Switon_J_Budowa bazy danych do modelu 3D kopalni i pokładow

Switon_J_Budowa bazy danych do modelu 3D kopalni i pokładow

CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud
CUPRUM nr 2 (67) 2013, s. 37-48
___________________________________________________________________
Joanna Świtoń 1)
Budowa bazy danych graficznych i opisowych
do trójwymiarowego modelu kopalni i pokładów węgla
w środowisku ArcGIS
Streszczenie
Systemy informacji geograficznej (GIS) z powodzeniem wykorzystywane są w branży górniczej. Zarówno kopalnie podziemne, jaki i odkrywkowe coraz częściej korzystają z narzędzi
geoinformatycznych. Numeryczne bazy danych pozwalają gromadzić i zarządzać danymi
przestrzennymi pozyskanymi w kolejnych etapach działalności górniczej. Opracowana baza
danych graficznych i opisowych do modelu złoża węgla kamiennego i fragmentu dawnej kopalni Thorez w Wałbrzyskim Zagłębiu Węglowym stanowi doskonałą podstawę do prowadzenia analiz przestrzennych, zarówno w przestrzeni 2D, jak i 3D. Budowę geobazy przeprowadzono przy użyciu oprogramowania ArcGIS w wersji 9.3.
Słowa kluczowe:
GIS, górnictwo
modelowanie 3D
podziemne,
budowa
numerycznej
bazy
danych,
Design of the graphical and descriptive database for 3D model
of the mine and coal-seems in ArcGIS environment
Abstract
Geographic Information Systems (GIS) are successfully used in the mining industry. Both
underground and open-pit mines increasingly make use the geoinformatic tools. Numerical
databases allow to collect and manage spatial data successively at different stages of mining
activity. Developed geodatabase of coal-seems and part of the old mine Thorez model in
Wałbrzyski Basin provides an excellent basis for the spatial analysis, both in 2D and 3D.
Database construction was performed using ArcGIS software version 9.3.
Key words:
GIS, underground mining, design of a numerical database, 3D modelling
Wstęp
Zgodnie z koncepcją Alvina i Heidi Toffler znajdujemy się obecnie w trzeciej fazie
rozwoju cywilizacyjnego związanego z rewolucją informatyczną [3]. Trudno wskazać
na dziedzinę życia, w której nie wykorzystywano by narzędzi informatycznych do
wspomagania procesu decyzyjnego. Obecnie szczególny nacisk kładziony jest na
upowszechnianie zaawansowanych usług geoinformacyjnych opartych na udostępnianiu określonej informacji geograficznej przy użyciu narzędzi informatycznych
w formie zsyntetyzowanych wyników analiz na modelach numerycznych. Systemy
informacji geograficznej (GIS) wprowadza się także z powodzeniem w branży górniczej. Zarówno kopalnie podziemne, jak i odkrywkowe coraz częściej wykorzystują je
___________________________________________________________________
1)
KGHM CUPRUM sp. z o.o. – CBR, ul. gen. Wł. Sikorskiego 2-8, 53-659 Wrocław
38
Joanna Świtoń
___________________________________________________________________
w procesie optymalizacji wydobycia, czy przy prognozowaniu zagrożeń. Opracowana baza danych stanowi element systemu informacji geologiczno-górniczej Wałbrzyskiego Zagłębia Węglowego wykorzystywanego do wspomagania badań deformacji powierzchni terenu na obszarze górniczym po zakończeniu eksploatacji.
1. GIS i jego zastosowania
Zgodnie z definicją Menno-Jan Kraaka i Ferjana Ormelinga GIS to „komputerowy
system informacji służący do wprowadzania, gromadzenia, przetwarzania oraz
przedstawiania danych przestrzennych, którego podstawową funkcją jest wspomaganie decyzji” [3]. Pierwszy system geoinformacyjny powstał w latach 60-tych
XX wieku w Kanadzie. System ten stanowił narzędzie do inwentaryzacji zasobów
naturalnych kraju, celem ich przyszłego wydobycia [7]. Obecnie w górnictwie wykorzystuje się zaawansowane narzędzia informatyczne do gromadzenia, analizowania
i wizualizacji informacji o złożu. Na podstawie danych przechowywanych w bazach
danych opracowywane są strukturalne i jakościowe modele złoża, górnicze mapy
cyfrowe czy modele deformacji terenu. Geobaza powinna zawierać informacje pochodzące ze wszystkich systemów informacyjnych działających na terenie danej
kopalni. Struktura poszczególnych baz danych będzie się różnić w zależności od
zastosowania. Obowiązuje jednak podstawowa zasada, że powinny one być projektowane w sposób przejrzysty i czytelny, aby mogły stanowić źródło informacji dla
zapytań i analiz w procesie decyzyjnym.
2. Etapy projektowania bazy danych
Budowa bazy danych w systemie GIS obejmuje trzy główne etapy: konceptualny,
logiczny i fizyczny. W pierwszej kolejności, znając już typy obiektów, należy określić
relacje pomiędzy nimi. Konieczne jest podjęcie decyzji o sposobie reprezentacji
geometrycznej poszczególnych obiektów. Za zadania z poziomu modelu logicznego
uznaje się dopasowanie typów obiektu do danych obsługiwanych przez wybrane
oprogramowanie oraz zorganizowanie struktury geobazy, polegające na zdefiniowaniu związków topologicznych, wyznaczeniu relacji i dopasowaniu układu odniesienia. W ostatnim kroku należy zdefiniować schemat bazy danych tworzony z wykorzystaniem języka zapytań, np. SQL [7].
3. Charakterystyka wybranego oprogramowania
Bazę danych graficznych i opisowych do modelu fragmentu dawnej kopalni Thorez zaprojektowano przy wykorzystaniu aplikacji ArcCatalog należącej do programu
ArcGIS w wersji 9.3 firmy ESRI. Służy ona bowiem do zarządzania nawet dużą ilością danych przestrzennych. W prosty sposób można organizować ich zasoby
w ramach zaawansowanych struktur geograficznych baz danych (geobaz): plikowych, osobistych i wielodostępnych. Pozwala to na szybkie wyszukiwanie odpowiednich dla określonych potrzeb danych przestrzennych. Szczegółowe informacje
na temat danych zapisane w postaci metadanych można na bieżąco przeglądać
i aktualizować [2]. Większość danych zgromadzonych w opracowanej geobazie
pozyskano w procesie wektoryzacji przeprowadzonym w aplikacji ArcMap.
39
Budowa bazy danych graficznych i opisowych…
___________________________________________________________________
4. Charakterystyka wybranego obiektu
Opracowanie numerycznej bazy danych przestrzennych i opisowych dotyczy kopalni Thorez leżącej na obszarze Wałbrzyskiego Zagłębia Węglowego, stanowiącego jeden z dwóch regionów dawnego Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego (rys.1).
2
Wałbrzyskie Zagłębie Węglowe zajmowało obszar o powierzchni 94 km pomiędzy
wsią Czarny Bór, poprzez miasta Wałbrzych, aż do Jedliny Zdrój. Kopalnia Thorez
2
obejmuje obszar górniczy Biały Kamień o powierzchni 27,16 km . Rozciągał się on
półkolem w północnej części wałbrzyskiej niecki węglowej na terenie miast: Wałbrzych, Szczawno Zdrój, Boguszów-Gorce i Jedlina Zdrój [5]. W 1996 roku kopalnia
została zlikwidowana. Obszar Wałbrzyskiego Zagłębia Węglowego stał się poligonem badawczym dla doskonalenia sposobów prowadzenia obserwacji i interpretacji
rezultatów analiz deformacji na terenach górniczych i pogórniczych [1].
Rys. 1. Obszar Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego (opracowano na podstawie [8])
5. Źródło danych
Budowę bazy danych do modelu złoża węgla i fragmentu dawnej kopalni Thorez
przeprowadzono w oparciu o materiały źródłowe w postaci map 14 poziomów wydobywczych w skali 1:5000 (rys. 2). Mapy zeskanowano w rozdzielczości 150, 200 lub
300 dpi. W rezultacie pracowano na 38 rastrach o wielkości od 50 do 160 MB. Tak
duży rozmiar plików ograniczył szybkość działań związanych z wektoryzacją danych
w aplikacji ArcMap, jednakże celem było osiągnięcie wymaganej precyzji opracowania modelu. Poza mapami pokładów węgla kopalni Thorez wykorzystano także warstwę z lokalizacją szybów na obszarze Wałbrzyskiego Zagłębia Węglowego. Plik ten
zawierał dane w układzie 1992 i posłużył do transformacji danych z układu Gromnik.
40
Joanna Świtoń
___________________________________________________________________
Rys. 2. Mapy pokładu 669: po lewej – z 1993 roku, po prawej – z 1946 roku
6. Budowa geobazy
Po zweryfikowaniu materiałów źródłowych przystąpiono do budowy bazy danych
graficznych i opisowych. W pierwszym etapie zaprojektowano jej strukturę tak, aby
pozwalała na swobodne korzystanie ze wszystkich rodzajów zgromadzonych dotychczas i wprowadzanych na bieżąco danych. Opracowana geobaza ma strukturę
plikową i zawiera 4 katalogi. W pierwszym z nich zgromadzono materiały źródłowe,
drugi stworzono z przeznaczeniem na przechowywanie zwektoryzowanych danych
w układzie Gromnik i po transformacji na układ 1992, w trzecim gromadzone będą
warstwy wygenerowane w efekcie przeprowadzonych analiz przestrzennych,
w czwartym natomiast – rezultaty przeprowadzonych analiz, czyli mapy, raporty,
animacje.
6.1.
Budowa bazy danych graficznych
W bazie danych graficznych zgromadzono rastry stanowiące podstawę wektoryzacji danych, z podziałem na poszczególne poziomy wydobywcze. Przed rozpoczęciem wektoryzacji należało nadać zeskanowanym mapom odniesienie przestrzenne
w oparciu o siatkę współrzędnych X i Y w układzie Gromnik. Gromnik jest układem
lokalnym dla miast Wrocławia i Wałbrzycha. Powstał przy zastosowaniu lokalnego
odwzorowania Gaussa-Krügera z południkiem osiowym przechodzącym przez centralny punkt obszaru [4], w tym wypadku Górę Gromnik (393 m.n.p.m), stąd jego
nazwa. Geoodniesienie nadano rastrom przy użyciu aplikacji ArcMap. Dla każdej
z 38 map przygotowano wcześniej tabele ze współrzędnymi X i Y w układzie Gromnik odczytanymi z węzłów siatki współrzędnych. Dla każdego z rastrów określono od
5 do 8 punktów kontrolnych. Po wczytaniu tabeli ze współrzędnymi do ArcMap utwo-
41
Budowa bazy danych graficznych i opisowych…
___________________________________________________________________
rzono dla każdego z rastrów łączniki dopasowując odpowiedni węzeł siatki na rastrze do punktu kontrolnego z tabeli. Wybrano afiniczną metodę transformacji 1-ego
stopnia, która wymaga przynajmniej 3 łączników dopasowania. Taki rodzaj transformacji polega na przemieszczeniu, obrocie i skalowaniu obiektów przy zachowaniu
geometrii obiektu pierwotnego. Matematyczna formuła transformacji afinicznej ma
postać macierzy [9]:
′
=
′
+
=
+
+
+
+
(1)
Poprawność dopasowania zweryfikowano na podstawie wielkości całkowitego błędu
RMS oznaczającego średnią różnicę położenia pomiędzy punktami kontrolnymi
a docelowymi dla wszystkich łączników, która nie powinna być większa od 1 (rys. 3)
[6]. Wszystkie rastry udało się dopasować bez przekroczenia dopuszczalnego błędu
RMS. Prawidłowa digitalizacja elementów liniowych i powierzchniowych przebiegających przez kilka rastrów wymagała zweryfikowania także poprawności ich dopasowania w płaszczyźnie poziomej.
Rys. 3. Tabela łączników geoodniesienia
Wykorzystując rastry z precyzyjnie przypisanym odniesieniem przestrzennym można było rozpocząć wektoryzację wybranych obiektów do plików o rozszerzeniu shape (tab.1) gromadzonych w bazie danych.
Tabela 1
Charakterystyka plików z danymi wektorowymi
Nazwa pliku
p(nr pokładu).shp
szyby.shp
Rodzaj obiektu
poligon
poligon
przekopy.shp
poligon
linie – (filar).shp
uskoki.shp
linie
poligon
Zawartość
wyeksploatowane pokłady węgla
szyby i szybiki
przekopy, chodniki wentylacyjne, upadowe, pochylnie transportowe, sztolnie
filary ochronne
uskoki
42
Joanna Świtoń
___________________________________________________________________
6.1.1. Pokłady węgla
Pokłady węgla kamiennego wektoryzowano w postaci poligonów 3D wprowadzając na bieżąco dla każdego węzła, przy pomocy funkcji Bieżącego Z, głębokość
zalegania wyrażoną w metrach nad poziomem morza w układzie wysokościowym
Kronsztad 86. Układ ten obowiązuje na obszarze całej Europy. Jego nazwa pochodzi od miasta Kronsztad nad Zatoką Fińską i roku powstania. Wysokość 0 wyznaczona jest przez średni poziom Morza Bałtyckiego zmierzony przy pomocy mareografu [11]. W przypadku parceli o niesprecyzowanej głębokości interpolowano ją
korzystając z izolinii głębokościowych lub głębokości zalegania wyrobisk. Przykładowo, parcela zaznaczona na rysunku 4 nie posiada oznaczonej głębokości zalegania stropu, dlatego jeden z węzłów poligonu najpierw dociągnięto do izolinii
300 metrów, a następnie nadano mu odpowiednią wysokość. W kolejnym kroku przy
pomocy funkcji Wstaw umieszczono dodatkowy punkt na krawędzi rysowanej parceli
w odpowiednim węźle oryginalnego obiektu na mapie. Ponownie dociągnięto poligon, tym razem do wstawionego punktu. Dzięki temu pozyskano precyzyjnie usytuowany w przestrzeni fragment pokładu węgla z przypisaną współrzędną Z. Geometrie obiektów weryfikowano na bieżąco wykorzystując widok 3D w aplikacji ArcScene, błędy poprawiano w ArcMap i powtarzano proces do momentu uzyskania prawidłowego odniesienia przestrzennego dla wszystkich parceli pokładu.
Rys. 4. Sposób nadawania współrzędnej Z węzłom poligonów
43
Budowa bazy danych graficznych i opisowych…
___________________________________________________________________
6.1.2. Wyrobiska podziemne
Poza pokładami węgla zwektoryzowano także najważniejsze przekopy kierunkowe i wentylacyjne, upadowe, pochylnie transportowe i sztolnie. Pomimo że tego typu
obiekty liniowe często przedstawia się jako płaskie, zwektoryzowano je w postaci
obiektów przestrzennych przypisując każdemu punktowi poligonu wartość wysokości przy pomocy funkcji Bieżącego Z na podstawie głębokości zalegania stropu
i spągu wyrobisk. W przypadku upadowych czy pochylni dostępne były jedynie
skrajne współrzędne wysokościowe wlotu i wylotu wyrobiska, wobec tego, w przypadku skomplikowanej geometrii, interpolowano pośrednie wartości na podstawie
izolinii głębokościowych. Szyby i szybiki zwektoryzowano w oparciu o podaną wysokość nad poziomem morza zarówno ich wylotu, jak i rząpia.
6.1.3. Filary ochronne
Na mapach poziomów wydobywczych kopalni Thorez zlokalizowano filary
ochronne szybów i szybików, Fabryki Porcelany Wałbrzych oraz dla dzielnic Śródmieście i Nowe Miasto. Wszystkie wektoryzowano według tej samej zasady. Dla
każdego filaru ochronnego założono w geobazie plik shape typu liniowego z możliwością przechowywania danych 3D. Obrysowano górne granice każdego z nich na
rastrach prezentujących najwyżej zalegający pokład 655 przypisując liniom głębokość odpowiadającą wysokości wylotu szybu lub, jak w przypadku fabryki czy dzielnic, możliwie największej wartości izolinii głębokości na wszystkich mapach poziomów wydobywczych. Dolną granicę odwzorowano na podstawie map najniżej położonego poziomu 678 określając jej głębokość w oparciu o wysokość rząpia szybu
lub najmniejszą wartość izolinii głębokości (rys. 5a). Kolejnym krokiem było wygenerowanie siatek TIN na podstawie obrysowanych granic filarów (rys. 5b). Opracowano je w przestrzeni trójwymiarowej w aplikacji ArcScene, aby na bieżąco oceniać
efekty pracy. Wykorzystano funkcję z pakietu 3D Analyst Utwórz TIN na Podstawie
Obiektu podając za obiekt wejściowy liniowy plik shape z granicami filaru, określając
źródło wysokości w postaci wartości pobieranych z geometrii obiektów oraz wybierając triangulację typu hard line (twarde linie) nadając tym samym obiektowi ostateczny kształt. Wcześniej podejmowano liczne próby znalezienia najlepszego rozwiązania dla wektoryzacji filarów ochronnych. Rysowano obiekt w postaci poligonu w aplikacji ArcMap lub wykorzystywano górną i dolną krawędź tworząc na ich podstawie
poligon przy pomocy funkcji w bazie narzędziowej Toolbox - Zarządzanie danymi –
Obiekt do poligonu. Jednak działania te nie przyniosły oczekiwanych rezultatów,
gdyż kształt opracowanego w ten sposób filara nie odpowiadał rzeczywistemu przebiegowi w przestrzeni. Wobec tego wygenerowano siatkę TIN na podstawie narysowanych już granic dolnej i górnej. Sposób ten przyjęto za najlepsze rozwiązanie
w przypadku tego typu obiektów.
44
Joanna Świtoń
___________________________________________________________________
Rys. 5. Model filara ochronnego szybu Chwalibóg
6.1.4. Inne obiekty
Uskoki to obiekty, które sprawiają najwięcej problemów podczas wektoryzacji ze
względu na niekiedy skomplikowany przebieg i geometrię. Niezbędne okazało się
bowiem założenie w geobazie trzech różnych rodzajów plików shape: jednego przechowującego dane punktowe, drugiego – dla danych liniowych i trzeciego – dla danych powierzchniowych. Każdy uskok wygenerowano w postaci szeregu poligonów
utworzonych na bazie węzłów oznaczających charakterystyczne punkty przebiegu
obiektów na danej głębokości określanej na podstawie izolinii. Dodatkowo opracowano linie łączące punkty o jednakowej wartości współrzędnej Z, co pozwoliło na
precyzyjniejsze usytuowanie dyslokacji tektonicznej w przestrzeni. Niestety ze
względu na niekiedy skomplikowane kształty uskoków uproszczono nieco przebieg
linii pomocniczych redukując ilość punktów kontrolnych. W kolejnym etapie łączono
skrajne punkty na jednakowej głębokości tworząc poligon lub poligony. Pozwoliło to
wygenerować szereg uskoków, niekiedy o bardzo złożonych kształtach, dobrze
odzwierciedlających rzeczywisty przebieg w przestrzeni.
W celu orientacyjnego usytuowania wszystkich dotychczas zwektoryzowanych danych względem najważniejszych jednostek geologicznych opracowano fragment
najbardziej charakterystycznego obiektu geologicznego na tym obszarze, czyli lakkolitu Chełmca zbudowanego z porfirów. Masyw odwzorowano na podstawie dostępnych rastrów w postaci linii o zmiennych wysokościach. W aplikacji ArcScene
liniom nadano wyniesienie równe 50 metrów, czyli zgodne z odstępami pionowymi
między nimi, co spowodowało powstanie jednolitej ściany określającej częściowy
zasięg wychodni Chełmca.
45
Budowa bazy danych graficznych i opisowych…
___________________________________________________________________
6.2.
Budowa bazy danych opisowych
Pliki shape ze zwektoryzowanymi obiektami zostały uzupełnione o dane opisowe
wprowadzane do tabel atrybutowych w aplikacji ArcMap. Każda z nich zawiera kolumny różnych typów założone przy użyciu aplikacji ArcCatalog.
6.2.1. Pokłady węgla
Tabele atrybutów plików przechowujących obiekty w postaci wyeksploatowanych
parceli pokładów węgla kamiennego zawierają 9 kolumn:
− 'FID' – numeracja porządkowa kolejnych parceli,
− 'Shape' – typ obiektów - poligon,
− 'Id' – numer pokładu,
− 'Rodz_ek' – rodzaj systemu eksploatacji danej parceli,
− 'Rok_r_e' – rok rozpoczęcia eksploatacji danej parceli,
− 'Rok_z_e' – rok zakończenia eksploatacji danej parceli,
− 'Miazszosc' – miąższość danej parceli,
− 'Pow' – powierzchnia parceli wyrażona w metrach kwadratowych,
− 'Kubatura' – kubatura wyeksploatowanych parceli wyrażona w metrach sześciennych.
Dwie pierwsze kolumny są stałe i uzupełniane automatycznie podczas wektoryzacji
w przypadku wszystkich obiektów. Pozostałe wypełniano ręcznie po zakończeniu
digitalizacji. Numer pokładu wprowadzono na podstawie oznaczenia dostępnego na
rastrach. Rodzaj systemu eksploatacji odczytano z legendy mapy Kopalni Węgla
Kamiennego Victoria w skali 1:25000 rozpoznając sygnaturę każdej z parceli. Rok
rozpoczęcia i zakończenia eksploatacji został określony, zależnie od sposobu eksploatacji, albo dla całej parceli, albo jako dokładna data dla pojedynczych frontów
eksploatacyjnych w systemie ścianowym. Średnią miąższość odczytano z profili
geologicznych umieszczonych na dwóch z trzech map każdego pokładu lub z izolinii
miąższości. Kolumna 'Pow' zawiera wyliczoną z funkcji Oblicz Geometrię powierzchnię wyrażoną w metrach kwadratowych, natomiast kolumna 'Kubatura' –
objętość poszczególnych parceli węglowych w metrach sześciennych otrzymaną
w wyniku przemnożenia Kalkulatorem Pól powierzchni i miąższości. Dwie ostatnie
wartości w tabeli atrybutów plików shape z pokładami węgla przeliczono dopiero po
przeprowadzeniu transformacji danych wektorowych na układ 1992. Wówczas dopiero obliczonej powierzchni i kubaturze mogła zostać przypisana jednostka miary.
6.2.2. Wyrobiska podziemne
Plik shape przechowujący obiekty w postaci szybów i szybików zawiera tabelę
atrybutów z 2 oryginalnymi kolumnami: 'Glebokosc' i 'Nazwa'. Głębokość szybów lub
szybików obliczono jako różnicę pomiędzy współrzędnymi Z wylotu i rząpia szybu
lub szybiku. Nazwę do każdego obiektu przypisano zgodnie z nazewnictwem na
mapie. Łącznie zwektoryzowano 17 szybów: Jan, Ewa, Irena, Gabriel, Sobótka,
Julia, Chrobry I i II, Wanda, Chwalibóg I i II, Zofia, Krakus, Staszic, Pokój, Teresa
i Tytus oraz 21 szybików, w tym kilka ślepych.
46
Joanna Świtoń
___________________________________________________________________
Tabela atrybutów pliku 'przekopy.shp' zawiera jedną oryginalną kolumnę: 'Rodzaj',
do której wprowadzono typy zwektoryzowanych wyrobisk zgodnie z nazewnictwem
na mapach. Zidentyfikowano szereg przekopów różniących się nazwą lub przeznaczeniem. Poza tym zwektoryzowano sztolnie i upadowe.
6.2.3. Filary ochronne
Tabele atrybutów plików przechowujących zasięg poszczególnych filarów zawierają 4 kolumny. Jako numer identyfikacyjny przypisano górnym granicom filara numer 1, a dolnym – numer 2. W obu przypadkach wprowadzono nazwę danego filara
zgodnie z oznaczeniem na mapie.
6.2.4. Inne obiekty
Plik shape z danymi reprezentującymi uskoki tektoniczne zawiera łącznie 6 kolumn. Nazwy poszczególnych dyslokacji tektonicznych odczytano z map pokładów.
Zrzut każdego uskoku podano na podstawie wartości określonych w całym jego
przebiegu. Niekiedy stwierdzona wartość zrzutu zawierała się w przedziale liczb,
z tego względu zdefiniowano zrzut minimalny i maksymalny. W niektórych przypadkach okazało się niemożliwe wprowadzenie nazwy lub zrzutu ze względu na brak
oznaczenia na mapie. W takich przypadkach w tabeli atrybutów pozostawiano puste
pola.
W celu geologicznego zorientowania zwektoryzowanych wcześniej danych wygenerowano plik shape z fragmentem granicy lakkolitu Chełmca. W tabeli atrybutów
określono jedynie nazwę masywu. Nie uznano za konieczne wprowadzenie większej
ilości danych ze względu na ich małe znaczenie w perspektywie przyszłego wykorzystania. Z drugiej strony, na dostępnych mapach, poza nazwą lakkolitu, nie występują inne oznaczenia pozwalające dokładniej scharakteryzować obiekt.
6.3.
Transformacja danych na układ 1992
W ostatnim etapie budowy bazy danych przeprowadzono transformację wszystkich zwektoryzowanych danych z układu lokalnego Gromnik na układ docelowy
1992 stanowiący źródłowy układ współrzędnych systemu informacji geologicznogórniczej Wałbrzyskiego Zagłębia Węglowego. Transformację przeprowadzono
ze względu na to, że układy lokalne mogły być stosowane w Polsce tylko do 31
grudnia 2009 roku [4].
W celu dokonania transformacji współrzędnych skorzystano z warstwy odniesienia
w układzie 1992 w postaci pliku 'shaft.shp' z lokalizacją szybów Wałbrzyskiego Zagłębia Węglowego, z warstwy z lokalizacją szybów w układzie Gromnik oraz z narzędzia Dopasowanie Przestrzenne z pakietu aplikacji ArcMap. Zdefiniowano ustawienia dopasowania określając następujące elementy:
− metodę wyrównania jako transformację afiniczną,
− liniowe uzgodnienia styków i liniowe wpasowanie,
− transfer wszystkich atrybutów z warstwy źródłowej do docelowej.
47
Budowa bazy danych graficznych i opisowych…
___________________________________________________________________
W kolejnym etapie zbudowano 6 łączników między obiektami odniesienia a obiektami w układzie Gromnik. W tym celu wykorzystano położenie następujących szybów: Jan, Wanda, Julia, Krakus, Staszic i Pokój. Wygenerowana tabela łączników
posłużyła do przetransformowania wszystkich danych wektorowych. Proces dopasowania przeprowadzono podczas rozpoczętej edycji obiektów. Po każdorazowym
wczytaniu do aplikacji ArcMap poszczególnych warstw należało wyświetlić zdefiniowane wcześniej łączniki, a po zaznaczeniu wszystkich danych z pliku użyć narzędzia Dopasuj.
Rys. 6. Tabela łączników do transformacji danych wektorowych na układ 1992
Podsumowanie
Po zakończeniu budowy bazy danych graficznych i opisowych przystąpiono do ponownej weryfikacji zgromadzonych danych. Po wektoryzacji każdy obiekt, dzięki
określeniu współrzędnej Z, mógł być wyświetlany, przy pomocy aplikacji ArcScene,
w widoku perspektywicznym. Dzięki możliwości przeglądania opracowywanych na
bieżąco obiektów trójwymiarowych każdy z nich weryfikowano pod względem poprawności geometrii. Zidentyfikowane błędy odniesienia przestrzennego poprawiano
w aplikacji ArcMap. Po zgromadzeniu wszystkich danych dokonano ich ponownego
przeglądu w aplikacji ArcScene, w celu określenia poprawności wzajemnego dopasowania w przestrzeni. Tak przygotowana baza danych graficznych i opisowych
może posłużyć do wygenerowania modelu pokładów węgla i fragmentu dawnej kopalni węgla Thorez w przestrzeni 3D i przeprowadzenia serii analiz przestrzennych.
Bibliografia
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
Blachowski J., 2008, System informacji geograficznej Wałbrzyskich Kopalń Węgla Kamiennego podstawą zwiększenie efektywności i wiarygodności badań deformacji powierzchni terenów pogórniczych. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
Dębski M., 1999-2004, ArcGIS 9. Podstawy ArcGIS. ESRI.
Gotlib D., Iwaniak A., Olszewski R., 2007, GIS. Obszary zastosowań. Wydawnictwo
Naukowe PWN, Warszawa.
Kadaj R., 2002, Polskie układy współrzędnych. Formuły transformacyjne, algorytmy
i programy. Rzeszów (www.geonet.net.pl).
Kowalski A., 2000, Eksploatacja górnicza a ochrona powierzchni. Doświadczenia
z wałbrzyskich kopalń. Główny Instytut Górnictwa, Katowice.
48
Joanna Świtoń
___________________________________________________________________
[6]
[7]
Letmański T., 2000-2002, Edycja w ArcMap. ESRI.
Longley P., Goodchild M., Maguire D., Rhind D., 2006, GIS. Teoria i praktyka. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
[8] Ministerstwo Środowiska. Departament Geologii i Koncesji Geologicznych, 2009, Potencjał metanośności pokładów węgla w rejonie Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego
w aspekcie możliwości prowadzenia prac poszukiwawczo-rozpoznawczych. Metan pokładów węgla Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego.
[9] Mucha
M.,
2009,
Transformacje
afiniczne
(skorzystano
ze
strony
www.fraktale.stach.org.pl ‘Podstawy geometrii fraktalnej’ powstałej jako praca magisterska). Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach Uniwersytetu Śląskiego, Katowice.
[10] Sokółka J., 2009, Opracowanie cyfrowego modelu wyrobisk fragmentu dawnej kopalni
węgla kamiennego ‘Thorez’ w Wałbrzychu z użyciem GIS (niepublikowana własna praca
magisterska). Wydział Geoinżynierii Górnictwa i Geologii PWr, Wrocław.
[11] Somla J., 2009, ASG-Eupos wielofunkcyjny system precyzyjnego pozycjonowania satelitarnego na obszarze Polski. Główny Urząd Geodezji i Kartografii, Kraków.