向昶吉

（中鋁國際工程股份有限公司，北京 100000）

隨著電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，三維可視化虛擬現(xiàn)實建模也日趨成熟，逐漸應(yīng)用于地礦工程中，并以其直觀、精準等傳統(tǒng)方法難以比擬的優(yōu)勢獲得了地質(zhì)工作者的廣泛關(guān)注[1]。由于現(xiàn)代化社會的快速發(fā)展對三維可視化技術(shù)的創(chuàng)新和完善要求迫切，地下礦三維可視化建模技術(shù)在全世界得到了日益廣泛的應(yīng)用。由于金屬礦山地礦地勢結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勘探環(huán)境簡陋，傳統(tǒng)方法難以保障工程運行的穩(wěn)定性和準確性，因此需要結(jié)合三維可視化技術(shù)對地質(zhì)信息進行最佳的勘查方法，通過對信息的獲取和分析科學(xué)合理的對地質(zhì)礦業(yè)開發(fā)等工作進行策劃和指導(dǎo)[2]?；谝陨显?，對三維可是化技術(shù)在金屬礦山地礦工程中的應(yīng)用流程進行設(shè)計，充分利用三維計算機圖形的仿真技術(shù)對礦山地質(zhì)體及礦山形態(tài)和分布進行形象的展示，以便快速獲取礦區(qū)定位信息，有利于專家和工作人員對信息進行準確的分析和觀察，從而增強地質(zhì)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)力和可用性，減少不必要的勘查步驟，簡化工作流程，提高工作效率，為礦區(qū)開發(fā)的穩(wěn)定評估標準提供了重要的參考依據(jù)。隨著三維可視化理論與技術(shù)的成熟，必將在礦產(chǎn)勘探工程的施工過程中起到不可替代的積極的作用。有效解決當前金屬礦山地礦勘查工程過程中常見的數(shù)據(jù)表達、分析與利用的難題。

1 三維建模的技術(shù)地下礦勘探流程

在對金屬礦山地礦的地質(zhì)體進行勘查檢測的過程中，需要進行模擬的礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及外部環(huán)境往往十分復(fù)雜，且無明顯規(guī)律可循，因此傳統(tǒng)的勘查方法對礦山分布規(guī)律的掌握仍存在一定困難，不能精準定位礦山，難以對礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其他數(shù)據(jù)進行準確分析。同時由于礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺少較為準確等問題，因此傳統(tǒng)勘查方法對地質(zhì)數(shù)據(jù)的獲取十分困難，且準確率較低，造成了人力物力資源的嚴重浪費，極大的降低了工程的施工效率。

隨著近年來電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，三維可視化技術(shù)逐漸受到地質(zhì)勘查工程相關(guān)工作人員的重視，通過三維可視化技術(shù)可在最短時間范圍內(nèi)對礦區(qū)巖層分布、水文地質(zhì)等信息特征進行精準的獲取和直觀的展現(xiàn)。由于金屬礦山地礦的地質(zhì)數(shù)據(jù)普遍存在較多的不確定性，導(dǎo)致三維模擬過程中原始數(shù)據(jù)離散系數(shù)、分布不均勻等問題。為解決上述問題對三維可視化虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)在金屬礦山地礦工程中的應(yīng)用流程進行設(shè)計，設(shè)計系統(tǒng)如圖1所示。

如圖所示，礦山勘查流程復(fù)雜，不同工序之間相互關(guān)聯(lián)制約，嚴重影響礦山勘探開采系統(tǒng)的工作能力和效率，因此，在利用三維可視化技術(shù)對整個礦山的綜合信息進行準確獲取和科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對礦山勘查開采中段生產(chǎn)采掘順序進行優(yōu)化，以便提高礦山開發(fā)的工作效率。三維可視化建模首先要對礦區(qū)資料信息的準確收集和整理，然后根據(jù)獲取的信息建立數(shù)據(jù)庫，以便對礦區(qū)信息進行合理分析和利用，并依此進行三維虛擬仿真模型構(gòu)建。

結(jié)合三維可視化技術(shù)處理平臺進行低下礦勘探工作可有效對金屬礦山地下勘查信息進行直觀形象的圖像展現(xiàn)并進行保留，避免了傳統(tǒng)方法難以對金屬礦山進行精準檢測分析的工作已難題。另外，三維圖像處理方法設(shè)計簡單操作方便，可有效解決傳統(tǒng)三維圖像處理方法中存在的信息誤差，圖像模糊等問題，并通過非線性函數(shù)三維仿真技術(shù)對圖像分辨率進行改良和優(yōu)化，快速對金屬礦山勘探數(shù)據(jù)進行擴張和壓縮并對圖像信息進行選擇性保留，避免重要信息的丟失和冗余信息的堆積。

圖1 金屬礦山地礦工程中的應(yīng)用流程

2 三維可視化地下礦采掘方法

在礦山開發(fā)過程中要充分考慮施工過程的安全性，在保障系統(tǒng)精準高效運行的基礎(chǔ)上設(shè)計出最佳的采掘進度計劃，從而為礦山生產(chǎn)提供科學(xué)合理的指導(dǎo)依據(jù)，因此對礦體模型進行三維可視化研究是整個礦山勘探系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心內(nèi)容。結(jié)合礦體模型和地表模型數(shù)據(jù)進行分析，并組成組合模型，作為金屬看山地礦工程的三維塊體模型參考的基礎(chǔ)，從而對工程施工過程進行合理的設(shè)計。

礦區(qū)信息數(shù)據(jù)庫的建立不僅可以對礦區(qū)信息進行準確的掌握和分析，從而快速的進行三維仿真建模，同時也有利于為當?shù)氐刭|(zhì)生產(chǎn)部門提供全面有效的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，以便當?shù)卣嚓P(guān)部門對工程管理情況進行掌控。該系統(tǒng)可有效提高礦區(qū)勘查開發(fā)的工作效率，精準定位工程坐標，測量礦區(qū)數(shù)據(jù)，獲取礦山空間信息，具備實時數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)輸出等功能。以便根據(jù)地下礦區(qū)的基本特征信息，設(shè)計采掘進度計劃編制，簡化勘查開采程序，節(jié)省工程能源和資金的消耗。以三維可視化技術(shù)為基礎(chǔ)對金屬礦山地礦工程進行建?？沙浞譂M足對提高地下礦采掘進度和工作效率的設(shè)計要求。

金屬礦山地礦的采掘過程主中要對各類工程施工項目進度計劃進行科學(xué)合理的設(shè)計和有效編制記錄。通過對三維可是化技術(shù)和數(shù)字采礦軟件系統(tǒng)平臺的有效結(jié)合實現(xiàn)了地下礦挖掘生產(chǎn)計劃的編制系統(tǒng)的設(shè)計目標，從而全面實現(xiàn)了度金屬礦山地礦儲量間科學(xué)估算、準確測量、合理開采的設(shè)計目標，優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計層次結(jié)構(gòu)，提高礦山勘查的方法向?qū)В瑸榈叵碌V三維可視化計劃編制實現(xiàn)提供可靠的技術(shù)支撐。

3 礦山三維可視化模型應(yīng)用優(yōu)勢

基于三維可視化技術(shù)對金屬礦山地礦勘探工程進行數(shù)據(jù)采集，從而制定出科學(xué)合理的裁決計劃編制，在對礦山地質(zhì)進行準確的三維建模和精確采掘規(guī)劃的基礎(chǔ)上，以三維數(shù)字礦山軟件作為系統(tǒng)運行依據(jù)，以礦山采掘生產(chǎn)工序、作業(yè)場地和人員設(shè)備的工作效率為約束，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)學(xué)等理論和方法，對礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)等信息進行模擬和優(yōu)化，通過三維可視化技術(shù)對礦體的內(nèi)部性質(zhì)和規(guī)律進行直觀準確的描述，對金屬礦山地礦結(jié)構(gòu)建科學(xué)合理的分析，更加直觀生動的對礦山地質(zhì)體的空間形態(tài)的表達。

為了更加準確地對金屬礦山勘探信息圖像變化曲面進行檢測，要避免對金屬礦山地質(zhì)信息進行直接追蹤，以避免復(fù)雜的離散邊緣信息，減少地質(zhì)信息勘探的困難程度，從而避免誤差。而三維可視化圖像處理方可較好地對金屬礦山地質(zhì)勘探邊界曲面信息進行重構(gòu)，以滿足邊金屬礦山界曲面模型的可視化處理方法。該方法可有效利用多媒體智能處理平臺對三維圖像邊界曲面進行展示，以達到邊界曲面的重構(gòu)的可視化的目標。

在對礦區(qū)進行開發(fā)設(shè)計的過程中也可以利用三維可視化礦山地質(zhì)模型可以對露天礦邊坡工程進行任意剖切，從而在礦區(qū)開采初期階段通過對三維模型的剖面圖和工程平面圖對礦區(qū)地質(zhì)儲量進行計算，并根據(jù)剖面圖對邊坡的整體邊坡角等進行設(shè)計和分析從而指定開采計劃。以避免工程進行中存在的潛在問題，有效地防治工程地質(zhì)災(zāi)害，及時采取預(yù)防和治理措施。

采用三維可視化技術(shù)對礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行建?？删_采集量，專定位產(chǎn)工作場地、提高工作效率、設(shè)計科學(xué)的采掘進度計劃，從而全面高效的完成礦山挖掘和開發(fā)工作，實現(xiàn)工程計劃的經(jīng)濟適應(yīng)性、可實現(xiàn)性和直觀可視性，因此要積極推動三維可視化技術(shù)的完善和發(fā)展，促進三維可視化技術(shù)從單純的地質(zhì)建模走向生產(chǎn)設(shè)計和技術(shù)管理的必由之路。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，三維可視化技術(shù)以其直觀、形象、精準等優(yōu)點在金屬礦山開發(fā)過程中逐漸得到應(yīng)用和普及，有效避免了礦區(qū)定位數(shù)據(jù)準確率較低等問題，大幅度提高了礦山開發(fā)的工作效率，減少了工程開發(fā)過車中的資源消耗和競價損失。將三維可視化技術(shù)應(yīng)用于金屬礦山地礦工程中可精準快速地對礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)與采礦工程三維信息進行展現(xiàn)，從而幫助相關(guān)工作人員對礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造要素空間關(guān)系進行了解和掌握，保障對礦區(qū)開發(fā)步驟進行科學(xué)合理的分析和設(shè)計，并通過實驗檢測證實該方法全面實現(xiàn)了對金屬礦山地礦儲量間科學(xué)估算、準確測量、合理開采的設(shè)計目標，提高了礦山勘查的工作效率，為地下礦開發(fā)方法提供可靠的技術(shù)支撐。三維可視化技術(shù)作為對礦區(qū)開發(fā)的穩(wěn)定評估標準提供了重要的參考依據(jù)。隨著三維可視化理論與技術(shù)的成熟，必將在礦產(chǎn)勘探工程的施工過程中起到不可替代的積極的作用。

[1]荊永濱,孫光中,畢林．地下金屬礦山三維可視化采礦設(shè)計研究[J]．金屬礦山,2017，24(4)：132-136．

[2]劉永剛．基于三維可視化技術(shù)的礦山工程技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用[J]．山東工業(yè)技術(shù),2017，74(14)：120-121．