Информация о документе

Цена 40000UZS
Размер 7.5MB
Покупки 0
Дата загрузки 31 Октябрь 2026
Расширение docx
Раздел Курсовые работы
Предмет Горное дело

Продавец

DocX Seller

Дата регистрации 31 Октябрь 2026

0 Продаж

Применение ГИС-технологий при геологоразведочных и маркшейдерских работах

Купить
Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова Геологоразведочный и горно-металлургический факультет Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КУРСОВАЯ РАБОТА Тема: Применение ГИС технологии при геологоразведочных-маркшейдерских работ Руководитель: доц. - Подготовил: Студент IV -курса - Msi Laptop СОДЕРЖАНИЯ 2ВВЕДЕНИЕ 3 ГЛАВА I. ПРИМЕНЕНИЕ ГИС ТЕХНОЛОГИИ 1.1 ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ 4 1.2 ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ГИС ТЕХНОЛОГИЙ 8 1.3 СОВРЕМЕННЫЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ 10 1.4 СОВРЕМЕННЫЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 12 ГЛАВА II. ГИС ТЕХНОЛОГИИ В РАЗНЫХ ВИДАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 2.1 ГИС В ОРМПИ 18 2.2 ГИС В ПРМПИ 24 ГЛАВА III. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В МАРКШЕЙДЕРСКОЙ СФЕРЕ 28 3.1 СПЕЦИАЛЬНЫЕ ГИС ТЕХНОЛОГИИ В МАРКШЕЙДЕРИИ 31 Введение Узбекистан - это страна с очень благоприятными природно- географическими условиями среди стран Центральной Азии. У нашей страны большие запасы недр. На нашей земле находятся месторождения природного газа, бурого угля и угля, золота, меди, вольфрама, висмута, а также запасы нефтяных месторождений. Как подчеркнул глава нашего государства: “Родина для всех нас одна! Всех нас объединяет прогресс Родины! Увеличение свободных экономических зон в нашей республике, а также освоение ресурсов, лежащих в основе нашей родной земли, эффективное использование горнодобывающих ресурсов, думаю, в ближайшем будущем развитие нашей республики превратится в государство, имеющее прочную основу и фундамент’’. Технологии ГИС помогают горнорудным компаниям и геологоразведочным предприятиям решать широкий спектр практических задач разведки, добычи, транспортировки полезных ископаемых, составления и ведения геологических карт и атласов, оценки запасов и составления отчетности, а также в вопросах охраны природы и при оценке воздействия на окружающую среду, при реагировании на нештатные ситуации и др. ГИС в современных реалиях разведки полезных ископаемых играет не маловажную роль. Уменьшение стоимости и времени на поиски новых месторождений, а также мониторинг за уже имеющимися районами главные цели ГИС. Помощь ГИС не только в поиске новых месторождений, но и в развитии уже существующих месторождений. В тоже время, очевидно, что проблема внедрения ГИС-технологий в практику маркшейдерского обеспечения недропользования распадается на ряд отдельных задач, требующих самостоятельного решения. В первую очередь к ним можно отнести следующие вопросы: • правовое обеспечение применения ГИС-технологий; • аппаратно-программное обеспечение ГИС-технологий; • психологическое состояние пользователей ГИС-технологий; • подготовка и обучение кадров. 3 ГЛАВА I . ПРИМЕНЕНИЕ ГИС ТЕХНОЛОГИИ 1.1 Геоинформационные системы в геологических исследованиях Практически с момента появления, геоинформационные системы нашли широкое применение в практике геологических исследований на различных стадиях изучения, оценки и эксплуатации различных полезных ископаемых. Традиционно, геоинформационными называют разновидность информационных систем, обеспечивающих сбор, хранение, обработку, доступ, визуализацию и распространение пространственно привязанной информации. В состав геоинформационных систем входят аппаратная часть, программный комплекс, данные, блок анализа данных и квалифицированный персонал, который управляет работой ГИС. Геоинформационные системы работают с различными видами данных: пространственными, атрибутивными и библиотеками условных знаков. Пространственные данные указывают на местоположение и геометрию объектов. Наиболее часто используемыми моделями пространственных данных являются растровое и векторное (нетипологическое и топологическое) представление для отображения «плоских» объектов и GRID и TIN представление для описания поверхностей. Атрибутивные данные используются для описания свойств пространственных объектов. Атрибутивные данные представляются в виде внутренних и внешних баз данных. В современных ГИС для описания пространственных данных используется аппарат реляционной алгебры. Библиотеки условных знаков применяют для однообразного отображения пространственных объектов в конкретных предметных областях. Для геологических карт различного содержания стандартные библиотеки условных знаков разработаны во ВСЕГЕИ и обязательны для применения при картосоставительских работах. Программное обеспечение, используемое при геолого- разведочных работах, можно разделить на несколько групп: векторные ГИС, растровые ГИС, горно-геологические системы для моделирования месторождений полезных ископаемых, сервисные программы. Векторные геоинформационные системы широко используются при картосоставительских работах. Из наиболее часто встречающихся пакетов следует отметить ArcGIS, Mapinfo, ПАРК и др. Растровые ГИС традиционно используют для дешифрирования материалов аэрофото-космическая съёмок при поисково-съемочных работах. Геологи здесь используют Erdas Imagine, ENVI, ER Mapper и др. Горно-геологические системы предназначены для моделирования месторождений полезных ископаемых, подсчета запасов, планирования и оптимизации горных работ, моделирования рудничной вентиляции, проведения маркшейдерских расчетов. На Российских предприятиях наибольшее распространение получили Surpac, Micromine, 4 Datamine, Gemcom, MineScape и др. Сервисные программы позволяют подготовить данные для геоинформационных и горно-геологических систем. Это векторизаторы, электронные таблицы, программы для скачивания данных с GPS и др. Применение конкретных программных средств обусловлено рядом факторов: удобством работы, выполняемыми функциями, требованиями МПР и его структур. В настоящее время, при производстве геолого-разведочных работ ГИС используется для:  Топографической привязки;  Удобной среды для картосоставительских работ;  Обработки и наглядного представления результатов геохимических и геофизических исследований;  Среды для моделирования МПИ с подсчета запасов ПИ;  Среды для комплексной обработки разнородной геолого- геофизической информации;  Удобной среды для накопления и обобщения любой геологической информации. По методам, способам и технологиям работы, а также по применяемому оборудованию и программному обеспечению можно выделить несколько направлений применения геоинформационных систем в геологии:  При геологическом картировании;  При геохимических и геофизических исследованиях;  При моделировании МПИ для подсчета запасов и прогнозных ресурсов и управления горнодобывающим предприятием;  При прогнозировании МПИ. При использовании геоинформационных и горно-геологических систем систем на предприятиях геологического профиля традиционно возникает ряд проблем. Первый блок проблем связан, прежде всего, с практически полным отсутствием высококвалифицированных специалистов в области геологии и геоинформатики в одном лице. Второй блок проблем возникает в связи с разнообразием используемых форматов данных. Третий круг проблем возникает в алгоритмах обработки данных. Не секрет, что большинство производителей не публикуют заложенные в программное обеспечение алгоритмы. Последний круг проблем связан с практически полным отсутствием литературы по большинству вопросов геоинформатики. Следует признать, что большинство литературных источников, которые получили широкое распространение, морально устарели, или описывают только теоретические вопросы построения и функционирования ГИС. Тем не менее, геоинформационные и горно-геологические системы будут продолжать использоваться при геолого-разведочных работах на разных стадиях производства. В геологии наиболее актуальными и широко распространёнными задачами является определение минерального состава горных пород, 5 последовательности образования в них зерен, вопросы генезиса минеральных агрегатов в каждом конкретном случае, изучение пористости, ее природы и ряд других сходных вопросов. Для решения этих проблем существует единый и проверенный временем подход: использование методов поляризационной микроскопии. Поляризационный микроскоп позволяет различать зерна отдельных минералов в шлифах, определять их форму и размер, оценивать их взаимоотношения между собой, изучать их свойства в параллельных и скрещенных николях и, ориентируясь на полученные результаты делать выводы относительно видов минералов, последовательности и условий их образования. Однако нередко встает вопрос изучения не одного, а сотен и даже тысяч шлифов, и как часто это бывает, с одной определенной целью. Например, определение пористости шлифа, или наличия и процентного содержания в нем определенных минералов. Наиболее оптимальным выходом из этой ситуации является изучение фотографий шлифов с помощью специализированных программ обработки изображений. В настоящее время программ, предназначенных для обработки изображений, достаточно много, в том числе и свободно распространяемых через Internet : MultiSpec , Image Tool др. Многие из них широко используются в биологии и медицине. Но обработка изображений шлифов представляет собой более сложную задачу в сравнении с задачами, решаемыми с помощью простых программ. В данной работе показан пример эффективного решения задачи выявления микроструктур образцов карбонатных пород с помощью пакета Definiens (Definiens AG, Германия). Этот программный пакет не специализируется на изучениях шлифов, но, тем не менее, позволяет проводить эффективный анализ изображений. Основой платформы Definiens является технология системного распознавания изображений, имитирующая познавательные процессы человека, извлекая информацию из снимков. Эта технология изучает каждый пиксель не в отдельности, а в ситуации. Она строит картинку итеративно, распознавая группу пикселей как объекты. Также как и человеческий мозг, эта технология использует цвет, форму, текстуру и размер объектов, а также их взаимоотношения и контекст, чтобы придти к таким же заключениям и выводам, что и опытный человек, работающий со снимками. Основной задачей данной работы являлось изучение конфигурации пористого пространства карбонатных коллекторов нефти. Исследовались микрофотографии шлифов пород терригенно-карбонатной толщи нижнего и среднего карбона одного из месторождений нефти Республики Татарстан. Шлифы были изготовлены для участков керна с различной нефтенасыщенностью. Микрофотографии были сделаны с помощью стационарно установленной цифровой камерой высокого разрешения при параллельных и скрещенных николях, с использованием микрометрической 6 линейки. Технология обработки снимков заключается в создании единого алгоритма анализа на основе снимка одного шлифа. В данном случае была взята микрофотография шлифа, снятая при параллельных николях (рис. 1). Рис. 1. Окно обработки первичного изображения шлиф На первом этапе обработки была произведена попиксельно сегментация изображения. Каждый пиксель имеет определённое значение цветового спектра. Пиксели, имеющие определённый диапазон белого цвета были объединены в класс пор. Вся остальная область была сгруппирована в класс подложки. На втором этапе наиболее мелкие поры были пере классифицированы в класс подложки, так как они не удовлетворяли условиям минимальной размерности пор. В свою очередь из оставшихся пор были удалены мелкие побочные элементы из класса подложки. Таким образом, была произведена фильтрация, и ошибочно классифицированным на первом этапе элементам, были заданы их истинные значения. Следующим шагом стало выделение из класса подложки нового класса нефтенасыщенных пор. Была произведена попиксельно сегментация подложки и на основе пикселей черного цвета определённого диапазона выделен класс нефтенасыщенных пор. Остальная часть отнесена к зернам карбонатов. Таким образом, были получены три класса объектов. Для каждого класса рассчитана пиксельная площадь (зная разрешение снимка, есть возможность подсчёта в метрической системе). На основе этих данных, путем деления общей площади снимка на сумму открытых и нефтенасыщенных пор была рассчитана открытая пористость шлифа. В дальнейшем имеется возможность изучения геометрических характеристик зёрен и поровых пространств (рис. 2). 7 Рис. 2. Результат обработки снимка 1.2 Преимущества и недостатки применения ГИС технологий Преимущества и недостатки ГИС в геологоразведке. Геоинформационные системы (ГИС) имеют ряд преимуществ и недостатков при применении в геологии. Вот некоторые из них: Преимущества ГИС в геологии: 1. Пространственный анализ: ГИС позволяют геологам анализировать и визуализировать геологические данные на географической карте. Это помогает в установлении пространственных связей и понимании геологических процессов, таких как распределение полезных ископаемых или геологические структуры. 2. Интеграция данных: ГИС объединяют различные источники геологических данных, такие как карты, снимки со спутников, геохимические данные и геофизические измерения. Это помогает ученым получить более полную и всестороннюю картину для принятия решений. 3. Моделирование и прогнозирование: ГИС позволяют создавать геологические модели и прогнозировать будущие изменения. Это полезно при изучении геологических процессов, планировании ресурсов и определении потенциальных рисков. 4. Улучшенное планирование: ГИС помогают геологам разрабатывать более эффективные стратегии и планы для разведки и разработки ресурсов. Это может включать определение оптимальных месторождений или оптимизацию траекторий буровых скважин. 5. Легкий доступ к данным: ГИС обеспечивают централизованное хранение и управление данными, что делает доступ к геологической информации более удобным и эффективным для всех заинтересованных сторон. 8 Недостатки ГИС в геологии: 1. Стоимость: ГИС-технологии часто требуют значительных инвестиций в программное обеспечение, оборудование и обучение персонала. Это может быть финансово недоступно для некоторых организаций или исследователей. 2. Сложность использования: Использование ГИС может быть сложным и требовать определенного уровня технической квалификации для эффективного использования. Это может стать препятствием для некоторых геологов, особенно тех, кто не имеет опыта работы с технологией. 3. Качество данных: Качество геологических данных, используемых в ГИС, имеет важное значение для достоверности результатов. Недостаточно точные или неточные данные могут привести к неточным выводам и ошибочным решениям. 4. Ограничения масштаба: ГИС имеют ограничения в масштабе и разрешении данных. Некоторые геологические процессы могут быть сложными для точного моделирования в ГИС из-за ограничений в данных или алгоритмах. В целом, ГИС представляют собой мощный инструмент для геологических исследований и планирования, но их эффективное использование требует сочетания технических навыков, качественных данных и соответствующих инвестиций. 1.3 Современные геоинформационные системы для решения экологических задач Проблемы, связанные с экологией требуют незамедлительного принятия решений. Эффективность решений непосредственно связано с оперативностью обработки и представления информации. При комплексном подходе, характерном для экологии, опираются на обобщенную характеристику окружающей среды. Данные обязаны быть легкодоступными и иметь системность в соответствии с потребностями. Группировка данных в нужном виде, их надлежащее изображение, сопоставление и анализ зависят от квалификации и эрудированности исследователя, выбранного им подхода интерпретации накопленной информации. На этапе обработки и анализа собранных данных существенное место занимает техническая оснащенность исследователя, включающая подходящие для решения поставленной задачи аппаратные средства и программное обеспечение. Средства ГИС включают все основные функции получения высококачественных карт и планов. В самой концепции ГИС заложены всесторонние возможности сбора, интеграции и анализа любых распределенных в пространстве или привязанных к конкретному месту данных. Если существует необходимость представить имеющуюся информацию в виде карты, графика или диаграммы, создать, дополнить или видоизменить базу данных, совместить её с другими базами – мы обращаемся к ГИС. 9 Проводя анализ баз данных, выдаются сведения о географии территории, которые могут быть представлены в следующих виде трехмерных моделей, цифровых моделей рельефа, ландшафтных карт, карт углов наклона рельефа, карт ущерба природным ресурсам, карт эрозионной опасности, карты экспозиций склонов и др. Благодаря имеющимся сведениям о рассматриваемой территории, ГИС – технологии оказывают помощь в следующих направлениях. 1. Загрязнение. В ГИС представляется возможность представления моделей уровня загрязнений разнообразных объектов на местности и в атмосферной оболочке, и в гидрологической сети. Результат представления модели можно наложить, к примеру, на природные карты растительности. В конечном итоге представится возможность произвести оценку экстремальной ситуации, например, разлив нефтепродуктов, а также можно проследить загрязнение от различных объектов производства. 2. Деградация среды обитания. Геоинформационные системы применяют для создания карт, отображая основные параметры окружающей среды. При получении данных о состоянии флоры и фауны, о масштабах и скорости их деградации, составляется анализ. Используя данные системы представляется возможность осуществлять мониторинг антропогенного воздействия различного масштаба. 3. Землевладение. Данное направление применимо для составления кадастров. С их помощью создаются карты земельной собственности и базы данных. На них можно накладывать карты разнообразных экономических и природных планов. Таким образом создаются комплексные карты. 4. Мониторинг охраняемых территорий. ГИС используют для сбора и управления данными охраняемых территорий (заповедники, национальные парки и др.). Происходит планирование и осуществление природоохранных мероприятий, проводится мониторинг редких видов растений и животных. Также производится мониторинг за оценкой продуктивности земельных участков и регулирование выпаса скота. 5. Восстановление среды обитания. С помощью ГИС осуществляется поиск районов, в которых наблюдается дефицит популяции тех или иных видов животных и растений, а также контроль за живыми организмами на стадии адаптации к новой территории. 6. Мониторинг. Геоинформационные технологии анализируют и оценивают предпринятые действия на локальном и региональном уровнях 7. Публикации. При помощи ГИС упрощается процедура публикации различных видов картографических данных. Доступность и легкость программ помогает обычному пользователю скоротечно считывать карты, и распечатывать их [10]. Таким образом, геоинформационные системы играют огромную роль в экологии. ГИС осуществляет сбор данных об экологической ситуации, реализует задачи в целях прогнозирования и обеспечения сохранности 10 здоровья населения и благоприятность окружающей среды. Мониторинг позволяет осуществлять контроль над экологической ситуацией, а также во многих других областях применения ГИС в экологии и природно- пользовании. На данный момент разработаны общие принципы и возможности гео-систем. Поэтому вопрос совершенствования данных технологий был и остается до сих пор актуальным. 1.4 Современные геоинформационные системы Появление современных Геоинформационных систем с принципиально новым подходом в работе с пространственными данными повлияло на бурное развитие областей, связанных с применением карт. Географическая Информационная Система или ГИС [1, 3] это компьютерная система, позволяющая показывать данные на электронной карте. ГИС - это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий. Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы [4]. В основе построения ГИС лежит СУБД (система управления базами данных). Однако, вследствие того, что пространственные данные и разнообразные связи между ними 966 ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР плохо описываются реляционной (табличной) моделью, полная модель данных в ГИС имеет сложный смешанный характер. Пространственные данные специальным образом организованы, и эта организация не базируется на реляционной концепции. Напротив, атрибутивная информация объектов (называемая ещё «семантической») вполне может быть представлена реляционными таблицами и соответствующим образом обрабатываться. Но поскольку в ГИС графические объекты связаны с табличными данными то как графику, так и семантику нужно одновременно и в то же время эффективно обрабатывать, что усложняется и гигантскими объёмами информации. Симбиоз двух моделей данных, лежащих в основе представления пространственной и семантической информации в ГИС, называется геореляционной моделью. Из- за сложной организации в целом модели данных в ГИС и сложности 11 процедур обработки этих данных тенденции в исследованиях новых подходов к проблеме построения эффективных моделей данных лежат в области геоинформатики. Данные в ГИС организуются различными способами. Наиболее распространённым является послойный принцип. Более перспективным является бесслоевой объектно-ориентированный подход к представлению объектов на цифровой карте. В соответствии с ним объекты входят в классификационные системы, которые отражают определённые логические отношения между объектами предметных областей. Группировка объектов разных классов для разных целей (отображения или анализа) производится более сложным способом, однако, объектно-ориентированный подход более близок к свойствам человеческого мышления, чем послойный принцип. Его применение ведёт к более продуктивным построениям данных в ГИС при решении самых сложных задач. Использование объектно-ориентированной технологии позволяет решать задачи на порядок сложнее, чем при их решении с помощью послойной технологии организации данных ГИС. К сожалению, объектно-ориентированных ГИС очень мало. Как правило, структура карты представляется линейным списком слоев. Пользователям таких систем достаточно создать один слой и можно сразу приступать к наполнению электронной карты пространственными объектами. Через некоторое время появляется красивая электронная карта участка территории и появляется иллюзия, что работы ведутся в нужном направлении. Лишь через некоторое время пользователи начинают понимать, что все созданное является лишь картинкой, не столько подготовленной к автоматизированному анализу, сколько просто копирующей бумажные карты. Для адекватного отражения объектов реального мира концепции слоев недостаточно необходим современный объектно-ориентированный подход. При использовании инструментальных ГИС, реализующих такой подход, создание электронных карт начинается с анализа тех объектов реального мира, которые будут присутствовать в электронной карте. По результатам анализа при помощи объектно-ориентированных средств ГИС формируется классификация объектов, и лишь затем начинается наполнение электронной карты экземплярами пространственных объектов. Для начала вместо термина слой необходимо ввести термин класс пространственных объектов, для которого определяется набор характеристик, присущих всем объектам данного класса. ГИС должна предоставлять пользователям возможность организации перечня всех классов не в виде линейного списка, а в виде множественных пересекающихся иерархий. Данное требование обусловлено тем, что при составлении сложных муниципальных карт, приходится оперировать не десятками, а сотнями и даже тысячами классов пространственных объектов. Набор атрибутивных 12 характеристик определяет структуру семантических данных, которыми будет обладать каждый объект класса. Поскольку атрибутивная информация вполне хорошо описывается реляционной моделью, то её принято хранить в реляционных таблицах общего назначения. Тогда инструментальная ГИС должна позволять описывать соответствие между декларированными атрибутивными характеристиками класса и физическими столбцами существующих реляционных таблиц. В идеальной ситуации такая ГИС должна предоставлять возможность создания новых таблиц и изменения структуры существующих реляционных таблиц. Очень важен вопрос об организации хранения и внесения изменений в пространственные данные. Сложность данной проблемы заключается в объемах данных, с которыми приходится работать – это сотни тысяч и даже миллионы пространственных объектов. Нельзя подойти к решению этой проблемы упрощенно: завести линейный список объектов, при запуске программ загружать весь этот список в ОЗУ, а при сохранении записывать список из памяти компьютера на жесткий диск. При недостатке вычислительных ресурсов (производительность процессора, объём оперативной памяти), что всегда имеет место в ГИС, необходимо применить весьма сложные структуры данных и реализовать эффективные способы манипулирования большими объёмами данных с учётом их размещения на всех уровнях иерархии компьютерной памяти. Реляционная модель плохо подходит для эффективного манипулирования пространственными данными. Рассмотрим два варианта организации хранения пространственных данных. Все пространство картографируемой территории равномерно разбивается на одинаковые прямоугольные сектора. С каждым сектором связывается блок данных, описывающий границы сектора и хранящий две таблицы объектов. Описанная организация хранения данных позволит быстро определить список секторов, для которых необходимо загрузить блоки данных. Недостатком этого подхода является невозможность определения эффективной разбивки территории на сектора при отсутствии информации о том, сколько пространственных объектов будет на карте и где они будут располагаться. Кроме того, предложенная схема снижает свою эффективность при неравномерном распределении (скученности) пространственных объектов. Для устранения указанных недостатков можно использовать другую организацию хранения данных. По второй схеме территория не разбивается на одинаковые сектора. В начальном состоянии, когда на карте нет ни одного пространственного объекта, существует всего один сектор, границы которого полностью совпадают с границами территории. С этим сектором связан блок данных, содержащий описание границ сектора Секция 19. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ГЕОЛОГИИ 967 и список объектов, границы которых полностью лежат в пределах сектора. По мере добавления объектов в сектор при достижении некоторого критического количества объектов происходит разбиение сектора 13 на четыре одинаковых подсектора. При этом объекты, контуры которых полностью лежат в пределах одного из подсекторов, перемещаются в блок данных этого подсектора. Объекты, лежащие на границах подсекторов, остаются в блоке данных родительского сектора. Применяя описанный механизм к подсекторам, получаем иерархию вложенных секторов, с каждым из которых связано относительно небольшое количество объектов. Для определения местонахождения объекта по его номеру необходима таблица, состоящая из двух столбцов: «номер объекта», «номер сектора». Подход, описанный во втором способе хранения данных, учитывает неравномерность распределения объектов по территории и позволяет хранить объекты относительно небольшими порциями, загружая списки объектов только для нужных секторов. Кроме того, можно составить эффективный алгоритм отбора объектов по заданной прямоугольной области, постепенно отсекая сектора, не содержащие нужную область. В связи с возрастающей доступностью и популяризацией глобальной сети Internet, использование геоинформационных ресурсов приобретает все большую перспективность и новые возможности. Симбиоз ГИС и технологий Internet позволяет объединять в единую информационную систему данные, расположенные в различных местах виртуального Internet-пространства, причем для пользователя не имеет значения, где эти источники информации расположены. Осуществляя навигацию по карте, он может легко переходить от карты одного района к карте другого, не подозревая, что данные могут быть расположены на разных серверах сети Internet. В отличие от существующих ГИС в рамках традиционных решений для локальных сетей, ГИС-поInternet предоставляет разработчикам и пользователям новые возможности: • создание распределенных ГИС, объединяющих данные, расположенные на различных серверах сети Internet; • администрирование сложных распределенных ГИС становится более естественным и простым, т.к. отпадает необходимость тиражировать данные и программное обеспечение для ГИС, их обновление выполняется на местах у держателей той или иной информации, где осуществляется администрирование как данных, так и программ в рамках технической поддержки соответствующих серверов; • интерфейс пользователя становится все более унифицированным, т.к. для работы программы на клиентском компьютере используется стандартный web - браузер (Internet Explorer или Netscape), иногда - со встроенным картографическим компонентом (PlugIn или ActivеX); • простота установки программного обеспечения клиента, которое может устанавливаться (или обновляться на более новую версию) автоматически при входе на Internet-страницу, использующую карту; 14 • минимальная стоимость получения ГИС-информации для конечного пользователя [2]. Наиболее хорошо себя зарекомендовали для работы с мелкомасштабными «природными» картами (геология, сельское хозяйство, навигация, экология и т.п.) такие ГИС, как ArcInfo и ArcView GIS американской компании ESRI (www.esri.com., www.dataplus.ru.). Из относительно простых западных ГИС можно назвать систему MapInfo, которая также распространена в мире весьма широко. Повторением концепции ArcInfo, но сильно уступающей последней по функциональной полноте является иностранная система GeoDraw, разработанная в ЦГИ ИГРАН (г. Москва). В геологии сильны позиции ГИС ПАРК (Ланэко, г. Москва), в которой также реализованы уникальные методы моделирования соответствующих процессов. Наиболее «продвинутыми» в области представления и дежурства крупномасштабных насыщенных карт городов и генпланов крупных предприятий можно считать две молодые отечественные системы 15 ГЛАВА II . ГИС ТЕХНОЛОГИИ В РАЗНЫХ ВИДАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ 2.1 ГИС в ОРМПИ. ГИС-технологии при проектировании открытых горных работ Качество проектирования в значительной степени влияет на темпы технического прогресса. Именно на стадии проектирования в решающей степени предопределяется эффективность горного производства. Применение ГИС-технологий позволяет в значительной степени унифицировать и систематизировать программные и технические средства, применяемые в горнодобывающих отраслях промышленности, и выработать единую стратегию информатизации и технического перевооружения предприятий. Геоинформационная система р K-MINE - одна из высокотехнологичных систем, без которой не обходятся многие предприятия. С ее использованием построены цифровые модели месторождений, карьеров, отвалов большинства горно-обогатительных комбинатов. Система стала незаменимым инструментом горного производства, проектных и изыскательских организаций. Сегодня K-MоINE - это современная компьютерная разработка, позволяющая решать задачи геопространственного анализа данных различной сложности. Система является незаменимым инструментом для геодезистов, картографов, маркшейдеров, геологов, горных инженеров, экологов, специалистов в области проектирования. Без нее также трудно представить труд специалистов в области кадастра, сельского хозяйства, моделирования промышленных и муниципальных объектов, систем диспетчеризации и мониторинга, обработки данных наземной и космической съемки. K-MINE обеспечивает эффективность и точность в работе за счет простоты использования, мощной трехмерной графики и возможности автоматизировать трудоемкие процессы горного производства. Области применения программы ГИС K-MINE - ведение горных работ открытым и подземным способами; - выполнение геолого-экономической оценки запасов месторождений ПИ; - проектные решения различной сложности и тематики при разработке месторождений открытым, подземным или комбинированным способами; - проектирование элементов строительства, коммуникаций, зданий и сооружений; - топографическая и геологическая съемка территорий, инженерно- геологические и геодезические изыскания; - создание электронных карт местности, населенных пунктов, сооружений, промплощадок предприятий; - 16 мониторинг природно-техногенных процессов территорий, нарушенных горными работами, экологический мониторинг; - наблюдения за деформациями земной поверхности, домами, сооружениями, коммуникациями и т.д.; - управление агрохозяйствами (создание и ведение технологических карт растениеводства, паспортизация полей, стратегическое и оперативное планирование, фактический учет работы предприятия и пр.); - создание и ведение банков данных горно-геологической документации. Возможности ГИС K-MINE в задачах недропользования-создание цифровых моделей месторождений, поверхностей, электронных карт и др.; -геолого-маркшейдерское обеспечение горных работ; Р-планирование горных работ; -проектирование горных работ; -проектирование буровзрывных работ; -проектирование промплощадок и генпланов; -геолого-экономическая оценка запасов месторождений полезных ископаемых. Геолого-маркшейдерское обеспечение буровзрывных работ на карьерах с применением горно-геологической информационной системы ГИС ГЕОМИКС Процесс проектирования буровзрывных работ (БВР) на карьерах предваряется и сопровождается на всех его этапах геолого-маркшейдерским обеспечением, включающим как полевые, так и камеральные работы, а само проектирование переплетается с поэтапной реализацией проекта и его корректировкой, что требует чёткого организационного и информационного взаимодействия всех участников этого процесса (геологов, маркшейдеров, буровиков и взрывников). ОАО «ВИОГЕМ» разработаны программное обеспечение и компьютерная технология проектирования буровзрывных работ в реальном режиме времени и со всеми его составляющими (ведение и актуализация геолого-маркшейдерской графики, решение маркшейдерских задач, размещение взрывных скважин на блоке с учётом категории взрываемости пород, диаметра и конструкции заряда; расчёт параметров взрывания, передача и приём данных с буровых станков, оснащённых оборудованием высокоточной навигации GPS\Глонасс Trimble; подготовка текстового файла с номерами и координатами взрывных скважин для ввода данных эксплуатационного опробования. Эта технология внедрена на базовом предприятии железорудной промышленности России – Ковдорском ГОКе. Она разработана в строгом соответствии с действующими на предприятиях типовыми проектами массовых взрывов на карьере, предусматривает формирование и редактирование картографических документов и табличных баз данных, решение маркшейдерских задач. 17 В поэтапном процессе проектирования БВР на карьерах с применением ГИС ГЕОМИКС осуществляются три этапа: 1) формирование контура и параметров проектируемого блока; 2) проектирование размещения скважин; 3) формирование проекта массового взрыва (рис.1). Рис.1. Схема формирования и реализации проекта БВР на карьерах Формирование контура и параметров проектируемого блока. Маркшейдер в соответствии с текущим планом горных работ формирует контур проектируемого блока (замкнутую область, ограниченную линией отрыва предшествующего взрыва и проектной линией отрыва), на котором показывается последний ряд скважин предшествующего взрыва (с буровзрывного плана горизонта) и положение бровок уступа (с маркшейдерского плана горизонта). Затем план взрывного блока поступает геологу, который дополняет его на основе цифрового геологического плана горизонта границами минерально-петрографических типов пород, разрывными нарушениями, элементами залегания пород и нарушений, а также присваивает каждому типу пород категорию буримости в соответствии с принятой на предприятии классификацией пород по этому показателю по шкале ЦБНТП. Далее взрывник выполняет на плане блока его разбивку на участки по категориям взрываемости. При наличии интерактивной карты взрываемости достаточно просто подгрузить в неё контур соответствующего взрывного блока. При этом на экран автоматически выводится вся необходимая для проектирования взрыва информация: петрографический тип пород, значения их блочности и крепости, удельный расход ВВ, параметры сети взрывных скважин (рис.2). Если интерактивной карты взрываемости нет, то разбивка осуществляется по границам минерально-петрографических типов пород в 18 соответствии с местной классификацией их по взрываемости. В виде текста на блок наносятся параметры проектирования и размещения буровзрывных скважин. Рис. 2. Фрагмент интерактивной карты взрываемости 1 – границы категорий взрываемости пород, 2 – контур взрывного блока Рис. 3. Триангуляционная поверхность взрывного блока, построенная по данным его лазерного сканирования Для автоматического расчёта отметок скважин по последней маркшейдерской съёмке строится триангуляционная поверхность подготовленной площадки. В качестве триангуляционной основы, без промежуточных построений, можно также использовать результаты съёмки лазерной сканирующей системой (рис. 3.) Проектирование размещения скважин. Мастером бурового участка в ГИС ГЕОМИКС автоматически с соблюдением требований типового 19 проекта к параметрам сетки скважин, их типу (вертикальная или наклонная), диаметру и конструкции заряда выполняется размещение скважин на плане блока (в начале первого ряда с расчётом сопротивления по подошве, потом контурного ряда, а затем внутренних рядов скважин). Каждой скважине присваивается проектный номер, рассчитываются координаты устьев скважин (x,y,z) и проектные параметры (глубина, перебур, масса заряда). Скважины различного диаметра выделяются определенным цветом. При необходимости формируются таблицы корректировочного и технологического расчётов, зарядные карты, которые подписываются, утверждаются и непосредственно используются при подготовке блока к обуриванию и заряжанию скважин, печатаются на бумаге. Далее проект распечатывается (рис.4) и утверждается заместителем главного инженера по БВР. Затем проектная информация о буровзрывных скважинах (номер, координаты, глубина, угол наклона, диаметр бурения) через обменный XML файл передается на сервер системы позиционирования буровзрывных станков, после чего осуществляется бурение скважин с автоматическим позиционированием станков на БВР блоке по проектным координатам через систему высокоточной навигации GPS\Глонасс Trimble, на основе АСУ ГТК ВИСТ, разработанной ОАО «ВИСТ Групп» и внедрённой на Ковдорском ГОКе. При этом имеется возможность получения подробного отчёта с указанием номеров станков, начала и окончания бурения скважины её координат (x,y,z), номера, угла наклона, глубины, а также номера шарошечного долота и его диаметра. Отчёт легко группируется по любым критериям. Таким образом, осуществляется строгий контроль реализации проектных параметров бурения, что позитивно сказывается на качестве взрывной подготовки горной массы. После обуривания блока вся эта информация через обменный XML файл импортируется в ГИС ГЕОМИКС для определения объёма взрываемого блока, формирования плана расположения скважин к взрыву (рис. 5.) и коммутационной сети. 20 Рис. 4. Распечатка проекта бурения взрывных скважин Формирование проекта массового взрыва. Эта процедура включает в себя подготовку следующих материалов: плана расположения скважин; таблиц технического (в целом по блоку) и корректировочного (по каждой скважине) расчётов параметров взрывания, зарядных карт, в которых указываются номер и глубина скважины, длина забойки и масса заряда. Расчёт массы заряда выполняется по схеме, предусмотренной типовым проектом. В заключение на плане блока интерактивно формируется схема коммутационной сети и автоматически рассчитываются интервалы замедления по каждой скважине. По результатам заряжания скважин в зарядных картах указывается длина и масса заряда, длина забойки. Эти данные вводятся в компьютер и автоматически пополняются по факту таблицы показателей технического и корректировочного расчётов. Для формирования базы данных эксплуатационного опробования готовится текстовый файл с номерами и координатами взрывных скважин. 21 Рис. 5. План расположения скважин на проектируемом к взрыву блоке Применение компьютерной технологии проектирования буровзрывных работ на карьерах существенно сокращает время на его проведение и повышает качество проектов массовых взрывов, что в целом способствует улучшению взрывной подготовки горной массы и безопасности буровзрывных работ. 2.1 ГИС в ПРМПИ Технологии планирования и оптимизации горных работ для подземной добычи развиты слабее, чем для открытой. Это обусловлено более сложным математическим аппаратом оптимизации и наличием большого количества вариантов отработки (только систем разработки известно более 200), что не позволяет решить задачу оптимизации подземных горных работ однозначно.Оптимизация подземных горных работ выполняется в основном вручную с использованием инструментов 3D визуализации (рис. 6.35). Эти технологии поддерживаются ограниченным числом программных продуктов. 22 Рис.6. 3 D модель горных выработок с порядком отработки рудных тел Стандартная схема последовательности работ для месторождений, отрабатываемых горным способом состоит из:  Разработки и дальнейшего поддержания и ведения геологических баз данных;  Создания каркасных и блочных моделей;  Проектирования рудника;  Планирования горных работ;  Маркшейдерской съемки и погашения (списания) запасов. Среди программных продуктов, разработанных для решения задач в горно-геологической индустрии, имеются как предназначенные для решения одной-двух задач, так и универсальные, охватывающие всю цепочку действий. Однако, даже универсальные пакеты лучше решают одни задачи и хуже другие. Скважинное подземное выщелачивание Для метода СПВ (рис. 6.36) отсутствует стандартизированная мировая практика информатизации. С одной стороны, это обусловлено его применением для небольшого количества металлов (прежде всего уран, в резко меньшем количестве медь, золото, никель, редкие земли, скандий). С другой, связано со сложным 23 математическим аппаратом расчета процессов, происходящих при СПВ и возможностью влияния на эти процессы лишь косвенно. Рис.7. Принципиальная схема скважинного подземного выщелачивания Наиболее распространенная мировая практика – моделирование СПВ на основе гидродинамических моделей (рис. 6.37), которая не дает полного представления о всех происходящих при СПВ процессах. 24 Рис.8. Описание СПВ гидродинамическим маделированием: а -модель растворения твердого вещества одновременым фильтрационным потоком, б – модель растворения твердого вещества при подвижном геохимическом барьере. Процесс СПВ включает в себя следующие основные стадии:  движение рабочих (выщелачивающих) растворов от закачанных скважин к рудному телу;  проведение гетерогенных химических реакций на поверхности жидкой и твердой фаз, с образованием растворимых соединений урана;  движение продуктивного раствора от рудного тела к откачным скважинам. 25 Глава III . Геоинформационные системы в маркшейдерской сфере 1.Горно-геологическая информационная система Micromine Модули Micromine, используемые при проектировании и планировании горных работ: Модуль «Горные работы» Модуль позволяет осуществлять следующие виды операций:  Разработку (карьеров, строительство дорог, тоннелей, вертикальных стволов шахт).  Производство (скважины БВР, рабочие выработки).  Контроль содержаний (опробование и анализ по скважинам БВР с целью обеспечения детального просмотра распределения содержаний в заданной части подземного рудника). Модуль «Оптимизация карьера» используется для определения оптимальных контуров карьера и набора экономических параметров, а также обеспечивает проведение анализа формирования рудных складов и затрат с течением времени Рис. 1. Оптимизация и построение карьера в среде Micromine Ключевые характеристики модуля «Оптимизация карьера»: 26  Улучшенная оптимизация карьеров, учитывающая переменные значения углов откоса, коэффициенты потерь и разубоживания, затраты на культивацию и их анализ.  Вычисление теоретических бортовых содержаний.  Расчет капитальных затрат периода.  Поддержка регионов нескольких откосов и множественных методов переработки для нескольких значений содержаний (элементов) в однотипной породе. Также предлагается несколько методов выбора руды по бортовому содержанию и потоку наличности. Многие вводимые параметры могут определяться, как функции, а не как константы.  Поддержка минимальных размеров дна или оболочки карьера, гарантирующих обеспечение достаточного рабочего пространства на дне карьера и исключающих занижение размеров карьеров.  Поддержка моделей рудных тел без блоков пустой породы, а также моделей полного типа, расчетных или субблочных моделей.  Улучшенная отчетность по блочным моделям. 2.Интегрированная система планирования и проектирования Datamine DataMine в части проектирования и планирования горных работ традиционно является наиболее мощным продуктом. В этом пакете впервые были применены методы оптимизации подземных горных работ методом «плавающего конуса». Встроенный язык программирования (написания скриптов) позволяет создавать программистам расширения к программе, чем продвинутые пользователи активно пользуются. В системе имеется несколько модулей для проектирования и планирования открытых и подземных горных работ:  OPM - модуль проектирования карьеров предлагает 3 методологии проектирования и скрипт для автоматического построения карьера  UGM - модуль проектирования подземного рудника предлагает полный набор инструментов для каркасного моделирования всех деталей горных выработок и автоматического расчета объемов и качества извлекаемых руд и пород  RNG - модуль проектирования подземных массовых скважинных взрывов  MRO - модуль оптимизации размещения «плавающим конусом» выемочных блоков в пространстве и последовательности их отработки на подземных рудниках по технико-экономическим критериям.  MSO – модуль вычисляет оптимальный размер, форму и размещение очистных блоков подземного рудника, используя стандартную блочную модель месторождения. 27  ISTS - модуль средне и краткосрочного планирования горных работ на рудниках. предназначен для периодов от одного дня до трех месяцев и более. Степень детализации программы – обычно смена или день, но периоды планирования могут быть также в часах, днях, неделях или месяцах. Графики, создаваемые в ISTS, включают главные операции: бурение, погрузку, транспорт и переработку. Пользователь может выбрать режим использование ISTS в интерактивном или автоматическом режиме, когда параметры усреднения руды и продвижение забоев рассчитываются и выполняются программой для достижения определенных пользователем целей производства. Могут задаваться и учитываться типы и модели оборудования, используемого в каждой операции, чтобы автоматически вычислялось время и показатели его работы.  BL – модуль проектирования массовых взрывов на карьерах и планирования их отработки  DataMine предлагает также модули, разработанные дочерней компанией Earthworks:  NPVS – программа оптимизации конечных контуров карьера, этапов его отработки, стратегического календарного плана и системы рудопотоков, включая рудные склады. Производит оценку геологического риска на основе условной геостатистической модели месторождения Mine2-4D - система планирования подземных горных работ, которая позволяет снижать затраты и повышать эффективность процессов с помощью интенсивной обработки исходной информации и быстрого реагирования на изменения. Это полностью интегрированная система для горных инженеров. Она обрабатывает сложные наборы геологической, маркшейдерской и горной информации, чтобы создать детальные горные планы, разрезы и графики Она позволяет быстро оценивать финансовые последствия любых изменений условий производства. EPS - инструмент планирования эквивалентный Microsoft Project, но учитывающий специфику горных работ. Полностью объединен с Mine2-4D, облегчая двустороннюю передачу данных о/ресурсах и взаимозависимостей, чтобы в конечном счете создавать эффективные графики производства. Может работать автономно, импортировать исходные данные очистных блоков из любой системы и использовать их в планировании. MineCAD – это CAD пакет, специально разработанный для горной промышленности. Он помогает горным проектировщикам и планировщикам создавать высококачественные чертежи в динамической окружающей среде. Кроме того, он включает в себя Менеджера Проектов, чтобы управлять проектами, создаваемыми в Mine2-4D. Дополнительные модули пакета 28 позволяют вести геомеханические расчеты, проектирование вентиляции, закладочных систем, массовых взрывов на подземных рудниках, систем транспорта, сопоставления плана и факта, а также других, необходимых в планировании, операций. 3.1 Специальные ГИС технологии в маркшейдерии 1.nanoCAD GeoniCS: программный комплекс для решения маркшейдерских задач nanoCAD GeoniCS – доступный и функциональный инструмент маркшейдера. Его основные возможности включают работу с точками, создание трехмерной модели карьера, построение разрезов и сечений, расчет объемов земляных работ. Загрузка точек съемки В маркшейдерии работа с точками имеет ключевое значение. Точки GeoniCS – геоточки – создаются по данным съемки и являются основой для построения текущей модели карьера или склада. nanoCAD GeoniCS позволяет импортировать точки в базу данных из предварительно созданного текстового файла, различными способами создавать новые геоточки вручную, а также преобразовывать их из объектов чертежа (текста, блоков, окружностей и т.д.). В программе сформирован набор утилит для работы с точками. Одна из них обеспечивает построение полилинии/3D-полилинии по номерам и группам точек (например, для оконтуривания бровки откоса). Есть возможность экспортировать данные о геоточках в текстовый файл либо файл Excel, которые впоследствии будут загружены в прибор для размещения точек на местности. Созданные геоточки хранятся в базе данных проекта и доступны для вставки в любой чертеж. Поскольку вся информация хранится в проекте, со многими объектами nanoCAD GeoniCS можно работать в фоновом режиме. Создание 3D-модели карьера Инструменты nanoCAD GeoniCS позволяют создавать трехмерную модель поверхности по точкам съемки. Точки можно объединять в группы по разным критериям, например по дате съемки. Таким образом, программа позволяет хранить в базе данных информацию о разных периодах съемки. Помимо геоточек, в качестве исходных данных для построения 3D- модели поверхности могут использоваться горизонтали, структурные линии и примитивы чертежа. Построенная поверхность редактируется стандартными средствами программы (переброс ребра, добавление и удаление точек и граней, добавление границ). Использование разных типов исходных данных позволяет создать точную и детализированную модель поверхности. 29 Наличие трехмерной модели карьера обеспечивает возможность проектировать элементы уступов карьера и отвалов, вести учет добытых объемов, пополнять маркшейдерскую документацию и т.д. Пример съемки карьера с уступами показан на рис. 2 и 3. Рис. 2. План с уступами Рис. 11. 3D-модель карьера Съемка карьера также может быть выполнена с помощью лазерного сканирования и обработана в сторонних программах. В дальнейшем ее можно загрузить в nanoCAD GeoniCS как точки или поверхности. Поддерживается загрузка поверхностей из других программ – в формате LandXML. Поверхность, построенная по съемке с БПЛА, представлена на рис. 3. 30 Рис. 3. Модель карьера, построенная по съемке с БПЛА После построения поверхности возможен ее анализ. Доступны различные операции, которые могут быть актуальны для маркшейдера: создание сводной поверхности (вычитание), перемещение и масштабирование поверхности, врезка одной поверхности в другую. На рис. 4 показан участок поверхности, раскрашенный по диапазону высотных отметок с выводом легенды. Рис.4. Проектирование уступов, отвалов и съездов Трехмерная модель карьера является основным источником данных для дальнейшего проектирования, планирования и расчетов. С помощью инструментов программы можно построить динамические профили по проектным и фактическим данным и осуществлять их пополнение (рис. 5). 31 Рис. 5. Пополнение профиля. Штриховкой обозначен отработанный уступ Возможно построение как «быстрого профиля» для анализа поверхностей, так и профиля с более подробной информацией о поверхностях и объектах чертежа. На него можно выводить данные о вертикальной и горизонтальной геометрии поверхностей, информацию о пересечениях с объектами чертежа и скважины, сформированную в модуле «Геомодель». Динамическая связь профиля с поверхностями позволяет получать актуальные данные по поверхности (рис. 6-7). Рис. 6. План отработки 32 Рис. 7. Профиль Помимо оценки проектной и существующей модели программа позволяет проектировать подъездные дороги и съезды. Наконец, в nanoCAD GeoniCS можно проектировать расположение отвалов вскрышных пород с использованием инструмента Проектный откос (рис. 8). Рис. 8. Результат работ, выполненных в nanoCAD GeoniCS Расчет объемов и площадей Модель является основой для расчета объемов горных работ. nanoCAD GeoniCS поддерживает три способа расчета объемов между поверхностями в контуре: 1. Картограмма (рис. 8). Позволяет рассчитывать объем методом квадратов по отметкам в узлах картограммы. 33 Рис. 8. Картограмма 2. Метод призм. Использует геометрию исходных поверхностей и выдает максимально точное значение объемов (рис.8- 9). Рис.9 Вычисление объема добытого ископаемого Рис. 10 Вычисление объема склада 3. Метод сечений (рис. 11-12). Позволяет рассчитать объем по заранее построенным сечениям, учитывая площадь сечений и расстояние между ними. 34 Рис.11 Расчет объема по сечениям. Сечения отображены на плане Рис. 12 Окна сечений по карьеру с шагом 20 м Рис. 13 Результат расчета объемов по сечениям Разрезы по профильным линиям являются неотъемлемой частью маркшейдерской документации. Благодаря инструментам модуля «Сечения» 35 можно одновременно выполнять оформление, пополнять документацию (оформление сечений) и подсчитывать объемы по сечениям. Выпуск документации Необходимая документация (рис. 14) – чертежи плана, профилей, сечений, а также ведомости и таблицы – создаются в программе на основе цифровой модели.Применение модуля «Топоплан» позволяет упростить оформление сводного плана горных работ. В программе есть инструменты, отрисовывающие штриховку бортов откосов. Вид штриховки полностью открыт для настройки. Рис. 14 Проектный документ, сформированный в nanoCAD GeoniCS Для отрисовки условных знаков дорог, сетей, пунктов съемки существует специальная база, которая включает в себя точечные, линейные и площадные знаки. Импорт/экспорт данных При работе со сторонними программами может возникнуть необходимость передачи данных nanoCAD GeoniCS. Помимо того что Платформа nanoCAD напрямую работает с форматами *Я (это ее штатный формат) и *.dxf, данные о поверхностях, точках, группах точек и трассах можно импортировать и экспортировать в формате LandXML. Этот же формат будет полезен при обмене данными между специалистами различных отделов. Вывод для nanoCAD GeoniCS Трехмерную модель карьера, созданного в nanoCAD GeoniCS, можно использовать как для ведения горных работ, так и в процессе проектирования. Модель является основой при определении объемов работ. Поддержка актуальности цифровой модели помогает отслеживать изменения, решать текущие и планировать будущие задачи. 3.2. Система автоматизированного планирования и проектирования горного предприятия MineFrame 36 Программный комплекс MineFrame позволяет автоматизировать процесс инженерного обеспечения при ведении открытых и подземных горных работ и создать при этом условия для решения горно-геологических задач. Это достигается за счет входящих в его состав раздельных модулей – нескольких программ и систем, разработанных на общей графической платформе GeoTech-3D. MineFrame предоставляет возможность горным инженерам планировать и управлять открытыми и подземными работами на карьере, вести планирование и проектирование буровзрывных работ, а также подготовить отчетную документацию, планы развития горных работ и вывести ее на печать. Создаваемые в рамках системы автоматизированные рабочие места позволяют решать ряд задач, встречающихся при планировании, проектировании и сопровождении горных работ. При работе с моделями объектов горной технологии GeoTech-3D использует две основные базы данных (БД):  Геологическую,  Технологическую. В качестве типового решения для работы с БД используется сервер БД Firebird, что обеспечивает сетевой режим работы системы с минимальными издержками на его организацию. Работа с БД может осуществляться как в однопользовательском, так и многопользовательском режиме. Для администрирования работы удаленной БД (многопользовательский режим) используется программа GeoUsers, входящая в состав MinеFrame и позволяющая:  Устанавливать для каждого пользователя свой уровень доступа, снизив тем самым вероятность случайного или несанкционированного изменения моделей объектов.  Вести журнал изменений моделей объектов в Технологической БД.  Осуществлять восстановление удаленных или измененных моделей объектов.  Осуществлять копирование и восстановление Технологической БД. Геологическая БД используется для хранения данных по скважинному и бороздовому опробованию. Для ее формирования используется редактор GeoTools, входящий в состав MineFrame. Данные по опробованию в виде связанных таблиц параметров скважин (выработок), проб, компонентов (характеристик) полезного ископаемого и инклинометрии используются для формирования модели геологоразведочной сети и решения на этой основе задач по созданию моделей рудных тел (пластов), геостатистическому исследованию 37 месторождений, подсчету запасов полезного ископаемого, объемных и качественных показателей выемочных единиц. Технологическая БД используется для хранения моделей объектов горной технологии, созданных как непосредственно инструментальными средствами GeoTech-3D, так и импортированных из других систем. Каждая модель объекта содержит информацию о своей геометрии, составе, свойствах и местоположении в границах моделируемой области пространства, форме отображения (отображается полностью, отображается контур её разреза, не отображается) для каждого из пользователей, а также состоянии (редактируется в данный момент или нет). Это позволяет, с одной стороны, накладывая на БД пространственный фильтр, делать выборку моделей объектов только для локальной области, и, с другой стороны, используя индивидуальные настройки пользователей, обеспечить одновременную работу с одними и теми же моделями объектов разных специалистов. Все объекты Технологической БД объединены в группы (геология, выработки, выемочные единицы, конструктивные элементы, маркшейдерские точки, поверхности), которые относятся к тому или иному проекту. Группы, в свою очередь, могут содержать подгруппы, степень вложенности которых не ограничена. Подобная форма представления моделей в виде «дерева» позволяет достаточно просто управлять проектами, содержащими десятки тысяч объектов. Для работы с моделями объектов, содержащимися в БД, GeoTech-3D предоставляет инструментальные средства:  создания и открытия проекта;  управления моделями объектов, включая их загрузку из БД и сохранения в ней;  визуализации моделей объектов;  создания и изменения моделей объектов;  экспорта и импорта графической информации;  решения задач горной технологии. Используя трехмерные модели объектов, GeoTech-3D обеспечивает автоматизацию решения основных геологических, маркшейдерских и технологических задач, встречающихся в практике горного дела. Среди них: Технология  Построение векторных и каркасных моделей объектов горной технологии, включая проектные модели карьеров, естественных и технологических поверхностей, складов (штабелей) горной массы, отвалов, подземных горных выработок, конструктивных элементов и узлов системы разработки, выемочных единиц.  Визуализация объектов горной технологии в трехмерном пространстве, на планах и вертикальных разрезах. 38  Подготовка чертежей по планам и разрезам и их экспорт в конструкторские редакторы, включая AutoCAD  Импорт и экспорт графической информации о технологических объектах в DXF-формате. Открытые горные работы:  Построение борта карьера с вписыванием системы транспортных коммуникаций.  Конструирование траншей, полутраншей и насыпей с подсчетом объемов вынимаемой и насыпаемой горной массы.  Построение бергштрихов и изолиний поверхности с выносом высотных отметок.  Подсчет объемов и содержаний полезного компонента в прирезках и по горизонтам.  Подсчет объемов горной массы между двумя положениями карьера.  Текущее и оперативное планирование горных работ, управление качественными показателями рудопотока.  Проектирование массовых взрывов. Подземные горные работы:  Создание моделей выемочных единиц.  Параметрическое проектирование горных выработок с сечениями заданной конфигурации.  Формирование планов и разрезов с учетом сопряжений выработок и проекций моделей близлежащих объектов на плоскость сечения.  Подсчет объемов и содержания полезных компонентов в выемочных единицах.  Создание моделей типовых конструктивных элементов и узлов с использованием механизма группировки объектов, формирование базы данных конструктивных элементов.  Визуализация результатов мониторинга движения карьерного транспорта и сейсмических событий.  Модуль «Закладка» учитывает особенности горных систем разработки с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой. Модуль позволяет создавать базу данных по качественным и количественным параметрам искусственной кровли, оптимизировать затраты на крепление очистного пространства, снижать риски при производстве горных работ.  Модуль «Плана ликвидации аварии» не имеет аналогов в других системах и позволяет автоматизировать процесс формирования обязательных графических приложений для основного регламентирующего документа подземного рудника на случай возникновения опасных техногенных ситуаций, связанных со спасением людей на случай аварии. Возможности модуля позволяют визуализировать любое место возникновения аварии и принять оптимальное и быстрое решение по ее локализации. 39 В ПО MineFrame имеется возможность применения в производственных процессах геомеханический мониторинг и контроль горного давления для прогнозирования и предупреждения горных ударов (рис. 6.41). Эта система не имеет аналогов в других программных комплексах. ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Геоинформационные системы (ГИС) могут иметь несколько полезных выводов для мониторинга и планирования инженерных систем (МПИ): 1. Улучшенное пространственное анализ: ГИС позволяют анализировать данные, связанные с инженерными системами, в контексте их географического расположения. Это может помочь в определении оптимальных расположений объектов инфраструктуры и решении проблем пространственного планирования. 2. Визуализация данных: ГИС предоставляют возможность визуализации данных в виде карт и графиков, что помогает увидеть связи и паттерны, которые могут быть незаметны в числовой или текстовой форме. Это может помочь в обнаружении потенциальных проблем или оптимизации процессов. 3. Прогнозирование и моделирование: ГИС могут использоваться для создания прогнозных моделей, которые помогают предсказать будущие изменения и тенденции в инженерных системах. Это может быть полезно при планировании развития инфраструктуры и принятии стратегических решений. 4. Легкий доступ к данным: ГИС позволяют централизованное хранение и управление данными, связанными с инженерными системами. Это делает доступ к информации более удобным и эффективным для всех заинтересованных сторон, что может способствовать принятию более обоснованных решений. 5. Улучшенное управление ресурсами: ГИС помогают лучше понять и управлять ресурсами, связанными с инженерными системами, такими как земельные участки, вода и энергия. Это может помочь в оптимизации использования ресурсов и снижении негативного воздействия на окружающую среду. В целом, ГИС технологии могут значительно улучшить эффективность и эффективность мониторинга и планирования инженерных систем, предоставляя более точную и наглядную информацию для принятия решений. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 40 1. Бугаевский, Л.М. Геоинформационные системы [Текст]: учеб. для вузов/ Бугаевский Л.М., Цветков В.Я – М. : Златоуст – 2000 – 342 с. 2. https://yandex.uz/search/? text=ГИС+технологий+в+подземных+выработках&clid=2331541&ba nerid=6300000000%3A622cb064adc1d6001cd4b35f&win=532&lr=1033 5 3. https://ppt-online.org/18377 4. https://moluch.ru/archive/269/61894/ 5. https://usovma.tpu.ru/upload/constructor/6d2/ ua2lwjz8132y5yina4ip1fhnnunsehvd.pdf 6. https://portal.tpu.ru/science/konf/usovma/sborniki_trudov/2009/sec19- 09.pdf 7. https://scienceforum.ru/2023/article/2018033194 8. https://arcreview.esri-cis.ru/2015/08/17/gis-for-mining/ 9. https://studylib.ru/doc/322467/geoinformacionnye-sistemy-v-geologii--- gis 10. https://moluch.ru/archive/269/61894/ 41

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава I. Применение ГИС технологии

1.1 Геоинформационные системы в геологических исследованиях

1.2 Преимущества и недостатки применения ГИС технологий

1.3 Современные геоинформационные системы для решения экологических задач

1.4 Современные геоинформационные системы

Глава II. ГИС технологии в разных видах месторождения

2.1 ГИС в ОРМПИ

2.2 ГИС в ПРМПИ

Глава III. Геоинформационные системы в маркшейдерской сфере

3.1 Специальные ГИС технологии в маркшейдерии

3.2. Система автоматизированного планирования и проектирования горного предприятия MineFrame

Заключение

Список литературы

Купить