3.数字化矿山的建模

二、三维矿山建模方法
• • 矿山建模是数字矿山的重要组成部分，建模范围主要包括地表、地物、建筑、植被等。 三维矿山定义：三维矿山是在测量、地质、采矿、选矿、安全等各个专业知识和技术资 料比较完备的基础上，结合相应软件建立起来的三维模拟图形，可以相当真实地立体展 示地表形态和生产现场实际情况，模拟再现生产现场的调度指挥。 三维矿山系统建模关键技术：主要包括三维地形的建立、三维模型和三 维景观的制作、 LOD 技术、虚拟现实技术、数据库建设与 三维管理软件开发等。 目前，矿山三维维建模及可视化的软件及方法很多，如何运用软件快速简便的进行建模， 已成为我们亟待解决的问题。
（二）三维建模基本步骤
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纹理采集与信息采集：相机采集数码照片；
工作流程首先对招标方提供的白模数据进行必要的处理，矢量数据生成统一格式( ARCGIS 的 shp 格式) ，地形数据 ( 等高线、高程点) 生成 DEM，正射影像( tif 格式) ; 然后分类型进行地形建模、建筑建模、植被建模等。 1）建模工具： 仿真建模工具———Creator、SketchUp 辅助建模工具———3DMAX; 数据转换工具———Deep Exploration; 数据提取工具———ArcInfo、AutoCAD 2) 地形建模 采用 专用设计软件，如Terra Vista 软件，导入建模区的 DEM，并导入对应区域的 DOM，以及河流道路等矢量数据， 生成 3 维地形( 包括河流、道路等) ，格式为 open flight，采用 Deep Explo-ration 软件，将其转换为 3ds 格式。 3) 建筑建模 4) 植被及其他复杂建模 5) 模型贴图
数字矿山建设是一个典型的多学科技术交叉的新领域，它涵盖了矿山企业生产经营的全过程。所谓 数字矿山是采用现代信息技术、数据库技术、传感器网络技术和过程智能化控制技术，在矿山企业 生产活动的三维尺度范围内，对矿山生产、经营与管理的各个环节与生产要素实现采矿 CAD(MCAD)、虚拟现实(VR)、仿真(CS)、科学计算(SC)、可视化(VS)、办公自动化等多技术高度 集成。从而将企业的安全生产与经营管理业务流程数字化并加工成新的信息资源，及时准确地提供 给各层次的管理者及时掌握动态业务中的一切信息，以做出有利于生产要素组合优化的决策，使企 业资源合理配置，从而使企业能够适应瞬息万变的市场经济竞争环境，求得最大的经济效益。
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数字矿山框架
2.生产过程的 控制 1.矿山海量、 异质、时空 数据库及分 析系统
3.生产过程安 全监控与预警 系统
4.信息快速 传输系统
5.矿山ERP系统
数字矿山建设总体框架示意图
问题：如何绘制图样？如何建模？ 矿山数字化的主要图样包括：平面图、剖面图、地质地形图、矿岩体三维仿真图等
解决方法： • 二维矿图的绘制：采掘工程平面图，地形图，矿区平面图等。可采用AutoCAD，专用矿图绘制软件 完成 • 三维模型的绘制：地形，煤矿设备，房屋，人员等。可采用3DMax，Maya，Solidworks， 以及其 他专门软件完成 矿山建模专用的有代表性的软件有： MapGis（武汉中地数码科技有限公司） 3DMine（北京三地曼公司） D-Mine（长沙迪迈信息科技有限公司）
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（一）三维矿山建模技术流程
1. 地形图绘制 利用 GPS 等先进测绘手段绘制地形图，主要包括: 平面控制测量、GPS 控制网测量、高程控制测量、图根控制测量、 全野外数据采集、地形图数据编辑、成果整理等。 2.三维地形的建立 利用高精度数字高程模型( DEM) 和数字正射模型( DOM) 或更先进的 三维建模模型建立三维地形，从而表达区域地 形地貌。 3.三维模型和三维景观的制作 矿区工业区和生活区典型地物的三维建模，主要包括永久性建筑及其附属物; 三维景观包括地面管线设施、道路及其 附属设施、植被、水系等。利用三维建模工具对以上地物进行基于地理信息和外业采集图片的三维立体建模，从而 用三维图表达真实的地物外观和整体结构。 4.信息数据库建设 建立信息数据库，其包含重点地区的矢量信息、属性信息和地标信息等内容，用于与相关地物的关联，点击地物时可 看到这些信息。 5.三维管理软件开发 进行三维软件的开发，包括创建和定制各种功能和菜单的界面。主要实现查询、量测、定位、规划、模拟现场、增减 建筑物( 授权) 等功能，并实现对三维地图内容的任意比例尺、任意角度浏览和对现场的管理。技术流程如图 1 所示。
模型建立
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纹理映射：
（三）矿体的三维建模方法
图3 数字高程模型DEM
数字高程模型DEM的表示和生成方法
• 数字地面模型（Digital Terrain Model, DTM）是地表形态 等多种信息的一个数字表示，其中的属性包括地形（x, y, z）、地貌、地物、自然资源、环境、社会经济等等信息的 定量或定性描述； 数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是表示区 域上地形三维向量的有限序列{Vi= (Xi, Yi, Zi) } Xi, Yi∈D是 平面坐标，Zi是（Xi, Yi）对应的高程，对于规则格网{Vi= Zi}；也称DHM( Digital Height Model) 4D产品：数字高程模型(DEM)、数字正射影像图(Digital Ortho image Map，DOM)、数字线划图(Digital Line Graphic, DLG) 和数字栅格地图(Digital Raster Graphic, DRG)等。前3D为国家空间数据基础设施（NSDI）的框架 数据.
CAD技术在矿山信息化中的应用
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数字矿山的概念及框架 三维矿山建模方法 数字矿业软件的应用 二维矿图的绘制 设计案例展示及应用系统开发
一、数字矿山的概念及框架
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1998年底，前美国副总统戈尔提出了数字地球（Digital Earth，DE）的概念，指出将各种与地球相 关的信息集成起来，可实现对地球的数字化、可视化表达，以及多尺度、多分辨率动态交互。 矿山信息化基本现状：（1）空间基础信息不足：由于中国矿山资源赋存条件的复杂性、地质勘探程 度的有限性、地质勘探手段的局限性，以及矿床资源与地质环境固有的不确定性影响，导致矿山可 获得并有效利用的地质矿产资源信息不足，尤其是数字化、可视化的空间基础信息所占比例相当低。 （2）信息孤岛现象严重：由于缺乏矿山空间数据集成与共享环境，导致包括地质、测量、传感在内 的各类矿山静态、动态数据分别管理、相互孤立，不能或难以进行集成、融合与共享利用。面对众 多的矿山信息孤岛，人们难以认识和发现不同数据之间的联系及其隐藏的有用信息。