矿图元素的分类分层与优化组合研究

代学奎，许 可，胡祥传

贵州天润矿业有限公司，贵州毕节 551600

矿图元素的分类分层与优化组合研究

代学奎，许 可，胡祥传

贵州天润矿业有限公司，贵州毕节 551600

本文对矿图及其元素进行了系统地梳理与分类，针对当前矿图绘制技术中存在的问题和弊端，讨论了矿图的种类、特点及其相互关系，以自动生成各种矿图图件为目的，对矿图元素的科学分类与分层表示，以及图层的优化组合进行了研究。

矿图；矿图元素；矿图文件；图层

0 引言

1 矿图及其绘制特点

1）矿图图种的多样性和相互联系性：矿图依据功用不同被划分为20余种，并且各种矿图在绘制和使用过程中都不可避免的要与其它矿图发生联系。以采掘工程平面图为例，在绘制上即需要井下巷道、峒室等有关的测量数据，同时也需要地质构造以及采矿设计等方面的数据和信息；同时，在绘制井上下对照图、采掘设计图、三量计算图以及通风系统图等专题矿图时，也需要采掘工程平面图的数据和信息；

2）矿图所表达的矿山在空间中具有相对稳定性，因此矿图所包含的所有元素在空间中都具有相对的稳定性；

3）各类矿图根据功用不同而包含不同的元素，这些元素又包含在不同的图层里，按照所需图层最终合成不同种类的矿图。

在AutoCAD绘图系统下，所有属性相同的元素被分成不同图层，在绘图时自动归在某一指定图层里。由于这些元素属性相同，因此都具有相同的线型、线宽、颜色等。在图层里，这些特性被统一规定以更好的集中管理这些元素。当需要查看这些元素时，在图层管理器中打开这些图层就可以了。各类矿图根据功用不同而包含不同的元素，这些元素又包含在不同的图层里，因此，只要图层分类合理且详细，按照所需元素打开相应的图层即可合成不同种类的矿图。

2 当前矿图绘制技术存在的问题

目前，我国各矿山企业已基本普及计算机绘图，但是普遍存在以下问题：

1）缺乏对矿图元素的系统分析与研究，对矿图元素的分类与分层表示不够科学合理，没有形成一个统一的行业标准，矿图制作与生成的自动化程度不高；

2）在各类矿图的绘制方案上，没有充分考虑矿图之间的相关特性，每种矿图被作为一个独立的图形文件绘制、编辑和保存。因此，对于矿图之间的公共要素及各类相关要素，在不同矿图中将被重复多次绘制，导致不同矿图间相同要素表达的不一致、绘制精度的不一致和矿图更新的不同步，且整个矿图系统数据冗余严重，难以实现与GIS数据的融入。

对比式(1)与式(7)可知,修正后的比例谐振控制器相比于理想的比例谐振控制器多增加了一个参数ωc用于调整控制器基波频率附近的增益和带宽,由式(7)可以看出系统性能由Kp、KR以及ωc共同决定。选修正后的比例谐振控制器参数为:ωc=5,Kp=1,KR=100,该参数下的控制器Bode图如图3～图5所示。图中可以看出,在基波频率处系统增益为40 dB,完全可以实现对输入电流指令的无静差跟踪。同时具有很好的稳态裕度和暂态性能[10]。

3 对矿图分类与优化组合的指导思想

3.1 对矿图进行系统分类

矿图种类繁多，各类矿图之间关系密切，对矿图进行系统的研究和分析，明了每种矿图所包含的元素，所要表达的内容，以及其绘制过程、与其它矿图之间的关系，对于矿图元素的分类分层与优化组合具有重要作用，是了解矿图，把握矿图的一个重要环节。

3.2 矿图要素的科学分类与分层表示

根据矿图分类的指导思想，首先系统整理出各类矿图的属性及相互关系，其次将所有矿图元素按属性和空间位置进行分类归层，使矿图绘制形成以总矿图为基础，图层管理元素，矿图管理图层，以对图层进行有机组合叠加而最终合成所需矿图。为了实现每种矿图都能顺利合成，对矿图元素和图层的分类必须满足如下要求：

1）图层分类尽量细化，使不同图层所包含的元素尽量不发生交叉，每次提取图层时不造成元素重复；

2）所需元素都可通过相应且唯一的图层获得；

3）保证各类矿图都能通过“总矿图”模板的图层合成；

4）在图层满足合成矿图需要的前提下，对“总矿图”图层的数量有所控制以减少“总矿图”模板图层的数量，降低图层在利用程序合成时的压力。

3.3 建立矿图“元素数据库”

围绕整个矿山绘制一幅总矿图，建立起包含整个矿山所有元素的“元素数据库”。根据矿图元素的空间相对稳定性特点，绘制一个矿山“总矿图”，将整个矿山的所有元素都绘制到这张“总矿图”上来，每一次矿山地面建筑物的改造，每一次地下巷道的掘进、工作面的开采都直接在“总矿图”上进行补充绘制。时刻使“总矿图”紧跟整个矿山的变化，包含矿山内所有元素，反映矿山最实时动态的变化。这样，在矿山发生地面和地下的变化时，根据测量资料，只需在“总矿图”上进行补充绘制，就不需要在重新绘制图纸来反应矿山的变化。

各类矿图在所包含的元素上相互交叉，A矿图需要的元素绘制后，B矿图需要这些元素时又要重新绘制，但当绘制出整个矿山的“总矿图”时，无论那种矿图需要的元素都可在“总矿图”上按照图层获取，解决了同一种矿图要素被重复绘制的弊端。如此，可以降低绘图工作量，避免了大量的重复劳动，解决了在不同矿图中，同一种矿图要素被重复绘制的矛盾，达到对矿图要素从图块文件到图层、线性、颜色、图块等图元的优化分类与管理。同时降低矿图在绘制过程中由于人为因素而造成的精度损失和表达的不一致。

3.4 整理各类矿图所包含的图层与元素

整理出每种矿图所包含的元素，以图层的方式归类，使矿图绘制形成以总矿图为基础，图层管理元素，矿图管理图层，以对图层进行有机组合叠加而最终合成所需矿图。根据整理结果，每种矿图合成时，尽量做到内容完整，不遗漏元素，不造成冗余。在合成完成后，只需要少量的甚至不需要整饰即可得到标准的所需矿图。

4 矿图分类与优化组合的实现

为了快速有效的在AutoCAD绘图系统下绘制出矿图，也为了对矿图图层进行合理的分类与优化组合，需要对矿图进行系统的分析和研究，整理出矿图的数量、种类以及之间的相互关系。

4.1 按功用不同进行矿图分类

按照功用不同矿图可分为矿井测量图、矿井地质图和专题矿图三大类，如下图所示：

图1 按功用进行的矿图分类

4.2 按空间位置进行矿图分类

图2 按空间集团进行的矿图分类

矿图最终提交的成果，是按矿图的功用来划分的，而本文旨在矿图绘制的过程中精确高效的绘制矿图。矿图所包含的元素的不同性主要体现在属性不同和空间位置不同。其中，属性的不同决定了元素归属不同的图层，这一点着重体现在元素和图层的分类上，它直接决定着“总矿图”模板的质量，也就直接影响着矿图能否在图层分类的基础上顺利合成。

而空间位置的不同，不但决定了元素归属不同的图层，对各类矿图之间的关系也有影响。各类矿图按空间位置可分为地面部分矿图、综合部分矿图、井下部分矿图和不含空间信息的矿图四类。如图2所示。

4.3 创建“总矿图”模板

要绘制出一幅矿山企业的“总矿图”，必须建立“总矿图”模板，这张模板建立在矿图分类的基础上。

1）以 “矿图元素数据库”的形式，囊括了所有的矿图元素；

2）所有元素按照其属性和空间位置分类，归在不同的图层里；

3）对所有图层在满足矿图合成的目标下进行优化组合；

4）各个图层的属性：颜色、线型、线宽等都进行定义。

矿图元素和图层分类与优化组合的最终目的，是为了在AutoCAD制图系统下精确、高效的生成所需矿图。因此，在矿图元素和图层分类与优化组合的基础上，整理出每类矿图所包含的图层与元素，在合成程序的辅助下，顺利生成所需矿图。

5 结论

矿图是矿山企业重要的基础性技术资料，是一个复杂系统，它包含了矿山建设与安全生产所需的海量数据和信息。对矿图及其元素进行科学地分类并赋予不同的图层表示，设计一个“总矿图”模板，建立起一个矿山企业的“总矿图”文件，以图层控制技术进行图层的有机组合，从而实现自动生成不同矿图图件，派生各种特殊用途的专题矿图的目的。

[1]周冠军.矿图[M].北京煤炭工业出版社，1993.

[2]中华人民共和国煤炭部.煤矿地质测量图例[M].能源煤总[1989]第26号.

[3]蔡孟裔，等.新编地图学教程[M].高等教育出版社，2000.

[4]李凤华.AutoCAD 2002/2000 VBA开发指南[M].清华大学出版社，2001，4.

[5]杨本生，刘武皓.矿图数字化及其应用[J].辽宁工程技术大学学报，2002，8：534-536.

[6]郭金运，崔先国，徐泮林，孙庆先.矿图符号库的开发和管理探讨[J].山东矿业学院学报，1998，3(17)：61-64.

[7]齐勇，王志杰.基于ArcGIS数字矿图制作方法研究[J].能源技术与管理，2008，5：116-117.

TD171

A

1674-6708（2011）53-0073-02