Применение ГИС-технологий в решении горнотехнологических задач Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

сов. При этом заблаговременная разработка мер по нейтрализации возможных осложнений производственного процесса направлена на предотвращение лавинообразного нарастания сбоев и нарушений, ведущих к возникновению аварийных режимов. В результате создаются объективные условия для минимизации рисков, повышения безопасности и ритмичности в работе при плановом уровне издержек производства.

Таким образом, для обеспечения устойчивого роста эффективности и безопасности подземной добычи угля, снижения неопределенности и рисков при ведении очистных работ предлагается перейти к новой модели управления, в которой принятие решений базируется на систематически разрабатываемых прогнозах и анализе факторов неопределенности. Для этого предлагается использовать имитационное моделирование процесса очистной выемки, которое в сочетании с экспертно-аналитическими моделями трудовых операций и методами операционного анализа позволяет заблаговременно получать необходимую прогнозную информацию с представлением результатов анализа в вероятностной форме, ггш

— Коротко об авторе -

Федоров В.Н. - канд. техн. наук, Институт Угля и углехимии СО РАН, г. Кемерово.

© О.Л. Пястунович, 2008

287

УДК 004

О.Л. Пястунович

ПРИМЕНЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙВ РЕШЕНИИ ГОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

~П настоящее время геоинформационные системы (ГИС) по-

М.М зволяют решать широкий спектр задач во многих областях науки и социальной сферы. В частности, ГИС-технологии достаточно широко применяются для решения горно-технологических задач.

ГИС в горной промышленности обеспечивают решение следующих задач:

• использование необходимых инструментов для ввода, визуализации, редактирования и геообработки, пространственного анализа, контроля и вывода информации;

• надежное хранение данных;

• экспорт - импорт информации;

• осуществление контроля доступа к информации и управления данными;

• масштабируемость архитектуры.

Кроме того, интеграция ГИС и систем управления базами данных (СУБД) позволяют собрать в одном месте большой массив разнородной пространственной информации по объекту исследования и предоставляют наиболее удобные инструменты для ее анализа и последующей визуализации данных.

В Институте угля и углехимии СО РАН создана ГИС «Кузнецкий угольный бассейн». Созданный комплект электронных карт на территорию Кемеровской области и Кузнецкого угольного бассейна дает возможность проследить взаимосвязи между различными геологическими процессами, отследить степень разработанности угольных месторождений и т.п.

Кузнецкий угольный бассейн, как объект исследования, обладает различными характеристиками, которые необходимо учитывать при решении тех или иных горнотехнологических задач: геология угольного бассейна, гидрография, транспортные пути, административно-территориальные образования и т.п. Таким образом, наличие большо-

288

го массива разнородной информации по предмету исследования часто приводит к серьезным проблемам анализа данных при решении горно-технологических задач. Вариантом решения данной проблемы является разработка единой ГИС по Кузнецкому угольному бассейну.

В основе ГИС используется базовая геолого-промыш-ленная карта Кузнецкого угольного бассейна масштаба 1:100000. Разработка угольных месторождений обуславливает использование картографического материала разного масштаба и проекции на территорию угольного бассейна. Различие картографических проекций приводит к решению задачи согласования с базовой основой дополнительных источников пространственных данных для адекватного восприятия информации. В качестве основной картографической проекции в ГИС используется «Долгота/Широта», датум Пулково 1942. Именно базовая карта представляет собой единый источник сведений, использование которых обеспечивает согласованность информации. Подключение специализированных баз данных к базовой карте обеспечивает расширение возможностей накопления, хранения и поиска геоинформации.

Массив информации, представленный в ГИС, загружен в табличное пространство СУБД Oracle Spatial. Каждый пространственный объект в ГИС имеет позиционные и семантически характеристики, представленные в атрибутивных таблицах. Между таблицами существует связь, которая обеспечивается присвоением уникальных адресов объектам. Например, номера геолого-экономических районов соответствуют официально закрепленной номенклатуре геолого-экономических районов Кемеровской области. Для шахт и разрезов введены уникальные номера, которые позволяют закодировать под одним номером несколько пространственных объектов, принадлежащих к одной шахте или разрезу. При этом производиться двойная кодировка: под первым идентификатором кодируется запись в БД, второй идентификатор обеспечивает кодировку объекта внутри геолого-экономического района (рис. 1). Одновременно происходит связка таблиц. Таким образом, обеспечивается неизбыточность информации, что способствует однозначному поиску в базе данных.

Оперативный доступ к данным, их последующая обработка и анализ осуществляются с помощью геоинформационного подхода.

289

Jig File Edit Grid SQL Editor Create Database Tools View DBA Debug Team Coding Windmw Help

* ft П » I^iin-I a - ь - ь ^ * A. A «default»- -

| SPATIAL_ADM@ICC_DBMS. KEMSC. RU

: |S2MDRT_8518$

: HMDRT_852D$ |-Ш M D RT_8 542$ ! 0Ш MDRT_8555$ | SMDRT_856A$ HOIMDKT"_059B$ ¡■■ОПЭ MDRT_86AF$ )■ 0Ш MDRT_8603$ (•••Ш MDRT_8618$ OS MDRT_862D$ I SMDRT_8640$ !-iiMDRT_aBG3$ |~S3 MDRT_8676$ !■ ЦЦ M D RT_8 6 8A$ (-Ш MDRT_869C$ i 11MDRT_872A$ hliMDRT_8744$ !■ HMINE^AREA ! US NONDISMEMBER ; 0Ш OBJECT_CLASSE \B PIPELINES : Ш PIPE LIN E_SERVI( | в PLEATED_STRUi ! 0Ш PO LI CY_AD MI N_E : m PROSPECTIVE_E !• Ш RAILWAY [•■■iilREUEFJJNE )■ 0Ш RE LI E F_PO I NT

В RE LI E F_PO LYGOI ! |HRF_SUBJECTS \Щ RIVER_BASIN l-Ш RIVERS ! 0E : Hi ]-Bi \Si : И^ HUE hli : ИГ

n

EA_LOWER_CAI

ETTLEMENT_Pl

ETTLEMENT_PI

MALL_RIVER

OCIAL_ECONON/

QCIAL_ECQNOtV

U IT

0 - E | G Д С <? m I fe -MINE_AREA: Created: 2D.Q3.2D07 10:38:48 Columns | Indexes | Constraints | Triggers

Last DDL: 23.05.2007 1 A:54:19

Data | Scripts | Grants | Synonyms | Partitions | Subpartitions | Stats/Size | Referential | Used E K C" Sort by Primary Key

'| Policies |

•4>ID MINE_AREA_ID INTO_GER NAME

GEO_ECONOMIC_REGiON^ID GEOM

|SPATIAL_ADM@ICC_DBMS.KEMSC.RU \ stg SQL Editor | % Schema Browser Щ Output I

68 1 участок Кедровский 3(2003 8307,

73 1 участок Низовский IV 4(2003 8307.

112 Тарсьминское месторождение 10(2003 8307.

375 шахта Высокая 20 (2003 8307:

323 Среднетерсинская площадь 17 (2003 8307,

322 участок Титовский 1 17 (2003 8307,

203 разрез Краснобродский 14(2003: 8307.

198 разрез Шестаки 13 (2003 8307:

197 разрез Шестаки 13 (2003 8307,

266 участок попе шахты Беповская 16 (2003 8307,

264 участок Карагайлинский 3 15(2003: 8307.

177 участок Убинский 1 11 (2003: 8307:

447 участок Мысковский 24 (2003: 8307,

462 участок Усть-Мрасский 25 (2003: 8307,

407 участок Разведчик 23(2003: 8307.

357 шахта Байдаевская 19 (2003 8307:

353 Западно-Чичер&аевская площадь 18 (2003 8307,

382 участок Березовский Северный 22 (2003 8307,

87 участок Ушаковский III 8 (2003 8307.

104 участок Воскресенский 9 (2003 8307:

88 участок Уньгинский 8 (2003 8307,

84 участок Курундусский 5 (2003 8307,

16 участок Низовский 5 2(2003: 8307:

17 2 участок Низовский Западный 2 (2003: 8307:

2 2 участок Щербиновский 1 (2003: 8307,

s С |CAPS |NUM I INS

119 ИЮНЯ 2007 Г.

Рис. 1. Общий вид таблицы с двойной индексацией

Рис. 2. 3Б модель оползневых явлений

ГИС включает в себя 72 слоя, однако их количество может меняться с учетом потребностей пользователя и решения конкретных задач. Например, можно выделить из слоя «Участки шахтных полей и разрезов» объекты действующих шахт и разрезов и сформировать новый слой карты, который будет соответственно содержать всю атрибутивную информацию слоя-родителя.

291

Рис. 3. Фазовый портрет угольного предприятия

Кроме описанного выше, в ГИС происходит интеграция с данными дистанционного зондирования. В настоящее время собрана мозаика на территорию Кузнецкого угольного бассейна. В базе данных храниться 198 космических снимков разного разрешения. Использование космических снимков позволяет актуализировать векторный картографический материал, создавать новые имитационные модели поверхности, расширяет возможности пространственного анализа и визуализации данных. Представление различных ситуаций в динамике позволяет оценить варианты развития событий. Особенно это важно для предупреждения возможных аварийных ситуаций, связанных, например, оползневые явления. Анимационные карты позволяют предвидеть ход процесса, а объемно-перспективные изображения помогают раскрыть картину событий (рис. 2).

Сопоставление различных информационных слоев позволяет создавать серии тематических карт, с помощью которых можно проводить классификацию объектов и районирование. Использование определенных алгоритмов позволяет получить серию принципиально новых данных. Например, получение фазового портрета для угольных предприятий Кузбасса на основе энтропийного анализа (рис. 3) [1, 2].

Таким образом, разработанная ГИС Кузнецкого угольного бассейна позволяет решать широкий спектр горнотехнологических задач, используя как встроенные механизмы работы с данными, так и подключая специализированные программные модули.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Логов А.Б., Замараев Р.Ю., Логов А.А. Анализ состояния систем уникальных объектов / Вычислительные технологии, том 10, №5, 2005,- с.49-53.

2. Логов А.Б., Замараев Р.Ю., Логов А.А. Алгоритмы энтропийного метода анализа для отображения свойств объекта в фазовом пространстве / Вычислительные технологии, том 10, №6, 2005,- с.75-81. ИИЗ

— Коротко об авторе -

Пястунович О.Л. - Институт угля и углехимии СО РАН. --© С.Е. Попов, 2008

293