数字技术与应用
3DGIS技术在数字矿山中的应用
张延虎
(山西省大同煤矿集团公司四台矿山西大同037007）
·应用研究·
摘要：利用3DGIS技术把矿山现有的固有信息和动态信息，通过可视化(二维失量图和三维楼型)的方式来表达，处理、共事，并提供专业分析基础库，为煤矿安全生产打下坚实基础，板大增强矿并的抗灾能力，从根本上改变全矿的安全状况。
关键词：数字矿山3DGIS矿山信息
中图分类号：P208
文献标识码：A
1、概述
2DGIS是基于抽象符号的系统，不能给人以自然界的原本感受，与2DGIS相比，3D GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受，现在3DGIS技术发展越来越成款，使得应用此技术实现数字矿山成为可能。数字矿山就是一个矿山范围内以三维坐标信息及其相互关系为基础而组成的信息框架，并在该框架内嵌人我们所获得的信息。以煤矿地测系统、井巷系统，采掘工作面，井下供电系统、运输系统.通风系统、给排水系统、避灾路线系统、提升系统、选煤系统等矿井生产系统为核心业务，以数据集成、融合、共享为原则，按照数学矿山的概念和发展自标，站在煤矿管理者如何使用信息的角度，把煤矿信息划分为固有信息和动态信息两个层次，固有信息包括以地测信息为基础的巷道信息，煤岩层等地质信息：动态信息包括生产过程中产生的矿井环境信息，设备信息。人员信息等。系统从实现这些矿山基础信息的数字化开始，在分析煤矿生产系统各专业子系统信息的发生过程的基础上，集成融合不同来源的固有信息和动态信息，以构建空间信息和监控信息两个基础数据中心和一个矿用对象管理库为核心，在3DGIS技术支撑下，将矿并基础信息通过可视化(二维失量图和三维模型)的方式来表达、处理、共享，并提供专业分析基础库，制订面向第三方的标准数据接口，为矿并业务应用系统开发提供便捷的基础方法，为实现更高基次的企业生产经营管理信息化打下坚实的基础。
2、系统组成
3DG[S数字矿山基础信息平台是由服务端、网络、客户端组成。(1)服务端：硬件由服务器和"USB狗"组成，服务器中安装的程序包括：Oracle数据库一服务端.通风网络解算WebService解算包：其中Oracle数据库一
图1
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文章编号：1007-9416(2011)01-0050-01
服务端是平台使用的数据库运行的载体，提据，生成地面建筑物或地标的外边沿线，然
后根据实际或规划的层高生成地面建筑物
供数据存储的服务，通风网络解算WebServ
ice解算包，是平台运行通风网络解算功能的部件，为用户提供通风网络解算的服务；“USB狗“是平台运行的钥匙，可以保证10用户同时使用平台。(2)光纤网络：由光缆、光纤信号收发器组成。为平台提供网络服务，建立起服务端与多个客户端的连接。(3)客户端：由一个定制的图形终端主机组成。该主机内安装有3DGIS数字矿山基础信息平台的3个软件包：企业管理器、空间数据采集器、企业应用平台，以及Oracle数据库一客户端，其中，平台的3个软件包可以帮助用户建立与三维地理信息系统相结合的数字矿山： Oracle数据库一客户端，是图形终端主机使用服务器数据库的工具。
3、3DGIS在数字矿山中所能实现的功能（图1）
(1快速真实再现矿山三维景观。根据现有的巷道信息，煤岩员等地质信息以及生产过程中产生的矿并环境信息，设备信息、人员信息等相关属性数据，并对现状进行实际考察，使用软件大量生成及用3DMAX个别建模的方式，快速真实再现矿山三维场景及矿井生产的实时状况。(2)三维场景实时操作。可利用3DGIS平台方便的对三维场景进行各种操作：包括场景放大、缩小、移动、旋转，可直接使用工具实时操作，也可通过设置参数来实现，(3)属性信息快速查询。利用3 DGIS自身所带的数据库系统一Oracle可方便快捷地管理各种矿山的相关信息，并能按各种给定条件进行查询检索，从而方便快捷地获取用户感兴趣的各种信息。(4)键盘操作控制漫游。可根据自己的需要，通过设定键沿任意路线，任意方向前进，后退，并可实时改变视角，视野、视距，飞行角度和高度等。(5)任意给定线路的三维飞行。可以根据需要，预先设计好线路，并设定好相关参数（包括视角.视野、视距.飞行高度、速度等)，飞行时观察者的视线就会沿着设定好的线路走，在飞行过程中，还可实时改变各种参数。(6)数据的采集与维护。在3DGIS数字矿山基础信息平台上，可方使的实现并下各个系统数据的采集、更新与维护。
4、关键技术
4.1三维场景建立
(1)地面系统的生成。导入CAD规划数
数字术与应用Digital technologyand application 方方数据
或地标。为了使建筑物更加逼真，而且又要保证数据量不致过大，于是采用了在建筑物或地标外表面贴加纹理的方法。(2)并下系统的生成。根据导人的CAD数据，确定各巷道的边沿线，生成空间的立体块、注记符号群、注记区域等，并给其表面贴加合适的纹理生成各种通真的巷道，另外还可添加注记点，给其附上相应的属性，使得其与符号库中的符号相关联，实时谊染时即可调用符号库中的符号，从而快速生成各种巷道中的设备设施。(3)符号库的生成。调用符号库中的符号可以快速生成各种设备设施。符号库包括纹理库，材质库、符号库和线型库。其中符号库中的符号除了可以在3DGIS平台上生成以外，还可以导人3DMAX模型；纹理库可以直接导人位图并可进行编辑，材质库中的材质通过各种光色组合生成：线型库可以通过设计线的横断面并在其他各面上贴加纹理或材质生成各种线型，面且可以在线型上添加各种符号共同组成线型。(4)三维场景合成，3DGIS属于专业的数字矿山基础信息率台系统软件，数据是按文件和层存放的。不同的数据类型存故在不同的文件和层中，这样组织数据使于数据的管理和维护，可以有选择的打开或关闭特定某些文件和层，也可以控制文件和层的可编辑状态，以免在修改某层数据时误修改了别层的数据。所有的这些文件和层的数据帮建好后，再在同一个场景下同时打开所有的文件和层，然后对不适当或不协调的地方稍加调整，即可生成最终的三维场景，
4.2人机交互
由于三维操作是利用虚拟技术对景观进行可视化查询、分析的最基本手段之一因此要求用户对系统有较强的控制能力，在任何时候用户都能够根据需要方便，快捷、精确的调节观察参数。为满足这种要求，软件可以方便的使用键盘控制在三维场景中任意的飞行。
5、结语
数字化矿山系统的实施，将矿井原有的基础数字信息通过可视化的方式表达出来，使非专业人员也能对矿山系统一目了然，使得人们对各个系统有一个直观的理解。为煤矿的安全生产打下坚实基础，极大增强矿井的抗灾能力，从根本上改变全矿的安全状况。