矿山测量中数字化测量技术的应用

王文天

神华集团包头矿业有限责任公司水泉露天煤矿，内蒙古包头 014100

矿山测量中数字化测量技术的应用

王文天

神华集团包头矿业有限责任公司水泉露天煤矿，内蒙古包头 014100

随着现代通信技术、计算机技术的不断发展，矿山测量领域的数字化建设也是各矿山企业必然的发展趋势。矿山企业要认识到矿山测量数字化的重要性，在评估企业自身实际情况的基础上，对测量人员提出具体的技术要求，构建科学的测量管理体系，加大资金投入，以保证数字化测量技术可以为企业创造更多的利润。本文就针对数字化测量技术在矿山测量中的应用展开讨论。

矿山测量；数字化；应用

1 数字化矿山测量

其实具体而言，所谓的数字化矿山测量技术包括五大系统，即采集、调度、功能、包装以及核心系统。其中数据的采集、处理均是通过采集系统来完成的，采集系统又包括四个子系统，即测量、勘探以及传感与文档等，它的主要作用就是把数字进行数字化处理。调度系统的主要作用是提供拓扑的建立和维护；查询与分析空间；制图并输出；此外，数据访问的控制、接口的开放以及生产调度等均是通过调度系统来实现的；所谓的功能系统即提供各种专业模拟和分析功能的模块，其包括SC、AI以及SA与MCAD等等；包装系统主要是提供三维建模工具；对多源异质矿山数据进行过滤、封装和组合，主要包括数据挖掘工具和3DGM；最后的核心系统则是对数据、模型进行统一的管理，并进行决策分析和支持。由以上分析可以看出，整个矿山数字化系统最核心的部分就是数据信息。

DM是以矿山相关的地理空间数据仓库以及属性数据仓库为基础的，其中地理空间数据仓库主要是对海量的信息进行管理，比如井上、井下矿山的地物的几何信息与拓扑信息；而属性数据仓库的主要作用是则对矿山相关的属性信息加以管理。要以完善的矿山地理信息系统为前提，在以此为基础建立起模型仓库，对各种专业应用模型加以管理，其主要是服务于矿业工程的生产、发全、管理以及决策、经营等活动，比如计算、预计开采沉陷、计算顶板垮落、建立围岩运动模型、计算储量、解算通风网络以及建立瓦斯聚集模型等等。做个形象的比喻，数据仓库就好比运输车辆，而其所管理的各种数据及矿业模型，就好比车辆所运输的货物，由此可见，数字化的矿山测量技术所做的数据采集、组织管理等工作，就是为建立地理空间基础信息系统、地理空间系统而服务的，

2 矿山测量工作中数字化技术的应用

2.1 三维可视化技术

所谓的三维可视化技术是对模型进行立体化描绘与理解的技术手段，其是数据体表征形式的一种。利用三维可视化技术，对矿体的空间信息、矿体与地表地形的空间位置关系均可以有更全面的理解，提高了测量人员空间分析的能力。三维动画软件是实现三维可视化的主要手段，常用的软件有3DS MAX以及Maya，下面我们就以Maya为例谈谈三维动画软件的应用。Maya不但有基础的三维以及视觉效果制作功能，而且还包括现在最先进的毛发渲染、运动匹配以及布料模拟和建模数字化等功能，由于其具有灵活、简单、完善等特点，所以可以大幅提高三维可视化模型的品质与制作效率。其具体的制作流程如下：

第一步，建模，主要是建立场景的造型与道具。在Maya中，所有的模型均是点、线、面构成的，所以模型的布线也一定要是常规的布线方式，比例也要与实际相符。Maya有三种建模工具组，分别为多边形、细分曲面以及NURBS等，应用建模工作组，并适当调节点、线、面，即可把矿井中的实际情况以及矿山机械的工作情况用三维模型快捷的表现出来，并且效果与真实情况非常接近。

第二步，贴材质，即质感。因为建立的初始模型不具备事物特征，即没有光泽与颜色，所以要在详细分析的基础上，获取周围环境中与模型相近的特征，比如颜色光泽、光滑度以及反射效果等等，然后把这些属性特征予以数字化处理后赋予到物体上，提高模型的真实度。如果一些特征通过材质难以完成，比如纹理与明暗效果等，可以将物体原来的UV坐标导出，通过其它的绘图软件出理后再赋予物体。

第三步，渲染，这个过程可以利用Maya的灯光来完成。通常每个场景均需要多个灯光，按照事物氛围进行灯光的搭配，并调节灯光的颜色强弱、辐射范围以及明暗效果等，将模拟世界的画面渲染出来。

第四步，动画，按照摄像机所拍摄的画面，在时间与位置上进行合理的结合，并通过Maya中的蒙皮技术、骨骼系统、粒子系统等完成动画或者特效。

2.2 数字化资料处理技术

在建立数字化矿山测量系统的过程中，资料的数字化处理也是非常重要的一项技术。矿山测量工作包括测量数据的采集、处理以及存储管理，而测量数据的类型主要分为数字、图形以及文字与表格等等。测量数据数字化的处理具体而言就是利用计算机进行辅助绘图，以及测量资料的电子图表化。为了实现这两个方面的数字化，并进行数据共享，很多矿山测量工作者均会通过AutoCAD和VB等软件进行开发应用。而二次开发的应用技术主要包括两个方面，即面向对象的CAD技术以及面向对象的数据库技术。

矿山测量工作人员可以通过Activex Automation对AutoCAD进行二次开发，而开发工具可以选择面向对象的高级开发语言，比如VB或者VC等。通过绘图对象以及非绘图对象对其所提供的AutoCAD对象进行操纵，即可实现测量绘图的开发。不仅提高了系统的开发效率，而且提高其易维护性及健壮性。按照矿山测量的实际情况，利用对AutoCAD的二次开发，可以建立起测量数字化的应用系统，从而方便、准确的实现数字化的测量数据处理以及图纸制作。

[1]邱本立，周青青，王建有.数字化测量技术在矿山测量的应用[J].中国新技术新产品，2010(9).

[2]和春燕，校红杰，马春萍.浅议我国矿山测量中的数字化应用[J].科技向导，2010(7).

[3]吴飞，刘宏发.矿山测量数字化的研究与实践[J].矿业工程，2009(11).

TD17

A

1674-6708（2011）53-0132-01