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Visualização 3D do modelo geológico no GEOKRIGE

Uma poderosa ferramenta de visualização de objetos 3D foi desenvolvida para representação dos resultados gerados pelo GEOKRIGE. Basicamente, o visualizador permite representar um modelo tridimensional de blocos e as sondagens que deram origem ao mesmo. Caso um modelo de blocos tenha sido previamente calculado é possível visualizá-lo diretamente clicando no botão [Abrir Modelo] da janela inicial do GEOKRIGE. Este comando transfere a visualização para o ambiente gráfico do openGL (Open Graphics Library) que está disponibilizado gratuitamente no sistema operacional Windows. Na realidade, o GEOKRIGE usa uma biblioteca de rotinas gráficas “open source” disponibilizadas pelo GLScene, que fazem uso dos recursos gráficos do openGL, que pode ser acessado em https://sourceforge.net/projects/glscene/. A Figura 1 mostra a janela de visualização do GEOKRIGE, com destaque para a representação das coordenadas do modelo, que é essencial para uma análise e interpretação precisas do modelo geológico 3D. Estas coordenadas são representadas dinamicamente com a rotação e translação do objeto.

Nesta janela, temos duas áreas, nas quais foram agrupados os comandos gráficos (Figura 2). A primeira área se refere às três abas [Arquivos], [Desenhar] e [Ajustes] e duas guias denominadas [Parâmetros do modelo] e [Visualizar modelo de blocos]. Inicialmente, será feita a descrição da guia [Visualizar modelo de blocos], bem como todas as funções e propriedades associadas à mesma.

A aba [Arquivos] permite abrir um outro arquivo [Abrir], Salvar Imagem (150 dpi), Salvar Imagem (300 dpi), Salvar Imagem (600 dpi), Exportar para STL e Sair. O comando [Abrir] aciona a caixa de diálogo do Windows para leitura de um arquivo. O comando [Salvar Imagem (150 dpi)] abre uma janela gráfica com o objeto e também a legenda das litologias. Na Figura 2, apresenta-se a janela gráfica associada ao comando [Salvar Imagem (150 dpi)], onde aparece o quadro da legenda com o cursor no formato de uma mão, que serve tanto para deslocar a legenda, mas também para ajustar o tamanho tanto na largura como na altura, de acordo com o usuário. A opção de gravar arquivos STL atende a necessidade de se gerar um arquivo padronizado com especificações compatíveis com muitos programas de CAD. Ao acionar a opção [Exportar para STL], abre-se a caixa de diálogo do Windows para escolha do diretório e do nome do arquivo (com extensão *.STL) para gravação (Figura 2). Para visualização de arquivos STL, existem diversos programas livres na Web. Para ilustração, foi usado o programa STL Viewer disponível em www.viewstl.com. Os arquivos (*.STL) podem ser interpretados diretamente pelas impressoras 3D. Assim, pode-se escolher uma litologia e enviar para impressão 3D, com uma determinada cor. Em seguida, uma outra litologia pode ser enviada para impressão 3D, com troca da cor do fio e, assim por diante.

Figura 1: Janela de visualização gráfica do GEOKRIGE, com
destaque para representação das coordenadas do modelo.

Figura 2: Comandos do visualizador 3D do GEOKRIGE.

Figura 3: Visualização da litologia 2 (modelo implícito) a partir do arquivo STL gravado no GEOKRIGE.

A aba “Desenhar” será descrita juntamente com a segunda área. Na aba “Ajustes” existem duas opções: Deslocamentos e Reescalonamento. A primeira permite fazer o deslocamento do objeto na tela em qualquer direção selecionada (em X, Y ou Z). A opção Reescalonamento é usada para colocar uma sobre-elevação no desenho. Estas opções não serão mostradas, pois são autoexplicativas.

Os comandos agrupados na segunda área (Figura 1) estão detalhados na Figura 4, conforme os significados que serão explicados a seguir. A propriedade “Limites dos planos” indica em cada eixo os valores mínimo e máximo. Trata-se das dimensões máximas do modelo tridimensional de blocos. A opção “Posição da câmera” permite definir o centro de visualização do objeto, como se fosse a posição do observador. Fazendo a rotação do objeto, verifica-se as variações nas coordenadas associadas à “Posição da câmera”. A “Posição da lâmpada” se refere à fonte de iluminação do objeto. A opção mais importante neste caso é fazer a lâmpada seguir a câmera, de tal modo que em qualquer ângulo de rotação, o objeto esteja iluminado. A opção “Propriedades do eixo NE” permite deslocar os eixos de referência NE, que ficam originalmente no centro do objeto. Assim, ao se deslocar em qualquer um dos eixos, o eixo NE é movimentado para fora do objeto. A rotação da cena faz com que o objeto sofra uma rotação em torno do eixo escolhido. Esta opção pode embaralhar a visualização, devido à complexidade envolvida nas rotações que são superpostas. Assim, quando isso acontecer, aconselha-se clicar em “Restaurar”. Há ainda “Lista das litologias”, onde se encontram as litologias lidas diretamente do arquivo de parâmetros associado ao modelo binário. As litologias marcadas são efetivamente desenhadas em todas as ações posteriores, como, por exemplo, “Diagrama em cerca” e nas funções da opção “Desenhar”, que serão detalhadas adiante.

A opção “Diagrama em cerca” permite criar seções Norte-Sul, Leste-Oeste e horizontais, conforme especificações feitas nas caixas de edição para os eixos X, Y e Z. Para desenhar os planos, basta especificar nas caixas de edição os valores desejados. Por exemplo, a Figura 5 apresenta alguns planos desenhados conforme os valores especificados nas caixas de edição.

      Figura 4: Detalhamento da segunda área de comandos do visualizador gráfico do GEOKRIGE.

Figura 5: Diagramas em cerca, conforme seções desenhadas a partir dos valores especificados nas caixas de edição.

As funções da opção “Desenhar” encontram-se ilustradas na Figura 6. As funções “Empilha blocos” e “Malha” permitem representar uma ou mais litologias por métodos diferentes. A função “Empilha blocos” simplesmente faz o empilhamento de blocos do modelo tridimensional de blocos, conforme a litologia escolhida. No caso da Figura 6, a litologia 2 foi escolhida e somente os blocos dessa litologia são empilhados. Trata-se de um processo que pode demorar um tempo, pois ocupa intensivamente a memória do computador. Entretanto, a liberação da memória é quase que instantânea por conta do algoritmo desenvolvido para esse fim. A opção “Malha” permite fazer a renderização instantânea de uma ou mais litologias, por meio da interpolação de uma envoltória em torno de uma ou mais litologias. Este mesmo método é utilizado na opção “Malha do sólido inteiro”. Com este método, a renderização de um modelo tridimensional com milhões de blocos é instantânea. A opção “Cerca” abre uma nova janela, que será descrito em detalhe. Com esta opção, podemos desenhar diagramas em cerca com seções planas ou curvas, totalmente editáveis pelo usuário. Finalmente, a opção “Limpar a tela” além de apagar a tela, libera a memória empregada para fazer a representação gráfica.

Ao clicar na opção “Cerca”, uma nova janela é aberta ao usuário, como ilustra a Figura 6. Esta opção difere da função “Diagrama em cerca”, descrita anteriormente e ilustrada na Figura 5. Como mostra a Figura 6, uma nova janela é aberta ao usuário para edição dos pontos a serem usados para o traçado das seções curvas ou planas.

Figura 6: Funções da opção “Desenhar” do GEOKRIGE.

A Figura 7 mostra um exemplo dos passos para criação e edição das seções na opção “Desenhar Cerca”. Primeiro, clica-se em “Nova seção”, quando aparece automaticamente a “Seção 1” na “Lista das seções”. Pode-se criar, editar e desenhar até nove seções simultaneamente. Para editar uma seção, clica-se sobre a seção desejada na “Lista das seções”. A seção escolhida fica destacada em azul. Em seguida, o mouse é colocado na área gráfica e clicando com o botão direito do mouse, aparece uma caixa, onde deve-se ativar a opção de “Iniciar seção”. A partir disso, basta clicar os pontos desejados com o botão direito do mouse. Para encerrar a introdução de pontos na seção, basta clicar novamente com o botão direito do mouse e escolher a opção “Terminar seção”. Observe-se que a seção que está sendo editada é projetada simultaneamente no ambiente gráfico do GLScene em 3D. Ao clicar na opção “Desenha a cerca”, os pontos editados são desenhados, como mostra a Figura 7. Cada seção pode ser editada e alterada com o simples arraste do mouse sobre o ponto da seção. Esta possibilidade permite inúmeras combinações de seções para uma verdadeira análise tridimensional do modelo geológico ou de teores.

Figura 7: Opção “Cerca” onde até nove seções podem ser criadas e editadas interativamente pelo usuário.

Quando acionada a guia [Parâmetros do Modelo], uma nova janela é aberta para o usuário, na qual se pode abrir um novo modelo, mas a função principal desta guia se destina à leitura do arquivo de furos (Figura 8). Quando se clica no botão [Abrir arquivo de furos], a caixa de diálogo do Windows é aberta, na qual se escolhe o arquivo *CMP.BIN, como mostra a Figura 8. Após a leitura do arquivo de furos, as propriedades são alteradas e o botão [Mostrar os furos] é habilitado. O parâmetro que pode ser alterado é o diâmetro do furo, cujo valor sugerido é sempre igual à metade da abertura DX ou DY. Clicando o botão [Mostrar os furos], as sondagens são representadas conforme a escala de cores mostrada na Figura 8. Ao final da representação das sondagens, uma mensagem é liberada ao usuário que a visualização está disponível (Figura 9). O resultado da visualização pode ser visto na Figura 10, onde as sondagens foram plotadas juntamente com o modelo de teores.

As sondagens podem ser representadas em combinação com qualquer outra figura gerada no visualizador gráfico do GEOKRIGE. Esta possibilidade permite inúmeras associações que permitem o melhor entendimento da geologia e da distribuição e variação espaciais de teores em 3D. A Figura 11 é um exemplo disso, na qual as sondagens foram representadas juntamente com uma cerca composta por seções curvas.

Como foi apresentado neste artigo, o visualizador do GEOKRIGE é uma ferramenta versátil que permite fazer representações tridimensionais do modelo geológico (litologia e teores). As diversas combinações entre opções de desenho geram possibilidades para análise e interpretação não só da geologia, como também da distribuição e variabilidade espaciais da variável de interesse. Esta ferramenta se encontra em contínuo desenvolvimento com vistas ao seu aprimoramento. Além disso, a manutenção é imediata, pois o autor tem o domínio completo dos comandos usados nesse programa.

Figura 8: Janela aberta pela guia [Parâmetros do modelo].

Figura 9: Mensagem do GEOKRIGE indicando final da representação das sondagens no ambiente gráfico.

Figura 10: Representação das sondagens com o modelo de teores, para teores > 2,211.

Figura 11: Plotagem de sondagens com uma série de seções curvas desenhadas com a opção “Cerca”.

Jorge Kazuo Yamamoto

Escrito por Jorge Kazuo Yamamoto

Prof. Dr. Jorge Kazuo Yamamoto, fundador da Geokrigagem, é geólogo, foi pesquisador do IPT e docente do Instituto de Geociências da USP, onde se aposentou como Professor Titular do Departamento de Geologia Sedimentar e Ambiental. Atualmente, atua como Professor Sênior do Departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo – Escola Politécnica – USP. É responsável pela disciplina “Métodos geoestatísticos” na Pós-Graduação do IPT – Investigação do subsolo: Geotecnia e Meio Ambiente. Dedica-se ao ensino de geoestatística, com ênfase no desenvolvimento de algoritmos e pesquisa de novas aplicações, tais como: variância de interpolação, cálculo da variância global de depósitos minerais e correção do efeito de suavização da krigagem. Ultimamente, seu interesse está voltado para o ensino e divulgação da linguagem R.

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