информационных технологий, как наука, образование, культура, экономика, производство, военное дело и т. п. По степени использования в информационных технологиях компьютеров различают компьютерные и без компьютерные технологии. В области образования информационные технологии применяются для решения двух основных задач: обучения и управления. Соответственно различают компьютерные и бескомпьютерные технологии обучения, компьютерные и бескомпьютерные технологии управления образованием. К числу бескомпьютерных информационных технологий предъявления учебной информации относятся бумажные, оптотехнические, электроннотехнические технологии. Они отличаются друг от друга средствами предъявления учебной информации и соответственно делятся на бумажные, оптические и электронные. К числу компьютерных информационных технологий предъявления учебной информации относятся: - технологии, использующие компьютерные обучающие программы; - мультимедиа технологии; - технологии дистанционного обучения. 3. Классификация средств компьютерной техники Современные средства компьютерной техники можно классифицировать. Персональные компьютеры - это вычислительные системы с ресурсами, полностью направленными на обеспечение деятельности одного управленческого работника. Это наиболее многочисленный класс вычислительной техники, в составе которого можно выделить персональные компьютеры IBM PC и совместимые с ними компьютеры, а также персональные компьютеры Macintosh. Интенсивное развитие современных информационных технологий обусловлено как раз широким распространением с начала 1980-х гг. персональных компьютеров, сочетающих в себе такие качества, как относительная дешевизна и достаточно широкие для непрофессионального пользователя функциональные возможности. Корпоративные компьютеры (иногда называемые мини-ЭВМ или main frame) представляют собой вычислительные системы, обеспечивающие совместную деятельность большого количества интеллектуальных работников в какой-либо организации, проекте при использовании единых информационно-вычислительных ресурсов. Это многопользовательские вычислительные системы, имеющие центральный блок большой вычислительной мощности и со значительными информационными ресурсами, к которому подсоединено большое количество рабочих мест с минимальной оснащенностью (обычно это клавиатура, устройства позиционирования типа «мышь» и, возможно, устройство печати). В качестве рабочих мест, подсоединяемых к центральному блоку корпоративного компьютера, могут выступать и персональные компьютеры. Сфера использования корпоративных компьютеров - обеспечение управленческой деятельности в крупных финансовых и производственных организациях. Организация различных информационных систем для обслуживания большого количества пользователей в рамках одной функции (биржевые и банковские системы, бронирование и продажа билетов населению и т.п.). Суперкомпьютеры представляют собой вычислительные системы с предельными характеристиками вычислительной мощности и информационных ресурсов и используются в военной и космической областях, и фундаментальных научных исследованиях, глобальном прогнозировании погоды. Данная классификация довольно условлена, так как интенсивное развитие технологий электронных компонентов и совершенствование архитектуры компьютеров, а также наиболее важных их элементов приводят к размыванию границ между средствами вычислительной техники. Интеллектуальные обучающие системы - это качественно новая технология, особенностями которой являются моделирование процесса обучения, использование динамически развивающейся базы знаний; автоматический подбор рациональной стратегии обучения для каждого обучаемого, автоматизированный учет новой информации, поступающей в базу данных. 4 Другие виды классификаций ИТ Информационная технология включает в себя системы автоматизации проектирования (САПР), где в качестве объекта может быть отдельная задача или элемент экономической информационной системы (ЭИС), например, CASE - технология, утилита Designer пакета Clarion. Неотъемлемой частью информационной технологии является электронная почта, представляющая собой набор программ, позволяющий хранить и пересылать сообщения между пользователями. В настоящее время разработаны технологии гипертекста и мультимедиа для работы со звуком, видео, неподвижными картинками. Классифицируя информационную технологию по типу носителя информации, можно говорить о бумажной (входные и выходные документы) и безбумажной (сетевая технология, современная оргтехника, электронные деньги, документы) технологиях. Информационная технология - это совокупность процессов, благодаря которым возможны сбор, хранение обработка и другие взаимодействия над информацией. Классификация ИТ необходимо для правильной оценки и применения информационных технологий в различных сферах жизни общества. 1.3. Системы сбора и регистрации информации. Система сбора данных (ССД) — комплекс средств, предназначенный для работы совместно с персональным компьютером, либо специализированной ЭВМ и осуществляющий автоматизированный сбор информации о значениях физических параметров в заданных точках объекта исследования с аналоговых и/или цифровых источников сигнала, а также первичную обработку, накопление и передачу данных.Совместно с персональной ЭВМ, оснащенной специализированным программным обеспечением, система сбора данных образует информационно- измерительную систему (ИИС). ИИС — это многоканальный измерительный прибор с широкими возможностями обработки и анализа данных. На основе ИИС могут быть построены различные автоматизированные системы управления (АСУ), среди которых: информационно-логические комплексы (их называют АСУ технологическими процессами — АСУ ТП), информационно-вычислительные комплексы (автоматизированная система научных исследований — АСНИ), информационно-диагностические комплексы и информационно-контролирующие системы. РЕГИСТРАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ (от позднелат. registratio...) — запись информации на носитель с целью дальнейшего ее использования потребителем — человеком или ЭВМ. Если потребитель — ЭВМ, то наиболее целесообразна кодовая форма представления информации; если же потребитель информации — человек, то форма ее представления должна быть удобной и привычной для восприятия человеком, а сама информация должна быть пригодна для широкого использования им без дополнительной переработки, с минимальной потребностью в декодировании, перемещении или интерполяции. Устройства Р. и. следует конструировать так, чтобы обеспечить простое и быстрое снятие печатных материалов. Следует предусмотреть также надежную индикацию расходуемого материала (бумаги, чернил, ленты). Там, где это нужно, регистрирующее устройство располагается так, чтобы на ленте легко можно было делать различные записи и пометки, не снимая ее с самописца, а ленту отрывать по мере ее поступления из устройства. - Регистрирующее устройство(регистратор) — прибор для автоматической записи на носитель информации данных, поступающих с датчиков или других технических средств. В измерительной технике — совокупность элементов средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины. В регистрирующих устройствах обычно предусматривается возможность привязки записываемых значений параметров к шкале реального времени. Кроме регистрирующих устройств для записи данных, существуют также устройства регистрации аудиовизуальной информации (магнитофоны, видеомагнитофоны, фото- и кино- и видеокамеры и т. д.). Регистрирующие устройства могут представлять собой неотъемлемые функциональные узлы измерительных приборов, установок, блоки в составе информационных, измерительных, контрольных систем, комплексов, либо самостоятельные устройства. Виды рег. Устройств: Устройства с регистрацией информации в визуальной форме, Цифропечатающие устройства, Аналоговые регистрирующие устройства — информация записывается в виде графиков, диаграмм, Устройства с регистрацией информации в электронном (безбумажном виде), Аналоговые регистрирующие устройства — информация записывается в аналоговом виде на электронном носителе, обычно магнитной ленте. В настоящее время применяются редко, постепенно заменяются на цифровые устройства, Цифровые регистрирующие устройства — информация записывается в цифровом виде. Примечание: ранее в качестве средств регистрации использовались также перфораторы — устройства для записи цифровой двоичной информации механическим способом — на перфокартах, перфолентах.) 1.4. Цифровая и вычислительная техника. Цифровые измерительные приборы (каротажные регистраторы, АЦП, счетчики импульсов и пр.) Компью тер ( «вычислитель») — устройство или система, способное выполнять заданную, чѐтко определѐнную последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчѐтов и манипулирования данными, однако сюда относятся и операции ввода-вывода. Описание последовательности операций называется Электро нная вычисли тельная маши на, ЭВМ — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.[3] Цифровые измерительные приборы: ОКО-2 Приборы для измерений геометрических размеров(ОКО-2 применяются для анализа толщины слоѐв пород геологических разрезов и глубины их залегания) SIAMS-620 Анализаторы петрографических свойств каменных углей автоматизированные (SIAMS-620 применяются для анализа показателя отражения витринитов каменных углей в соответствии с ГОСТ 12113-94 и в автоматического построения рефлектограммы в угольной и металлургической пром-ти.) ЦСП-2ИНГК-43М Приборы цифровые скважинные импульсного нейтронного гамма-каротажа (ЦСП-2ИНГК-43М применяются для анализа времени жизни тепловых нейтронов в горных породах и экспозиционной дозы естественного гамма-излучения при исследовании скважин нефтегазовых месторождений на нефтегазовых обсаженных скважинах глубиной до 5000 м, диаметром более 60 мм, углом наклона скважины до 45 °.) ЦСП-ГК-С-90 Приборы цифровые скважинные спектрометрического гамма-каротажа (ЦСП-ГК-С-90 применяются для анализа массовой доли урана, тория и калия в горных породах при исследовании поисковых, разведочных и эксплуатационных нефтегазовых скважин, для применения на нефтегазовых обсаженных скважинах глубиной до 5000 м, диаметром более 100 мм, углом наклона скважины до 45 °.) СРП-97 Приборы геологоразведочные сцинтилляционные (Для поиска радиоактивных руд по их гамма-излучению, для радиометрической съемки местности, радиометрического опробования карьеров и горных выработок и обнаружения зон радиоактивного загрязнения.) Импульс-СЛ Станции электроразведочные (Для проведении геолого- разведочных работ в интервале глубин до 3000 м) 1.5. База данных. Геологические базы данных. База данных – совокупность записей различного типа, содержащая перекрестные ссылки, или иначе – это совокупность экземпляров различных типов записей и отношений между записями и элементами, агрегатами. База данных, по другому распространенному в геофизике определению, – это совокупность массивов данных на внешних носителях и программных средств доступа к ним, где под массивами подразумеваются и запись, и файлы. Действительно, геофизические, геохимические и геологические пакеты программ оперируют с данными разных типов: полевые наблюдения, информация об изучаемом объекте и системе наблюдений; промежуточные результаты обработки; параметры обработки; программно - сформированные изображения выводимых результатов и т.д. Следовательно, БД – это совокупность логически взаимосвязанных файлов данных определенной организации. Физическая организация БД, в отличие от логической, – это физическое представление данных и их расположение на запоминающих устройствах. База данных организуется таким образом, что данные собираются однажды и централизованно хранятся так, чтобы они были доступны всем специалистам-программистам, желающим их использовать. Одна из важных черт БД – независимость данных от особенностей прикладных программ, которые их используют. Это означает, что изменение значений данных или особенностей их хранения на физических носителях не требует изменения прикладных программ. В понятие БД включается система управления базой данных(СУБД), предназначенная для выполнения операций по обработке данных в прикладных программах. СУБД просматривает описание физической организации БД и определяет какую физическую запись (записи) требуется считать, при этом СУБД выдает операционной системе ЭВМ команду чтения требуемой записи. Иначе, СУБД представляет собой совокупность лингвистических и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Нередко понятия БД и СУБД объединяют в одно понятие банк данных. Понятие базы данных неразрывно связано со структурой ее построения (выделяют иерархические, сетевые и реляционные БД), языком манипулирования данными и языком описания данных. Среди моделей построения БД наиболее распространенными в геологоразведке являются реляционные БД. Реляционные БД – это табличное представление данных, обычно в виде двумерных таблиц. Каждый элемент таблицы – это один элемент данных, повторения здесь отсутствуют, Все столбцы таблиц – однородные, т.е. элементы столбца имеют одинаковую природу (значения одного и того же поля, свойства, параметра и т.д.). Каждому столбцу присвоены имена. В таблице нет двух одинаковых строк, поскольку координаты точек наблюдения разные. В операциях с таблицей ее строки и столбцы могут рассматриваться в любом порядке, в любой последовательности. Все наиболее применяемые таблицы при геолого- геофизических исследованиях: например, таблица петрофизических свойств горных пород, таблица описания физико-геологической модели объекта (месторождения) и т.д., удовлетворяют указанным свойствам. Подобные таблицы называются отношением, а база данных, построенная с помощью отношений, называется реляционной. Таким образом, реляционная БД строится из плоских наборов элементов данных . В реляционных БД встречаются термины: домен (один столбец таблицы) и кортеж – таблица, определяющая взаимосвязь между элементами данных. Иначе, кортеж - набор взаимосвязанных величин, а файл образуется из набора кортежей. Основные преимущества реляционных БД: простота, гибкость, точность, связность, простота внедрения, независимость данных от прикладных программ, ясность. БД реляционного типа являются наиболее распространенными на всех типах ЭВМ, а на персональных компьютерах занимают доминирующее положение. Распространенными моделями БД в геологоразведке являются также иерархические или древовидные структуры. Дерево – это иерархия элементов, называемых узлами. На верхнем (первом) уровне иерархии находится один узел – корень. Каждый узел, кроме корня, связан с одним узлом на более верхнем уровне, называемом исходным узлом для данного узла. Ни один элемент не имеет более одного исходного. Каждый элемент может быть связан с одним или несколькими элементами на более низком уровне. Такие элементы называются порожденными, а элементы, не имеющие в конце ветви порожденных называются листьями. Используется термин иерархический файл, т.е. такой файл, в котором записи связаны в виде древовидной структуры. Как правило, современные модели баз данных являются реляционно –иерархическими. Используются так называемые сетевые модели БД. Сетевые модели БД характерны для организации управлением геологоразведочным производством на уровне экспедиции и выше. Организация данных в БД прежде всего должна правильно передавать их основное смысловое значение, или семантику, и позволять эффективно к ним обращаться. В обычной прикладной программе структура данных организуется таким образом, чтобы обеспечить удобный доступ к ним из данной программы. БД содержит данные, которые используются множеством разнообразных программ и, следовательно, при определении структуры БД нельзя ориентироваться на критерии, используемые при программировании конкретных функций. Заключение Компьютерное моделирование применяется в разнообразных областях науки. В геологии оно используется особенно часто. Ни одна научная работа в геологии не обходится без построения либо изучения компьютерной модели. Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить т.н. вычислительные эксперименты, в тех случаях, когда реальные эксперименты затруднены из-за финансовых или физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяет выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта-оригинала (или целого класса объектов), в частности, исследовать отклик моделируемой физической системы на изменения ее параметров и начальных условий. Что и является основной причиной такой популярности компьютерного моделирования в геологии. Как и развитие компьютерной техники, развитие моделирования не стоит на месте. Компьютерное моделирование развивается непосредственно вместе с компьютерными технологиями. Более мощные компьютеры позволяют строить наиболее точные модели, затрагивающие все большее количество переменных и просчитывающие результат на более длительные временные отрезки. Библиографический список 1. Виноградов, Е.Б. Современная геология [текст]: научное издание /Е.Б. Виноградов - Екатеринбург : Изд. - во ЕПД, 2007. 81 с. - 500 экз. ISBN 5-7174-0222-8; 2. Емельянов, С.В. Информационные технологии [текст]: учебное пособие/ С.В. Емельянов - Москва : Изд-во «Ленанд», 124с. - 400 экз. ISBN 5- 241-64352-8; 3. Хаин, В.Е. Геология [текст]: учебник для высших учебных заведений/ В.Е. Хаин - Москва : Изд-во Московского государственного университета, 447 с. - 300 экз. ISBN 5-211-03504-6; 4. Entory J. С точки зрения науки. В недрах земли [текст]: научное издание /J. Entory - Москва : ИГ «Весь» 345с. - 1000 экз. ISBN 5-352-0356-6. СТАТЬИ 5. Антонович, А.В. Организация компьютерных систем в нефтегазовой отрасли [текст] / Андрей Владимирович Антонович // Томск-инфо. 2009 - №2 с. 3. Интернет - ресурсы 6. Васильев, А.А. Компьютерное моделирование [электронный ресурс] / А.А. Васильев - Режим доступа http://www.ctc.msiu.ru/materials/Book2/ch_09_model/ 01_model/01_comp_model/index.html; 7. Исаев, В.Ю. Моделирование в геологии [электронный ресурс] / В.Ю. Исаев - Режим доступа http://www.drtisygeology.ru/materials/ Book2/ch_09_model /_model423/index; 8. Колениченко Н.А. Информатик [электронный ресурс] / Н.А. Колениченко - Режим доступа http://edu.meta.ua/ru/razd/43287hopurety\iduuels. |