Омельченко Андрій Анатолійович. Моделі й алгоритми геоінформаційної системи автоматизації будування геологічних розрізів шахтного поля

brief description

Омельченко Андрій Анатолійович. Моделі й алгоритми геоінформаційної системи автоматизації будування геологічних розрізів шахтного поля : Дис... канд. наук: 05.13.06 - 2003.

Омельченко А.А. Моделі й алгоритми геоінформаційної системи автоматизації будування геологічних розрізів шахтного поля”. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології”. Харківський національний університет радіоелектроніки, м. Харків, 2002 р.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі автоматизації будування геологічних розрізів шахтного поля, яка полягає в розробці моделей і алгоритмів процесу будування геологічних розрізів і створенні на їх основі спеціалізованої геоінформаційної системи, яка забезпечує підвищення ефективності і якості будування геологічних розрізів шахтного поля. Основна ідея роботи полягає в розробці і використанні для автоматизації будування геологічних розрізів геоінформаційної системи, котра ґрунтується на просторовій моделі родовища, на відміну від традиційного способу, що передбачає використання як вихідні дані безпосередньо даних по свердловинах і гірничих виробках.

У дисертаційній роботі наведено нове рішення актуальної наукової задачі автоматизації будування геологічних розрізів шахтного поля, яке полягає в розробці моделей й алгоритмів процесу будування геологічних розрізів і створенні на їх основі спеціалізованої геоінформаційної системи та інформаційної технології їх автоматизованого будування, що забезпечує підвищення ефективності і якості будування геологічних розрізів шахтного поля. Виконані теоретичні й експериментальні дослідження дозволяють зробити наступні висновки:

Показано, що для автоматизації будування геологічних розрізів найбільш доцільним і перспективним є підхід із застосуванням геоінформаційних систем, які ґрунтуються на просторовій моделі родовища в межах шахтного поля.
Запропоновано концепцію створення ГІС, яка розвиває концепцію проектування інформаційних і управляючих систем загального призначення, що ґрунтується на теорії категорій, стосовно до створення спеціалізованої ГІС автоматизації будування геологічних розрізів. Концепція дозволяє формалізовано описати всі етапи створення таких ГІС і за рахунок цього скоротити термін її проектування.
Розроблено структуру ГІС автоматизації будування геологічних розрізів, яка відрізняється використанням просторової моделі шахтного поля, що дозволяє оцінювати параметри товщі порід у довільній точці шахтного поля і забезпечувати автоматизоване будування геологічних розрізів за довільним напрямком розвідувального профілю.
Розроблено моделі природних і техногенних об’єктів, необхідні для створення ГІС автоматизації будування геологічних розрізів, що враховують геометричні і семантичні властивості об’єктів шахтного поля і відрізняються від існуючих тим, що є взаємозв’язаними, взаємозалежними й утворюють у сукупності об’єктно-орієнтовану просторову модель родовища. Виконано опис геологічного розрізу як графічної моделі і розроблено імітаційну модель процесу будування геологічних розрізів, що дозволяє формалізувати процес будування геологічного розрізу з використанням ГІС і обґрунтувати технологію їх автоматизованого будування.
Удосконалено оснований на тріангуляції метод будування моделей вугільних пластів і пластів вміщуючих порід використанням локального критерію оптимізації будування тріангуляції, який враховує статистичні дані про поверхню і полягає в мінімізації плоского кута між нормаллю до площини формованого трикутника і нормаллю до поверхні тренда, побудованої по вихідним даним, що дозволяє виключити невизначеність вибору апроксимуючих трикутників і забезпечити підвищення точності моделювання.
На основі удосконаленого методу будування моделей вугільних пластів і пластів вміщуючих порід розроблено і досліджено алгоритм, що його реалізує. Також розроблено алгоритми автоматизації формування моделей інших природних і техногенних об’єктів, які дозволяють, на відміну від існуючих, моделювати зазначені об’єкти у їх взаємозв’язку і взаємозалежності. Зазначені алгоритми забезпечили можливість програмної реалізації ГІС автоматизації будування геологічних розрізів.
Науково обґрунтовано і створено на основі розроблених моделей й алгоритмів спеціалізовану геоінформаційну систему та інформаційну технологію автоматизованого будування геологічних розрізів шахтного поля, які за рахунок автоматизації дозволяють, на відміну від традиційних способів їх будування, суттєво скоротити термін одержання документації й оперативно вносити до неї зміни і доповнення; також запропоновано методику автоматизованого будування геологічних розрізів, що відрізняється використанням просторової моделі родовища в межах шахтного поля і дозволяє підвищити обґрунтованість і ефективність будування геологічних розрізів.
Експериментальні дослідження розроблених моделей, алгоритмів і програм, а також системи в цілому, на моделях і реальному геологорозвідувальному матеріалі підтвердили працездатність системи і можливість її використання для автоматизації будування геологічних розрізів. Порівняльна оцінка результатів будувань, отриманих традиційним способом і з використанням розробленої геоінформаційної системи, показала їх несуперечність. Показано ефективність ГІС при використанні її інформаційною системою підтримки прийняття технологічних і управлінських рішень рівня вуглевидобувного підприємства, а також як інформаційної основи АСУ інших організацій. Використання розробленої ГІС, як інформаційної основи при створенні АСУ, дозволяє скоротити термін окупності АСУ з 7,5 років до 1,5 років.
Результати проведених досліджень використані науково-дослідним інститутом УкрНДМІ при створенні системи ГеоМарк”, ДХК Донвугілля” - при моделюванні поля шахти ім. Калініна за даними буріння. Розроблена ГІС показала високу ефективність при скороченні непродуктивної роботи по обробці даних і витримала приймальні випробування у складі графічної інформаційно-обчислювальної системи ГеоМарк”, що підтверджено відповідними документами. Результати дисертаційної роботи використані у пропозиціях щодо подальшого удосконалення системи ГеоМарк”, а також у навчальному процесі кафедри автоматизованих систем управління Донецького національного технічного університету.