А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина




Скачать 81.48 Kb.
НазваниеА. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина
Дата публикации09.08.2013
Размер81.48 Kb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Информатика > Документы
УДК 004.94:622.1

А.А. Шоломицкий, С.Г. Джура, ДонНТУ, Донецк, Украина
Компьютерное моделирование открытых

горных разработок
Введение
Характерной особенностью открытых горных разработок (ОГР) являются большие размеры объектов – для крупных карьеров территория горных отводов достигает 30 и более квадратных километров, и в глубину до 500 метров. Это пространство заполнено множеством геологических и технических объектов, которые должны быть представлены в цифровом виде в автоматизированных системах управления горными предприятиями. В этих системахточность и качество решения горнотехнических задач зависит от объектного состава модели и набора допустимых свойств и операций у классов объектов, и между классами.

В литературе и Internet, несмотря на массу ссылок о компьютерном моделировании открытых разработок авторы не встретили описания, на базе каких же теоретических предпосылок строятся модели ОГР и какими свойствами должны обладать эти объекты для того, чтобы с их помощью можно было решать различные задачи. В геоинформатике имеются описания объектного моделирования окружающего мира, например [1,2], однако эти описания начинаются со структур данных и не охватывают всех классов объектов, встречающихся на открытых горных разработках.
Алгебраические основы моделей ОГР
Одной из главных задач маркшейдерской службы на открытых разработках является регулярная съемка (мониторинг) горных выработок. Маркшейдерские съемки дискретно описывают геометрию горных выработок, геологических тел и горнотехнических объектов открытых разработок. В настоящее время, при цифровом моделировании открытых разработок вся информация (маркшейдерская, т.е. метрическая, геологическая и техническая) представляется в дискретной форме в виде конечного множества точек, имеющих различные атрибуты:



где - точка модели открытых разработок.

Для описания открытых горных разработок (ОГР) недостаточно одних точек, точнее если использовать для модели только точки, то , а это недопустимо для представления модели в памяти компьютера. Для того, чтобы конечное множество описывало линейные объекты и изменения свойств модели, необходимо на этом множестве отобразить границы изменения свойств модели. Для ОГР такими границами являются бровки уступов, линии изменения уклона, границы поверхностей и т.д.

На множестве можно построить множество отрезков. Реально для ОГР это количество много меньше, т.к. далеко не все точки образуют отрезки. Отрезки, составленные из точек, образуют множество:



Каждый элемент этого множества состоит из ссылок на пару точек из множества , которые обладают следующими свойствами:



и

верхние индексы при показывают направление отрезка.

Для множества существует булеан (или семейство множеств) , который соответствует совокупности линейных объектов модели ОГР. Линейные объекты представляют собой упорядоченные множества:



где - отношение строгой упорядоченности множества , т.е. бинарное отношение, обладающее свойствами антирефлексивности, антисимметричности и транзитивности.

Линейные объекты, которые разграничивают изменения свойств, на ОГР являются результатом пересечения поверхностей и/или объемных тел, которые представлены совокупностями граней составленных по определенным законам на множестве .

Множество граней можно представить в следующем виде:



где i-я грань определяется тремя ссылками:

,

и которая имеет свойства:

, и

Грань состоит из трех ребер, которые образованы из точек вершин граней:





Для множества существует булеан , который соответствует поверхностям ОГР.

Все геологические тела ОГР и многие выработки моделируются объемными телами. В моделях целесообразнее задавать объемное тело как замкнутую поверхность, состоящую из множества непересекающихся граней:



и

Следовательно, для множества существует булеан , который соответствует объемным телам ОГР.

Условием корректности объемной фигуры является условие не самопересечения граней, входящих в :



т.е. отношение двух граней, входящих в должны порождать только отношение смежности, т.е. тождественности одного из ребер, без учета их направлений (закон коммутативности).

Вторым условием является полное условие рефлексивности для ребер всех граней, которые входят в :



т.е. для всякого ребра каждой грани, принадлежащей , обязательно существует смежное с ним ребро другой грани и обратного направления.

Над всеми этими множествами должны выполняться операции: объединения, пересечения, разности и дополнения.

Объединением двух множеств и является множество , состоящее из элементов и из элементов множества :



Такая задача возникает при пополнении модели ОГР точками новой съемки.

Пересечением двух множеств и является множество , состоящее из элементов, которые принадлежат как множеству, так и множеству :



Для модели ОГР эта операция имеет смысл при сравнении двух моделей, для определения областей, где за какой-то период не было изменений.

Разностью двух множеств и является множество , состоящее из элементов принадлежащих и не принадлежащих множеству :



Для модели ОГР эта операция имеет место при удалении точек из исходной модели перед тем, как туда будут добавлены точки новой съемки.

Дополнением множества является множество:



Дополнением модели ОГР, на определенном этапе, являются точки новой съемки, пока они не добавлены в модель или точки территории, которая еще не занесена в модель.

Такими множествами можно описать геометрический состав модели ОГР и операции над ней, но кроме геометрического аспекта модель имеет объектный аспект[3]. Объект модели ОГР можно представить в виде:



где совокупность - описывает геометрию объекта, причем, т.е. геометрия должна быть задана хотя бы одним из возможных элементов, - множество свойств объекта.

По своему генезису объектный состав модели разделяется на два класса. Первый объекты естественного происхождения – все геологические (объемные) тела и, с некоторым допущением, поверхности



Второй класс – это объекты искусственного происхождения, такие как горные выработки: уступы, траншеи, выемочные блоки и т.д.



Объекты естественного происхождения каким-то образом заполняют пространство ОГР, не пересекаясь, друг с другом, единственное отношение возможно между этими объектами – отношение смежности, когда они имеют общую точку, границу или поверхность:

или или

Алгебру естественных объектов можно представить следующим образом:



т.е. как множество естественных объектов с операцией smk - определяющей смежность объектов, - индекс смежности, 1 – для общих точек, 2 – для линий, 3 – для поверхностей. Задача определения смежных объектов часто возникает при доразведке месторождения, когда по новым данным два объекта объединяются в один, или один объект разделяется на несколько. На множестве естественных объектов допустимы операции объединения, пересечения и дополнения. Хотя если из естественных объектов удалить объекты, связанные с подсчетом запасов и перенести их к искусственным объектам, какими они на самом деле и являются, то для естественных объектов будет определена только операция определения смежности. Но исторически так сложилось, что объекты, связанные подсчетом запасов выделяются на множестве естественных объектов.

Алгебра искусственных объектов может быть представлена следующим образом:



т.е. как множество искусственных объектов и операций объединения, пересечения и дополнения. Так объединение всех искусственных объектов ОГР дает поверхность, которую принято называть «дневной поверхностью» ОГР. Пересечение поверхности уступа на разные даты порождает объемное тело, которое дает объем добытой горной массы. Пересечение этого объемного тела с естественными (или геологическими) объектами даст объемы полезного ископаемого и пустой породы, которые были извлечены его отработке.

Возможны операции пересечения естественных и искусственных объектов, которые имеют конкретный физический смысл. Так пересечение объемного геологического тела и дневной поверхности ОГР порождает два объемных тела, которые показывают, сколько полезного ископаемого было добыто и сколько еще осталось.

Полную модель открытых горных разработок можно определить как алгебраическую систему:



которая определяется множествами соответствующих объектов и операций над ними, и единственной операцией пересечения между множествами (или классами) объектов естественного и искусственного происхождения.
Заключение
Таким образом, на дискретном множестве точек, заполняющем пространство ОГР, возможно построение различных множеств объектов, свойства которых позволяют решать задачи управления горным производством. Сами объекты могут быть построены как на ссылочной основе, так и на объектно-ориентированной основе – по своей сути это просто различные технологии хранения данных.

На рудных и нарушенных пластовых месторождениях, для которых свойственны сложные формы полезного ископаемого, предпочтительнее будет объектная форма представления информации[3]. При объектном моделировании объект содержит всю информацию о себе, это приводит к некоторому дублированию данных для естественных объектов, но устраняет сложную систему ссылок, которую трудно поддерживать в актуальном состоянии при редактировании модели.

Моделирование открытых разработок всегда выполнялось на объектной основе, другое дело – соответствовали ли эти объекты классическим определениям [4]. Чаще всего нет – их поведение и отношение к другим объектам и классам определялось опытом и волей проектировщика. К тому же предметная область моделирования открытых разработок очень сильно отличается от абстрактных объектов [4] или объектов программного интерфейса. Объект ОГР может, как инкапсулировать данные о себе, так и ссылаться на общие данные – главное, чтобы его свойства и поведение отражали бы свойства реальных объектов, и их было удобно и эффективно использовать в системах автоматизированного проектирования.

Такой подход использовался при создании автоматизированной системы маркшейдерского обеспечения (АСМО) открытых разработок [5]..

1. Michael Zeiler Modeling Our World. The ESRI Guide to Geodatabase Design. ESRI Press, 1999, 199p.

2. Laurini, Robert Fundamentals of Spatial Information Systems . - London etc. : Academic Press, 1998 . - 680p., fig. . - ( The A.P.I.C.Series, N.37 )

3. Шоломицкий А.А. Принципы цифрового моделирования открытых горных работ.// Труды ДонГТУ, Серия горно-геологическая, Выпуск 11, -Донецк, 2000, стр.77-85

4. Г.Буч Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++, 2-е изд./Пер. с англ.-М.: «Издательство Бином», СПб.: «Невский диалект», 2000. -560с., ил.

5. Шоломицкий А.А. Опыт эксплуатации автоматизированной системы маркшейдерского обслуживания открытых разработок.//Разработка рудных месторождений, Кривой Рог, 2002, Выпуск № 78, стр. 55-60

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconУчет когнитивного типа мышления в дистанционном обучении Стефаненко...
На решение этого вопроса (учета эмоциональной составляющей и соответственно образа мышления ученика) и направлена эта работа для...

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconПедагогические особенности виртуальных технологий Стефаненко П. В.,...
Системный кризис состояния всего общества на ноосферном этапе развития человечества делает главным не обслуживание этого социального...

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconНоосферное управление рисками: человеческий фактор Ковалев А. П.,...
Дело в том, что по вине человека в настоящее время происходит подавляющее число аварий, и потенциальная невозможность учета именно...

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconНа пути к новой синтагме Ковалев А. П., Откидач В. В., Джура С. Г. (Доннту г. Донецк, Украина)
В статье сделан анализ ситуации поиска и смены парадигм в науке а также формирования новой синтагмы. Анализ проводится по ключевым...

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconПедагогические аспекты информационных технологий на ноосферном этапе...
Системный кризис состояния всего общества на ноосферном этапе развития человечества делает главным не обслуживание этого социального...

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconОлимпиада для студентов старших курсов и выпускников вузов, поступающих в магистратуру
Место проведения: Донецк (Украина), Донецкий национальный технический университет. Адрес: г. Донецк, улица Артёма, дом 96, 3-й учебный...

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconИзложение основного материала
В. С. Головин, Е. В. Мирошниченко (Доннту, г. Донецк, ул. Дзержинского 1, Украина)

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconУкраинская идея как составная часть русской идеи в контексте общечеловеческих...
Веческих ценностей и эволюционного развития всего человечества, идеей, в которой, по мнению автора, ведущее место принадлежит русской...

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconЗакономерности процесса в развитии систем как феномена триединства...
Закономерности процесса в развитии систем как феномена триединства энергетического, информационного и синергетического основа познания...

А. А. Шоломицкий, С. Г. Джура, Доннту, Донецк, Украина iconОсобенности рисков современной цивилизации ковалев А. П., В. В. Откидач,...
У каждой эпохи — свой особый риск. Наша оставляет полмира умирать от голода в буквальном смысле, а девять десятых мира — от голода...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<