ГИС-ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Рассматриваются возможности системы нового поколения, которая позволяет решать весь комплекс геоинформационных задач: от подготовки данных для создания цифровых моделей до решения технологических и оптимизационных задач с получением документации. Гибкость системы позволяет быстро настраивать ее для решения задач различных отраслей.

Геоинформационные системы (ГИС) являются сравнительно молодой, но достаточно перспективной и стремительно развивающейся технологией. Современный уровень развития информационных технологий, аппаратного и программного обеспечения позволяет решать довольно обширный круг задач, которые еще 5-10 лет назад казались практически неосуществимыми. До подобного рода задач можно отнести формирование геологических моделей залежей полезных ископаемых и трехмерных поверхностей (карьеров, шахт, отвалов, инженерных сооружений), экологический мониторинг и т. д.

Предприятием «КРИВБАССАКАДЕМИНВЕСТ» накоплен обширный опыт создания и внедрения собственной ГИС, которая позволяет решать полный комплекс задач – начиная от подготовки данных для создания цифровых моделей и заканчивая решением технологических и оптимизационных задач с получением отчетной документации [1].

Использование модулей в качестве составных элементов ГИС K-MINE позволяет настраивать ее практически на любые запросы конечных пользователей. Все программные модули работают под единой управляющей оболочкой и имеют типизированный пользовательский интерфейс, что делает систему достаточно простой в освоении.

ГИС K-MINE может быть применена в различных областях:

- при ведении горных работ (открытым или подземным способом);

- при построении генпланов предприятий (для управления геопромышленными территориями);

- при топографической съемке поверхностей;

- при проектировании транспортных магистралей;

- при создании и ведении государственных кадастров (земельного, градостроительного и др.);

- при наблюдениях за деформациями (земной поверхности, зданий, сооружений, коммуникаций).

Немаловажным фактором является адаптированность системы к существующему законодательству, отечественным ДСТУ и ТУ (ДСТУ ISO 9004-1-95, ДСТУ ISO 9004-2-96, ДСТУ ISO 14001-97 и другие). При разработке элементов системы используются положения, методики и документы утвержденные Комитетом Госгорпромнадзора Украины.

ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Базовый вариант ГИС содержит: графическое ядро, модули введения начальной информации и векторизации растра, редактор объектов, программную оболочку загрузки модулей, модуль графического моделирования и модуль печати.

Графическое ядро является основой ГИС K-MINE и работаете использованием графических библиотек OpenGL и DirectX. Основными функциями ядра являются низкоуровневые операции по поддержанию целостности использования данных, организации взаимодействия с памятью и графической подсистемой компьютера, визуализации данных, разграничению полномочий доступа к данным. Использование OpenCxL и DirectX обеспечивает возможность многоплатформенного использования системы.

Ввод начальной информации (и векторизация растровых изображений). Нa любом предприятии, где идет постоянная работа с географическими картами, чертежами, схемами и другими графическими источниками, при переходе на компьютерную технологию неизбежно возникает проблема ввода первичной информации. Простейшим и наиболее распространенным способом решения проблемы является сканирование первоисточников (например, карт) с использованием сканеров различных типов (чаще всего планшетных). В результате сканирования на выходе получается растровое изображение, представляющее собой множество точек (пикселов) разного цвета и яркости.

Однако для осуществления графического моделирования растровое изображение малопригодно, его необходимо перевести (преобразовать, конвертировать) в векторный формат, позволяющий реализовать практически любые преобразования изображения без потери качества. Такое преобразование осуществляется с помощью модуля введения начальной информации и векторизации растровых изображений. Он предназначен для работы с документами в форматах BMP и JPEG (полноцветных, градации серого, индексированный цвет). Преобразование растрового изображения в векторное происходит по необходимости (полная или частичная векторизация), обеспечивается работа с растрами размером до 2 Гб.

Одна из особенностей модуля векторизации – поддержка реальных координат модели в произвольной системе координат уже на этапе подготовки растра. Это позволяет сводить в единую растровую подложку изображения отсканированные с разным разрешением и в разных масштабах.

К дополнительным возможностям модуля векторизации можно отнести наличие большого количества процедур обработки растра, позволяющих уменьшить линейные и нелинейные искажения, а также погрешности сканирования. Наличие специальных фильтров позволяет сгладить неравномерность окраски растрового изображения, повысить его яркость и контрастность.

Векторизация изображения может производиться в автоматическом и полуавтоматическом режимах с последующей трассировкой полилиний и сплайнов, массивов точек, полигонов, поверхностей и текста.

Редактор объектов. Функциональность геоинформационной системы в первую очередь зависит от возможности поддержки объектов. Структура ГИС K-MINE обеспечивает максимальную гибкость при создании или модификации объектов с уникальным набором свойств и методов. При создании объектной модели ГИС используется принцип объектно-ориентированного подхода всем объектам, составляющим модель, присущи механизмы наследования, инкапсуляции и полиморфизма. Используя базовую библиотеку классов, пользователь может практически без ограничений создавать свои библиотеки объектов с уникальными свойствами. Для реализации этих возможностей в ГИС K-MINE предусмотрен многофункциональный редактор классов (объектов).

Менеджер модулей – программная оболочка загрузки модулей, обеспечивающая взаимодействие графического ядра с модулями и модулей между собой. Кроме того, менеджер обеспечивает: отображение данных модели и графическое представление объектов с помощью графического интерфейса, динамическое создание меню и панелей инструментов, обеспечение взаимодействия интерфейсных объектов с ядром и модулями.

В оболочку также встроены средства организации операций экспорта-импорта в другие распространенные форматы ГИС (AutoCAD, 3D Studio, MapInfo и пр.).

Модуль графического моделирования предназначен для обеспечения логической целостности данных модели и для решения широкого спектра задач, связанных с графическим представлением объектов.

К основным функциональным особенностям модуля графического моделирования относятся создание объектов из стандартных и пользовательских библиотек классов и их редактирование; работа с группами объектов, объединенных в слои; просмотр модели в любом масштабе (в том числе динамическом и в трехмерном пространстве); возможность добавления (удаления) субобъектов в многоточечных объектах; использование режима точного позиционирования (склеивания); всевозможные преобразования векторных объектов и многое другое.

Модуль печати предназначен для подготовки отчетных графических материалов в любом масштабе для вывода на широкоформатные устройства (плоттеры, широкоформатные принтеры формата Al-АО). Модуль печати включает в себя дизайнер отчетов, который позволяет пользователю самостоятельно создавать внешний облик отчетных документов (помимо имеющихся стандартизированных форм).

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Как уже указывалось, ГИС K-MINE можно превратить в инструментарий для решения широкого круга задач при помощи подключения технологических модулей:

- геолого-маркшейдерского обеспечения работ;

- проектирования карьеров, отвалов, шахтных полей, дорог, съездов, коммуникаций, сооружении и др.;

- планирования горных работ (открытым и подземным способом);

- построения генпланов предприятий для управления геопромышленными территориями;