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Grundlagen

Die 3D-Geomodellierung wird mittlerweile von den meisten geologischen Institutionen auf Landes- und Bundesebene genutzt und hat damit einen wichtigen Stellenwert als Instrument zur Datenbearbeitung und -präsentation erreicht. Bereits seit 2001 werden auch im Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) 3D-Untergrundmodelle erstellt, um den geologischen Untergrund in seiner Gesamtheit zu visualisieren und komplexe Zusammenhänge besser verstehen zu können sowie eine umfassende Datengrundlage für geowissenschaftliche Anwendungsbereiche zu schaffen. Dazu wird die Spezialsoftware SKUA-GOCAD von Paradigm® eingesetzt.

Einsatzbereiche für die 3D-Modellierungssoftware sind:

  • Geologisch-tektonische Strukturmodelle
  • Bergbau und Bergbaufolgen
  • Hydrogeologie
  • Geothermie
  • Ingenieurgeologie
3D-Modell von Granitstrukturen im Osterzgebirge. Dargestellt sind die Geländeoberkante, die Granitoberfläche und zahlreiche Bohrungen.

3D-Modell von Granitstrukturen im Osterzgebirge, Quelle: LfULG

Mit Hilfe derartiger Raummodelle ist es möglich, sehr schnell Informationen abzufragen, wie z.B.:

  • Vorhersagen von Gesteinsabfolgen künftiger Bohrungen,
  • Profilschnitte an jeder beliebigen Stelle (Vertikalschnitte),
  • geologische Karten in beliebigen Tiefen (Horizontalschnitte),
  • Tiefe, Mächtigkeit und Verbreitung von Schichten,
  • Ansicht ausgewählter Modellausschnitte,
  • Verifizierung digitaler Bohrlochdaten,
  • Bereitstellung von Informationen über den geologischen Untergrund für Infrastrukturvorhaben (z.B. Tunnelbau).

Weitere Schwerpunkte der Arbeit mit GOCAD sind:

  • Entwicklung von Schnittstellen und Workflows
  • Interoperabilität
  • Datenspeicherung und -Visualisierung

Wie entsteht ein 3D-Modell des Untergrundes?

Die Modellierung gliedert sich in einzelne Arbeitsabschnitte und umfasst die Datenrecherche, Datenaufbereitung, Modellierung mit Spezialsoftware und Bereitstellung der Modellkörper. Die Datenrecherche und -aufbereitung nehmen dabei den größten Zeitanteil des gesamten Prozesses ein, während die Modellierung der rechenintensivste Arbeitsschritt ist.

Bei der Datenrecherche werden sämtliche zur Verfügung stehenden Daten, die das Modellgebiet betreffen, zusammengetragen. Sie umfassen Bohrungen, geologische Karten und Schnitte, bereits vorhandene Modelldaten sowie Berichte und anders Archivmaterial. Die Aufbereitung der Daten für das Modellierungstool SKUA-GOCAD ist meist sehr zeitaufwändig und erfordert je nach Art der Daten verschiedene Arbeitsschritte, einschließlich des Datenimports.

Der eigentliche Prozess der Geomodellierung umfasst alle in der Spezialsoftware implementierten mathematischen Methoden zur Erstellung von der Geometrie, Topologie und der physikalischen Eigenschaften von geologischen Objekten. Dabei werden alle im Recherche- und Aufbereitungsprozess gewonnenen Daten gewichtet und entsprechend berücksichtigt.

Für die Bereitstellung der Modelldaten werden die entsprechenden Objekte aus SKUA-GOCAD exportiert und in die Datenbank GST (Geosciences in Space and Time) importiert. Mit dieser Vorgehensweise können eine wesentlich verbesserte Datensicherheit, eine geringere Redundanz im Speicheraufwand und erhöhte Zugriffsmöglichkeiten auf die Daten gewährleistet werden.

Kooperationen

Die Verfahren der 3D-Modellierung unterliegen fortwährend Veränderungen und Weiterentwicklungen. Aus diesem Grund steht das LfULG in engem wissenschaftlichen Austausch mit dem Institut für Geophysik und Geoinformatik der TU Bergakademie Freiberg. Zudem bestehen Kooperationen mit den Staatlichen Geologischen Diensten Deutschlands in Form des Kommunikationsforums 3D (KF3D) und des GOCAD-Anwendertreffens, welches jährlich in Freiberg stattfindet. Das LfULG ist Mitglied im internationalen RING-Consortium (Research for Integrative Numerical Geology).

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Bild: Themaillustration: 3D-Geomodellierung

Ansprechpartner

Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

Sascha Görne

  • TelefonTelefon: (03731) 294-1207
  • TelefaxTelefax: (03731) 294-1099
  • E-MailE-Mail

Dr. Ottomar Krentz

  • TelefonTelefon: (03731) 294-1201
  • TelefaxTelefax: (03731) 294-1099
  • E-MailE-Mail

Weiterführende Informationen

  • infogeo.de
    Verweise zu den 3D-Seiten oder Produktservern der Staatlichen Geologischen Dienste
  • GiGa Infosystems
    Entwickler der 3D-Datenbanklösung GST Framework
  • RING-Team
    Research for Integrative Numerical Geology