数字矿山的信息集成及虚拟可视化探讨

[摘要]阐述数字矿山的功能与技术，从数字矿山信息集成的结构出发，并采用虚拟三维可视化的技术，对数字矿山进行分析与研究，使数字矿山能够获得较好的发展空间。

[关键词]数字矿山 信息集成 虚拟可视化

[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-275-1

0前言

矿山系统作为数字矿山的原本构造，能够从不同的角度出发并采用虚拟仿真的手段来对它进行叙述，还可以利用多类技术系统，包括网络化、数据集成及可视化对它进行评估。并通过网络，合理的抓住现有的资源进行探讨，同时采用虚拟仿真、可视化的手段，利用属性数据及空间数据对此进行数据化的运用、传递、储存与叙述。

1数字矿山的功能和技术

1.1数字矿山功能

数字矿山作为一项巨大纷繁的工程，使得诸多研究者从多种角度探讨数字矿山的价值功能。根据数字矿山的实际情况，大体可以将数字矿山的功能概括为以下几点：面对数字化的矿山信息，挖掘有关矿业地理的信息，使模块的发展更为专业化；对矿山及矿体应该结合相应的技术来实现虚拟可视化；能够对其功能实施评估与研究，提供相应的战略方针来帮助管理部门完成其决策工作。矿山信息集成系统由数字矿山以及 VRML 、SVG 和 GML技术组成，结合以往的工作经验，得出与GML 体系结构相似的数字矿山信息集成，其中GML 3.0就是在2003年提出的，与目前的网络技术相比较， SVG 是表达网络画面标准的一种途径，是达成数据资源共享及实施远程管理的有利条件，对矿山的井下巷道、地形等工作采用Ja-va及VRML虚拟重现的方式，深入虚拟仿真的模式去决策、 生产及管理，是为了优化生产制度、提高生产管理水平。

1.2数字矿山技术

可视化技术、虚拟现实技术、GIS 技术等是建设数字矿山的核心内容。地理标记语言由GML来表示的，而网络空间数据的转换要求是由 XML 设计的，陈诉空间对象的属性数据及空间数据离不开 GML，诸多实体的空间信息都可以通过开发及储存来实现，并通过 Web 浏览器来完成空间信息的显示。Web 领域中资源共享的效果离不开GML，对地理空间信息实施有效的编码手段需要在Internet 环境下完成，实现数据存储及传递数据要满足多样化的空间信息要求。

虚拟仿真模式语言是由VRML 来表示的，它的语言标准常常出现在共享虚拟领域及通过In-ternet 来建构 3D上，拥有可拓展的功能及实现资源共享的能力，其标准已经在工业化的发展趋势下。HTML 的 3D 结构是VRML，诸多常见的理念被3D应用所涵盖，能够将三维画面及文字形象的体现出来，把JAVA与JAVASCRIPT有机的结合在一起能够完成VRML，从而使三维的动态效果达到最佳状态。

2数字矿山信息集成结构

目前，运用系统、数据领域及基本系统是构成数字矿山信息集成监控的系统，生产监控系统由人员锁定、联络通信及监控监测组成，在地理空间数据领域的建设中，将作为三维全方位情景的前提条件，并把每一个单一的系统及实际数据有机的融合在一起，从而使系统能够进入合理的监控时期。入口的具体协议采用开放化的系统，与入口相关外部系统能够合理快捷的实施集成，还能在三维世界里实现信息资源共享的服务。既完善又详细的三维可视化领域离不开紧急培训、务勤考察、协调决策、管理生产和指挥救助，有效的将单一的信息模式攻破，使得整个决策过程更具有科学性，也使得整个管理变得更为细致了。在建立三维数字矿山的过程中，最为重要的部分无非就是数据资源共享的建立以及地理空间数字领域的建立。

3三维可视化技术

3.1三维动画软件

三维动画软件能够很好的体现出三维的可视化，Maya和3DS MAX在制作软件中很常见。其中Maya是全球领先的三维动画软件，是美国Autodesk 公司推出的，数字及动画的最佳状态是要依靠Alias/Wavefront 技术的。它的制作功能涵盖了视觉效果及较为常见的三维技术，另外，还拥有毛发渲染、建模、运动匹配等先进技术的配合。其在操作的过程中十分的便捷，还具备健全的功能，能够灵活的运用到工作中，又能在Maya环境下进行，在这些因素下能够使制作更有品质、更有效率，同时还能整理出模拟的动画角色，达到较为逼真的转态，还能将实际的事物明确的体现出来。

3.2Maya制作流程

3.2.1建模

建立造型、场景及道具是建模的主要内容，其中点、线、面是建构Maya 模型的基本条件，所以在用线条勾勒模型时需要依据实际情况。建模工具细分曲面、 NURBS及多边形是Maya提供的，在建构时，要将点、线、面与建模工具有机的结合在一起，另外，三维模型能够将矿井下的现实情况或不同类别的机械简单迅速的体现出来，最终满足所需的完美效果。

3.2.2贴材质

光泽、颜色等事物的特点不包含在初始的模型范围内，对于物质的光泽、颜色、光滑度及反射度是离不开探索的欲望的，数字模式需要通过属性特征来体现。若利用材质都无法将纹理、色彩等详细的体现出来时，就要采用UV坐标，并结合绘图软件Photoshop 等，将图形绘制出来。

3.2.3渲染

Maya 中的灯光是实现渲染的前提条件。多个灯光通常会与同一个场景结合在一起，结合事物的实际场景才能选择出与之相应的灯光，然后调整灯光的强度、颜色等，避免出现暗淡的光线及色差较大的现象，从而才能使模拟的画面更为美妙。另外，要调整好摄像机的位置，准确适中的位置可以让画面显得更加逼真、更有品质。

3.2.4动画

结合之前拍摄出的画面，对时间及位置做出调整，同时根据Maya供给出的信息及先进手段，利用多种可变形的画面工具，并结合粒子系统，最终使画面效果达到完美的状态。

4小结

综上所诉，在多姿多彩的“数字矿山”技术下，突破了静态的平面图形，并能很好的将矿井的实际情况充分、完善、形象的展示出来，然后通过分析与研究，可以减少矿井事故，并很好的解决矿井事故。

参考文献

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