Создание пространственной модели склада полезного ископаемого

[Введите текст]

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра маркшейдерского дела

Отчет

По дисциплине: Методы обработки маркшейдерско-геодезических данных

Санкт-Петербург,

2013 г.

Аннотация

В данной практической работе представлен отчёт по созданию пространственной модели склада полезного ископаемого. Модель строилась на основе представленного растра с помощью векторизации горизонталей полилиниями, обозначения высоты каждой горизонтали, подгрузки точек с известными координатами х, у, z. Все эти этапы производились в программе «AutoCAD 2004». Посчитан объем модели склада в среде «TGO», а также в программе «CREDO объемы».

Решение маркшейдерских задач на отвале требует привлечения значительного объёма разнохарактерных сведений и их анализа. Применение автоматизированных способов решения помогает значительно повысить эффективность обработки получаемой информации. В связи с повсеместной автоматизацией получения и обработки маркшейдерско-геодезической информации изучение и освоение основных графических программ является потребностью для инженеров маркшейдерско-геодезических служб.

AutoCAD 2004 — это самый широко используемый по сравнению с другими САПР инструмент для 2 М проектирования и 3 М моделирования. Он поддерживает совместимость DWG-формата с другими приложениями Autodesk, плюс обеспечивает возможность использования сторонних приложений для выполнения операций, обусловленных спецификой проекта.

Любой метод работы над проектом легко реализуется в среде AutoCAD. Выполняете ли вы схемы и чертежи, создаете ли сложную трехмерную модель, формируете табличный отчет или спецификацию — работа выполняется в AutoCAD качественно и в кратчайшие сроки. Графические стандарты AutoCAD — единственные действительно ставшие мировыми промышленными стандартами САПР.

Trimble Geomatic Office — это простое в использовании, интуитивно понятное, и гибкое программное обеспечение с многочисленными передовыми и уникальными возможностями. Инструменты визуализации, такие как цифровые карты-подложки и графические окна Режим Съемки / Режим План позволяют пользователю «увидеть» геодезические данные в контексте всего проекта. А мощные возможности управления пространственными данными определяют новый уровень продуктивности и эффективности работы геодезического или инженерного офиса.

Trimble Geomatic Office обеспечивает непосредственную связь между проектированием, измерениями, обработкой и выдачей данных в любом требуемом формате.

Система ОБЪЕМЫ предназначена для автоматизации создания поверхностей и расчета объемов между поверхностями, выдачи текстовых и графических материалов результата расчета объемов земляных работ в строительстве, при ведении календарных графиков добычи и хранения сырья, строительных материалов.

Основные режимы AutoCAD 2004

Центральная часть экрана — это основная рабочая зона, в которой находится видимая часть рисунка (остальные его части могут находиться выше, правее, ниже и левее).

autocad растр модель склад

Рис. 1 — Общий вид основной рабочей зоны AutoCAD

Рабочее пространство — наборы меню, панелей инструментов и закрепляемых окон (например, «Палитра свойств», «Центр управления», «Инструментальные палитры»), объединенных и организованных таким образом, что можно работать в настроенной и удобной для рисования среде.

Ниже от зоны командных строк находится строка состояния, в которой расположены счетчик координат и прямоугольные кнопки режимов: ПРИВ, СЕТКА, OPTO, ПОЛЯРНЫЙ, О-КАДР, OTRACK, LWT, MODEL (рис.2)

Рис. 2 — Зона командных строк и режимов ПРИВ — режим привязки перемещений. Вместо ввода значений координат пользователь имеет возможность задавать точки, привязывая курсор к характерным точками имеющихся объектов (к конечным точкам отрезков, центрам кругов и т. д.)

СЕТКАотображение сетки; Для облегчения построения объектов можно включить отображение сетки на экране или привязку к ее углам. Шаг и ориентацию сетки можно изменять ОРТОрежим нанесения только горизонтальных и вертикальных линий ПОЛЯРНЫЙрежим полярной трассировки О-КАДРвыровнять по объекту

OTRACKотслеживание объектов

LWTпоказать/скрыть толщину линии

MODELпространство модели или листа Порядок выполнения работы:

Исходными данными для создания пространственной модели склада полезного ископаемого являются:

графическая копия с изображением дна склада (в изолиниях) данные тахеометрической съемки склада на определенную дату в виде текстового файла (точки и номер варианта) Исходные данные Для данной работы необходим план склада заданного масштаба (1:2000), полученный в ходе тахеометрической съемки с изображенным рельефом дна и самого склада полезного ископаемого. В соответствии с заданием используется растр «план отвала» (рис. 3) и точки № 12.

Рис. 3 — План отвала Редактирование параметров и свойств слоев Слои позволяют структурировать рисунок, что упрощает управление данными рисунка и различными свойствами, такими как типы линий, цвета и др.

Рис. 4

Слои позволяют группировать однотипные объекты. Например, такие объекты, как вспомогательные линии, тексты, размеры и основные надписи можно разместить на отдельных слоях. Послойная организация объектов позволяет:

Легко подавлять и включать отображение объектов слоя на видовых экранах Разрешать, запрещать и настраивать вывод объектов на печать Назначать цвет одновременно всем объектам слоя Задавать тип и вес линий по умолчанию для всех объектов слоя Разрешать или запрещать редактирование объектов слоя Каждый рисунок включает слой с именем 0. Слой 0 не может быть ни удален, ни переименован. Он предназначен для двух целей:

Обеспечение того, чтобы каждый рисунок включал, по крайней мере, один слой Предоставление специального слоя, связанного с управлением цветами в блоках Пользователь может:

Переносить объекты с одного слоя на другой.

Изменять имя слоя.

Изменять принятые по умолчанию цвет, тип линий и другие свойства слоя.

Возможность переноса объектов может оказаться полезной в случае создания объекта не на том слое или при необходимости перераспределения объектов между слоями. Если свойства объекта не заданы явно, то после переноса он получает свойства того слоя, на котором он теперь расположен.

Свойства слоя можно изменять в Диспетчере свойств слоев или в управляющем списке «Слой» на панели «Слои». Для этого следует выбрать соответствующий значок. Для редактирования имен и цветов использовать управляющий список «Слои» нельзя. Эти операции выполняются только в менеджере свойств слоев (рис.5).

Рис. 5 — Менеджер свойств слоя Для создания слоя необходимо зайти в окно «Менеджер Свойств Слоя», которое открывается с помощью кнопки. В появившемся окне мы можем создавать слои, используя клавишу «Новый», присваивать имя слою, и другие характерные свойства. Можно отключить слой или ввести запрет на его редакцию.

Создание матосновы Для построения сетки матосновы используются режимы СЕТКА (отображение маркерной сетки) и ПРИВ (режим привязки перемещений). С помощью данных режимов устанавливаем в зависимости от масштаба расстояние сетки и делаем привязку перемещений по заданной сетке. Нанесения точек по координатам сетки осуществляется через меню «ТОЧКА». В меня команд вводим координаты одной точки.

Подгрузка растра Добавление:

меню «Вставка» — > «Растровое изображение» .

В диалоговом окне «Выбор файла изображения» ввести имя вставляемого файла или разыскать файл в структуре папок. Нажать «Открыть». «ОК»

Рис. 6

Масштабирование растра — задание масштаба для выбранного растра. Если установлен флажок «Указать на экране», задание параметра будет произведено в командной строке или устройством указания. Если флажок сброшен, масштабный коэффициент задается в диалоговом окне. Масштаб по умолчанию равен 1.

Если системной переменной INSUNITS присвоено значение 0 (без единиц) или если информация о разрешении изображения отсутствует, размеры изображения автоматически преобразуются в единицы AutoCAD. Если в переменной INSUNITS заданы единицы (миллиметры, сантиметры, дюймы или футы), а разрешение изображения известно, масштаб применяется только после того, как определена реальная ширина изображения в единицах AutoCAD.

Поворот — задание угла поворота выбранного изображения. Если установлен флажок «Указать на экране», угол поворота задается после выхода из диалогового окна с помощью устройства указания или вводом значения в командной строке. Если же флажок

«Указать на экране» сброшен, угол поворота изображения задается в диалоговом окне. Угол по умолчанию равен 0.

Щелкаем кнопке Поворот панели инструментов Модификация или в окно команд введем команду Ro. Появится приглашение, предлагающее выделить объекты;

Выделяем объекты ориентацию, которых надо поменять и нажимаем клавишу Enter. Появится приглашение, предлагающее указать опорную точку;

Щелчком выделяем точку, вокруг которой будет вращаться объект или можно указать ее координаты в явном виде. После этого перемещения указателя мыши будет сопровождаться поворотом объекта вокруг опорной точки;

Появится приглашение предлагающее указать угол поворота;

Нажимаем клавишу г, а затем — клавишу Enter;

Появиться следующее приглашение, предлагающее указать эталонный угол;

Specify the reference angle <0>;

Привязываемся к нужной точке: координаты нижней левой точки (X=400; Y=200); координаты правой верхней точки (X=400; Y=600).

Перемещение. Можно переместить объекты, расположив их на определенном расстоянии и в определенном направлении от исходных объектов.

Для перемещения объекта по двум точкам Щелкнуть меню «Изменить» «Переместить» .

Выбрать объекты для перемещения.

Указать базовую точку перемещения.

Указать вторую точку.

Выбранные объекты перемещаются в направлении и на расстояние, определяемые двумя заданными точками.

Для перемещения объекта на заданную величину смещения Щелкнуть меню «Изменить» «Переместить» .

Выбрать перемещаемый объект.

Нажать ENTER на запрос второй точки перемещения.

Значения координат определяют не положение базовой точки, а величину смещения объекта. Выбранные объекты перемещаются на заданную величину смещения.

Для перемещения объектов с помощью растягивания:

Щелкнуть меню «Изменить» «Растянуть» .

Выбрать объекты секущей рамкой.

Секущая рамка должна захватывать по крайней мере одну вершину или определяющую точку объекта. Выбор секущей рамкой осуществляется путем щелчка и перетаскивания мыши справа налево, после чего необходимо снова щелкнуть мышью.

Выполнить одно из следующих действий:

Указать базовую точку и вторую точку для перемещения.

Ввести значения относительных координат смещения в декартовой, полярной, цилиндрической или сферической системе координат. Не следует вводить знак, так как уже предполагается ввод относительных координат. На запрос второй точки перемещения нажать ENTER.

Объекты, у которых хотя бы одна вершина или определяющая точка расположена внутри секущей рамки, растягиваются. Объекты, полностью охваченные секущей рамкой, Перемещаются без растягивания.

Векторизация изображения Первый этап создания модели — это векторизация растра. Таким образом, мы перейдем от рисунка (растра) в 2D изображении к полилиниям, которым можно будет задать высоту и получить 3D картинку.

Полилиния представляет собой связанную последовательность сегментов; все эти сегменты являются единым объектом. Полилинии могут состоять из линейных и дуговых сегментов, а также из любых их сочетаний.

Полилинии используются, если предполагается работа с набором сегментов как с целым. У полилиний можно изменять ширину и кривизну сегментов (такие операции не возможны для простых отрезков).

Пользователь может:

Сглаживать полилинии Создавать многоугольники с помощью замкнутых полилиний Создавать полилинии из контуров перекрывающихся объектов Создание замкнутых полилиний Имеется возможность построения замкнутой полилинии для создания многоугольника. Для замыкания полилинии нужно указать начальную точку последней построенной стороны объекта, ввести з (Замкнуть) и нажать ENTER .

Для построения полилинии из линейных сегментов Щелкнуть меню «Рисование» «Полилиния» .

Указать начальную точку полилинии.

Указать конечную точку первого сегмента полилинии.

Продолжать указание конечных точек для последующих сегментов.

Для завершения построения нажмите ENTER или введите з, если нужно замкнуть полилинию (рис. 7).

Рис. 7 — Векторизация

Создание объемной модели склада

Как уже было сказано, для создания объемной модели надо задать высоты изолиниям. Выделив изолинию, и воспользовавшись функцией «Свойства» с помощью правой клавиши мыши, мы получим окно следующего вида (рис.8):

Рис. 8

Здесь в строке «Уровень» («Elevation») необходимо набрать число, соответствующее высоте выделенной полилинии. Затем «Enter» => «Esc».

Создание проекта в «TGO».

Открыть «ТGО"-подготовка к импорту в расширении «dxf».

Необходимо разбить изолинии дна на отрезки.

Удалить из файла все объекты, кроме изолиний дна.

Сохранить в формате «dxf».

Создаём собственный проект-отвал, но свойства проекта не изменяем.

Всю информацию по шаблону удаляем.

Импорт исходных данных:

точки-другие съёмочные файлы — выборочно — создать съёмочный объект.

в теле формата:[у (восток)],[х (север)],[отметка]ОК.

папка — файл с точками переносится по умолчанию.

импорт данных на «dxf" — файл «AutoCAD"-DVG.DXF.

дополнительный слой — точки.

Работа с DTM LINK

новая поверхность: указание названия, указания точек из файла.

выделение — использовать границы включения «в виде слоя».

построение поверхности дна и структурных линий.

выведение отчётов по объёмам.

Создание поверхности отвала.

Перед построением поверхностей в файле проекта «TGO» необходимо вручную отвекторизовать границу склада (рис. 9):

Рис. 9 — Граница Далее выбираем «Инструменты ->DTMLink-«Новая поверхность», и выставляем параметры необходимые для построения поверхности (рис.10).

Рис. 10 — Параметры новой поверхности Результатом будет множество замкнутых полигонов в виде треугольников (рис. 11).

Рис. 11 — Поверхность дна Рис. 12 — Поверхность склада Третью поверхность получаем как разность двух предыдущих.

Рис. 13 — Разность поверхностей склада Порядок действий:

инструменты — сравнить поверхности.

заполняем поля окна «сравнить поверхности».

Рис. 14

Подсчет объема склада в DTMlink.

Считаем объем двумя независимыми способами:

как разность объемов поверхностей дна и склада.

как объем поверхности «разность поверхностей».

V=Vпов.склад-Vпов.дна=Vразн.поверхностей.

Инструменты — отсчет по объемам.

Рис. 15 — Подсчет объема поверхности Рис. 16 — Подсчет объема дна Разность объемов верха и дна:

V=2 235 139,472−253 080,650=1 982 058,82 м3=1982,06 тыс. м3

Объем поверхности сравнения:

V=1 980 864,436 м3=1980,86 тыс. м3

Сравнение полученных объемов: (1 980 864,436 -1 982 058,82)/ 1 980 864,436 *100=0,06%

Vср=1981,46 тыс. м3

Подсчет объема склада в CREDO

Основной целью создания системы CREDO 3го поколения — является дальнейшее развитие комплексных автоматических технологий обработки материалов изыскания, проектирования объектов строительства для выполнения общего комплекса работ в последовательности «изыскание-проектирование-строительство» и эксплуатация.

Создание набора проектов и нового проекта

Открываем систему ОБЪЕМЫ и создаем новый набор проектов. Для этого выполняем команду «Создать Набор Проектов» в меню «Данные».

Выделяем курсором новый набор проектов, активизируем клавишу F2 на клавиатуре и задаем имя набора «Склад». Теперь в данный набор проектов произведем импорт данных (рис.16).

На панели управления в окне проектов создаем новый узел при помощи кнопок локальной панели инструментов «Создать Узел на следующем уровне». В новом узле создаем новый проект «Верхняя поверхность», для чего выделяем новый узел и нажимаем кнопку «Создать Проект».

Рис. 17 — Импорт данных в проект Рис. 18 — Результат импорта точек Поверхность — создать поверхность — создать в слое.

Поверхность — редактировать поверхность — перебросить ребро.

Рис. 19 -Редактирование поверхности На панели управления в окне проектов создаем новый узел при помощи кнопок локальной панели инструментов «Создать Узел на одном уровне», для этого в диалоговом окне «Верхняя поверхность» нажимаем «Создать Узел на одном уровне» и задаем название «Нижняя поверхность».

Активизируем переключатель «Создать Проект» — Создать проект импортом внешних данных — Импорт DXF — Настроить точки на изолинии (рис. 20).

Рис. 20 — Точки на изолинии Поверхность — Создать поверхность в слое.

Поверхность — Объемы — Между слоями.

Слой 1 — Точки на изолиниях.

Слой 2 — Точки верха.

Рис. 21

Рис. 22 — Объем

Vсклада=1 984 645 м3=1984,64 тыс. м3

Сравним объемы, полученные в программе DTMlink и CREDO: (1984,64−1981,46)/1984,64*100%=0,16%. Погрешность сравнения объемов очень мала и находится в допуске, следовательно, мы можем взять среднее из объемов значение Vср=1983,05 тыс. м3.

Выводы

В результате проведённой работы были изучены такие программные продукты, как: «Trimble Geomatics Office», «AutoCAD 2004», «CREDO объемы». Данные программы целесообразно применять на практике для хранения карт и планов. Программы позволяют не только хранить данные, но и выполнять различные операции с электронной картой и ЗD-моделью, а именно: возможность вывода на печать с хорошей точностью в масштабе, решение различных маркшейдерских задач (вычисление объёмов и других различных операций) и как следствие имеет широкое применение на производстве.