【摘要】在過去的礦山開采設(shè)計中，一般使用二維或者三維技術(shù)對礦井內(nèi)部的地質(zhì)情況以及管道分布進行表述，這種技術(shù)的表現(xiàn)手法不夠直觀，在一定程度上限制了礦山開采的效率。本文通過闡述傳統(tǒng)礦山開采設(shè)計的不足，對三維可視化技術(shù)進行了重點的研究分析，提出了一些新的可視化設(shè)計方法。

【關(guān)鍵詞】礦山開采；可視化設(shè)計；應(yīng)用方法

地下是礦山開采的主要數(shù)據(jù)分布區(qū)域，這些數(shù)據(jù)不僅能夠傳遞比較復雜的空間信息，還能進行不斷的變化。傳統(tǒng)礦山開采設(shè)計一般使用AutoCAD軟件進行輔助設(shè)計，這種表現(xiàn)方法不夠直觀簡明，在礦山開采設(shè)計中存在一定的缺陷，因此需要三維的可視化設(shè)計運用到礦山開采工作中。

一、可視化設(shè)計的概念

礦山開采的傳統(tǒng)設(shè)計是對二維平面進行設(shè)計，通常把所要表現(xiàn)的內(nèi)容用平面圖的方式展現(xiàn)出來，這種方法的主要缺陷是空間的立體感不足，沒有材質(zhì)、燈光以及聲音等效果。在對設(shè)計方案進行初期研究時，人們不能夠快速的了解設(shè)計人員的意圖，很難形成整體的施工概念，導致設(shè)計者與客戶之間產(chǎn)生交流障礙。目前，國外礦山設(shè)計采用的設(shè)計步驟是：概念設(shè)計，使用的主要制圖軟件是3dmax，然后是詳細設(shè)計，使用的主要制圖軟件是AutoCAD。在礦山開采的設(shè)計過程中，使用這兩類軟件進行設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)二、三維之間的轉(zhuǎn)換、輸出。這種形式的輔助設(shè)計不僅能夠幫助設(shè)計人員對現(xiàn)實情況進行模擬試驗，還能夠幫助客戶了解設(shè)計者的整體思路，并盡快的讓決策者做出決定，敲定最終的方案。

二、礦山開采設(shè)計中可視化軟件的選擇

在礦山開采過程中，不論是工作人員的工作，還是礦山開采的進度，都在不斷的發(fā)生變化，這些細微的變化都能夠?qū)ΦV山開采形成影響。因此，在進行礦山開采設(shè)計中，選擇合適的可視化軟件是非常重要的。目前，三維軟件的類型有很多，人們比較常用的軟件有：3DMax、Maya、lighwave等。在選擇軟件時，應(yīng)符合幾點要求：首先，選擇的軟件應(yīng)當適合礦山開采的可視化設(shè)計；其次，選擇的軟件應(yīng)當與傳統(tǒng)的軟件相接軌，并且使用的軟件類型不能過于復雜。研究發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外在礦山開采可視化設(shè)計中選用的3D Studio VIZ軟件比較多，這種類型的軟件主要有三大優(yōu)點：

第一，3D Studio VIZ軟件的最大使用人群是工程系統(tǒng)設(shè)計人員，這種軟件的可視化設(shè)計系統(tǒng)比較先進，而且是3D Studio MAX 3.0的簡化產(chǎn)品，這兩種軟件雖然工作界面相同，但前者是后者的升級版本，在操作使用的過程中比較方便，設(shè)計人員在使用軟件進行作圖時能夠快速的進入工作的狀態(tài)。另外，這款軟件在學習時也比較簡單。

第二，AutoCAD與3D Studio VIZ都是比較優(yōu)秀的制圖軟件，前者主要是進行二維圖形的設(shè)計，后者主要是進行三維圖形的設(shè)計，而且這兩款軟件均同屬于一家軟件開發(fā)公司，所以，在使用軟件的過程中會有許多相似的地方。另外，這兩款軟件在一定的范圍控制下，能夠進行數(shù)據(jù)交換，這就省去使用3D Studio VIZ時的前期準備工作。

第三，利用3D Studio VIZ的特性，在一個空間內(nèi)能夠建造多個復雜的模型，還能夠在空間內(nèi)部對模型進行加工處理，賦予模型燈光、材質(zhì)、貼圖等，能夠增強整個空間的立體感。

三、利用3D Studio VIZ解決礦山開采設(shè)計的可視化問題

在礦山開采的可視化設(shè)計包含很多方面的內(nèi)容，其中比較重要的內(nèi)容是，設(shè)計過程中的細節(jié)內(nèi)容以及生產(chǎn)過程中的動畫模擬。在現(xiàn)階段，因為科技水平等方面的限制，在礦山開采生產(chǎn)過程中有一些內(nèi)容是沒有辦法進行模擬的。

（一）利用Terrain形成礦區(qū)的地形立體圖像

設(shè)計工作人員在進行工程設(shè)計的過程中需要地、測部門提供準確的數(shù)據(jù)資料，如果該部門提供的資料不夠清楚明確，或者是直接提供該地區(qū)地形圖紙，設(shè)計人員采取的辦法是使用掃描儀或者數(shù)字化儀對圖紙進行處理。當對平面地形進行數(shù)字化處理以后，設(shè)計者再根據(jù)礦山地區(qū)的地形特點，對數(shù)據(jù)資料進行加工分層，通常來講，區(qū)分的層數(shù)越多，形成的地形地貌就越精確。但是，分層以后，也會出現(xiàn)一些問題：

第一，在使用計算機進行分層的過程中，區(qū)分的層數(shù)過多在帶來好處的同時也存在一些弊端，這些層數(shù)會占用計算機的硬盤和內(nèi)存，大大降低了計算機的運算速度，長時間以后，計算機會出現(xiàn)死機的情況，這就會導致前期的處理數(shù)據(jù)全部丟失，需要對數(shù)據(jù)重新進行計算分析。因為礦山開采設(shè)計涉及的內(nèi)容也比較多，工作任務(wù)量也比較大，在一定程度上會增加設(shè)計人員的設(shè)計難度。第二，可視化設(shè)計中形成的地形是虛擬的、概念的地形，人為因素的控制比較多，在實際設(shè)計施工的過程中不需要那么精確的數(shù)據(jù)。所以，形成的立體圖形并不是越精確越好，只要形成的地形符合可視化要求即可。當平面地形分層以后，應(yīng)使用AutoCAD軟件對分層的數(shù)據(jù)用坐標進行表示，x，y的值是地測部門的坐標，z表示的是臺階的高度，利用x，y，z形成三維坐標圖，然后倒入把平面圖導入3D Studio VIZ中，做好前期的準備工作，然后進行參數(shù)的設(shè)置。

（二）確立礦體的立體模型圖

在工程設(shè)計的初期階段，就已經(jīng)對工程的各項數(shù)據(jù)進行了劃分，并把數(shù)值輸入到計算機中。因為設(shè)計的前期準備工作已經(jīng)做好，只需要在計算機內(nèi)把不同的臺階變?yōu)椴煌膶舆M行劃分，用三維坐標表示出來。在利用3D Studio VIZ軟件制作礦體的立體圖形時，一般有兩種方法：第一，使用放樣命令。這種命令在使用的過程中，比較不好控制，稍微不注意產(chǎn)生的圖形就會變形，而且形成的模型比較粗糙，優(yōu)點是平面圖形中的點和線段都比較容易調(diào)節(jié)。第二，利用NURBS的方式進行建模。利用這種方式創(chuàng)建出來的模型效果比利用放樣創(chuàng)建的模型效果要好，使用NURBS的最大優(yōu)點是能夠?qū)σ恍┍容^復雜的曲面進行處理。礦山開采中，每個物體都是由比較復雜的曲面構(gòu)成的，利用別的建模方式創(chuàng)建物體模型，取得的效果都不夠明顯。

（三）利用物體進行空間組合

1、空間的位置

（1）Studio VIZ和AutoCAD的默認坐標都是世界原點，所以，在AutoCAD中設(shè)定的坐標點在進入3D Studio VIZ軟件時，都會進行坐標系的轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換能夠為圖形以及數(shù)據(jù)對齊創(chuàng)造條件。

（2）在AutoCAD中制作平面圖形時，需要設(shè)定相同的比例尺。

（3）在AutoCAD中制作的物體，需要有相同的坐標原點，也就是數(shù)據(jù)之間的相對坐標原點數(shù)據(jù)值要統(tǒng)一。

Studio VIZ 系統(tǒng)中的物體在進行組合時，是以單個物體的形式進行組合的，先組成一個物體后再組成另外一個物體，通過這種方式，把自己所需要的物體組合在一定的空間內(nèi)。

四、對空間物體進行后期的合成處理

后期合成處理是利用計算機，把提前設(shè)定的聲音、文字等效果表現(xiàn)出來，幫助業(yè)主在較短的時間內(nèi)理解設(shè)計者的設(shè)計思想，因此在利用合成軟件進行后期處理時，不僅要選擇好的計算機配制，還要選擇好的軟件，對模型需要的聲音、文字等效果進行優(yōu)化。

結(jié)語

借用三維軟件，對礦山開采進行可視化設(shè)計，不僅能夠直觀的幫助設(shè)計人員進行三維設(shè)計，還能夠有效的提高設(shè)計的合理性，減少礦山開采過程中的困難。但是，目前，我國的可視化設(shè)計發(fā)展不夠完善，還需要相關(guān)的技術(shù)人員對可視化設(shè)計繼續(xù)進行探索研究。

參考文獻

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