基于三維虛擬鏡像的礦產資源自動勘查系統的研究

（常州紡織服裝職業技術學院，江蘇 常州 213000）

通過對世界形勢的分析可知，礦產資源對于國家的發展具有直接的影響。目前，各個國家對于礦產資源的需求量在不斷地提升，且我國處于礦產資源匱乏的情況下，因此，必須對礦產資源進行合理的勘探與開發利用[1-2]。能源儲備量的下降與礦產資源開發力度的不斷提升都對礦產資源造成極大的影響。在解決此類問題時，需要首先實現礦產資源的科學利用。目前，新型技術應用范圍的提升對礦產資源勘查效果的提升提供了基礎，并使其逐步走向信息化、數字化、現代化，對于礦產資源的保護具有現實意義，可促進其長遠發展。隨著相關技術的不斷發展，在此次設計中將三維仿真技術與GIS技術應用到礦產資源勘查過程中，開發出一套具有三維展示功能的，可分析礦山儲量、礦山勘探與礦山開采等信息的動態系統，通過此系統很好地了解礦山開采過程，并通過三維可視化形式，形象逼真地了解礦山的能源儲量。在此次研究中主要通過硬件與軟件兩部分介紹三維虛擬鏡像技術在礦產資源自動勘查系統中的應用過程。在設計完成后，將采用應用測試分析的形式，對研究結果的使用效果進行分析。

1 礦產資源自動勘查系統硬件設計

通過文獻研究結果，確定了此次研究的背景與內容，在大量文獻的基礎上對目前礦產資源自動勘查系統的設計應用問題展開研究。同時，根據研究結果與目前礦產資源的實際問題提出此次設計的內容與采取的路線。在此設計中，將系統的硬件分為服務器與客戶端兩部分。為保證兩部分的正常運行，將此兩部分的計算機端配置設定如下。

表1 計算機技術參數

上述參數為系統硬件的主體框架參數，其余設備可根據此次設計中的其他需求進行設計，為保證三維虛擬鏡像技術的正常使用，在此設計對系統的主控芯片展開設計，由于三維技術對于計算機性能的要求較高，因此，在設計的過程中，將主控芯片設定為FH8510芯片，這是一款可應用于三維技術的圖像信號處理芯片，此芯片具有強大的圖像處理引擎，為更好的實現此芯片的功能，在此芯片中設定，CMOS圖像傳感器接口，TV編碼器，D/A轉換器，以此實現三維數據的處理與輸出，同時，此芯片也可以對平面圖像數據展開處理。在此芯片配置中可增加OV7740、OV7725保證芯片的正常運轉，同時，采用硬件圖像數據解壓縮技術實現三維數據管理功能。

將此芯片安裝到系統主控計算機中，通過此種設定，保證此系統的三維運轉能力，將上述設定后的系統設備與原有的系統硬件框架展開連接，完成系統的硬件優化過程。同時，根據此系統硬件作為軟件的開發載體。

2 礦產資源自動勘查系統軟件設計

（1）構建地質三維可視化模塊。在此次設計中加入地質三維可視化模塊，對勘查地點進行三維動態的顯示，通過此種設定使不熟悉當地地質結構復雜性的工作人員對于勘查地的地質結構具有全面的認識。在此次設計中，使用三維空間切割算法、三維空間交互技術實現此部分設計。在多種技術的作用下，保證可對勘查地的地質模型進行縮放、漫游、透明度調整以及柵欄圖形成等功能。在地質三維可視化模塊設計完成后，生成的地質三維模型必須要按照國家規范標準存儲，其中包含數據表示、專業分類、編碼、記錄格式，按照統一的標準完成數據處理工作，實現數據與礦山資源之間的匹配、交換與共享。

（2）礦產儲量計算模塊。礦山數據的準備與處理是完成礦產資源自動勘查的基礎，其中數據處理與礦產資源樣本組合分析最為關鍵。此部分的數據處理結果，對于三維模型的構建具有較大的影響。在礦產儲量計算過程中，不同樣品的品位數據、品位長度分析結果都影響著系統的實際使用。因此，在此次設計中需要在數據預處理部分，將取樣長度不等的礦產資源樣本等長處理，并采用地質統計學計算相應的有效數據，獲取勘查地點的礦產資源儲量，實現礦產資源自動勘查系統的基礎性能。

將上述設定的系統硬件框架與軟件模塊進行整合，并將其與原有的系統有機融合，完成基于三維虛擬鏡像的礦產資源自動勘查系統設計。

3 系統測試

（1）系統測試環境設定。在上文中完成了基于三維虛擬鏡像的礦產資源自動勘查系統的基礎設計過程，為驗證此系統的運行狀態與使用效果，使用系統測試的形式，將文中設計系統與其他正在應用中的系統進行對比測試，通過此種方式分析文中設計系統的優點與不足。在此測試過程中，將測試環境設定為某未開采的礦山，在此礦山中設定10個測試點，使用文中設計系統與目前使用中的系統對此測試點展開研究，對比勘察結果的可靠性與勘察過程中的CPU占用率。為保證多種系統可在同一平臺中運行，根據測試中系統的硬件要求與軟件特點，將系統測試平臺設定如下。

表2 系統測試平臺技術參數

使用上述系統測試參數組成系統測試平臺，完成系統測試過程。

（2）系統測試方案。在此次系統測試過程中，通過多次測試的形式，得到合理的測試結果。在測試的過程中保證測試結果數據的精準性，同時，統一保留小數點位數，避免由于數據位數不同造成實驗結果失真的問題。在數據處理中，提升數據的計算能力，保證結果的可靠性。此次測試中，勘察結果的可靠性主要體現為勘測結果與實測結果的相似度，通過此組數據對文中設計系統的使用效果具有一個具體的認識，并分析其運行狀態。

（3）系統測試結果。通過表3測試結果可以看出，在勘察結果可靠性測試過程中文中設計系統與實測結果最為接近，其他兩種系統雖然也具有相應的勘測效果，但其勘查結果并沒有辦法獲取與文中設計系統水平較為一致的勘測精度，且在兩輪測試過程中，文中設計系統的勘測可靠性波動較小，各勘查點的數據較為一致，沒有出現波動較大的問題。在目前使用的勘查系統中，各勘查點的勘查結果出現小幅度的波動，且在測試的過程中，兩輪測試結果出現可靠性大幅度下降的問題，嚴重的影響了系統的正常使用。因此，在日后的實際勘查工作中，可將文中設計系統作為首選系統。

表3 勘察結果可靠性測試結果

表4 勘察過程CUP占用率測試結果

上述測試數據對勘查工作中，不同勘查點的CPU占用率進行分析。通過上述測試數據可知，文中設計系統在多地點的勘查過程中，CPU占用率較低，系統運轉能力較高。同時，通過分析可以看出，文中設計系統在不同勘查點工作時，CPU占用率較為穩定，在部分勘查難度較大的勘查點，系統保持著正常運行的狀態，并沒有造成系統故障的問題。在其他兩種系統的運行過程中可以發現，在部分勘查點中，系統CPU占用率過高，系統出現長期卡頓的問題。通過文獻分析可知，系統的長期卡頓對于礦產資源的勘查精度具有一定的影響。因此，通過上述測試結果可知，文中設計系統的使用效果優于目前市面上使用的勘查系統。

將勘察結果可靠性測試結果與勘察過程CUP占用率測試結果整合分析可知，文中設計系統的使用效果優于傳統系統，在日后的礦產資源研究中可使用文中設計系統作為主要工作設備，實現對礦產資源的有效開發。

4 結束語

在此次研究中，主要對目前礦產資源自動勘查系統在使用中的不足展開研究，同時設定相應的優化方案，通過系統測試可知，此次研究中設計的系統可有效彌補原有系統的不足，提高對礦產資源儲量的研究深度，為礦產資源的合理化應用提供可行方案。