资源数字化绪论

1绪论

1． 1 数字矿山的提出

以计算机和网络通讯为核心的信息技术将人类带入了信息时代,信息技术和产品渗透到社会的各个领域,从政府的战略决策到企业的经营管理和生产工艺,再到人们的日常生活,无不受到信息技术的影响。各行各业和各级政府,在不同程度地享受着这一技术革命带来的果实的同时,也感到了它所带来的压力。于是,人们以千帆竞发的积极性,努力将信息技术应用到自己的领域,以便在这场席卷全球的浪潮中不致被淘汰,并取得快速发展。

数字Ｘ在信息技术的应用进程中,应运出现了许多与之相关的新

概念、新名词,“数字Ｘ”即为其中之一。1998年,美国副总统戈尔在题为《数字地球:展望21世纪我们这颗行星》的演讲中,首先提出了“数字地球”。“数字地球”在全世界得到了广泛的关注，围绕其开展的学术活动与研究工作逐步深入，取得了较大的进展。以“数字地球”为基础的“数字中国”、“数字长江”、“数字城市”、“数字土地”、“数字矿山”等等相继出现。简言之,“数字Ｘ”是将对象Ｘ的空间与属性数据实现数字化表述和应用。这里的数据是各种类型和形式的“广义数据”(如定量、定性数据;数字、文字、图片数据等)。“数字化”则是把对某一对象的表述转化为计算机能够识别、存储、传输和加工处理的格式,再以计算机为核心手段把对象进行各种方式的再表述(如电子地图、三维模型、电子表格等等)。实现数字化的最终目的是在更快、更广、更深、更直观的信息基础上实现科学决策(如政府部门的宏观战略策略、企业的营销决策、工程技术人员的方案决策等等),获得更高的社会、经济效益。“数字Ｘ”的具体内涵是什么以及需要什么样的系统加以实现,取决于对象Ｘ的具体情况。

1998年10月，江泽民在接见两院院士时，提出了构建数字中国(Digital China，简称DC)的战略构想，并与各位院士研讨实施DC的行动计划。根据国家“十五”计划对企业信息化的要求，利用信息化带动矿山等传统企业。我国传统的矿山企业是劳动密集型企业，信息化很低。在知识经济的冲击下，企业内部重组和外部信息网络的结合就显得十分紧迫。

1999年，中国矿业大学吴立新教授基于矿山GIS (Geographic Information System)提出T“数字矿山”(Digital Mine，简称DM)概念，并组织、发起各方面的学者讨论构建“数字矿山”的计划，DM的科学研究与技术攻关已成为当前采矿学科的重要科研方向。

“数字矿山”是“数字地球”的重要组成部分，从学科角度讲，也称

“矿山系统数字学”。在数字矿山科学技术研究中，我们的注意力和想象力不仅应聚焦在如煤田地质、井田开拓、井巷掘进与支护、采煤方法、矿山机械、电器与自动化、通讯与安全和矿山其它生产系统等技术工艺层次上，还需要从宏观战略上放眼国际矿山科技发展和世界潮流的大趋势;否则，我们在矿山科学技术、安全管理和决策等方面将全面地陷入被动

我国矿山目前面临着越来越尖锐的挑战，如矿山的资源环境问题、矿山系统内部各子系统结构和功能的局限性问题，矿山有限的人力、财力、物力资源的优化问题、矿山的可持续发展问题等。解决这些问题，数字矿山提供了一个新的思路;因此，要从矿山可持续发展、安全、高效的需要和矿山科技发展战略的高度来看数字矿山建设的必要性和紧迫性，将“数字矿山计划”尽早提到日程上来。

数字矿山的主要研究内容包括矿山科学技术发展战略、共享矿

山数据资源、矿山可持续发展战略、矿山经济发展、矿山安全和矿山科学技术创新的需要等，它把关于矿山系统的原始数据流转换成可以理解的信息，转换成具有矿山经济价值的知识。这种数据不仅包括矿山系统的高分辨率的影像、数字矿图，还包括矿山经济、社会和人口的信息，其作用和意义主要体现在以下几个方面:(1)将改变矿山的生产和生活方式，在矿山设计、施工、开采、安全、管理、教育、可持续发展、土地利用规划以及科学决策等方面产生广阔的社会和经济效益，促进大型产业的增长，提供很多的产业机会和安全预测及决策管理服务等;(2)为矿山系统数字学开创了科学实验条件，使过去认为不可能进行且结构太复杂的矿山系统的过程实验成为可能，为矿山科学技术的发展提供了强大的动力;(3)使矿山规划管理具有更高的效率、更丰富的表现手法、更多的信息量、更高的分析能力和准确性，从而提高矿山生产和管理的时效性、有效性、资源优化配置水平、综合实力，促进矿山的可持续发展，并在有准确坐标、时间和对象属性的多维虚拟环境中进行规划、决策和管理，在处理矿山复杂系统问题时帮助人们更好地建立全局观念和模拟直观感。

1． 2 数字矿山概念

数字矿山是数字地球在矿山开发中的应用。所谓数字地球，我们可以从

两个层次上来理解。一个层次是将地球表面每个点上的固有信息（与空间位置直接有关的相对固定的信息，如地形、地貌、植被、建筑、水文等）数字化，按地理坐标组织成一个三维的数字地球，全面、详尽地刻画地球本身；另一个层次是此基础上再嵌入所有相关信息（即与空间位置间接有关的相对

变动的信息，如人文、经济、政治、军事、科学技术乃至历史等）组成一个意义更加广泛的多维的数字地球，为各种应用目的服务。

数字矿山的特征与数字地球是一致的，只是尺度和范围上不同。所谓数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型,描述矿山中每一点的全部信息,按三维坐标组织，存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段。使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。因此，我们同样可以从两个层次上来理解数字矿山。一个层次是将数字矿山中的固有信息（即与空间位置直接有关的相固定的信息，如地面地形,井下地质、开采方案、已完成井下工程等）数字化，按三维坐标组织起来一个数字矿山，全面、详尽地刻画矿山及矿体；另一个层次是在此基础上再嵌入所有相关信息（即空间位置间接有关的相对变动的信息，如储量管理、机电管理、人事管理、生产管理、技术管理等等）组成一个意义更加广泛的多维的数字矿山,更好的开发建设矿山。

近年来许多矿山采用了数字化技术获益匪浅，一旦将矿山资料数字化后，原来传统的资料生成和管理方法都获得“革命性地改造”，以准确、实时的数字化资料管理方式有效地推动技术的发展。数字矿山的潜能也是巨大的：①虚拟矿井可以在矿山设计、建设开采过程中，摸拟三维矿井条件，进行有效地表述，不再要求非亲自深入井巷工作面，办公室内就可触摸工作面矿床，不再非要矿井建设成后再去体验，“矿井未建先下井巡视一番”已是可能，可以把矿井建设得更科学合理。②技术研讨生产中的技术管理往往要反复进行多方案对比，当前的方式是召开论证会的方法。方案不可能太多，人员参与也有限，如果一个技术问题在互联网上进行研讨，可以酝酿的更充分。对技术问题的认识将很深刻，专家可以来自全世界。并可以对研讨对象进精确刻画。③机电管理如果以上两种应用还是第一个层次，“嵌入”机电设备的数据体，将是第二层次的数字矿山。设备处于数字矿山中的何种位置，发挥着何种作用，设备状态如何，谁在进行操作，如何使设备在矿山中获得最佳配置。这些问题可以通过数字矿山中的专业软件进行评估。④人事管理人事管理可以“嵌入”数字矿山中，从而可以实现扁平化、透视化。矿山中的人力资源分布，各种人员的流动性图表，获得最佳劳动力组合。财务管理、营销管理也可以“嵌入”数字矿山中。数字矿山的作用是不可估量的，对矿山建设的推动是巨大的，数字矿山是矿山建设的必由之路。

1．3数字矿山国际动态

1.3.1 数字矿山原型：遥控采矿