萨三维VRMine8实施方案

数字刘庄煤矿

三维基础模型建设实施方案

2008年5月9日

三维实体建模是“数字矿山”的基础工作，它至少承载着二项重要内容：实体几何形态、属性和相互关系描述；为煤矿的生产、安全和管理提供基础地理信息。三维实体建模工作的主要内容包括：

1.地质体描述：表达人们对矿床自然赋存状态的认知，是勘探和生产各阶段

勘探和地测部的工作成果的积累，也是进一步各项生产工作的基础。

2.巷道和工作面描述：表达采掘工程和生产现状。

3.主要掘进、开采、通风、排水和运输设备和关键安全控制设备的描述。

4.建模的目的除了几何描述和观察的直观之外，为矿山地测、通风、开采、

调度、机电、运输、防灾、排水等各项工作的基础数据和消息来源。

5.注重实用，能够为日常工作（如：生产调度、安全监控）服务。直接服务

于煤矿的安全生产和生产。

三维实体模型是“数字矿山”的基本几何表述，是“数字矿山”的最重要的核心部分，所形成的系统是搭建“数字矿山”中其他专业系统的基础平台。1、本项目领域科技现状

1．1 国外

在国际上，加拿大、芬兰、瑞典等国家，围绕采、掘、运矿山生产流程，在矿山信息网建设、技术信息适时管理、新机械应用与自动控制等方面制定了长远发展规划。在专业系统应用方面，西方矿业界早在20世纪70年代初就将CAD 技术应用于地质、矿业领域；80 年代末，随着三维地质建模和可视化理论和技术的发展,推动了矿山计算机辅助地质建模技术，一大批具有三维地质建模功能的地质采矿软件被开发应用。90 年代中后期, 三维地质采矿软件逐渐成为矿山专业软件的主流。国际著名的地质采矿软件公司相继开发了专业三维软件, 主要有GOCAD、TerraCube、EarthVision 、SPARC 、Supac 、GeoDepth、GeoCom 、GeoSec 3D、2D&3D Time—Depth Mapper、StratModel、IntegralPlus、MineScape、MineSoft 、Vulcan、DataMine、Medsystem /Mine2、Sight, whittle、MicroMine、ICAMPS和LYNX等。

总体来看，国外的地质和采矿类软件大部分有着较高的建模自动化程度、较好的三维表示能力并各具特色。但建模的高度自动化实际上是这些软件在地质建模的瓶颈，阻碍着其地质建模的进一步发展。个别软件，包括我国政府承认其

储量评估方法的软件水平一般，建模粗糙、实用性很差。

受其可操作性、实用化程度的限制，受开采地质条件、生产作业习惯、成图自动化以及价格等因素的影响，国外的地质和采矿类软件在国内并没有得到很好的推广应用。

1．2 国内

从发展阶段来看：国内的矿山计算机应用主要有两个阶段，第一阶段是80年代到90年代末，国内的地测计算机应用主要是一些基本和简单的数据库管理系统和MicroStation、AutoCAD、MapInfo二次开发，其目的是地测图件的计算机化；第二阶段是近几年的广泛和系统的应用。矿山各专业部门都开发和应用了相应的专业信息管理系统，并形成了一定的信息化规模。生产领域有煤矿地测信息系统、复杂地质条件综合保障系统、采矿设计系统、机电运输管理系统等；安全领域有通风安全信息系统、安全监测实时预警系统及井下人员跟踪识别救护系统等；管理领域则开发了煤矿ERP系统、设备管理系统等。

目前、国内的三维系统研发已经起步，开发的技术途径有两种：一是在已有的三维平台上二次开发（如：3DMax）；二是自主平台（如：灵图的地面模型）。但真正能够实用并可以应用于煤矿的产品，目前只有西安集灵信息技术有限公司的CGis3D。

1．3 现状

随着煤矿经济形势的好转，近年来煤矿信息化建设有了长足的发展。许多煤炭企业已将矿山信息化改造和数字矿山技术作为科技发展战略中的重中之重，并将宽带网建设、矿山基础信息数字化、煤矿地测信息系统及其它煤矿生产专用软件的开发作为当前工作的重点。但三维的现状是：

①国外的三维软件界面和例子可以很漂亮，但实用化程度并不高。

②以3DMax等通用的平台二次开发的结果就是构建了一个很漂亮的模型，这些模型也能与监控和生产控制系统进行联接，但这些模型或系统却只是一个“死”模型、“死”系统，几乎不能有任何的实际应用。

③灵图的地面模型解决了海量存储问题，但“她”只局限“地面”，更不能表达地质体。

④CGis3D虽然在三维光照效果上不尽人意，但在可操作性和实用性上达

到了很高的程度，系统除了可以满足地测、设计、通风等专业应用外，还可满足生产、调度、监控、办公自动化的需要。

2、研究目标和内容

随着国民经济的快速增长，能源的需求越来越大。生产能力的提高、设备的老化、地质体和地质条件的不确定性、生产和安全形势空前严峻、人员的不足、计算机技术的推广和普及，这些都要求我们必须将有限的人力资源、将更多的时间和精力放在具体的、不可替代的生产和安全上，而不是在一些计算机做到更好、更快的事情上。

2．1 项目研究的目的、意义

2．1．1 为煤矿各专业信息系统提供一个基础信息平台

以三维模型或地测信息系统为平台，整合设计、通风、机电、运输及其他生产、安全和管理系统，直接利用模型资料和图件，保持数据的唯一性，避免数据冗余，避免重复工作，统一操作平台和操作方式，可以充分利用现有资源，实现软、硬件和数据资源共享，降低系统的建设和后期使用与维护费用，提高系统利用率，提高煤矿信息化和管理水平。

地理信息的基础性决定了描述矿山实体信息的模型系统在煤矿各种信息系统中的基础、核心和平台地位。“数字矿山”的前提是地测信息化、矿山实体的三维模型化。

2．1．2 为煤矿各专业信息系统提供一个图形化、GIS化的信息平台

地理信息系统（GIS——Geographic Information System）以图形为基本的描述语言，除了可以表示和处理一般的信息，表示和处理信息的空间几何属性外，它还可以记录信息对象的时空和其他内外部关系并对之进行分析研究。

“数字矿山”就是采用计算机技术，用数字方式（数据库、报表、网页、图形、三维光照模型）来描述、展示、分析和控制矿井生产所涉及的各种实体对象，即以数字方式构造一个虚拟的矿井和其生产系统。它是对我们生产历史和现状的动态模拟和再现。

煤矿生产系统是以煤层为目的的，生产所涉及了各种实体对象皆与空间位置密切相关，如：