由原始地形面創建DTM表面模型過程中3 D Mine礦業軟件的應用

劉 李， 張 利 梅， 鄧 棚 文

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

萊比塘銅礦工程位于緬甸聯邦西北部實皆省(Sagaing)南部，距該省最大的城鎮蒙育瓦(Monywa) 約5 km。礦區地理坐標為：北緯22°07′，東經95°0′。

萊比塘銅礦位于兩山包及中間溝谷之下，為隱伏礦床；礦床處于沉降帶的內火山弧上，產于欽敦江沖積平原西側的晚第三系火山碎屑巖和晚期的安山巖-英安巖體內，為斑巖銅礦經風化淋濾和次生富集作用形成的高硫化型銅礦床，整體呈一個長約2 200 m、寬1 400 m、頂面平整的金元寶型。

礦區范圍地勢較低(海拔75～325 m)，植被發育，主要為低矮灌木和草類植物；基建剝離時間為17個月；生產期服務年限約32 a。鑒于項目具有施工面域廣、工期長，進而導致測量數據處理工作量大的特點，項目部在市場開發前期引進了3D Mine礦業軟件，該軟件在功能及設計上與常用的工程制圖Auto CAD技術通用且操作簡單，能夠實現3D Mine三維圖形與Auto CAD二維圖形的相互轉換，給礦山前期規劃帶來了極大的便利，同時也改變了大部分管理人員對三維軟件的認知，提高了工作效率。筆者對軟件的應用情況進行了總結。

2 3 D Mine礦業軟件

近幾年，國家對計算軟件研發的大力投入涉及各個方面，其中工程領域不斷開發出更加方便、簡潔、實用的專業工程軟件，3 D mine三維軟件就是其中的一款，主要應用于大型礦山測量、礦山地質、采礦和生產管理[1]等方面。

3 D Mine礦業軟件已越來越多地被應用到工程設計、地勘、礦山建設等方面，主要是因為3 D Mine軟件具有許多傳統二維設計軟件不具備的優勢，且目標數據建立使用三維可視化基礎平臺[2]，已逐漸成為發展的趨勢。

3 D Mine礦業軟件具有的基本特點包括：二維和三維界面技術的整合、結合Auto CAD通用技術[3]，方便實用的右鍵功能、快捷編輯和提取相關信息、剪切板技術的應用，使Excel、word以及data數據能夠與圖形直接轉換、快速采掘帶實體生成算法以及采掘動態調整、爆破結存量的計算和實方虛方的精確計算、多種全站儀的數據導入和南方Cass軟件的兼容等。

3 礦區原始地形數據的整理與匯總

在萊比塘礦區原始地形建立可視化三維DTM表面模型的操作中，礦區的原始數據點位有幾十萬個，需要根據礦區的實際情況對坐標點劃分區域進行處理，否則數據量過大容易導致電腦死機，工作效率降低。鑒于這種實際情況，我們將整個萊比塘礦區的原始數據劃分為5個區域分別進行數據處理。

在建立模型前，必須對測量的原始數據文件進行整理，去除重復及錯誤的數據，并對部分區域進行數據加密處理[4]；在處理數據時，特別需要注意的是對數據進行備份，以免出現錯誤而導致數據丟失。

首先，對原始數據進行區域劃分，并對高程點及點位屬性進行匯總編輯。其中的道路數據必須進行單獨處理，對道路路面數據及道路開口數據分別編號建立圖層數據，導入3 D Mine礦業軟件進行圖符繪制和三維效果操作并對局部圖形加密后再修改完善。

其次，對原始數據較大的自然坎及人工坎，包括坎上和坎下分別進行標識，用KS及KX進行數據編號建立圖層，同時對原始點進行屬性編輯，導入3 D Mine礦業軟件，進行圖符繪制和三維效果操作，并對局部圖形加密后再修改完善。

三是對礦區的整個原始數據進行地面建筑和河流、田地、管道、通訊、電力等進行屬性編輯及圖面繪制，分別建立圖層和數據庫，并用專用符號進行繪圖并保存。

最后調入礦區邊界線，進行全面的整理匯總，并對圖進行修正合并，匯總整理并建立數據庫，將其轉換成3 D Mine數據格式。

4 3 D Mine礦業軟件三維建模數據的導入

將已經整理好的原始數據庫導入3 D Mine數據。在該項目中，導入數據常用的方法主要有文本導入、南方Cass數據導入、Auto CAD圖形導入等三種常用格式。

導入數據前先進行參數的設置。導入類型：高程點導入時，高程顯示類型包括點標記和高程標記兩種方式；文字高度和小數數位：以高程標記導入高程點時，文字標識高度和小數顯示位數；打印點屬性：以高程標記導入高程點時，將點屬性以文字形式顯示出來；標注顏色：以高程標記導入高程點時,文字顯示的顏色；自動連線：以點標記方式導入高程點時，高程點之間以字段為依據，配置設置的代碼和顏色，自動連接成線；抽稀高程點：對導入的高程數據按照距離進行抽稀等。

(1)導入文本。將文本數據導入3 D Mine礦業軟件時，特別要注意選擇文本里與X、Y、Z對應的列以及分隔符(如X,Y,Z)，坐標順序不能錯(如Y、X、Z)，不然就顯示不出文本數據結果，且無法生成實際的三維可視化模型。

(2)導入Cass文件。在導入前將數據格式進行轉換，點的格式是(001,,X，Y，Z)，并將文件保存為*.dat格式，格式錯誤將無法導入3 D Mine礦業軟件進行操作。

(3)導入Auto CAD圖形文件。AutoCAD圖形文件在導入前必須進行圖形整理，并對點線賦三維數據，力求圖面整潔、尺寸正確，方可導入3 D Mine礦業軟件進行可視化操作。

5 建立3 D Mine DTM表面模型并保存

3 D Mine DTM表面模型：主要有開放線生成的DTM表面模型和高程點生成的DTM表面模型兩種。

(1)開放線生成的DTM表面模型。在日常工作中，利用開放線建立DTM表面模型,主要應用在排土場、堆浸場、終了礦坑等已知產量的設計,這些都是建立在原始數據DTM表面模型的基礎上進行計劃設計的,所以，在開放線建立模型前必須對線數據文件進行核對，確定線數據文件或圖形是否有線屬性[5],然后根據所設計的線文件,選擇常用的方法進行操作,得到DTM表面模型。在生成DTM表面模型以后,多數情況下必須進行修改完善，例如在排土場道路設計文件中經常會出現在生成表面模型以后道路直接和坎下數據連接起來，而沒有和實際線文件連接生成表面模型，這是因為線文件的數據點過少導致的。這時，就需要對線文件進行點加密，再次生成后得到DTM表面模型。

(2)高程點生成的DTM表面模型。利用高程點導入生成DTM表面模型，主要是通過礦區的測量數據進行DTM表面模型的建立。尤其是對比兩期(兩周或兩月)DTM表面模型，可以很直觀地了解兩期的動態開挖情況。例如：每個月的月末計量資料，主要就是采用月末收方數據DTM表面模型和月初原始數據DTM表面模型進行體積計算得到當月開采的工程量，如圖1中深色部分。

圖1 月采剝量完成情況圖(深色部分)

(3)DTM表面模型的保存。對生成的DTM表面模型進行保存這一點很重要。選擇生成的DTM表面模型單擊鼠標右鍵，選擇保存選擇集，在對話框文件里面選擇瀏覽進行文件名命名，同時選擇保存類型，特別注意要選擇3 D Mine體文件(*.3ds),點擊保存，回到保存選擇集，再在類型選擇3 D Mine二進制體文件(*.3ds|*.3dm),然后選擇確定，最終完成DTM表面模型的建立。

6 3 D Mine礦業軟件DTM表面模型的應用

3 D Mine DTM表面模型在萊比塘銅礦主要應用在：礦區的原始地形面的DTM表面模型的建立，排土場、堆浸場DTM表面模型的建立，月末收方計量的DTM表面模型的建立，生產過程周現狀、月現狀圖DTM表面模型的建立，周計劃、月計劃、年計劃與實際現狀結合DTM表面模型的建立等，實現對礦山的空間三維應用和空間與時間的四維動態化管理。

例如，萊比塘礦區原始地形面DTM表面模型的建立情況見圖2，終了境界線和原始地形面DTM表面模型的建立合并圖見圖3。

7 結 語

通過3 D Mine軟件原始地形面的DTM表面模型的建立，將萊比塘礦山的3 D Mine原始地形數據處理、導入數據、DTM表面模型的建立應用到礦山生產的整個過程中，對礦山的動態化管理起到了重要作用；通過在萊比塘銅礦對原始地形面的DTM表面模型的成功應用，所取得的經驗可以推廣到類似大型土石方工程中，如大型水電站地上及地下洞室的DTM表面模型建立等，可以實現對整個工程進行四維動態管理。