三維數(shù)字礦山系統(tǒng)建設(shè)之關(guān)鍵技術(shù)分析

郭豪坤，周瑾鈺，牛英杰

（1.天津華北地質(zhì)勘查局，天津 300170；2.北京中色地科測繪有限公司，北京 順義 101300）

隨著科技的不斷進(jìn)步，數(shù)字化信息技術(shù)正在快速的應(yīng)用在人民生產(chǎn)生活中，數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行圖像的處理[1]、數(shù)據(jù)整合、信息編程都發(fā)展的越來越好，使生活中很多棘手的問題都能轉(zhuǎn)化成數(shù)字模式，并讓數(shù)字模型計(jì)算生成效果圖變成可能，三維數(shù)字系統(tǒng)方式有很多獨(dú)特的優(yōu)勢，比如在數(shù)據(jù)計(jì)算方面的效率相當(dāng)高，在圖形處理方面采用三維效果處理，可以讓人直觀的看出圖形的真實(shí)所在，從而對圖像的概念進(jìn)行分析及對實(shí)體進(jìn)行建設(shè)，相比于其他系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)信號的接收與整合僅僅是一次性的完成，不能對結(jié)果進(jìn)行檢查評判，所以三維數(shù)字化系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)的處理采集功能非常強(qiáng)大。

1 三維數(shù)字礦山系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

目前的礦山系統(tǒng)建設(shè)一般是基于二維數(shù)字處理特征的，存在一些不足和有待解決的問題。那么我們就要以礦山開采的可行性和安全性為基礎(chǔ)，利用三維數(shù)字技術(shù)進(jìn)行對于礦山開采的研究。數(shù)字化技術(shù)是我們在生產(chǎn)生活中經(jīng)常遇到的技術(shù)，數(shù)字化的基礎(chǔ)是一維數(shù)字化，現(xiàn)行發(fā)展比較廣泛的是二維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，但是二維數(shù)字化的主要表型形式在平面上對于一個(gè)體積龐大的工程來講是不能夠探測其內(nèi)部組成及結(jié)構(gòu)的，這樣就存在數(shù)據(jù)接收的不完全，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的計(jì)算產(chǎn)生問題，結(jié)果產(chǎn)生偏差，這樣就不能夠完善的對礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采。對于礦產(chǎn)的開采一直以來是各個(gè)國家爭相進(jìn)行研究進(jìn)行的，所以在礦山開采前期要做出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目尚行耘袛?，在后期要?shí)行安全生產(chǎn)及保障礦產(chǎn)質(zhì)量。利用一項(xiàng)全面的技術(shù)對礦產(chǎn)資源進(jìn)行信號探測，并可以將探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，從而進(jìn)行礦山資源的全面開采。在礦產(chǎn)資源分類方面，傳統(tǒng)的方式僅僅是利用數(shù)據(jù)的接收進(jìn)行探勘研究，并不能夠?qū)ΦV山資源元素組成進(jìn)行完整合理計(jì)算，所以應(yīng)用我們利用三維數(shù)字技術(shù)所設(shè)計(jì)的新模型支持三維數(shù)字系統(tǒng)分類器，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的自動(dòng)分類，并將礦山系統(tǒng)建設(shè)到最好作為目的。

1.1 礦山系統(tǒng)規(guī)劃與開采技術(shù)設(shè)計(jì)

礦山系統(tǒng)建設(shè)的初級階段是礦山資源的可行性研究階段，這個(gè)階段包含礦產(chǎn)資源的規(guī)劃與開采設(shè)計(jì)，普通的可行性研究方式僅僅是對地塊取樣進(jìn)行元素分析，而三維數(shù)字模型則是通過大量運(yùn)算及數(shù)據(jù)整合進(jìn)行運(yùn)算，從而確定礦山開采的可行性及規(guī)劃開采手段。在新型的礦山系統(tǒng)開采中，科學(xué)的進(jìn)步推出很多技術(shù)手段，大多數(shù)手段都能對礦山資源進(jìn)行定位分析，并進(jìn)行開采的可行性研究，但是由于現(xiàn)行存在的技術(shù)并不發(fā)達(dá)，所以礦產(chǎn)資源開采可行性研究階段很少能夠做出預(yù)測來保障質(zhì)量安全及生產(chǎn)安全，所以為了更高效率的完成對礦山系統(tǒng)的開采我們結(jié)合三維數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)勢進(jìn)行研究從而設(shè)計(jì)一個(gè)新的技術(shù)模型，目的是能夠在更高效率且降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上進(jìn)行礦山資源安全開采。在三維模型表面特征提取算法方面，直接對三維云數(shù)據(jù)表面特征提取進(jìn)行計(jì)算，以及三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)提取算法進(jìn)行礦山元素的提取分析，從而對礦山資源是否可以進(jìn)行開采提出有效的建議與規(guī)劃。

1.2 系統(tǒng)安全生產(chǎn)管理技術(shù)設(shè)計(jì)

安全生產(chǎn)一直是社會(huì)無論發(fā)展到何種程度都要遵循的原則，所以對于已經(jīng)進(jìn)行施工的礦山系統(tǒng)要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)出預(yù)防礦山災(zāi)害的屏障，從而保障安全生產(chǎn)。礦山開采的安全生產(chǎn)保障以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的新模型可以通過信號探測礦山內(nèi)部構(gòu)成及外部形態(tài)，這樣就減少了人工操作幾率，這樣工人不用在礦山系統(tǒng)中一直工作，監(jiān)控人員也不用到礦山內(nèi)部進(jìn)行視察，從而保障工人的生命安全。三維數(shù)字處理系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害等問題來臨，就會(huì)發(fā)出警報(bào)對惡劣的施工環(huán)境進(jìn)行預(yù)警。所以利用三維數(shù)字化處理系統(tǒng)進(jìn)行礦山開采是非常有必要的。因?yàn)槿S數(shù)字技術(shù)可以利用其在礦山系統(tǒng)內(nèi)外建立的網(wǎng)絡(luò)模式進(jìn)行信號探測整合。從而進(jìn)行對地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)的強(qiáng)烈預(yù)測，目的是在災(zāi)害到來之前對監(jiān)管人員進(jìn)行預(yù)警，使工作人員早早做好逃生及對抗準(zhǔn)備，從而完成對礦山開采的安全生產(chǎn)管理，對人民的生命安全做出保障。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

以三維數(shù)字系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行礦山的建設(shè)非常重要，既可以對開采問題進(jìn)行可研性評價(jià)還能夠?qū)踩a(chǎn)環(huán)節(jié)做到完善，所以三位數(shù)字系統(tǒng)對于礦山系統(tǒng)的建設(shè)非常重要。通過對某礦山系統(tǒng)進(jìn)行取樣研究，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來對比以三維數(shù)字模式為基礎(chǔ)的新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的差異性。表1是通過對某處礦產(chǎn)資源各個(gè)地塊元素的取樣分析，得到的礦產(chǎn)資源含量：

表1 取樣分析數(shù)據(jù)信息

從表1數(shù)據(jù)可以明顯的看出傳統(tǒng)方式與三維數(shù)字系統(tǒng)對于礦產(chǎn)資源元素的采集區(qū)別，通過以上數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線統(tǒng)計(jì)圖的繪畫，得到圖1曲線對比圖。從圖1可以看出，新設(shè)計(jì)的以三維數(shù)字為基礎(chǔ)的方法比傳統(tǒng)方法對于礦產(chǎn)元素的探測效率在相同時(shí)間內(nèi)采集效率更高。

圖1 元素采集曲線對比圖

3 結(jié)語

以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行礦山系統(tǒng)的整體建設(shè)，從前期準(zhǔn)備階段到安全生產(chǎn)發(fā)展階段對于礦產(chǎn)資源質(zhì)量的保障體系做出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)念A(yù)測，此技術(shù)應(yīng)用在礦山系統(tǒng)的建設(shè)上非常有益處，且相比于傳統(tǒng)方式的效率高且成本少，同時(shí)運(yùn)用該系統(tǒng)模型可以讓工人的生命安全及礦產(chǎn)質(zhì)量得到保障，具有相當(dāng)高的可行性。

[1]邵佳申，常恒瑞，鄭占樂，等.軟件工程發(fā)展分析[J].中國組織工程研究，2017、21(23)：3767-3772.