Cortes transversales geológicos

con QGIS

La superficie de la Tierra forma la interfaz entre lo que vemos y la geología bajo nuestros pies. Las variaciones en esta superficie se representan en los mapas como datos de elevación o imágenes raster graduadas (con escalas de color referenciadas a la magnitud de la elevación). Estos modelos de elevación se pueden combinar con mapas geológicos para crear una vista tridimensional (o modelo) del subsuelo. El establecer esta vista es a menudo un paso crítico hacia la comprensión de las geometrías y las relaciones de las características subsuperficiales como estratigrafía, fallas, intrusiones, cuevas y depósitos minerales. También es enormemente beneficioso cuando se trata de relacionar estas características con aspectos más filosóficos como la estructura de la Tierra y la evolución geológica.

El proceso de construcción de modelos tridimensionales se ha automatizado cada vez máa a través del desarrollo de software especializado, algoritmos complejos y varios módulos creados por terceros. Sin embargo, el primer paso real en la construcción de modelos (y un método que se ha utilizado desde el nacimiento de la geología moderna) se basa en la correlación y proyección de observaciones de superficie en lo desconocido utilizando principios geológicos básicos. El término sección transversal se desarrolló a partir de este proceso y describe una interpretación bidimensional de la geología construida en un perfil que se ha extraído a lo largo de un mapa-transversal designado.

Este proceso representa un ejercicio que no solo pone a prueba la habilidad de un geólogo, sino que también proporciona una vista de las relaciones geológicas mapeadas que pueden parecer complejas al relacionar con las variaciones topográficas. Tradicionalmente, los geólogos utilizaban brújulas y transportadores mientras construían secciones transversales a mano. Sin duda el geo-científico contemporáneo está familiarizado con el funcionamiento de los Sistemas de Información Geográfica ( SIG ), que han aumentado considerablemente la eficiencia con la que podemos visualizar nuestros datos. Por lo tanto, tiene sentido que se implementen técnicas para la visualización e interpretación asistida por computadora de datos de secciones transversales.

Los siguientes pasos proporcionan una referencia básica para la creación de una sección transversal desde QGIS:

1. Hacer el mapa

La generación de mapa es generalmente el primer paso que se debe dar para visualizar las relaciones geológicas que pueden extraerse de la superficie de la Tierra. Los mapas no siempre son precisos y que ellos son solo una representación del mundo físico. Debe asegúrese de que sus datos se proyecten correctamente, de lo contrario, se encontrará con algunos problemas importantes al momento de interpretar la sección transversal. Dentro de QGIS comienza con lo siguiente:
  • Crear mapa que incluya geología, un modelo de elevación (algún tipo de raster que contiene datos de elevación, (por ejemplo, tiff, dem, GRD, ERS) y todas las mediciones de la superficie (por ejemplo, rupturas geologicas, foliaciones, fallas, curvas) que desea trazar en su sección transversal. Ver figura 1.
  • Si tiene un área de mapa grande y una gran cantidad de mediciones estructurales, será importante que haga un subconjunto de estos datos, de lo contrario obtendrá una sección que está sore poblada con datos sin sentido trazados desde fuera del área de interes. Ver figura 2.
La importancia de la siguiente sección depende de la escala de su sección transversal y la distribución de datos de superficie en su mapa.

2 Subconjunto de datos

En la mayoría de los casos, es preferible una distribución uniforme de los datos de superficie para los mapas geológicos; sin embargo, en algunas áreas grandes de mapeo, solo es práctico recopilar datos a lo largo de ciertos recorridos o zonas, que a menudo están preseleccionados para la construcción de secciones. Para hacer un subconjunto de los datos se puede realizar un búfer de línea . Esto crea un polígono que contendrá todos los datos que desea usar en su sección transversal, excluyendo así cualquier información irrelevante que impida la interpretación precisa:

  • Mida una distancia adecuada desde su línea que permita que el búfer cubra suficiente de sus datos para crear un subconjunto (por ejemplo, 1000 m). El tamaño del búfer variará enormemente dependiendo de la escala de su mapeo, la complejidad de la geología y la densidad de las mediciones de superficie, pero esta parte dependerá de usted y es posible que necesite realizar algunos intentos con diferentes búferes antes de obtenerlo. solo bien.
  • Para amortiguar: Vector> Herramientas de geoprocesamiento> Buffer (s)
  • Rellene el cuadro de diálogo, asegurándose de dirigir QGIS al vector de entrada correcto (es decir, su línea de sección transversal). Si este archivo vectorial tiene más de una forma, deberá seleccionar la línea que desea almacenar antes de acceder a las Herramientas de geoprocesamiento, luego asegúrese de marcar la casilla "Usar solo las funciones seleccionadas".
  • Agregue la distancia del búfer y escriba la ruta del archivo salida. Ver figura 3 y 4.

3. Análisis espacial

Ahora se debe realizar una consulta espacial para extraer un subconjunto de datos que se intersecte con el polígono de la sección transversal del búfer:

  • Seleccione su polígono de sección transversal
  • Para realizar la consulta espacial: Vector> Consulta espacial : aparecerá el cuadro de diálogo
    • Seleccione sus características de origen (sus medidas de superficie)
    • Donde la consulta topologica seleccione dentro de
    • Topología (s) de referencia de su polígono de sección transversal (buffer)
  • Una lista de ID de las topologias resultantes debe aparecer en un nuevo cuadro junto a su selección de consulta espacial original
  • A continuación, tome los resultados de la consulta y cree una nueva capa de la lista de elementos seleccionados haciendo clic en el botón en la parte inferior derecha de la ventana. Ver figura 5.

4 Agregar plugin

Ahora tiene un número razonable de datos de superficie con los que podrá construir su sección transversal. El siguiente paso requerirá agregar el complemento ctigis a QGIS.
  • La pestaña Instalar desde ZIP proporciona un widget de selección de archivos para importar complementos en un formato comprimido, por ejemplo, complementos descargados directamente desde su repositorio.installPluginFromZip
  • Abra ctigis (descargado o entregado por CONSTRUCOL), que ahora debería estar ubicado en el menú de complementos. Si tiene éxito, se abrirá un cuadro de diálogo. Esto se puede acoplar a su espacio de trabajo.
Este complemento está diseñado específicamente para construir secciones transversales geológicas y cubre más bases de las que requerirá la mayoría de los usuarios. Ver figura 6. Recuerde que previamente lo debe descargar e instalar como módulo zip.

Problemas con polígonos de intersección en el paso 6

En este punto, debo mencionar que hay un pequeño error con el complemento cuando se trata de formas geológicas complejas (por ejemplo, estratigrafía plegada). Esto es importante porque fue complicado determinar la causa y podría significar la diferencia entre una sección transversal producida de manera eficiente o al desinstalar el complemento.

Si está intersectando polígonos con su perfil y QGIS devuelve el siguiente mensaje de error de Python (o similar):
C: / Users //. Qgis2 / python / plugins \ ctigis\ ctigis_QWidget.py ”, línea 3435, en do_polygon_intersections_start = sect_pt_1.distance (intersection_line3d._pts [0]) IndexError: list index fuera de rango

tendrá que regresar al shapefile de su polígono y verificar las características individuales que intersectan su perfil más de una vez (por ejemplo, pliegues de hundimiento, estratigrafía de compensación de fallas donde la forma no se ha dividido a lo largo del rastreo de fallas). Desafortunadamente para solucionar este problema, deberá recortar sus formas. En el ejemplo de múltiples intersecciones de polígonos debido al traslape, deberá separarse a través del traslape para que cada miembro se convierta en su propia polígono. Ver figura 10 y 11.

5. Utilice ctigis para crear el perfil

Ahora comienza el trabajo con el plugin (módulo)

  • Para crear su perfil, haga clic en la primera pestaña y defina su DEM de entrada y su línea de entrada (su sección transversal). Puede agregar una pendiente a su perfil que trazará una línea adicional, útil en algunas situaciones de ingeniería. También hay variables que se pueden modificar, como la exageración vertical y la dirección del perfil.
  • Luego haga clic en el botón crear perfil y esperar el proceso. La secuencia de comandos de Python creará una ventana adicional dentro de QGIS que tiene funciones adicionales para editar la posición del trazado y otros parámetros como el grosor de línea, los ejes y las etiquetas.
  • Puede guardar su perfil en varios formatos útiles (.eps, .jpg, .pgf, .pdf, .png, .ps, .raw, .svg, .tif). Con la capacidad de guardar como un vector escalable (SVG), la sección se puede importar fácilmente en un software de dibujo como Paint o Inkspace para que se pueda realizar la interpretación de la sección transversal.

También puede crear un perfil a partir de una lista de puntos GPX. Esta es una excelente manera de crear rápidamente una sección cuando está en el campo y no requiere un DEM. Ver figura 7 y 8.

6. Agregar información geológica

Con la información geológica en el mapa, debemos asegurarnos de que no falte nada para que nuestra interpretación tenga las restricciones más relevantes posibles. La información crítica está contenida en los datos estructurales, que cuando se visualizan en perfil con la geología asignada proporcionan una plantilla para interpretar la geología del subsuelo. ctigis es un complemento útil porque puede proyectar puntos, líneas y datos de polígonos en su perfil.

Para agregar puntos (por ejemplo, medidas de profundidad) al perfil:

  • seleccione la pestaña Proyecciones en el widget y agregue el subconjunto de sus mediciones geológicas (o todos sus datos de recorrido)
  • asegúrese de configurar ctigis con los campos predefinidos de acimut y dirección (ctigis usa la dirección digitalizada para direccionarse; habría de tener resuelto cuáles eran sus acimutes cuando proyectó los datos en su mapa geológico por primera vez). Ver figura 9.

Para añadir líneas (trazas geológicas y fallas):

  • Las trazas geológicas (por ejemplo, datos estratigráficos) pueden proyectarse en la sección para guiar el proceso de construcción. Sin embargo, esto requiere un cierto conocimiento del componente de dirección en lo que respecta al cálculo. Esto es algo que no siempre está disponible y en áreas complejas deformadas tiene una orientación variable, por lo que requeriría un análisis muy cuidadoso para evitar líneas sin sentido en la sección.
  • Las posiciones de error se pueden agregar en la pestaña de intersecciones, que proyecta puntos etiquetados en el perfil.

Para agregar polígonos (su geología):

  • abra la pestaña de la capa de polígono de intersección que se encuentra dentro de la pestaña Intersecciones.
  • Aquí es tan sencillo como seleccionar la capa de polígono que contiene la geología que está utilizando en su sección transversal y agregar el campo de clasificación .
  • Cuando haga clic en el botón de intersección, el campo de clasificación que definió aparecerá en una ventana emergente para que pueda asignar colores a su geología. ctigis solo admite 17 colores diferentes (para las tablas de colores, los colores y los patrones modificables).

7 Perfil con datos

En este paso, debe tener un perfil con datos llenos (si ha agregado demasiados datos) y esto formará la base para construir su interpretación fuera de QGIS. Desafortunadamente, es común que las etiquetas geológicas abarroten la pantalla cuando se encuentra a gran escala o si está construyendo una sección con muchos datos geológicos. La simbología en el perfil se mantendrá a la misma escala si amplía el perfil para permitir que los segmentos se vean con mayor claridad.

  • Abra la pestaña de la capa de polígono de intersección que se encuentra dentro de la pestaña Intersecciones.
  • Aquí es tan sencillo como seleccionar la capa de polígono que contiene la geología que está utilizando en su sección transversal y agregar el campo de clasificación .
  • Cuando haga clic en el botón de intersección, el campo de clasificación que definió aparecerá en una ventana emergente para que pueda asignar colores a su geología. Desafortunadamente, ctigis solo admite 17 colores diferentes (las tablas de colores, los colores y los patrones modificables serían buenos aquí).
Ver figura 12 y 13.

8 Exportar el perfil

El siguiente paso es exportar el perfil como una imagen. Es preferible un gráfico vectorial escalable (.svg) porque la mayoría de los programas gráficos o de dibujo lo pueden leer fácilmente. Un buen programa de código abierto para modificar su perfil y construir su sección transversal es Inkscape. Al exportar la imagen es posible cambiar el ancho de la figura. Una forma de evitar las etiquetas muy abarrotadas es reducir el tamaño de la fuente, aumentar el ancho de la figura o una combinación de ambos. Ver figura 14

9. Interpretar el subsuelo

Una vez que haya completado todos los pasos anteriores y esté satisfecho con su resultdo, ábralo y podrá comenzar a modificar, agregar e interpretar la geología de la sección transversal.

Antes de comenzar, es una buena práctica configurar su espacio de trabajo separando los distintos elementos de la sección transversal (p. Ej., Ejes, etiquetas, perfil, estructura, geología) en sus propias capas. Esto evitará confusiones una vez que tenga muchos elementos en su interpretación y le permitirá un formateo más sencillo del estilo de línea, el peso, el color, etc. También es muy útil activar y desactivar algunas capas durante el proceso de interpretación y al producir figuras (p. Ej., tal vez desee mostrar solo una unidad geológica que sea de particular interés). Ver figura 15.

Como con cualquier interpretación, esta etapa requiere práctica. Hay muchos métodos tradicionales que producen varios estilos de sección, cada uno con aplicaciones relevantes para ciertos tipos de geología o escala. Recuerde respetar las restricciones mapeadas teniendo en cuenta el estilo estructural y la variabilidad geológica potencial.

Una vez que esté satisfecho con su interpretación de la sección transversal, se puede guardar en muchos formatos o exportar desde Inkscape como .png para volver al software de modelado 3D o para la producción de figuras. Ver figura 16.

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