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三维数字化技术在矿山测量中的应用陈晓东

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第7期作者：陈晓东

[导读] 摘要：近年来，随着计算机、空间信息及网络技术的飞速发展，三维可视化、数字化绘图、虚拟现实等三维数字化技术在矿业领域的应用得到了快速的发展，这些技术也极大的改善了矿山测量的精度与质量，同时大幅减轻了测量工作者的劳动强度，有效提高了工作效率，矿山测量工作也在三维数字化技术不断发展的背景下被赋予了新的内涵。

        山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿山东省莱州市 261442
        摘要：近年来，随着计算机、空间信息及网络技术的飞速发展，三维可视化、数字化绘图、虚拟现实等三维数字化技术在矿业领域的应用得到了快速的发展，这些技术也极大的改善了矿山测量的精度与质量，同时大幅减轻了测量工作者的劳动强度，有效提高了工作效率，矿山测量工作也在三维数字化技术不断发展的背景下被赋予了新的内涵。鉴于此，本文对三维数字化技术在矿山测量中的应用进行分析，以供参考。
        关键词：三维数字化;矿山测量;测量方法;数据处理
        引言
        随着全球数字化时代的到来，使矿业领域在生产管理、采矿工艺、工程决策等方面有了重大转变，也对矿山测量有了更高的要求，计算机技术、三维可视化技术及空间信息技术等三维数字化技术的广泛应用，使矿山测量工作在仪器设备、技术手段等各方面有了快速的发展和提高，有效提升了矿山测量精度及工作效率，解决了静态二维图件不能准确反映矿山探采工程时间、空间关系的难题，将矿山复杂的井巷工程、生产和安全系统、地质、测量等综合动态信息通过三维的手段显示出来，提高分析决策的科学性和准确性，有效提高劳动生产率，控制和降低生产成本，提升矿山的综合管理与技术水平。
        1矿山三维数字化技术
        随着计算机技术、三维可视化技术及空间信息技术的不断发展，使得三维数字化技术不断的成熟，其应用范围已逐渐渗透至我国各大经济领域。所谓三维数字化技术即3Ddigitaltechnology，三维即数据的一种表现形式，相对于二维形式更加直观，数字化即是数据的一种保存与处理方式，具有精确、可复制、可修改等特性［1］。矿山三维数字化技术的应用是将矿山数据在统一的坐标和空间框架下，利用数字化技术对所有空间和有用属性数据进行全面、高效和有序的管理与整合，利用三维可视化技术为矿山生产提供实时、有效、方便的检索手段和直观的显示方式。
        2数字化测量信息技术在矿山测量中的作用
        在矿山测量中，数字化测量信息技术将数字化的地形图测量、空间技术、三维立体可视化技术等技术融合起来，对矿产资源进行定位，可以准确找到资源方位，提高测量效率，实现管理数据的数字化和信息化。其间可以利用信息网络、GPS、三维测量等科学技术，分析矿山资源布局和开采条件，了解实际情况。数字化测量信息技术可以全方面地收集信息，利用勘探和传感装置等进行信息处理，掌控矿山内部的真实情况，详细分析信息，记录数据。同时，可以对信息数据进行整合，搜集矿山整体数据，进行科学的整理和汇总，为矿山测量技术搭建三维立体模型。数字化测量技术还具有调度作用，可以进行空间分析和系统查询，对数据信息设置访问权限，系统地调度资源，输出数字化绘图。
        3矿山数字化测量信息技术构成
        3.1三维可视化技术
        一是数据采集，即利用三维激光扫描等技术对矿山的地形地貌进行扫描，获取矿山的开采点、边坡变化情况和等高线等诸多重要资料。二是数据处理，指利用专业的处理工具进行噪点去除、数据拼接以及三维建模等，对采集的数据进行处理。三是管理平台建设，测量人员和生产管理人员可以建设三维系统平台，通过计算机网络查询或预览矿山各个区域的信息，进行生产调度管理和设备维护检修。
        3.2数字化绘图技术
        通常，地表地质条件、地下地质条件以及矿山开采通道等对矿山生产效率的影响不大。但是，随着矿山开采的推进，采层厚度和矿质等会发生一些变化，影响开采安全。所以，矿山测量期间，要把矿山地表地质条件、地下地质条件等绘制成图纸，保障矿山安全高效生产。图纸具有较高的精准性与时效性。将数字化绘图技术运用于矿山测量中，不仅可以实现绘图工作的信息化和智能化，还能够通过计算机计算和分析，准确掌握矿山各个部分的实际情况。
        4三维数字化技术的应用
        4.1三维激光扫描仪在矿山测量中的应用
        近几年三维激光扫描技术不断发展并日益成熟，作为一种新兴的基于高密度点云数据进行体积计算的实景复制技术，被逐渐应用于矿山工程测量工作中。三维激光扫描仪是通过带有定向传感器及激光测距功能的激光探头对被测对象进行快速高分辨率的扫描，大量采集被测对象的空间数据信息(三维坐标X、Y、Z)，为快速掌握被测对象三维形态、空间位置、实际边界及体积大小等信息提供了一种全新的技术手段，其工作原理如图1。

        4.2三维数字化技术在矿山测量数据处理中的应用
        矿山测量工作包括地面控制测量、地形测量、井下导线测量、贯通测量等，由于矿山建设与开采周期长，造成矿山存在种类繁多、数据格式多样的测量数据，传统的数据管理模式无法对海量的数据进行有效的整理与分析。随着三维数字化技术的兴起，三维矿业软件发展到了新的阶段，由于其简单易用、功能全面等特点，使其在矿业工程中得到了极为广泛的应用。三维数字化技术结合数据库管理技术，对矿山种类繁多的测量数据具有良好的管理与处理能力，同时，测量数据库可以根据矿山建设工程的不断增加、测量数据不断增加、实测图件的不断更新等特点，实现数据的自动更新。
        4.3三维可视化技术的应用
        矿山测量中的三维可视化技术主要是描述和理解地面和地下许多地质现象的特征，也是各种数据体的表示形式。三维可视化技术的实现步骤主要包括以下几个方面：①数据采集：主要采用三维激光扫描技术等手段扫描矿山地形情况，并以获取重要的信息，如开采状态点、云影响、等高线和坡度变化等。②数据处理：当数据采集完毕后，就需要对数据进行处理，通过数据采集后去除噪声点、数据拼接和三维建模进行处理。例如，对于点云数据处理，可使用专业的点云处理软件完成数据过滤和多站数据拟合。通过数据处理，可完成一个真实、准确的矿山三维模型。③管理平台建设：通过三个系统平台的建设，矿山测量生产管理人员可以在不同的位置和环境下，通过计算机网络查询和预览矿山生产区域的空间位置和设备属性，并进行生产调度管理。
        4.4加强数字化测量的分析
        新型数字化测绘技术的应用能①有效的提升矿山工程测量的精准性。矿山测量包括测量计划的编制和执行，而测量计划主要包括技术、文字和测量要求。因此，方案文本应简明扼要，对测量施工中容易忽视或不易区分的问题进行阐述，以保证测量方案的实施的合理性和科学性。在矿山测量首次采用数字化测量技术时，必须明确测量方案的可行性，通过实验了解数字化测绘对测量结果精度的影响，并编制试验研究报告或证书。根据测量结果进行认证。在应用新的数字测绘技术的过程中，要遵循现有的地质测绘规则和原则，以工程的总体特点和实际施工要求为依据，采用计算机数字手段，消除地质灾害。测量误差的产生，最大限度地提高工程测量结果和质量的可靠性和有效性。
        4.5数字化绘图技术的应用
        在矿山测量中，矿山地形和地下地质条件的信息有一定的变化和客观性。测量员需要以图纸的形式展示这些客观和抽象的信息。他们需要测量和绘制不同比例的地形图。这就要求测量人员掌握专业的测绘技术，而传统的制图技术。测绘技术存在误差，不能满足现代生产的需要。为了避免影响矿山的发展，数字化管理可以有效地调整矿山测量与生产的关系。基于计算机三维软件，可以实现快速的测绘和分析，快速、准确地形成图形，供地下矿山管理人员使用。挖掘提供了重要的数据支持。数字测图技术以其快速的处理方式和计算机绘图的方便性得到了广泛的应用。
        结束语
        矿山测量技术对专业和技术的要求比较高，测量期间会应用各种专业技能，如果测量人员的技术操作出现偏差，就会影响测量结果的准确度，最终影响后期工作的正常开展。大多数矿山的地质比较复杂，地位位置偏僻，传统测量方法通常并不适用，测量数据的精确度无法满足开采要求。信息时代，要将网络技术和计算机技术逐渐应用到矿山测量技术中，探索数字化测量信息技术，以不断改进矿山测量技术，有效推动矿山测量工作的开展。
        参考文献
        [1]伍雪莲.数字化测绘技术及其在矿山土地测量中的应用探讨[J].世界有色金属,2018(10):38-39.
        [2]王建.数字化测绘技术在矿山工程测量中的应用[J].世界有色金属,2018(07):40+42.
        [3]李书宏.数字化测量技术在矿山测量中的应用研究[J].建材与装饰,2018(15):221.
        作者简介：
        陈晓东（1975），男，山东莱州，大专，助理工程师，研究方向：矿山测量。