1 、传统矿图数字化的意义
信息技术和产品已经渗透到社会的各个领域, 数字矿山是信息技术在矿山企业应用的集中体现, 它是以计算机及网络为手段, 把矿山的所有空间和有用属性数据实现数字化存储、传输、表述和深加工, 并应用于各个生产环节与管理和决策之中。由此可见, 基础数据库是建设数字矿山的基础和最重要的工作之一。
传统的矿图是指用手工绘制而成的图纸, 这种图纸不但存在保管困难、易老化变形、难以更新、使用繁琐、成图速度慢、效率低、缩放困难等诸多缺点, 更重要的是传统的图纸已经不能满足现代矿山企业生产管理的需要, 只有对矿图进行数字化, 进而建立矿图数据库, 才能解决传统矿图存在的问题, 为建设数字化矿山打下良好基础。
2、 传统矿图数字化的主要方法和步骤
所谓矿图数字化是指采用各种方法将传统的纸质矿图矢量化, 使之成为能够用计算机进行处理的数字文件。常用的矿图数字化方法主要有人工输入、数字化仪、扫描等多种数字化方法。一般使用Auto CAD 系列绘图软件作为数字化矿图的主要软件平台, 该软件具有强大的绘图、编辑、修改等功能, 可以满足各种复杂矿图处理的要求, 而且该软件在我国矿山企业中使用率较其它同类软件高很多,便于交流。此外, 根据所采用的数字化方法不同, 有时还需要使用Phot osho p 等常用图形处理软件、Scan2CAD地基下沉修复 或R2V 等光栅图像矢量化软件及其它一些软件作为辅助软件, 以提高矿图数字化的质量和速度。
2.1 人工输入数字化法
该方法就是通过人工输入矿图中各图形对象上特征点的坐标, 并调用Auto CAD 软件中的绘制直线、多段线、样条曲线等绘图命令绘制出各种图形对象, 完成图纸的数字化。图形对象上特征点坐标一般根据图纸的比例, 采用直尺或三角板、量角器等直接在图纸上量取, 或根据图纸上尺寸标注计算。该方法的主要优点是对硬件的要求低,只要有微机和相应的绘图软件即可, 不需要添加其它设备。用这种方法数字化的矿图, 其精度与图形对象的复杂程度和取点的密度有关, 一地基处理哪里找般只适用于数字化图形对象较少、线条简单的直线型规则矿图。因为对于带有曲线的图形对象, 或图形对象较多的复杂矿图, 为了达到要求的精度,必须在图纸上读取大量的特征点, 工作量大、劳动强度高、成图速度慢。
2.2 数字化仪数字化法
数字化仪是一种绝对定点设备, 其图板上的每一点都与置于图纸中的点有着一一对应的关系, 这使得数字化仪成为最有用的数字化图形工具。从图形对象数字化的基本原理上看, 该方法与人工输入数字化法是相同的, 都是通过调用Auto CAD 软件中的各种绘图命令, 将图纸上的图形对象数字化。但是, 此方法不需要人工读取和输入图形对象上特征点的坐标值, 而是用数字化仪直接在图形对象上点取并输入坐标, 不但将坐标的读取和输入合二为一, 而且不需人工读取坐标值,精度和速度都大幅提高。
绘制数字化图形时, 要先校准数字化仪, 也就是将数字化仪与图纸的图形坐标系对齐。然后根据图形对象的特征调用适当的绘图命令, 再用数字化的定位器在图形对象上取点并输入。对于尺寸超过数字化仪图板的矿图, 可把图形分成几个部分输入。
这种方法可用来数字化各种矿图, 操作较简便、精度较高、速度较快及设备投入少, 是一种较好的矿图数字化方法。但须购置专用的数字化设备, 操作时一般需要两人配合, 且用于数字化地形地质图之类非常复杂的矿图, 工作量及劳动强度都很大。
2.3 扫描数字化法
2.3.1 图形扫描
图形扫描是指用扫描仪将图纸扫描成光栅图像。扫描仪有工程图纸和普通小型平板扫描仪两种。前者可直接扫描大幅面的矿图, 操作简便、速度快、精度高, 但设备较昂贵; 后者由于扫描幅面仅为A4 左右, 大幅面的矿图必须分成多个部分逐一扫描, 然后再用Photo sho p 等图形处理软件进行拼接, 组成整幅矿图, 因此操作较复杂、速度也较慢, 但因采用的是常用的办公设备, 投入少, 硬件系统容易解决, 当没有专用工程图纸扫描仪时, 不失为一种较好的方法。采用普通扫描仪扫描时, 为了方便拼接、提高精度, 可在图纸上画一些辅助线, 将图分成小于扫描仪幅面的几个部分分别扫描, 组合图形时沿这些辅助线进行裁剪和拼接。扫描生成的光栅图像以常用的图像格式文件, 如/ 1 JPEG (1 jpg )0 、/ 1 TIFF (1 tif)0 等保存即可, 以方便Auto CAD 及其它的图形处理软件调用。扫描图像的分辨率以不小于200dpi 为好。使用的图纸最好为变形小的薄膜底图, 或没有折叠过的蓝图, 以减小数字化时产生的误差。
2.3.2 光栅图像矢量化
光栅图像是由通常称为像素的小方块或点排列的矩形栅格组成, 不是真正的矢量图, 图中的内容是不可修改的,必须对它进行矢量化, 使之成为能被编辑修改的数字化矢量图形。
尽管可以直接将光栅图像插入到Auto CAD 中, 再用Auto CAD 的各种绘图功能将图像中的全部内容绘制成矢量图, 但由于光栅图像中的图形对象不是矢量图, 绘图时无法使用Auto CAD 的捕捉工具在图形对象中捕捉特征点,绘图的难度大、精度低。因此, 在此之前先用矢量化软件将光栅图像矢量化, 将会大幅提高矿图数字化的速度和精度。
具有光栅图像自动或半自动矢量化功能的软件很多,如Scan2CAD 和塑料排水板排水R2V 等, 这些软件的使用方法比较简单,只要将扫描获得的光栅图像文件调入, 然后打开自动矢量化功能, 马上就能得到相应的矢量化图形文件, 输出的该文件可用Auto CAD 能直接调用的/ 1 dx f0 格式保存。矢量化后的图形文件占用的存储空间会比光栅图像文件小许多。
2.3.3 图形编辑处理
虽然经过矢量化后的矿图已是数字化的矿图, 但由于或矿图原图在扫描前已经变形, 或在扫描时摆放的位置不正, 或因原图的线条清晰度不够、质量较低, 或原图不够清洁等各种因素的影响, 都会使数字化矿图的质量降低。将矿图调入Aut o CAD 中进行编辑调整, 是提高矿图质量的关键技术之一, 其中也有许多技巧, 只有通过不断的实践, 才能熟练应用Auto CAD 的各种功能快速完成矢量化后矿图的编辑工作, 获得高质量的数字化矿图。矿图的编辑工作主要有以下几方面:
——旋转矿图。用R0TATE 命令将矿图旋转到水平位置。
——放大缩小。大部分矿图扫描之前都已经变形, 必须使用SCALE 等命令对它进行缩放。对于带有坐标网的矿图, 必须以100 mm @ 100 mm 的网格先绘制坐标网, 作为矿图调整的基准; 然后将插入的矿图用移动、缩放等编辑命令调整到合适的比例和位置, 使矿图上的坐标网格和绘制的完全重合。对于没有坐标网的矿图, 应根据图形中标注的尺寸和图形的比例为基准进行缩放。若矿图纵横两方向的变形比例相同, 且整幅图形的变形均匀, 修复就比较简单, 直接用SCALE 命高塑料蓄排水板令即可完成。若纵横两方向的变形比例不同, 或整幅图形的变形不均匀,修复就比较麻烦, 须先用SCALE 命令将左下角或右上角的网格缩放到100 mm @ 100 mm, 然后逐行或逐列用STRET CH 命令进行缩放修复。没有坐标网的矿图也可参照该方法, 以矿图的比例和尺寸标注为基准进行缩放。
——文字和尺寸标注。光栅图像矢量化软件一般没有文字和尺寸标注识别的功能, 它将这些图形对象全部当作线条处理。因此必须用MTEXT 命令输入文字, 用DIMLINEAR 等尺寸标注命令绘制尺寸标注。
——图形对象的修整。当矿图原图的质量比较差, 如线条不光滑、清晰度较低、图纸不清洁等, 或因选用的扫描参数不合适造成光栅图像的质量较差时, 用矢量化软件数字化的矿图也会存在一些差错, 如线条不连续或在局部出现转折、图上有许多斑点等。这时需要用Auto CAD 的各种命令进行编辑, 去掉斑点, 重画某些图形对象, 直至得到高质量的数字化矿图。当原图的质量较差时, 有时甚至需要重画所有的图形对象, 但此时因有数字化的矢量图为基础, 可使用捕捉工具绘图, 重绘的速度较快, 精度也较高。带有坐标的图形对象, 要按实际坐标绘制, 如钻孔、测点、井筒、巷道等。
——图框、图签和图名一般都需要重新绘制。图形编辑处理是扫描数字化矿图法的最主要工作, 为了使编辑工作更方便, 可将光栅图像插入到Aut o CAD 中,并放置在矢量化生成的数字图底层, 作为编辑处理时的参照, 待图形编辑处理完后再删除。处理后的图形以/1 DWG0 的格式重新保存, 可进一步减少文件占用的磁盘空间。矢量化后的矿图编辑处理的主要步骤: 1) 分析图中的内容, 并进行分类; 2) 设置绘图环境, 包括图层、颜色、线型、文字及标注样式等; 3 ) 建立用户坐标系统UCS, 并必须与矿井坐标相同; 4) 对图形对象进行编辑处理, 并按类放置在不同的图层上; 5) 对照原图, 按一定的顺序检查内容是否齐全和准确。
3、结语
——将老矿图数字化, 使之成为数字化的信息, 不但可解决传统的纸质矿图存在的诸多缺陷, 而且可提高矿山编制采掘计划、进行开采设计等工作的效率和质量, 提高矿山企业管理水平, 为建立数字矿山打下良好的基础。
——矿图数字化的方法很多, 而扫描数字化法速度快、成本低, 绘制的数字化矿图精度高, 该法适用于各类矿图的数字化, 特别是对类似与地形地质图之类非规则、内容复杂的矿图来说, 是最有效的一种数字化处理方法。
