矿山测量数据处理与三维巷道建模方法研究

2015-07-27平顶山天安煤业股份有限公司勘探工程处河南平顶山467000

山东工业技术 2015年8期

张璐（平顶山天安煤业股份有限公司勘探工程处,河南平顶山 467000）

矿山测量数据处理与三维巷道建模方法研究

张璐
（平顶山天安煤业股份有限公司勘探工程处,河南平顶山 467000）

作为目前三维地理信息系统与数字矿山理论和技术发展的重要问题，计算机三维矿山巷道模拟是一种研究矿山巷道的模拟方式，可以对数字矿山建模方式进行有效完善，同时对MGIS理论及方法的应用起到推广作用，为商业化MGIS软件的开发与研究提供可靠的依据。本文主要对矿山测量数据处理和三维巷道建模方法的概况及矿山巷道三维模型的可视化方法进行了分析与探究。

矿山测量；数据处理；三维巷道建模

作为矿山地理信息系统的重要组成部分，矿山测量数据处理与三维巷道建模方法是否合理将对矿山地理信息系统的完善产生直接影响。现阶段，测量技术已成为矿区发展水平提升的重要保障，随着科学技术水平的提升，矿山测量技术逐渐呈现出自动化、智能化及信息化。作为一项复杂、工作量大的系统工程，通过健全矿区地理信息系统，可以多方面对矿山开采中的相关内容进行设计、研究，如数据、功能等，并对信息、地理等学科知识与技术进行综合利用，在其发展应用中矿山测量数据处理技术占有重要地位。现阶段我国矿山测量相关信息管理软件系统内，主体仍以制图为主，并没有形成完善的三维巷道建模方法，测量数据处理和巷道模拟合为一体的模块也没有完全形成，为此，相关部门必须重视矿山测量数据处理与三维巷道建模方法的研究，只有这样才能为国民经济的发展提供强有力的保障。

1 矿山测量数据处理与三维巷道建模方法的概况

随着社会经济的不断发展，矿山测量已经成为国民经济增长中的一项重要内容，矿山测量数据处理及三维巷道建模方式作为矿山作业中的重要内容，其测量数据是否精确将直接关系着工程的整体质量。测量中应对数据处理与三维巷道建模加以重视，只有这样才能确保矿山工程的质量。

1.1 矿山测量与数据处理

矿山测量是指对矿山各种工程的位置和几何要素进行测绘与测设，并对矿山开发过程中各种空间几何关系进行研究的一门应用技术。矿山测量的主要任务就是进行矿区井上、井下测量控制，进行矿用地形图与多种采掘工程图的测绘。并按照设计要求，在现场对每个采矿工作几何要素进行测设与检查监督。同时管理与监督矿产资源合理开发行为，对地表岩层移动与边坡稳定情况进行观测与研究，并进行采矿计划资料的编制与提供。

为确保矿山测量的精度，应在矿区进行地面控制网的建立，为各种测量提供可靠的依据。如国家控制点已设置在矿区内，可以通过插网、插锁等方式进行加密网设置，也可以进行独立网的设置。根据矿区面积对矿区首级网等级进行确定，一般情况下，二等应大于1000千米，三等则控制在200到1000千米之间，四等则应小于200千米。

测量数据处理是指通过相应仪器、工具、传感器等进行地球和其他实体之间空间分布信息数据的获取与反映。信息与干扰是所有观测数据的主要组成部分，数据采集的目的就是进行有用信息的获取，并平差处理采集到的数据。设计数据平差计算系统，可以为数据记录、保存与使用提供方便。常见的数据测量平差如表1所示。

表1 常见的数据测量平差

1.2 三维巷道模型的建立方式

（1）由长、宽、高组成的体域就是巷道，巷道具有相应的高度与宽度，但在巷道掘进过程中，其长度也会有所增长。在井下每个巷道内都应进行导线点的设置，导线点的坐标又被叫做三维坐标，因此，三维巷道建立的基础数据就是巷道内的导线点，巷道数据信息管理系统的设计与开发，可以对三维巷道的实时性与动态性进行实现，这个系统能够对导线的相关数据进行管理，如测量到的数据等，还可以平差计算井下导线。

（2）遵循矿山测量实际情况，对巷道数据特点进行分析，首先，矿山设计与测绘工程是掘进巷道数据的主要来源，应确保这些数据的真实性与准确性。其次，伴随巷道掘进工作的不断深入，导线布设必须随之进行，并始终沿着巷道进行，并通过导线网测量对井下巷道布设情况进行简单勾画。再次，伴随巷道掘进工作井下测量也随之开展，选用导线方式进行井下工作测量中，其测量精度可以控制到巷道某个特性。最后，因三维坐标存在于测量导线点，则可以测定点的位置，通过巷道断面形状也可以对其空间形态进行确定。

2 矿山巷道三维模型的可视化方法

我国计算机应用领域在不断拓展中,计算机的三维矿山巷道模拟，可以完善三维地理信息系统，并为其建立提供可靠的理论基础，由此可见，矿山巷道的模拟研究,能够逐步的实现MGIS理论的应用发展。作为支持用户判断与理解的一种方式，可视化可以对人脑印象构造过程进行仿真，也就是通过计算机图形、图像技术与方式的应用，把科学计算过程中出现的计算结果进行图形、图像信息的转换，并对其进行观察与模拟。可视化包含多个方面的内容：计算机图形学、图像处理等。

静态可视化可以通过具有真实感的图形或图像进行展现，应对静态目标加以重视，做好处理工作。通过计算机图形学技术的应用，可以达到静态数据可视化的目的。在虚拟现实技术应用中，动态可视化的展现方式集中在空间目标动态与交互式的操作，利用VRML 与Java可以实现动态过程可视化的发展。该技术以DEM为基础数据，实现动态、静态有效结合的地形三维可视化表达，并利用先进计算机技术通过三维立体图的方式，对DEM描述地形进行最大限度的体现，并遵循相关规定，将三维地形的两种可视化，如动态、静态进行充分融合，通过数学方式的应用，进行三维场景几何描述的建立，并将其得到的数据信息传送到计算机里面。因场景几何描述将对图像绘制的效率造成极大的影响，为此应确保数据描述表示的合理性与高效性。