煤矿空间信息系统应用.docx
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煤矿空间信息系统应用.docx
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煤矿空间信息系统应用
“煤矿空间信息系统”在雁崖煤业中的应用
快乐王子 (731067667)
【摘要】:
随着信息技术的不断深化,数字矿山成为矿山发展必由之路。
指出了建立企业高速信息网络、开发各种矿山应用软件、建立高效、自动化的数据采集系统是建设数字矿山的关键,“煤矿空间信息系统”应运而生,并成功应用于雁崖煤业公司。
【作者单位】:
大同煤集团雁崖煤业公司地测科
【关键词】:
雁崖煤业地测成图煤矿空间信息系统
1、雁崖煤业概况
雁崖煤业位于大同煤田中南部,地处口泉沟西南段,东北距大同市34公里,距大同矿务局机关20公里。
井田地理坐标为:
东经112°49′12″~112°55′16″,北纬40°00′36″~40°03′24″。
东西长约7.8公里,南北宽约2.2公里,面积为17.248平方公里。
雁崖煤业属生产工艺落后的老矿井,不仅办公系统落后,而且雁崖煤业现有采掘工程平面图、储量图、损失图、井上下对照图、充水性图、地形图等各类图件。
原有图纸均为薄膜图或蓝图,每月掘进与回采进度及构造等上图任务均为手工填绘,存在较大误差且绘图精度不高,由于图纸长期使用存在着伸缩现象,故不能很好的指导矿山安全生产建设。
需要更加准确、高精度、及时高效的完成图纸任务,以便指导矿山安全生产。
在此迫切要求下,雁崖煤业公司引进了西安集团软件有限公司开发的煤矿空间信息系统——CGIS。
2、“煤矿空间信息系统”在雁崖煤业矿山建设中的意义及必要性
随着计算机技术,信息技术以及网络技术的飞速发展,原有办公方式已不能够满足要求。
只有实现网络办公,计算机辅助设计,生产过程自动化控制,生产数据计算机管理等,企业的生产效率与效益才能明显提高。
但随着信息化应用的深入,仅实现计算机辅助设计,提高图纸的美观程度,实现电子地图是远远不够的,需要自动化程度更高的专家系统来辅助生产决策。
西安集灵公司通过分析对比国内外相关软件的优缺点,联合煤科西安分院合作开发了“煤矿空间信息系统”,系统从勘探设计、资源评估、矿山开采、到整个矿山生产管理的所有环节来进行综合管理,系统从煤矿生产设计实际出发,以解决生产设计需要为原则,从优化勘探设计,矿山资源管理,地测采生产辅助设计,矿体圈定与储量计算,三维可视化等关键技术为突破口,实现了矿山地测采生产设计过程中从勘探到生产设计以及资源管理等的一条龙工作。
3、“煤矿空间信息系统”功能介绍
西安集灵公司开发的“煤矿空间信息系统”具有强大的计算机辅助设计功能更适用于矿山地测采技术人员进行采矿设计,对任意空间体的三维建模,形象直观地反映矿井生产现状,便于三维可视化设计。
使用户的生产设计达到高度的集成化、网络化、可视化,便于工程师进行辅助设计、协同办公,提高了工作效率和分析决策的科学性与及时性。
与其它同类软件相比,主要功能优势如下:
3.1基础数据录入
(1)数据库录入:
用户可自定义数据库结构,便于录入不同类型的数据。
系统已定制专门的矿山生产专业数据库,满足矿山生产数据录入需要。
(2)数据库文件导入:
强大的数据库文件导入功能,可实现DBF,SQLServer等数据库文件的导入操作,方便用户将原来不同系统编辑的数据导入到本系统中,实现数据共享,避免重复录入。
(3)图形矢量化录入:
将原有矿图扫描后利用辅助设计平台交互跟踪矢量化,并可进行图形的坐标配准与误差校正,尽量减小图形的变形误差。
(4)图形文件导入:
方便导入AutoCAD的DXF、MAPGIS的明码文件实现图形数据共享。
(5)串口传输录入:
全站仪、GPS接收机等电子测量设备数据由计算机串口自动传输到本系统,并进入数据库管理,避免人为重新录入数据错误。
3.2数据处理
(1)测量导线点计算:
可以实现导线点、碎部点测量原始数据管理,还可以实现坐标解析计算并可直接图形显示,控制点成果库管理。
(2)联系测量计算与误差预计:
常用的三角形法联系测量计算及误差预计。
(3)导线平差:
测量附合与闭合导线平差计算。
(4)巷道贯通误差预计:
进行一井巷道贯通和两井巷道贯通时水平和竖直方向上误差预计,地面和井下相向开凿的立井贯通,以及暗井贯通和井筒延深时的误差预计。
(5)地图投影变换:
高斯投影坐标30带与60带坐标转换,国家80西安坐标系,54北京坐标系与任意坐标系下坐标转换,经纬度坐标与平面直角坐标转换等。
(6)交汇测量计算:
前方,后方和方位交汇测量计算。
(7)钻探参数优化设计:
根据地形与地质资料,自动生成设计钻孔,并优化钻探施工参数,最终进行设计与实际钻探成本分析对比。
(8)工业指标试算:
按照不同的工业指标对矿体进行圈定,分别计算出其储量,然后对照财务指标进行分析,最终找出最优化的工业指标。
3.3图形处理
系统具有完备的工程辅助设计CAD功能,尤其是方便矿山辅助生产设计,便于用户进行图形绘制、高级编辑、尺寸标注等图形处理,与其它CAD软件相比的优势在于:
(1)方便的高级线型自定义,解决了复杂线型制作的难题。
(2)方便的图元自定义,使地质图填充等针对图元操作不再复杂。
(3)坐标系的自由变换更适合倾斜坐标格网的矿图编辑。
(4)任意比例尺输出图形不再受线型、符号、注记等限制,系统自动变换。
(5)能够完成图形的自动裁剪、分幅与拼接,并能自动生成坐标格网及注记、图框、图签等。
(6)方便的区域填充更适合地质岩性花纹填充。
(7)由文本文件自动绘制点、线、区等图形。
(8)由离散点自动生成等值线图,并进行三维渲染。
3.4图形和属性数据关联
(1)属性关联:
将图形数据关联属性数据,实现点、线、区,基本图素的属性数据关联,方便图形和属性数据双向查询。
(2)超级关联:
将图形数据关联图形、文本文件、超文本文件等,实现点、线、区,基本图素的图形、文本、网页关联,方便进一步查询。
3.5查询统计
(1)最短路径查询:
考虑各种综合因素,分析评价最佳路线。
(2)缓冲区分析:
点、线、区的缓冲区分析。
(3)属性查询:
查询线划图形的方位、距离、点与点之间的距离,查询对象的坐标,封闭区域的面积和多面体的体积,查询矿产资源储量。
(4)数据库查询统计:
各种矿山生产专业数据库记录综合查询统计等。
3.6数据输出
(1)统计报表输出:
综合查询或条件查询,统计报表输出。
报表可以直接输出到EXCEL文件,也可输出为其他形式的报表,以及自动生成台帐的功能。
(2)图形打印输出:
各种图形都可以以所见即所得方式按相应比例打印输出。
(3)数据库导出:
可将系统数据以DBF、SQLServer等数据库格式导出到其它系统中,实现数据共享。
(4)图形文件导出:
二维图形可以导出为DXF、MAPGIS明码文件,三维图形可以导出为.sDc格式,渲染图像可以导出为任意尺寸的BMP格式等。
(5)WEB方式输出:
查询统计报表可以超文本格式保存,图形文件可保存为SVG格式的WEB浏览文件,方便用户脱离平台以WEB方式浏览。
3.7丰富的专业应用功能
(1)矿图自动生成:
能自动生成数字地面模型、钻孔综合柱状图、勘探线剖面图、采掘工程平面图、充水性图、储量图、巷道轴测投影图等矿山生产图形。
(2)井下编录自动成图:
井下采场、巷道编录经处理后自动成图。
(3)地质编录自动成图:
探槽、坑探、浅井、钻探编录数据自动成图。
(4)钻孔数据处理:
可视化设计钻孔,生成相应钻孔平面分布图、剖面切制和储量预测等。
(5)矿体圈定与储量计算:
二维自动圈矿,在二维圈矿的基础上,自动进行三维矿体圈定与储量计算。
(6)剖面切割:
可任意方位切割剖面,生成不同用途的剖面图。
(7)采矿设计:
巷道断面、道岔、车场、井筒、水仓、支护设计等。
3.8丰富的三维建模功能
(1)能够实现包括地形、地面建筑、地面水库、河流、道路、钻孔、地下巷道、地下硐室、采场、岩体、断层、矿体等对象的三维建模,并可进行叠加合成处理,形成井上下三维空间模型,并能生成任意剖面三维模型,形成需要的剖面图;
(2)能够检索查询三维体的属性,便于查询与可视化设计;
(3)具有强大的三维可视化功能,完成对三维空间模型的渲染、旋转、移动和缩放,方便用户直观操作三维体,进行空间设计与分析;
(4)具有三维可视化漫游功能,可以根据具体需求,设定路径,实现地面漫游,高空飞行等漫游方式。
从各个角度观测感兴趣的地物。
4、“煤矿空间信息系统”在雁崖煤业中的应用举例(采工图)
4.1数据收集
首先收集所需的矿界拐点度坐标、相关钻孔数据、巷道导线点数据、地质构造数据等。
4.2数据录入
4.2.1钻孔基础数据
录入和保存钻孔基础数据及水文数据。
只有先录入了钻孔基础资料后,系统才能录入其他部分的资料。
钻孔基础数据主要包括钻孔名称、孔口X坐标、孔口Y坐标、孔口高程(即Z坐标)、钻孔深度、倾向、倾角、是否斜孔、钻进方位、钻进倾角等等。
4.2.2测量基础数据
测量数据库系统包括数据录入、处理、报表、查询等模块。
可满足煤矿地测部门对测量资料的录入、修改、查询、计算、报表打印等需求。
通过数据的收集、录入,建立矿井测量数据库,通过计算机联网,实现测量数据资料共享,使矿区各个部门能够借助于计算机,将测量工作人员从复杂繁琐的日常工作中解脱出来;同时测量数据库的建立为地测制图软件提供必要的基础数据。
图形系统将利用测量数据库生成各种采工图、巷道剖面图、巷道素描图等。
测量数据库的基础界面如下:
4.3图件生成
4.3.1绘图系统界面
4.3.2基本操作
(1)光标形状及意义
根据系统所属的状态,以及命令操作对象和行为的不同,光标形状也会有不同的形状,主要有
+□
。
其含义为:
指示系统处于命令和选择状态。
◆用户在该光标出现时,可从菜单选择一个命令。
◆选择某个图形对象,按下左按钮可使这个图形对象被选中。
◆移动某个图形对象,按下左按钮(同时按下Shift键)可以拖动(平移)这个图形对象。
+指示系统处于点拾取状态或点拖动状态。
◆表明系统请求用户键入或用鼠标拾取一个点坐标,如绘制一个新的直线时。
◆当图形中仅一个图形对象被选中时,该选中的图形对象结点均被■覆盖表示,
移动到■所占据正方形区域时,
变为+,此时,按下Shift键,可自由移动对象的结点。
□目标选取状态
表明系统希望用户选择图形对象以进行后续的操作,同时按下Ctrl键,可实现多重选择。
该状态一般处于某个命令操作过程中。
操作矩形对象时的状态。
视口可由鼠标直接拖动的状态
其作用相当于同时移动水平和垂直滚动条。
系统处于目标捕获方式下的点拾取状态。
偏移拷贝命令中。
窗口自由缩放状态。
功能和滚轮相似,按下鼠标左键,向下拖动,图形缩小;向上拖动,图形放大。
(2)结点编辑状态
当单个图形对象被选中时,结点呈现以下三种状态:
■结点指示状态。
□当前编辑结点,只能改变XY位置,不能改变角度。
■□■当前编辑结点,能改变XY位置,也能改变角度(鼠标指到两边的黑框上形状变为十字形,按住左键移动改变角度)。
(3)绘图命令
从绘图菜单中选取一个菜单项,这时光标变为+或出现相应的对话框,(组合图形出现向导),以鼠标左按钮拾取点,系统继续出现+要求拾取下一点…,用户可单击右按钮结束命令。
(4)编辑命令:
这一系列命令的共同特点是:
◆首先选择几何图形对象。
◆对属性修改(颜色、点、线、图案),移动旋转等简单编辑命令,用户点击相应的菜单或按钮即可按对话框提示完成操作。
◆对修剪、扩展、断层操作:
第一步选择的图形对象是其边界线,这时系统出现□光标,提示用户选择需修剪、扩展或被断开的图形对象。
(5)双击操作
左按钮双击操作可带出被选或□光标指向的图形对象的基本属性和几何属性活页夹,用户可在此活页夹中修改图形对象的全部属性。
(6)目标选择
◆点选:
或□光标指向被选目标,按下左按钮。
◆窗选:
或□光标时按下左按钮从左向右拖动鼠标,以选择窗口包含被选目标的整体后,释放左按钮。
◆交叉选:
或□光标时按下左按钮从右向左拖动,释放按钮后,矩形选择域所包含和相交的图形目标被选中。
(7)显示:
此部分与AutoCAD的操作类似。
◆最大化:
最大限度地放大图形,选择菜单/工具按钮后直接执行。
◆窗口:
俗称矩形拉框显示。
按下左按钮拖动,按下时+光标所在点和释放按钮+光标时所在点构成的矩形域为即将显示的区域,为显示该区域系统可能将用户指定的矩形域作调整以匹配屏幕显示的长宽尺寸。
◆动态:
自由缩放当前图形。
◆移视口:
移动视口以观察当前窗口外的图形。
◆重画:
当屏幕上留下操作后的“脏物”时,重画可消除这些“脏物”。
(8)撤消和恢复
此部分可以说是用户比较关心的功能,该功能是对用户误操作的一种补偿,有了此部分功能,您可以放心操作,无后顾之忧。
(9)两个键盘键
◆Shift自由移动开关键:
按下该键,鼠标可以直接拖动被编辑图形的结点,被编辑图形的整体位置(鼠标热点不在结点上时)。
◆Ctrl多选开关键:
按下该键,可以鼠标对多个图形对象进行选择。
如若所选对象已被选择中,则该操作将对象重新变成未选中状态。
需要专门提到的是,在编辑地层曲线时,若你需要上下地层界面的对应点位和地层倾角一起改变,需同时按下Shift+Ctrl。
4.3.3采工图绘制
在地质、测量等其他数据录入完善后方可自动成图。
菜单路径:
采工图=>采工图(数据库)。
从已有的测量数据库中,绘制选择的巷道。
系统读取现存的测量数据库,出现下方左图对话框,用户可以根据自己的需要选择需要的一条、几条或是所在层位的全部巷道进行绘制。
说明:
下方右图是一个示例的部分。
绘出的巷道图中包含点的标注,还有巷道的名称标注。
双击巷道线,就会出现巷道对象的属性对话框。
通过属性对话框,你可以设定巷道的线型(虚线)、是否填充色彩(巷道分类)。
用户可根据属性对话框可以进行数据的检查,亦可以进行巷道线的修改、追加、前插、删除等结点性操作。
添加平面钻孔标志,根据地质数据库,绘制平面钻孔标志。
点击地测图件=>平面钻孔标志,选择钻孔号,根据具体情况,可以全部选择或部分选择,全选点“全选”按扭,部分选择则点击需要的钻孔名称即可。
添加等高线,利用数据库输出样条法等值线,地测图件=>样条法等值线,点击该命令,在弹出的对话框里选择要输出等值线的煤层,选择钻孔后点击下一步,如果有等值线数据文件,选择等值线文件,如果没有点击下一步,对等值线数据进行整体设置,或进行逐条设置,点击完成。
添加图框及格网,绘制图框及格网,地测图件=>图框及格网。
点击地测图件=>图框及格网,点击鼠标左键在当前文档中拖出一个图框,当达到需要的行列数时,点击鼠标右键结束。
图框参数设置:
确保绘制的图框处于选种状态,鼠标双击图框弹出“图框及格网对象属性”对话框,该对话框有通用属性和图框及格网参数两个可选项,用于设置图框及格网的属性。
对可选项各栏目进行设置,可绘制出任意网格距离的图框。
至此,即可完成如下图所示的采工图(示例图)。
5、结束语
通过西安集灵软件CGIS“煤矿空间信息系统”在雁崖煤业公司在的应用,使我公司基本实现网络办公,计算机辅助设计,生产过程自动化控制,生产数据计算机管理等,煤业公司的生产效率与效益明显提高,不仅提高了图纸的美观程度,实现电子版图纸,而且还通过“煤矿空间信息系统”,实现了雁崖煤业公司从勘探设计、资源评估、矿山开采、到整个矿山生产管理的所有环节来进行综合管理。
目录
1、雁崖煤业概况……………………………………………………………………………………………1
2、“煤矿空间信息系统”在雁崖煤业矿山建设中的意义及必要性………………………………………2
3、“煤矿空间信息系统”功能介绍………………………………………………………………………2
3.1基础数据录入……………………………………………………………………………2
3.2数据处理………………………………………………………………………………3
3.3图形处理……………………………………………………………………………………………4
3.4图形和属性数据关联………………………………………………………………………………5
3.5查询统计……………………………………………………………………………………………5
3.6数据输出……………………………………………………………………………………………5
3.7丰富的专业应用功能………………………………………………………………………………6
3.8丰富的三维建模功能………………………………………………………………………………6
4、“煤矿空间信息系统”在雁崖煤业中的应用举例(采工图)…………………………………………7
4.1数据收集……………………………………………………………………………………………7
4.2.1钻孔基础数据…………………………………………………………………………………7
4.2.2测量基础数据…………………………………………………………………………………7
4.3图件生成……………………………………………………………………………………………8
4.3.1绘图系统界面…………………………………………………………………………………8
4.3.2基本操作………………………………………………………………………………………9
4.3.3采工图绘制……………………………………………………………………………………12
5、结束语……………………………………………………………………………………………………14
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