Особенности проектирования географических информационных систем для применения в горном производстве

СЕМИНАР 3

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001”

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© А.А. Глухов, А.А. Омельченко, 2001

А.А. Глухов, А.А. Омельченко

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ГОРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Ш

ирокое применение информационных технологий затронуло в настоящее время практически все сферы производственной деятельности. В угледобывающей отрасли последние достижения в этом направления связаны с применением географических информационных систем (ГИС) для решения ряда производственных задач. Применение ГИС позволяет на качественно новом уровне обеспечить информационной базой практически все службы отрасли и на этой основе обеспечить решение технических, технологических, экономических и других задач.

В УкрНИМИ в течении последних лет проводились исследования по возможности применения ГИС-технологий для решения задач угледобывающей отрасли. По мнению авторов, в качестве специфических функций, реализацию которых должны обеспечивать ГИС для применения в угледобывающей отрасли, можно выделить следующие:

1) ориентация на работу с объемными трехмерными моделями природных и техногенных объектов горнодобывающего предприятия;

2) возможность построения типовых изображений, используемых в маркшейдерской документации: карт, геологических планов и разрезов;

3) логика обработки информации, терминология и символика, непосредственно связанная с работой специалистов геологов и маркшейдеров;

4) ориентация на решение конкретных задач специалистов отрасли.

Кроме того, необходимо обеспечить выполнение основных “стандартных” функций ГИС:

1) моделирование данных и изображений по тематически либо функционально выделенным “слоям”;

2) наличие открытой для изменений и дополнений библиотеки условных обозначений;

3) поддержка распределенных баз данных;

4) наличие средства поддержки создания дополнительных приложений для решения

специфических задач конкретного пользователя;

5) возможность импорта-экспорта данных в иные ГИС и наиболее популярные программные пакеты, работающие с графической информацией;

6) поддержка вывода на плоттеры и другую графическую периферию;

7) быстрота освоения и простота эксплуатации.

В процессе работы был апробирован ряд программных средств зарубежного и отечественного производства. Анализ результатов апробации позволил сделать следующие выводы.

На современном рынке ГИС-технологий в странах СНГ прочные позиции занимают в основном программные продукты России и дальнего зарубежья.

Это в первую очередь «Альбея», «ИнГео», «GeoGraph/GeoDraw», «Интелвек», (Россия) ГИС МарШЬ, ArcInfo, AutoCAD Map (США), и некоторые другие. Указанные ГИС, обладая хорошо развитыми средствами обработки двумерных картографических данных, тем не менее, недостаточно приспособлены для применения в горном производстве, где решение многих практических задач целесообразно на основе объемного моделирования месторождений. Зарубежные специализированные системы, как отмечают специалисты [1], например Datamine, LynxGeo и др. практически недоступны для широкого круга потребителей из-за высокой стоимости, сложности освоения и отставания выхода локализованных для рынка стран СНГ версий. Кроме того, как

отмечается в [1] зарубежные системы не используют опыт, накопленный отечественной наукой.

Российские разработки представляют собой ГИС, ориентированные в первую очередь, на создание картографической продукции и решение задач землепользования. Программные продукты стран дальнего зарубежья отличаются широкими возможностями, но не приспособлены для решения геологических и маркшейдерских задач, связанных со сложными вычислениями. Возможный путь к решению расчетных задач в этих продуктах - использование встроенных языков программирования (например, MapBASIC в MapInfo). Однако, внутренние языки программирования как правило не оперируют структурами данных ориентированных на предметную область конечного пользователя. Это затрудняет написание программных модулей для решения задач конечного пользователя или делает его не более эффективным чем использование общепризнанных языков программирования высокого уровня, ограничивая область эффективного применения встроенных языков программирования написанием небольших макросов автоматизации.

Таким образом, ни один из рассмотренных программных продуктов не может быть предложен в качестве основного программного обеспечения для решения задач отрасли. На основе вышеизложенного в УкрНИМИ был сделан вывод о том, что на первом этапе целесообразно на основе собственных программных средств и применения российских ГИС «Интелвек» и «Альбея» разработать технологию решения ряда геологических, маркшейдерских и других задач, а также решить проблему автоматизации изготовления картографической продукции (планов и разрезов). Это было выполнено в течение 1995-1997 годов и в настоящее время различные службы шахт Донбасса используют разработанную технологию. Ее применение позволяет:

• создавать электронные карты любой сложности и любой тематической направленности;

• совмещать электронные карты различных масштабов и разного назначения для решения специфических задач; дополнять и редактировать их, используя удобный графический интерфейс;

• использовать основанные на электронных картах информационные системы, позволяющие получать и применять сведения о любых пространственно распределенных объектах и их свойствах;

• решать вычислительные задачи в области картографии, геодезии, маркшейдерии и др.;

• использовать в электронных картах набор общепринятых систем координат, изменяя их в случае необходимости;

• получать на основе электронных планов высококачественную печатную продукцию: карты, планы, схемы, иллюстрации и другие документы любой сложности и в неограниченном количестве, используя принятые в соответствующих отраслях стандарты и систему обозначений.

Параллельно началось создание собственной ГИС «ГеоМарк», ориентированной на применение в угледобывающей отрасли.

Основу ГИС «ГеоМарк» составляет база данных, представляющая собой набор объектов, отображающих реальные природные и техногенные объекты горного предприятия. Каждый объект характеризуется уникальным кодом, обеспечивающим доступ к нему, классификационным кодом который будет связывать его с разрабатываемым в настоящее время в отрасли единым классификатором объектов, набором параметров, описывающих конкретный объект соответствующего класса. Предусмотрено связывание элементов базы данных в иерархическую структуру, описывающую вложенность и подчиненность объектов конкретного горного предприятия.

Реализация программ ведения базы данных выполняется как в локальном, так и в сетевом варианте. Предусмотрены возможности для дальнейшего развития системы (распределенные БД, разработка приложений для расширение

до многоуровневой системы типа шахта - объединение - министерство и т.п.).

Составные части ГИС следующие: модуль вычислительных задач, модуль получения графических материалов, администратор производственных объектов и целевых классификаторов, администратор свойств и параметров объектов, модуль связи с внешними базами данных.

Модуль вычислительных задач предназначен для автоматизации расчетов различными производственными службами. Он представляет собой среду, позволяющую выбирать для работы группы природных и техногенных объектов в толще пород в пределах шахтного поля, отображать двумерную и трехмерные схемы их взаимного расположения и производить вычисления. Среда снабжена базовым набором решаемых задач. Во-

первых, это получение данных по скважинам и результатам горных работ в пределах шахтного поля с учетом как геометрических и технических характеристик самих скважин и выработок, так и параметров встречаемых ими угольных пластов и пластов пород. Во-вторых, моделирование поверхностей практически любой конфигурации, с учетом зон нарушений, сложных техногенных и иных областей. Ими могут быть: дневная поверхность, угольные пласты, породные слои, сместители тектонических нарушений, поверхности, оконтуривающие рудные тела и многое другое. В-третьих, построение изолиний распределения различных параметров. В-четвертых, построение сечений и разрезов. В-пятых, обработка различных маркшейдерских измерений и решения маркшейдерских задач. Модуль вычислений снабжен интерфейсом добавления новых решаемых задач, реализованных в виде динамически компонуемых библиотек (DLL), что позволяет формировать оптимальный по набору решаемых задач вариант.

При проведении вычислений для каждого объекта сохраняется информация о способе его создания и последующих его преобразованиях. Это позволяет автоматически рассчитывать свойства объектов, полученных в результате последовательных преобразований, по свойствам исходных объектов.

Модуль получения графических материалов позволяет решать задачи печати карт, горных планов, схем и т.д. Он имеет одно важное, по мнению авторов, отличие от традиционного подхода в этой области. Большинство ГИС карты и схемы и любую иную «рисовку» создают используя целевую классификацию ее объектов. Поэтому создание той же карты в иной системе обо-

значений означает по сути создание новой карты. ГИС «ГеоМарк» опирается на глобальную классификацию, поэтому замена одной системы обозначений на другую сводится к подключению соответствующего целевого классификатора к работе.

Администратор производственных объектов и целевых классификаторов позволяет корректно использовать карты, полученные иными ГИС («Альбея», «Интелвек»), производить импорт объектов в карты разных форматов и целевых классификаторов, объединять карты разных исходных форматов в единое целое, создавать новые целевые классификаторы формата «Гео-Марк» и подключать имеющиеся классификаторы иных форматов и ряд иных сервисных функций.

Администратор свойств и параметров объектов позволяет использовать разрабатываемую в отрасли глобальную классификацию свойств и параметров, что в дальнейшем позволит решать задачи взаимодействия с иными ГИС в плане использования вычислительных задач.

Модуль связи с внешними базами данных предназначен для импорта объектов и их параметров из баз данных, созданных иными программными средствами.

Работы по созданию основы ГИС «ГеоМарк» в настоящее время завершены. Сейчас ведутся работы по разработке ряда программных модулей, позволяющих решать конкретные задачи различных служб горных предприятий, совершенствуется интерфейс, проводятся мероприятия по интеграции ГИС «ГеоМарк» в технологические процессы осуществляемые УкрНИМИ и рядом производственных объединений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васильев П.В., Буянов Е.В. О методике совместной работы программ MapInfo и Geoblock по оконтурива-нию и подсчету запасов рудных месторождений. // Информационный бюллетень ГИС Ассоциации №2 (24) 2000 г. с 32 - 33.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Глухов А.А. -УкрНИМИ, Донецк,Украина.

Омельченко А.А. - УкрНИМИ, Донецк,Украина.

^^