Научная статья на тему 'Автоматизированная система графической информации горного производства'

Автоматизированная система графической информации горного производства Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
57
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Семенова А. С.

Рассмотрены вопросы создания и ведения баз данных топографической, геологической. горной и экономической информации. На основе указанных баз данных рассмотрена возможность создания и ведения геоинформационных моделей месторождений полезных ископаемых, разрабатываемых горными предприятиями, оценка и прогноз экономических и эколого-экономических последствий горного и других видов производств.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Automated System of Graphical Information in Mining Production

The article considers some problems on establishing and operating of data bases of topographical, geological, mining and economic information. With the help of the given data bases the possibility is discussed on the elaboration and use of geoinformations models of mineral deposits developed by mining enterprises, the estimation and forecast of economic and ecological-economic consequences of mining and other kinds of production

Текст научной работы на тему «Автоматизированная система графической информации горного производства»

д н

ПК1

L

ляпк2 =

_ ^П-1

ПК1

-ПК2

п п

2 Л, = 2 Я,; <?1 = 0; еп = 0;

о о

где а—длина хорды, м; R — радиус кривой, м; е — сдвиг, мм; Н, h — проектная, натуральная стрелы прогиба, мм.

Сдвиг в любой точке кривой е из натурального в проектное положение равен удвоенной сумме сумм разностей натуральных и проектных строл от начала кривой до этой точки.

При перемещении одной точки кривой на некоторую величину е

стрелы в двух других смежных точках изменяются на величину ,

взятую с обратным знаком.

Сдвиги могут быть не равны нулю только в пределах круговой и переходных кривых. В первой и последней точках, принадлежащих прямым участкам, сдвиги всегда равны нулю.

Оптимизация производится методом дополнительных сдвигов, для чего вычисляются поправки первого приближения — прямым ходом, второго — обратным, третьего — вновь прямым и четвертого — вновь обратным.

Программа позволяет при оптимизации рассмотреть разные варианты выправки, изменяя длину переходных кривых, величину проектных стрел, отклонения величин пр9ектных стрел в соседних точках и, наконец, по одному из принятых условий выявлять вариант с наименьшим суммарным сдвигом. По желанию на печать выдаются результаты по любому варианту. Пример выходных данных приведен в таблице. Программа позволяет получать на Дисплее графическое изображение осей .пути натурального и проектного положения. Желательно использование ПЭВМ типа IBM.

Предлагаемое программное обеспечение для автоматического расчета выправки железнодорожных путей позволяет не только получать расчетные стрелы, но и оптимизировать их с целью уменьшения суммарных сдвигов. Так, в примере (см. таблицу) суммарные сдвиги уменьшились с 2562 до 1760 мм.

УДК 622.271.361.823.3

А. С. Семенова

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Работы над топографическими и геологическими картам» и разрезами, планами горных работ и другими графическими документами являются наиболее дорогостоящими и трудоемкими операциями при проектировании, планировании и управлении на горных предприятиях и в геологоразведочных организациях, а также в строительстве различных коммуникаций.

Технология обработки графической информации, основанная на применении персональных компьютеров и совместимых с ними графических станций в составе дигитайзеров и плоттеров, позволяет не только быстро, с минимальными затратами и высококачественно изготовлять сложные топографические, геологические, строительные и другого вида чертежи, и также хранить любую графическую информацию

9'

131

в закодированном виде на машинных носителях, в СУБД, дополнят, корректировать ее в диалоговом режиме, использовать при решения различных задач. При этом автоматически обеспечивается согласованность масштабов, условных обозначений, цветов изображений, привязка в пространстве координат, требования стандартов различноп-вида на графическую информацию (топографическую, геологическую, строительную, экологическую.и др.), поступаемой из различных источников, но используемых совместно в единых или сопрягаемых математических моделях для решения различных задач. Информация, получаемая в результате аэрофотосъемки или фототеодолитных съемок, также может быть включена в общую систему и после соответствующей обработки оперативно и автоматически поступить любому, в том числе и отдаленному пользователю автоматизированной базы данных

В процессе переработки графическая информация проходит 3 стадии:

I стадия — преобразование графической информации в числовую, ввод ее в ЭВМ, в том числе в автоматизированные базы данных для хранения и последующей передачи для использования в вычислениях.

II стадия — использование для вычислительных операций, при которых определяется длина линий, размеры площадей, производится наложение и совмещение различных планов, например, топографических и горных, другие необходимые действия и вычисления;

III—преобразование числовой информации в графическую, вывод ее на плоттер и изготовление чертежей.

Следовательно, необходимо создание и ведение баз данных толо-' графической, геологической, горной и экономической информации, на основе которых возможно создание и ведение геоинформационных моделей месторождений полезных ископаемых, разрабатываемых горными предприятиями, оценка и прогноз экономических и эколого-экономических последствий горного и других видов производств.

Геоинформационные модели рельефа, ситуационного плана местности и недр позволяют выполнять различные вычислительные эксперименты с разнообразными техногенными объектами (карьеры, отвалы и насыпи пород, трассирование и др.) и их структурными составляющими.

Геоинформационная модель местности объединяет модели рельефа, ситуационного плана и недр и выступает в виде множества некоторых упорядоченных, организованных подмножеств, состоящих из различных объектов 11]:

(М.м} = и М.О.ф, (1)

•7

где (М. м) — модель местности;

\М. О. ijy — / объект, принадлежащий i подмножеству.

Объект определяется системой признаков, которые необходимы для его идентификации, и отношениями между признаками. Выделяются содержательные и пространственные признаки объекта, и, следовательно, модель объекта может быть представлена в виде:

| М.О.) rn = U RmPm, (2)

14

где Rm — отображает 3-мерное пространство с помощью множества векторов (х, у, z) пространственного положения т объекта; Рт — пространство понятийно-содержательных признаков с помощью множества векторов {Но}, характеризующих объект. Модель местности детерминирована, так как она обозначает дискретные предметы местности и носит дискретный характер, так как даже непрерывные объекты могут быть представлены в виде дискретного набора данных.

Таким образом, единицей информации - в "информационной системе является объект. В связи с- разнородностью информации по своему составу информационную базу необходимо разбить на несколько разделов, содержащих однородную информацию, и модели данных в каждом разделе можно представить одинаково. Модель данных в общем виде может быть представлена в виде кортежа [2] :

<АГ д.} = <имя объекта. /?, Р>, (3)

где Я — множество векторов (х, у, г), отображающих пространственное положение объекта; Р — отображает свойства объекта.

Информационная система состоит из баз данных и системы управления ими. Базы данных соответствуют разделам информационной системы и содержат однородную информацию:

— топографический план местности, включающий рельеф местности и геологическую информацию;

— метеорологические данные по этому региону;

— экологические объекты (участки территории, водные объекты и населенные пункты).

Эти БД входят в основной уровень информационной системы.

При проведении вычислительного' эксперимента используются БД I уровня, содержащие информацию, необходимую для описания выбранного процесса. Например, для оценки оптимальных параметров при массовых взрывах в карьере необходимы база данных по видам и характеристикам ВВ и база данных,' описывающих характеристики руд и пород.

Основной проблемой при снятии графической информации является контроль достоверности и точность вводимой информации. При подготовке данных для ввода возникают ошибки при снятии информации с топографического плана с использованием дигитайзера из-за случайных .и систематических ошибок прибора. Систематические ошибки устраняются с помощью программ корректировки. Статистическая обработка данных дает возможность получить уравнение регрессии для поправок кординат х и у

Ох=а+Ьх+схг-,

(4)

Оу=й+ех+1х\

где х, у—координаты, снятые с использованием дигитайзера; Ох, Бу—поправки из-за систематических ошибок прибора.

Для работы с информационной системой используется специальная система меню:

— меню нулевого уровня;

— меню I уровня;

— специальные подменю.

Выбор процесса произбодится в меню нулевого уровня. Меню нулевого уровня позволяет выбрать одну из следующих операций:

— вывод и редактирование графической информаиии; . — вычислительный эксперимент;

— принятие решения и вывод графической информации.

Меню I уровня состоит из нескольких подменю, позволяющих рассчитать характеристики того процесса, который необходимо исследовать.

Программно-методическое обеспечение состоит из 3 частей, соответствующих 3 стадиям переработки-графической информации. Каждая из частей может использоваться самостоятельно или в комплексе, в зависимости от вида решаемой задачи.

Проверка вводимой графической информации производится как с помощью специального программного обеспечения, так и осуществляется визуально с помощью специальных программ вывода графической информации на экран дисплея (пересечение горизонталей, появление сомнительных точек и т.д.) и в системе «AUTOCAD».

Создание всех изображений осуществляется в среде графического комплекса AUTOCAD. Базы данных, в которых хранится графическая информация, используются для формирования сценарных файлов, содержащих программу вычерчивания изображений в формате команд AUTOCAD. Основные графические объекты записываются в виде полилиний. Система «AUTOCAD» позволяет создавать многослойные изображения, каждый компонент изображается в своем слое. Для формирования изображения создается новый слой, в который считы-вается сценарный файл. В базовом слое хранится топографический план местности. В остальных слоях формируются изображения соответствующего процесса (изображения трасс, зон загрязнения местности при проведении взрывных работ и т.п.). Чертежи можно хранить в памяти ПК в виде файлов. Для получения изображений на бумаге необходимо наличие плоттера, но черно-белые изображения с невысоким качеством могут быть получены с использованием принтера. Подготовка чертежа к вычерчиванию производится путем включения и отключения соответствующих слоев с изображениями.

Базы данных информационной системы могут использоваться для создания банков данных по месторождениям с последующим использованием в учебном процессе, дипломном, курсовом проектировании и научно-исследовательской работе.

Разработанная система программных средств позволяет в комплексе решать вопросы оценки последствий ведения открытых горных работ, моделирования экологической ситуации и на этой основе решать вопросы выбора технологий и размещения объектов горного предприятия. Представление информации в виде планов, профилей и других графических материалов является удобным и наглядным.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Семенова А. С. Математическое моделирование влияния объектов горного предприятия на окружающую среду//Системный анализ: Тез. докл. Всесоюзной научной практической конференции.—Свердловск: Центральное правление Всесоюзного научно-технического горного общества, 1991.— С. 182—185.

2. Цикрнтзис Д. Лоховски Ф. Модели данных.— М.: Финансы и статистика,— 1986 — 324 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.