基于三維GIS的數(shù)字礦山綜合管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

1、·44·科技論壇基于三維GIS的數(shù)字礦山綜合管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用李國(guó)鑫1袁海濤2陳宜金1（1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京1000832、北京威遠(yuǎn)圖易數(shù)字科技有限公司，北京100044）摘要：三維數(shù)字礦山綜合管理系統(tǒng)是綜合運(yùn)用地理信息系統(tǒng)、遙感、網(wǎng)絡(luò)、多媒體及虛擬仿真等技術(shù)，對(duì)礦山的基礎(chǔ)資料、設(shè)備設(shè)施、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、礦山環(huán)境進(jìn)行采集和管理，為礦山的安全管理、生產(chǎn)管理和應(yīng)急救災(zāi)提供決策服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)，是數(shù)字礦山建設(shè)的核心和切入點(diǎn)。關(guān)鍵詞：三維；數(shù)字礦山；GIS引言三維可視化礦山綜合管理系統(tǒng)的任務(wù)，是在礦業(yè)信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基巖層、煤層、水體、地面建筑、地下工程、運(yùn)

2、輸、供礎(chǔ)上，建立一個(gè)包括地形、電、避災(zāi)路線、生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、安全管理等在內(nèi)的空間信息控制及環(huán)境參數(shù)在統(tǒng)一的平臺(tái)傳輸和集成，為實(shí)現(xiàn)礦平臺(tái)，使設(shè)備工況、山企業(yè)“人、機(jī)、環(huán)、管”信息的集成管理和綜合監(jiān)控，以及針對(duì)企業(yè)“生產(chǎn)、安全、成本”的全視角分析，提供全新的思路和應(yīng)用模式。傳統(tǒng)的礦山信息化建設(shè)存在諸多的缺陷和瓶頸：井下生產(chǎn)及安全監(jiān)控的各類自動(dòng)化系統(tǒng)，大多都處于獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)，自成體系，信息資源共享和利用效率低下，2.3可交互的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)“信息孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重，缺乏數(shù)據(jù)、應(yīng)用的集成和整合。同時(shí)，傳統(tǒng)的二維平工作面是井工礦的主要生產(chǎn)場(chǎng)所，平臺(tái)通過(guò)對(duì)工作面現(xiàn)場(chǎng)各類生產(chǎn)面地圖，空間尺度感差，無(wú)法

3、實(shí)現(xiàn)精確定位，難于用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的模擬和自動(dòng)化系統(tǒng)的接入，機(jī)、環(huán)、可以直接定位到各工作面現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)“人、隨著采礦生產(chǎn)新技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用和管理水平的不斷提高，礦井管”等現(xiàn)場(chǎng)信息的動(dòng)態(tài)跟蹤和集成展示。對(duì)于井下人員管理，系統(tǒng)可以定應(yīng)用。生產(chǎn)和安全管理監(jiān)控已經(jīng)不只是考慮加快生產(chǎn)過(guò)程中某一環(huán)節(jié)的速度和位展示所有人員的空間位置，從入井到出井全過(guò)程中，即時(shí)掌握人員在井效率，而是需要將整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，形成針對(duì)全生產(chǎn)下的位置和行為。同時(shí)，對(duì)于選定人員進(jìn)行路徑回訪，查看其歷史記錄。同過(guò)程的綜合監(jiān)控管理體系。時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維環(huán)境下的視頻監(jiān)控功能，用戶可了解井上井下視頻攝1系統(tǒng)架構(gòu)像的分布位置，

4、并實(shí)時(shí)查看井下巷道、工作面等場(chǎng)所的真實(shí)情況，保證了系統(tǒng)建設(shè)基于3S技術(shù)，利用已有的礦區(qū)三維數(shù)字地面模型（DEM）、視頻畫面和空間位置的相結(jié)合。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)管理，展示設(shè)備在三維場(chǎng)景下，方便用戶查看各個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)參數(shù)，了數(shù)字正射影像（DOM）、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)等多尺度的地表數(shù)據(jù)和地下煤層、水其空間分布狀況，文、斷層等地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)，結(jié)合三維建筑模型、道路模型、植被模型、工礦設(shè)解其運(yùn)行狀態(tài)是否良好。系統(tǒng)對(duì)井下環(huán)境狀況進(jìn)行真實(shí)的反映，通過(guò)接入通過(guò)客戶端的TerraExplorer“井下安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”備模型和地下巷道模型,在互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下，的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如：瓦斯、CO、甲烷等，查看觀測(cè)探三維可視化

5、平臺(tái)，服務(wù)器端的ArcGIS/Oracle后臺(tái)管理，構(gòu)建統(tǒng)一的、基礎(chǔ)頭的分布位置和觀測(cè)數(shù)據(jù)，讓用戶實(shí)時(shí)了解井下不同位置的環(huán)境安全情性的、可擴(kuò)展的空間信息展示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在三維可視化環(huán)境下的礦山生產(chǎn)況。對(duì)于發(fā)生重大事故，系統(tǒng)可以對(duì)礦區(qū)事故發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的電子地圖跟蹤指管理、安全管理、人員管理、設(shè)備管理等一系列企業(yè)管理工作。系統(tǒng)基于引，實(shí)時(shí)指示礦下人員、救援人員的位置，通過(guò)數(shù)據(jù)中心的專家數(shù)據(jù)庫(kù)，生Skyline三維GIS平臺(tái)，利用VisualStudio.Net2005為開(kāi)發(fā)工具、C#作為成最佳避災(zāi)路線，輔助領(lǐng)導(dǎo)做出應(yīng)急預(yù)案。同時(shí)，系統(tǒng)在發(fā)生重大事故后，架構(gòu)主要各類專業(yè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息的回放，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，采用多

6、層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)三維GIS應(yīng)用平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)。對(duì)事故進(jìn)行分析和總結(jié)。由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層、空間信息資源層、基礎(chǔ)軟件平臺(tái)層、應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)層、2.4動(dòng)態(tài)更新服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)層以及相應(yīng)的系統(tǒng)安全體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系共同構(gòu)成。系統(tǒng)采用系統(tǒng)為用戶提供了完整的生產(chǎn)工藝，真正解決礦井環(huán)境、采掘工程信B/S的技術(shù)框架，集成數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、空間數(shù)據(jù)引擎技術(shù)、WebGIS技術(shù)、三維息的跟蹤模擬、動(dòng)態(tài)更新問(wèn)題。針對(duì)礦山企業(yè)日常生產(chǎn)過(guò)程中，巷道需要可視化技術(shù)、多媒體技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等，采取功能控制流和數(shù)據(jù)流交不斷掘進(jìn)，地測(cè)數(shù)據(jù)不斷更新，工作面情況不斷變化，系統(tǒng)提供給用戶一叉組織的方式，實(shí)現(xiàn)三維GIS管理、分析等功能。種方便、快捷的自

7、動(dòng)更新機(jī)制，可以周期性更新巷道掘進(jìn)、工作面推進(jìn)狀2系統(tǒng)功能況，根據(jù)實(shí)際工作周期對(duì)其變動(dòng)狀況做出真實(shí)的反映，同時(shí)周期性更新機(jī)2.1真三維礦山場(chǎng)景電設(shè)備安裝變更等井下?tīng)顩r，對(duì)其變動(dòng)狀況做出真實(shí)的反映。三維數(shù)字礦山綜合系統(tǒng)是一套真實(shí)的三維地理空間信息平臺(tái)，結(jié)束語(yǔ)在礦山企業(yè)已有地測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)礦山的井上和井下數(shù)據(jù)進(jìn)行三維數(shù)字礦山綜合管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了礦山井上井下三維仿真可視化、真實(shí)的構(gòu)建。系統(tǒng)可以展現(xiàn)礦山集團(tuán)下屬各個(gè)企業(yè)的地理分布及和對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的集成接入，對(duì)井下生產(chǎn)、安全管理狀況隨時(shí)掌相關(guān)信息，以及礦區(qū)周邊的地理環(huán)境信息，如：地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、控，提供給用戶三維可視化的交互操作和管理，并且

8、采用動(dòng)態(tài)更新的機(jī)煤面斷層等。同時(shí)，按照真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)景觀，系統(tǒng)對(duì)礦區(qū)地上建筑和工制，維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的可持續(xù)化管理。礦設(shè)備進(jìn)行三維仿真，并且對(duì)建筑物內(nèi)部進(jìn)行詳細(xì)的模型構(gòu)建，使三維數(shù)字礦山綜合管理系統(tǒng)以多維信息導(dǎo)航的手段、全新的視角和給領(lǐng)導(dǎo)層提供更加直接的管理手段，為礦山企業(yè)生產(chǎn)、安全管理方用戶可以深入到內(nèi)部進(jìn)行查看和瀏覽。對(duì)于井工礦而言，井下工程模式，信息更是系統(tǒng)關(guān)注的重點(diǎn)，如：巷道空間位置、工作面、軌道路線等。面，提供快速輔助決策分析、資產(chǎn)管理和經(jīng)營(yíng)分析，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。同時(shí)，系統(tǒng)利用礦山企業(yè)已有的采掘工程平面圖、井上井下對(duì)照?qǐng)D等系統(tǒng)還打通了數(shù)據(jù)壁壘，消除了信息孤島，為企業(yè)提供空間信息集成應(yīng)用加強(qiáng)了

9、企業(yè)集團(tuán)管控力度，促進(jìn)了大企業(yè)快速發(fā)展，是企業(yè)信息圖紙中的勘測(cè)數(shù)據(jù)生成真實(shí)的三維巷道，方便用戶直觀可視化的查的平臺(tái)，同時(shí)，用戶可深入到巷道內(nèi)部，實(shí)時(shí)化向智能化發(fā)展的必然結(jié)果和趨勢(shì)?？淳滦畔⒌目臻g分布和狀態(tài)。參考文獻(xiàn)查看井下設(shè)備的細(xì)部特征。在巷道三維空間位置的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可1張新,趙紅蕊,陳宜金.人類可持續(xù)發(fā)展與“數(shù)字礦山”研究J.東北測(cè)繪,以對(duì)礦區(qū)應(yīng)急避災(zāi)路線信息進(jìn)行三維展示。2.2實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成1999(04).三維數(shù)字礦山綜合管理系統(tǒng)可接入各類自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，配合2耿銘盧,國(guó)斌.數(shù)字化三維礦山仿真技術(shù)的研究J.現(xiàn)代礦業(yè),2009(8).“.數(shù)字礦山”三維可視化研究J.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2006(2).三維場(chǎng)景中的設(shè)備、傳感器的分布狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類生產(chǎn)、安全類實(shí)3李春民,李仲學(xué)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的三維可視化展示、綜合分析和報(bào)警。具體包括：4李一凡.數(shù)字礦山信息系統(tǒng)的研究及應(yīng)用D.武漢:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)、設(shè)備、傳感器，在三維場(chǎng)景的位置標(biāo)識(shí)；接入系統(tǒng)實(shí)力學(xué)研究所,2007.時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)分類、集成展示。按照不同的專