（蘇州中材非金屬礦工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 蘇州 215000）

大量實(shí)例表明，傳統(tǒng)礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中通過(guò)二維來(lái)表達(dá)三維地質(zhì)情況以及井筒巷道的空間分布情況，具有很強(qiáng)的局限性，而且很多不為不能準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出來(lái)，不利于礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)效率和可行性的提升。通過(guò)三維可視化技術(shù)就可以有效解決這一問(wèn)題，因此，本文著重研究了如何通過(guò)三維可視化技術(shù)來(lái)解決目前礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中存在的相關(guān)問(wèn)題，具體如下。

1 礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題

可建筑工程以及橋梁工程的設(shè)計(jì)相比，礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)的難度更大，設(shè)計(jì)范圍更加廣泛，不但需要專業(yè)的設(shè)計(jì)人員根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行詳細(xì)全面的設(shè)計(jì)，還需要充分考慮后期礦山開(kāi)采的安全性以及外界因素的干擾。當(dāng)?shù)V山開(kāi)采境界線確定好以后，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)地平面位置進(jìn)行確定，以便更好的滿足實(shí)際需求，從而達(dá)到降低礦山開(kāi)采成本的目的。同時(shí)，在進(jìn)行礦石開(kāi)采設(shè)計(jì)時(shí)，還要和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)保持統(tǒng)一，需要我國(guó)本土礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)人員和國(guó)外專業(yè)人員進(jìn)行溝通交流，以避免發(fā)生不一致的問(wèn)題。

2 礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中常用的三維可視化軟件

近年來(lái)，全球軟件技術(shù)快速發(fā)展，發(fā)展至今，常用的軟件有國(guó)外的MultiGen Creator和Vega、Cool3D三維軟件技術(shù)，我國(guó)三維可視化軟件有VRMap3、IMAGIS等。其中VRMap3更加符合礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中的相關(guān)要求，而價(jià)格也比較地，因此，被廣泛應(yīng)用在礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中[1]。

VRMap3可視化軟件屬于3DGIS的衍生物，可以把礦山相關(guān)資料和信息，全部錄入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)三維景觀再現(xiàn)。提用過(guò)VRMap3設(shè)計(jì)的礦山開(kāi)采圖紙，在地形數(shù)據(jù)規(guī)模、仿真效果等方面具有非常領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)。

3 礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中三維可視化關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

3.1 參數(shù)化三維可視化快速建模

非專業(yè)人員很難進(jìn)行修改，要想有效發(fā)揮三維可視化軟件的作用和價(jià)值，可以從以下兩個(gè)方面同時(shí)入手：第一，參數(shù)化快速自動(dòng)構(gòu)建?；赩RMap3可視化軟件開(kāi)發(fā)的三維可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可有效解決上述問(wèn)題，如果用戶對(duì)三維建模的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用情況，不甚了解，只要輸入構(gòu)建三維模型所需的數(shù)據(jù)，再通過(guò)二次開(kāi)發(fā)就可以自動(dòng)生成所需要的三維可視化模型。如果把礦山開(kāi)采所有的三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)和參數(shù)全部都錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中，就可以自動(dòng)構(gòu)建起三維場(chǎng)景圖，從而為后期礦山開(kāi)采提供真實(shí)有效的指導(dǎo)。第二，合理應(yīng)用匹配線模型技術(shù)，就礦山開(kāi)采的結(jié)構(gòu)特性而言，鉆孔和井巷目普遍具有特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)可當(dāng)做是由一條矢量線形成的軌跡，此時(shí)，就可以應(yīng)用匹配線模型技術(shù)，具有生成三維井巷模型數(shù)據(jù)小，算法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，可有效滿足大規(guī)模礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中的實(shí)際需求。

3.2 三維空間信息查詢和分析技術(shù)

在礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中，科學(xué)合理的應(yīng)用三維空間信息查詢和分析技術(shù)，屬于一種全新的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)，可為后期開(kāi)采人員提供更加真實(shí)有效的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)也是其他設(shè)計(jì)內(nèi)容開(kāi)展的基礎(chǔ)，具體而言，可以從以下幾個(gè)方面同時(shí)入手：第一，查詢功能，可通過(guò)三維對(duì)象的ID或者數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接，通過(guò)此種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)屬性信息、相關(guān)參數(shù)、名稱等因素的查詢；第二，分析功能。所建立的三維可視化模型需要提供礦山的空間信息分析功能，比如：距離量測(cè)、面積、體積計(jì)算等內(nèi)容，從而把虛擬場(chǎng)景和地理信息結(jié)合到一起，就可以為后期礦山開(kāi)采相關(guān)工作的順利開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3 數(shù)據(jù)輸出

礦山開(kāi)采的設(shè)計(jì)成果要同時(shí)支持多種輸出方式，否則會(huì)影響礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)的實(shí)用性，同時(shí)，設(shè)計(jì)成果輸出的內(nèi)容和格式等，都要盡量滿足后期礦石開(kāi)采的實(shí)際需求，因此，需要同時(shí)具備以下輸出功能：第一，多媒體數(shù)據(jù)輸出功能。用戶可以根據(jù)自己的主觀意愿來(lái)是控制攝像機(jī)拍攝所需要的場(chǎng)景圖，并融入礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)成果輸出的格式以AVI格式為主，便于進(jìn)行匯報(bào)演示。第二，輸入的圖像質(zhì)量要有保障。把礦山開(kāi)采范圍中各個(gè)區(qū)域的圖紙，以高質(zhì)量的三維圖形輸送到磁盤(pán)文件中，作為礦山設(shè)計(jì)回報(bào)制作材料，確保設(shè)計(jì)效果。第三，二維矢量圖，目前礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)圖，主要以二維圖形為主，所以，在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要把關(guān)鍵的位置，把三維場(chǎng)景圖輸出為二維矢量圖。第四，表格和文字信息。為達(dá)到三維可視化的設(shè)計(jì)效果，在礦山設(shè)計(jì)中，需要把三維場(chǎng)景中所有對(duì)象的相關(guān)參數(shù)以及屬性，都以表格的形式進(jìn)行輸出，以便礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)人員進(jìn)行及時(shí)考證，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

3.4 數(shù)據(jù)維護(hù)

為確保相關(guān)系統(tǒng)能高效運(yùn)行，需要對(duì)大量動(dòng)態(tài)變化的、復(fù)雜的地質(zhì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、及時(shí)的維護(hù)。此項(xiàng)工作僅僅依靠設(shè)計(jì)單位很難完成，需要各個(gè)相關(guān)部門(mén)共同配合，才能確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面系統(tǒng)的維護(hù)，此過(guò)程中，各部門(mén)只需要在自己的辦公室對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行完善和更像，再傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器即可。同時(shí)，還要建立檢查校正和安全機(jī)制，確保每個(gè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，因?yàn)?，在礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中，任何一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生問(wèn)題，都會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)成果造成嚴(yán)重影響。

4 礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)效果分析

三維可視化礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)系統(tǒng)，主要采用了目前最先進(jìn)的多層體結(jié)構(gòu)，根據(jù)各層所具有的功能不同，可分為三個(gè)層面：其一是應(yīng)用表現(xiàn)層，涉及到的內(nèi)容包括：個(gè)性化工作平臺(tái)、礦山三維可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)等；其二是應(yīng)用支撐層，包括：3DGIS數(shù)據(jù)收集和處理平臺(tái)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制、數(shù)據(jù)交換機(jī)制等；其三數(shù)據(jù)層，包括：礦山基礎(chǔ)地理信息、地質(zhì)專業(yè)數(shù)據(jù)信息、三維空間數(shù)據(jù)庫(kù)等。目前該系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中，基本上實(shí)現(xiàn)了三維可視化的設(shè)計(jì)效果，而且具有設(shè)計(jì)效率比較高，為可為后期礦山開(kāi)采提供真實(shí)有效的指導(dǎo)依據(jù)。大大提高了匯報(bào)演示和宣傳材料的質(zhì)量，系統(tǒng)運(yùn)行也比較穩(wěn)定，應(yīng)用效果非常明顯，符合目前我國(guó)礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，值得大范圍推廣應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，深入分析力礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中的相關(guān)問(wèn)題，分析結(jié)果表明，礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性和綜合性，傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方法已經(jīng)難以滿足實(shí)踐需求，而三維可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)效果直觀可視、設(shè)計(jì)效率高、設(shè)計(jì)質(zhì)量有保障等優(yōu)點(diǎn)，可為礦山開(kāi)采提供真實(shí)有效的指導(dǎo)，具有很強(qiáng)的先進(jìn)性，可進(jìn)行廣泛應(yīng)用。