Анастасия Пулина,
ведущий инженер САПР (инфраструктура, горное дело),
ООО «НИП-Информатика»
3Dмоделирование набирает популярность не только в строительной отрасли, но и в открытых горных работах. Использование специализированных САПР для моделирования на рельефе позволяет оптимизировать выполнение задач и повысить точность расчетов. В статье рассмотрено построение трехмерной модели карьера в САПР nanoCAD GeoniCS на основе разных типов данных. Описаны возможности использования модели для решения маркшейдерских задач, анализа и получения документации при открытых горных работах.
САПР nanoCAD GeoniCS — доступный и функциональный инструмент маркшейдера. Его основные возможности включают работу с точками, создание трехмерной модели карьера, построение разрезов и сечений, расчет объемов земляных работ.
Загрузка точек съемки
В маркшейдерии работа с точками имеет ключевое значение. Точки GeoniCS — геоточки — создаются по данным съемки и являются основой для построения текущей модели карьера или склада. nanoCAD GeoniCS позволяет импортировать точки в базу данных из предварительно созданного текстового файла, различными способами создавать новые геоточки вручную, а также преобразовывать их из объектов чертежа (текста, блоков, окружностей и т.д.).
В программе сформирован набор утилит для работы с точками. Одна из них обеспечивает построение полилинии/3Dполилинии по номерам и группам точек (например, для оконтуривания бровки откоса). Есть возможность экспортировать данные о геоточках в текстовый файл либо файл Excel, которые впоследствии будут загружены в прибор для размещения точек на местности.
Созданные геоточки хранятся в базе данных проекта и доступны для вставки в любой чертеж. Поскольку вся информация хранится в проекте, со многими объектами nanoCAD GeoniCS можно работать в фоновом режиме.
Создание 3Dмодели карьера
Инструменты nanoCAD GeoniCS позволяют создавать трехмерную модель поверхности по точкам съемки. Точки можно объединять в группы по разным критериям, например по дате съемки. Таким образом, программа позволяет хранить в базе данных информацию о разных периодах съемки.
Помимо геоточек в качестве исходных данных для построения 3Dмодели поверхности могут использоваться горизонтали, структурные линии и примитивы чертежа. Построенная поверхность редактируется стандартными средствами программы (переброс ребра, добавление и удаление точек и граней, добавление границ). Использование разных типов исходных данных позволяет создать точную и детализированную модель поверхности.
Наличие трехмерной модели карьера обеспечивает возможность проектировать элементы уступов карьера и отвалов, вести учет добытых объемов, пополнять маркшейдерскую документацию и т.д. Пример съемки карьера с уступами показан на рис. 1 и 2.
Рис. 1. План с уступами
Рис. 2. 3D-модель карьера
Съемка карьера также может быть выполнена с помощью лазерного сканирования и обработана в сторонних программах. В дальнейшем ее можно загрузить в nanoCAD GeoniCS как точки или поверхности. Поддерживается загрузка поверхностей из других программ — в формате LandXML. Поверхность, построенная по съемке с БПЛА, представлена на рис. 3.
Рис. 3. Модель карьера, построенная по съемке с БПЛА
После построения поверхности возможен ее анализ. Доступны различные операции, которые могут быть актуальны для маркшейдера: создание сводной поверхности (вычитание), перемещение и масштабирование поверхности, врезка одной поверхности в другую. На рис. 4 показан участок поверхности, раскрашенный по диапазону высотных отметок с выводом легенды.
Рис. 4. Раскраска поверхности по характеристикам
Проектирование уступов, отвалов и съездов
Трехмерная модель карьера является основным источником данных для дальнейшего проектирования, планирования и расчетов. С помощью инструментов программы можно построить динамические профили по проектным и фактическим данным и осуществлять их пополнение (рис. 5).
Рис. 5. Пополнение профиля. Штриховкой обозначен отработанный уступ
Возможно построение как «быстрого профиля» для анализа поверхностей, так и профиля с более подробной информацией о поверхностях и объектах чертежа. На него можно выводить данные о вертикальной и горизонтальной геометрии поверхностей, информацию о пересечениях с объектами чертежа и скважины, сформированную в модуле «Геомодель». Динамическая связь профиля с поверхностями позволяет получать актуальные данные по поверхности (рис. 6 и 7).
Рис. 6. План отработки
Рис. 7. Профиль
Помимо оценки проектной и существующей модели программа позволяет проектировать подъездные дороги и съезды.
Наконец, в nanoCAD GeoniCS можно проектировать расположение отвалов вскрышных пород с использованием инструмента Проектный откос (рис. 8).
Рис. 8. Результат работ, выполненных в nanoCAD GeoniCS
Расчет объемов и площадей
Модель является основой для расчета объемов горных работ. САПР nanoCAD GeoniCS поддерживает три способа расчета объемов между поверхностями в контуре:
- Картограмма (рис. 9). Позволяет рассчитывать объем методом квадратов по отметкам в узлах картограммы.
- Метод призм. Использует геометрию исходных поверхностей и выдает максимально точное значение объемов (рис. 10 и 11).
- Метод сечений (рис. 1214). Позволяет рассчитать объем по заранее построенным сечениям, учитывая площадь сечений и расстояние между ними.
Рис. 9. Картограмма
Рис. 10. Вычисление объема добытого ископаемого
Рис. 11. Вычисление объема склада
Разрезы по профильным линиям являются неотъемлемой частью маркшейдерской документации. Благодаря инструментам модуля «Сечения» можно одновременно выполнять оформление, пополнять документацию (оформление сечений) и подсчитывать объемы по сечениям.
Рис. 12. Расчет объема по сечениям. Сечения отображены на плане
Рис. 13. Окна сечений по карьеру с шагом 20 м
Рис. 14. Результат расчета объемов по сечениям
Выпуск документации
Необходимая документация (рис. 15) — чертежи плана, профилей, сечений, а также ведомости и таблицы — создаются в программе на основе цифровой модели.
Рис. 15. Проектный документ, сформированный в nanoCAD GeoniCS
Применение модуля «Топоплан» позволяет упростить оформление сводного плана горных работ. В программе есть инструменты, отрисовывающие штриховку бортов откосов. Вид штриховки полностью открыт для настройки.
Для отрисовки условных знаков дорог, сетей, пунктов съемки существует специальная база, которая включает в себя точечные, линейные и площадные знаки.
Импорт/экспорт данных
При работе со сторонними программами может возникнуть необходимость передачи данных nanoCAD GeoniCS. Помимо того что Платформа nanoCAD напрямую работает с форматами *.dwg (это ее штатный формат) и *.dxf, данные о поверхностях, точках, группах точек и трассах можно импортировать и экспортировать в формате LandXML. Этот же формат будет полезен при обмене данными между специалистами различных отделов.
Вывод
Трехмерную модель карьера, созданного в nanoCAD GeoniCS, можно использовать как для ведения горных работ, так и в процессе проектирования. Модель является основой при определении объемов работ. Поддержка актуальности цифровой модели помогает отслеживать изменения, решать текущие и планировать будущие задачи.
