關于當前我國礦山測量中數字化的應用探討

摘 要：文章基于數字礦山的意義與組成，針對數字化在國內礦山測量中應用進行了較為詳細闡述。

關鍵詞：數字化；礦山測量；應用

1 數字化礦山的組成與特點

通過DM的相關概念，DM可提現為礦山的高度信息化、自動化以及高效率，從而達到無人采礦以及遙控采礦的目的，其具備了如下幾方面的特點：把采礦CAD、仿真CS、虛擬現實VR、科學計算SC以及可視化VS作為“車輛”；把真三維地學的模擬-3DGM以及數據的挖掘作為“包裝”；把礦業的相關數據以及礦業應用的模型作為“貨物”；把高速企業網作為“路網”；把多源異質礦業數據的采集和更新系統作為“保障”，把礦山GMS作為“調度”。DM主要包括如下幾方面的內容：

（1）采集系統。主要負責數據的采集和處理，涵蓋了測量、勘探、傳感以及文檔四種基礎的數據采集子系統。（2）調度系統。主要負責提供拓撲建立及維護、空間的查詢以及分析等GIS的基本功能，并可控制數據的訪問、調度及指揮管理的開放接口與生產等。（3）功能系統。主要負責并類專業的模擬及分析。（4）包裝系統。主要是提供3D空間的建模工具、多源異質礦山數據的空間融合環境，涵蓋了3DGM以及數據的挖掘工具。（5）核心系統。主要是數據及模型的統一管理，決策分析等工作。

2 礦山數字化測量技術概述

2.1 礦山測量的主要任務

礦山測量因為具備特殊性、多學科以及交叉性等特點，所以，礦山測量的發展離不了以下幾方面的特征：

（1）測繪科學技術和相關設備的發展程度。

（2）礦業工程和采礦技術的發展速度以及相關要求。

（3）其它學科的發展程度和相應的影響。

作為礦山測量的工作者需要負責的是礦山地面和地下三維空間的測量、定位以及制圖；開采監督和儲量管理；開采沉陷的觀測和開采損害的預防等工作。據資料顯示，從事礦山測量的工作者需要對礦區環境信息管理、環境動態綜合監測、開采沉陷區的綜合管理等方面進行詳細的考慮，并采取積極有效的措施。

對于礦山測量來說，它的主要任務是在礦山勘測、設計、開發以及生產運營階段，對礦區地面以及地下的空間資源與環境信息進行相應的進行采集-存儲-處理-顯示-分析-利用，通過上述的流程可以更加合理的服務于開發和保護資源、環境，為礦區的可持續發展保駕護航。

2.2 礦山測量的研究內容和目標

數字礦山建設的過程中，對礦區的測量來說，不僅要重視日常的礦井建設、生產中的測量任務，還須重視如下內容的研究：礦圖的數字化以及數字化成圖-自動化礦山地學信息的采集系統；綜合評價及治理礦山的開采環境一礦山開采環境的四維動態信息系統；GIS以及全球定位系統互相結合并應用于礦山開采環境的監測及治理，礦山開采環境的實時監測系統；礦山環境信息系統的質量模型與精度不確定性的處理一礦山開采環境信息系統的誤差分析系統。

2.2.1 自動化礦山地學信息的采集系統

礦圖的數字化以及數字化成圖己逐漸演變為礦山GIS數據采集的主要方式。達到數據采集的自動化對于降低礦山GIS的成本至關重要。對井上下測量、地勘信息以及航測遙感信息等數據進行綜合利用，建立適合于礦山不同應用的基礎地理空間信息數據庫與分層信息，構建好礦山地學的信息系統。

（1）三維的可視化技術。該技術就是針對礦山的數據建立模型并立體化描繪的技術手段，該技術將數據轉化為可視的圖像，能生動形象的表達出礦體的空間位置、地形形態以及礦井上下的操作演示，這樣可以加深工作人員的理解，對于開發過程中的精確度也是非常有利的，而且對于礦山工作的安全性也及其重要。實際工程中通常要運用3DMAX以及Maya等軟件進行設計。

①模型的建立。通過合理配合和調度軟件中的點、線以及面，通過相關的數據，構建礦體的數字化模型，這樣可以表現礦體的具體位置及形狀，對開發工作的具體細節進行較為詳細的模擬。②對模型貼材質。建模完成之后，對于礦體的宏觀形象，我們基本了解，而貼材質就是通過實際的地形條件，賦予模型具體的屬性，這樣可以大大提高模型的真實性。③渲染，此舉主要是給模型加光照。對實際的情況進行模擬，合理安排光源的位置以及光的強弱，對模擬的畫面進行渲染。④動面的制作。通過DV拍攝的實際情況，進行動面場景的模擬，動態化靜止的物體。此舉可實現對工作場景的動態模擬，操作性較強，防止意外的發生。

（2）數字化資料的處理技術。礦山測量工作中的數據處理內容，指對數字、圖形、文字以及表格的相應處理，涵蓋了采集、處理與存儲。實際工作的過程中，通過計算機加工整理測量的數據，制作電子化的表格，并共享數據。此過程中，須使用專業化的數字處理軟件，比如說VB軟什等，此舉對于有效建立數字數據庫是非常重要的，并可提高數字共享性、維護性以及易保存性。

2.2.2 礦山開采環境的四維動態信息系統

除了包括以前的開采沉陷預測和安全開采方案的評估、礦區塌陷區域的綜合治理和動態環境的評價、礦區土地的管理和區域規劃等相關內容，綜合評價及治理礦山的開采環境還包括GIS的技術手段?；诘V山開采空間的狀態是隨著時間以及生產發展的變化而變化的特征，在目前GIS數據模型的基礎上，對適用礦山開采環境的空間以及時間的綜合四維數據模型進行相應的研究，構建合理有效的礦山地理信息系統。其主要目標如下：

（1）在不同地質采礦條件下，開采沉陷的四維動態進行相應的模擬，為礦山開采沉陷的綜合治理提供相應的依據。

（2）對礦區的生產管理進行動態模擬，可以給主管部門提供相應的決策咨詢。

（3）自動化管理礦區土地資源，給礦山開采環境的綜合評價以及治理提供重要的依據。

2.2.3 礦山開采環境的實時監測系統

對于礦山開采環境的研究來說，主要運用GPS定位技術對地面的動態坐標數據進行采集，并使用GIS進行數據管理以及空間的分析，以便獲取相應的信息。最終可以達到直接使用GPS技術對GIS進行實時的更新，建立礦區開采環境的實時監測系統。

3 數字礦山的重要意義

數字化礦山主要使用現代信息、數據庫、傳感器網絡以及過程智能化控制等相關技術，在礦山企業相關生產活動的三維尺度范圍之內，可以實現網絡化與數字化、模型化與可視化、集成化與科學化的管理礦山生產、經營以及管理的不同環節和相關的生產要素，按照實際應用的相關要求，構建礦山規劃設計與安全生產管理、礦山的應急指揮救援、礦山的經營管理與辦公自動化等應用系統。這樣可以數字化企業的安全生產以及經營管理的服務流程，并形成新的信息資源，快速有效的提供給每個層次的管理者，以便及時準確的掌握動態業務的全部信息，這樣對于生產要素組合優化的決策、企業資源的合理配置是極為有利的。

4 結束語

近年來，礦山數字化測量的地位逐漸顯現。礦山測量工作在礦山生產建設過程中，屬于基礎性的工作，在整個礦山生產的系統中是非常關鍵的。很長時間以來，礦山測量的過程都使用傳統的手工計算以及繪圖的方式，而隨著現代計算機以及通信技術的不斷進步，傳統的方式已經跟不上時代變化的步伐，思維的停滯不前對于礦山測量工作的發展是極為不利的，所以，在礦山測量中廣泛的采用數字化測量技術是大勢所趨。

參考文獻

[1]邱本立，周青青，王建有.數字化測量技術在礦山測量的應用[J].中國新技術新產品，2010（9）.

[2]吳飛，劉宏發.礦山測量數字化的研究與實踐[J].礦業工程，2009（11）.

[3]曾憲，劉陶勝.礦山測量圖庫管理系統設計[J].中國鎢業，2005（3）.