Поиск и разведка месторождений полезных ископаемых (562041), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Мл Изд-во МГУ, 2000. 176 с. 3. Шумилин М.В. Геолого-экономические основы горного бизнеса О Минеральное сырье. № 3. Мл Изд-во ВИМС, 1998. 168 с. (и географические, и геологические) с выдавленным (вытисненным) на тонком пластике рельефом. Но создание таких карт было делом технически очень сложным и дорогим. Одной из основных задач трехмерного моделирования является построение карт различных поверхностей. Практически во всех прикладных пакетах 31»-моделирования предлагаются два десятка способов построения таких карт. Вертикальный масштаб этих карт может быть в любой момент увеличен. Это, например, почти всегда нужно делать при моделировании маломощных россыпных месторождений.
Кроме того, любая построенная поверхность может быть «поднята в воздух» и рассмотрена с любого ракурса и при-любом увеличении, хоть «с изнанки». Отдельной задачей является изображение горных выработок н нх документации. Достаточно напомнить, что у геологов массу времени отнимали расчеты искривлений буровых скважин и вычерчивание их трассировки на разрезах и планах. Особенно больших затрат и времени, и сил раньше занимало проектирование карьеров.
Стоит напомнить, что документация наземных маршрутов и геологической съемки карьеров во всех пакетах может вводиться в компьютер с СРБ (С1оЬа1 Розрйоп Буз1еш). Возьмем такой вид деятельности геолога, как подготовка и черчение различных карт, разрезов, планов, схем и других изображений. Какой картограф не мечтал, чтобы его кропотливую и нередко рутинную работу быстро и точно выполнял автомат? Известно, что сотни чертежей, изготовляемых в процессе проектирования горнорудных предприятий, в значительной степени состоят из типовых, повторяющихся частей, изображений стандартных деталей и знаков. В иных случаях — при изготовлении точных карт, при подготовке рисунков для их последующего типографского воспроизведения — точности человеческой руки не всегда бывает достаточно, несмотря на наличие линеек, циркулей и других средств «малой механизации».
Автоматизация чертежно-графических работ, таким образом, может рассматриваться как одна нз насущ- 33 ных задач, эффективное решение которой возможно с $3 помощью вычислительной техники. ПИВИН% М$И)ИНИИИ МКИНМ((9$$1 ИИИМРНК()И ЩИБ Конечная цель трехмерного моделирования — зто подготовка ЗВ-моделей рудных тел к подсчету запасов. Все пакеты программ трехмерного моделирования месторождений в настоящее время нацелены на геостатнстнческне методы оценки запасов. Трехмерное моделирование и геостатистика в данном случае неразрывно срослись в основное орудие геолога для подсчета запасов. ° И.1. 1РИ(МВ()ИЕИ ИВМИМИ?ВРИИЕ МИ((И))ИИВИИИМЕ МВИЩИИФВИИ$ Три десятилетия назад компьютерная графика и родственная ей компьютерная (вычислительная) геометрия считались частью системного программирования или одним из разделов САП (Сошрп1ег АЫе«1 Рез(дв), или в русском варианте САПР (система автоматизированного проектирования).
Сейчас это уже вполне самостоятельные, со своими проблемами и спецификой области деятельности. Это и новые эффективные технические средства для проектировщиков, конструкторов и исследователей; это и программные системы, и машинные языки; это и новые научные и учебные дисциплины, родившиеся на базе синтеза таких предшественников, как аналитическая, прикладная и начертательная геометрии, программирование, методы вычислительной математики, приборостроение. Компьютерная графика и геометрия сейчас — зто елый ряд направлений и разнообразных применений. Некоторые из них отталкиваются от задачи автома зации вычерчивания технической документации, другие — от проблем оперативного взаимодействия человека и машины, от задач численной обработки, расшифровки и передачи изображений.
Свои подходы к компьютерной графике у геодезистов и картографов, полиграфистов и астрономов, у специалистов по космической связи и конструкторов электронной аппаратуры, у кинематографистов и разработчиков компьютерных игр. Не все направления нашли должное отражение в литературе. В частности, в российской геологической литературе нет учебных пособий, посвященныхтрехмерномумоделированию. Графические изображения называют языком геологии. Поэтому понятен тот интерес к компьютерной графике, который сейчас наблюдается у геологов во многих странах. Проблем здесь много. Требуется специальное оборудование. Геологам часто необходимо замерять объемные объекты — модели, макеты, натурные образцы, и информацию об их форме вводить в компьютер, а также в автоматическом режиме воспроизводить пространственные геометрические формы. Системы, позволяющие зто делать, можно назвать системами объемного геометрического отображения или моделирования.
В различных графических и геометрических системах много общего. Почти все чертежи и схемы содержат прямые и кривые линии, окружности, надписи из букв и цифр. Общей основой почти для всех применений компьютерной геометрии и графики являются двумерные и трехмерные координатные системы и их преобразования. Подобный геометрический фундамент, общие уравнения, алгоритмы, методы решения задач составляют методическое и математическое «ядро», на которое дальше уже наслаиваются специфические и иногда оригинальные алгоритмы и программы. Таким образом, сама графическая или геометрическая программная система неоднородна, обычно состоит из ряда «слоев» или иерархических уровней.
В геологии трехмерное моделирование недр, в первую очередь, нужно геологам-разведчикам месторождений полезных ископаемых. Конечно, короткий раздел в учебнике не претендует на освещение всех направлений компьютерной графики. Наша основная цель — в не очень сухой и строгой форме дать азы практического руководства для начального освоения трехмерного моделирования месторождений полезных ископаемых. Исторически так уж получилось, что геологи стали использовать компьютерные алгоритмы трехмерной графики позже инженеров, конструкторов и архнтек- 3 торов. По вх «социальному заказу» сформировалось $3 программное ядро графических систем, в котором не итывалась специфика геологии и географии.
В частности, вместо картографических координатных систем, привычных для представителей наук о Земле, была использована бытовая, «школьная» декартовая координатная система. Что оставалось делать геологамт Либо переписывать все подпрограммы графического ядра. Либо насильно менять собственную координатную систему. Создатели систем трехмерного моделирования месторождений полезных ископаемых пошли по второму пути. Система трехмерного моделирования месторождений полезных ископаемых является преемницей той дисциплины, которая ранее именовалась «геометрией недр».
Важнейшая задача геометрии недр состояла (и состоит) в том, чтобы на основе наблюдений и количественных измерений выявить форму и условия залегания залежей полезных ископаемых и вмещающих их горных пород. Она должна изучить геометрические параметры рудных тел и установить закономерности их изменения в пространстве недр, чтобы вскрыть пространственные закономерности распределения физико-химических и других свойств полезных ископаемых и отобразить эти закономерности на планах, картах, вертикальных разрезах и других графиках. Все эти процедуры в совокупности называют геометризацней (Трофимов, 1980) .
Теперь можно сказать, что геометрнзация — это методика трехмерного графическогоо «омпьютерного мод ел иров анин месторождений полезных ископаемых. е 2 еавреииитм и треимвривм аревтриивтве Географические координаты — широта и долгота — величины, определяющие положение точки на земной поверхности. Широта и долгота определяются из вычислений по геодезическим измерениям, приведенным к поверхности земного эллипсоида, а высота устанавливается в результате изучения фигуры Земли. На топографических картах высоты точек местности даются не над поверхностью земного эллипсоида, 353 а над уровнем моря, причем в России — над многолетним средним уровнем Балтийского моря.
Этот уровень отмечен горизонтальным штрихом на специальной доске, прикрепленной к стенке обводного канала в Кронштадте (Кронштадтский футшток). Геодезические координаты — долгота и широта— для многих случаев практики неудобны, в том числе и для геологоразведочных работ. Поэтому от геодезических координат переходят к прямоугольным координатам на плоскости, на которую проектируется поверхность земного эллипсоида по тому или иному математическому закону. В России топографические карты составляются в проекции Гаусса (Гаусса — Крюгера).
Эта проекция дает равноугольное отображение поверхности земного эллипсоида. Так как с достаточно малыми искажениями на плоскость может быть развернута только ограниченная часть земного эллипсоида, то при построении системы прямоугольных координат в проекции Гаусса поверхность земного шара делится на зоны, ограниченные с запада и востока меридианами. В каждой такой зоне устанавливается своя система прямоугольных координат, причем за ось Х принимается изображение среднего меридиана зоны, а осью У служит изображение земного экватора. В каждой зоне абсциссы Х отсчитываются от экватора к северу (положительные) и к югу (отрицательные), а ординаты У— от осевого меридиана зоны к востоку (положительные) и к западу (отрицательные).
Чтобы не иметь отрицательных ординат, ко всем ординатам прибавляется 500 000 м и перед полученными таким способом условными координатами подписывается номер координатной зоны. С математической точки зрения используемая географическая система прямоугольных координат называется левой системой координат. В ней значения координаты Х увеличиваются на север, координаты У увеличиваются на восток, а координаты 2 растут вверх (в зенит).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
