Введение к работе
Актуальность темы исследования. Развитие современного горнодобывающего предприятия невозможно без качественной, надежной, актуальной и доступной горно-геологической и маркшейдерской информации. Маркшейдерская горная графическая документация один из наиболее важных типов документации недропользователя, характеризующаяся целым спектром специфических особенностей в сравнении с другими видами инженерной графики. К таким особенностям, прежде всего, относятся: высокая точность и координатная привязка графических моделей, геометрическая сложность отображаемых горно-геологических объектов, необходимость постоянной актуализации данных, уровень секретности информации горной графической документации.
Традиционное представление данных горной графической документации на бумажных носителях не позволяет обеспечить современный уровень потребностей горного производства в информации, оперативно и обоснованно принимать решения, обеспечивать защиту информации.
В связи с широким развитием компьютерных технологий в настоящее время в горной промышленности активно внедряются автоматизированные системы САПР, ГИС, ГГИС. Большая часть из них потенциально способна обеспечить выполнение специфических требований к данным горной графической документации, однако ни одна из современных программно реализованных систем в полной мере не удовлетворяет потребностям маркшейдерского обеспечения недропользователя. Одной из главных причин такого состояния дел является отсутствие нормативных документов и общепризнанных методических разработок, регламентирующих переход на цифровые технологии в этой области.
Вопросами методологии геоинформационного обеспечения, организации и представления геоданных занимались А.М. Берлянт, Ю.В. Тикунов, Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, И.Г. Журкин, В.Я. Цветков, В.П. Кулагин, М.ДеМерс, Ю.К. Королев. Применению современных информационных технологий при геологическом и маркшейдерском обеспечении горных работ посвящены работы Г.П. Жукова, В.В. Ершова, В.Н. Сученко, А.А. Шоломицкого, Г.Б. Старикова, Н.Н. Грищенкова, Д.В. Яковлева, Э.Т. Денкевича, Д.С. Михалевича, И.П. Иванова, С.Н. Голубкова, П.П. Смирнова, Г.Н. Сычева, К.В. Пятницкого, А.В. Катаева, С.В. Лукичева и др.
Несмотря на широкое развитие информационных технологий и существенный вклад зарубежных и отечественных исследователей, маркшейдерское обеспечение в России по прежнему основано на использовании, морально устаревшей технологии, регламентированной действующими нормативными документами, практически не предусматривающими использование цифровых моделей при ведении горной графической документации. Поэтому разработка методологических основ применения цифровых технологий и проведение прикладных исследований в этой сфере остается актуальной задачей.
Цель работы: повышение эффективности маркшейдерского обеспечения производства за счет применения цифровой технологии при ведении горной графической документации.
Идея работы. Внедрение цифровой технологии при ведении горной графической документации должно обеспечивать оптимальную организацию информации в базе данных, метрическую точность моделей, возможности регулярной и корректной актуализации данных в многопользовательских режимах.
Задачи исследований:
- изучить особенности горной графической документации и способов ее создания и использования в традиционной технологии маркшейдерского обеспечения и в рамках современного подхода, основанного на цифровых способах;
- провести анализ и систематизацию существующих методов создания и использования цифровой графической и семантической информации в инженерной практике, способов организации и ведения баз геоданных, возможностей программного обеспечения различного класса;
- обосновать оптимальные параметры при создании растровых моделей горной графической документации и выполнить анализ существующих методов их трансформации на предмет качества исключения графических искажений различной природы;
- проанализировать существующие принципы классификации и кодирования данных и обосновать способы организации информации горной графической документации и разработать классификатор объектов маркшейдерской документации;
- разработать технологию создания, ведения и использования горной графической документации на базе цифрового подхода, учитывающую современные потребности горного производства.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Метрическая точность цифровых растровых моделей определяется не только выбором разрешения, но и параметрами модели цвета. При обосновании разрешения для растровых моделей горной графической документации необходимо учитывать параметры выбранной цветовой модели.
-
Трансформация растровых моделей горной графической документации на основе полиномов второго порядка обеспечивает исключение сложных и неоднородных деформаций разной природы и позволяет получить оптимальные показатели метрической точности этих моделей.
-
Организация информации в горной графической документации на основе использования иерархического классификатора объектов, базирующегося на выделении технологических подсистем и основных структурных блоков, обеспечивает наиболее рациональную структуру базы данных и преемственность при переходе на цифровую технологию.
Научная новизна работы состоит в:
- выявлении зависимости метрической точности растровых моделей графической документации от параметров цветовой модели;
- обосновании необходимости применения нелинейных преобразований для исключения сложных искажений цифровых графических моделей горной графической документации при их трансформировании;
- установлении типов математических моделей трансформации, обеспечивающих минимизацию искажений растровых моделей до уровней, регламентированных действующими требованиями к горной графической документации.
Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использовались методы вычислительной геометрии, математической статистики, машинной графики, обработки и распознавания растровых изображений.
Практическая значимость
1. В работе обоснованы параметры растровых моделей графической документации, позволяющие обеспечить требуемую метрическую точность и корректную векторизацию при использовании автоматизированных процедур.
2. Разработаны рекомендации для организации информации в базе данных объектов горной графической документации.
3. Предложен вариант классификатора объектов горной графической документации.
4. Составлено краткое руководство по созданию и ведению горной графической документации в цифровом виде.
Достоверность и обоснованность научных положений и результатов работы заключается в обеспечении достаточной точности при разработанных способах бинаризации растровых моделей; удовлетворительными результатами исключения искажений на основе предложенных типов трансформации по тестовым объектам маркшейдерской графики; положительными результатами применения иерархических классификаторов, предлагаемых для организации информации горной графической документации.
Реализация результатов работы. Результаты исследований планируется использовать при разработке нормативного документа, регламентирующего создание и ведение горной графической документации в цифровом виде. Результаты исследования внедрены в учебный процесс подготовки специалистов, обучающихся по специализации «Маркшейдерское дело», а также могут быть использованы маркшейдерскими службами горнодобывающих предприятий до принятия новых нормативных документов, регламентирующих ведение горной графической документации в цифровом виде.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на международной конференции «Современные проблемы геомеханики, геотехнологии, маркшейдерии и геодезии при разработке месторождений полезных ископаемых и освоении подземного пространства» (г. Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный горный университет, 2011г.), V Всероссийской конференции «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых» (г. Пермь, ПНИПУ, 2012г.).
Личный вклад автора состоит в постановке и решении задач исследования; в выполнении анализа научно-технической литературы по теме диссертационных исследований; в проведении анализа и сравнения современного программного обеспечения, используемого при создании и ведении маркшейдерской документации; в разработке методики, позволяющей определить необходимые параметры сканирования горной графической документации для хранения и использования ее в растровом, векторном или гибридном (растрово-векторном) виде; в разработке специализированного классификатора объектов горной графической документации.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 4 публикациях, из них 2 в журналах, включенных в перечень изданий, определяемых ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка (84 литературных источников), изложенных на 140 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 33 рисунка.
Автор выражает благодарность научному руководителю профессору кафедры маркшейдерского дела Национального минерально-сырьевого университета «Горный» В.Н. Гусеву, к.т.н., доценту кафедры маркшейдерского дела Национального минерально-сырьевого университета «Горный» Е.М. Волохову, заведующему лабораторией маркшейдерских работ НЦГиПГП Г.П. Жукову за всестороннюю помощь при подготовке и проведении исследований по теме диссертации.
Похожие диссертации на Обоснование технологии создания и ведения маркшейдерской горно-графической документации в цифровом виде
