三维可视化技术在地矿工程中应用研究

向昶吉

（中铝国际工程股份有限公司，北京 100000）

随着电子信息技术的迅速发展，三维可视化虚拟现实建模也日趋成熟，逐渐应用于地矿工程中，并以其直观、精准等传统方法难以比拟的优势获得了地质工作者的广泛关注[1]。由于现代化社会的快速发展对三维可视化技术的创新和完善要求迫切，地下矿三维可视化建模技术在全世界得到了日益广泛的应用。由于金属矿山地矿地势结构复杂，勘探环境简陋，传统方法难以保障工程运行的稳定性和准确性，因此需要结合三维可视化技术对地质信息进行最佳的勘查方法，通过对信息的获取和分析科学合理的对地质矿业开发等工作进行策划和指导[2]。基于以上原因，对三维可是化技术在金属矿山地矿工程中的应用流程进行设计，充分利用三维计算机图形的仿真技术对矿山地质体及矿山形态和分布进行形象的展示，以便快速获取矿区定位信息，有利于专家和工作人员对信息进行准确的分析和观察，从而增强地质数据的表现力和可用性，减少不必要的勘查步骤，简化工作流程，提高工作效率，为矿区开发的稳定评估标准提供了重要的参考依据。随着三维可视化理论与技术的成熟，必将在矿产勘探工程的施工过程中起到不可替代的积极的作用。有效解决当前金属矿山地矿勘查工程过程中常见的数据表达、分析与利用的难题。

1 三维建模的技术地下矿勘探流程

在对金属矿山地矿的地质体进行勘查检测的过程中，需要进行模拟的矿区地质结构及外部环境往往十分复杂，且无明显规律可循，因此传统的勘查方法对矿山分布规律的掌握仍存在一定困难，不能精准定位矿山，难以对矿区地质结构及其他数据进行准确分析。同时由于矿区地质结构复杂，缺少较为准确等问题，因此传统勘查方法对地质数据的获取十分困难，且准确率较低，造成了人力物力资源的严重浪费，极大的降低了工程的施工效率。

随着近年来电子技术的不断创新和发展，三维可视化技术逐渐受到地质勘查工程相关工作人员的重视，通过三维可视化技术可在最短时间范围内对矿区岩层分布、水文地质等信息特征进行精准的获取和直观的展现。由于金属矿山地矿的地质数据普遍存在较多的不确定性，导致三维模拟过程中原始数据离散系数、分布不均匀等问题。为解决上述问题对三维可视化虚拟现实仿真技术在金属矿山地矿工程中的应用流程进行设计，设计系统如图1所示。

如图所示，矿山勘查流程复杂，不同工序之间相互关联制约，严重影响矿山勘探开采系统的工作能力和效率，因此，在利用三维可视化技术对整个矿山的综合信息进行准确获取和科学分析的基础上，对矿山勘查开采中段生产采掘顺序进行优化，以便提高矿山开发的工作效率。三维可视化建模首先要对矿区资料信息的准确收集和整理，然后根据获取的信息建立数据库，以便对矿区信息进行合理分析和利用，并依此进行三维虚拟仿真模型构建。

结合三维可视化技术处理平台进行低下矿勘探工作可有效对金属矿山地下勘查信息进行直观形象的图像展现并进行保留，避免了传统方法难以对金属矿山进行精准检测分析的工作已难题。另外，三维图像处理方法设计简单操作方便，可有效解决传统三维图像处理方法中存在的信息误差，图像模糊等问题，并通过非线性函数三维仿真技术对图像分辨率进行改良和优化，快速对金属矿山勘探数据进行扩张和压缩并对图像信息进行选择性保留，避免重要信息的丢失和冗余信息的堆积。

图1 金属矿山地矿工程中的应用流程

2 三维可视化地下矿采掘方法

在矿山开发过程中要充分考虑施工过程的安全性，在保障系统精准高效运行的基础上设计出最佳的采掘进度计划，从而为矿山生产提供科学合理的指导依据，因此对矿体模型进行三维可视化研究是整个矿山勘探系统的基础和核心内容。结合矿体模型和地表模型数据进行分析，并组成组合模型，作为金属看山地矿工程的三维块体模型参考的基础，从而对工程施工过程进行合理的设计。

矿区信息数据库的建立不仅可以对矿区信息进行准确的掌握和分析，从而快速的进行三维仿真建模，同时也有利于为当地地质生产部门提供全面有效的地质信息数据，以便当地政府相关部门对工程管理情况进行掌控。该系统可有效提高矿区勘查开发的工作效率，精准定位工程坐标，测量矿区数据，获取矿山空间信息，具备实时数据查询、数据分析和数据输出等功能。以便根据地下矿区的基本特征信息，设计采掘进度计划编制，简化勘查开采程序，节省工程能源和资金的消耗。以三维可视化技术为基础对金属矿山地矿工程进行建模可充分满足对提高地下矿采掘进度和工作效率的设计要求。

金属矿山地矿的采掘过程主中要对各类工程施工项目进度计划进行科学合理的设计和有效编制记录。通过对三维可是化技术和数字采矿软件系统平台的有效结合实现了地下矿挖掘生产计划的编制系统的设计目标，从而全面实现了度金属矿山地矿储量间科学估算、准确测量、合理开采的设计目标，优化系统的设计层次结构，提高矿山勘查的方法向导，为地下矿三维可视化计划编制实现提供可靠的技术支撑。

3 矿山三维可视化模型应用优势

基于三维可视化技术对金属矿山地矿勘探工程进行数据采集，从而制定出科学合理的裁决计划编制，在对矿山地质进行准确的三维建模和精确采掘规划的基础上，以三维数字矿山软件作为系统运行依据，以矿山采掘生产工序、作业场地和人员设备的工作效率为约束，结合现代数学等理论和方法，对矿区地质结构等信息进行模拟和优化，通过三维可视化技术对矿体的内部性质和规律进行直观准确的描述，对金属矿山地矿结构建科学合理的分析，更加直观生动的对矿山地质体的空间形态的表达。

为了更加准确地对金属矿山勘探信息图像变化曲面进行检测，要避免对金属矿山地质信息进行直接追踪，以避免复杂的离散边缘信息，减少地质信息勘探的困难程度，从而避免误差。而三维可视化图像处理方可较好地对金属矿山地质勘探边界曲面信息进行重构，以满足边金属矿山界曲面模型的可视化处理方法。该方法可有效利用多媒体智能处理平台对三维图像边界曲面进行展示，以达到边界曲面的重构的可视化的目标。

在对矿区进行开发设计的过程中也可以利用三维可视化矿山地质模型可以对露天矿边坡工程进行任意剖切，从而在矿区开采初期阶段通过对三维模型的剖面图和工程平面图对矿区地质储量进行计算，并根据剖面图对边坡的整体边坡角等进行设计和分析从而指定开采计划。以避免工程进行中存在的潜在问题，有效地防治工程地质灾害，及时采取预防和治理措施。

采用三维可视化技术对矿区地质结构进行建模可精确采集量，专定位产工作场地、提高工作效率、设计科学的采掘进度计划，从而全面高效的完成矿山挖掘和开发工作，实现工程计划的经济适应性、可实现性和直观可视性，因此要积极推动三维可视化技术的完善和发展，促进三维可视化技术从单纯的地质建模走向生产设计和技术管理的必由之路。

4 结语

随着现代化科学技术的快速发展，三维可视化技术以其直观、形象、精准等优点在金属矿山开发过程中逐渐得到应用和普及，有效避免了矿区定位数据准确率较低等问题，大幅度提高了矿山开发的工作效率，减少了工程开发过车中的资源消耗和竞价损失。将三维可视化技术应用于金属矿山地矿工程中可精准快速地对矿区地质结构与采矿工程三维信息进行展现，从而帮助相关工作人员对矿区地质构造要素空间关系进行了解和掌握，保障对矿区开发步骤进行科学合理的分析和设计，并通过实验检测证实该方法全面实现了对金属矿山地矿储量间科学估算、准确测量、合理开采的设计目标，提高了矿山勘查的工作效率，为地下矿开发方法提供可靠的技术支撑。三维可视化技术作为对矿区开发的稳定评估标准提供了重要的参考依据。随着三维可视化理论与技术的成熟，必将在矿产勘探工程的施工过程中起到不可替代的积极的作用。

[1]荆永滨,孙光中,毕林．地下金属矿山三维可视化采矿设计研究[J]．金属矿山,2017，24(4)：132-136．

[2]刘永刚．基于三维可视化技术的矿山工程技术创新应用[J]．山东工业技术,2017，74(14)：120-121．