楊艷利

（山西省第三地質(zhì)工程勘察院，山西 晉中 030620）

1 利用計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)設(shè)計(jì)礦山開采圖的機(jī)理分析

礦山開采設(shè)計(jì)制圖中常用的計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)有CAD繪制技術(shù)以及MapGIS制圖技術(shù)，CAD繪制技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，在礦山開采設(shè)計(jì)制圖中主要應(yīng)用范圍是對不同開采設(shè)計(jì)方案進(jìn)行計(jì)算、分析和比較，最后決定最優(yōu)方案。MapGIS制圖技術(shù)用于對礦山空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、檢索、分析和圖形表示。MAPGIS包括了MAPCAD的全部基本制圖功能，可以制作具有出版精度的十分復(fù)雜的地形圖和地質(zhì)圖。同時(shí)，它能對地形數(shù)據(jù)與各種專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化管理和空間分析查詢，從而為多源地學(xué)信息的綜合分析提供了一個(gè)理想的平臺。CAD繪制技術(shù)以及MapGIS制圖技術(shù)合二為一，形成獨(dú)特計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)。

在礦山開采設(shè)計(jì)制圖中，計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)將礦山金屬層、非金屬層與地面數(shù)據(jù)以相同類型的情況表現(xiàn)出來，即用等高線來表示礦山的內(nèi)容。應(yīng)用基于例線來反映礦山中斷層，礦山斷層圖中工程數(shù)據(jù)是實(shí)際斷層的特征數(shù)據(jù)，同時(shí)礦山斷層圖也是實(shí)際斷層按照一定比例縮小的比例圖。礦山斷層圖主要涵蓋著礦山斷層傾角、斷層落差、斷層正逆以及斷層傾向等要素。應(yīng)用陷落柱圖例線來表示礦山陷落柱，陷落柱工程圖中各項(xiàng)數(shù)據(jù)是具體陷落柱特征數(shù)據(jù)，包括短軸長、長軸長、滑移角以及方位角等。應(yīng)用兩條圖例線和中心線來表示礦山中井巷工程，井巷工程圖元素主要涵蓋著巷道的起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)的標(biāo)高、斷面、支護(hù)方式、傾角和終點(diǎn)，是用具體的巷道特征來表示的圖例。在對礦山開采設(shè)計(jì)制圖進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，礦山中井巷工程和礦工程剖面圖特征數(shù)據(jù)存在著聯(lián)系，因此必須要用計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)來輔助計(jì)算。

利用計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)來設(shè)計(jì)礦山開采圖例，在一定的程度上就是借助計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)將礦山的實(shí)際情況以剖面圖形式展現(xiàn)出來，將礦山的三維形態(tài)以平面形式完整地表現(xiàn)出來。

2 利用計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)設(shè)計(jì)礦山開采圖的過程分析

（1）礦山開采空間坐標(biāo)計(jì)算。在建立的計(jì)算機(jī)繪制模型中，將礦山的三維形態(tài)的原始數(shù)據(jù)利用大地直角坐標(biāo)來表示。在大地直角坐標(biāo)系中，X軸表示正東方和正西方、Y軸表示正南方和正北方、Z軸表示正上方和正下方，其中海平面以上、東方以及南方用正數(shù)表示。大地直角坐標(biāo)系中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)是均是礦山實(shí)際數(shù)據(jù)，也就是“第一層”數(shù)據(jù)。然后計(jì)算出礦山等高線和剖切線的交叉點(diǎn)Pd（x，y），在交點(diǎn)Pd（x，y）的基礎(chǔ)上將設(shè)計(jì)的初始剖切點(diǎn)Pa（xa，ya）實(shí)際具體計(jì)算出來，具體計(jì)算公式如公式1所示。

經(jīng)過公式1計(jì)算后，將計(jì)算結(jié)果與等高線組成參數(shù)集合，并按照一定的順序保存在數(shù)據(jù)庫，便于對繪制開采圖計(jì)算時(shí)提取。

最后計(jì)算采集井巷工程的數(shù)據(jù)，在繪制礦山工程圖的時(shí)候，采集井巷工程的數(shù)據(jù)占據(jù)著整個(gè)工程重要的地位。采集井巷工程的數(shù)據(jù)有一定的復(fù)雜性，因此利用剖切面投射點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，首先找到采集巷道水平投射點(diǎn)，然后計(jì)算出巷道中剖切點(diǎn)與投射點(diǎn)之間的距離。最后將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行集合，存儲于計(jì)算機(jī)繪制軟件中，完成礦山開采空間坐標(biāo)計(jì)算。

圖1 地質(zhì)勘探線剖面圖圖層結(jié)構(gòu)

（2）礦山開采設(shè)計(jì)圖的圖層處理。在計(jì)算機(jī)繪制軟件中，Map Objects的文件由包含索引關(guān)系的＊.shx文件、包含屬性信息的＊.dbf文件以及包含地理信息的＊.shp文件共同組成。在礦山開采設(shè)計(jì)圖中，點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)均通過上述文件來表現(xiàn)，一張礦山開采設(shè)計(jì)圖是若干個(gè)圖層疊加的圖件。每一個(gè)開采設(shè)計(jì)圖里均包含點(diǎn)、線、多邊形以及文本信息，單純用點(diǎn)、線、多邊形以及文本信息來表達(dá)每一張開采設(shè)計(jì)圖，會(huì)使得圖件變得雜亂無章，大大降低圖像識別性。因此要對開采設(shè)計(jì)圖進(jìn)行圖層處理，根據(jù)圖形的物理含義以及元素類型，將開采設(shè)計(jì)圖分成兩個(gè)層次，如圖1所示。

3 實(shí)例分析

為了對本文提出的計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)在礦山開采設(shè)計(jì)制圖中的應(yīng)用有效性進(jìn)行校驗(yàn)，進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)。選取吉林省遼源市某礦山，以傳統(tǒng)礦山開采設(shè)計(jì)制圖技術(shù)（人工制圖）和計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)為實(shí)驗(yàn)對象，以原有開采方案為對照標(biāo)準(zhǔn)，對礦區(qū)開采設(shè)計(jì)制圖的質(zhì)量、效率進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。

將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成工作效率、準(zhǔn)確性和對比圖，如圖2、圖3所示，圖中縱坐標(biāo)均為百分比。

圖2 人工模式和計(jì)算機(jī)繪制模式制圖工作效率對比

圖3 人工模式和計(jì)算機(jī)繪制模式制圖準(zhǔn)確性對比

由圖2、圖3可知，計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)制圖的準(zhǔn)確性以及工作效率均高于傳統(tǒng)制圖技術(shù)。

4 結(jié)語

通過分析礦山開采設(shè)計(jì)制圖中計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)的工作機(jī)理、應(yīng)用流程，完成了算機(jī)繪制技術(shù)在礦山開采設(shè)計(jì)制圖中的應(yīng)用研究。目前，計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)在礦山開采設(shè)計(jì)制圖中已得到廣泛的應(yīng)用，并獲得制圖界的廣泛贊譽(yù)。未來，計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)將成為礦山開采設(shè)計(jì)制圖領(lǐng)域中的主導(dǎo)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，計(jì)算機(jī)繪制技術(shù)將會(huì)有更廣闊的發(fā)展空間。