Назначение и структура горно-геологических информационных систем

Выбранная поверхность фиксируется относительно тела Земли и становится поверхностью относимости (называемой также референц-поверхностью). Этим задается система геодезических (географических) координат.Поверхность относимости масштабируется (уменьшается) соответственно главному масштабу карты.Изображение географических объектов с уменьшенной поверхности относимости строгими математическими методами отображается (проецируется) на плоскость или развертываемую без искажений поверхность.На рисунке 3.1 схематично представлена попытка визуализации процесса аппроксимации регулярным эллипсоидом нерегулярной поверхности геоида.Рисунок 3.1 - Нерегулярная поверхность геоида аппроксимируется регулярным эллипсоидом. СК 95Система координат 1995 г. (СК-95) установлена Постановлением Правительства РФ от 28.07.2002 г № 586 «Об установлении единых государственных систем координат». Используется при осуществлении геодезических и картографических работ, начиная с 1 июля 2002 года[7].До завершения перехода к использованию СК правительство РФ постановило использовать единую систему геодезических координат 1942 года, введённую Постановлением Совета министров СССР от 07.04.1996 г № 760.Целесообразность введения СК-95 состоит в повышении точности, оперативности и экономической эффективности решения задач геодезического обеспечения, отвечающего современным требованиям экономики, науки и обороны страны. Полученные в результате совместного уравнивания координат пунктов космической государственной сети (КГС), доплеровской геодезической сети (ДГС) и астрономо-геодезической сети (АГС) на эпоху 1995 г, Система координат 1995 г закреплена пунктами государственной геодезической сети.СК-95 строго согласована с единой государственной геоцентрической системой координат, которая называется «Параметры Земли 1990г.» (ПЗ-90). СК-95 установлена под условием параллельности её осей пространственным осям СК ПЗ-90.За отсчётную поверхность в СК-95 принят референц-эллипсоид.Точность СК-95 характеризуется следующими средними квадратическими ошибками взаимного положения пунктов по каждой из плановых координат: 2-4 см. для смежных пунктов АГС, 30-80 см. при расстояниях от 1 до 9 тыс. км между пунктами.Отличия СК 95от СК 42повышение точности передачи координат на расстояние свыше 1000 км в 10-15 раз и точностью взаимного положения смежных пунктов в государственной геодезической сети в среднем в 2-3 раза;одинаковая точностью расстояния системы координат для всей территории РФ;отсутствие региональных деформаций государственной геодезической сети, достигающих в СК-42 нескольких метров;возможность создания высокоэффективной системы геодезического обеспечения на основе использования глобальных навигационных спутниковых систем: Глонасс, GPS, Навстар.3.2 Картографические проекцииДля удобства восприятия виды картографических проекций описаны в форме таблицы, таблица 3.1.Таблица 3.1 – Виды картографических проекцийНазвание проекцииОписаниеДемонстрацияКоническаяПроецирование координатных линий Земли по некоторому закону относительно внутренней поверхности описанного или секущего конуса. Разрезанный по образующей конус разворачиваетсяна плоскости.ЦилиндрическаяНормализованная картографическая сетка создается на основе проецирования координатных линий Земли по некоторому закону относительно боковой поверхности касательного или секущего цилиндра, ось которого совпадает с осью Земли. Затем выполняется развертка по образующей на плоскость.АзимутальнаяНормализованная картографическая сетка создается посредством проектирования координатных линий Земли на «картинную плоскость» (Q) - касательную к полюсу Земли.ПсевдоконическаяПараллели нормальной сетки изображаются дугами концентрических окружностей, а меридианы — кривыми линиями, симметричными относительно среднего меридиана, который изображается прямой, перпендикулярной к параллелям.ПоликоническаяПараллели нормальной сетки изображаются разноцентренными окружностями, а меридианы — кривыми линиями, симметричными относительно среднего меридиана, который изображается прямой, перпендикулярной к параллелям.4 Построение цифровой модели участка карты в программе«AutoCADCivil 2015»В качестве исходного материала было использовано растровое изображение (результат скан-копии) участка карты произвольной местности. Исходное изображение представлено на рисунке 4.1.Рисунок 4.1 – Исходное изображение участка карты (растровое)Практической задачей явилась необходимость создания цифровой модели участка карты, иными словами ее векторизация. Цифровая модель в отличие от исходной обладает гибкостью для последующих преобразований, более высокой разрешающей способностью – векторной модели карты не грозит эффект пикселизации при масштабировании карты, наилучшим качеством изображения (отсутствие зашумлений, целостность участков и т.д.).Для задачи создания цифровой модели было использовано специализированное программное обеспечение «AutoCADCivil 2015». Описанные далее этапы решения задачи предполагают, что на ПЭВМ уже установлено средство целевое средство проектирования и все необходимые расширения/модули.4.1 Подготовка рабочей средыКомбинацией клавиш CTRL+Nсоздается новый проект. В диалоговом окне выбирается шаблон «_AutoCADCivil 3D (Metric)_RUS.dwt», содержащий интегрированные стили и критерии проектирования в рамках нормативных требований законодательства Российской Федерации. Исходное изображение интегрируется в проект в качестве внешней ссылки (выполняется команда на одноименной панели «Внешние ссылки»). Дальнейшее построение выполняется по трем составляющим групп элементов.4.2 Создание отдельных точекСоздается группа отдельно стоящих обособленных точек. Настоящий процесс может быть автоматизирован с помощью соответствующей установки в окне мастера создания точек, здесь также соответствующее описание для набора («Земля»), рисунок 4.2.Новое множество точек создается вручную с описанием их отметок. При этом важно учитывать значение координаты высоты z, установленное автоматически, которое может расходиться с действительными значениями. Следующим шагом выполняется объединение группы. Для этого выполняется команда «Навигатор – Группы точек – Создать». В открывшемся диалоговом окне «Свойства группы точек» указываются сведения и параметры для группы точек, рисунок 4.3.Рисунок 4.2 – Создание группы точекРисунок 4.3 – Настройка параметров группы точекЗдесь же на вкладке «Включить» отмечается свойство «По совпадению исходных описаний» (это необходимо для назначения заданного имени «Земля» для создаваемых точек в автоматическом режиме), после чего применяется последовательность команд «Ок» и «Применить».4.3 Линии границ покрытий, откосов, сооруженийКаждый линейных объект должен быть обозначен характерными линиями с соответствующими отметками. Выполняется следующая команда с выбором инструмента «Характерная линия - Создать характерную линию», рисунок 4.4. В диалоговом окне по умолчанию уже настроены все необходимые параметры, поэтому никаких модификаций не производится.Следующим шагом задается отметка начальной точки. В рассматриваемом случае примем, что это значение неизвестно. Задачу по назначению начальной отметки можно возложить на средство проектирования, указав литеру «П» (сокр. от Переход) в окне запроса начальной отметки. Таким образом, в дальнейшем система автоматически получит значение точки посредством алгоритмов интерполяции между двумя ближайшими точками на линии. Подобные итерации повторяются необходимое количество раз в зависимости от размерности группы точек. По окончании итераций получены границы всех элементов исходного изображения. Рисунок 4.4 – Команда «Создать характерную линию»4.4 Работа с горизонталямиСплайны, как и линии границ покрытий, обрисовываются характерными линиями (команда на рис. 4.4). Принципиальное отличие – это единство отметки. Горизонтали в форме полилиний сразу переводятся в характерные линии, с предварительным определением координаты z. Выполняется следующая команда с выбором инструмента «Характерная линия - Создать характерную линию», рисунок 4.4.В диалоговом окне настроек отмечается пункт «Стереть существующие объекты», рисунок 4.5.Рисунок 4.5 – Настройка параметров характерных линийПодобные итерации дублируются для каждой горизонтали. 4.5 Создание поверхностиЧертеж теперь содержит все необходимые элементы доя построения поверхности. Выполняется команда «Навигатор – Создать поверхность», рисунок 4.6.Рисунок 4.6 – Команда «Создать поверхность»В открывшемся диалоговом окне выполняется установка параметров для создаваемой поверхности, рисунок 4.7.Рисунок 4.7 – Параметры для создаваемой поверхностиПосле выполнения необходимых настроек, выполняется команда для выбора целевой группы точек («Поверхности – Земля – Определение – Группы точек – Добавить), в нашем случае – это целевая группа «Земля», рисунок 4.8.Рисунок 4.8 – Выбор целевой группы точекТаким образом, системой были получены данные для автоматического построения поверхности. Следующим этапом является добавление структурных линий. Выполняется команда «Навигатор – Поверхности – Структурные линии – Добавить», после чего производится настройка параметров добавляемых линий, рисунок 4.9.Рисунок 4.9 – Добавление структурных линийПосле выбора всех характерных линий, производится выполнение команды «Enter», которое активирует добавление данных, после чего поверхность автоматически перестраивается. Данный этап является завершающим в решении задачи создания цифровой модели участка карты. Полученная цифровая (векторная) модель исходного участка карты представлена на рисунке 4.10.Рисунок 4.10 – Цифровая модель исходного участка картыЗАКЛЮЧЕНИЕПерспектива развития геоинформационных систем в горном деле сопряжена с динамикой стремительного развития информационных технологий в целом. Модифицированные алгоритмы обработки геоданных, усовершенствованные программные и аппаратные средства выводят поколение ГИС на новую ступень развития. Дальнейший рост профессионального интереса к продуктам на основе геоинформационных технологий обусловлен также потребностью в развитии строительного сектора, поиска полезных ископаемых, обработки минерального сырья и освоения новых территорий, развития промышленного направления в горнодобывающей деятельности, решения проблемы локализации крупных индустриальных комплексов, а также разрешения насущного вопроса об экологической безопасности, где ГИС играют приоритетную роль. Таким образом, можно утверждать, что дальнейшее развитие ГИС будет подкреплено не только аспектами технического, технологического и информационного прогресса, но и, главным образом, необходимостью их практического применения в рамках узкого круга задач, для решения которых альтернатив геоинформационным системам не существует. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВА.Д. Иванников, В.П. Кулагин, А.Н. Тихонов, В.Я. Цветков Геоинформатика. - М.:МАКС Пресс, 2001. - 349 с.Интернет-помощник «Хелпикс», [электронный ресурс], режим доступа: свободный / ссылка на источник: https://helpiks.org/4-2130.html (дата обращения: 15.01.19)Портал о бизнесе и ИТ «T-Adviser», [электронный ресурс], режим доступа: свободный / ссылка на источник: http://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Геоинформационная_система (дата обращения: 15.01.19)Образовательный портал Интернет-лекций «Мегалекции», [электронный ресурс], режим доступа: свободный / ссылка на источник: https://megalektsii.ru/s50625t7.html (дата обращения: 15.01.19)Файловый архив студентов «StudFiles», [электронный ресурс], режим доступа: свободный / ссылка на источник: https://studfiles.net/preview/4294261/page:5/(дата обращения: 15.01.19)Чернова И.Ю. Учебно-методическое пособие по курсу «Геоинформационные технологии», «СИСТЕМА КООРДИНАТ 1942 года (СК-42)», ссылка на документ: https://kpfu.ru/portal/docs/F1662326631/metodichka_sk42.pdf(дата обращения: 15.01.19)Образовательный портал Интернет-лекций «СтудБукс», [электронный ресурс], режим доступа: свободный / ссылка на источник: https://studbooks.net/1771897/geografiya/sistemy_koordinat (дата обращения: 15.01.19)