В онлайне: 1 (гостей - 1, участников - 0)  Вход | Регистрация

 
УДК 514.83

Геометризация как основа моделирования пространственно-размещенных объектов


Басова И.А., профессор, Король В.В., ассистент, Устинова Е.А., доцент
Тульский государственный университет, Россия

Рассмотрены основные направления применения методов геометризации для создания моделей пространственно-размещенных объектов

На современном этапе научно-технического развития производств система наук о Земле включает широкий комплекс отдельных подсистем наук о геометрии георесурсов, таких как топография и картография земных участков, геометризация и квалиметрия недр, развивающиеся в настоящее время усиленными темпами. Все эти науки опираются на классические функциональные основы геометрии, включая аналитическую, неевклидову геометрии.

Понятие геометризации в первую очередь связано с определением структуры и форм залежей в недрах Земли (геометрия недр).

Теория геометрии георесурсов в основной своей сущности сводится к изображению на плане местности различных свойств - показателей пространства недр. Этими показателями являются все, что интересует исследователя недр с точки зрения, как теории, так и практики.

Методика геометризации пространственных форм недр к настоящему времени разработана достаточно детально. На практике широко применяются методы изолиний, геологических разрезов и профилей, объемных графиков, моделирования с использованием ЭВМ, что позволяет производить геометризацию различных, даже самых сложных структурных форм.

Геометризация как основа прогнозирования параметров распределения и свойств элементов месторождений полезных ископаемых.

Основной задачей геометризации месторождений полезных ископаемых является разработка методов составления геометрических моделей, наглядно отображающих закономерности размещения структурных и качественных показателей таких месторождений.

Геометризация основывается на положениях об изменчивости признака или совокупности признаков в пространстве.

Эти положения позволяют обоснованно выбирать способы графического моделирования и создавать модели месторождений, адекватные имеющимся геологическим представлениям.

Характеристики изменчивости являются необходимым элементом оценки достоверности определения параметров и запасов, которые, в свою очередь, необходимы для количественного выражения качества геометризации и полученной достоверности модели залежи.

Пути решения проблемы полноты извлечения из недр и комплексного использования полезных ископаемых связаны с повышением уровня маркшейдерского и геологического обеспечения подземной отработки угольных, рудных месторождений, в том числе месторождений с непрерывно-прерывистыми и прерывистым типом оруденения. Такие месторождения характеризуются высокой степенью изменения геологической обстановки.

Результаты маркшейдерско-геологических, горно-геометрических исследований, материалы эксплуатационной и предшествующих стадий разведки являются исходной информацией для выполнения эксплуатационной геометризации с целью эффективного осуществления текущего и оперативного планирования горных работ.

Представительность и достоверность исходной информации зависит от плотности сети наблюдений.

Большой вклад в разработку вопросов геометризации месторождений и обоснования плотности геологоразведочной сети внесли маркшейдеры-геометры: В.А.Букринский, Г.И.Вилесов, В.М.Гудков, В.В.Ершов, В.И.Кузьмин, А.Н.Осецкий, П.А.Рыжов, Е.П.Тимофеенко, И.Н.Ушаков, И.В.Францкий, Е.Ф.Фролов, Б.И.Беляев, В.М.Калинченко, Ю.В.Коробченко, Л.И. Четвериков и др. Тем не менее, вопрос об оптимальных параметрах сети эксплуатационной разведки остается одним из наиболее важных, и интерес к нему постоянно растет [7].

На протяжении нескольких десятилетий еще в Тульском политехническом институте выполнялись работы по совершенствованию методики определения показателей угольных пластов на основе ограниченной геологоразведочной информации и выработке современных решений по прогнозированию расположения угленосных залежей в теле Земли [1, 9, 10, 11]. Доцентом Серегиным Ю.И. была разработана методика оптимизации геологоразведочных систем на основе соединения вероятностно-статистических методов, тренд- анализа и теории информации. Обоснование оптимальной плотности геологоразведочных систем проводилось на основе анализа морфологических особенностей действительных топофункций геологических переменных по данным горных работ с применением геометризации и ЭВМ для моделирования и контроля результатов.

Разработанная методика оптимизации геологоразведочных систем позволяет совершенствовать оценку степени разведанности месторождений, подготавливать информативную геологическую основу проектирования угледобывающих предприятий, выделять шахтные (карьерные) поля и определять их блоковую горно-геологическую структуру с участками первоочередной отработки, прогнозировать нагрузку на очистные забои в каждом блоке, обосновывать горнотехнические выемочных участков, выбирать типы выемочных комплексов [3].

Моделирование загрязнения почвенного покрова. Методика оценки показателей залежи по ограниченной геологоразведочной информации, разработанная Серегиным Ю.И., была обобщена Басовой И.А. и распространена на решение вопросов, связанных с моделированием загрязнения почвенного покрова [2,5,6].

В качестве геометрической модели загрязнения почвы используется поверхность, построенная по дискретным замерам с использованием интерполяции между значениями определения содержания тяжелых металлов (ТМ) в пробах, или топофункция.

Основные свойства топофункции определяются свойствами поверхности топографического порядка. Форма (морфология) топофункций отображает особенности пространственной изменчивости моделируемого признака загрязнения. Степень морфологической достоверности топофункции зависит от количества исходной информации.

Степень достоверности воспроизведения действительной изменчивости пространственной переменной зависит от конкретного содержания практических задач оценки экологического состояния территорий.

Использование результатов геометризации месторождений полезных ископаемых при создании цифровых моделей месторождений. Современное планирование горного производства невозможно без наглядного изображения проектируемых объектов. В настоящее время в практику активно внедряются технологии объемного моделирования месторождений.

В Московском государственном горном университете выполнялись работы по созданию ГИС для моделирования угольных месторождений [8].

В основу дискретной модели сплошной среды было положено блочное моделирование с регулярной структурой из шестигранных призм.

Геологический модуль разрабатываемого комплекса позволяет полностью автоматизировать рабочее место геолога-угольщика и предназначен для использования в геологоразведочных, проектных организациях, на горнодобывающих предприятиях по открытой и подземной добыче полезных ископаемых.

Создание маркшейдерского модуля позволяет автоматизировать рабочее место маркшейдера и обеспечить большую функциональность геологической модели. Основной функцией модуля является создание трехмерной топологической модели горных выработок с их описанием и привязкой к геологической среде и ведение планов горно-графической документации.

Различные проектные организации также предлагают свои услуги в области 3D-моделирования, одной из которых является ООО "Геотехконсалтинг [12].

Составные части 3-х мерных компьютерных моделей месторождений зависят как от исходной горно-геологической информации, так и от решаемых задач. Достоверность объемной модели зависит от достоверности исходных геологических и маркшейдерских данных.

Геометризация технико-экономических показателей для планирования и управления территориями. В работе [4] рассматриваются вопросы применения графических методов геометризации для планирования и управления территориями. Решается задача поиска метода моделирования технических и экономических показателей, пространственно размещенных и достаточно адекватно описывающих реальное распределение, путем построения пространственной сети, которая носит название сеть геометризации.

Графические методы геометризации наглядно формализуют функцию размещения компонента в виде карт размещения показателя, линий показателя равных значений (изолиний) и прочее. В этих случаях для построения функции размещения используют эвристические (субъективные) приемы. Они основываются на получении дополнительных элементов построения.

В условиях развития геоинформационных систем возникает необходимость расширять их направленность не только на совершенствование функций визуализации, построений, конкретных оцениваний, представлений, но и на математические операции с топофункциями, которые описывают рельеф местности, принадлежность участков к категориям, показатели качества почв, различные технико-экономические показатели участков, содержание растительности и т.д.

Библиографический список

  1. Анализ изменчивости горно-геологических условий для подготовки геологической основы проектиров. и строител. шахты "Середейская". Отчет о НИР/заключ.//ТулПИ; научн.руковод. Ю.И. Серегин.- № темы 88-666; №ГР 01880080322; Инв.№ 02900022469.- Тула, 1989.- 54 с.
  2. Басова И.А. К постановке задачи моделирования загрязнения почвенного покрова // Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов: 2-я Всероссийская научно-техническая интернет-конференция / под общей редакцией И.А. Басовой. Тула: ТулГУ, 2012г, С. 34-38.
  3. Басова И.А, Устинова Е.А. Моделирование и оценка изменчивости свойств нерегулярных поверхностей на примере геологических объектов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2015.- 198 с.
  4. Жиляков Е.Г., Татаринович Б.А. применение моделей топофункций в геоинформационных системах. URL: http://dspace.bsu.edu.ru/bitstream/ 123456789/216/1/Zhilyakov%20E.G..pdf. (Дата обращения: декабрь 2015)
  5. Басова И.А. Изменчивость свойств виртуальных (скрытых) объектов.//Изв. вузов, ТГУ, "Экология и безопасность жизнедеятельности".-Москва-Тула,2000.- серия 6.- С.446-448.
  6. Басова И.А., Серегин Ю.И., Кривенков Ю.А. Сравнительный анализ количественных показателей изменчивости морфологии топофункций.// Известия ТулГУ. Геоинформационные технологии в решении региональных проблем. - Тула, 2005.-Вып.2.-с.64-68
  7. Лаврентьев И.Г. Разработка методики оценки горно-геологической сложности на основе геометризации рудных месторождений для рациональной их отработки // Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat. URL: http://www.dissercat.com/.1984
  8. Шек В.М., Конкин Е.А. Открытые программные системы с применением геоинформационных технологий в горной промышленности // Программные продукты и системы 2007, №1. С 18-21
  9. Серегин Ю.И. Разведочная геостатика. В кн: Геология и разведка угольных месторождений. Тула, ТПИ, 1976. С. 14-31
  10. Устинова Е.А., Серегин Ю.И. Генетические причины изменчивости мощности угольных пластов/ Подземная разработка тонких и средней мощности угольных пластов: Сб. науч. трудов/ ТулГУ. -Тула, 2000.- Ч.2.
  11. Методика геологического обоснования при проектировании горнотехнологического комплекса средствами САПР-уголь. Отчет НИР №85-333/ ТулПИ. Тула, 1985. 113 с.
  12. http://geo-tc.ru/ - ООО "Геотехконсалтинг"


 

Разделы конференции »

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.