礦山測量數(shù)據(jù)處理與三維巷道建模方法研究

張 璐（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司勘探工程處,河南 平頂山 467000）

礦山測量數(shù)據(jù)處理與三維巷道建模方法研究

張 璐
（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司勘探工程處,河南 平頂山 467000）

作為目前三維地理信息系統(tǒng)與數(shù)字礦山理論和技術發(fā)展的重要問題，計算機三維礦山巷道模擬是一種研究礦山巷道的模擬方式，可以對數(shù)字礦山建模方式進行有效完善，同時對MGIS理論及方法的應用起到推廣作用，為商業(yè)化MGIS軟件的開發(fā)與研究提供可靠的依據(jù)。本文主要對礦山測量數(shù)據(jù)處理和三維巷道建模方法的概況及礦山巷道三維模型的可視化方法進行了分析與探究。

礦山測量；數(shù)據(jù)處理；三維巷道建模

作為礦山地理信息系統(tǒng)的重要組成部分，礦山測量數(shù)據(jù)處理與三維巷道建模方法是否合理將對礦山地理信息系統(tǒng)的完善產(chǎn)生直接影響。現(xiàn)階段，測量技術已成為礦區(qū)發(fā)展水平提升的重要保障，隨著科學技術水平的提升，礦山測量技術逐漸呈現(xiàn)出自動化、智能化及信息化。作為一項復雜、工作量大的系統(tǒng)工程，通過健全礦區(qū)地理信息系統(tǒng)，可以多方面對礦山開采中的相關內(nèi)容進行設計、研究，如數(shù)據(jù)、功能等，并對信息、地理等學科知識與技術進行綜合利用，在其發(fā)展應用中礦山測量數(shù)據(jù)處理技術占有重要地位。現(xiàn)階段我國礦山測量相關信息管理軟件系統(tǒng)內(nèi)，主體仍以制圖為主，并沒有形成完善的三維巷道建模方法，測量數(shù)據(jù)處理和巷道模擬合為一體的模塊也沒有完全形成，為此，相關部門必須重視礦山測量數(shù)據(jù)處理與三維巷道建模方法的研究，只有這樣才能為國民經(jīng)濟的發(fā)展提供強有力的保障。

1 礦山測量數(shù)據(jù)處理與三維巷道建模方法的概況

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，礦山測量已經(jīng)成為國民經(jīng)濟增長中的一項重要內(nèi)容，礦山測量數(shù)據(jù)處理及三維巷道建模方式作為礦山作業(yè)中的重要內(nèi)容，其測量數(shù)據(jù)是否精確將直接關系著工程的整體質(zhì)量。測量中應對數(shù)據(jù)處理與三維巷道建模加以重視，只有這樣才能確保礦山工程的質(zhì)量。

1.1 礦山測量與數(shù)據(jù)處理

礦山測量是指對礦山各種工程的位置和幾何要素進行測繪與測設，并對礦山開發(fā)過程中各種空間幾何關系進行研究的一門應用技術。礦山測量的主要任務就是進行礦區(qū)井上、井下測量控制，進行礦用地形圖與多種采掘工程圖的測繪。并按照設計要求，在現(xiàn)場對每個采礦工作幾何要素進行測設與檢查監(jiān)督。同時管理與監(jiān)督礦產(chǎn)資源合理開發(fā)行為，對地表巖層移動與邊坡穩(wěn)定情況進行觀測與研究，并進行采礦計劃資料的編制與提供。

為確保礦山測量的精度，應在礦區(qū)進行地面控制網(wǎng)的建立，為各種測量提供可靠的依據(jù)。如國家控制點已設置在礦區(qū)內(nèi)，可以通過插網(wǎng)、插鎖等方式進行加密網(wǎng)設置，也可以進行獨立網(wǎng)的設置。根據(jù)礦區(qū)面積對礦區(qū)首級網(wǎng)等級進行確定，一般情況下，二等應大于1000千米，三等則控制在200到1000千米之間，四等則應小于200千米。

測量數(shù)據(jù)處理是指通過相應儀器、工具、傳感器等進行地球和其他實體之間空間分布信息數(shù)據(jù)的獲取與反映。信息與干擾是所有觀測數(shù)據(jù)的主要組成部分，數(shù)據(jù)采集的目的就是進行有用信息的獲取，并平差處理采集到的數(shù)據(jù)。設計數(shù)據(jù)平差計算系統(tǒng)，可以為數(shù)據(jù)記錄、保存與使用提供方便。常見的數(shù)據(jù)測量平差如表1所示。

表1 常見的數(shù)據(jù)測量平差

1.2 三維巷道模型的建立方式

（1）由長、寬、高組成的體域就是巷道，巷道具有相應的高度與寬度，但在巷道掘進過程中，其長度也會有所增長。在井下每個巷道內(nèi)都應進行導線點的設置，導線點的坐標又被叫做三維坐標，因此，三維巷道建立的基礎數(shù)據(jù)就是巷道內(nèi)的導線點，巷道數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的設計與開發(fā)，可以對三維巷道的實時性與動態(tài)性進行實現(xiàn)，這個系統(tǒng)能夠?qū)Ь€的相關數(shù)據(jù)進行管理，如測量到的數(shù)據(jù)等，還可以平差計算井下導線。

（2）遵循礦山測量實際情況，對巷道數(shù)據(jù)特點進行分析，首先，礦山設計與測繪工程是掘進巷道數(shù)據(jù)的主要來源，應確保這些數(shù)據(jù)的真實性與準確性。其次，伴隨巷道掘進工作的不斷深入，導線布設必須隨之進行，并始終沿著巷道進行，并通過導線網(wǎng)測量對井下巷道布設情況進行簡單勾畫。再次，伴隨巷道掘進工作井下測量也隨之開展，選用導線方式進行井下工作測量中，其測量精度可以控制到巷道某個特性。最后，因三維坐標存在于測量導線點，則可以測定點的位置，通過巷道斷面形狀也可以對其空間形態(tài)進行確定。

2 礦山巷道三維模型的可視化方法

我國計算機應用領域在不斷拓展中,計算機的三維礦山巷道模擬，可以完善三維地理信息系統(tǒng)，并為其建立提供可靠的理論基礎，由此可見，礦山巷道的模擬研究,能夠逐步的實現(xiàn)MGIS理論的應用發(fā)展。作為支持用戶判斷與理解的一種方式，可視化可以對人腦印象構造過程進行仿真，也就是通過計算機圖形、圖像技術與方式的應用，把科學計算過程中出現(xiàn)的計算結果進行圖形、圖像信息的轉(zhuǎn)換，并對其進行觀察與模擬。可視化包含多個方面的內(nèi)容：計算機圖形學、圖像處理等。

靜態(tài)可視化可以通過具有真實感的圖形或圖像進行展現(xiàn)，應對靜態(tài)目標加以重視，做好處理工作。通過計算機圖形學技術的應用，可以達到靜態(tài)數(shù)據(jù)可視化的目的。在虛擬現(xiàn)實技術應用中，動態(tài)可視化的展現(xiàn)方式集中在空間目標動態(tài)與交互式的操作，利用VRML 與Java可以實現(xiàn)動態(tài)過程可視化的發(fā)展。該技術以DEM為基礎數(shù)據(jù)，實現(xiàn)動態(tài)、靜態(tài)有效結合的地形三維可視化表達，并利用先進計算機技術通過三維立體圖的方式，對DEM描述地形進行最大限度的體現(xiàn)，并遵循相關規(guī)定，將三維地形的兩種可視化，如動態(tài)、靜態(tài)進行充分融合，通過數(shù)學方式的應用，進行三維場景幾何描述的建立，并將其得到的數(shù)據(jù)信息傳送到計算機里面。因場景幾何描述將對圖像繪制的效率造成極大的影響，為此應確保數(shù)據(jù)描述表示的合理性與高效性。

3 結束語

綜上所述，隨著國民經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷提升，在礦山測量中，只有根據(jù)測量具體要求，選擇與之相適應的數(shù)據(jù)處理技術，才能更好地保證工程的質(zhì)量，這也是測量作業(yè)的重點內(nèi)容。將三維巷道建模方法應用到礦山測量工作中，不僅可以提高測量的精度，更能為礦山開采事業(yè)的發(fā)展提供強有力的保障。

[1]張志華.礦山巷道三維網(wǎng)絡模型的構建及其路徑分析方法研究[D].西安科技大學,2010.

[2]王久成.礦山測量數(shù)據(jù)處理與三維巷道建模方法研究[J].才智,2013(33).