|
| |
Návrh objektového modelu GIS – Uhelných zásob a odrubaných ploch pro implementaci v systému AMEBA
Rostislav Botur
Institut ekonomiky a systémů řízení
VŠB – Technická univerzita Ostrava
tř. 17. Listopadu
708 33 Ostrava – Poruba
E – mail: botur.rostislav@post.cz
Abstract
Objective of this thesis was, by means of object oriented analysis, to create documentation, which create data structure of GIS application, which simply allow users to approach data concerning the information about mines´ reserves and used mines. It indicates methods of transforming this structure to the system AMEBA.
Abstrakt
Úkolem této diplomové práce bylo, pomocí objektově orientované analýzy a návrhu vytvořit dokumentaci, které bude podkladem pro tvorbu GIS aplikace. Ta má zprostředkovat uživateli snadný přístup k datům určených pro evidenci důlních zásob a odrubaných ploch. Naznačit způsob implementace této struktury v systému AMEBA.
Cíl diplomové práce
Cílem diplomové práce je navrhnout objektově orientovaný model Geografického Informačního Systému pro evidenci uhelných zásob a odrubaných ploch. Model má být navrhnut tak, aby jej bylo možno implementovat v systému AMEBA.
Celkový cíl diplomové práce lze rozložit na jednotlivé úkoly:
- Navržení objektového modelu GIS pro ucelenou část pasportizace uhelných zásob.
- Definování objektové klasifikace uhelných zásob a odrubaných ploch.
- Definování jednotlivých atributů, metod a grafického zobrazení jednotlivých objektů tříd.
- Definování struktury modelu (vazeb mezi objekty).
- Navržení modelu tak, aby postihoval jak popisnou složku, tak grafickou složku jako integrovanou součást každého objektu. V případě grafické informace se předpokládá 3D model.
- Naznačit koncept implementace modelu s pozornosti věnovanou na provázanost popisné a grafické informace.
Důlní dokumentace
Organizace zabývající se důlní činností je povinna vést, včas doplňovat a uchovávat důlně měřickou a geologickou dokumentaci. Součástí těchto dokumentací je část zabývající se evidenci uhelných zásob a odrubaných ploch.
Důlně měřická dokumentace
Důlně měřická dokumentace zahrnuje zejména údaje o ložisku, všechna důlní díla, odvaly, odkaliště, povrchovou situaci v rozsahu celého dobývacího prostoru.
Rozdělení důlně měřické dokumentace [7]:
- Soubor základní dokumentace – údaje o chráněném ložiskovém území, dobývacím prostoru o ochraně jam, technická zpráva apod.
- Číselná část dokumentace – zápisníky, výpočtové knihy, seznam souřadnic bodů základních důlních bodových polí, odbírková dokumentace, evidence a pohyb zásob ložiska.
- Grafická část – náčrty, základní důlní mapu, profily a řezy, mapu povrchu, účelové důlní mapy.
Důlně geologická dokumentace
Výchozím materiálem pro rozhodující činnost a pro projektování je důlně geologická dokumentace. Každá organizace provádějící geologický výzkum, vyhledávání a průzkum ložisek nerostných surovin, otvírku, přípravu a dobývání výhradních ložisek nerostných surovin a jinou činnost podléhající Hornímu zákonu, musí vést geologickou dokumentaci a s postupem prací ji doplňovat.
Podle postupu dokumentování lze geologickou dokumentaci rozdělit na:
- Prvotní geologická dokumentace – obsahuje geologické zápisníky, vrtní deníky, odběry zásekových vzorků, odběry vrtných jader z průzkumných vrtů, výsledky analýz a zkoušek.
- Souhrnná geologická dokumentace – obsahem je shrnutí a zhodnocení výsledků z prvotní dokumentace.
Těžební průzkum
Pojem těžební průzkum je definován v § 69 vyhl. č. 22/61 jako činnost, kterou se převádějí zásoby nerostných surovin, zjištěné v dobývacích prostorech z nižších kategorií do kategorií vyšších. Je to průzkum, který směřuje k upřesnění vývoje ložiska pro bezprostřední potřeby těžby nebo k objasnění některých dílčích otázek, souvisejících s potřebami provozu, evidenci zásob, sledování výrubnosti apod. [2].
Metody a cíle těžebního průzkumu:
- Doplňkové geologické práce, zpřesnění jakostních a technologických ukazatelů užitkové suroviny, její fyzikální a mechanické vlastnosti. Detailní znalost dobývatelnosti, rozpojitelnosti a vrtatelnosti. Zpřesnění hydrogeologických poměrů.
- Báňské a vrtné práce.
- Výpočet zásob - je nezbytným podkladem pro projektování i výstavbu nových těžebních jednotek, nových pater činných dolů a provádění dalšího průzkumu i těžebních prací na ložisku.
- Podklady pro plán otvírky, přípravy a dobývání.
Nalezené zásoby ložiska se kategorizují a klasifikují (obr. č.1):
- Kategorie zásob – rozděluje zásoby dle stupně znalosti o ložisku rozdělují do kategorií A, B, C1, C2, D.
- Klasifikace zásob – podle připravenosti k těžbě se geologické (veškeré) zásoby dále na bilanční a nebilanční zásoby.
Obr č. 1 Hierarchie klasifikace a kategorizace zásob
Objektově orientovaná analýza a návrh
Bylo postupováno dle metodiky OMT. Ve fázi analýza jsem sestrojilmodel jednání (obr. č.2), funkční model (obr. č.3) a objektový model (obr. č.4 a č.5 ), který je rozdělen na dvě části.
Model jednání
Obr č. 2 Model jednání
Jednotlivé typy jednání jsou ovlivněny třemi aktory.
- Geodet – řídí veškeré geodetické práce, které je zapotřebí vykonávat v rámci evidence zásob (stabilizace měřických bodů, vedení měřických prací atd.).
- Geolog – vede geologické práce související s evidencí zásob (jednotlivé průzkumné práce, vedení důlně geologické dokumentace atd).
- Důlní inženýr – určuje jakým způsobem a kdy se bude těžit v dané lokalitě a tím ovlivňuje stav zásob a vyrubaných ploch.
Funkční model
Funkční model (obr. č. 3) se detailně zabývá jednotlivými procesy, datovými sklady, řídícími a datovými toky, které se odehrávají při evidenci zásob a odrubaných ploch. V diagramu jsou uvedeny tři základní datové sklady a jeden externí datový sklad (PlánTěžby) , který je znázorněn čerchovaně - není součástí modelu, který vytvářím.
- GeoBlokGeologie – obsahuje veškeré informace týkající se geologické struktury geologického bloku.
- GeoBlokZásoby – jsou v něm uchovány všechny podstatné údaje týkající se zásob geologického bloku (již klasifikované a kategorizované zásoby).
- Odbírka – tento datový sklad zaznamenává postup jednotlivých odbírek v porubu. Z jeho dat lze získat plochy odrubaných ploch.
Obr č. 3 Funkční model
Objektový model
Je rozdělen do dvou částí. První část slouží k evidenci výzkumných a průzkumných prací (obr. č.4). Druhá část OM je určena k evidenci důlních zásob a odrubaných ploch (obr č.5)
OM pro evidenci výzkumných a průzkumných prací tvoří tyto základní třídy:
- Vzorek – k evidování základních údajů z odebraných vzorků.
- Foto-Nákres - evidence jednotlivých fotografií, nebo nákresů pořízených při provádění výzkumných a průzkumných prací. Fotografie budou uchovávány v rastrové podobě s doprovodnými údaji. Třída je propojena asociací s třídou Vzorek.
- Vlastnost – k evidování fyzikální, mechanické, chemické a technologické vlastnosti odebraného vzorku, který je veden ve třídě Vzorek.
- Prognóza – umožňuje analýzu vzorků, ze kterých se určuje vývoj sloje. Třída je propojena asociací s třídou Vzorek a s třídou GeoBlokGeologie.
- DobývacíProstor – oblast určená pro dobývání, je přidělena ČBÚ. Obsahuje vlastnosti o těžené surovině, číslo ČBÚ pod který spadá atd. V tomto prostoru se také nacházejí příslušná DůlníPole a Sloje
- GeoBlokGeologie – zde jsou vedeny veškeré geologické údaje, charakterizující příslušnou sloj. Jsou získány, jako závěr z jednotlivých průzkumných prací.
- Sloj – celkové geologické vlastnosti sloje jsou dány agregací objektů z třídy GeoBlokGeologie
OM k evidenci důlních zásob a odrubaných ploch je charakteristický těmito třídami:
- GeoBlok – agreguje objekty z třídy GeoBlokGeologie a GeoBlokZásoby. Vytváří souhrnný obraz o bloku.
- GeoBlokZásoby – přidána vlastnost PlatnostOd a PlatnostDo, kvůli sledování změn v průběhu časového období, kvůli sledování změn ve stavu zásob.
- Odbírka – sleduje se postup jednotlivých porubních front. Je propojena vazbami s třídou Porub, GeoBlokZásoby a Pilíř. Z těchto dat lze zjistit aktuální stav zásob v daném Porubu a vyrubaných ploch. Vazba s třídou Pilíř je z důvodu sledování vzniku a zániku pilířů, protože odbírka může vytvářet nebo odstraňovat pilíře.Lze zpětně určit, kdy byla vytěžena příslušná část porubu.
- Pilíř – přidána vlastnost PlatnostOd a PlatnostDo, kvůli sledování změn v průběhu časového období, doba vzniku a jeho zániku.
- Porub – zde jsou charakterizovány jednotlivé věci týkající se těžby sloje v daném porubu pro daný blok (výrubnost, ztrátovost). Umožňuje provádění aktualizace zásob a vyrubaných ploch ve sloji v rámci vazby mezi odbírkou a sloji.
- Prognóza – třída zajišťuje výpočet zásob geologického bloku, je možno zvolit různé metody výpočtu.
- Sloj – celkové zásoby sloje jsou dány agregací objektů z třídy GeoBlokZásoby.
Obr č. 4 Evidence výzkumných a průzkumných prací
Obr č. 5 Evidence důlních zásob a odrubaných ploch
Koncept implementace
Koncept implementace je naznačen pro prostředí systému AMEBA, byl rozdělen do dvou částí. V první části jsem se zabýval detailním popisem jednotlivých vlastností, metod a grafické reprezentace geoprvků v příslušných třídách, které jsou znázorněný v OM. Pro tento účel byla vytvořena tabulka č. 1. V druhé části jsem naznačil proces vkládání dat do meta a orto úrovně systému AMEBA. Proces ukládání jsem naznačil pomocí tabulek č.2 a č.3
|
Třída
|
|
Název
|
Popis
|
Datový
typ
|
Formát
|
Jedinečnost
|
Povinnost
|
|
Vlastnosti
|
|
|
|
|
|
|
Metody
|
Popis
metody
|
Tabulka č. 1 Struktura tabulky pro popis tříd
Informační systém AMEBA
Informační systém AMEBA vyvinula společnost DIGIS spol. s r.o., který je založený na objektově orientované technologii. Současný systém využívá pro zobrazení uložených dat prostředí ArcView (GIS produkt společnosti ESRI). AMEBA je tvořena jednotlivými aplikačními tématy, které se mohou navzájem doplňovat a tím i rozšiřovat použití celého systému.
Jednotlivá aplikační témata se vkládají do systému bez programování, prostřednictvím definování datového modelu, který lze postupně modifikovat.Naplňování modelu aplikačních témat může probíhat z dostupných zdrojů přímo do vlastní databáze systému AMEBA, nebo připojením (odkazem) do databáze externího aplikačního systému.
V současné době je vyvíjena nová AMEBA, která by měla být nezávislá na prostředí ArcView.
Celá struktura objektového modelu je uložena v datech, tvoří ji tři části:
- Para úroveň – zde jsou uloženy základní třídy, které jsou nezbytné pro samotnou existenci systému.
- Meta úroveň – zde je uložena modelová část tzn. jsou zde definice všech tříd a vztahů.
- Orto úroveň – obsahuje instanční část tzn., že jsou zde uloženy jednotlivé instance tříd i s vzájemnými vztahy mezi nimi.
Tabulka č. 2 Tabulka pro ukládání tříd (modelová úroveň) a objektů (orto úroveň)
| Id | Id Class | Presentation | Id | Id Class | Id | Id Class |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
Tabulka č. 3 Tabulka pro ukládaní vazeb mezi třídami a objekty
Využití diplomové práce
Diplomová práce slouží jako vstupní analýza pro firmu DIGIS, která v současnosti vytváří aplikaci pro pasport majetku společnosti OKD a.s. nacházejícího se na povrchu. Doplněním aplikace o pasport důlních zásob a odrubaných ploch dává možnost lepšího využití nástrojů GIS pro hospodárnější nakládání s tímto majetkem.
Literatura
- Adamus, B. 1976. Důlní geologie a nové metody výpočtu zásob. 1. vyd. Ostrava: VŠB Ostrava, 1976. 91 s.
- Adamus, B. 1990. Důlní geologie a výpočet zásob. 1. vyd. Ostrava: VŠB Ostrava, 1990. 150 s.
- Coufová, K. 1996. Objektový návrh programů. 1. vyd. Praha: Unitisk spol. s r.o., 1996. 103 s.
- Dopita, M., Havlena, V., Pešek, J. 1985. Ložiska fosílních paliv. 1. vyd. Bratislava: ALFA, 1985. 696 s.
- Drbal, P. a spol. 1997. Objektově orientované metodiky a technologie, 1. díl – Modely a analýza. 1. vyd. Praha: VŠE Praha, 1997. 383 s.
- Drbal, P. a spol. 1997. Objektově orientované metodiky a technologie, 2. díl –Design, dokumentace a porovnání. 1. vyd. Praha: VŠE Praha, 1997. 383 s.
- Filipec, V. 1997. Báňské předpisy XII. 1. vyd. Ostrava: MONTANEX a.s., 1997.
- Kumpera, O. 1982. Všeobecná geologie. 1. vyd. Ostrava: VŠB Ostrava, 1982. 264 s.
- Makarius, R. 1999. České horní právo. 1. díl. 1. vyd. Ostrava: MONTANEX a.s., 1999. 246 s.
- Makarius, R. 1999. České horní právo. 2. díl. 1. vyd. Ostrava: MONTANEX a.s., 1999. 172 s.
- Rozložník, L., Havelka, J., Čech, F. 1987. Ložiska nerastných surovín a ich vyhľadávanie. 1. vyd. Praha: SNTL, 1987. 264 s.
- Směrnice č.24 – Vedení a doplňování geologické dokumentace v OKD, a.s., Ostrava 1997.
- Šiška, L. a kolektiv. 1978. Projektování dolů II, část II – Hlubinné, rudné, nerudné a uranové doly. 1. vyd. Ostrava: VŠB Ostrava, 1978. 203 s.
- Pokorný, V. 1986. Hornictví I. 1. vyd. Praha: SNTL, 1986. 344 s.
- Vondrák, I., Šaloun, P. 1993. Objektově orientované programování. 1. vyd. Ostrava: VŠB Ostrava, 1993. 102 s.
- Žára, J., Beneš, B., Felkel, P., 1998. Moderní počítačová grafika. 1. vyd. Praha: Computer Press, 1998. 448 s.
|
