矿山开采设计中相关问题的探讨

（苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州 215000）

大量实例表明，传统矿山开采设计中通过二维来表达三维地质情况以及井筒巷道的空间分布情况，具有很强的局限性，而且很多不为不能准确设计出来，不利于矿山开采设计效率和可行性的提升。通过三维可视化技术就可以有效解决这一问题，因此，本文着重研究了如何通过三维可视化技术来解决目前矿山开采设计中存在的相关问题，具体如下。

1 矿山开采设计中常见的问题

可建筑工程以及桥梁工程的设计相比，矿山开采设计的难度更大，设计范围更加广泛，不但需要专业的设计人员根据地质勘察报告进行详细全面的设计，还需要充分考虑后期矿山开采的安全性以及外界因素的干扰。当矿山开采境界线确定好以后，需要设计人员对地平面位置进行确定，以便更好的满足实际需求，从而达到降低矿山开采成本的目的。同时，在进行矿石开采设计时，还要和国际标准保持统一，需要我国本土矿山开采设计人员和国外专业人员进行沟通交流，以避免发生不一致的问题。

2 矿山开采设计中常用的三维可视化软件

近年来，全球软件技术快速发展，发展至今，常用的软件有国外的MultiGen Creator和Vega、Cool3D三维软件技术，我国三维可视化软件有VRMap3、IMAGIS等。其中VRMap3更加符合矿山开采设计中的相关要求，而价格也比较地，因此，被广泛应用在矿山开采设计中[1]。

VRMap3可视化软件属于3DGIS的衍生物，可以把矿山相关资料和信息，全部录入到计算机系统中，从而实现三维景观再现。提用过VRMap3设计的矿山开采图纸，在地形数据规模、仿真效果等方面具有非常领先的优势。

3 矿山开采设计中三维可视化关键技术的应用

3.1 参数化三维可视化快速建模

非专业人员很难进行修改，要想有效发挥三维可视化软件的作用和价值，可以从以下两个方面同时入手：第一，参数化快速自动构建。基于VRMap3可视化软件开发的三维可视化设计系统，可有效解决上述问题，如果用户对三维建模的理论知识和实际应用情况，不甚了解，只要输入构建三维模型所需的数据，再通过二次开发就可以自动生成所需要的三维可视化模型。如果把矿山开采所有的三维场景数据和参数全部都录入数据库中，就可以自动构建起三维场景图，从而为后期矿山开采提供真实有效的指导。第二，合理应用匹配线模型技术，就矿山开采的结构特性而言，钻孔和井巷目普遍具有特殊性，在设计时可当做是由一条矢量线形成的轨迹，此时，就可以应用匹配线模型技术，具有生成三维井巷模型数据小，算法简单的优点，可有效满足大规模矿山开采设计中的实际需求。

3.2 三维空间信息查询和分析技术

在矿山开采设计中，科学合理的应用三维空间信息查询和分析技术，属于一种全新的设计理念，通过此项技术，可为后期开采人员提供更加真实有效的数据支持，同时也是其他设计内容开展的基础，具体而言，可以从以下几个方面同时入手：第一，查询功能，可通过三维对象的ID或者数据库进行连接，通过此种方法来实现对属性信息、相关参数、名称等因素的查询；第二，分析功能。所建立的三维可视化模型需要提供矿山的空间信息分析功能，比如：距离量测、面积、体积计算等内容，从而把虚拟场景和地理信息结合到一起，就可以为后期矿山开采相关工作的顺利开展奠定坚实基础。

3.3 数据输出

矿山开采的设计成果要同时支持多种输出方式，否则会影响矿山开采设计的实用性，同时，设计成果输出的内容和格式等，都要尽量满足后期矿石开采的实际需求，因此，需要同时具备以下输出功能：第一，多媒体数据输出功能。用户可以根据自己的主观意愿来是控制摄像机拍摄所需要的场景图，并融入矿山开采设计系统中，设计成果输出的格式以AVI格式为主，便于进行汇报演示。第二，输入的图像质量要有保障。把矿山开采范围中各个区域的图纸，以高质量的三维图形输送到磁盘文件中，作为矿山设计回报制作材料，确保设计效果。第三，二维矢量图，目前矿山开采设计图，主要以二维图形为主，所以，在具体设计过程中，需要把关键的位置，把三维场景图输出为二维矢量图。第四，表格和文字信息。为达到三维可视化的设计效果，在矿山设计中，需要把三维场景中所有对象的相关参数以及属性，都以表格的形式进行输出，以便矿山开采设计人员进行及时考证，发现问题及时处理。

3.4 数据维护

为确保相关系统能高效运行，需要对大量动态变化的、复杂的地质模型数据进行全面、及时的维护。此项工作仅仅依靠设计单位很难完成，需要各个相关部门共同配合，才能确保各项数据的真实性。需要对数据进行全面系统的维护，此过程中，各部门只需要在自己的办公室对数据进行完善和更像，再传输到数据库服务器即可。同时，还要建立检查校正和安全机制，确保每个数据的真实性和准确性，因为，在矿山开采设计中，任何一个数据发生问题，都会对设计成果造成严重影响。

4 矿山开采设计效果分析

三维可视化矿山开采设计系统，主要采用了目前最先进的多层体结构，根据各层所具有的功能不同，可分为三个层面：其一是应用表现层，涉及到的内容包括：个性化工作平台、矿山三维可视化设计系统等；其二是应用支撑层，包括：3DGIS数据收集和处理平台、数据访问机制、数据交换机制等；其三数据层，包括：矿山基础地理信息、地质专业数据信息、三维空间数据库等。目前该系统已经被广泛应用在矿山开采设计中，基本上实现了三维可视化的设计效果，而且具有设计效率比较高，为可为后期矿山开采提供真实有效的指导依据。大大提高了汇报演示和宣传材料的质量，系统运行也比较稳定，应用效果非常明显，符合目前我国矿山开采设计的实际需求，值得大范围推广应用。

5 结语

综上所述，本文结合理论实践，深入分析力矿山开采设计中的相关问题，分析结果表明，矿山开采设计具有很强的系统性和综合性，传统二维设计方法已经难以满足实践需求，而三维可视化设计系统具有设计效果直观可视、设计效率高、设计质量有保障等优点，可为矿山开采提供真实有效的指导，具有很强的先进性，可进行广泛应用。