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三维可视化建模技术在矿山工程中的应用楚遵勇

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

[导读] 摘要：随着计算机技术的进一步发展，三维可视化技术已经在诸多领域中发挥出重要作用。

        天津美腾科技股份有限公司天津市 300000
        摘要：随着计算机技术的进一步发展，三维可视化技术已经在诸多领域中发挥出重要作用。由于社会快速前行，对矿业生产领域提出了更高的要求，因此三维可视化技术被逐步应用到矿井勘测、参数测定以及矿产开发等方面，同系统中原有的软件体系有效兼容，保证矿山生产的稳定运行，具有十分重要的实际意义。通过三维模型的构建，可以打破传统模式的束缚，也解决了图纸生产中诸多难题。例如说：在矿产资源储量的精确测定方面，原有的二维构图方式只能通过面积参数来估测储量指标，但是借助三维模型就可以将储量指标转化成标准报告，切实反应出实际矿产资源的分布情况。由此来说，三维可视化技术将会进一步融入到矿山开发之中，推动矿业领域的稳步前进。
        关键词：矿山；三维建模；可视化
        伴随计算机科学的快速发展，三维可视化技术正朝着更加完善的趋势发展，可以通过三维模型将抽象的结构直观体现出来。所以，三维可视化技术必将在未来发展中占有一席之地。将矿山结构转变成三维模型，也就是通过计算机技术来描述矿山的真实情况，将各项参数指标，诸如地质条件、矿产资源等信息以数字化方式展现出来，将各项数据信息进行整合后便能够全景展示出矿山模型。相较于传统的二维建模来说，三维模型可以带来更好的视觉体验，在真实性方面远远超出二维模型。基于目标物的三维参数，可以构建出不同角度的视图，每个视图之间也有着紧密联系，为生产生活带来诸多便利。不仅如此，三维技术还可以将目标物的透视图和轴测图展示给用户，这也是二维模型所无法完成的。搭建模型所需要的数据较为简洁，可以有效节省资源消耗，计算机学习速率快，可以看作是人工构图的延展。矿山三维模型一旦搭建完成后，用户便可以按照自主意愿查找指定位置的三维图像。
        1矿山三维可视化的应用
        将获取的各项参数信息进行整合即可搭建出三维模型，为矿山操作人员提供数据参考。首先来说，矿山整体结构中最为核心的便是矿体资源，可以通过三维模型直观分析矿体所处的空间位置和分布情况，以及矿体的形状参数等。其次该技术还能够将孔道、装置等多项数据信息融合起来，本质上是因为三维可视化模型在搭建过程中需要将不同类别的数据资料整合成一个整体。其三，便是能够为我们设计矿道路径、矿井位置时提供模拟环境。基于三维空间孔位生成的矿山模型，可以为用户提供矿体所处位置的坐标参数、形状信息和储藏总量等。所以实际开采矿山之前，就应当在三维模型中模拟完成矿道、矿井的设计，通过分析数据，便可以在诸多方案中选取最优解。
        1.1为新增钻孔设计提供根据
        矿山的勘探过程是从预查到实际勘测逐步深入的，也是一个从广泛到精确的过程，一般在刚开始勘测矿体时，所选用的勘测网度较为松散。根据实际项目施工中对矿体的进一步把控，要判断是否需要提高网度指标以及具体的勘测位置。例如说，对于部分矿产埋藏较深的矿山来说，由于地质结构较为复杂，任意一个钻孔操作都需要投入较多的成本，所以确定钻孔位置就显得尤为重要。针对已经完成钻孔的位置进行三维分析，测定矿产资源的走势情况，让技术人员可以更好的把控勘测区域。
        1.2用来计算矿体体积或者储量
        相较于原有的二维模型来说，三维可视化模型的应用具有诸多优势，整体上同真实的矿体结构更为相似，也可以直观的反应出来。所以，可以通过三维模型的矿体体积参数推算出矿产资源的分配情况。同时在三维模型中，能够对各种类型的矿体完成参数确定，还可以结合实际情况扩大或缩小数值区间，计算结果也能够随时调取使用。
        1.3帮助布置巷道
        矿体模型的构建能够为调整矿道设计方案提供参考。技术人员能够全面把控矿山的结构特性，参照地质信息和矿体资源，有效确定矿井、矿道的位置。并且每一条矿道都可以通过模型测定出相应的矿体储量，更好的做到矿道模型的空间管理。这样设计出的矿道不仅能够优化爆破方案，减少不必要的经济损失，还能严格把控矿道的掘进量，降低成本投入。值得明确的是，矿道模型的构建意义在于地质参数的精确度。如果地质数据不具备可靠性，那么搭建完成的矿体模型也难以同实际情况相匹配，就失去了对矿道设计的指导意义。伴随地质数据可靠性的不断提升，矿体模型也能够更好的反应真实信息，由此也推动着矿业领域的稳定发展。

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        1.4有效的交流平台
        矿山三维模型的设计，能够为各个岗位的工作人员提供参考依据，例如说地质勘测人员、采矿技术人员都能够通过三维模型进行有效交互。虽然各个专业的技术重点不尽相同，且专业术语差异较大，但矿山开采工作是综合任务，需要全面把控各个专业的技术职责。一旦搭建好矿山的三维模型，就能获取到和真实情况匹配度较高的环境，将各项专业信息进一步整合起来，保证各个专业的工作人员更好的进行信息交互。
        2不同时期的精度要求
        基于三维模型的实际意义来说，三维模型的建立可以适用于矿山各个生命阶段，也就是矿产资源勘测、矿山结构设计、矿山开采系统建设以及闭坑四大环节。上述四个阶段中的研究重心差异明显，因此对于模型参数的要求也不一致。从初期的资源勘测开始，对矿山各项数据的需求量逐步提高，因此三维模型的精确度也在不断提升。初期的资源勘测中，仅需要明确矿山资源的储备情况，是否存在开采意义，影响开采的不利因素等。地质人员对以上问题进行把控后，就可以开展后续工作。
        3某露天矿山工程三维空间建模流程
        3.1建模的内容
        （1）地表。其中自然地表指的是天然形成的山坡（2）断层。指的是矿山内部有明确资记载的断层结构。（3）矿体。这也是矿山开发的核心所在。
        3.2建模过程
        纵观三维模型的搭建，可以分为以下几个步骤：数据收集、插值计算、数据整合、模型构建。
        （1）数据收集。①地表数据收集。地表位置的样本参数通常借助测量即可获取。如果是自然地表位置需要利用平面图的边界参数和等高线进行测算，而人工边坡则要在坡顶位置和坡底位置选取合适的样本点进行测量。样本点密度越高，模型真实度就越好。②断层数据收集。实际收集断层参数时，要结合矿山剖面图样，将其投影到地表位置进行测算。③矿体数据收集。基于矿体的剖面图样，可以把边界参数投影成平面指标，最后测量期望数据。
        （2）数据插值
        因为露天开采的范围较广。只通过人工测样无法满足生产需求。所以就要对数据进行插值处理。结合具体情况选用插值方式，保证数据的精确度，确保模型真实。
        （3）数据结构组织
        从项目的地表信息来看，如何制定点位和线位十分关键。通过标准的网格模型无法反应出差异化特点，因此就需要借助不规则的网格结构，按照地表曲线参数和特征线位进行网格划定，充分反应出地表位置的各个点位指标。
        （4）绘制图形
        构建地表、断层、矿体的边缘模型，并对三类地质信息进行整合，最终获取到三维模型。①地表边界。期望同实际环境相一致，人工边坡选取的样本点较多，就会生成诸多不规则三角形，由此便可以搭建起地表模型。②矿体边界。通过初始数据测量，并进行插值处理后，就可以对不规则三角形进行加工，绘制出期望的矿体模型。③断层边界。将剖面图纸中的各项参数指标作为初始信息进行断层绘制，通过插值处理形成不规则三角形，进而渲染出相应的模型。
        4结语
        矿山的三维可视化能够有效地将各种数据建立成一个空间数据库，将矿山进行全景显示，真实、直观地表达地层、矿体及各种地质现象，利用已掌握的资料对勘探盲区进行预测。三维可视化矿山的建设对一个矿山信息化、标准化建设和矿山企业文化宣传有重要意义，是对更进一步的数字化矿山建设极其关键的一个环节。
        参考文献
        [1]禹朝群, 刘东升. 基于矿山地质工程的三维可视化开采技术研究[J]. 世界有色金属, 2019(15).
        [2]张赫. 三维可视化技术对矿山找矿工程的影响分析[J]. 世界有色金属, 2019, 000(002):55-56.
        [3]周新利. 基于三维可视化技术的矿山工程技术创新应用[J]. 中国科技投资, 2018, 000(031):134.