对计算机地质制图中若干问题的探讨.pdf

第 2期 2 0 0 7年 6月 矿 山 测 量 MI NE SURVEYI NG No ． 2 J u n ． 2 0 0 7 对计算机地质制 图中若干问题 的探 讨 张志斌 ， 刘 建平 1 ．开滦 集 团 赵 各庄矿 业公 司， 河北 唐 山0 6 3 1 0 2 ； 2 ．开滦 集 团 唐 山矿 业公 司。 河北 唐 山0 6 3 0 0 0 摘要 对当前煤矿计算机地质制图中存在的若干问题进行剖析 ． 主要有地质制图人 员缺乏对地质图 的了解、 计算机制图降级为地质描 图、 专业地质制 图软件存在 的不完善等方面 并对专业地质制 图软 件开发提 出几点意见等。只有 密切地联 系矿井地质实际情况， 才能开发 出一线地质工作者爱用的、 好 用 的专业 地质 制 图软 件 来 关键词 计算机；地质专业；制图问题探讨 中图分 类号 1 2 0 9 文献 标识 码 B 文章 编号 1 0 0 1 3 5 8 X 2 0 0 7 0 2 0 0 4 4 0 2 煤矿计算机地质制图是近十年来发展较快的新 技术， 这项技术在煤矿普及率较高， 但各煤矿之间还 是存在一定的差距 。 有的煤矿起步较早 。 有 的煤矿起 步较晚 从软件方面来看 ． 有通用的制图软件 A U T O ． C A D等 ， 也有专门为地测专业开发的软件如煤 炭科 学研究总院西安分院开发的 MS G I S 煤矿地测信息系 统等。但是不论起 步早 晚． 还是专 门的地质制 图软 件， 目前煤矿计算机地质制图水平 。 实际上尚处在计 算机描图 、 半描图阶段 ， 距离真正的地质制图还存在 较大 的距离 ， 原 因是多方 面 的 ． 有 地 质 对 象 的特 殊 性 方 面的 ． 也 有是 开发 人 员 对 煤 矿 地 质 工 作 缺 乏 了 解 的原因， 等等。煤矿计算机地质 制图仍需要进 行深 入研究 、 不 断探索 ， 还需 要走 相 当长 的路 。 1 当前计算机地质制图中存在的问题 1 ． 1 制 图人 员缺 乏 对地质 图的 了解 由于计算机制 图人 员大 多数从事 过绘 图员工 作 。 他们的工作方 式还沿袭着过去从事描图时那种 工作 方式 ． 而 且 最 关 键 的 一 点是 缺 乏对 地 质 图 的 了 解。大家都知道地质 图主要有地质剖面图 、 水平地 质切面图和煤层底板 等高线 图三大类图 。 这三种 图 之间存在有平剖对应关系。 只要对 一种图件进行修 改。 其它两种图件就有可能也需要进行修改更新 ， 否 则就会造成图件之间不吻合的问题 。 多煤层矿井还存在有一个煤层底板等高线修改 后 ． 上下煤层底板等高线也要 同步修改 的问题 。由 于对地 质 图 的缺 乏 了解 ， 也 可 能 出现 图件 之 间 不 吻 合的问题。 另一方面 由于煤矿生产 的需要 ， 地测部 门会提 供单一工作面地质图 、 采区地质图 、 专门为区域设计 44 提供的地质图等一系列地质 图件 。 这 些地质 图件数 量较 大 ， 不 但增 加 了地质 制 图人 员 的工 作 量 ， 还会 造 成这个图修改 ， 另一个图没修改 的问题 。 造成整个地 质图系统的不吻合。有时这种不吻合 。 还会造成很 大的麻烦 ， 如分不清哪个图是已修改的 ， 哪个 图还没 有进行修改更新。 1 ． 2 计算机制图降级成计算机描 图 由于真正的计算机地质制 图存在较 高的难度 ． 专用地质图制图软件尚不成熟 ． 较多煤矿计算机制 图实际上处于计算机描图阶段． 绝大多数图绘 制还 离不开手绘地质图 。 其制作程序往往是用数字化仪 把 手绘 图扫 进 电脑 中去 ， 然 后 进行 美 化 ， 对 图件 中文 字 重新输 入 。这样 的过程实 际 上 就是 把 手 写稿 变 为 印刷稿的过程。并没有从根本上解决地质制图过程 中自动化 、 信息化 问题 ， 也 没有提高地质制 图的质 量 、 效率 。 反而增加了地质工作的工作量 。 1 ． 3 专 业地质 制 图软件 不 完善 专业地质制图软件不完善不仅包括软件本身不 完善 ， 还包括软件售后的培训 、 软件使用过程 中的反 馈 和软件 升级 不完 善 。 软件 本身 不完 善是 由于软 件 开发 过 程 中缺 乏 长 期从事生产矿井地质工作 的工程技术 的参 与。 仅凭 几个懂得计算机软件开发加几个从学校毕业不久或 者虽在煤矿工作过但工作时间不长的几个 人是很难 开 发 出符 合 煤矿地 质 制 图的好 软 件 来 的 。其结 果 必 然是开发的软件 不符合煤 矿工程技 术人员使 用习 惯 ． 在使用中不方便 不好 用。另一方面矿井技术人 员 迫切 需要 解 决 的功 能 没 有 得 到 开 发 。 或 者 开发 起 来有一定难度。目前所有的专业地质制图软件均存 在 着这 样 那样 问题 。 维普资讯 第 2期 张志斌等 对计算机 地质制图 中若干问题 的探讨 2 0 0 7年 6月 软件售后服务问题也是存在着严重的缺陷。由 于人力 物 力所 限． 软 件 升级 缓 慢 ． 软件 中 出现 的 B U G， 得不到及时修改 ． 从生产一线反馈来的对软件 功能方面的要求不能及时或没有能力开发。售后技 术培训由于种种原 因不能有效地开展． 专业地质制 图软件在地质人员 中使用仍不太普遍． 这除了售后 技术培训不到位外 ， 计算机硬件设施不到位也是非 常重要 的原 因之一 。 2 对专 业地质 制 图软件 开发提 出几点意 见 2 ． 1 要 立足 于煤 矿地质 制 图 实际 衡量一个软件好用不好 用的一个标准． 应该是 它是否方便煤矿地质工作人员使用。以绘制地质素 描图为例 ． 地质素描图主要包括有井筒 、 煤巷和开拓 地质素描图三类。其中以绘制煤巷和开拓地质素描 图居多。做地质素描首先要 画巷道剖面 图． 一般 用 测点之间的水平距离和测点标高作为原始数据来绘 制的， 而大多数的专业地质制 图软件都是 采用测 点 的 X Y Z坐标数据 进行绘制的。这表面上制 图软件 使用测点坐标精确 ， 实际上在实际操作上是不 方便 的． 尤其是对断层点要求用坐标是不现实 的。实际 绘制也不可能先把断层点坐标算出来然后才用计算 机制图。另外实际地质观察点上并没有测 点控制， 在实际测 量 时往往 是 由地 质 人员 用 罗盘 测 量 出巷 道 坡度 ． 用皮尺测量 出巷道的斜 长来确定地质观察点 位置的。 一 个好 的地 质 制 图软 件 必 须 具 备 有 手 绘 功 能 ． 这样才能符合地质工作习惯 。比如采用手写板绘制 煤层顶底板 、 对参数不全的断层绘制 可以通过对区 域地质的研究和掌握． 对断层的产状要 素进行合理 的推测 。当然在绘制中要求专业软件在工具栏 中 提供相应的工具如量角器 、 比例尺等。以方便使用。 2 ． 2完善 图层 管理 功能 包括 A U T O C A D等专业地质制图软体都有 图层 管理， 完善 、 充分利用好图层管理功能不但可以提高 地质制图效率． 更重要 的是还可 以提高地质分析的 效 率 。大 家 知道 ， 地 质 图之 间是 有联 系 的 ， 对 于多 可 采煤层来说 ． 一个煤层底板位置修改后 ， 上下煤层底 板等高线也应该进行相应的调整 ， 即时没有地质 资 料也可以假设在某一个区域范围， 上下煤 层之 间层 间距保持不变 ． 进行整体平移。 利用 图层管 理 可 以简 化 矿 井 地 质 制 图 ， 提 高 制 图效率 。可 以把一 个煤 矿视 为一 张地 质 图。而 把 每 一 个煤层底板等高线图作为一个图层。在出图的时 候 ， 可以通过开关 图层 的方法来选择 出哪一个煤层 图。不但如此， 在修改 图纸时也会更为方便。大 家 知道， 对不同煤层而言 ． 同一标高的底板等高线不能 相交， 利用这一原则， 打开上下煤层底板等高线的图 层 ， 可 以非 常方便地进行检查 ， 从 而对图纸进行 修 改 。 在具体操作 中， 可以把巷道系统 、 通 风系统 、 运 煤系统等分别放置在独立的图层 中， 便于管理。 一 个矿 井一 张 地 质 图 ． 利 用 图 层 管 理 可 避 免 图 纸更新 不 同 步 问题 。在 需 要 提 供 某 一 工 作 面地 质 图 、 采 区地 质 图 和某 一 区域 地 质 图时 可 以从 这 一 张 全矿井的地质图中切割 出来。在实 际操作过程中． 可能切割比较麻烦。但 比一张一张地单独绘制应该 快得多。在专业软件开发中也可 以开发 出图纸切割 工具来 。 2 ． 3应做 到 平剖联 动 、 煤煤联 动 平面图与剖面图是有联系的。上下煤层底板等 高线图之间也是联系的． 修改它们中的一个 ． 其它图 纸一般也应相应进行调整。专业地质制图软件应该 有这方面功能。有些专业软件开发人员认为 ， 具备 这一功能必须建立三维地质模型． 但建立三维地质 模型谈何容易 ． 地质体 太复杂 了， 再加上断层 的切 割 ， 褶皱的出现 ． 在一个矿井建立有意义的三维地质 模型确实不易。 但如果仔细对矿井地质人员修改地质图的过程 进行深入研究 ， 就会 发现他们 是如何进 行修改 的。 他们在没有三维地质模型的情 况是怎样修改 的。计 算机把这一修改过程模拟出来应该不是太 困难的事 吧修改完煤层底板等高线 ， 然后保持 未修改前 的 与上下煤层的层间距 ． 移动上下煤层的底板等高线。 修改完底板等高线 ． 然后对相应 的剖面图、 水平切面 图进行调整使它们保持一致。 2 ． 4要 具有 自动提 取 功能 一 个 成 功 的专 业地 质软 件 就 必须 具 有 自动 提 取 功 能 。 从地质素描图上可以自动生成一定间距的整点 标高 点 ． 对 不 沿 底板 掘进 的 巷道 可 以根 据 附近 的钻 孑 L 、 巷道见煤点煤厚资料进行 自动推测 ， 插入底板标 高点 ． 见断层点能 自动算 出坐标数据， 便 自动存人数 下转第 5 3页 4 5 维普资讯 第2期 满树徐 G P S定位中的误 差源及消弱措施 2 0 0 7年 6月 地球 的影 响 包 括 地 球 自转 ， 相 对 论 效 应 和地 球 固体 潮 汐 。 G P S定位中卫星位置的计算是在与地球相固联 的协议 地球 坐 标 系 中进行 的 ， 卫 星 的位 置 在信 号 到 达 地 面时 已 因地 球 的 自旋 转 而 发 生变 化 ， 因 而 必须 对卫 星坐标 作修 正 。 相对论 效应 包括 地球 与卫 星 间 的相 对 运动 而 产 生 的狭 义相 对论 影响 和地 球 引力 所致 的广 义相 对 论 影 响 为 消 除这 种 影 响 ， 除将 卫 星 钟 进 行 频 率 调 整 外 ． 尚需对残余误差进行模型改正。 地球固体潮汐系因摄动天体 太阳， 月亮 对 弹 性 地球 的 引 力 作 用 而 使 地 球 表 面 产 生 周 期 性 的涨 落 。它使地球 在地心与摄动天体 的连线方 向伸长 ， 与连线 垂直 方 向趋 于 变 平 ， 从 而 使 测 站 的 实 际 坐标 随时间作周期性的变化 。其修正可采用相关地球动 力模 型进行。 8 地 面环境 的影 响 地面 环境 的影 响包 括 来 自地 面 和空 中的 有意 或 无意的电磁波干扰， 以及 地表 环境产生 的多路径效 应 Mu h i p a t h 的 影 响 。实 际 上 ， 远 在 空 中或 太 空 的 G P S导航 中也 同样存在 多路 径影 响， 如飞机导航 和 航天 器对 接等 ， 另外 ， G P S信 号从 卫 星 向外 发 射 时也 可能 被 G P S卫 星 自身反 射而 形成 多路 径影 响 。 消 除和对 抗 电磁波 干扰 的 有效 途 径 在 于改 进 或 改变天线的设计 ， 如相控 阵列天线等 ， 此处不作详细 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 夺 上接第 4 5页 据库中， 方便进行煤层底板等高线 的修改。 专业 地 质软件 还应 该 开 发查 询 功 能 。诸如 在 底 板等高线图上 ， 鼠标指 向某一巷道 ， 图上马上调 出这 一 巷道 的地质素描 图来 ， 以供查 询。鼠标指 向某一 断层 ， 则显示 断 层 的坐标 、 断层 要素来 。 2 ． 5 要具 有 自动 生成地 质剖 面 、 水 平切 面 图的功 能 专 业 地质软 件还 要开 发 出具 有 自动 生 成 任 意方 向上地质剖面 、 任意标高的水平切面图来 ， 以满足 日 益严 峻 的煤 矿安 全形 势 的需 要 。对 掘 进 巷道 、 采 面 、 水平 方 面上地 质构 造延伸 情 况进行 及 时预测 。 3 结 语 专业 地质 软 件 的开 发 是 比较 复 杂 的 ， 它 涉 及 到 地 质专 业 的方 方 面面 ， 不懂 矿 井地 质 工作 实 际流 程 ， 仅 靠从 书本 上 学 到 的 那 么 一 点 地 质 知识 是 不够 的 。 叙 述 。多路 径效应 可被 认 为是 一种 比较 特殊 的系统 误差或粗差 ， 因不易于被模型模拟或消除， 因而在定 位 中往往 被忽 略 ， 或 在选 点 过 程 中避 开 易 产 生 多路 径效 应影 响 的环境 。 3 结 语 随着现今信息化 、 数字化的快速发展 ， G P S卫星 定位 技 术 的应 用 也 会 越来 越 广泛 ， 对 G P S卫 星定 位 精度的要求会越来越高 ， 所 以对各种影响 G P S定位 精 度误 差进行 更 深入 的研 究 ， 总结 出更好 的方 法 ， 对 今后 G P S定 位 的发展 将具 有深远 的 意义 。 参考文献 [ 1 ] 刘经南 ， 陈俊 勇等 ．广域 差分 G P S原理 和方法 [ M] ． 北 京 测绘 出版社 ． 1 9 9 8 ． [ 2 ] 周 忠谟 ， 易杰军 ， 周琪 ．编著 ， G P S卫 星测 量原 理 与应 用[ M] ．北京 测绘 出版社 ， 1 9 9 7 ． [ 3 ] 刘基 余， 李征 航等 ．全球 定位 系统原理及 其应用 [ M] ， 北 京 测 绘 出版 社 1 9 9 5． 作者 简介 满树徐 1 9 7 3一 ， 男 ， 汉族 ， 中共党 员 ， 河北 省唐山 市滦南县人 1 9 9 6年 毕业 于辽宁 工程 技术大 学测 量工程 系 ； 1 9 9 6年 7月至今在河北省第二测绘院工作 ， 现任 质量管理处 处长 ． 高级工程师。 收 稿 日期 2 0 0 61 20 8 也 是很难 开 发 出好 的软 件来 的。 只有 密 切地 联 系 矿 井 地质实 际 情 况 ， 才 能 开 发 出一线 地 质 工作 者爱 用 的 、 好用 的专业 地 质制 图软件 来 。 参考文献 [ 1 ] 李增民编著． A U T O C A D 2 0 0 2中文版 实 用教 程[ M] ． 北 京 人 民邮 电 出版 社 ． 2 0 0 2 [ 2 ] 李 思标 ， 刘 忠 波 ， 李基 富．A U T O C A D 制 图 中的技 巧 [ J ] ． 山 东煤 炭科技 ， 2 0 0 4 6 ． [ 3 ] 李彦平．C A D在煤矿绘 图中的应用及评价 [ J ] ． 矿 业安 全 及 环 保 。 2 0 0 3 6 ． 作者简介 张志斌 1 9 6 4一 ， 男 ， 1 9 8 5年 毕业 于 淮南 矿业 学 院 。 从 事矿 井地质工 作累计 2 0年 ， 地 质工程 师 ， 曾在 公 开发 行刊物上发表学术论文多篇 。 收 稿 日期 2 0 0 70 11 5 5 3 维普资讯