基于GIS技術的數字化礦山測量數據可視化研究

康 玲

（陽煤集團節能環保部，山西 陽泉045000）

長期的數字化礦山測量工作中累積了大量的數據信息，為了便于總結出測量數據中的內在規律，更好地為數字化礦山建設提供依據，需要對數字化礦山測量數據進行可視化處理[1]。傳統可視化方法得出的可視化結果層次細節顆粒度過低，無法清晰展示數字化礦山測量結果。GIS技術可以直接反映出礦山測量數據的數字化情況，以人工智能技術與之相融合，實時處理相關數據，進而獲取高重疊度影像數據，為數字化礦山測量數據可視化提供一個嶄新發展方向。因此，本文對數字化礦山測量數據可視化方法進行基于GIS技術的優化設計，致力于通過GIS技術的實景三維模型，提高可視化結果的層次細節顆粒度，得到更為清晰的數字化礦山測量數據可視化結果。

1 GIS技術

GIS技術作為當下數字化礦山測量工作中應用較為廣泛的技術，在地質測量以及礦山環境監測方面取得了顯著成效。GIS技術具有較好的數據空間展示能力，有利于實時采集相關地理信息，并通過GIS技術的運算、分類、存儲等功能執行對地理信息的管理操作。通過地理信息的坐標點位，展示其獨特的視覺化效果。因此，有必要將GIS技術應用在數字化礦山測量數據可視化方法中，展開優化設計。

2 基于GIS技術的數字化礦山測量數據可視化方法

2.1 可視化處理原始數字化礦山測量數據

在本文設計方法中，首先，采集原始數字化礦山測量數據，再可視化處理原始數字化礦山測量數據[2-3]。原始數字化礦山測量數據可視化處理具體流程，如圖1所示。

圖1 原始數字化礦山測量數據可視化處理流程圖

根據圖1所示，首先利用GIS技術中ArcSDE模塊的數據通路功能，確定圖層信息；再矢量化處理圖層信息；生成拓撲[4]。基于GIS技術中的Oracle對數字化礦山測量數據中的空間信息屬性進行數據編碼，錄入空間信息屬性，將得出的空間信息與屬性數據相連，通過對圖幅的剪裁以及拼接，轉換空間信息坐標及投影，得到數字化礦山測量空間信息可視化處理的最終結果，完成原始數字化礦山測量數據的可視化處理。

2.2 基于GIS技術搭建測量數據三維點云模型

在此基礎上，通過GIS技術中對數據的處理功能，首先，自校驗上述處理后的數據，通過GIS技術的二維影像自動恢復功能，形成數字化礦山測量數據場景三維點云模型[5]。基于GIS技術搭建的測量數據三維點云模型具體示意圖，如圖2所示。

圖2 數字化礦山測量數據三維點云模型

數字化礦山測量數據三維點云模型，首先，利用GIS技術中SIFT特征提取算子提取數字化礦山測量數據特征點，刪除相對較低區域的數據。而后，利用基于K-D樹的近似最鄰近算法進行粗匹配，提取出有價值的數據信息。在此基礎上，利用基于隨機抽取一致性框架的8點算法計算基本矩陣，剔除誤匹配點。最后，在完成數據處理步驟的基礎上，巧妙運用正向映射技術對校正后的數據進行高程模型成像，通過數次數據對比，刪減邊緣模糊數據，提煉數字化礦山測量數據的空間信息特征。本文采用GIS三維點云模型的轉換接口轉換數字化礦山測量數據的坐標系，為提高坐標系轉換效率，可利用編寫腳本的方式將度/分/秒的傳統格式轉換為十進制角度坐標格式，此過程，可通過方程式加以表示，其轉換公式為：

式（1）中，d指的是度，m指的是分，s指的是秒。

以此完成了對原始數據預處理。當完成了對于原始數據預處理后，為了便于識別，根據顏色及相關特征屬性，進行數據的排序編碼。在完成編碼的基礎上，根據映射函數與其的關系進行顏色標識的定義，以此更加清晰地展示出顏色在空間中的分布。在此基礎上，當測量數據屬性及所屬映射較為復雜時，可引入數據交互的方式，進行數據屬性與三維坐標點坐標的配對處理，通過信息窗口，表達數據屬性值，使交互的信息展示更為詳細，進而為數字礦山的開發提供更為準確的數據信息。在進行數字礦山多維信息可視化分析過程中，使用GIS技術，將點云模型中的數據與雷達監測到的信息進行屬性關聯展示，整合具有相同特征的屬性值，全方位展示礦山雷達視圖，并通過繪制礦山地質資源分布的方式，劃分地理資源密集所屬區域，從而多維度展示數據，實現測量數據三維可視化功能。

2.3 加載數字化礦山測量數據三維可視化立體圖

基于上述運用GIS技術搭建的測量數據三維點云模型，為剔除數字化礦山測量數據三維可視化重投影誤差，計算重投影誤差[6]。設重投影誤差的平方和的函數表達式為，則其計算公式，如公式（2）所示。

式（2）中：n指的是場景稀疏點云；j指的是數字化礦山測量數據權重，通常情況下取值為1；v指的是最小化投影點；f指的是觀測圖像點；P指的是誤匹配點；C指的是數字化礦山測量數據地理空間點橫坐標；X指的是數字化礦山測量數據地理空間點縱坐標。通過式（2）可得出重投影誤差的平方和，滿足數字化礦山測量數據可視化處理的高精度要求。基于此，直接獲取數字化礦山測量數據三維可視化立體圖。基于GIS技術的測量數據三維可視化立體圖，如圖3所示。

圖3 基于GIS技術的測量數據三維可視化立體圖

結合上頁圖1所示，加載數字化礦山測量數據三維可視化立體圖的具體流程為：首先，重復校正數字化礦山測量數據三維可視化立體圖的比例尺，形成對應的DEM、熱紅外線等數據，為數字化礦山測量數據可視化顯示提供多元化的數據源，通過全色數據的正射校正，配準數據[3]。其次，融合圖像分辨率，實現對數字化礦山測量數據三維可視化立體圖的增強以及調色。然后，通過多景影像的鑲嵌，對附加信息進行裝飾，加載數字化礦山測量數據，并采用人工翻譯技術對數據進行分類[7]。最后，針對一些潛在的數據分析其重點特征，通過對多元次數據的有效識別，根據成像結果劃分類型，提高數字化礦山測量數據三維可視化立體圖的層次細節顆粒度。至此，實現基于GIS技術的數字化礦山測量數據可視化。

3 實例分析

3.1 實驗前期準備

本文實例分析選取某數字化礦山測量工作區進行實驗，地理坐標為東經108°00′～109°10′、北緯34°10′～34°50′，涉及1∶50 000地形圖有13幅。本次實驗采用黑盒測試的方式，需要2臺服務器，測試IP地址段為196.56.25.214.01。根據數字化礦山實際測量情況，采樣點數為28 600，背景噪聲為30 dB。數字化礦山測量數據集為Mawqer，共包含258 000個數據。本次實驗通過對數字化礦山測量數據集進行可視化模擬，將測試指標設置為可視化層次細節顆粒度，層次細節顆粒度越高證明可視化方法的清晰度越高，包含的數據細節特征越多。先使用本文方法可視化處理測量數據，通過Krtydhsie測試可視化層次細節顆粒度，設為實驗組，記錄測試結果，后使用傳統方法可視化處理測量數據，設為對照組。

3.2 實驗結果分析與結論

采集實驗數據，實驗對比結果，如表1所示。

表1 可視化層次細節顆粒度對比表

通過表1可得出如下的結論：本文設計方法可視化層次細節顆粒度明顯高于對照組，可以滿足數字化礦山測量數據可視化處理高清晰度的需求。

4 結語

針對數字化礦山測量數據可視化方面的研究并不少見，但基于GIS技術的數字化礦山測量數據可視化方法設計是本文研究的亮點所在。通過實例分析結果表明，本文設計方法在保證數字化礦山測量數據可視化清晰度中的具體優勢已經顯現出來，有必要在現實中廣泛投入使用。通過基于GIS技術的數字化礦山測量數據可視化研究，希望能夠為數字化礦山測量數據可視化領域的發展提供參考。在后期的發展中，應加大本文設計方法在數字化礦山測量數據可視化中的應用。