礦山開采設計中相關問題的探討

（蘇州中材非金屬礦工業設計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215000）

大量實例表明，傳統礦山開采設計中通過二維來表達三維地質情況以及井筒巷道的空間分布情況，具有很強的局限性，而且很多不為不能準確設計出來，不利于礦山開采設計效率和可行性的提升。通過三維可視化技術就可以有效解決這一問題，因此，本文著重研究了如何通過三維可視化技術來解決目前礦山開采設計中存在的相關問題，具體如下。

1 礦山開采設計中常見的問題

可建筑工程以及橋梁工程的設計相比，礦山開采設計的難度更大，設計范圍更加廣泛，不但需要專業的設計人員根據地質勘察報告進行詳細全面的設計，還需要充分考慮后期礦山開采的安全性以及外界因素的干擾。當礦山開采境界線確定好以后，需要設計人員對地平面位置進行確定，以便更好的滿足實際需求，從而達到降低礦山開采成本的目的。同時，在進行礦石開采設計時，還要和國際標準保持統一，需要我國本土礦山開采設計人員和國外專業人員進行溝通交流，以避免發生不一致的問題。

2 礦山開采設計中常用的三維可視化軟件

近年來，全球軟件技術快速發展，發展至今，常用的軟件有國外的MultiGen Creator和Vega、Cool3D三維軟件技術，我國三維可視化軟件有VRMap3、IMAGIS等。其中VRMap3更加符合礦山開采設計中的相關要求，而價格也比較地，因此，被廣泛應用在礦山開采設計中[1]。

VRMap3可視化軟件屬于3DGIS的衍生物，可以把礦山相關資料和信息，全部錄入到計算機系統中，從而實現三維景觀再現。提用過VRMap3設計的礦山開采圖紙，在地形數據規模、仿真效果等方面具有非常領先的優勢。

3 礦山開采設計中三維可視化關鍵技術的應用

3.1 參數化三維可視化快速建模

非專業人員很難進行修改，要想有效發揮三維可視化軟件的作用和價值，可以從以下兩個方面同時入手：第一，參數化快速自動構建。基于VRMap3可視化軟件開發的三維可視化設計系統，可有效解決上述問題，如果用戶對三維建模的理論知識和實際應用情況，不甚了解，只要輸入構建三維模型所需的數據，再通過二次開發就可以自動生成所需要的三維可視化模型。如果把礦山開采所有的三維場景數據和參數全部都錄入數據庫中，就可以自動構建起三維場景圖，從而為后期礦山開采提供真實有效的指導。第二，合理應用匹配線模型技術，就礦山開采的結構特性而言，鉆孔和井巷目普遍具有特殊性，在設計時可當做是由一條矢量線形成的軌跡，此時，就可以應用匹配線模型技術，具有生成三維井巷模型數據小，算法簡單的優點，可有效滿足大規模礦山開采設計中的實際需求。

3.2 三維空間信息查詢和分析技術

在礦山開采設計中，科學合理的應用三維空間信息查詢和分析技術，屬于一種全新的設計理念，通過此項技術，可為后期開采人員提供更加真實有效的數據支持，同時也是其他設計內容開展的基礎，具體而言，可以從以下幾個方面同時入手：第一，查詢功能，可通過三維對象的ID或者數據庫進行連接，通過此種方法來實現對屬性信息、相關參數、名稱等因素的查詢；第二，分析功能。所建立的三維可視化模型需要提供礦山的空間信息分析功能，比如：距離量測、面積、體積計算等內容，從而把虛擬場景和地理信息結合到一起，就可以為后期礦山開采相關工作的順利開展奠定堅實基礎。

3.3 數據輸出

礦山開采的設計成果要同時支持多種輸出方式，否則會影響礦山開采設計的實用性，同時，設計成果輸出的內容和格式等，都要盡量滿足后期礦石開采的實際需求，因此，需要同時具備以下輸出功能：第一，多媒體數據輸出功能。用戶可以根據自己的主觀意愿來是控制攝像機拍攝所需要的場景圖，并融入礦山開采設計系統中，設計成果輸出的格式以AVI格式為主，便于進行匯報演示。第二，輸入的圖像質量要有保障。把礦山開采范圍中各個區域的圖紙，以高質量的三維圖形輸送到磁盤文件中，作為礦山設計回報制作材料，確保設計效果。第三，二維矢量圖，目前礦山開采設計圖，主要以二維圖形為主，所以，在具體設計過程中，需要把關鍵的位置，把三維場景圖輸出為二維矢量圖。第四，表格和文字信息。為達到三維可視化的設計效果，在礦山設計中，需要把三維場景中所有對象的相關參數以及屬性，都以表格的形式進行輸出，以便礦山開采設計人員進行及時考證，發現問題及時處理。

3.4 數據維護

為確保相關系統能高效運行，需要對大量動態變化的、復雜的地質模型數據進行全面、及時的維護。此項工作僅僅依靠設計單位很難完成，需要各個相關部門共同配合，才能確保各項數據的真實性。需要對數據進行全面系統的維護，此過程中，各部門只需要在自己的辦公室對數據進行完善和更像，再傳輸到數據庫服務器即可。同時，還要建立檢查校正和安全機制，確保每個數據的真實性和準確性，因為，在礦山開采設計中，任何一個數據發生問題，都會對設計成果造成嚴重影響。

4 礦山開采設計效果分析

三維可視化礦山開采設計系統，主要采用了目前最先進的多層體結構，根據各層所具有的功能不同，可分為三個層面：其一是應用表現層，涉及到的內容包括：個性化工作平臺、礦山三維可視化設計系統等；其二是應用支撐層，包括：3DGIS數據收集和處理平臺、數據訪問機制、數據交換機制等；其三數據層，包括：礦山基礎地理信息、地質專業數據信息、三維空間數據庫等。目前該系統已經被廣泛應用在礦山開采設計中，基本上實現了三維可視化的設計效果，而且具有設計效率比較高，為可為后期礦山開采提供真實有效的指導依據。大大提高了匯報演示和宣傳材料的質量，系統運行也比較穩定，應用效果非常明顯，符合目前我國礦山開采設計的實際需求，值得大范圍推廣應用。

5 結語

綜上所述，本文結合理論實踐，深入分析力礦山開采設計中的相關問題，分析結果表明，礦山開采設計具有很強的系統性和綜合性，傳統二維設計方法已經難以滿足實踐需求，而三維可視化設計系統具有設計效果直觀可視、設計效率高、設計質量有保障等優點，可為礦山開采提供真實有效的指導，具有很強的先進性，可進行廣泛應用。