39Zagozdzon_Lagowska-Wizualizacja_kopaln

Nr 117
Studia i Materiały
Prace Naukowe Instytutu Górnictwa
Politechniki Wrocławskiej
Nr 32
Nr 117
2006
przestrzenne modelowanie cyfrowe,
historia górnictwa, Kowary, Kletno
Paweł P. ZAGOŻDŻON*, Anna ŁAGOWSKA**
WYKORZYSTANIE NARZĘDZI PROJEKTOWYCH
OPROGRAMOWANIA GEOLOGICZNO-GÓRNICZEGO
DO WIZUALIZACJI DAWNYCH KOPALŃ PODZIEMNYCH
DOLNEGO ŚLĄSKA
Przedstawiono metodę konstruowania trójwymiarowych modeli w środowisku programu
Datamine Studio. Zaprezentowano przykłady wizualizacji dawnych kopalń podziemnych Dolnego
Śląska. Modele 3D, animowane w czasie rzeczywistym, umożliwiają komunikatywne przekazywanie
informacji na temat dawnych złóż, pozwalają też na precyzyjne analizy ich budowy geologicznej.
Mogą więc znaleźć zastosowanie zarówno w badaniach geologicznych, jak też w ramach dydaktyki
i popularyzacji nauki.
1. WSTĘP
Licznie występujące na terenie Sudetów dawne wyrobiska podziemne stają się
terenem różnorodnych badań. Jednym ze sposobów ich dokumentowania jest
tworzenie cyfrowych modeli przestrzennych. Modele takie umożliwiają nowoczesne
spojrzenie na budowę geologiczną interesujących, cechujących się bardzo
skomplikowaną budową złóż. Znajdą też zastosowanie w dydaktyce i szeroko pojętej
promocji wiedzy związanej z historią górnictwa.
Na Wydziale Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej
w takim celu wykorzystywane jest środowisko programu geologiczno-górniczego
Datamine Studio. Program ten posiada bardzo rozbudowany zestaw narzędzi
projektowych, przewidzianych do prowadzenia kompleksowej obsługi kopalń. W ramach
prac omawianych w artykule wykorzystano jedynie ich niewielką część, pozwalającą
na import i selekcję danych liczbowych, edycję punktów i łańcuchów punktów, wybór
i edycję kształtu oraz wymiarów przekroju poprzecznego wyrobisk górniczych,
a także tworzenie modeli sieciowych wyrobisk i struktur geologicznych [5].
* Politechnika Wrocławska, Instytut Górnictwa, 50-051 Wrocław, pl. Teatralny 2
** 67-300 Szprotawa, ul. H. Sawickiej 2
384
W artykule przedstawiono metodykę prac oraz przykłady niektórych dotychczasowych
rozwiązań: modele sieci wyrobisk i soczew fluorytowych kopalni Kopaliny w Kletnie,
wizualizację powierzchni kontaktowej granitowej intruzji karkonoskiej w rejonie
Kowar Górnych oraz odpowiednie modele morfologii terenu. Analizowane złoża
cechują się, charakterystyczną w przypadku obszaru Sudetów, złożoną ewolucją i budową
geologiczną. Konsekwencją tego jest równie skomplikowany układ wyrobisk kopalń.
Działalność górnicza w rejonie Kletna rozpoczęła się prawdopodobnie w poł. XIV w.,
a w kolejnych stuleciach eksploatowano tu rudy żelaza, srebra i miedzi [2]. Okres
intensywnej rozbudowy kopalni Kopaliny nastąpił po II wojnie światowej w związku
z poszukiwaniem i eksploatacją rud uranu oraz fluorytu [2, 3]. Eksploatacja rud żelaza
w Kowarach Górnych datuje się od roku 1148 i trwała do wieku XVI. Kolejny okres
prowadzenia intensywnych prac górniczych i połączonego z tym głębokiego rozpoznania
złoża przypadł na wiek XIX i I poł. XX w., gdy pozyskiwano rudy żelaza i uranu [1].
2. METODYKA PRACY I PRZYKŁADY MODELI
Stworzenie cyfrowych modeli dawnych kopalń (zarówno układu wyrobisk, jak
i struktur geologicznych) wymaga zazwyczaj wykorzystania informacji z archiwalnych
map i przekrojów zawartych w dokumentacjach geologicznych lub fragmentarycznych
danych z nielicznych materiałów publikowanych. W przypadku modeli kopalni
Kopaliny w Kletnie było to opracowanie Duszyńskiego i Posadowskiego [3], zaś przy
konstruowaniu modeli kopalni Wolność w Kletnie – m. in. prace Mochnackiej [6, 7]
i Zimnoch [11] a także archiwalna mapa geologiczna w skali 1:5000 [4] i wyniki
badań własnych [8, 9].
Po zeskanowaniu materiałów kartograficznych i wprowadzeniu ich do pamięci
komputera dokonano digitalizacji wybranych struktur (osie wyrobisk, kontury ciał
i powierzchni geologicznych). Polegała ona na precyzyjnym odczytaniu
współrzędnych X, Y za pomocą programu Surfer. Rzędne poszczególnych punktów
lub ich zespołów wprowadzano ręcznie na podstawie opracowań kartograficznych.
Zbiory danych typu mierniczego (X, Y) dla każdego z wyrobisk zestawiono w plikach
typu *.xls. Pliki te, oprócz współrzędnych XP i YP wprowadzonych z programu
Surfer oraz współrzędnej ZP wprowadzonej ręcznie, zawierały numer łańcucha punktu
PVALUE oraz numery punktów leżących na danym łańcuchu PTN. Pliki typu *.xls,
w celu późniejszego wykorzystania ich w środowisku projektowym Datamine,
zapisywano jako tekst oddzielony znakami tabulacji o rozszerzeniu *.txt. Opracowanie
przestrzennych modeli powierzchni terenu objęło digitalizację izolinii w cięciu co 10
metrów oraz cieków wodnych, dróg i linii kolejowych [5].
Prace wykonane w programie Datamine rozpoczęto od importu plików
z rozszerzeniem *.txt, zawierających współrzędne łańcuchów punktów odpowiadających
385
poszczególnym wyrobiskom lub granicom litologicznym oraz elementom morfologii
terenu i ciekom.
W przypadku kopalni Kopaliny w Kletnie wczytane dane wymagały licznych edycji
punktów leżących na kolejnych łańcuchach oraz nadania im odpowiednich atrybutów,
w celu wyodrębnienia poszczególnych wyrobisk w całym modelu kopalni [5].
Ostatnim elementem obróbki danych było wykonanie modeli sieciowych.
Wizualizacja kopalni Kopaliny w Kletnie objęła stworzenie modeli sieciowych
wyrobisk oraz morfologii terenu (rys. 1) [5]. Digitalizowane osie sztolni zostały
wytyczone środkiem spągu wyrobisk górniczych uwidocznionych na mapach, którym
zadano przekrój poprzeczny 3,0×2,5 m. Wizualizacja ukazała układ poszczególnych
poziomów eksploatacyjnych, naśladujący przebieg powierzchni tzw. nasunięcia
Kletna, z którym przestrzennie związane były strefy mineralizacji uranowej i fluorytowej.
Konstrukcję szczegółowych modeli soczew fluorytowych oparto o plany podstawowe
w skali 1:200 [3]. Wykonano wizualizacje soczew różniących się formą i rozmiarami
(8–24 m), ale wykazujących konsekwentny kierunek zapadania nawiązujący do
orientacji nasunięcia Kletna (rys. 2).
Rys. 1. Model kopalni Kopaliny i morfologii terenu, widok z S [5]
Fig. 1. The 3D model of Kopaliny mine and the land surface, NE view [5]
Odmiennego rodzaju modele skonstruowano opracowując dane dotyczące złoża
Wolność w Kowarach Górnych [10]. W oparciu o wyżej wspomniane materiały
archiwalne oraz wyniki własnych prac terenowych stworzono wizualizacje powierzchni
kontaktowej granitowej intruzji Karkonoszy i wschodniej osłony metamorficznej.
Uzyskano możliwość ukazania jej faktycznego, niezwykle skomplikowanego przebiegu
386
(rys. 3). Elementem opracowania był również model sieciowy morfologii terenu ponad
kopalnią Wolność (rys. 4).
Rys. 2. Model soczew fluorytowych nr 3 i 6 w kopalni Kopaliny, widok z NE [5]
Fig. 2. The 3D model of fluorite lenses No. 3 and 6 in Kopaliny mine, NE view [5]
Rys. 3. Przestrzenny model powierzchni
kontaktu granitowego masywu Karkonoszy
z osłoną metamorficzną, wschodnia część pola
Wulkan, kop. Wolność w Kowarach Górnych
(wg danych [11])
Fig. 3. The 3D model of Karkonosze granite
contact surface, western part of Wulkan mining
field, Wolność mine in Kowary Górne
(according to data from [11])
387
Rys. 4. Model morfologii terenu ponad kopalnią Wolność w Kowarach Górnych [11]
Fig. 4. The model of land surface over Wolność mine in Kowary Górne [11]
3. WNIOSKI
Wykorzystanie środowiska projektowego Datamine Studio pozwala na tworzenie
przejrzystych przestrzennych modeli kopalń i złóż sudeckich, charakteryzujących się
skomplikowaną budową.
Modele układu wyrobisk będą wykorzystywane jako podstawa dla interpretacji
przebiegu granic litologicznych i tektonicznych, co pozwoli na nowoczesne
rozwiązywanie budowy tych złóż. W dalszej perspektywie przewiduje się budowanie
modeli umożliwiających szacowanie kubatury wyrobisk, pierwotnych zasobów złóż itd.
Tworzone wizualizacje, z możliwością ich przemieszczania i rotacji w czasie
rzeczywistym, są też doskonałym narzędziem dla dydaktyki i promocji wiedzy
związanej z historią górnictwa. W szczególności przyczynić się mogą do
uatrakcyjniania podziemnych tras turystycznych. Jako pierwsze, na Podziemnej Trasie
Turystyczno-Edukacyjnej w Starej Kopalni Uranu w Kletnie, zostaną wykorzystane
modele złoża Kopaliny.
LITERATURA
[1] ADAMSKI W., Kowarskie kopalnie rud żelaza i uranu. W: Grodzicki A., Lorenc M.W., Uczniowie
Agricoli, materiały z konferencji górniczej w Kowarach z 1999 roku, Jelenia Góra, 2002, s. 136–
153.
[2] CIĘŻKOWSKI W., Surowce mineralne doliny Kleśnicy oraz ich eksploatacja. W: Jahn A,
Kozłowski S., Wiszniowska T. (red.), Jaskinia Niedźwiedzia w Kletnie. Badania i udostępnianie.
Ossolineum, 1989, s. 137–146.
388
[3] DUSZYŃSKI Z., POSADOWSKI T., Dokumentacja geologiczna złoża fluorytu na kop. Kopaliny.
Przemysł Arsenowy w Złotym Stoku, Dział Geologiczny kop. Kopaliny, 1954.
[4] Геологическая карта восточного и юго–восточного контактов Испалиновогорской гранитной
интрузии (b. r., bez autora)
[5] ŁAGOWSKA Anna: Przestrzenny model wyrobisk nieczynnej kopalni rud polimetalicznych
w Kletnie na tle budowy geologicznej obszaru złożowego, Praca magisterska, archiwum Wydz.
Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej, 2005, niepublikowana.
[6] MOCHNACKA K., Minerały kruszcowe złoża polimetalicznego w Kowarach (Dolny Śląsk), Pr. Min. 4,
1966, s. 5–66.
[7] MOCHNACKA K., Geologia polimetalicznego złoża w Kowarach (Dolny Śląsk), Przegl. Geol. 40,
1967, s. 5–60.
[8] ZAGOŻDŻON K., ZAGOŻDŻON P.P., Kontakt masywu Karkonoszy z osłoną metamorficzną
w sztolni w Kowarach Górnych, Przegl. Geol., vol. 45, nr 1, 1997, s. 414–418.
[9] ZAGOŻDŻON K., ZAGOŻDŻON P.P., Wybrane sztolnie Sudetów w aspekcie możliwości ich
udostępnienia, Pr. Nauk. Inst. Górn. PWr. 85, Studia i Materiały 27, 1998, s. 139–147.
[10] ZAGOŻDŻON K., ZAGOŻDŻON P.P: The 3-D visualisation of Karkonosze granite contact surface
in the environs of Kowary Górne, Min. Soc. of Poland, Spec. Papers, vol. 20, 2002, s. 237–239.
[11] ZIMNOCH E., Seria magnetytowa Kowar, Biul. Inst. Geol. 171, 1961, s. 7–75.
USE OF DESIGN TOOLS OF THE GEOLOGY-MINING PACKAGE
FOR VISUALISATIONOF FORMER LOWER SILESIAN UDERGROUND MINES
The method of making 3D models with use of Datamine Studio software was presented in this paper
at the examples of visualizationn of former underground mines in Lower Silesia. 3D models are animated
in real time, that allow communicative transfer of information about old deposits and are useful for
presice analysis of their geology. Such models can be used in geological investigations as welle as in
learning and knowledge popularization.