计算机绘图在地质工作中的应用与发展趋势

李同春

(平煤股份勘探工程处，河南 平顶山 467099)

作为计算机应用学科的一个重要分支，计算机绘制图技术在工科专业领域得到了越来越广泛的应用。一些高质量、高水平的矿图的绘制能够帮助工程技术和管理人员正确的指导地质工作的进行，使生产进程得到更加合理、科学的安排。尤其是在科学技术得到了飞速发展的今天，以计算机辅助设计(CAD)、Surfer、Matlab为代表的绘图软件已经在航空、航天、汽车、机械、电子、建筑等多个行业领域得到了重要的应用，使得工程设计发生了历史性的变革［1］。在当前的地质工作中，紧密跟随现代化的建设步伐，通过科学管理进行正确的勘探、设计，及时可靠的制定施工方案已经成为该领域获得发展的基本要求，而在这一过程中，现代数据分析技术和工程图件的应用，尤其是测绘技术、计算机技术、通信技术以及地理信息技术的推广和应用，更是将地质工作推向了计算辅助的领域，一些专业类的绘图软件开始在地质图中显示出他们的优越性。基于此，本文计算机绘图在地质工作中应用与发展趋势进行了研究，介绍和分析了常见的计算机绘图软件及其在地质工作中的应用，并对其发展趋势进行了预测和展望。

1 常见的计算机绘图软件及其在地址工作中的作用

1.1 AutoCAD软件及其功能解析

AutoCAD是美国Autodesk公司多年前推出的一款专业的计算机辅助设计与绘图软件，其绘图功能强大，使用较为方便，界面友好。尤其是其开放的体系结构，使二次开发变得更加容易。这些特点使其在地质绘图领域得到了广泛的应用。

(1)由于.dwg、.dxf等多种文件格式AutoCAD都支持，因此，在实际工作中能够将其与多种软件结合，进行数据交换。比如，在地质测绘方面，可以将其与MapGIS软件进行数据交换［2］。后者能够将dxf格式保存的数据文件转化为点、线文件，也能够将点、线文件转换回dxf格式。当然，AutoCAD软件的兼容性较好，与多种编程软件保持良好的接口，在与VBA、ObjectARX等进行结合后，能够实现二次开发，丰富和提升软件的功能。

(2)利用AutoCAD软件能够对采矿图元进行进行简单的绘制，在矿图中，可以将图形转换为块，块在AutoCAD软件中指的是一个或者多个对象组成的对象集合。此外，AutoCAD软件还可以对复杂、重复的图形进行绘制，在将一组对象转化为“块”之后，并且在作图中能够按照不同的比例，将其插入到图中的任何位置。当然，在地质绘图中，一些常见的产状、地层等元素符号也能够将其定义为“块”，并对其进行反复的使用，使绘图工作更加快速和准确。

(3)在AutoCAD软件中，能够插入光栅图像(位图)和对其进行矢量化处理。位图是通过一系列的细小点组成的，从这一点看，与通过填充特定方格的形式，形成图像的绘图纸十分相似(所有扫描的图形或照片都是位图)。然后，通过对亮度与对比度的调整，能够将彩色转换成黑白色或者灰度，也可以自行创建透明区域，以及更改位图图片的颜色和显示方式等。这样一来，绘图的速度与精度又得到了提升。

1.2 Surfer软件及其功能解析

Surfer软件是Gold Software公司开发的软件产品，其工作背景是Windows操作系统。这种插值绘图软件支持多种数据格式，在二维数据、三维数据和图像显示方面具有强大的功能。Surfer绘图软件的主要功能表现在以下方面:(1)Surfer绘图软件提供多种数据网格化方法，常用的数据统计计算方法都含在其中，并能够对网格化数据进行圆滑、函数等计算和转换;(2)Surfer绘图软件能够通过人为操作改变图的比例，还能够为图形加注标记、标题以及图例等内容;(3)该软件能够通过自由旋转与体积计算的方式，对三维形式显示立体表面进行呈现;(4)由于软件自身带有电子表格，在对原始数据进行处理有明显的优势;(5)能够对数据进行数字化处理和人工读取，也能够将实际测绘得到的三维数据转换为网格数据，便于分析和计算;(6)Surfer绘图软件能够向用户提供脚本语言，用户能够借此控制Surfer软件绘图，或者在其他应用程序中调用Surfer软件的绘图功能;(7)Surfer绘图软件向用户提供了各种常用的图形图像文件格式的输入输出接口，极大的方便了文件与数据交流和交换。

1.3 Matlab软件及其功能解析

Matlab是一款功能强大的软件，由于人工调整的功能强，能较为客观的反映地质现象与地质问题，分析出的数据相对准确。它能够进行二维的等值线图、直方图、面积图、饼状图、柱状图以及离散数据图形的绘制，还能够绘制三维的等值线图、网格图和曲面图等［3］。在三维图的绘制中，可以通过调用“camera”属性对图形的观察点、观察目标点、观察目标点的上轴以及视野范围进行设定，以实现对图形的缩放和按照任意角度进行旋转等。也能够直接通过图形窗口工具栏中的“insert”添加孔号、地质点编号等文本，以及标高和文字说明等;也可以据此添加地质剖面线、勘探线和各种短线，并通过添加箭头的方式添加方位标注;此外，通过工具栏中的“edit”(该功能与其他的绘图软件基本一致)对图形进行复制、剪切、粘贴和旋转操作。当然，为了规范，用户还能够对文本内容的字号、字体、状态以及网格线类型和线宽等进行人为的控制。

当然，在一般情况下，地质工程点以不规则的离散数据表现出来。此时就需要调用能够生成均匀分布数据的函数“linspace”与插值函数“griddata”来对数据进行处理。而为了绘制比例不同的图件，用户还能够调用“set”与“xlim”函数对数轴的刻度线间距和刻度范围进行调整。当然，对于同一个地质勘探区域，即便工程点的地理坐标相同，绘制的内容也可能存在差异。为了避免出现重复或者错误数据的输入，就需要在“history window”中选择所需要的程序段，将其复制到“command window”中，然后利用其它程序的数据将其粘贴至“command window”中即可。而通过此种模式完成的图形，会以位图的根文件形式输出，调整比例后就可以直接运用［4］。

2 计算机绘图软件在地质工作中的应用——以 Auto-CAD在某煤矿中的应用为例

2.1 绘制巷道

在绘制巷道时，首先需要输入导线点坐标，调用“point”命令，根据井下实测的导线点坐标，通过键盘键入x和y。导线点录入完毕后，需要用一条直线将导线点连接起来。然后，根据实际情况，比如导线点离巷道两帮的距离，对导线点连线进行“偏移”，得到巷道两帮［5］。然后，删除中间的导线点连线，通过“文本”命令，在导线点旁标出点号、标高，巷道的绘制完毕。

2.2 绘制煤厚点和断层

在煤厚点绘制方面，首先要通过距离最近的导线点作一条垂直巷道的辅助线段，然后，根据实际打钻位置与最近的导线点的距离，再次调用“偏移”命令，据此绘制煤厚点，最后调用“文本”命令标注煤厚点的煤厚，并删除辅助线段;对断层的绘制来说，首先要要通过距离最近的导线点做一条垂直于巷道的辅助线段，然后根据实测的断层面和巷道两帮的交点位置，调用“插入”命令将断层插入，最后调用“旋转”和“移动”命令，使之和所得的两交点位置重合，并调用“文本”命令标注出断层的名称、倾向以及落差等(辅助线段删除)。

2.3 图块的制作与图层、线型的运用

图块指的是将多个图元集成一体，作为一个对象出现在图形中。在煤矿地质工作中，需要对一些经常使用的图元制作成一个图块，这样能够极大的减少绘图时的重复劳动，提高绘图效率。为此，首先要将所需的图元画好，调用“定义块”命令，按弹出的对话框的提示逐步进行，完成后保存。在图层和线型的运用方面，有时需要用其它类型的线型，这时需要调用“线型”命令，在对话框中选择“加载”选项，选择虚线后点击“确定”，当线型改为虚线后，便可以绘制图形。

2.4 对图案进行填充

当选择的对象为全封闭时，选择插入点法更快捷。选择填充对象后确定，在对话框中选择填充的图案、角度和大小比例，确定即完成填充。具体工作步骤为:首先要查钻孔资料，得到煤层上下岩层的真厚度、名称与岩性特征，在绘图时根据相应的标准绘好图框，按照各岩层厚度按比例进行逐层偏移，得到柱状。岩层名称、厚度、岩性描述可以调用“文本”命令完成。其次，在进行地质图的绘制时，要做到精度高、误差小，满足一线生产和服务的需要，尽量减小因资料不准确而带来的经济损失;最后，对于一些基本的地质图形，比如煤层底板等高线图、采掘工程平面图等，可以直接进行使用。

3 计算机绘图技术在地址工作中的发展趋势与展望

目前，地质绘图已由手工绘图逐步转变为计算机绘图，AutoCAD软件、Surfer软件、Matlab软件开始在地质图中显示出它们快速、精确地优越性。此外，许多现代化的矿业集团已经构建矿山地理信息系统，采集、存储、管理、分析和描述矿山底面和井下与空间和地理分布有关的数据信息系统。信息化的发展，使得煤矿安全生产管理上了一个新的台阶。用矿图数字化新技术是地质工作中迫切需要的。这项技术可使复杂繁琐的矿图处理和采矿设计变的轻松、简单、快捷，设计图纸和文字说明标准、规范、系统，设计成果可永久保存并可随时调用和修改［6］。

此外，建立地质图纸资料信息资源库，对企业实现信息化和现代化管理经营具有深远的影响。随着采矿工程设计三维建模和在计算机绘图软件上的二次开发工作的进行，伴随着信息技术和自动控制技术的发展，届时，可在电脑上实时监控地质勘测等工作的安全生产情况，并自动生成实时的三维图形和图象，为矿领导决策提供更加科学准确的依据。相信，伴随着AutoCAD软件、Surfer软件、Matlab软件的不断发展，地质工作信息化建设会取得更大的成效。

［1］田利，关铃，付忠云.Matlab在煤田地质勘探中的应用［J］.西部探矿工程，2008(4):127－129.

［2］姬猜.计算机绘图在矿井地质中的应用［J］.煤炭技术，2004(5):85－86.

［3］马莉，刘旭.计算机绘图软件在矿山地质专业中的应用［J］.科技信息，2012(9):16.

［4］郑西贵，李学华.采矿AutoCAD2006入门与提高［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2005.10

［5］赵慧敏.水流数值模拟后处理的方法与实现［D］.合肥工业大学，2007.

［6］陈高君.计算机辅助设计(CAD)技术在十一矿的应用［J］.煤炭技术，2006(10):33－34.