Digitization of mining maps in the Polish underground hard coal mines

• Autorzy: Marcisz M.

Warianty tytułu

PL

Cyfrowanie map górniczych w polskich podziemnych kopalniach węgla kamiennego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a compendious study on methods of vectorization of maps (mining maps in particular). The introduction contains a compiled encyclopedic definition of a map (from Latin mappa = tablecloth) and explains the subject of digitization from the mining geology point of view. The types of mining maps occurring in archives of surveyor-geological divisions of hard coal mines were distinguished and briefly characterized. The methods (manual digitization with a digitizer, manual digitization from the screen, automatic vectorization) and advantages of digitization of mining maps (convenience, easy access to data collected on maps, easy modification and updating of maps) were presented. “Environments” of vectorization were described and compared (with determination what for and where to digitalize, which system should be used and what should be chosen?). The author of this paper made a review of methodologies, in the meaning of the existing, on the domestic market, main GIS (Geographic Information System) and CAD (Computer Aided Design, Computer Assisted Drafting) tools, and indicated the differences between them, their advantages and disadvantages. In the similar way traditional and digital methods of drawing mining maps were compared. The author presented the current level of digitization of documents and briefly described the types of mining maps which are at the mines’ disposal (analog maps, “hybrids” – semi-digital maps, digital maps). It was determined that nowadays the most frequently occurring types of mining maps are the “hybrid” maps, linking together the elements of raster and vector maps. The design of “hybrid” maps often uses connections of several computer programs. The most frequent solution is to combine the Surfer and AutoCAD software, which fulfills the needs of the whole surveyor-geological divisions, i.e. requirements of mining surveyors (AutoCAD) and geologists (Surfer). This combination enables a fusion of scalability (freedom to choose a scale/format) of maps and proper selection of mining-geological details (from the AutoCAD software) with different methods of drawing isolines (from the Surfer software). The paper outlined a method of cooperation of the said software and their advantages and possibilities. It was determined that superposition of several parameters of isolines in one seam on the maps allows to look for an interdependence of changes of different parameters values in the coal seam/deposit. The superposition of maps of one parameter of isolines in several seams allows to search tendencies of changes of the particular parameters` values on depth of the coal seam/deposit. Furthermore, the superposition allows to draw a map of coal types according to the Polish Standard PN–82/G–97002 and observe changes to the borders of the area of occurrence of particular coal type in the deposit. In the conclusion, the author discussed a question whether digitization should comprise only maps or whether one should aim for a comprehensive numerical documentation of the deposit, which will totally eliminate working on documents in their traditional (analog, paper) form.

PL

Artykuł przedstawia zwięzłe studium poświęcone metodom wektoryzacji map (w szczególności map górniczych). Na wstępie zestawiono encyklopedyczną definicję mapy (z łac. mappa = „obrus”) z ujęciem przedmiotu cyfrowania z punktu widzenia geologii górniczej. Wyróżniono i krótko scharakteryzowano rodzaje map górniczych występujących w archiwach działów mierniczo-geologicznych zakładów górniczych wydobywających węgiel kamienny. Przedstawiono metody (digitalizacja ręczna za pomocą digitizera, digitalizacja ręczna z ekranu, digitalizacja automatyczna) i zalety cyfrowania map górniczych (dogodność przechowywania zapisu, łatwy dostęp do zgromadzonych na mapach danych, łatwy sposób ich modyfikacji i uzupełniania). Omówiono i porównano z sobą “środowiska” wektoryzacji (z określeniem po co i w czym cyfrować, jakim systemem się posługiwać, co wybrać?). Dokonano przeglądu warsztatu pracy, w rozumieniu istniejących na krajowym rynku głównych narzędzi GIS (Geographic Information System) i CAD (Computer Aided Design, Computer Assisted Drafting) oraz wskazano różnice, wady i zalety. W analogiczny sposób porównano ze sobą tradycyjną i cyfrową metodę kreślenia map górniczych. Zaprezentowano aktualny stopień cyfryzacji materiałów dokumentacyjnych oraz krótko opisano jakimi rodzajami map górniczych dysponują zakłady górnicze (mapy analogowe, „hybrydy” – mapy półcyfrowe, mapy cyfrowe). Stwierdzono, że najczęściej spotykaną obecnie formą map górniczych są „hybrydy” łączące ze sobą elementy mapy rastrowej i mapy wektorowej. Do konstrukcji map „hybrydowych” nierzadko wykorzystuje się połączenia kilku programów komputerowych. Najczęściej jest to kombinacja programów Surfer i AutoCAD łącząca potrzeby całego działu mierniczo-geologicznego, tj.: wymagania mierniczych górniczych (AutoCAD) i geologów (Surfer). Kombinacja taka pozwala bowiem na zespolenie skalowalności (czyli dowolnego doboru skali/formatu) map i odpowiedniego doboru detali górniczo-geologicznych (z programu AutoCAD) z różnymi metodami kreślenia map izolinii (z programu Surfer). Zwięźle omówiono metodę współdziałania tych programów oraz jej zalety i możliwości. Stwierdzono, że superpozycja map izolinii kilku parametrów w jednym pokładzie umożliwia poszukiwanie współzależności zmian wartości różnych parametrów w pokładzie/złożu węgla. Superpozycja map izolinii jednego parametru w kilku pokładach pozwala natomiast poszukiwać tendencji zmian wartości danego parametru od głębokości zalegania pokładu/złoża węgla. Superpozycja pozwala również na wykreślenie mapy typów węgla wg PN–82/G–97002 i obserwowanie zmian granic obszaru występowania danego typu węgla w złożu. W konkluzji poddano rozważaniom zagadnienie czy cyfryzacja obejmować ma jedynie mapy, czy też należy dążyć do pełnej numerycznej dokumentacji geologicznej złoża, pozwalającej na całkowite wyeliminowanie prac na mapach w ich tradycyjnej (analogowej, papierowej) formie.

Słowa kluczowe

EN

digital maps; mining maps; geology maps; Upper Silesian Coal Basin; underground mining

PL

mapy cyfrowe; mapy górnicze; mapy geologiczne; Górnośląskie Zagłębie Węglowe; górnictwo podziemne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 73, nr 8
• Strony: 1--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 51 poz., fot., wykr.

Twórcy

autor

Marcisz M.

• Silesian University of Technology, Gliwice

Bibliografia

• [1] BLACHOWSKI J., CHRZANOWSKI A., SZOSTAK–CHRZANOWSKI A. 2014 - Application of GIS methods in assessing effects of mining activity on surface infrastructure. Archives of Mining Sciences, Vol. 59, No 2, p. 307–321.
• [2] BLAJDA R., DOLIK M., GÓRECKI J., KOKESZ Z., MUCHA J. 1992 - Doświadczenia w zakresie modelowania i dokumentowania złóż z zastosowaniem komputerów. „Górnictwo Odkrywkowe”, No 3-4, p. 5–14.
• [3] CHEŁMICKI P., 2006 - Przestrzenna baza danych pomiarowych na przykładzie bazy danych źródeł dorzecza Dłubni. „Przegląd Geologiczny”, Vol. 54, No 8, 689–692.
• [4] CHEŁMIŃSKI J., ROSSA M., TOMASZCZYK M. 2006 - Modelowanie przestrzenne budowy geologicznej pokładowych złóż soli kamiennej – numeryczny model przestrzenny cechsztyńskiego złoża soli „Mechelinki” nad Zatoką Pucką. „Przegląd Geologiczny”, Vol. 54, No 4, 311–312.
• [5] CHODYŃ R. 2004 - Zastosowanie cyfrowego modelu terenu (DEM) w badaniach geologicznych na przykładzie obszaru między Dobczycami a Mszaną Dolną (polskie Karpaty zewnętrzne). „Przegląd Geologiczny”, Vol. 52, No 4, 315–320.
• [6] DUDEK M. 2013 - Use of CAD systems in testing the collision of underground transportation means. Archives of Mining Sciences, Vol. 58, No 2, p. 411–432.
• [7] DZEDZEJ C. 1996 - Komputerowe wspomaganie w dokumentowaniu złóż kopalin – przegląd narzędzi. „Górnictwo Odkrywkowe”, No 3, p. 46–51.
• [8] FRANKOWSKI R., BOROWICZ A., ŚLUSARCZYK G., SPECYLAKSKRZYPECKA J. 2000 - Komputeryzacja prac geologicznych i górniczych w KWB Bełchatów S.A. „Górnictwo Odkrywkowe”. No 2-3, p. 254–273.
• [9] FRANKOWSKI R., GĄDEK A. 2009 - Aktualizacja modelu stratygraficznego złoża węgla brunatnego Bełchatów — pole Bełchatów przy użyciu oprogramowania Mincom. „Górnictwo i Geoinżynieria”. Vol. 33, No 2, p. 107–126.
• [10] GALON Z. 2009 - Surfer. Podręcznik użytkownika. Gambit Centrum Oprogramowania i Szkoleń sp. z o.o., Kraków.
• [11] GAWIN A. 2009 - Zastosowanie naziemnej fotogrametrii cyfrowej do aktualizacji mapy numerycznej w odkrywkowych zakładach górniczych. „Górnictwo i Geoinżynieria”, Vol. 33, No 2, p. 127–135.
• [12] GOLDSZTEJN P., SKRZYPEK G. 2004a - Ukształtowanie powierzchni stropowej gliny zwałowej zlodowacenia sanu 2 w centrum Wrocławia. „Przegląd Geologiczny”, Vol. 52, No 2, 160–162.
• [13] GOLDSZTEJN P., SKRZYPEK G. 2004b - Wykorzystanie metod interpolacji do numerycznego kreślenia map powierzchni geologicznych na podstawie nieregularnie rozmieszczonych danych. „Przegląd Geologiczny”, Vol. 52, No 3, 233–236.
• [14] GOŚCIEWSKI D. 2008 - Zastosowanie kompresji RLE do redukcji wielkości zbiorów typu GRID. „Czasopismo Techniczne”, No 2, p. 121–129.
• [15] KAMRAN H., MAJID S. 2006 - A procedural approach to the fast display and analysis of multi–million simulation models in 3–D. Archives of Mining Sciences, Vol. 51, No 1, p. 123–132.
• [16] KECOJEVIC V., WILLIS D., WILKINSON W., SCHISSLER A. 2005 - Computer mapping of faults in coal mining. International Journal of Coal Geology, Vol. 64, p. 79–84.
• [17] KOZULA R., SZYMAŃSKI J. 2000 - Szacowanie i ewidencja zasobów złóż kopalin wraz z planowaniem eksploatacji przy wykorzystaniu programu GeoPlan. „Górnictwo Odkrywkowe”, No 2-3, p. 243–253.
• [18] KURA K. 2007 - Budowa i funkcjonowanie systemu informacji o terenie oraz przykłady zastosowań dla obszarów kopalń węgla kamiennego w GZW. Prace naukowe GIG, „Górnictwo i Środowisko”, No 2, p. 53-64.
• [19] KUŚ R. 2002 - Praktyczne korzyści z opracowania dokumentacji geologicznej złoża w postaci numerycznej. „Górnictwo Odkrywkowe”. No 2-3, p. 51–53.
• [20] ŁOZIŃSKA M., PROBIERZ K. 2000 - Modele zmienności parametrów jakości margli kredowych w złożu Folwark koło Opola. „Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej”, No 246, p. 319-330.
• [21] MACIASZEK J., GAWAŁKIEWICZ R., GAWAŁKIEWICZ I. 2010 - Od modelu do numerycznej mapy przestrzennej. „Geologia”, Vol. 36, No 3, p. 331-344.
• [22] MACIASZEK J., WĄSACZ W., SZEWCZYK J. 2015 - Mapa górnicza jako dokument elektroniczny. „Przegląd Górniczy”, No 3, p. 64-71.
• [23] MAŁEK M. 2000 - Ocena możliwości zastosowania niektórych systemów narzędziowych do tworzenia map numerycznych w przedsiębiorstwach górniczych. Materiały Studenckiej Konferencji Naukowej z okazji 50–lecia Wydziału Górnictwa i Geologii Politechniki Śląskiej, p. 23–32.
• [24] MARCISZ M. 2010 - Assessment of coking coal resources in Zofiówka and Pniówek coal mines of Jastrzębie Coal Company. Mineral Resources Management, 2, 5–23, (in Polish, figures, tables and abstract in English).
• [25] MARCISZ M. 2011 - The selected duties of a geological survey in underground coal mines of Upper Silesian Coal Basin (USCB, Poland). Mining and Geology, 4, 49–58.
• [26] MARCISZ M. 2013 - Total sulphur content in deposits of the Zofiówka Monocline (SW part of Upper Silesian Coal Basin). Mineral Resources Management, 3, 61–77, (in Polish, figures, tables and abstract in English).
• [27] MARCISZ M. 2014 - Phosphorus content in deposits of Zofiówka Monocline (SW part of Upper Silesian Coal Basin). Mineral Resources Management, 2, 67–83, (in Polish, figures, tables and abstract in English).
• [28] MARCISZ M., PROBIERZ K., SMĘDOWSKI Ł., SOBOLEWSKI A., 2014 - PredCoal – new tool for assessment of hard coal in deposit and seam. Karbo, 3, 132–141, (in Polish, figures, tables and abstract in English).
• [29] MARCISZ M., SOBOLEWSKI A. 2015 - Chlorine content in bituminous coal of „Pniówek” deposit from SW part of Upper Silesian Coal Basin. Mineral Resources Management, 1, 95–106.
• [30] MYRDA G. 1997 - GIS czyli mapa w komputerze. Wyd. Helion, Gliwice.
• [31] NITA J., PERSKI Z., CHYBIORZ R. 2004 - Wstępne założenia metodyczne mapy geosynoptycznej dla potrzeb systemu informacji przestrzennej na poziomie gminy. „Przegląd Geologiczny”, Vol. 52, No 7, 569–573.
• [32] PIKOŃ A. 2013 - AutoCAD 2013 PL. Wyd. Helion, Gliwice.
• [33] PILECKA E., KROKOSZYŃSKA M., GÓRALSKI M. 1998 - O możliwościach komputerowego modelowania powierzchni geologicznych. „Przegląd Geologiczny”, Vol. 46, No 2, p. 143–146.
• [34] POZZI M., LEWANDOWSKI T. 1996 - Komputerowy program do określania stopnia zuskokowania złoża. Prace Naukowe GIG, No 13, p. 93–98.
• [35] PROBIERZ K., ŁOZIŃSKA M., KALISKI M. 2006 - Charakterystyka jakości surowca do produkcji cementu ze złoża “Folwark” w kredowej niecce opolskiej (zachodnia część Górnego Śląska, Polska). Archives of Mining Sciences, Vol. 56, No 1, p. 55–87.
• [36] PROBIERZ K., MARCISZ M. 2000 - The application of combination of AutoCAD and Surfer programmes for construction the maps of coal quality. Publishers of Silesian University of Technology, 246, 439–450 (in Polish, figures, tables and abstract in English).
• [37] PROBIERZ K., MARCISZ M. 2007 - New chances and usabilities of AutoCAD and Surfer software for mining–geology maps construction – theirs meaning in coal quality control process and coal mine production planning. Mineral Resources Management, 4 (spec. ed.), 259–195.
• [38] PROBIERZ K., MARCISZ M. 2009 - Estimation of coal quality in deposit according to Polish Standard and International Codification System for Medium and High Rank Coals with use Surfer and AutoCAD software. Mining Review, 3–4, 19–24, (in Polish, figures, tables and abstract in English).
• [39] PROBIERZ K., MARCISZ M. 2010a - Changes of coking properties with depth of deposition in coal seams of Zofiówka monocline (SW part of Upper Silesian Coal Basin, Poland). Mineral Resources Management, 4, 71–87.
• [40] PROBIERZ K., MARCISZ M., 2010b - Estimation of the hard coal quality in a deposit in view of national and international standards. Archives of Mining Sciences, 4, 847–863.
• [41] RUPPERT L. F., TEWALT S. J., BRAGG L. J., WALLACK R. N. 1999 - A digital resource model of the Upper Pennsylvanian Pittsburgh coal bed, Monongahela Group, northern Appalachian basin coal region, USA. International Journal of Coal Geology, Vol. 41, p. 3–24.
• [42] SKOWRONEK A. 2000 - Zastosowanie oprogramowania Surpac do celów górniczo-geologicznej obsługi złóż. „Górnictwo Odkrywkowe”, No 2-3, p. 254–263.
• [43] TAŃSKI T. 1991 - Surfer. Przewodnik użytkowania. Wyd. PLJ, Warszawa.
• [44] TYRA M. A., GROPPO J. G., ROBL T., MINSTER T. 2003 - Using digital mapping techniques to evaluate beneficiation potential in a coal ash pond. International Journal of Coal Geology, Vol. 54, p. 261–268.
• [45] URBAŃSKI J. 2012 - GIS w badaniach przyrodniczych. Centrum GIS, Uniwersytet Gdański.
• [46] WATSON W. D., RUPPERT L. F., BRAGG L. J., TEWALT S. J. 2001 - A geostatistical approach to predicting sulfur content in the Pittsburgh coal bed. International Journal of Coal Geology, Vol. 48, p. 1–22.
• [47] WHATELEY M.K.G. 2002 - Measuring, understanding and visualising coal characteristics—innovations in coal geology for the 21st century. International Journal of Coal Geology, Vol. 50, p. 303–315.
• [48] WINKLER T. 2002 - Computer modeling and visualization of hazards in the underground system of coal mining. Archives of Mining Sciences, Vol. 47, No 4, p. 579–596.
• [49] WINKLER T., MICHALAK D., JASZCZYK Ł., BOJARA S. 2007 - Reconstruction of mine accidents in a virtual environment. Archives of Mining Sciences, Vol. 52, No 1, p. 61–74.
• [50] WOJCIECHOWSKI T. 2007 - Osiadanie powierzchni terenu pod wpływem eksploatacji węgla kamiennego na przykładzie rejonu miasta Knurowa. „Przegląd Geologiczny”, Vol. 55, No 7, 589–594.
• [51] ZAWADZKI R. 1998 - Przetwarzanie danych przy zastosowaniu oprogramowania ArcView oraz Surfer. „Przegląd Geologiczny”, Vol. 46, No 11, p. 1137–1138.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).