РЕФЕРАТ

Введение

За последние годы заметно возросла потребность в решении задач, связанных с построением комплексных, разноплановых, гибко связанных между собой моделей пласта, шахтного поля и месторождения. То есть создавать не просто математические модели отдельных параметров месторождения полезных ископаемых, а вычислительно - информационные модели, т.е. связанные между собой произвольным образом различные модели и данные, зависящие друг от друга, и в целом получать виртуальную горно-геологическую модель, учитывающую все наблюдаемые факторы и их взаимодействие между собой. Соответственно, качество решений, принимаемых с помощью такой модели, возрастет. То есть, с учетом всего массива факторов, определяющих горно-геологические условия, есть возможность получить качественно новые результаты и, соответственно, создать автоматизированные системы в тех областях, где горные специалисты оперируют нечеткими понятиями или для решения различных задач используют отличные и несвязанные между собой математические модели.

Цель

Моя задача заключается в том, что бы создать векторную модель геологической карты, с помощью которой можно будет проектировать застройку на угленосных территориях.

Общая часть

Для разработки ГИС угленосных территорий Донбасса было выбрано приложение ArcGis 8.3, т.к. оно содержит более 450 инструментов: для проведения анализа, конвертации, управления данными, геокодирования, динамической сегметации, картографии, работы с растрами; от оверлейных операций, построения буферных зон, инструментов для выявления пространственных закономерностей и управления данными до расширенных возможностей обработки растров, методов интерполяции и оценки качества данных, зональной фильтрации, многофакторного анализа, растровой алгебры, построения и проверки топологии, построения графических схем. Можно выбрать удобный для себя способ выполнения операций геообработки: диалоговые окна инструментов; командную строку (быстрый и эффективный доступ к инструментам); скрипты (поддерживаются Python, Perl, VBScript, JavaScript); модели (блок-схемы, позволяющие автоматизировать рабочий процесс, сохранять и документировать методологии); COM объекты для разработки новых инструментов геообработки и типов данных.

В общем, проектирование ГИС проекта состоит из 4х этапов:

ГИС – поддерживает несколько видов работы с географической информацией (см.рис.1):

1. 1. Базы геоданных – это пространственная база данных, содержащая набор данных, которые представляют географическую информацию в контексте общей модели данных ГИС (векторные объекты, растры, топология, сети и т.д.)
2. 2. Геовизуализация – это набор интеллектуальных карт и других видов данных, которые показывают пространственные объекты и отношения между объектами на земной поверхности.
3. 3. Геобработка - набор инструментов для получения новых наборов данных из существующих наборов данных. Функции обработки пространственных данных извлекают информацию из существующих наборов данных, применяют к ним аналитические функции и записывают полученные результаты в новые производные наборы данных.

• 1) определение цели;
• 2) создание базы данных проекта;
• - сбор данных для проекта;
• - подготовка данных к анализу;
• 3) анализ данных;
• 4) представление данных.

Собственные разроботки

Система реализует информационную модель шахты, построенную как совокупность информационных слоев по объектам шахтного поля:

1. 1. breach_features – класс линейных объектов, содержит геологические нарушения (см.рис.2);
Рисунок 2 - Класс геологических нарушений
2. 2. bed_ featurers – класс линейных объектов, содержит информацию об угольных и известняковых пластах(см.рис.3);
Рисунок 3 - Класс пластов
3. 3. chink_features – класс точечных объектов содержит, информацию о скважинах и стволах(см.рис.2).
Рисунок 4 - Класс скважин и стволов

Геологические нарушения, угольные пласты и пласты известняков, имеют многочисленные разрывы. В среде ArcGis реализована возможность создания линейных объектов состоящих более чем из одного сегмента, однако атрибутивную информацию может нести лишь объект целиком, сегменты наследуют атрибуты от объекта. Для решаемой задачи необходимо присутствие разнородной атрибутивной информации у объекта целиком и у сегментов. Т.е. каждый сегмент (примитив) имеет собственные атрибуты, и является составной частью объекта, также имеющего свои атрибуты. Отсюда следует, что сегменты объекта будут храниться как отдельные записи в классе объектов, а общая информация по объекту как запись в «таблице содержания». Даже при такой векторизации при выделении одного примитива весь объект не входит в выборку

Данные проблемы не могут быть реализованы стандартными инструментами ArcMap. Для их реализации было решено, что все входные данные будут храниться в базе геоданных ArcGIS (см.рис.5), использующая файловую структуру базы данных Microsoft Jet Engine. База геоданных обеспечивает хранение и управление географической информацией в таблицах стандартной реляционной СУБД:

• breach_type – содержит информацию о виде геологического нарушения;
• b_objects – содержит названия нарушений;
• bed_type – таблица-классификатор содержит вид угольного пласта по мощности;
• bed_objects - содержит характеристики пластов;
• chink_ type – содержит определение точки, т.е. ствол или скважина;
• chink_ objects – содержит название скважины (ствола) и его отметки.

Связь этих таблиц осуществляется по общим атрибутам. Используя бизнес правила баз геоданных организованна поддержка целостности базы, обеспечивающая каскадное удаление сегментов при удалении записи в таблице содержания, при помощи классов отношений breach _objects_rel, bed_objects_rel.

А для того чтобы в таблицу класса заносилась информация об принадлежности примитива к объекту, атрибутивная информация, облегчить оцифровку и предупредить ошибки, были созданы макросы, написанные при помощи языка VBA с использованием набора СОМ библиотек – ArcObjects.

ArcObjects - это платформа разработки для таких модулей ArcGIS, как ArcMap, ArcCatalog и ArcScene. Программные компоненты ArcObjects охватывают полный диапазон функциональных возможностей, доступных в ArcInfo и ArcView для разработчиков программ. ArcObjects – это набор СОМ библиотек, при помощи которых можно создавать новые компоненты на основе существующих, которые учитывают специфичность клиентских приложений. Компоненты ArcObjects взаимодействуют, и поддерживают работу каждой из функций управления данными и функции представления карт, общих для большинства ГИС проектов.

COM - это архитектура клиент-сервера. Сервер (или объект) обеспечивает некоторую функциональность, а клиент использует эту функциональность. COM облегчает коммуникацию между клиентом и объектом. Объект может в то же время быть сервером к клиенту и быть клиентом некоторых других услуг объектов (см.рис.6)

При помощи макроса из ниспадающих списков на форме макроса можно выбрать тип пласта и его имя, которые берутся из таблиц bed_type и bed_objects (см.рис.7).

Таким образом при оцифровке пространственного примитива, ему автоматически в таблицу класса объекта будут прописаны идентификаторы типа и имени объекта (пласта)(см.рис.8). Аналогично сделаны макросы для скважин и нарушений.

Подготовленная векторная модель геологической карты данных (см.рис.9) позволит в дальнейшем заниматься анализом данных для подрабатываемых угленосных территориях Донбасса.

1. Геоинформационные системы в горном деле. К.Н. Трубецкой, А.Ф. Клебанов, Д.Я. Владимиров. Институт проблем комплексного освоения недр РАН, г.Москва, НВК "ВИСТ", г.Москва, 1997
2. Гис мониторинга подработанной территории. С.В. Усанов, А.А. Панжин .Институт горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург
3. Разработка геоинформационной системы мониторинга подрабатываемых территории.Грищенков Н.Н., Кулибаба С.Б.Наукові праці ДонДТУ. Серія гірничо-геологічна. Випуск 24. - Донецьк, 2001. с. 167-170
4. The ArcObjects Developer Kit.The Microsoft Component Object Model.Copyright © Environmental Systems Research Institute, Inc.
5. ArcGIS9 Getting Started With ArcGis.Chapter 4.Planning a GIS progect.Scott Crosier, Bob Booth, Katy Dalton, Andy Mitchell, Kristin Clark.Copyright© 1999-2005 ESRI Printed in the United States of America.-С.65-76
6. К вопросу о системе картографических понятий, определений, терминов ГИС. Л.М. Бугаевский, В.Я. Цветков.Журнал "Геодезия и картография". - 2001. - №2. - С. 42-44.