Geologisches 3D-Raummodell Stadtgebiet Halle (Saale) Subsurface-Viewer

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1 Geologisches 3D-Raummodell Stadtgebiet Halle (Saale) Subsurface-Viewer Manual 1.0 Manual: Angela Blume FG Hydro- und Umweltgeologie Martin-Luther-Universität Halle (Saale) 2008 Das Projekt Das lässt tief blicken Virtuelle Realität schafft neue Möglichkeiten Die Realisierung des geologischen 3D-Raummodells der Stadt Halle (Saale) erfolgte in Zusammenarbeit des FG Hydro- und Umweltgeologe, Prof. Dr. P. Wycisk und der Stadt Halle (Saale), BF Umwelt. Das Raummodell wurde mit GSI3D erstellt (Pohlert 2005, Schlesier 2006). Das Modellgebiet umfasst 135 km 2 und stellt 24 einzelne Gesteinsschichten in einer hohen Modellauflösung dar. Die Umsetzung in den Subsurface Viewer erfolgte in Kooperation durch die Firma lithosphere Ltd & Co KG Köln (INSIGHT, Köln). Das Projekt war eine Initiative des FG Hydro- und Umweltgeologie im Rahmen der 1200-Jahrfeier der Stadt Halle und wurde aufgrund seines innovativen Ansatzes als besonderer Ort in der Bundesinitiative Land der Ideen 2007 unter Schirmherrschaft des Bundespräsidenten ausgezeichnet. Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 1 von 15

2 Zoom virtuelle Bohrung Profilschnitt Kartenansicht Horizontalschnitt vertikale Ansicht automatisches Drehen künstliche Überhöhung Abb. 1: Übersicht über die drei Ansichtsfenster des Subsurface-Viewers mit den Darstellungen Karte (links), 3D-Bereich (rechts) und Profilschnitt (unten) Erste Schritte in eine interaktive und virtuelle Welt Der Subsurface Viewer des Stadtmodells von Halle bietet dem Betrachter einen einmaligen 3-dimensionalen Einblick in die Geologie der Stadt. Dafür bieten sich in drei verbundenen Ansichtsfenstern verschiedene Funktionen der visuellen Darstellung und der interaktiven Nutzung der einzelnen Funktionen (s. Abb. 1). Zu einem besseren Verständnis des Aufbaus und der Funktionsweise des Subsurface Viewers wird der Erläuterungstext im Download-Bereich empfohlen, der weitere Informationen zum geologischen 3D-Untergrundmodell gibt. In der hier vorliegenden Nutzungsanleitung werden einleitend die jeweiligen Funktionen der interaktiven Fenster beschrieben (Karten, 3D, Profil) und anschließend einige Anwendungen und Beispiele zur Erstellung von Profilschnitten, Horizontalschnitten, virtuellen Bohrungen und der 3D Explosionsansicht der Gesteinsschichten erläutert. Die Nutzung des Viewers ist weitgehend selbsterklärend und lädt zum Ausprobieren und Experimentieren ein. Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 2 von 15

3 1. Funktionen des Subsurface-Viewers Beim Starten des Programms öffnen sich drei der Ansichtsfenster in ihrer Ausgangseinstellung, wie in der Abb. 2 zu sehen ist. Das vierte Ansichtsfenster für die Anzeige der virtuellen Bohrprofile muss zusätzlich aktiviert werden, wenn die Funktion genutzt wird, was aber erst später bei der Beschreibung der Beispiele zu erklären ist. Abb. 2: Startfenster des Subsurface-Viewers des geologischen 3D-Modells 1.1. Das Kartenfenster mit Symbol-Leiste Zeigt auf der linken Seite in der Ausgangsdarstellung die geologische Karte mit Überblendung der Topographie Die Topographie kann unterschiedlich transparent (von 0 bis 100%) gestellt werden (siehe Abb.3) Unter Button Legende werden alle lithologischen Einheiten im Kürzel des Symbolschlüssels Geologie angezeigt (s. Abb.3), über die Häkchen kann eine Auswahl von Schichten in der Darstellung erfolgen Über den Button Explorer View kann eine Auswahl der Lithologie ( geological units ), der selbst erstellten Profilschnitte ( cross-sections ) und der topographischen Karte ( maps ) getroffen werden, welche angezeigt werden sollen (s. Abb. 4) Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 3 von 15

4 Abb. 3: Die Geologie der Stadt Halle mit der gesamten Lithologie und Überblendung der Topographie (ca. 50% Transparenz) In der oberen Leiste befinden sich weitere Funktionen zur Visualisierung, wie die Erstellung von Profil- und Horizontalschnitten und die Darstellung von virtuellen Bohrungen Die Darstellung der Horizontalschnitte erfolgt ebenfalls im Kartenfenster. Profilschnitte können sowohl im unteren Fenster als auch im 3D-Fenster räumlich angesehen werden. Für die Bohrprofile muss ein zusätzliches Ansichtsfenster durch Anklicken aktiviert werden. Wenn Profilschnitte in dem 3D-Fenster angezeigt werden sollen, dann muss die Ausgangsansicht zuvor ausgeschaltet werden. Dies erfolgt über die Auswahl Explorer-View. Mit der rechten Maustaste wird geological units angewählt, es erscheinen die Befehle Alle Objekte ausschalten bzw. einschalten. Der Verlauf der Profillinie wird im Kartenfenster durch Anklicken mit der Maus (Fadenkreuz) gekennzeichnet. Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 4 von 15

5 Abb. 4: Der erstellte Profilschnitt erscheint im unteren Fenster in zweifacher Überhöhung und im 3D-Fenster in zehnfacher Überhöhung (bitte jeweils individuell einstellen). Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 5 von 15

6 Abb. 5: Es wurde ein Horizontalschnitt mit vorgegebenem Höhenniveau (bitte eingeben) erstellt. Um nur den Schnitt darzustellen, wurden alle anderen Funktionen ausgeschaltet. Unter Explorer-View-maps wird der Horizontalschnitt angezeigt Das 3D-Fenster Das Fenster ist in seiner Darstellung sehr eng mit dem Kartenfenster verbunden. In der Abb. 6 wird die Geologie der Stadt dreidimensional gezeigt, ohne Überblendung der Topographie. Die Position und die Transparenz der Topographie können in der Darstellung variieren, so kann die Lage der Topographie von oben nach unten verschoben werden. Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 6 von 15

7 Abb. 6: Die dreidimensionale Ansicht der Geologie gibt auch das Oberflächenrelief der Stadt Halle wieder. Eine weitere Funktion ist die Explosionsansicht. Hier werden zwischen die einzelnen lithologischen Einheiten Luftpolster gelegt. Diese Darstellung verdeutlicht die Ausdehnung der Schichten zueinander (siehe Abb. 7). Die Explosionsansicht bietet in ihrer Funktion noch weiter Möglichkeiten, wie z. B. Darstellung verschiedener Versatzrichtungen (NS, EW und in die Höhe). Einige Beispiele werden unter Punkt 2. - Anwendungen - noch genauer beschrieben. Auf die Darstellung von Profilschnitten wurde bereits unter Punkt Das Kartenfenster - eingegangen. Aus diesem Grund wird an dieser Stelle die Funktion nicht dargestellt, sondern auf den folgenden Punkt 2. - Anwendungen - verwiesen. Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 7 von 15

8 Abb. 7: Die Explosionsansicht bietet dem Betrachter verschiedene räumliche Ansichten der lithologischen Einheiten zueinander und trennt in der Natur aufeinander liegende Schichten optisch Die virtuellen Bohrprofile Für die Erstellung einer virtuellen Bohrung wird in der Funktionsleiste des Kartenfensters der entsprechende Button ausgewählt (siehe Abb. 1). Mit einem Doppelklick auf die gewünschte Stelle in der geologischen Karte wird die Position der Bohrung festgelegt. In der oberen rechten Ecke verbirgt sich ein weiteres Ansichtsfenster, dass für die Darstellung der Bohrungsprofile geöffnet werden muss. Sind mehrere Bohrprofile erstellt wurden, erscheinen diese unter Explorer View: drill logs. Hier erfolgt ebenfalls die Auswahl des Bohrprofils, welches angezeigt werden soll. Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 8 von 15

9 Abb. 8: Erstellung eines Bohrprofils die Position in der Karte wird durch ein Fadenkreuz markiert und die Virtuelle Bohrung mit errechneten Schichtmächtigkeiten und den dazugehörigen stratigraphischen Abkürzungen dargestellt. Die stratigraphische Legende mit Abkürzungen aus den Bohrangaben wird in einer aktualisierten Fassung nachgetragen. Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 9 von 15

10 2. Anwendungen und Beispiele Im Folgenden finden alle Funktionen an einem konkreten Beispiel Anwendung. Dies wird hier in einzelnen Schritten erklärt. a) Start des Subsurface Viewers des Raummodells Halle, es öffnet sich das Startfenster mit den Anfangseinstellungen (siehe Abb. 9) Abb. 9: Startfenster des Subsurface Viewers b) Erstellung von Profilschnitten In der Funktionsleiste des Kartenfensters den Button Profilschnitt erstellen anwählen Anfangsposition des Profils mit linker Maustaste in der geologischen Karte auswählen und Taste gedrückt halten, am gewünschten Endpunkt mit Doppelklick das Profil beenden Wenn mehrere Profilschnitte erstellt wurden, erscheinen diese unter Explorer cross-sections. Für die Darstellung im Profilschnittfenster muss eines der Profile mit Häkchen ausgewählt werden, dass dann im unteren Fenster angezeigt wird (siehe Abb. 11) Für die Darstellung der Profilschnitte im 3D-Fenster müssen erst alle anderen Einstellungen ausgeblendet werden. Unter View geological units erscheint mit linker Maustaste die Option Alle Objekte ausblenden (siehe Abb. 10) Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 10 von 15

11 Abb. 10: Für die Darstellung von Profilen in dem 3D-Fenster müssen erst alle anderen Objekte ausgeblendet werden Im Folgenden wurden vier verschiedene Profilschnitte erstellt. Das Profil 4 wurde mit einem Häkchen zur Darstellung im unteren Profilschnitt Fenster ausgewählt und in 5-facher Überhöhung dargestellt (siehe Abb. 11). Das ausgewählte Profil wird im Kartenfenster in roter Farbe zusätzlich hervorgehoben. Die Profilschnitte werden außerdem im 3D-Fenster in 10-facher Überhöhung angezeigt (siehe Abb. 11). Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 11 von 15

12 Abb. 11: Darstellung der Profilschnitte c) Erstellung von Horizontalschnitten Auswahl des Buttons Horizontalschnitt erstellen in der oberen Leiste des Kartenfensters Es erscheint das Fenster Eingabe der Schnitt-Teufe, in welchem die gewünschte Schnittlage festgelegt wird. Für die Darstellung wurden vier Horizontalschnitte in verschiedenen Teufen erstellt. Unter View-maps werden alle angezeigt und müssen wieder für die Ansicht im Kartenfenster ausgewählt werden. Die 3D-Ansicht erfolgt, wenn alle Profile ausgeblendet werden (siehe Abb. 12). Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 12 von 15

13 Abb. 12: In dem Kartenfenster wird ein ausgewählter Horizontalschnitt angezeigt. Das 3D-Fenster zeigt alle Horizontalschnitte in der vorgegebenen Teufe an. d) Erstellung von Bohrprofilen In der oberen Funktionsleiste des Kartenfensters wird der Button virtuelle Bohrung angewählt. Die Position der Bohrung wird ausgewählt und mit Doppelklick in der geologischen Karte positioniert. Für die Ansicht muss nun das separate Ansichtsfenster geöffnet werden (siehe Abb. 13). Wenn mehrere Bohrprofile erstellt wurden, erscheinen diese ebenfalls unter View-drill logs. Das Bohrprofil welches im Ansichtsfenster angezeigt werden soll, muss wieder mit einem Häkchen ausgewählt werden. Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 13 von 15

14 Abb. 13: Die Darstellung der virtuellen Bohrprofile erfolgt in einem separaten Fenster, welches erst geöffnet werden muss. e) Explosionsansicht Für die Darstellung müssen erst wieder alle Objekte im 3D-Fenster eingeblendet werden. Unter dem 3D-Fenster sind verschiedene Funktionen, welche am besten von dem Benutzer selbst ausprobiert werden sollten. Die Darstellung erleichtert die räumliche Vorstellung der im Modell dargestellten Gesteinsschichten. In der anschließenden Abb. 14 wird eine Explosionsansicht aller vorhandenen lithologischen Einheiten gezeigt. Bei dieser Ansicht werden zwischen die Schichten Luftpolster gelegt und ermöglichen eine detaillierte Ansicht der Lage und der Verbreitung der Gesteinsschichten. Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 14 von 15

15 Abb. 14: Explosionsansicht aller vorhandenen Schichten im Modell Hydro- und Umweltgeologie Prof. Dr. P. Wycisk Seite 15 von 15