CC BY
9
д н
ПК1
L
ляпк2 =
_ ^П-1
ПК1
-ПК2
п п
2 Л, = 2 Я,; <?1 = 0; еп = 0;
о о
где а—длина хорды, м; R — радиус кривой, м; е — сдвиг, мм; Н, h — проектная, натуральная стрелы прогиба, мм.
Сдвиг в любой точке кривой е из натурального в проектное положение равен удвоенной сумме сумм разностей натуральных и проектных строл от начала кривой до этой точки.
При перемещении одной точки кривой на некоторую величину е
стрелы в двух других смежных точках изменяются на величину ,
взятую с обратным знаком.
Сдвиги могут быть не равны нулю только в пределах круговой и переходных кривых. В первой и последней точках, принадлежащих прямым участкам, сдвиги всегда равны нулю.
Оптимизация производится методом дополнительных сдвигов, для чего вычисляются поправки первого приближения — прямым ходом, второго — обратным, третьего — вновь прямым и четвертого — вновь обратным.
Программа позволяет при оптимизации рассмотреть разные варианты выправки, изменяя длину переходных кривых, величину проектных стрел, отклонения величин пр9ектных стрел в соседних точках и, наконец, по одному из принятых условий выявлять вариант с наименьшим суммарным сдвигом. По желанию на печать выдаются результаты по любому варианту. Пример выходных данных приведен в таблице. Программа позволяет получать на Дисплее графическое изображение осей .пути натурального и проектного положения. Желательно использование ПЭВМ типа IBM.
Предлагаемое программное обеспечение для автоматического расчета выправки железнодорожных путей позволяет не только получать расчетные стрелы, но и оптимизировать их с целью уменьшения суммарных сдвигов. Так, в примере (см. таблицу) суммарные сдвиги уменьшились с 2562 до 1760 мм.
УДК 622.271.361.823.3
А. С. Семенова
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Работы над топографическими и геологическими картам» и разрезами, планами горных работ и другими графическими документами являются наиболее дорогостоящими и трудоемкими операциями при проектировании, планировании и управлении на горных предприятиях и в геологоразведочных организациях, а также в строительстве различных коммуникаций.
Технология обработки графической информации, основанная на применении персональных компьютеров и совместимых с ними графических станций в составе дигитайзеров и плоттеров, позволяет не только быстро, с минимальными затратами и высококачественно изготовлять сложные топографические, геологические, строительные и другого вида чертежи, и также хранить любую графическую информацию
9'
131
в закодированном виде на машинных носителях, в СУБД, дополнят, корректировать ее в диалоговом режиме, использовать при решения различных задач. При этом автоматически обеспечивается согласованность масштабов, условных обозначений, цветов изображений, привязка в пространстве координат, требования стандартов различноп-вида на графическую информацию (топографическую, геологическую, строительную, экологическую.и др.), поступаемой из различных источников, но используемых совместно в единых или сопрягаемых математических моделях для решения различных задач. Информация, получаемая в результате аэрофотосъемки или фототеодолитных съемок, также может быть включена в общую систему и после соответствующей обработки оперативно и автоматически поступить любому, в том числе и отдаленному пользователю автоматизированной базы данных
В процессе переработки графическая информация проходит 3 стадии:
I стадия — преобразование графической информации в числовую, ввод ее в ЭВМ, в том числе в автоматизированные базы данных для хранения и последующей передачи для использования в вычислениях.
II стадия — использование для вычислительных операций, при которых определяется длина линий, размеры площадей, производится наложение и совмещение различных планов, например, топографических и горных, другие необходимые действия и вычисления;
III—преобразование числовой информации в графическую, вывод ее на плоттер и изготовление чертежей.
Следовательно, необходимо создание и ведение баз данных толо-' графической, геологической, горной и экономической информации, на основе которых возможно создание и ведение геоинформационных моделей месторождений полезных ископаемых, разрабатываемых горными предприятиями, оценка и прогноз экономических и эколого-экономических последствий горного и других видов производств.
Геоинформационные модели рельефа, ситуационного плана местности и недр позволяют выполнять различные вычислительные эксперименты с разнообразными техногенными объектами (карьеры, отвалы и насыпи пород, трассирование и др.) и их структурными составляющими.
Геоинформационная модель местности объединяет модели рельефа, ситуационного плана и недр и выступает в виде множества некоторых упорядоченных, организованных подмножеств, состоящих из различных объектов 11]:
(М.м} = и М.О.ф, (1)
•7
где (М. м) — модель местности;
\М. О. ijy — / объект, принадлежащий i подмножеству.
Объект определяется системой признаков, которые необходимы для его идентификации, и отношениями между признаками. Выделяются содержательные и пространственные признаки объекта, и, следовательно, модель объекта может быть представлена в виде:
| М.О.) rn = U RmPm, (2)
14
где Rm — отображает 3-мерное пространство с помощью множества векторов (х, у, z) пространственного положения т объекта; Рт — пространство понятийно-содержательных признаков с помощью множества векторов {Но}, характеризующих объект. Модель местности детерминирована, так как она обозначает дискретные предметы местности и носит дискретный характер, так как даже непрерывные объекты могут быть представлены в виде дискретного набора данных.
Таким образом, единицей информации - в "информационной системе является объект. В связи с- разнородностью информации по своему составу информационную базу необходимо разбить на несколько разделов, содержащих однородную информацию, и модели данных в каждом разделе можно представить одинаково. Модель данных в общем виде может быть представлена в виде кортежа [2] :
<АГ д.} = <имя объекта. /?, Р>, (3)
где Я — множество векторов (х, у, г), отображающих пространственное положение объекта; Р — отображает свойства объекта.
Информационная система состоит из баз данных и системы управления ими. Базы данных соответствуют разделам информационной системы и содержат однородную информацию:
— топографический план местности, включающий рельеф местности и геологическую информацию;
— метеорологические данные по этому региону;
— экологические объекты (участки территории, водные объекты и населенные пункты).
Эти БД входят в основной уровень информационной системы.
При проведении вычислительного' эксперимента используются БД I уровня, содержащие информацию, необходимую для описания выбранного процесса. Например, для оценки оптимальных параметров при массовых взрывах в карьере необходимы база данных по видам и характеристикам ВВ и база данных,' описывающих характеристики руд и пород.
Основной проблемой при снятии графической информации является контроль достоверности и точность вводимой информации. При подготовке данных для ввода возникают ошибки при снятии информации с топографического плана с использованием дигитайзера из-за случайных .и систематических ошибок прибора. Систематические ошибки устраняются с помощью программ корректировки. Статистическая обработка данных дает возможность получить уравнение регрессии для поправок кординат х и у
Ох=а+Ьх+схг-,
(4)
Оу=й+ех+1х\
где х, у—координаты, снятые с использованием дигитайзера; Ох, Бу—поправки из-за систематических ошибок прибора.
Для работы с информационной системой используется специальная система меню:
— меню нулевого уровня;
— меню I уровня;
— специальные подменю.
Выбор процесса произбодится в меню нулевого уровня. Меню нулевого уровня позволяет выбрать одну из следующих операций:
— вывод и редактирование графической информаиии; . — вычислительный эксперимент;
— принятие решения и вывод графической информации.
Меню I уровня состоит из нескольких подменю, позволяющих рассчитать характеристики того процесса, который необходимо исследовать.
Программно-методическое обеспечение состоит из 3 частей, соответствующих 3 стадиям переработки-графической информации. Каждая из частей может использоваться самостоятельно или в комплексе, в зависимости от вида решаемой задачи.
Проверка вводимой графической информации производится как с помощью специального программного обеспечения, так и осуществляется визуально с помощью специальных программ вывода графической информации на экран дисплея (пересечение горизонталей, появление сомнительных точек и т.д.) и в системе «AUTOCAD».
Создание всех изображений осуществляется в среде графического комплекса AUTOCAD. Базы данных, в которых хранится графическая информация, используются для формирования сценарных файлов, содержащих программу вычерчивания изображений в формате команд AUTOCAD. Основные графические объекты записываются в виде полилиний. Система «AUTOCAD» позволяет создавать многослойные изображения, каждый компонент изображается в своем слое. Для формирования изображения создается новый слой, в который считы-вается сценарный файл. В базовом слое хранится топографический план местности. В остальных слоях формируются изображения соответствующего процесса (изображения трасс, зон загрязнения местности при проведении взрывных работ и т.п.). Чертежи можно хранить в памяти ПК в виде файлов. Для получения изображений на бумаге необходимо наличие плоттера, но черно-белые изображения с невысоким качеством могут быть получены с использованием принтера. Подготовка чертежа к вычерчиванию производится путем включения и отключения соответствующих слоев с изображениями.
Базы данных информационной системы могут использоваться для создания банков данных по месторождениям с последующим использованием в учебном процессе, дипломном, курсовом проектировании и научно-исследовательской работе.
Разработанная система программных средств позволяет в комплексе решать вопросы оценки последствий ведения открытых горных работ, моделирования экологической ситуации и на этой основе решать вопросы выбора технологий и размещения объектов горного предприятия. Представление информации в виде планов, профилей и других графических материалов является удобным и наглядным.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Семенова А. С. Математическое моделирование влияния объектов горного предприятия на окружающую среду//Системный анализ: Тез. докл. Всесоюзной научной практической конференции.—Свердловск: Центральное правление Всесоюзного научно-технического горного общества, 1991.— С. 182—185.
2. Цикрнтзис Д. Лоховски Ф. Модели данных.— М.: Финансы и статистика,— 1986 — 324 с.
