5. Geovědní faktografie

Faktografie se zabývá shromažďováním, ukládáním, tříděním, vyhledávání a zpracováním geovědních výzkumných a průzkumných dat. Laffite už koncem 60. let minulého století rozčlenil geovědní informační proces, založený na počítačovém zpracování, na deset návazných fází:

1. stanovení cílů a etap výzkumu;
2. vymezení shromažďovaných údajů s charakteru jejich zpracování;
3. zjištění možnosti využití už shromážděných údajů;
4. přípravu formalizace údajů;
5. shromáždění údajů;
6. sestavení formalizovaných záznamníků, redakci ukládacích a zpracovatelských programů;
7. počítačové zpracování, kontrolu a opravy;
8. studium výsledků, utvoření předběžných závěrů a případné úpravy systému zpracování;
9. nové zpracování, kontrolu a opravy;
10. přijetí konečných závěrů.

I když by ze současného pohledu bylo možno některé fáze formulovat jinak, v zásadě je možno přehledně praktického hlediska v procesu získávání a zpracování dat vždy vymezit

1. etapu sběru údajů;
2. etapu standardizace, formalizace a kódování dat;
3. etapu ukládání dat na nosná média, provádění kontrol, modifikací a třídění dat;
4. etapu vyhledávání a zpracování dat podle požadavků uživatele.

Právě způsob sběru, formalizace a uchovávání dat je určující při definování systémů práce s geodaty. Podle toho se systémy vyvíjely od tradičních ručních, až k současným, které využívají v té či oné míře výpočetní a komunikační techniku a technologii. Green (1988) považuje přechod na přímý digitální sběr dat za nejvýznamnější změnu v metodice geologického průzkumu. Tento postup, který byl nejprve zaveden v oblasti průzkumné geofyziky, se s rozvojem hardwarových a softwarových prostředků postupně rozšířil do dálkového průzkumu a konečně i do dalších metodických oblastí, jako např. do geologického mapování, dokumentace technických průzkumných prací, geochemického průzkumu atd.

5.1 Standardizace a formalizace geodat

Standardizace obecně znamená převod obsahu zaznamenávaných údajů do tvaru, který vyhovuje přijatým pravidlům pro daný vědní obor a studované objekty. Patří mezi nejdůležitější kroky tvorby informačního systému. Převod popisu přírodních objektů, jevů a procesů a jejich atributů je obtížnější, než u řady jiných vědních oborů. Vyplývá to z mnoha objektivních i subjektivních faktorů. Mezi objektivní faktory patří zejména dlouhodobý a kontinuální charakter přírodních procesů, u řadu atributů semikvantitativní či pouze kvalitativní charakter a nízký stupeň přesnosti apod. Ze subjektivních faktorů se vedle individuálního přístupu a rozdílné erudice pracovníků projevuje i vliv jistého tradicionalismu a terminologické nejednotnosti. Velké problémy nastávají v případě využívání starších podkladů, kde je nezbytná pečlivé posouzení kvalifikovanými a zkušenými odborníky. V zásadě platí, že standardizace musí zajišťovat spolehlivost a co nejširší využitelnost zaznamenávaných údajů. Jde o obecný problém, který se velmi významně uplatňuje v současném světě ve všech oblastech lidských aktivit, zejména v souvislostí s globalizací. O tom svědčí ustavení jak státních, tak mezinárodních organizací, které se problémům standardizace věnují (kapitola 10.2).

Formalizaci (kodifikaci, kódování) dat je nutno řešit v souvislosti se standardizací obsahu. V principu jde o stanovení způsobu záznamu standardizovaných pojmů a jednotek podle vžitých doporučení a norem, s přihlédnutím k technickému vybavení. Přehled běžně užívaných a možných způsobů záznamu geodat uvádí tabulka 5.1.

Tab. 5.1: Způsoby formalizace geologických údajů (Hruška, 1970)

V zásadě by platí následující doporučení:

• kvantitativní údaje se zaznamenávají jako čísla ve formátu s pevnou nebo pohyblivou desetinnou tečkou nebo jako celá čísla;
• velmi výhodné jednoduché nebo hierarchické číselné kódy jsou přípustné jen za předpokladu dobře standardizovaných klasifikací, případně i při řešení dílčích úloh;
  Příklad:
  hierarchické kódování geologických dob

  Tab. 5.2: Kanadský návrh geologické časové stupnice (Robinson et al. 1967)

  zóny	éry	periody	nižší jednotky
  1. fanerozoikum	1. kenozoikum	1.kvartér	číselné, mnemonické či jiné kódy
  		2. terciér
  	2. mesozoikum	1. křída
  		2. jura
  		3. trias
  	3. paleozoikum	1. perm
  		2. pensylvanien
  		3. mississippien
  		4. devon
  		5. silur
  		6. ordovik
  		7. kambrium
  2. proterozoikum	1. hadrynien
  	2. helikien
  	3. aphebien
  3. archaikum

  proterozoikum - 200, kenozoikum - 110, kambrium - 137, křída - 121
  mnémonické kódy jsou vhodné pro obecně vžité zkratky (názvy prvků či států, názvy nerostů a hornin, mezinárodní odborné termíny, mezinárodní stratigrafická stupnice, názvy jednotek apod.);

  Konvenční pravidla:

  1. prvé písmeno termínu se vždy ponechává;
  2. písmena se vypouští zprava doleva podle četnosti výskytu, přičemž se vypouští stejná písmena;
  3. redukce pokračuje až do dosažení předem stanoveného optimálního rozměru 3-5 míst;
  4. slova kratší, než je stanovený rozměr, se doplní prázdnými místy;
  Příklad:
  ALBITE - ALBT
  GRANODIORIT - GRDT
• sémantické kódování (přepis údaje do řetězce bitů s alternativně vyjádřenými znaky) vyžaduje velmi přesné definování pojmů (tab. 5.3);

  Tab. 5.3: Příklad sémantického kódování názvů hornin

  1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	hornina	kód
  0	0	0	1	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	arkoza	00010110000000
  0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	0	1	0	skarn	00001000001010
  1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	dunit	10000000000001

  1 - hlubinné vyvřeliny, 2 - žilné vyvřeliny, 3 - výlevné vyvřeliny, 4 - sedimenty, 5 - metamorfity, 6 - křemen, 7 - draselné živce, 8 - plagioklasy, 9 - biotit, 10 - muskovit, 11 - granáty, 12 - amfiboly, 13 - pyroxeny, 14 - olivin
• otevřenou řeč lze používat pro topografické údaje (místní názvy), pro vyjádření povolených termínů zahrnutých do tezauru, pro obecně užívané údaje a případně pro vyjádření kontextu záznamu.

  Geovědní informatika se vyznačuje jistými specifiky, které byly definovány a zavedeny již v 70. letech minulého století. Podle Hrušky (1991) je lze shrnout následovně:

• každá informační jednotka musí být prostorově a časově lokalizována;
• klasifikátory objektů a procesů, které umožňují agregaci a výměnu databázových souborů, jsou zásadně unifikovány;
• vyžaduje se možnost plynulého přechodu mezi dokumentografickou a faktografickou informací a jejich zpracováním;
• za zásadní požadavek se považuje možnost interaktivního vstupu do procesu zpracování dat.

Výsledkem přípravy standardizace a formalizace je vypracování kódovníku (číselníku, manuálu), který definuje strukturu záznamu a způsoby formalizace datových položek (v principu jde o obdobu dokumentografického tezauru). Jeho sestavení je nutno věnovat velkou pozornost, neboť na serióznosti a úplnosti zpracování závisí úspěch dalších prací.

5.2 Faktografické báze dat

Faktografické báze dat uvádějí konkrétní údaje získané pozorováním, měřením nebo jiným stanovením, které mohou mít numerický, textový nebo smíšený charakter. Jejich význam stále narůstá. Jsou dražší než dokumentografické, protože jednak jejich vznik vyžaduje velké vstupné náklady, jednak jsou využívány menším počtem zájemců. Mnohonásobně převyšují hodnotu hardwarového a softwarového vybavení, na kterém jsou provozovány. Jejich konkrétní podoba závisí jednak na přírodních podmínkách příslušné země (stavba státního území, nerostný potenciál, charakter biosféry a jejího stavu, úroveň a orientace hospodářství atd.), jednak na očekávaném využívání státního území a jeho zdrojů (kapitola 5.3). Příklady jsou uvedeny v kapitole 5.4.

5.3 Faktografické systémy sběru, uchovávání a zpracování geovědních dat

Faktografické systémy můžeme v zásadě rozdělit do několika skupin, které se odlišují metodikou práce s daty a to na:

• tradiční systém geologické dokumentace;
• optické a radarové dokumentační systémy;
• počítačově orientované systémy;
• počítačové systémy.

Tyto skupiny se odlišují především mírou a způsobem využití informační techniky (výpočetní či záznamové) v informačním procesu. Vývoj směřuje jednoznačně k takovým systémům, které využívají výpočetní techniku v celém procesu práce s daty, neboť vedou k podstatnému zefektivnění terénních i vyhodnocovacích prací a ke zvýšení informačního přínosu.

5.3.1 Tradiční dokumentační systém

Obecnou zásadou všech geovědních oborů je pečlivé zaznamenávání údajů, které jsou získávány v rámci jakýchkoliv terénních či laboratorních činností. Nejvýrazněji je tato zásada uplatňována v rámci geologických prací. Všechny organizace, které se zabývají pracemi ložiskového, hydrogeologického a inženýrsko-geologického průzkumu, které se podle zákona ČNR č.44/1988 Sb. (horního zákona), ve znění zákona č.541/1991 Sb., považují za hornické práce, jsou povinny vést a včas doplňovat důlně měřickou a geologickou dokumentaci (§ 39, odst.1). Náplň dokumentace je obecně definována v § 14, odst.1 zákona ČNR č. 61/1988 Sb. ve znění zákona č. 542/1991 Sb. Ponechává organizacím na vlastním uvážení, v jaké formě bude dokumentace prováděna.

Celý dokumentační systém zahrnuje podle uvedených právních norem prvotní dokumentaci písemnou, grafickou a hmotnou, dokumentaci odvozenou a souhrnnou.

Na prvotní dokumentaci jsou kladeny následující požadavky:

1. na nákresech musí být zobrazeny výrazně, jasně a s co nejvyšší dosažitelnou přesností skutečně pozorované jevy a podstatné znaky stavby zkoumaných objektů;
2. v dokumentaci je nutno popsat všechny pozorované jevy dostatečně podrobně;
3. bezpodstatné podrobnosti a takové jevy, které nemají věcný vztah k pozorovaným objektům, se do dokumentace nezanášejí;
4. prvotní dokumentace musí být zpracována tak, aby byla jasně čitelná a pochopitelná každému uživateli.

Obr. 5.1: Zpracování geologické dokumentace

Ve smyslu platných právních předpisů se dokumentují všechny geologické práce. Vlastní postup se liší podle toho, jaký objekt je popisován (výchoz, průzkumná rýha, šachtice, vrt, důlní dílo horizontální, vertikální či úklonné). Vedle vlastního pozorování a popisu studovaných objektů se vždy musí zaznamenat identifikační a lokalizační údaje, bez kterých je dokumentace bezcenná.

V souhrnu lze konstatovat, že tradičními postupy vedená geologická dokumentace v principu nijak podstatněji neodlišuje od stovky let starých materiálů (obr. 5.2). Ve všech případech se jedná o subjektivní písemný a grafický projev různě erudovaných a zkušených pracovníků. Proto tyto dokumenty mohou mít velmi rozdílnou informační hodnotu a jejich sjednocení zpravidla představuje hlavně u starších podkladů obtížný proces, který není možno řešit bez přímé účasti kvalifikovaných odborných pracovníků.

Obr. 5.2: Příklady historické hornické dokumentace.
A – Turínský papyrus - mapa těžby zlata a stříbra v oblasti Bir Umm Fawakhir (Egypt)z doby faraona Sethiho I (1250 – 1205 př.Kr.),
B – Řez hornickými pracemi dolu Skalka v Kutné Hoře ze 17. století

5.3.2 Optické a radarové dokumentační systémy

Už od počátku 20. století se projevovala snaha o zvýšení objektivity studia přírodních objektů, od počátku založená na využití fotografie při dokumentaci přirozených výskytů a odkryvů a později i umělých odkryvů (v důlních dílech či vrtných jader). Možnosti se postupně zvyšovaly s rozvojem jak snímací techniky a technologie, tak postupů analýzy a zpracování fotosnímků či záznamů. Velké podněty v tomto směru poskytl dálkový průzkum.

Tyto systémy používají techniky založené na využití přirozeného a emitovaného záření. Jde o obrazové metody využívající elektromagnetické záření o vlnové délce 1×10⁰ až 1×10^-7 m (tj. frekvenci 1×10⁸ až 1×10⁵ Hz), které se dělí na ultrafialové, viditelné, infračervené a mikrovlnové. Ne všechna pásma tohoto souvislého elektromagnetického spektra procházejí atmosférou bez degradace (obr. 5.3).

Obr. 5.3: Atmosférická okna (upraveno podle Druryho, 1993)

Optické dokumentační systémy jsou založeny na využití leteckého a družicového fotografického a multispektrálního snímání, pozemního a podzemního fotografování a aplikaci videotechniky. Jejich praktické používání ve vědách o Zemi započalo již počátkem minulého století jednak aplikací fotopřístrojů pro dokumentaci zajímavých přírodních objektů v rámci pozemních výzkumů, jednak fotografováním z letadel. Se zdokonalováním fotografické techniky se rozšířilo fotografování průzkumných povrchových a podzemních děl a fotografování pod vodní hladinou. S rozvojem videotechniky se v menší míře započalo využití příručních a vývojem speciálních videokamer pro dokumentaci vrtů. Vývoj pokračoval až k současným multi a hyperspektrálním skenerů v leteckém a družicovém průzkumu.

Počátkem 70. let minulého století došlo k velkému posunu zavedením družicového multispektrálního senzoru Landsat MSS. Následně tematický mapér Landsat TM už umožňoval alespoň přibližně identifikovat určité skupiny nerostů. V 80. letech minulého století začaly pracovat letecké senzory DAEDALUS a AVIRIS (Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer). Ty významně zvýšily rozlišovací možnosti a umožnily odlišit jednotlivé nerosty a alterace hornin. V devadesátých letech se tyto systémy dostaly díky snížení cen a rozvoji interpretačních technik na osobních počítačích do komerčního využití, o čemž svědčí množství příkladů. Rychle byly rozvíjeny další pokročilejší skenery, jako ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), SEBASS (Spatially Enhanced Broadband Array Spectrograph System) a podobně.

Pro měření charakteristik elektromagnetického záření odraženého nebo emitovaného přírodními objekty - tj. sběr dat - se používají fotografické kamery, videokamery, skenery, radiometry a spektrometry, které jsou ovládané ručně, nebo umístěné na různých nosičích (výsuvných plošinách, balonech, rádiem řízených modelech, pilotovaných nebo bezpilotních letadlech, vrtulnících, satelitech a kosmických stanicích). Každý z uvedených systémů má své výhody a nevýhody v závislosti na technických parametrech a rozlišovacích schopnostech. Např. fotografické kamery mají velmi dobrou prostorovou, ale omezenou spektrální rozlišovací schopnost. Naproti tomu skenery mají lepší spektrální, ale ve většině případů horší prostorovou rozlišitelnost.

Fotografické zobrazující přístroje zachycují změny zářivé energie odraženého nebo emitovaného přírodními objekty chemickými změnami citlivé vrstvy filmu jako detektoru. Po fixaci latentního obrazu do požadované formy ve fotolaboratořích jsou fotografie zpracovávány a analyzovány podle potřeb.

Nefotografické zobrazující přístroje registrují energii elektromagnetického záření odraženého nebo emitovaného přírodními objekty tím, že ji převádějí na elektrické signály. Schéma přístroje - radiometru - je uvedeno na obr. 5.4. Měření spektrální charakteristiky objektu se provádí vícekanálovými radiometry, které provádějí měření ve větším počtu úzkých spektrálních pásem. Označují se spektroradiometry, resp. v případě uspořádání pro plošná měření řádkovací spektroradiometry - skenery.

Obr. 5.4: Obecné schéma radiometru (Kolář, 1990)

5.3.2.1 Fotodokumentační systém

Prakticky důležitým krokem je výběr vhodné aparatury s ohledem na pracovní prostředí. Přístroje musí být spolehlivé a snadno přenosné, s co největším úhlem záběru a s formátem zabezpečujícím optimální využití snímku. V rámci přípravných prací je třeba vymezit skupinu příznaků pro interpretaci sledovaných jevů na snímcích. Při vlastním snímkování a následném laboratorním zpracování je nutno dodržovat pokusnými pracemi prověřené nejvhodnější standardní podmínky (Adamus, 1982). Metodický postup systému založeného na vybavení klasickými fotopřístroji a běžném způsobu práce s fotomateriály popisuje schema na obr. 5.5.

Obr. 5.5: Postup fotodokumentačního mapování

Rozvoj digitálních fotoaparátů přináší nové možností jednak zjednodušením celého postupu (odpadá výběr a zpracování filmů), jednak možností přímé obrazové analýzy digitálních snímků.

5.3.2.2 Systémy leteckého a satelitového snímání

Systémy leteckého a satelitového snímání poskytují celou řadu obrazů a záznamů, které jsou využívány buď přímo jako součást geologické, hydrologické, geodetické a jiné účelové dokumentace, nebo jako podklady vstupující do procesu analýzy dat, jako např. do geografických informačních systémů. Letecké a satelitové snímky mohou být využívány jako podklady pro geologické nebo jiné mapování, neboť na rozdíl od topografických map poskytují aktuální obraz zemského povrchu. Navíc je skutečností, že v méně známých či špatně přístupných územích nejsou topografické mapy často k dispozici. Tyto snímky jsou zpravidla zpracovávány do podoby geologických, strukturních, pedologických, prognózních, hydrogeologických a hydrologických map, map územních celků, vegetačních map atd. Takové materiály tvoří součást grafické dokumentace, která byla popsána v kapitole 5.3.1.

Letecké a satelitové multispektrální skenery poskytují obrazy v digitální formě a jsou tedy předmětem počítačové analýzy, jejíž schéma je uvedeno na obr. 5.6.

Obr. 5.6: Digitální přenos a zpracování satelitových obrazů (Schowengardt, 1983)

Systémy dálkového sběru a zpracování dat se neustále intenzívně rozvíjejí vlivem rozvoje vlastních skenerů, postupů analýzy a zpracování dat a pochopitelně i v důsledku vývoje jejich nosičů (letadel, helikoptér a satelitů). To vede ke stále podrobnějším a komplexnějším dokumentům (tab. 5.4).

Tab. 5.4: Příklady některých systémů dálkového průzkumu

Hyperspektrální skenery s návaznou obrazovou analýzou poskytují velmi detailní poznatky o stavbě a složení sledovaných objektů na zemském povrchu. Z hlediska praktické geologie umožňují vedle identifikace tektonických prvků a litologie identifikovat např. zóny hydrotermální alterace a supergenního obohacení včetně řady minerálů, např. kaolinit, montmorillonit, sericit, alunit, kalcit, dolomit, sádrovec, jarosit, göthit, hemtatit, křemen atd. (obr. 5.7).

Obr. 5.7: Mineralogická mapa rudního rajonu Cuprite v USA zpracovaná na základě multispektrálního skenování

Digitální analýza multispektrálních obrazů je efektivní technika, která je vhodná pro řešení řady geologicko strukturních, petrografických, průz-kumných, hydrologických a hydro-geologických, geomorfologických, environmentálních a dalších problémů. Byla vyvinuta řada analytických technik, od výběru optimálních spektrálních pásem pro zobrazení geologických struktur, přes výběr vhodných lineárních kombinací pásem až k technikám, které zesilují diference povrchové odraznosti hornin a jejich variet, mineralizace a vegetace (např. GeoVue či MineralVue). Pro ilistraci lze uvést, že náklady na sběr satelitních dat činí asi 0.02 US$/km² a zpracování 0.05-0.25 US$/km².

Velmi dobré výsledky přináší využití radarového snímání. Nejvíce je používán systém SAR (Synthetic Aperture Radar). Jde o aktivní systém, který používá záření s větší vlnovou délkou než pasivní systémy (obvykle pásmo Ka 0.8–1.1 cm, pásmo X 2.2-3.8 cm, pásmo C 3.8-7.5 cm a L 15-30 cm) a proto získává obrazy bez ohledu na mraky, mlhu či tmu (obr. 5.8). Kvalita odraženého signálu je závislá jak na vlastnostech radarového systému, tzn. polarizaci, vlnové délce a geometrických charakteristikách, tak na charakteristikách terénu (komplexní dielektrická konstanta, topografie a struktura povrchu). Vedle stanovení digitálního modelu terénu lze ze záznamu získat pedologické, petrografické, hydrologické, botanické a další atributy terénu.

Obr. 5.8: Radarový obraz ropných skvrn nad hledanými ložisky v Mexickém zálivu

V počátečním období se používaly letecké radarové systémy. V roce 1994 byl použit při letu Space Shuttle radarový systém SIR (Shuttle Imaging Radar). Od té doby pracuje několik satelitových systémů (tab. 5.5).

Tab. 5.5: Charakteristiky prostorových SAR systémů

3.2.3. Videodokumentační systémy.

Systém používající televizní techniku pro geologickou dokumentaci byl vyvinut jako součást komplexu karotážních metod. Využívá se při studiu a dokumentaci vrtů s cílem detailního popisu stavby a porušenosti horninového prostředí apod. a při průzkumu vodních pánví (dna jezer a moří).

5.3.3 Počítačově orientované systémy

Tyto systémy využívají v procesu práce s geodaty pro ukládání, úpravy a zpracování počítačovou techniku a technologii. Jejich společným rysem je, že do procesu práce s daty jsou začleněny etapy standardizace a formalizace, které jsou pro efektivnost systému rozhodující. Tyto systémy se dále dělí podle toho, jak řeší etapu sběru a etapu formalizace dat.

5.3.3.1 Systém tradičního postupu sběru a ruční formalizace dat

Uvedený systém zachovává tradiční postupy terénního a laboratorního sběru dat ve formě zápisníků a zákresů, formulářů o terénních a laboratorních zkouškách, měřeních, rozborech atd., čili postupy vlastní klasickému dokumentačnímu systému. Z těchto podkladů se údaje převádějí ručně do formalizovaných záznamových listů podle zásad stanovených v předem zpracovaných manuálech (obr. 5.9). Jejich zpracování, které musí vycházet z analýzy řešeného problému, je nutno věnovat maximální pozornost. Stejně tak je velice důležitý seriozní přístup k převodu údajů z primárních dokumentů do formulářů. Zejména je třeba se vyvarovat hrubých chyb při přepisování údajů. V případě využívání starších dokumentačních materiálů je nezbytná reinterpretace zaznamenaných údajů. Z vyplněných záznamových listů jsou pak data zaváděna z klávesnice nebo jiného vstupního zařízení do počítačové databáze. Další práce s daty je závislá jednak na požadovaném zpracování, jednak na použitém databázovém a účelovém programovém vybavení. Popsaný systém klade nejmenší nároky na vybavení a proto je v praxi rozšířen.

Obr. 5.9: Tradiční postup sběru a ruční formalizace

5.3.3.2 Systém tradičního postupu sběru a počítačové formalizace dat

Systém využívá stejný postup sběru údajů jako předešlý. Liší se v další práci s údaji (obr. 5.10). Používá převod dokladů pomocí skeneru a následnou formalizaci dat s využitím speciálních textových editorů, které umožňují výběr potřebných údajů z volného textu dokladu a jejich převod do formalizovaného záznamu. Takový postup vyžaduje kvalitní skener a zejména program pro rozlišování znaků (OCR program), neboť kvalita dokladů je velmi rozdílná. Proto postup vyžaduje kvalifikovaný přístup dobře erudovaného a zkušeného odborníka.

Obr. 5.10: Schéma systému s tradičním postupem sběru a počítačovou formalizací dat

5.3.3.3 Systém s formalizovaným sběrem dat

V tomto systému je prováděn sběr dat v terénu nebo v laboratoři přímo do speciálně připravených formalizovaných záznamových listů, ze kterých jsou po návratu z terénu nebo po předání z laboratoře data ukládána do databáze přes klávesnici nebo skener (obr. 5.11).

Obr. 5.11: Dokumentační systém s přímou formalizací dat

Tento způsob práce s daty se značně rozšířil pro provádění geologického mapování. Robinson (1970), Lawrin et al. (1972), Roddick a Hutchinson (1970) popsali velmi rozsáhlé mapovací akce v Kanadě v provincii Grenville a v Britské Kolumbii, kdy byly místo běžných mapovacích deníků použity jako základní dokument terénní záznamové formuláře („outcrop input document”), vyplňované na dokumentačních bodech předepsaným způsobem podle seznamů sledovaných geologických jevů. Tyto formuláře sloužily jako vstupní doklady pro ukládání dat do účelové databáze. Systémy formalizovaných záznamníků popsala v dalších letech celá řada autorů.

Ve skandinávských zemích se v rámci geologického mapování začal využívat systém GEOMAP, založený na stejném principu. Prvotní terénní dokumentaci představovaly opět formalizované záznamové štítky, do kterých se pomocí kódů (s možností doplňujících údajů v otevřené řeči a náčrtků) zaznamenávaly veškeré zjišťované informace o petrografii, mineralogii, tektonika atd., samozřejmě včetně lokalizace odkryvu (Berner et al. 1972). Takto formalizované údaje byly ukládány do účelové databáze a zpracovávány podle požadavků do seznamů, tabulek, statistických rozborů, diagramů, litologických a strukturně-tektonických map, map dokumentačních bodů apod. (obr. 5.12). Systém se rozšířil i do dalších zemí.

Obr. 5.12: Schéma systému GEOMAP

Byly vyvinuty i systémy formalizovaného sběru dat z průzkumných objektů (rýh, šachtic, vrtů a důlních děl). Jako příklad lze uvést systém geologické služby SRN (Barckhausen et al., 1975). V záznamovém listu se vedle titulních údajů zapisují pomocí normovaných zkratek ke každé vyčleněné geologické jednotce (např. vrstvě ve vrtu) hloubka/mocnost, stratigrafie, petrografie, geneze, barva, textura a struktura, uložení, odběry vzorků a jejich účel. Příklad záznamového listu vrtu a část výpisu je uveden na obr. 5.13.

Obr. 5.13: Záznamový list Geologické služby SRN (Barckhausen, 1975)

Velmi rozsáhle koncipovaný informační systém pro účely geologického průzkumu a dobývání ložisek SINATEC popsali Cueke a Armony (1988). Také v bývalém Československu byly rozpracovány systémy důlně-geologické dokumentace založené na formalizovaných záznamových štítcích a to pro rudní oblast rožínecko-olšinskou a strážskou (Šenkeřík 1973, Pluskal 1971).

Záměna tradičního způsobu provádění prvotní geologické dokumentace formalizovanými záznamníky přináší vedle nesporných výhod i určité problémy, vyvolané nutností jednoznačného ohodnocení jevů přímo v terénu, což je v řadě případů obtížné. Přesto lze na základě řady porovnání konstatovat, že získané popisu jsou dostatečně spolehlivé a vzájemně srovnatelné. Zavedení tohoto systému ale vyžaduje velmi dobrou přípravu a důkladné seznámení uživatelů se systémem.

5.3.4 Počítačový dokumentační systém

Představuje nejvyšší možnou formu dokumentačního, který využívá počítačovou techniku v celém rozsahu procesu práce s daty, tj. od terénního sběru až po finální zpracování (obr. 5.14). Jeho zavedení umožnil vývoj přenosných kompaktních a výkonných počítačů. Dokumentační systém s terénním počítačovým sběrem dat se nejprve uplatnil v průzkumné geofyzice, neboť bylo relativně snadné doplnit měřicí aparatury bloky digitálního záznamu dat. S rozvojem lehkých přenosných, výkonných a uživatelsky přívětivých počítačů typu notebooků, kabelkových počítačů (handheldů) a zejména „počítačů do dlaně” (palmtopů) se objevila možnost zavést takovýto systém i do klasických geovědních činností, jako je terénní mapování a dokumentace odkryvů a technických průzkumných prací (Clarke et al. 1986, Miller a Churchill 1986, Ward a Waltho 1988) a další). Komplexní techniku dialogového sběru geodat pomocí laptopu do formátu geografické databáze pro přímé využití v GIS, doplněnou fotogrammetricky zpracovávanými ortofotografiemi odkryvů, vyvinuli např. Walker a Black (2001). Terénní elektronické záznamníky dat musí vedle už uvedených vlastností splňovat požadavky odolnosti proti mechanickému poškození, proti vlhkosti, prašnosti a teplotním extrémům, v případě používání v důlních podmínkách i jiskrové bezpečnosti. V současnosti existuje na trhu celá řada produktů různých výrobců, z nichž ale jen některé splňují všechny uvedené požadavky. Digitální sběr dat zvyšuje podle praktických zkušeností v souhrnu 2 až 10tinásobně produktivitu práce. Mimo to omezuje možnost vzniku chyb při přepisování z terénních zápisníků do formulářů pro ukládání dat či při ukládáni dat z formalizovaných záznamových listů.

Obr. 5.14: Počítačový dokumentační systém

Celkové uspořádání počítačového dokumentačního systému závisí na reálných potřebách a možnostech uživatele a organizační struktuře výzkumného, průzkumného, těžebního nebo jiného podniku. Komplexní počítačový dokumentační systém se obecně skládá ze tří základních úrovní (obr. 5.15). Uspořádání a vybavení je závislé na konkrétní organizační struktuře a rozsahu řešených úkolů.

Obr. 5.15: Ideová architektura počítačového dokumentačního systému

5.4 Příklady faktografických databází

CANMINDEX (Canadian Index of Mineral Occurrences) vznikl v roce 1975 v rámci Geologické služby Kanady. Jeho základní struktura je uvedena na obr. 5.16.

Obr. 5.16: Základní struktura systému CANMINDEX (Franklin - Hutchison, 1983)

Canmindex představuje typický evidenční a informační faktografický systém. Obsahuje údaje o ložiskových objektech Kanady a to lokalizaci ložiska, geologický popis, charakteristiku hornické činnosti, přehled primárních a sekundárních nerostů a údaje o zásobách a těžbě. Umožňuje různé typy výstupů od informací o konkrétním objektu až po přehledy podle různých hledisek.

Systémy tohoto typu jsou běžně používány prakticky všemi státními geologickými službami. Rozdíl je v informačním obsahu, v uspořádání a v uživatelském komfortu. Jako příklady lze uvést systém MDDB Federálního institutu geologických věd a přírodních zdrojů SRN, systémy MAS, AMIS a další s údaji o ložiskách USA a jiných státech vyvinuté bývalou USGS, systém INTURGEO Mezinárodní agentury pro atomovou energii obsahující údaje o uranových zdrojích, datovou bázi WCRRDBS s rozsáhlými informacemi o ložiskách uhlí, Petroconsultans International Record File s údaji o světových zdrojích ropy a plynu, databázi WHCS s údaji o vrtech na ropu a plyn v USA atd.

GRASP (Geological Retrieval and Synopsis Program) je speciální databázový programový systém pro geovědní obory vyvinutí USGS. Je tvořen hierarchicky uspořádanými procedurami pro ukládání, uchovávání, třídění, transformace a výběr údajů. Univerzální soubor 11 makroinstrukcí pro popis souborů, záznamů a atributů, definování způsobu výběrfu nebo transformace obsahu databáze a výstupy umožňuje využití v nejrůznějších geovědních oborech.

GEOKODE je informační databázový systém, který byl vypracován hlavně pro potřeby maďarského hornictví. Je založen na ukládacím a třídícím záznamu, který obsahuje označení typu a souřadnice objektu a hlavní kódy (obr. 5.17). Na tento list navazuje další s odbornými informacemi o popisovaném objektu. Systém se skládá ze tří bloků. Prvý z nich umožňuje vyhledávání dat podle zadaných hledisek, druhý blok zajišťuje provádění výběrů z databáze a třetí zajišťuje textové a grafické výstupy.

Obr. 5.17: Vstupní list hlavních kódů systému GEOKODE

RASS (Rock Analysis Storage System) je faktografická databáze USGS. Systém byl vyvinut pro sběr, uchovávání a vyhledávání chemických analýz vzorků hornin, půd a vegetace. Každý záznam obsahuje údaje o lokalizaci, druhu analyzovaného materiálu, geologické příslušnosti, stratigrafickém a geochronologickém zařazení, typu a odběru vzorku atd. Údaje lze editovat, vyhledávat, třídit podle zvolených hledisek, zpracovávat statisticky a graficky.

METALLICA 2000 je velmi rozsáhlá databáze zpracovávaná redakcí společnosti Mining Journal Ltd. Obsahuje údaje o dolech a důlních společnostech těžících drahé a barevné kovy a kovy skupiny železa. Jsou uvedeny lokalizační, ekonomické, ložiskové, hornické, úpravnické a další informace včetně údajů o zásobách, těžbě a ekonomice za poslední tři roky. Metallica 2000 je informační systém, který je schopen poskytovat ložiskové, technické a ekonomické informace v původní a přehledové formě. Základní schéma je uvedeno na obr. 5.18.

Obr. 5.18: Struktura informačního systému METTALICA 2000

MINFILE je faktografická databáze, která obsahuje údaje o více než 12000 dolech, ložiskách a výskytech nerostných surovin v Britské Columbii. Struktura záznamu obsahuje následující položky: číslo záznamu; jméno, komodita, stav (těžené – netěžené, povrchová – podzemní těžba atd.); lokalizace (číslo mapové sekce, zeměpisná šířka a délka, nadmořská výška, těžební divize); mineralogie a alterace; charakter ložiska, klasifikace a typ; okolní horniny (litologie, stratigrafie, stáří); geologická pozice; zásoby/zdroje a těžba; geologie ložiska a historie průzkumu a těžby; reference a publikace. Záznamy lze získat přímo z WWW či na CD-ROM.

Už bylo zmíněno, že stále více sílí tendence propojování faktografických a dokumentografických bází dat. Jako příklad lze uvést koncepci databáze Rakouské geologické služby, která je uveden na obr. 5.19 (Schnabel 1989).

Obr. 5.19: Koncepce databanky Rakouské geologické služby (Schnabel 1989)