1 、傳統(tǒng)礦圖數(shù)字化的意義

信息技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域, 數(shù)字礦山是信息技術(shù)在礦山企業(yè)應(yīng)用的集中體現(xiàn), 它是以計算機及網(wǎng)絡(luò)為手段, 把礦山的所有空間和有用屬性數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)字化存儲、傳輸、表述和深加工, 并應(yīng)用于各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)與管理和決策之中。由此可見, 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫是建設(shè)數(shù)字礦山的基礎(chǔ)和最重要的工作之一。

傳統(tǒng)的礦圖是指用手工繪制而成的圖紙, 這種圖紙不但存在保管困難、易老化變形、難以更新、使用繁瑣、成圖速度慢、效率低、縮放困難等諸多缺點, 更重要的是傳統(tǒng)的圖紙已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代礦山企業(yè)生產(chǎn)管理的需要, 只有對礦圖進行數(shù)字化, 進而建立礦圖數(shù)據(jù)庫, 才能解決傳統(tǒng)礦圖存在的問題, 為建設(shè)數(shù)字化礦山打下良好基礎(chǔ)。

2、 傳統(tǒng)礦圖數(shù)字化的主要方法和步驟

所謂礦圖數(shù)字化是指采用各種方法將傳統(tǒng)的紙質(zhì)礦圖矢量化, 使之成為能夠用計算機進行處理的數(shù)字文件。常用的礦圖數(shù)字化方法主要有人工輸入、數(shù)字化儀、掃描等多種數(shù)字化方法。一般使用Auto CAD 系列繪圖軟件作為數(shù)字化礦圖的主要軟件平臺, 該軟件具有強大的繪圖、編輯、修改等功能, 可以滿足各種復(fù)雜礦圖處理的要求, 而且該軟件在我國礦山企業(yè)中使用率較其它同類軟件高很多,便于交流。此外, 根據(jù)所采用的數(shù)字化方法不同, 有時還需要使用Phot osho p 等常用圖形處理軟件、Scan2CAD地基下沉修復(fù) 或R2V 等光柵圖像矢量化軟件及其它一些軟件作為輔助軟件, 以提高礦圖數(shù)字化的質(zhì)量和速度。

2.1 人工輸入數(shù)字化法

該方法就是通過人工輸入礦圖中各圖形對象上特征點的坐標, 并調(diào)用Auto CAD 軟件中的繪制直線、多段線、樣條曲線等繪圖命令繪制出各種圖形對象, 完成圖紙的數(shù)字化。圖形對象上特征點坐標一般根據(jù)圖紙的比例, 采用直尺或三角板、量角器等直接在圖紙上量取, 或根據(jù)圖紙上尺寸標注計算。該方法的主要優(yōu)點是對硬件的要求低,只要有微機和相應(yīng)的繪圖軟件即可, 不需要添加其它設(shè)備。用這種方法數(shù)字化的礦圖, 其精度與圖形對象的復(fù)雜程度和取點的密度有關(guān), 一地基處理哪里找般只適用于數(shù)字化圖形對象較少、線條簡單的直線型規(guī)則礦圖。因為對于帶有曲線的圖形對象, 或圖形對象較多的復(fù)雜礦圖, 為了達到要求的精度,必須在圖紙上讀取大量的特征點, 工作量大、勞動強度高、成圖速度慢。

2.2 數(shù)字化儀數(shù)字化法

數(shù)字化儀是一種絕對定點設(shè)備, 其圖板上的每一點都與置于圖紙中的點有著一一對應(yīng)的關(guān)系, 這使得數(shù)字化儀成為最有用的數(shù)字化圖形工具。從圖形對象數(shù)字化的基本原理上看, 該方法與人工輸入數(shù)字化法是相同的, 都是通過調(diào)用Auto CAD 軟件中的各種繪圖命令, 將圖紙上的圖形對象數(shù)字化。但是, 此方法不需要人工讀取和輸入圖形對象上特征點的坐標值, 而是用數(shù)字化儀直接在圖形對象上點取并輸入坐標, 不但將坐標的讀取和輸入合二為一, 而且不需人工讀取坐標值,精度和速度都大幅提高。

繪制數(shù)字化圖形時, 要先校準數(shù)字化儀, 也就是將數(shù)字化儀與圖紙的圖形坐標系對齊。然后根據(jù)圖形對象的特征調(diào)用適當(dāng)?shù)睦L圖命令, 再用數(shù)字化的定位器在圖形對象上取點并輸入。對于尺寸超過數(shù)字化儀圖板的礦圖, 可把圖形分成幾個部分輸入。

這種方法可用來數(shù)字化各種礦圖, 操作較簡便、精度較高、速度較快及設(shè)備投入少, 是一種較好的礦圖數(shù)字化方法。但須購置專用的數(shù)字化設(shè)備, 操作時一般需要兩人配合, 且用于數(shù)字化地形地質(zhì)圖之類非常復(fù)雜的礦圖, 工作量及勞動強度都很大。

2.3 掃描數(shù)字化法

2.3.1 圖形掃描

圖形掃描是指用掃描儀將圖紙掃描成光柵圖像。掃描儀有工程圖紙和普通小型平板掃描儀兩種。前者可直接掃描大幅面的礦圖, 操作簡便、速度快、精度高, 但設(shè)備較昂貴; 后者由于掃描幅面僅為A4 左右, 大幅面的礦圖必須分成多個部分逐一掃描, 然后再用Photo sho p 等圖形處理軟件進行拼接, 組成整幅礦圖, 因此操作較復(fù)雜、速度也較慢, 但因采用的是常用的辦公設(shè)備, 投入少, 硬件系統(tǒng)容易解決, 當(dāng)沒有專用工程圖紙掃描儀時, 不失為一種較好的方法。采用普通掃描儀掃描時, 為了方便拼接、提高精度, 可在圖紙上畫一些輔助線, 將圖分成小于掃描儀幅面的幾個部分分別掃描, 組合圖形時沿這些輔助線進行裁剪和拼接。掃描生成的光柵圖像以常用的圖像格式文件, 如/ 1 JPEG (1 jpg )0 、/ 1 TIFF (1 tif)0 等保存即可, 以方便Auto CAD 及其它的圖形處理軟件調(diào)用。掃描圖像的分辨率以不小于200dpi 為好。使用的圖紙最好為變形小的薄膜底圖, 或沒有折疊過的藍圖, 以減小數(shù)字化時產(chǎn)生的誤差。

2.3.2 光柵圖像矢量化

光柵圖像是由通常稱為像素的小方塊或點排列的矩形柵格組成, 不是真正的矢量圖, 圖中的內(nèi)容是不可修改的,必須對它進行矢量化, 使之成為能被編輯修改的數(shù)字化矢量圖形。

盡管可以直接將光柵圖像插入到Auto CAD 中, 再用Auto CAD 的各種繪圖功能將圖像中的全部內(nèi)容繪制成矢量圖, 但由于光柵圖像中的圖形對象不是矢量圖, 繪圖時無法使用Auto CAD 的捕捉工具在圖形對象中捕捉特征點,繪圖的難度大、精度低。因此, 在此之前先用矢量化軟件將光柵圖像矢量化, 將會大幅提高礦圖數(shù)字化的速度和精度。

具有光柵圖像自動或半自動矢量化功能的軟件很多,如Scan2CAD 和塑料排水板排水R2V 等, 這些軟件的使用方法比較簡單,只要將掃描獲得的光柵圖像文件調(diào)入, 然后打開自動矢量化功能, 馬上就能得到相應(yīng)的矢量化圖形文件, 輸出的該文件可用Auto CAD 能直接調(diào)用的/ 1 dx f0 格式保存。矢量化后的圖形文件占用的存儲空間會比光柵圖像文件小許多。

2.3.3 圖形編輯處理

雖然經(jīng)過矢量化后的礦圖已是數(shù)字化的礦圖, 但由于或礦圖原圖在掃描前已經(jīng)變形, 或在掃描時擺放的位置不正, 或因原圖的線條清晰度不夠、質(zhì)量較低, 或原圖不夠清潔等各種因素的影響, 都會使數(shù)字化礦圖的質(zhì)量降低。將礦圖調(diào)入Aut o CAD 中進行編輯調(diào)整, 是提高礦圖質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一, 其中也有許多技巧, 只有通過不斷的實踐, 才能熟練應(yīng)用Auto CAD 的各種功能快速完成矢量化后礦圖的編輯工作, 獲得高質(zhì)量的數(shù)字化礦圖。礦圖的編輯工作主要有以下幾方面:

——旋轉(zhuǎn)礦圖。用R0TATE 命令將礦圖旋轉(zhuǎn)到水平位置。

——放大縮小。大部分礦圖掃描之前都已經(jīng)變形, 必須使用SCALE 等命令對它進行縮放。對于帶有坐標網(wǎng)的礦圖, 必須以100 mm @ 100 mm 的網(wǎng)格先繪制坐標網(wǎng), 作為礦圖調(diào)整的基準; 然后將插入的礦圖用移動、縮放等編輯命令調(diào)整到合適的比例和位置, 使礦圖上的坐標網(wǎng)格和繪制的完全重合。對于沒有坐標網(wǎng)的礦圖, 應(yīng)根據(jù)圖形中標注的尺寸和圖形的比例為基準進行縮放。若礦圖縱橫兩方向的變形比例相同, 且整幅圖形的變形均勻, 修復(fù)就比較簡單, 直接用SCALE 命高塑料蓄排水板令即可完成。若縱橫兩方向的變形比例不同, 或整幅圖形的變形不均勻,修復(fù)就比較麻煩, 須先用SCALE 命令將左下角或右上角的網(wǎng)格縮放到100 mm @ 100 mm, 然后逐行或逐列用STRET CH 命令進行縮放修復(fù)。沒有坐標網(wǎng)的礦圖也可參照該方法, 以礦圖的比例和尺寸標注為基準進行縮放。

——文字和尺寸標注。光柵圖像矢量化軟件一般沒有文字和尺寸標注識別的功能, 它將這些圖形對象全部當(dāng)作線條處理。因此必須用MTEXT 命令輸入文字, 用DIMLINEAR 等尺寸標注命令繪制尺寸標注。

——圖形對象的修整。當(dāng)?shù)V圖原圖的質(zhì)量比較差, 如線條不光滑、清晰度較低、圖紙不清潔等, 或因選用的掃描參數(shù)不合適造成光柵圖像的質(zhì)量較差時, 用矢量化軟件數(shù)字化的礦圖也會存在一些差錯, 如線條不連續(xù)或在局部出現(xiàn)轉(zhuǎn)折、圖上有許多斑點等。這時需要用Auto CAD 的各種命令進行編輯, 去掉斑點, 重畫某些圖形對象, 直至得到高質(zhì)量的數(shù)字化礦圖。當(dāng)原圖的質(zhì)量較差時, 有時甚至需要重畫所有的圖形對象, 但此時因有數(shù)字化的矢量圖為基礎(chǔ), 可使用捕捉工具繪圖, 重繪的速度較快, 精度也較高。帶有坐標的圖形對象, 要按實際坐標繪制, 如鉆孔、測點、井筒、巷道等。

——圖框、圖簽和圖名一般都需要重新繪制。圖形編輯處理是掃描數(shù)字化礦圖法的最主要工作, 為了使編輯工作更方便, 可將光柵圖像插入到Aut o CAD 中,并放置在矢量化生成的數(shù)字圖底層, 作為編輯處理時的參照, 待圖形編輯處理完后再刪除。處理后的圖形以/1 DWG0 的格式重新保存, 可進一步減少文件占用的磁盤空間。矢量化后的礦圖編輯處理的主要步驟: 1) 分析圖中的內(nèi)容, 并進行分類; 2) 設(shè)置繪圖環(huán)境, 包括圖層、顏色、線型、文字及標注樣式等; 3 ) 建立用戶坐標系統(tǒng)UCS, 并必須與礦井坐標相同; 4) 對圖形對象進行編輯處理, 并按類放置在不同的圖層上; 5) 對照原圖, 按一定的順序檢查內(nèi)容是否齊全和準確。

3、結(jié)語

——將老礦圖數(shù)字化, 使之成為數(shù)字化的信息, 不但可解決傳統(tǒng)的紙質(zhì)礦圖存在的諸多缺陷, 而且可提高礦山編制采掘計劃、進行開采設(shè)計等工作的效率和質(zhì)量, 提高礦山企業(yè)管理水平, 為建立數(shù)字礦山打下良好的基礎(chǔ)。

——礦圖數(shù)字化的方法很多, 而掃描數(shù)字化法速度快、成本低, 繪制的數(shù)字化礦圖精度高, 該法適用于各類礦圖的數(shù)字化, 特別是對類似與地形地質(zhì)圖之類非規(guī)則、內(nèi)容復(fù)雜的礦圖來說, 是最有效的一種數(shù)字化處理方法。