【精品】3DM关键技术

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1、3.数字矿山的关键技术3.1构建数字矿山的技术特征基于DM的定义，DM应具有以下六大特征：以高速企业网为“路网”、以采矿CAD(MCAD)、虚拟现实(VR)、仿真(CS)、科学计算(SC)与可视化(VS)为“车辆”、以矿业数据和矿业应用模型为“货物”、以真三维地学模拟(3DGM)和数据挖掘为“包装”、以多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障”和以矿山GIS(MG1S)为“调度”。DM的最终表现为矿山的高度信息化、自动化和高效率，以至无人采矿和遥控采矿。3.1.1以高速企业网为“路网”(net)DM的建设与矿山业务运行是以高速企业网为

2、基础，逐渐建立宽带、高速和双向的通讯网络，确保海量矿山数据在企业内部、省内与省际矿业网络M快速传递。同时，还必须与Nil(NationalInformationInfrastructure)与DC建设相协调，以利于矿山产品、经营等社会化信息在Internet±的快速传递，便于矿山信息的公众共享和产品市场的实时运作。因此，高速企业网技术是关键之一。3.1.2以MCAD、VM、MS、SC、AI与SV为“11J(vehicle)为满足不断扩展的矿山需求，必须开发适合不同用户层次、具有不同功能的矿山应用系统和软件模块，即需要制造多品种、多型

3、号的“车辆”：如采矿CAD(MCAD)、虚拟矿山(VM：VirtualMine)>采矿仿真技术(MS:MineSimulation).各类科学计算工具(如有限元、离散元、边界元和有限差分模型等EC)、人工智能(AI:ArtificialIntelligence)和3D可视化工具(3DVS:3DVisualisation)等。随计算机性能的不断提高和并行计算技术的釆用，矿山业主和技术人员不仅可以对采矿活动造成的地层环境影响进行大规模模拟与虚拟分析，而且可对矿工进行虚拟岗前培训，提高矿工的安全意识、防灾减灾能力和作业工作效率。3.1.3

4、以矿业数据和应用模型为“货物”(goods)DM的核心是数据仓库。DM数据仓库由两部分组成，就象人的左右心室：一侧为数据仓库，管理海量的矿山地物的几何信息、拓扑信息和屈性信息；另一侧为模型仓库，管理各类为矿业工程、生产、安全、经营、管理、决策等服务的各类专业应用模型，如开采沉陷计算、开采沉陷预计、顶板垮落计算、围岩运动模型、储量计算、通风网络解算、瓦斯聚集模型、涌水计算等。数据仓库所管理的海量数据与模型仓库所管理的矿业模型，就是可以被各类“车辆”在DM“路网”上运输的数字“货物”。3.1.4以3DGM和数据挖掘为“包装”(casin

5、g)为满足不同用户和不同目的的需要，必须对“数据与模型仓库”中的海量数据与模型进行相应“包装”处理，即进行数据与模型的过滤和重组。三维地学模拟(3DGM)是DM的技术核心之一。它是基于钻孔资料、地震资料、开挖设计数据及各类物探、化探资料，來建立矿山井口、矿体与采区巷道及开挖空间矢栅整合的真3D模型。在此基础上进行矿床地质条件评估、地质构造预测、精细地学参量半定量分析、深部成矿定位预测、矿产资储量管理、经济可采性评估、开拓设计、支护设计和风险评估等，从而辅助矿山决策，确保矿山工程的科学、可靠与安全。数据挖掘是利用基于知识的工程(KBE

6、)技术和人工智能，从DM中的海量矿山数据中为用户挖掘有用数据、获取决策信息，以及建立求解各类具体工程、生产、管理与经营等问题的应用模型，是DM的实用化工具。只有当DM能够方便、快速地从其数据仓库中提取用户所需的显式数据与模型，智能、快速地从其数据仓库中重新组织并产生用户所需的隐式数据与模型的能力时，DM的海量矿山信息才能被未经过特别培训的用户和各业务部门所共享。3.1・5以多源异质矿业数据采集与更新为“保障”（ensure）DM必须以测量（遥感RS:RemoteSensing.全球定位系统GPS:GlobalPositionSyst

7、cm>数字摄影测量DP:DigitalPhotogrammetry>常规地面测量NS:NormalSurvey和井下测量US:UndergroundSurvey等）、勘探（钻探、槽探、山地工程、地球物理物探、化探等）、传感（指各类接触式与非接触式矿山专用传感与监视设备/仪器采集系统，如应力传感、应变传感、瓦斯传感、自动监测、机械信号与故障传感、工业电视等）和文档录入（法规、法令、文件、档案、统计数据等）为综合手段，来建立精确、动态和全面的矿山综合信息采集与数据更新系统。只有实现了矿业综合数据的动态采集与快速更新，才能为动态时效的3D

8、GM与MGIS提供数据粮食，为遥控采矿或无人采矿提供信息保障。此外，还要在3DGM的基础上，基于统一的时空参照、元数据和编码，根据需要将上述多源界质数据进行有选择的融合和分类，形成无缝无斥的数据组织。3.1.6以MGIS为“调度”（a