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        構(gòu)建礦山地理信息數(shù)據(jù)的理論與實(shí)踐

        2020-07-31 03:55:24吳祖霞
        安徽地質(zhì) 2020年2期
        關(guān)鍵詞:測繪礦山

        吳祖霞

        (安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊(duì), 安徽黃山 245000)

        0 引言

        礦山地理信息系統(tǒng)是生態(tài)管理監(jiān)測、安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)和框架,包含以下環(huán)節(jié):建立礦山控制測量,構(gòu)建地理信息系統(tǒng)的空間框架;測繪地形圖,測繪與礦山環(huán)境相關(guān)興趣點(diǎn);設(shè)計(jì)*.dwg到GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程,并對(duì)*.dwg進(jìn)行嚴(yán)格的檢查;編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序,對(duì)局部轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證分析,實(shí)施數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

        1 礦山控制測量

        安徽省內(nèi)絕大部分地區(qū)都被AHCORS站覆蓋,使用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)方法建立自己的礦山測量控制網(wǎng),平面系統(tǒng)可以使用觀測解算數(shù)據(jù),但高程精度達(dá)不到要求,故采用水準(zhǔn)測量、高精度的三角高程測量建立高程控制網(wǎng)[1],也可以用似大地水準(zhǔn)面精化方法獲得對(duì)應(yīng)點(diǎn)的高程。整個(gè)控制點(diǎn)(網(wǎng))的觀測、計(jì)算集成度高,不需要人工干預(yù)。

        控制網(wǎng)建立階段盡可能考慮到礦山總體發(fā)展,兼顧巷道或封閉空間地面控制測量。

        2 礦山地形圖測繪

        2.1 全野外數(shù)字化測圖

        先進(jìn)行控制加密,實(shí)施碎部測量,編繪成圖。外業(yè)工作量非常大,大面積測繪時(shí),基本不再采用全外業(yè)實(shí)測成圖方法。

        2.2 航測成圖法

        使用航空攝影測量的方法測圖,是測繪大中比例尺地形圖主流方法,也是目前礦山地形圖測繪的首選。根據(jù)礦山的實(shí)際情況和任務(wù)要求,申請(qǐng)航攝,并根據(jù)航攝是否具有POS系統(tǒng),決定是否做像片控制測量,再做空三加密,實(shí)施立體測圖。

        1∶1000比例尺地形圖像控點(diǎn)精度指標(biāo),分平面和高程部分:平面包括平面控制點(diǎn)和平高控制點(diǎn),相對(duì)臨近基礎(chǔ)控制點(diǎn)(圖上),平原丘陵中誤差限差≤0.12mm,山地高山地中誤差限差≤0.16mm;高程控制點(diǎn)和平高控制點(diǎn),相對(duì)基礎(chǔ)控制點(diǎn)高程中誤差≤0.1m。

        空中三角測量[2],稱空三加密,按精度指標(biāo)執(zhí)行,才能確保自身空三成果和后續(xù)航測內(nèi)業(yè)測圖滿足規(guī)范要求。內(nèi)定向,一般不大于0.010mm,最大不超過0.015mm;相對(duì)定向,不大于1/3像素,最大不超過2/3像素;模型連接較差,ds≤0.06×m像×10-3,dz≤0.04(m像×fk)/b×10-3,其中ds為平面位置較差,dz為高程較差,m像表示像片比例尺分母,fk航攝儀焦距,b像片基線長度。掃描數(shù)字化影像,直接按這些標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)使用數(shù)碼影像時(shí),取公式中ds、dz值的1/2.

        室內(nèi)測圖是指航測內(nèi)業(yè)在模型絕對(duì)定向符合要求后,在模型上判讀測圖,內(nèi)業(yè)盡可能多將數(shù)據(jù)測出來,便于外業(yè)補(bǔ)測和調(diào)繪。按地形圖測繪要求分層分要素測圖:居民地和垣柵、工礦構(gòu)筑物及其他設(shè)施、交通及附屬設(shè)施、管線及附屬設(shè)施、水系及附屬設(shè)施、地貌、植被、地理名稱,內(nèi)業(yè)盡可能使用其他資料注記一些地名,方便外業(yè)開展工作。

        內(nèi)業(yè)測圖后,盡可能進(jìn)行編輯,尤其注意符號(hào)化線型正確使用。將數(shù)字線條圖疊加正射影像,打印輸出供外業(yè)手工調(diào)繪,或制作切片供外業(yè)電子平板調(diào)繪。電子平板調(diào)繪有較大優(yōu)勢(shì),可以定位拍照,相當(dāng)一部分內(nèi)容不需要內(nèi)業(yè)再次重復(fù)錄入。

        “內(nèi)業(yè)定位,外業(yè)定性”明確了航測法成圖內(nèi)外業(yè)的職責(zé)范圍,當(dāng)然更多要求考慮內(nèi)業(yè)工作的優(yōu)勢(shì)及外業(yè)艱辛。外業(yè)調(diào)繪基本以影像為依據(jù),凡地形圖表示的地物、地貌外業(yè)都要一一定性調(diào)繪,內(nèi)業(yè)看不清、判不準(zhǔn)的均需外業(yè)準(zhǔn)確表示出來,甚至需要記錄交匯的數(shù)據(jù)(或?qū)崪y、補(bǔ)測數(shù)據(jù))。

        根據(jù)外業(yè)調(diào)繪和補(bǔ)測數(shù)據(jù),內(nèi)業(yè)編輯成圖,檢查修改。

        2.3 無人機(jī)測圖

        無人機(jī)測繪技術(shù),日臻成熟。可以采用無人機(jī)技術(shù)測繪地形圖,但由于相控加密的困難、相對(duì)定向工作量龐大以及飛行的不穩(wěn)定性,目前還不是首選方案,在日常管理階段可以采用這種技術(shù)進(jìn)行小范圍的地形圖修補(bǔ)測。

        2.4 礦山地形圖編輯處理

        內(nèi)業(yè)編輯使用南方CASS成圖軟件,按獨(dú)立地物DLDW、道路設(shè)施DLSS、地貌土質(zhì)DMTZ、管線設(shè)施GXYZ、居民地JMD、植被土質(zhì)ZBTZ以及注記ZJ進(jìn)行數(shù)據(jù)分層(見圖1)。

        圖1 AutoCAD分層Figure 1.AutoCAD layering

        南方CASS為用戶提供了*.CAS明碼交換文件,包含全部圖形的幾何和屬性信息,為地形圖向GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提供最好的選擇。

        也可以通過FME讀取擴(kuò)展碼的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

        3 創(chuàng)建礦山GIS數(shù)據(jù)

        GIS數(shù)據(jù)執(zhí)行基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫對(duì)位置精度、屬性精度、完整性、邏輯一致性的要求[3]。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)檢,未達(dá)到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換要求的,提交上工序修改完善。

        應(yīng)認(rèn)真分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),找出適用的轉(zhuǎn)換方法。

        3.1 充分利用軟件生成的交換數(shù)據(jù)

        將地形圖數(shù)據(jù)交換文件,以下是*.cas記錄的砼房屋數(shù)據(jù)(局部):

        PLINE

        141111,0.000,N,0

        544223.9736 ,3528961.3994

        544223.2153 ,3528965.5221

        544229.7749 ,3528966.7286

        544230.5332 ,3528962.6059

        C

        E

        ……

        nil

        輔助線和點(diǎn)也要轉(zhuǎn)換,主要是為了解決難以符號(hào)化的數(shù)據(jù)顯示問題。

        3.2 正確使用地物編碼與GIS數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

        表1 地物編碼與GIS分層對(duì)應(yīng)關(guān)系(部分)Table 1.Corresponding relationship between ground object coding and GIS layer(part)

        將表1編寫成編程語言使用的字典,進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

        該字典也是檢查上游數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn),不含地物編碼或地物編碼錯(cuò)誤,都無法實(shí)施數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

        3.3 編寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)

        南方CASS中有8種類型的數(shù)據(jù),有近900個(gè)擴(kuò)展屬性編碼,編程的思路基本相同。核心是8類數(shù)據(jù):點(diǎn)狀地物(POINT)、線段(LINE)、弧線(ARC)、圓(CIRCLE)、復(fù) 合 線 (PLINE)、樣 條 線 (SPLINE)、文 字(TEXT)、特殊地物(SPECIAL),進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)有些細(xì)微的差別,要編寫不同的函數(shù)。

        弧線(ARC)、圓(CIRCLE)、樣條線(SPLINE)需要進(jìn)行插值,才能實(shí)現(xiàn)完美的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

        def patch2cas()##批量生成文件明碼的函數(shù)

        def datatype()##8種數(shù)據(jù)類型判斷函數(shù)

        def insertpoint()##弧線、圓、樣條線插入點(diǎn)函數(shù)

        def cas2gis_dict()##CASS數(shù)據(jù)到GIS的數(shù)據(jù)字典

        def writeGeometry()##寫入幾何

        復(fù)合線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的代碼:

        實(shí)現(xiàn)從*.dwg轉(zhuǎn)換到ArcGIS數(shù)據(jù)的語句如下,

        cursor=InsertCursor(Bpoly,["SHAPE@","GB","TYPE"])

        array=Array([arcpy.Point(544223.9736,3528961.3994),

        arcpy.Point(544223.2153,3528965.5221),

        arcpy.Point(544229.7749,3528966.7286),

        arcpy.Point(544230.5332,3528962.6059),

        arcpy.Point(544223.9736,3528961.3994)])

        polygon=Polygon(array)

        cursor.insertRow([polygon,310300,”砼”.decode(“utf-8”)])

        數(shù)組array中,首尾兩點(diǎn)的坐標(biāo)相同,是面文件的要求;Bpoly對(duì)應(yīng)居民地的面層,未轉(zhuǎn)換之前是空文件;310300,為國標(biāo)代碼,是單幢房屋,建筑材料類型為砼。

        3.4 目標(biāo)數(shù)據(jù)

        全部數(shù)據(jù)要對(duì)應(yīng)到表2中,不使用非標(biāo)準(zhǔn)的圖層和數(shù)據(jù),最終數(shù)據(jù)要經(jīng)過檢查驗(yàn)收。不僅目標(biāo)清楚,而且數(shù)據(jù)數(shù)量也需要比對(duì),由相應(yīng)的函數(shù)來解決。

        表2 GIS分層明細(xì)Table 2.Hierarchical details of GIS

        4 結(jié)語

        礦山地理信息系統(tǒng),有可借鑒的案例,在吸取他人經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),形成自己的特色。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換程序可以對(duì)AutoCAD地形圖成果進(jìn)行某些方面的質(zhì)量檢驗(yàn),是處理CASS數(shù)據(jù)到ArcGIS轉(zhuǎn)換的成功方法。

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