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3D Geologie – Wie?-So!

Preisträger im Land der Ideen 2012

Land der Ideen 2012

Land der Ideen 2012

Preisträger im "Land der Ideen 2012"

Die FG Hydro- und Umweltgeologie der Martin-Luther-Universität, Halle, ist mit dem Projekt „Innovative Visualisierungsverfahren in der 3D-Geologie“ als „Ausgewählter Ort 2012“ ausgezeichnet worden.

Preisträger im "Land der Ideen 2007"

Auszeichnung der Arbeitsgruppe mit dem Thema "Das lässt tief blicken" - Digitales geologisches 3D-Modell der Stadt Halle (Saale)

Laser-Gravur-Modell der Stadt Halle (Saale)

In diesem Modell wurde der geologische Untergrund der Stadt Halle maßstabsgetreu per Laserstrahl auf der Basis von 28 modellierten Schichten in den Glaskörper graviert. Das hoch reine Glas in optischer Qualität ist 26 x 26 x 13 cm groß und wiegt 22 kg. Das Modell ermöglicht einen faszinierenden Blick auf die unterirdischen Schichten eines 135 Quadratkilometer großen Stadtgebietes. Diese wohl bisher einzigartige Darstellung des geologischen Untergrundes ermöglicht erstmals die detaillierte räumliche Betrachtung innerhalb eines transparenten Festkörperwürfels. Die aufwendigen Laserarbeiten wurden mit unterschiedlichen Verfahren von der Firma Starglas Lasertechnik GmbH, Bünde durchgeführt.

Echtfarben-Hologramm

Erstmals konnte der geologische Untergrund der Stadt Halle (Saale) in ein neuartiges Hologramm mit Echtfarben und einer sehr eindrucksvollen 3D-Perspective umgesetzt werden. Die geologische Modellierung erfolgte mit 3D-Move (J. Rienäcker, 2011), Rendering und Datentransfer (F. Wittig, 2012) und I-Lumogram (GEOLA Digital Lab, Vilnus, Lithuania).

3D-Geo-Stripping

before after

Diese Darstellungsmethode verknüpft das jeweilige Bild der Erdoberfläche mit einem 3D Modell des geologischen Untergrundes im entsprechenden Aufnahmewinkel. Die interaktive Nutzung des Betrachters ermöglicht ein gestuftes „freilegen“; und „entdecken“ des 3D modellierten geologischen Untergrundes einfach nur durch die Bewegung des Cursors in der Internet-Präsentation am Rechner oder auch mobil am Smart Phone. Das Bildbeispiel zeigt eine Kombination von Luftbild und modelliertem Horizontalschnitt auf dem Niveau +58 m NN im Stadtgebiet von Bitterfeld (Deutschland). Der Horizontalschnitt beschreibt die tiefenabhängige Verbreitung der verbleibenden Braunkohle und der tertiären und quartären Sedimente im Untergrund.

Mehr als nur ein Bild – Wenn das Unsichtbare sichtbar wird

Bitterfeld / Germany, 4 x 4 km2, Source: Dept. Hydro- and Environmental Geology, Martin Luther University, Halle (Saale) Germany (GSI3D, ArcView)

Bitterfeld / Germany, 4 x 4 km2, Source: Dept. Hydro- and Environmental Geology, Martin Luther University, Halle (Saale) Germany (GSI3D, ArcView)

3D-geologische Raummodelle sind eine integrierte Darstellung der Erdoberfläche mit dem tieferen geologischen Untergrund. Die mittlerweile vorliegenden Software-Werkzeuge ermöglichen dabei den Einsatz in unterschiedlichen Bereichen der Geologie, Hydro- und Umweltgeologie sowie einem nachhaltigen Ressourcen-Management. Einen ersten Einblick in die vielfältigen Visualisierungsmöglichkeiten der 3d Geologie am FG Hydro- und Umweltgeologie geben die nachfolgenden Beispiele.
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Die 3D Geomodellierung

3D-modelling at the Dept. of Hydro- and Environmental Geology, Martin Luther University, Halle (Saale) Germany.

3D-modelling at the Dept. of Hydro- and Environmental Geology, Martin Luther University, Halle (Saale) Germany.

Die geologische 3D Modellierung beruht auf unterschiedlichen Datenquellen, die u.a. Bohrungen, Seismische Informationen oder auch Geologische Karten umfassen können. In Lockergesteinen und Festgesteinen werden dabei unterschiedliche Modellieransätze verfolgt.
Für die Lockergesteine des Tertiärs und des Quartärs erweisen sich Profilschnitt-Methoden als vorteilhaft. Eine allgemeinverständliche Einführung können Sie hier lesen.
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Festgesteinseinheiten, die auch noch stark durch Störungen versetzt wurden, kann man durch spezielle Modelliermethoden in ihrer räumlichen Struktur abbilden. Eine gute Übersicht zu diesem Thema gibt das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie.
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Angewandte 3D Modellierung

Image shows the integrated information from the 3d subsurface modelling with GSI3D and the results of transport modelled non-reactive contaminants in a porous aquifer (ModFlow). Source: Dept Hydro- and Environmental Geology, Martin Luther University, Halle (Saale) Germany.

Image shows the integrated information from the 3d subsurface modelling with GSI3D and the results of transport modelled non-reactive contaminants in a porous aquifer (ModFlow). Source: Dept Hydro- and Environmental Geology, Martin Luther University, Halle (Saale) Germany.

3D Geologie-Modelle wurden früher überwiegend in der Lagerstättenkunde eingesetzt. Mittlerweile sind aber auch zunehmend digitale regionale Strukturmodelle in der Grundwassermodellierung Grundlage der gekoppelten Modelle und GIS-Anwendungen. Der zusammenfassende Text gibt einen Einblick zu hydro- und umweltgeologischen Fragenstellungen an einem konkreten Beispiel.
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Weitere Anwendungen umfassen die Erkundung für die Geotechnik, Geothermie, CO2 Speicherung und unterschiedliche Lagerstätten sowie z.B. auch der Regionalisierung von Erdbebenherden. Die Übersicht des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie gibt hier einen guten Einblick.
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Zunehmende Bedeutung erhalten mittlerweile geologische 3D-Modelle in der Kommunal-Geologie als 3d Geo-Informations-System. Das 3d-Modell der Stadt Halle (Saale) können Sie über das interaktive e-Learning Modul kennen lernen.
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3D Geologie Videos

Visualization of 3D geological model at a CAVE, Institute of Mathematics, TU Berlin. Source: Dept. Hydro- and Environmental Geology, Martin Luther University, Halle, Germany.

Visualization of 3D geological model at a CAVE, Institute of Mathematics, TU Berlin. Source: Dept. Hydro- and Environmental Geology, Martin Luther University, Halle, Germany.

Ausgehend von geologischen Karten und ergänzenden Bohrungen können 3d Modelle über Profil-Schnitte erstellt werden. Einen ersten Überblick gibt das folgende Video des BGS / Insigh.
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Basieren die Modelle überwiegend auf Bohrdaten, können andere Software-Tools eingesetzt werden. Der Ablauf einer geologischen 3D Modellierung und den unterschiedlichen Visualisierungsmöglichkeiten ist in dem Video von CTech (EVS & MVS) anschaulich zu verfolgen.
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Ein gutes Beispiel für das räumliche Erleben von 3d Modellen in einer CAVE zeigt der Britische Geologische Dienst BGS mit seiner modernsten 3D Technologie zur Visualisierung von geologischen Informationen im Visualisierungszentrum Nottingham in folgendem Video.
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Die englischsprachige Ausgabe dieser Seite enthält weitere interessante internationale Links und Visua
lisationsbeispiele.

Zum Weiterlesen

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Elfers, H. et.al. (2004): Wege zur 3D-Geologie.
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Görne, S. & Krentz, O. (2007): Nutzung großer Punktdatenmengen für die 3D-Geomodellierung.
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Wycisk, P. & D. Schlesier (2006): Wie sieht Halle von unten aus?
[mehr...]

Wycisk, P., Fabritius, H., Ruske, R. & Weiss, H. (2002): Das digitale geologische Strukturmodell Bitterfeld als neuer Baustein in der Sanierungsforschung.
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Wycisk, P. & Arbeitsgruppe Hydro- und Umweltgeologie (2010) – Auswahl internationaler Publikationen.
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