由原始地形面創(chuàng)建DTM表面模型過(guò)程中3 D Mine礦業(yè)軟件的應(yīng)用

劉 李， 張 利 梅， 鄧 棚 文

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

萊比塘銅礦工程位于緬甸聯(lián)邦西北部實(shí)皆省(Sagaing)南部，距該省最大的城鎮(zhèn)蒙育瓦(Monywa) 約5 km。礦區(qū)地理坐標(biāo)為：北緯22°07′，東經(jīng)95°0′。

萊比塘銅礦位于兩山包及中間溝谷之下，為隱伏礦床；礦床處于沉降帶的內(nèi)火山弧上，產(chǎn)于欽敦江沖積平原西側(cè)的晚第三系火山碎屑巖和晚期的安山巖-英安巖體內(nèi)，為斑巖銅礦經(jīng)風(fēng)化淋濾和次生富集作用形成的高硫化型銅礦床，整體呈一個(gè)長(zhǎng)約2 200 m、寬1 400 m、頂面平整的金元寶型。

礦區(qū)范圍地勢(shì)較低(海拔75～325 m)，植被發(fā)育，主要為低矮灌木和草類植物；基建剝離時(shí)間為17個(gè)月；生產(chǎn)期服務(wù)年限約32 a。鑒于項(xiàng)目具有施工面域廣、工期長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)處理工作量大的特點(diǎn)，項(xiàng)目部在市場(chǎng)開發(fā)前期引進(jìn)了3D Mine礦業(yè)軟件，該軟件在功能及設(shè)計(jì)上與常用的工程制圖Auto CAD技術(shù)通用且操作簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)3D Mine三維圖形與Auto CAD二維圖形的相互轉(zhuǎn)換，給礦山前期規(guī)劃帶來(lái)了極大的便利，同時(shí)也改變了大部分管理人員對(duì)三維軟件的認(rèn)知，提高了工作效率。筆者對(duì)軟件的應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)。

2 3 D Mine礦業(yè)軟件

近幾年，國(guó)家對(duì)計(jì)算軟件研發(fā)的大力投入涉及各個(gè)方面，其中工程領(lǐng)域不斷開發(fā)出更加方便、簡(jiǎn)潔、實(shí)用的專業(yè)工程軟件，3 D mine三維軟件就是其中的一款，主要應(yīng)用于大型礦山測(cè)量、礦山地質(zhì)、采礦和生產(chǎn)管理[1]等方面。

3 D Mine礦業(yè)軟件已越來(lái)越多地被應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)、地勘、礦山建設(shè)等方面，主要是因?yàn)? D Mine軟件具有許多傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)軟件不具備的優(yōu)勢(shì)，且目標(biāo)數(shù)據(jù)建立使用三維可視化基礎(chǔ)平臺(tái)[2]，已逐漸成為發(fā)展的趨勢(shì)。

3 D Mine礦業(yè)軟件具有的基本特點(diǎn)包括：二維和三維界面技術(shù)的整合、結(jié)合Auto CAD通用技術(shù)[3]，方便實(shí)用的右鍵功能、快捷編輯和提取相關(guān)信息、剪切板技術(shù)的應(yīng)用，使Excel、word以及data數(shù)據(jù)能夠與圖形直接轉(zhuǎn)換、快速采掘帶實(shí)體生成算法以及采掘動(dòng)態(tài)調(diào)整、爆破結(jié)存量的計(jì)算和實(shí)方虛方的精確計(jì)算、多種全站儀的數(shù)據(jù)導(dǎo)入和南方Cass軟件的兼容等。

3 礦區(qū)原始地形數(shù)據(jù)的整理與匯總

在萊比塘礦區(qū)原始地形建立可視化三維DTM表面模型的操作中，礦區(qū)的原始數(shù)據(jù)點(diǎn)位有幾十萬(wàn)個(gè)，需要根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際情況對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)劃分區(qū)域進(jìn)行處理，否則數(shù)據(jù)量過(guò)大容易導(dǎo)致電腦死機(jī)，工作效率降低。鑒于這種實(shí)際情況，我們將整個(gè)萊比塘礦區(qū)的原始數(shù)據(jù)劃分為5個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

在建立模型前，必須對(duì)測(cè)量的原始數(shù)據(jù)文件進(jìn)行整理，去除重復(fù)及錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，并對(duì)部分區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)加密處理[4]；在處理數(shù)據(jù)時(shí)，特別需要注意的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以免出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

首先，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域劃分，并對(duì)高程點(diǎn)及點(diǎn)位屬性進(jìn)行匯總編輯。其中的道路數(shù)據(jù)必須進(jìn)行單獨(dú)處理，對(duì)道路路面數(shù)據(jù)及道路開口數(shù)據(jù)分別編號(hào)建立圖層數(shù)據(jù)，導(dǎo)入3 D Mine礦業(yè)軟件進(jìn)行圖符繪制和三維效果操作并對(duì)局部圖形加密后再修改完善。

其次，對(duì)原始數(shù)據(jù)較大的自然坎及人工坎，包括坎上和坎下分別進(jìn)行標(biāo)識(shí)，用KS及KX進(jìn)行數(shù)據(jù)編號(hào)建立圖層，同時(shí)對(duì)原始點(diǎn)進(jìn)行屬性編輯，導(dǎo)入3 D Mine礦業(yè)軟件，進(jìn)行圖符繪制和三維效果操作，并對(duì)局部圖形加密后再修改完善。

三是對(duì)礦區(qū)的整個(gè)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行地面建筑和河流、田地、管道、通訊、電力等進(jìn)行屬性編輯及圖面繪制，分別建立圖層和數(shù)據(jù)庫(kù)，并用專用符號(hào)進(jìn)行繪圖并保存。

最后調(diào)入礦區(qū)邊界線，進(jìn)行全面的整理匯總，并對(duì)圖進(jìn)行修正合并，匯總整理并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，將其轉(zhuǎn)換成3 D Mine數(shù)據(jù)格式。

4 3 D Mine礦業(yè)軟件三維建模數(shù)據(jù)的導(dǎo)入

將已經(jīng)整理好的原始數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入3 D Mine數(shù)據(jù)。在該項(xiàng)目中，導(dǎo)入數(shù)據(jù)常用的方法主要有文本導(dǎo)入、南方Cass數(shù)據(jù)導(dǎo)入、Auto CAD圖形導(dǎo)入等三種常用格式。

導(dǎo)入數(shù)據(jù)前先進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。導(dǎo)入類型：高程點(diǎn)導(dǎo)入時(shí)，高程顯示類型包括點(diǎn)標(biāo)記和高程標(biāo)記兩種方式；文字高度和小數(shù)數(shù)位：以高程標(biāo)記導(dǎo)入高程點(diǎn)時(shí)，文字標(biāo)識(shí)高度和小數(shù)顯示位數(shù)；打印點(diǎn)屬性：以高程標(biāo)記導(dǎo)入高程點(diǎn)時(shí)，將點(diǎn)屬性以文字形式顯示出來(lái)；標(biāo)注顏色：以高程標(biāo)記導(dǎo)入高程點(diǎn)時(shí),文字顯示的顏色；自動(dòng)連線：以點(diǎn)標(biāo)記方式導(dǎo)入高程點(diǎn)時(shí)，高程點(diǎn)之間以字段為依據(jù)，配置設(shè)置的代碼和顏色，自動(dòng)連接成線；抽稀高程點(diǎn)：對(duì)導(dǎo)入的高程數(shù)據(jù)按照距離進(jìn)行抽稀等。

(1)導(dǎo)入文本。將文本數(shù)據(jù)導(dǎo)入3 D Mine礦業(yè)軟件時(shí)，特別要注意選擇文本里與X、Y、Z對(duì)應(yīng)的列以及分隔符(如X,Y,Z)，坐標(biāo)順序不能錯(cuò)(如Y、X、Z)，不然就顯示不出文本數(shù)據(jù)結(jié)果，且無(wú)法生成實(shí)際的三維可視化模型。

(2)導(dǎo)入Cass文件。在導(dǎo)入前將數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，點(diǎn)的格式是(001,,X，Y，Z)，并將文件保存為*.dat格式，格式錯(cuò)誤將無(wú)法導(dǎo)入3 D Mine礦業(yè)軟件進(jìn)行操作。

(3)導(dǎo)入Auto CAD圖形文件。AutoCAD圖形文件在導(dǎo)入前必須進(jìn)行圖形整理，并對(duì)點(diǎn)線賦三維數(shù)據(jù)，力求圖面整潔、尺寸正確，方可導(dǎo)入3 D Mine礦業(yè)軟件進(jìn)行可視化操作。

5 建立3 D Mine DTM表面模型并保存

3 D Mine DTM表面模型：主要有開放線生成的DTM表面模型和高程點(diǎn)生成的DTM表面模型兩種。

(1)開放線生成的DTM表面模型。在日常工作中，利用開放線建立DTM表面模型,主要應(yīng)用在排土場(chǎng)、堆浸場(chǎng)、終了礦坑等已知產(chǎn)量的設(shè)計(jì),這些都是建立在原始數(shù)據(jù)DTM表面模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)的,所以，在開放線建立模型前必須對(duì)線數(shù)據(jù)文件進(jìn)行核對(duì)，確定線數(shù)據(jù)文件或圖形是否有線屬性[5],然后根據(jù)所設(shè)計(jì)的線文件,選擇常用的方法進(jìn)行操作,得到DTM表面模型。在生成DTM表面模型以后,多數(shù)情況下必須進(jìn)行修改完善，例如在排土場(chǎng)道路設(shè)計(jì)文件中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在生成表面模型以后道路直接和坎下數(shù)據(jù)連接起來(lái)，而沒(méi)有和實(shí)際線文件連接生成表面模型，這是因?yàn)榫€文件的數(shù)據(jù)點(diǎn)過(guò)少導(dǎo)致的。這時(shí)，就需要對(duì)線文件進(jìn)行點(diǎn)加密，再次生成后得到DTM表面模型。

(2)高程點(diǎn)生成的DTM表面模型。利用高程點(diǎn)導(dǎo)入生成DTM表面模型，主要是通過(guò)礦區(qū)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行DTM表面模型的建立。尤其是對(duì)比兩期(兩周或兩月)DTM表面模型，可以很直觀地了解兩期的動(dòng)態(tài)開挖情況。例如：每個(gè)月的月末計(jì)量資料，主要就是采用月末收方數(shù)據(jù)DTM表面模型和月初原始數(shù)據(jù)DTM表面模型進(jìn)行體積計(jì)算得到當(dāng)月開采的工程量，如圖1中深色部分。

圖1 月采剝量完成情況圖(深色部分)

(3)DTM表面模型的保存。對(duì)生成的DTM表面模型進(jìn)行保存這一點(diǎn)很重要。選擇生成的DTM表面模型單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇保存選擇集，在對(duì)話框文件里面選擇瀏覽進(jìn)行文件名命名，同時(shí)選擇保存類型，特別注意要選擇3 D Mine體文件(*.3ds),點(diǎn)擊保存，回到保存選擇集，再在類型選擇3 D Mine二進(jìn)制體文件(*.3ds|*.3dm),然后選擇確定，最終完成DTM表面模型的建立。

6 3 D Mine礦業(yè)軟件DTM表面模型的應(yīng)用

3 D Mine DTM表面模型在萊比塘銅礦主要應(yīng)用在：礦區(qū)的原始地形面的DTM表面模型的建立，排土場(chǎng)、堆浸場(chǎng)DTM表面模型的建立，月末收方計(jì)量的DTM表面模型的建立，生產(chǎn)過(guò)程周現(xiàn)狀、月現(xiàn)狀圖DTM表面模型的建立，周計(jì)劃、月計(jì)劃、年計(jì)劃與實(shí)際現(xiàn)狀結(jié)合DTM表面模型的建立等，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山的空間三維應(yīng)用和空間與時(shí)間的四維動(dòng)態(tài)化管理。

例如，萊比塘礦區(qū)原始地形面DTM表面模型的建立情況見圖2，終了境界線和原始地形面DTM表面模型的建立合并圖見圖3。

7 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)3 D Mine軟件原始地形面的DTM表面模型的建立，將萊比塘礦山的3 D Mine原始地形數(shù)據(jù)處理、導(dǎo)入數(shù)據(jù)、DTM表面模型的建立應(yīng)用到礦山生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程中，對(duì)礦山的動(dòng)態(tài)化管理起到了重要作用；通過(guò)在萊比塘銅礦對(duì)原始地形面的DTM表面模型的成功應(yīng)用，所取得的經(jīng)驗(yàn)可以推廣到類似大型土石方工程中，如大型水電站地上及地下洞室的DTM表面模型建立等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行四維動(dòng)態(tài)管理。