Моделювання поверхонь і підземних шахтних виробок

Набагатьох гірничодобувних підприємствах, проектних організаціях, наукових інститутах,установах державного контролю та гірничого нагляду все більшогопоширення набувають геоінформаційні системи (ГІС). Їх основнапризначення - робота з геопросторовими даними. Первісним етапоммоделювання при використанні ГІС є збір і приведення даних, отриманихз різних джерел, до зручного виду. Це необхідно для коректноїобробки даних, з використанням комп'ютерної техніки та програмногозабезпечення.

Результатомприведення всієї інформації до єдиного формату є створення цифрової моделі,описує стан гірського об'єкта або рельєф земної поверхні.Джерелами даних для отримання інформації можуть бути паперові носії, електроннідані у форматах сторонніх ГІС, дані дистанційного зондування абоназемних зйомок різного виду.

Встатті розглядаються питання використання геоінформаційної системи K-MINEдля моделювання кар'єрів, відвалів, підземних шахтних виробок та рельєфуземної поверхні.

Сампроцес моделювання можна розбити на декілька етапів:

сканування,калібрування і створення растрових карт;

завантаженнярастрів і їх векторизація;

структуруванняінформації;

висотнаприв'язка;

каркаснемоделювання.

Набільшості підприємств картографічна інформація зберігається у вигляді паперовихносіїв. Причому, найчастіше, їх якість від постійної роботи може бути вкрайнезадовільним. Процес моделювання починається зі сканування паперовихджерел (карт, планшетів, калік, лавсаном), видалення спотворень, викликаних їхтривалим зберіганням, використанням та пошкодженнями. При необхідності крімкалібрування растрів в системі передбачено комплекс процедур і функцій, які дозволяютьвирівняти яскравість і контрастність зображення, накласти колірні фільтри, прибратизашумленность ділянок, виконати склеювання і прив'язку різномасштабних картпід єдину растрову основу.

Наступнийетап моделювання - векторизація даних. Для цього виконується завантаженнявідкаліброваних растрів у графічне середовище та нанесення векторних об'єктів.Засоби ГІС виконують завантаження растрів у довільній площині тривимірногопростору, що дає можливість відразу ж створювати тривимірніпросторові об'єкти. Для перекладу растрових даних у векторний форматвикористовуються графічні примітиви (об'єкти). Для цього у складі K-MINE внаявності є широкий набір графічних об'єктів різних типів (точкові, лінійні,поверхневі), а також набір шейпових об'єктів (композитних об'єктів), якийвключає в себе всі умовні позначення, необхідні для створення електроннихкарт різного масштабу. Крім цього, при роботі з шейповимі об'єктами в системінадається можливість розширення їх набору за рахунок їх самостійногостворення користувачем.

Привекторизації вся інформація структурується. Для зручності надаєтьсяможливість створення ієрархічних структур шарів для зберігання об'єктів покатегоріям, формування наборів шаблонів об'єктів із заданими графічнимипараметрами (колір, товщина, штриховка, заливка), режим напівавтоматичноготрасування лінійних об'єктів і т.д.

Привиконанні векторизації створюються так звані В«плоскіВ» моделі, тобто НЕмають висотної прив'язки. На первинних картах, ця інформація виноситься у виглядітекстових висотних відміток. Для отримання тривимірних моделей необхідновиконати висотну (просторову) прив'язку об'єктів. Для цього системанадає кілька варіантів висотних прив'язок: визначення координат длякожної точки, визначення координат об'єкту в цілому, розрахунок відсутніхкоординат шляхом інтерполяції по найближчих заданим висотним відмітками (рис.1) [1]. При інтерполяції використовуються методи найближчого сусіда і зворотнихвідстаней в ступені. При моделюванні підземних шахтних виробок частовикористовують функції перерахунку висотних відміток об'єктів за значеннями характернихвисотних відміток на горизонті (рис. 2) [1].

Завершальниметапом формування векторної моделі поверхні є створення каркаса. Зцією метою в системі використовується набір процедур і функцій каркасногомоделювання дозволяють виконувати створення каркасів як в ручному так і вавтоматичному режимах, виконувати коригування, чистку каркасів, а такожвсілякі логічні операції з ними (об'єднання, поділ, віднімання, зсув,масштабування, зміна параметрів трикутників і пр.). Для поліпшеннявізуалізації каркасів можна використовувати режими освітлення і відображення (рис. 3,4) [1].

K-MINEмістить набір фільтрів, що дозволяють виконувати конвертацію даних з найбільшпоширених форматів ГІС і САПР. При цьому сам процес перетвореннязаймає незначний час, а основні витрати часу йдуть на постобработкуцієї інформації (структуризація по шарах, стилі відображення об'єктів, висотнаприв'язка).

Дляуточнення даних моделей поверхонь, отриманих з паперових носіїв абоіншими способами використовуються дані дистанційного зондування(Аерофотозйомка, космічні знімки). Використання таких методівобумовлюється це тим, що інформація про об'єкт гірничих робіт достатньошвидко втрачає актуальність (застаріває). Тому її необхідно постійнопоповнювати. Система містить засоби для завантаження ортофотопланів для уточненнявекторних даних, а також точної прив'язки суміщеною інформації отриманої зрізних картографічних джерел (рис. 5) [1].

Щеодним джерелом інформації для формування моделей об'єктів гірничих робіт абоземного рельєфу є дані наземних зйомок. Система містить потужнийпрограмний модуль, призначений для спрощення і прискорення процесівкамеральної обробки даних геодезичної або маркшейдерської зйомоквиконаних із застосуванням різних видом вимірювального інструмента(Оптико-механічні, оптико-електронні прилади, вимірювальні системи звикористанням засобів супутникової навігації GPS, лазерні сканери та ін.)

ВНині K-MINE використовується для створення тривимірних моделей територійпромислового та цивільного призначення, підземних шахтних виробок різноїскладності, має широкий спектр функцій, які дозволяють значноспростити і автоматизувати процеси на всіх стадіях моделювання. Крімцього, до складу системи входять потужні засоби візуалізації отриманих моделей,що значно спрощує їх перевірку і підвищує ефективність їх використання.

Внайближчих перспективах розвитку системи планується розробка функцій, що дозволяютьвиконувати пошук можливих неточностей у висотній прив'язці об'єктів вавтоматичному режимі, аналізуючи взаємне розташування об'єктів тазакономірності зміни висотних позначок на карті, розширення числафункцій-інтерполятора. Планується розширення функціональності системи врозрізі динамічного поповнення моделей при виконанні знімальних робітбезпосередньо в полі з використанням електронних приладів підключених доноутбуку.

Список літератури

Автоматизаціягірничих робіт c ГІС K-MINE. - Режим доступу: URL: kai.com.ua.

Дляпідготовки даної роботи були використані матеріали з сайту referat.ru/