关于当前我国矿山测量中数字化的应用探讨

摘 要：文章基于数字矿山的意义与组成，针对数字化在国内矿山测量中应用进行了较为详细阐述。

关键词：数字化；矿山测量；应用

1 数字化矿山的组成与特点

通过DM的相关概念，DM可提现为矿山的高度信息化、自动化以及高效率，从而达到无人采矿以及遥控采矿的目的，其具备了如下几方面的特点：把采矿CAD、仿真CS、虚拟现实VR、科学计算SC以及可视化VS作为“车辆”；把真三维地学的模拟-3DGM以及数据的挖掘作为“包装”；把矿业的相关数据以及矿业应用的模型作为“货物”；把高速企业网作为“路网”；把多源异质矿业数据的采集和更新系统作为“保障”，把矿山GMS作为“调度”。DM主要包括如下几方面的内容：

（1）采集系统。主要负责数据的采集和处理，涵盖了测量、勘探、传感以及文档四种基础的数据采集子系统。（2）调度系统。主要负责提供拓扑建立及维护、空间的查询以及分析等GIS的基本功能，并可控制数据的访问、调度及指挥管理的开放接口与生产等。（3）功能系统。主要负责并类专业的模拟及分析。（4）包装系统。主要是提供3D空间的建模工具、多源异质矿山数据的空间融合环境，涵盖了3DGM以及数据的挖掘工具。（5）核心系统。主要是数据及模型的统一管理，决策分析等工作。

2 矿山数字化测量技术概述

2.1 矿山测量的主要任务

矿山测量因为具备特殊性、多学科以及交叉性等特点，所以，矿山测量的发展离不了以下几方面的特征：

（1）测绘科学技术和相关设备的发展程度。

（2）矿业工程和采矿技术的发展速度以及相关要求。

（3）其它学科的发展程度和相应的影响。

作为矿山测量的工作者需要负责的是矿山地面和地下三维空间的测量、定位以及制图；开采监督和储量管理；开采沉陷的观测和开采损害的预防等工作。据资料显示，从事矿山测量的工作者需要对矿区环境信息管理、环境动态综合监测、开采沉陷区的综合管理等方面进行详细的考虑，并采取积极有效的措施。

对于矿山测量来说，它的主要任务是在矿山勘测、设计、开发以及生产运营阶段，对矿区地面以及地下的空间资源与环境信息进行相应的进行采集-存储-处理-显示-分析-利用，通过上述的流程可以更加合理的服务于开发和保护资源、环境，为矿区的可持续发展保驾护航。

2.2 矿山测量的研究内容和目标

数字矿山建设的过程中，对矿区的测量来说，不仅要重视日常的矿井建设、生产中的测量任务，还须重视如下内容的研究：矿图的数字化以及数字化成图-自动化矿山地学信息的采集系统；综合评价及治理矿山的开采环境一矿山开采环境的四维动态信息系统；GIS以及全球定位系统互相结合并应用于矿山开采环境的监测及治理，矿山开采环境的实时监测系统；矿山环境信息系统的质量模型与精度不确定性的处理一矿山开采环境信息系统的误差分析系统。

2.2.1 自动化矿山地学信息的采集系统

矿图的数字化以及数字化成图己逐渐演变为矿山GIS数据采集的主要方式。达到数据采集的自动化对于降低矿山GIS的成本至关重要。对井上下测量、地勘信息以及航测遥感信息等数据进行综合利用，建立适合于矿山不同应用的基础地理空间信息数据库与分层信息，构建好矿山地学的信息系统。

（1）三维的可视化技术。该技术就是针对矿山的数据建立模型并立体化描绘的技术手段，该技术将数据转化为可视的图像，能生动形象的表达出矿体的空间位置、地形形态以及矿井上下的操作演示，这样可以加深工作人员的理解，对于开发过程中的精确度也是非常有利的，而且对于矿山工作的安全性也及其重要。实际工程中通常要运用3DMAX以及Maya等软件进行设计。

①模型的建立。通过合理配合和调度软件中的点、线以及面，通过相关的数据，构建矿体的数字化模型，这样可以表现矿体的具置及形状，对开发工作的具体细节进行较为详细的模拟。②对模型贴材质。建模完成之后，对于矿体的宏观形象，我们基本了解，而贴材质就是通过实际的地形条件，赋予模型具体的属性，这样可以大大提高模型的真实性。③渲染，此举主要是给模型加光照。对实际的情况进行模拟，合理安排光源的位置以及光的强弱，对模拟的画面进行渲染。④动面的制作。通过DV拍摄的实际情况，进行动面场景的模拟，动态化静止的物体。此举可实现对工作场景的动态模拟，操作性较强，防止意外的发生。

（2）数字化资料的处理技术。矿山测量工作中的数据处理内容，指对数字、图形、文字以及表格的相应处理，涵盖了采集、处理与存储。实际工作的过程中，通过计算机加工整理测量的数据，制作电子化的表格，并共享数据。此过程中，须使用专业化的数字处理软件，比如说VB软什等，此举对于有效建立数字数据库是非常重要的，并可提高数字共享性、维护性以及易保存性。

2.2.2 矿山开采环境的四维动态信息系统

除了包括以前的开采沉陷预测和安全开采方案的评估、矿区塌陷区域的综合治理和动态环境的评价、矿区土地的管理和区域规划等相关内容，综合评价及治理矿山的开采环境还包括GIS的技术手段。基于矿山开采空间的状态是随着时间以及生产发展的变化而变化的特征，在目前GIS数据模型的基础上，对适用矿山开采环境的空间以及时间的综合四维数据模型进行相应的研究，构建合理有效的矿山地理信息系统。其主要目标如下：

（1）在不同地质采矿条件下，开采沉陷的四维动态进行相应的模拟，为矿山开采沉陷的综合治理提供相应的依据。

（2）对矿区的生产管理进行动态模拟，可以给主管部门提供相应的决策咨询。

（3）自动化管理矿区土地资源，给矿山开采环境的综合评价以及治理提供重要的依据。

2.2.3 矿山开采环境的实时监测系统

对于矿山开采环境的研究来说，主要运用GPS定位技术对地面的动态坐标数据进行采集，并使用GIS进行数据管理以及空间的分析，以便获取相应的信息。最终可以达到直接使用GPS技术对GIS进行实时的更新，建立矿区开采环境的实时监测系统。

3 数字矿山的重要意义

数字化矿山主要使用现代信息、数据库、传感器网络以及过程智能化控制等相关技术，在矿山企业相关生产活动的三维尺度范围之内，可以实现网络化与数字化、模型化与可视化、集成化与科学化的管理矿山生产、经营以及管理的不同环节和相关的生产要素，按照实际应用的相关要求，构建矿山规划设计与安全生产管理、矿山的应急指挥救援、矿山的经营管理与办公自动化等应用系统。这样可以数字化企业的安全生产以及经营管理的服务流程，并形成新的信息资源，快速有效的提供给每个层次的管理者，以便及时准确的掌握动态业务的全部信息，这样对于生产要素组合优化的决策、企业资源的合理配置是极为有利的。

4 结束语

近年来，矿山数字化测量的地位逐渐显现。矿山测量工作在矿山生产建设过程中，属于基础性的工作，在整个矿山生产的系统中是非常关键的。很长时间以来，矿山测量的过程都使用传统的手工计算以及绘图的方式，而随着现代计算机以及通信技术的不断进步，传统的方式已经跟不上时代变化的步伐，思维的停滞不前对于矿山测量工作的发展是极为不利的，所以，在矿山测量中广泛的采用数字化测量技术是大势所趋。

参考文献

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