计算机绘制技术在矿山开采设计制图中的应用研究

杨艳利

（山西省第三地质工程勘察院，山西 晋中 030620）

1 利用计算机绘制技术设计矿山开采图的机理分析

矿山开采设计制图中常用的计算机绘制技术有CAD绘制技术以及MapGIS制图技术，CAD绘制技术即计算机辅助设计，在矿山开采设计制图中主要应用范围是对不同开采设计方案进行计算、分析和比较，最后决定最优方案。MapGIS制图技术用于对矿山空间数据进行采集、存储、检索、分析和图形表示。MAPGIS包括了MAPCAD的全部基本制图功能，可以制作具有出版精度的十分复杂的地形图和地质图。同时，它能对地形数据与各种专业数据进行一体化管理和空间分析查询，从而为多源地学信息的综合分析提供了一个理想的平台。CAD绘制技术以及MapGIS制图技术合二为一，形成独特计算机绘制技术。

在矿山开采设计制图中，计算机绘制技术将矿山金属层、非金属层与地面数据以相同类型的情况表现出来，即用等高线来表示矿山的内容。应用基于例线来反映矿山中断层，矿山断层图中工程数据是实际断层的特征数据，同时矿山断层图也是实际断层按照一定比例缩小的比例图。矿山断层图主要涵盖着矿山断层倾角、断层落差、断层正逆以及断层倾向等要素。应用陷落柱图例线来表示矿山陷落柱，陷落柱工程图中各项数据是具体陷落柱特征数据，包括短轴长、长轴长、滑移角以及方位角等。应用两条图例线和中心线来表示矿山中井巷工程，井巷工程图元素主要涵盖着巷道的起点、转折点的标高、断面、支护方式、倾角和终点，是用具体的巷道特征来表示的图例。在对矿山开采设计制图进行设计的时候，矿山中井巷工程和矿工程剖面图特征数据存在着联系，因此必须要用计算机绘制技术来辅助计算。

利用计算机绘制技术来设计矿山开采图例，在一定的程度上就是借助计算机绘制技术将矿山的实际情况以剖面图形式展现出来，将矿山的三维形态以平面形式完整地表现出来。

2 利用计算机绘制技术设计矿山开采图的过程分析

（1）矿山开采空间坐标计算。在建立的计算机绘制模型中，将矿山的三维形态的原始数据利用大地直角坐标来表示。在大地直角坐标系中，X轴表示正东方和正西方、Y轴表示正南方和正北方、Z轴表示正上方和正下方，其中海平面以上、东方以及南方用正数表示。大地直角坐标系中的各项数据是均是矿山实际数据，也就是“第一层”数据。然后计算出矿山等高线和剖切线的交叉点Pd（x，y），在交点Pd（x，y）的基础上将设计的初始剖切点Pa（xa，ya）实际具体计算出来，具体计算公式如公式1所示。

经过公式1计算后，将计算结果与等高线组成参数集合，并按照一定的顺序保存在数据库，便于对绘制开采图计算时提取。

最后计算采集井巷工程的数据，在绘制矿山工程图的时候，采集井巷工程的数据占据着整个工程重要的地位。采集井巷工程的数据有一定的复杂性，因此利用剖切面投射点进行计算，首先找到采集巷道水平投射点，然后计算出巷道中剖切点与投射点之间的距离。最后将所有数据进行集合，存储于计算机绘制软件中，完成矿山开采空间坐标计算。

图1 地质勘探线剖面图图层结构

（2）矿山开采设计图的图层处理。在计算机绘制软件中，Map Objects的文件由包含索引关系的＊.shx文件、包含属性信息的＊.dbf文件以及包含地理信息的＊.shp文件共同组成。在矿山开采设计图中，点、线、面数据均通过上述文件来表现，一张矿山开采设计图是若干个图层叠加的图件。每一个开采设计图里均包含点、线、多边形以及文本信息，单纯用点、线、多边形以及文本信息来表达每一张开采设计图，会使得图件变得杂乱无章，大大降低图像识别性。因此要对开采设计图进行图层处理，根据图形的物理含义以及元素类型，将开采设计图分成两个层次，如图1所示。

3 实例分析

为了对本文提出的计算机绘制技术在矿山开采设计制图中的应用有效性进行校验，进行仿真实现。选取吉林省辽源市某矿山，以传统矿山开采设计制图技术（人工制图）和计算机绘制技术为实验对象，以原有开采方案为对照标准，对矿区开采设计制图的质量、效率进行对比实验。

将实验结果绘制成工作效率、准确性和对比图，如图2、图3所示，图中纵坐标均为百分比。

图2 人工模式和计算机绘制模式制图工作效率对比

图3 人工模式和计算机绘制模式制图准确性对比

由图2、图3可知，计算机绘制技术制图的准确性以及工作效率均高于传统制图技术。

4 结语

通过分析矿山开采设计制图中计算机绘制技术的工作机理、应用流程，完成了算机绘制技术在矿山开采设计制图中的应用研究。目前，计算机绘制技术在矿山开采设计制图中已得到广泛的应用，并获得制图界的广泛赞誉。未来，计算机绘制技术将成为矿山开采设计制图领域中的主导，随着科学技术的进一步发展，计算机绘制技术将会有更广阔的发展空间。