礦山測量中數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用

王文天

神華集團包頭礦業(yè)有限責(zé)任公司水泉露天煤礦，內(nèi)蒙古包頭 014100

礦山測量中數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用

王文天

神華集團包頭礦業(yè)有限責(zé)任公司水泉露天煤礦，內(nèi)蒙古包頭 014100

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，礦山測量領(lǐng)域的數(shù)字化建設(shè)也是各礦山企業(yè)必然的發(fā)展趨勢。礦山企業(yè)要認識到礦山測量數(shù)字化的重要性，在評估企業(yè)自身實際情況的基礎(chǔ)上，對測量人員提出具體的技術(shù)要求，構(gòu)建科學(xué)的測量管理體系，加大資金投入，以保證數(shù)字化測量技術(shù)可以為企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤。本文就針對數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用展開討論。

礦山測量；數(shù)字化；應(yīng)用

1 數(shù)字化礦山測量

其實具體而言，所謂的數(shù)字化礦山測量技術(shù)包括五大系統(tǒng)，即采集、調(diào)度、功能、包裝以及核心系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)的采集、處理均是通過采集系統(tǒng)來完成的，采集系統(tǒng)又包括四個子系統(tǒng)，即測量、勘探以及傳感與文檔等，它的主要作用就是把數(shù)字進行數(shù)字化處理。調(diào)度系統(tǒng)的主要作用是提供拓撲的建立和維護；查詢與分析空間；制圖并輸出；此外，數(shù)據(jù)訪問的控制、接口的開放以及生產(chǎn)調(diào)度等均是通過調(diào)度系統(tǒng)來實現(xiàn)的；所謂的功能系統(tǒng)即提供各種專業(yè)模擬和分析功能的模塊，其包括SC、AI以及SA與MCAD等等；包裝系統(tǒng)主要是提供三維建模工具；對多源異質(zhì)礦山數(shù)據(jù)進行過濾、封裝和組合，主要包括數(shù)據(jù)挖掘工具和3DGM；最后的核心系統(tǒng)則是對數(shù)據(jù)、模型進行統(tǒng)一的管理，并進行決策分析和支持。由以上分析可以看出，整個礦山數(shù)字化系統(tǒng)最核心的部分就是數(shù)據(jù)信息。

DM是以礦山相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)倉庫以及屬性數(shù)據(jù)倉庫為基礎(chǔ)的，其中地理空間數(shù)據(jù)倉庫主要是對海量的信息進行管理，比如井上、井下礦山的地物的幾何信息與拓撲信息；而屬性數(shù)據(jù)倉庫的主要作用是則對礦山相關(guān)的屬性信息加以管理。要以完善的礦山地理信息系統(tǒng)為前提，在以此為基礎(chǔ)建立起模型倉庫，對各種專業(yè)應(yīng)用模型加以管理，其主要是服務(wù)于礦業(yè)工程的生產(chǎn)、發(fā)全、管理以及決策、經(jīng)營等活動，比如計算、預(yù)計開采沉陷、計算頂板垮落、建立圍巖運動模型、計算儲量、解算通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)以及建立瓦斯聚集模型等等。做個形象的比喻，數(shù)據(jù)倉庫就好比運輸車輛，而其所管理的各種數(shù)據(jù)及礦業(yè)模型，就好比車輛所運輸?shù)呢浳?，由此可見，?shù)字化的礦山測量技術(shù)所做的數(shù)據(jù)采集、組織管理等工作，就是為建立地理空間基礎(chǔ)信息系統(tǒng)、地理空間系統(tǒng)而服務(wù)的，

2 礦山測量工作中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 三維可視化技術(shù)

所謂的三維可視化技術(shù)是對模型進行立體化描繪與理解的技術(shù)手段，其是數(shù)據(jù)體表征形式的一種。利用三維可視化技術(shù)，對礦體的空間信息、礦體與地表地形的空間位置關(guān)系均可以有更全面的理解，提高了測量人員空間分析的能力。三維動畫軟件是實現(xiàn)三維可視化的主要手段，常用的軟件有3DS MAX以及Maya，下面我們就以Maya為例談?wù)勅S動畫軟件的應(yīng)用。Maya不但有基礎(chǔ)的三維以及視覺效果制作功能，而且還包括現(xiàn)在最先進的毛發(fā)渲染、運動匹配以及布料模擬和建模數(shù)字化等功能，由于其具有靈活、簡單、完善等特點，所以可以大幅提高三維可視化模型的品質(zhì)與制作效率。其具體的制作流程如下：

第一步，建模，主要是建立場景的造型與道具。在Maya中，所有的模型均是點、線、面構(gòu)成的，所以模型的布線也一定要是常規(guī)的布線方式，比例也要與實際相符。Maya有三種建模工具組，分別為多邊形、細分曲面以及NURBS等，應(yīng)用建模工作組，并適當(dāng)調(diào)節(jié)點、線、面，即可把礦井中的實際情況以及礦山機械的工作情況用三維模型快捷的表現(xiàn)出來，并且效果與真實情況非常接近。

第二步，貼材質(zhì)，即質(zhì)感。因為建立的初始模型不具備事物特征，即沒有光澤與顏色，所以要在詳細分析的基礎(chǔ)上，獲取周圍環(huán)境中與模型相近的特征，比如顏色光澤、光滑度以及反射效果等等，然后把這些屬性特征予以數(shù)字化處理后賦予到物體上，提高模型的真實度。如果一些特征通過材質(zhì)難以完成，比如紋理與明暗效果等，可以將物體原來的UV坐標導(dǎo)出，通過其它的繪圖軟件出理后再賦予物體。

第三步，渲染，這個過程可以利用Maya的燈光來完成。通常每個場景均需要多個燈光，按照事物氛圍進行燈光的搭配，并調(diào)節(jié)燈光的顏色強弱、輻射范圍以及明暗效果等，將模擬世界的畫面渲染出來。

第四步，動畫，按照攝像機所拍攝的畫面，在時間與位置上進行合理的結(jié)合，并通過Maya中的蒙皮技術(shù)、骨骼系統(tǒng)、粒子系統(tǒng)等完成動畫或者特效。

2.2 數(shù)字化資料處理技術(shù)

在建立數(shù)字化礦山測量系統(tǒng)的過程中，資料的數(shù)字化處理也是非常重要的一項技術(shù)。礦山測量工作包括測量數(shù)據(jù)的采集、處理以及存儲管理，而測量數(shù)據(jù)的類型主要分為數(shù)字、圖形以及文字與表格等等。測量數(shù)據(jù)數(shù)字化的處理具體而言就是利用計算機進行輔助繪圖，以及測量資料的電子圖表化。為了實現(xiàn)這兩個方面的數(shù)字化，并進行數(shù)據(jù)共享，很多礦山測量工作者均會通過AutoCAD和VB等軟件進行開發(fā)應(yīng)用。而二次開發(fā)的應(yīng)用技術(shù)主要包括兩個方面，即面向?qū)ο蟮腃AD技術(shù)以及面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)。

礦山測量工作人員可以通過Activex Automation對AutoCAD進行二次開發(fā)，而開發(fā)工具可以選擇面向?qū)ο蟮母呒夐_發(fā)語言，比如VB或者VC等。通過繪圖對象以及非繪圖對象對其所提供的AutoCAD對象進行操縱，即可實現(xiàn)測量繪圖的開發(fā)。不僅提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且提高其易維護性及健壯性。按照礦山測量的實際情況，利用對AutoCAD的二次開發(fā)，可以建立起測量數(shù)字化的應(yīng)用系統(tǒng)，從而方便、準確的實現(xiàn)數(shù)字化的測量數(shù)據(jù)處理以及圖紙制作。

[1]邱本立，周青青，王建有.數(shù)字化測量技術(shù)在礦山測量的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(9).

[2]和春燕，校紅杰，馬春萍.淺議我國礦山測量中的數(shù)字化應(yīng)用[J].科技向?qū)В?010(7).

[3]吳飛，劉宏發(fā).礦山測量數(shù)字化的研究與實踐[J].礦業(yè)工程，2009(11).

TD17

A

1674-6708（2011）53-0132-01