3DGIS在数字矿山中的应用
三维软件及其地质应用浅析
三维软件及其地质应用浅析1999年首届“国际数字地球”大会上提出了“数字矿山”（digital mine，简称dm）概念后，“数字矿山”科学研究与技术攻关悄然兴起，2008年末被列为国家“863计划”。
“数字矿山”是对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现，是在统一的时空框架下，科学合理地组织各类矿山信息，将海量异质的矿山信息资源进行全面、高效和有序的管理和整合。
三维建模软件是实现“数字矿山”的基本工具，本文结合国内外的三维软件的功能和特点，简要介绍了其在地质找矿中的应用。
1 三维建模的基本方法总得来说，模拟的方法主要有面模型、体模型和混合模型等[1]。
面模型主要是通过对地质界面的模拟，然后组合成体的办法。
如表面（surface）构模法、边界表示（b-rep）构模法、线框（wireframe）构模法、多层dem构模法、断面（section）构模法；面模型可以较方便地实现地层可视化和模型更新，但其不是真三维的，也不描述三维拓扑关系。
体模型主要是直接构造体的办法。
如结构实体几何（csg）构模法、八叉树（octree）构模法、四面体格网（ten）构模法、块段（block）构模法、实体（solid）构模法；体模型模拟是真三维的，但也几乎描述三维拓扑关系，模型更新也比较困难。
混合模型是由两个或多个构模方法相结合来进行构模。
如tin-csg混合构模法、tin-octree混合构模法、wireframe-block混合构模，体模型综合面模型和体模型的优点，相互取长补短，但其在技术实现上相对比较困难。
2 国内外常用模拟软件近几年来，国内外在科学可视化（sciv）、三维地理信息系统（3dgis）、三维地学模拟系统（3d geosciences modeling system，3dgms）、三维有限元数值模拟（3dfem）领域的研究进展迅速.真三维地层构模、地面与地下孔空间的统一表达、陆地海洋的统一建模、三维拓扑描述、三维空间分析、三维地层过程模拟等，已成为多学科交叉的技术前沿和攻关热点，相应的理论、技术、方法与软件系统不断丰富和发展[2～5]。
矿山测绘中3S技术的实践应用研究
16测绘技术M apping technology矿山测绘中3S 技术的实践应用研究张雅飞（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 ０７１０００）摘 要：随着社会的快速发展，信息技术也在不断地提升，它已经渗透到了各个行业的各个领域，以３Ｓ技术为核心的空间信息技术，正在持续地发展和应用，为矿山测绘工作提供了强有力的技术支持，对于促进我国的矿山开发、矿产资源的开发利用具有十分重要的意义。
本文基于３Ｓ技术，论述了３Ｓ技术在矿山测绘中的应用作用，并对ＲＳ、矿山ＧＩＳ、矿山ＧＰＳ在矿山测绘中的运用进行了详细的分析，以使３Ｓ技术的优势得以充分利用，从而推动矿山测绘工作的顺利开展。
关键词：３Ｓ技术；矿山测绘；实践应用中图分类号：Ｐ２０４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２１－００１６－３Research on the practical application of 3S technology in mining surveying and mappingZHANG Ya-fei（Ｈｅｂｅｉ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｔｅａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｃｉｅｔｙ， ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｌｓｏ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ． Ｉｔ ｈａｓ ｐｅｎｅｔｒａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ａｎｄ ｆｉｅｌｄｓ． Ｓｐａｔｉａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｗｉｔｈ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ， ｉｓ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ａｎｄ ａｐｐｌｙｉｎｇ， ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｓｔｒｏｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ ｗｏｒｋ． Ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒｏｌｅ ｏｆ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ． Ｉｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＲＳ， ｍｉｎｉｎｇ ＧＩＳ， ａｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ＧＰＳ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ， ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆｕｌｌｙ ｕｔｉｌｉｚｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｓｍｏｏｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ ｗｏｒｋ．Keywords: ３Ｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； Ｍｉｎｅ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ； Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－０９作者简介：张雅飞，女，生于１９９０年，汉族，河北保定人，本科，工程师，研究方向：测绘工程。
基于GIS的矿山信息系统及数字矿山系列
产安全多媒体数 据库图形 和报 表 的浏 览 、安全 生产空 间信息 的 网上 远程调 阅与交 换 、环境 与灾 害网
上分析及救灾方案确定 、基于 Ｇ Ｓ的生产信息空间分析与决策支持 等功能。 Ｉ 该系列研究 等现代空 间信息技术运用到矿 山，提高 了煤矿生产及 管理 的效率 、效果及合理性 、科 学性 ，加快了信 息技术改造提 升传统 的采矿 工业 、提 高矿 山信 息化水 平 的进程 ，有 助 了实 现煤矿安
信息 的采集 、实时传输处理、图形显示 、统计分析 、图形和数据的存 储管理 与属性 的双向查询 、图层管理 、分层 显示 、距离量 测 、多 比例显示 等功 能 ；
具 有 安 全 生 产 、灾 害事 故 的地 理 空 间分 析 、快 速 空 间 定 位 搜 索 和 查 询 、图形 处 理 表 达 、空 间模 拟 和 空 问决 策 支 持 等 能 力 ；具 有 环 境 安 全 监 测 、工 况 监 测 、供 电管 理 、考 勤 管 理 、工 业 电视 图像 的监 控 、生
行联 网。
操作人员在地 面监控室通过计 算机 控制井 下各胶 带输送 机及 给煤机 的顺序启 、停 控制 ，实现集 中 自动控制。地面集控室有三种控制方式 ：地面集 中 自动控制 、地 面集 中手动控制和地面远方试验控
制。
在井 下 控 制 分 站 的操 作 台可 对 胶 带 输 送 机 和 给 煤 机 进 行 就 地 控 制 ，有 三 种 工 作 方 式 ：就 地 手 动
矿 安 全 生产 、减 人 提 效 和 科 学 管 理 具 有 重 要 意 义 。
基 于 Ｇ Ｓ的 矿 山信 息 系 统 及 数 字 矿 山 系 列 Ｉ
基于 Ｖ Ｒ— Ｉ ＧＳ的煤矿安全与生产调度信息 系统设 计与开发基 于地理信 息系统 （ Ｉ） ＧＳ 、虚拟现实
基于三维GIS的矿山计量管理系统
基于三维GIS的矿山计量管理系统随着矿山开采的不断深入，矿山计量管理系统的重要性日益突显。
传统的矿山计量管理系统主要依靠人工测量和数据录入，存在着工作量大、数据精度低、容易出现错误等问题。
而基于三维GIS技术的矿山计量管理系统以其高精度、实时性强、便捷性等特点，受到了矿业企业和相关部门的青睐。
本文将针对基于三维GIS的矿山计量管理系统进行深入探讨，分析其应用价值和发展前景。
基于三维GIS的矿山计量管理系统是利用地理信息系统（GIS）技术进行数据采集、处理和展示的一种全新的管理系统。
通过在三维地图上展现矿山的地质、地形、设备、矿石等数据，实现对矿山资源的精准管理和监控。
该系统主要包括地基建模、数据采集、数据处理、数据展示等模块，通过这些模块的协同配合，可以对矿山的各项数据进行准确的三维测量和管理。
1. 高精度：通过三维GIS技术进行矿山地质地形数据的测量和展示，可以实现对矿山资源的高精度管理和监控。
2. 实时性强：通过实时采集矿山数据，及时更新矿山地形地貌信息，实现对矿山情况的实时监控和管理。
3. 可视化：通过三维地图的展示，可以直观地展现矿山的地形、地质、设备等信息，便于管理人员进行分析和决策。
4. 数据互通：通过三维GIS技术，可以实现与其他地理信息系统的数据互通共享，提高了数据的利用率和工作效率。
基于三维GIS的矿山计量管理系统在矿山管理中具有重要的应用价值，主要体现在以下几个方面：3. 风险预警和应急处理：通过对矿山地质地形数据的综合分析，可以及时发现矿山地质灾害隐患，实现对矿山安全隐患的预警和应急处理。
4. 数据分析和决策支持：通过对矿山数据的可视化展示，可以为管理人员提供直观的数据支持，为决策提供科学依据。
基于三维GIS的矿山计量管理系统的应用已经取得了一系列成功的案例，例如在矿山勘探、矿石开采、矿山安全管理等方面都取得了显著的成效，得到了广泛的应用。
1. 技术创新驱动：随着地理信息技术的不断创新和发展，基于三维GIS的矿山计量管理系统也将不断受益于技术的创新，实现功能的不断完善和提升。
简述三维GIS技术在矿山地质勘查中的应用
97地质勘探G eological prospecting简述三维GIS 技术在矿山地质勘查中的应用张 颖（中国建筑材料工业地质勘查中心宁夏总队，宁夏 银川 ７５００２１）摘 要：随着我国科学技术的不断发展，三维ＧＩＳ技术的出现改变了我国矿业的发展模式，可以更直观更准确地进行地质勘查工作，在提高矿山地质勘查工作效率的同时，也能更了解地地下的实际情况，可以实现深层次的找矿计划。
因此，研究三维ＧＩＳ技术在矿山地质勘查中的应用，可以很好地了解目前三维ＧＩＳ技术在矿山地质勘查中的应用现状，找到三维ＧＩＳ技术在矿山地质勘查中应用存在的问题，针对这些问题来制定相应的解决措施，以便能够更好地发挥三维ＧＩＳ技术的作用，推动矿山地质勘查工作的发展。
关键词：三维ＧＩＳ技术；矿山；地质勘查中图分类号：ＴＤ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１７－００９７－３Brief Introduction to the Application of 3D GIS Technology in Mine Geological ExplorationZHANG Ying（Ｎｉｎｇｘｉａ Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ， ｔｈｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｃｈａｎｇｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｍｏｄｅ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｉｔ ｃａｎ ｃｏｎｄｕｃｔ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｗｏｒｋ ｍｏｒｅ ｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ， ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｗｏｒｋ， ａｎｄ ａｌｓｏ ｇａｉｎ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ， ｅｎａｂｌｉｎｇ ｄｅｅｐ ｌｅｖｅｌ ｍｉｎｅｒａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｐｌａｎｓ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｇｏｏｄ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｆｏｒｍｕｌａｔｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ， ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｂｅｔｔｅｒ ｐｌａｙ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｗｏｒｋ．Keywords: ３Ｄ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； Ｍｉｎｅｓ； Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－０６作者简介：张颖，女，生于１９８３年，汉族，内蒙古呼和浩特人，本科，工程师，研究方向：矿产资源勘查。
GIS技术在矿山应急管理中的应用现状
GIS技术在矿山应急管理中的应用现状一、 G一、技术概述地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一种以采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据为基础，为人们提供空间信息查询、分析和应用服务的计算机系统。
随着信息技术的不断发展，GIS技术在各个领域得到了广泛应用，特别是在矿山应急管理中发挥了重要作用。
矿山应急管理是指在矿山生产过程中，对突发事件进行预警、监测、预测、评估、应急响应和恢复重建等全过程的管理。
传统的矿山应急管理主要依靠人工经验和直觉，存在信息不准确、反应迟缓等问题。
而GIS技术的应用，可以实现矿山地理信息的快速获取、处理和分析，为矿山应急管理提供科学、有效的决策支持。
灾害风险评估与预警：通过GIS技术对矿山地质、地形、气象等多源数据进行综合分析，评估矿山灾害风险，为矿山应急管理提供科学依据。
利用GIS技术实时监测矿山周边环境变化，实现灾害预警，降低灾害发生的可能性。
应急资源管理与调度：基于GIS技术的矿山应急资源管理系统，可以实现对各类应急资源(如救援队伍、物资设备、通信设施等)的统一管理和调度。
通过GIS技术对应急资源进行可视化展示，提高应急资源利用效率，确保矿山应急管理的顺利进行。
应急指挥与协调：GIS技术可以为矿山应急管理提供实时、动态的指挥决策支持。
通过对矿山地理信息的可视化展示和分析，为矿山应急管理部门提供直观的信息支持，提高应急指挥的准确性和时效性。
事故现场信息收集与处理：GIS技术可以快速采集事故现场的各种信息(如人员分布、伤员位置、灾情状况等),并进行实时处理和分析。
通过对事故现场信息的深入挖掘，为矿山应急管理部门提供有针对性的救援方案和措施。
灾后恢复与重建：基于GIS技术的矿山灾后恢复与重建规划系统，可以对灾后受损区域进行三维建模，实现对灾后重建工作的全面规划和管理。
通过对灾后重建工作的可视化展示和模拟分析，为矿山应急管理部门提供科学、有效的灾后恢复与重建方案。
试析三维可视化技术在矿山开采设计中的应用普文周
试析三维可视化技术在矿山开采设计中的应用普文周发布时间：2021-08-20T06:39:20.219Z 来源：《防护工程》2021年13期作者：普文周[导读] 传统技术下，矿山生产设计主要由手工完成，手工设计方式不仅效率低而且精度差，不利于矿山安全生产。
昆明有色冶金设计研究院股份公司昆明 650000摘要：传统技术下，矿山生产设计主要由手工完成，手工设计方式不仅效率低而且精度差，不利于矿山安全生产。
因此有必要深入研究三维可视化技术，将三维可视化技术科学应用于矿山开采设计，使矿山开采方案更加科学、安全、经济。
本文运用文献资料法、调查法等对三维可视化技术做简要分析，其次就三维可视化技术在矿山开采设计中的应用做具体探究论述，希望能为相关工作带来些许帮助。
关键词：矿山开采；三维可视化；应用矿山开采设计是要涵盖到矿山生产的整个过程，使采矿、决策、管理等都实现可视化、信息化、自动化与智能化。
矿山生产设计是一项十分复杂、系统的工作，涉及多项内容，需综合考虑多种影响因素【1】。
下面结合实际，就矿山开采设计以及三维可视化技术应用问题做具体分析。
1三维可视化技术简析三维可视化是用于显示描述与理解地下及地面诸多地质现象特征的一种工具，是数据的一种表征形式。
三维可视化技术理念先进、功能丰富、实用性强。
在矿山开采设计中运用三维可视化技术，就可通过对来自于地下界面的地震反射率数据体来直接解释地层构造、岩性以及沉积特点等。
利用三维可视化技术，工作人员能准确描述出各种复杂的地质现象。
三维矿床地质模拟是由勘探地质学、数学地质、地球物理以及矿山测量、矿井地质、GIS、图形图像学、科学可视化等学科交叉而形成的一门新型学科。
在以前我国研究开发的井巷工程开采设计系统一般是以第三方软件为基础平台。
但像AutoCAD等软件系统只能构建出比较简单化、平面化模型，并不能建造立体三维可视化仿真模型，因而也不利于工作人员深入、全面了解巷道信息，不利于实现安全生产。
煤矿三维地理信息系统
煤矿三维地理信息系统1 概述地理信息系统（GIS）是一种以采集、储存、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。
与一般信息系统的差别是，它采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构及其动态变化觃律的。
从学科的角度，GIS是在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上収展起来的一门学科，具有独立的学科体系；从功能上，GIS具有空间数据的获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能。
煤矿三维地理信息系统（煤矿三维GIS）是用于描述煤矿地质信息、井下环境和设备的应用软件。
煤矿三维地理信息系统能够有效地建立矿山空间数据库，实现矿山的全景显示、动态显示，真实、直观、准确、清晰地表现地层、断裂、矿体及围岩形态，表达钻孔、矿井（竖井、斜井）、巷道、探槽、采空区、采矿区、采矿工作面形态，表达各种机械设备的配备与运转状况，表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等三维现象。
煤矿三维地理信息系统可以有效地利用现有资料对未采区和采掘工作面前方、深部及外围的地质构造、矿体变化、矿床分带及其它开采条件迚行预报预测。
2 国内现状中国煤矿GIS 应用起步较晚，与国际水平相比有较大差距，煤矿行业迫切需要一个适应于中国国情的专业化的矿山三维地理信息系统。
但由于到目前为止，现有的GIS系统都还只能实现空间数据的二维或者2.5维的表达和处理，还没有真正的三维GIS系统，因此在具有三维特性的矿山领域中的应用受到了很大的限制，国内还未见投入工业化运行的矿山GIS系统。
煤矿三维GIS是煤矿収展的迫切需要和収展方向，三维GIS将成为煤矿生产觃划和信息化管理不可缺少的工具。
3 应用范围3.1 矿山基础数据的图形化存储和展示根据矿山数据的多源性、复杂性、时空性、关联性、动态性等特点，建立矿山空间数据库，可以形象地显示地层、断裂、矿体及围岩形态，表达钻孔、矿井（竖井、斜井）、巷道、探槽、采空区、采矿区、采矿工作面形态，表达各种机械设备的配备与运转状况，表达矿井风流状况、瓦斯浓度、地应力场等三维现象。
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万方数据
第 # 卷第 , 期
姜
雪等 !!"#$% 在数字矿山中的应用
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总的来说 ! 一种单一模型很难满足数字矿山建设 的要求 ! 所以要把多种模型混合在一起 ! 混合结构的 三维模型是主要的发展方向 ! 主要有 !"#$%&’ 混合模 型 " !(#$)*!+,, 混 合 模 型 " -.+,/+01,$234*5 混 合 模 型 " )*!+,,$!67 混合模型等 #8$% !!" 三维空间分析 三维空间分析的前提条件就是矿山三维数据模型 的生成 ! 三维空间数据建模是为三维空间分析和模型 应用服务的 ! 单纯研究模型没有任何的实际意义 % 三 维空间分析与三维拓扑数据模型和数据结构有紧密的 关系 ! 首先要进行数据建模生成具有语义信息的三维 拓扑关系数据 ! 然后实现各种三维空间分析 % 针对矿山数据的特点以及矿山的应用要求 ! 矿山 三维空间分析主要包括 & 地质勘探与地质分析 " 矿产 储量分析 " 矿井生产规划 " 岩压应力场的数值模拟 " 巷道风流模拟和瓦斯火灾透水灾害实时预测预报以及 救援等几个方面 % 目前 ! 三维地质建模方法与技术概括起来有 #9!$& 断面构模法" 表面构模法" 块体构模法" 线框构模 法 " 实体构模法和体视化技术等 % 它们各有优缺点 ! 适合上面的某一种或某几种应用目的 ! 一个包罗万象 的数据模型是不可能的 % 需要针对三维空间分析进行 三维数据建模 ! 发挥模型的长处 ! 有针对性地解决问 题 % 例如在地下矿山设计方面 ! 需要数据模型的交互 操作功能 ! 显示矿体和品位分布的现有开拓 " 回采 " 断层面情况 ! 结合三维可视化环境地下条件 ! 快速地 进行矿山设计修改 % 矿山三维软件中 ! :.;,&.<=> 可以 人工交互操作单个块体 ! 进行露采境界和开拓运输系 统的优化设计 % ?0>01.;, 露天矿山设计模块能够快速 精确地生成露天坑设计 ! 并可在 @? 交 互 式 环 境 中 进 行修改 ! 并且将相关分析快速返回到 真 实 的 @? 模 型 中 % AB3*0; 在 @?!"7 的基础上进行块段建模 ! 用克立 金法确定各块段中的品位或质量参数 ! 可以用于地质 工程 " 测量工程 " 采矿工程 " 地震分析等方面的数据 处理和分析 % !!# 三维可视化 矿山的三维可视化主要包括 & 三维复杂景观的模 拟 ! 三维数据场的可视化 ! 虚拟矿山现实 % 9 ’ 三维复杂景观的模拟 % 矿山地面及井下存在 着大量复杂的三维自然和人工景观 C 对三维复杂景观 的模拟是 ’(& 的基本功能 % 复杂景观模拟的基本思想 是 & 通过造型过程获得自然客体与人为结构的几何描 述或过程描述 ! 通过位置 " 视点和场景的交换 ! 依据 特定的显示技术 ! 展现出描述对象的结构和细节 % 目 前 ! 复杂景观的造型技术包括几何造型 " 体元造型和 分形造型 @ 种 % 几何造型 " 体元造型和分形造型的综 合应用是模拟复杂景观的必然要求 % 矿山 ’(& 中三维 景观的模拟应以造型技术为主 ! 在三维数据结构的支 持下进行 % 其中几何造型的实现可以采用三维矢量数 据结构 ! 体元造型的实现则可以使用三维栅格或八叉
精度高 ! 代价小 ! 周期短 ! 外业量小等 " !!# 决于三维空间数据管理 数据管理是 !"#$% 的基础问题 # 很多国内矿业部 门 已 经 使 用 一 些 信 息 系 统 # 如 ./01234! ./0#$% 和 ,#$% 等 # 他们的数据存储与管理大多采用传统方式 # 即采用文件方式存放图形数据 # 数据库存放属性数据 # 图形数据和属性数据是通过索引或关键字松散结合 &&’" 这样的数据管理方式存在两个主要问题 ( 5 $ 无 法保证图形数据的处理 ! 更新速度以及空间数据管理 的 可 靠 性 ) *$ 很 难 实 现 钻 孔 数 据 ! 地 震 解 释 数 据 ! 测量数据 ! 地形数据 ! 监测数据 ! 重力数据 ! 磁力数 据等多源三维信息的集成和共享 " 要 解 决 上 述 两 个 问 题 ’ 要 从 !"#$% 的 数 据 管 理 入 手 # 根据 6072#$% 规范 # 制定元数据标准 # 将三维几 何数据 ! 拓扑关系和属性数据全部存入 "8.% 中 " 69" /:;7 ! $8."8*! $2349<1=等"8.%已经改进支持存储和 管理空间二维几何属性数据 # 具有空间数据类型和空 间操作功能 # 从而大幅度提高空间数据的处理速度和 空间数据管理的可靠性 " 不仅支持由 6#> 定义的几何 功能 # 并且有更多的功能 &?’" 但是 # 6#> 的规范目前 只 支 持 二 维 # 尽 管 目 前 6072#$% 协 会 与 $%6 一 起 在 制 定复杂要素以及三维几何要素的规范# 但在主流的 "8.% 中空间数据类型也基本上是二维数据类型 " !!$ 三维空间数据建模 数字矿山是典型的多维动态巨系统 # 要对其进行 抽象与表达 # 就要研究对复杂地理现象能够进行动态 描述和实时表达的时空数据模型 # 揭示现象 ! 事物间 的本质联系 " 在三维数据模型方面国内外已经进行了 很多详细的研究 # 提出了各种三维数据模型 " 有许多 文献已经对空间建模方法进行了系统评价 # 一般 # 可 以将数据模型分为面模型 ! 体模型和混合模型 目前 # 在矿山领域应用比较有代表性也比较实用 的数学模型是类三棱柱的三维混合数据模型 &@’" 其特 点是 ( 5$ 能够精确描述点 ! 弧段 ! 面和体元 ’ 属于矢量 数据模型 " *$ 模型生成过程简单 # 所需数据量小 # 算法容 易实现 " !$ 能够有效表达空间点 ! 线 ! 面和体元拓扑关 系 # 便于对地质模型的交互操作 " &$ 通 过 -$A 的 边 界 约 束 实 现 了 对 断 层 的 控 制 # 也就是说将断层作为边界处理 " B$ C,-D体元内部属性非均质 # 可以对体元内部 进行纵向和横向的细分 # 分割为多个平行但不相交的 C,-D体元 # 直到体元内部属性均一为止 " -$AEC,-D 混合模型该模型 继 承 了 -$A 优 点 ’ 并 将 在 -$A #方向上进行了拓展 # 能够有效描述层状地下几 何体内部结构 # 针对层状地质模型建模效果较好 " 缺 点是不适于非层状地质体 # 数据量大 # 在建模方法 ! 空间索引! 模型简化等方面还需要进一步讨论和验证 "
收稿日期 !!""#$"%$&’ 项目来源 ! 北京市教委基金资助项目 !!""#$%&! "# 北京西 $ 北部山区矿山地质环境灾害调查与生态修复方案 %
万方数据
* (& *
地理空间信息
#%%& 年
得到增减 ! 删除和修改 " 针对矿山的 !"#$% 强调数据 实时更新 # 设计元数据标准体系 # 构建三维对象的拓 扑关系的空间数据库 " &$ 矿山信息的多源异构 " !"#$%是综合信息平台 的核心 # 不仅使得测量资料 ! 钻井资料 ! 物探资料 ! 水文资料 ! 地震资料 ! 化验资料多源地学空间信息集 成可视化’并且实现在该平台上的信息融合和共享 "
! !"#$%在数字矿山中的应用
目前# 面向地质矿山领域的!"#$%研究方面大量集 中在概念模型 ! 数据模型和可视化表达等方面 " 除了 以上研究 # 关键技术研究还应包括数据获取技术 ! 数 据管理和共享 ! 空间分析和分布式网络可视化等 # 这 些问题同时也是数字矿山面临的挑战性问题 %见图!$"
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!"#$% &’()! *+#, -(./0)! 1,$% 23’4.5647 %/$>?@A@BC D?E :FG )H <?I)J#K? 5BL@#)BM?BN FBO 497P QF"@NF* ,)#MF* RB@L?#I@NEP >?@A@BC /&&&3’P QS@BF & %$!@# >)#B? 7J#L?E FBO <?M)N? 7?BI@BC Q?BN?# )H ,JK*?F# 9BOJIN#EP 7S@A@FTSJFBCP &+&&&%P QS@BF $ 678’9:;’ " !KK)#O@BC N) NS? "F#N@KJ*F#@NE )H NS? M@B? @BH)#MFN@)BP NS@I F#N@K*? @BN#)OJK?O NS? F""*@KFN@)B )H 3U497 N) NS? O@C@NF* M@B? K)BIN#JKN@)BP FBO O@IKJII?O NS? V?E N?KSB@WJ? )H NS? K)BIN#JKN@)B )H U@C@NF*1M@B? FBO O@O I)M? #?I?F#KS )B NS?M$ <1= >(9?8 " O@C@NF*1M@B? & 3U497 & M@B? @BH)#MFN@)B
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