【正文】 了一條從不同地點(diǎn)通過Internet 或Internet 訪問單個(gè)用戶的通道，這將有效地促進(jìn)技術(shù)交流合作，特別是當(dāng)終端用戶需要外地技術(shù)專家的協(xié)助時(shí)，尤其如此。數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)安全許多礦山選擇使用Surpac系統(tǒng), 一個(gè)主要原因是該系統(tǒng)可以由系統(tǒng)分析人員參照技術(shù)規(guī)范定制標(biāo)準(zhǔn)化樣式的數(shù)據(jù)庫, 從而提高采礦場內(nèi)的工作效率, 比如數(shù)據(jù)共享更加流暢, 中央數(shù)據(jù)庫的集成,全套建模和設(shè)計(jì)工具的使用更加方便, 因?yàn)樵陧?xiàng)目周期的每一階段、在企業(yè)內(nèi)部的不同部門, 均采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式。Surpac Vision的這種獨(dú)特技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于: 使數(shù)據(jù)共享, 無須格式轉(zhuǎn)換, 更加順暢、利于數(shù)據(jù)庫分級授權(quán), 確保數(shù)據(jù)安全。交互式的圖形用戶界面 Surpac Vision 具有良好的全Windows 風(fēng)格用戶界面。具有下拉式菜單、彈出式工具攔、數(shù)據(jù)拖放功能、數(shù)據(jù)庫直接訪問等特點(diǎn)。與眾不同的是，Surpac Vision 核心程序采用C/C+ + 語言編寫，用戶界面則采用JAVA 和TCL語言。用JAVA 語言編寫的用戶界面具有最好的網(wǎng)絡(luò)文件瀏覽器特征( 本地驅(qū)動(dòng)器和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器)。TCL 語言以易學(xué)易用著稱, 用戶可以添加功能菜單和工具欄，菜單結(jié)構(gòu)和界面樣式可以依用戶習(xí)慣修改定制。缺省安裝的用戶界面簡單易學(xué)，容易熟悉。在線幫助功能方便靈活。簡單易用可編譯的宏語言功能一整套復(fù)雜的宏語言，構(gòu)成了Surpac 系統(tǒng)的支柱和基石。通過界面工具條可以實(shí)現(xiàn)宏記錄、宏播放等操作；激活宏將記錄用戶的所有操作指令，并可以文本方式編輯和重組指令序列以提高功效；運(yùn)用TCL 腳本語言開發(fā)的宏工具，可以生成滿足用戶專門需求的功能模塊；Surpac 將這些功能模塊輕松地整合到用戶界面的菜單體系中方便調(diào)用。強(qiáng)大的繪圖及三維圖形可視化仿真技術(shù)Surpac Vision 擁有功能強(qiáng)大的圖形繪制顯示模塊；將工程設(shè)計(jì)、模型建立、數(shù)據(jù)庫建構(gòu)等完全圖形化。包括了一整套三維立體的和塊體的建模工具。通過激活自動(dòng)繪圖功能可以任意地在圖形中創(chuàng)建圖形，這種功能允許用戶從有效的標(biāo)題塊中進(jìn)行選擇，并確定尺寸和柵格，圖形可以三維方式產(chǎn)生，也可以從旋轉(zhuǎn)的二維圖形中得到。通過按住鼠標(biāo)按鈕并在屏拖動(dòng)，就可以將圖形在空間和平面上旋轉(zhuǎn)，三維格柵和坐標(biāo)軸也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，用戶可以直觀地感知了解圖形變化的方向。三維圖形可視化仿真技術(shù)是Supac Vision 系統(tǒng)最具吸引力的功能。燈光投影技術(shù)、數(shù)據(jù)插值擬合技術(shù)、單元剖分和消隱技術(shù)等，讓用戶以最佳效果來觀察由于數(shù)據(jù)分個(gè)的差異模型內(nèi)外的變化趨勢。測量軟件包地面地形地物測量、地下開挖及結(jié)構(gòu)控制測量、施工及運(yùn)行監(jiān)測等，Surpac Vision 系統(tǒng)利用測量數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)和管理這些數(shù)據(jù)。測量數(shù)據(jù)庫支持多種數(shù)據(jù)輸入方式，與本系統(tǒng)其它數(shù)據(jù)庫一樣，測量數(shù)據(jù)庫支持開放式數(shù)據(jù)庫連接( ODBC) 。不同專業(yè)的工程技術(shù)人員可以直接連接到這些基本數(shù)據(jù)庫，并可根據(jù)授權(quán)級別對關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或編輯、修改、添加等[9]。另外，還有可用來計(jì)算礦藏量、開挖方量和礦產(chǎn)品位等級的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)( Geostat ist ics) 模塊；可用于一般地下結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模塊等。 Surpac軟件的功能在啟動(dòng)Surpac軟件之后，可以看到整個(gè)Surpac的界面，左邊的文件導(dǎo)航器中還會(huì)有一些數(shù)據(jù)文件。Surpac用戶界面由10個(gè)部分組成：菜單、工具欄、文件導(dǎo)航器、預(yù)覽窗口、圖例面板、圖形工作區(qū)、屬性面板、圖層面板、狀態(tài)欄、消息窗口。 Surpac軟件有著出色的3D圖形功能、良好的圖形用戶界面、功能強(qiáng)大的圖形繪制顯示模塊以及基于網(wǎng)絡(luò)的客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu), 適合于在地質(zhì)、測量、采礦等相關(guān)行業(yè)推廣應(yīng)用。主要功能有以下幾種：實(shí)體模型、測量、塊體建模、爆破設(shè)計(jì)、露天采礦設(shè)計(jì)、中深孔爆破設(shè)計(jì)等[10]。實(shí)體模型：實(shí)體模型,通常也叫外框圖,是一種通用的技術(shù)定義,廣泛應(yīng)用在地層帶、礦體、煤層、采場設(shè)計(jì)中。實(shí)體模型中包括創(chuàng)建三角網(wǎng)、編輯體、編輯三角網(wǎng)、編輯三角形、顯示、有效性驗(yàn)證、實(shí)體工具。測量：Surpac的測量部分主要應(yīng)用在露天礦在剝離、采礦工作中，能及時(shí)地測量采、剝工作面的位置，驗(yàn)收采剝工作面規(guī)格質(zhì)量，計(jì)算巖土的剝離量和礦物的采出量等測量工作。 Surpac軟件界面下的測量圖框包括測量數(shù)據(jù)庫、測站、測量儀器、露天測量、井下測量、測站誤差、報(bào)表。塊體建模：塊體模型是與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合，是應(yīng)用數(shù)學(xué)方法對品位分布進(jìn)行建模，由于品位分布是在資源中受地質(zhì)因素控制而明顯存在的，從而形成一定約束條件下的品位模型。塊體模型的精度取決于塊體模型的結(jié)構(gòu)和屬性。在資源儲(chǔ)量估算中，利用塊體模型可以準(zhǔn)確地進(jìn)行資源量和品級報(bào)告。塊體模型圖框包括以下幾種功能：塊體模型、屬性、約束、顯示、剖面等。爆破設(shè)計(jì)：爆破設(shè)計(jì)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對爆破區(qū)礦巖可爆性差異進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)，運(yùn)用合理的爆破參數(shù)計(jì)算出合適的裝藥量，對巖體進(jìn)行爆破。其界面包括設(shè)計(jì)爆破模式、創(chuàng)建爆破數(shù)據(jù)庫、沿直線的預(yù)裂孔設(shè)計(jì)、。露天采礦設(shè)計(jì)：露天采礦界面是指露天礦開采終了時(shí)所形成的采場空間邊界。它由露天采場的地表界面、底部界面和周圍邊坡組成。露天采礦設(shè)計(jì)就是要合理的確定露天礦的底部邊界、最終邊坡和開采深度。怎么控制和編輯線獲得滿足開采要求和設(shè)計(jì)要求的最終境界線文件，并根據(jù)這些線文件形成最終境界模型。提供了開采量，礦石量，剝采比等重要參數(shù)的計(jì)算和報(bào)告方法。界面包括露天采場設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)坡面角、創(chuàng)建公路、。中深孔爆破設(shè)計(jì)：中深孔爆破設(shè)計(jì)是指在地下礦山采礦活動(dòng)中為了落礦而在巷道中設(shè)計(jì)爆破的扇形炮孔。其界面包括開始中深孔爆破設(shè)計(jì)、編輯采場/掘進(jìn)巷道、保存采場和巷道剖面文件、調(diào)入炮孔等。 Surpac的數(shù)據(jù)類型Surpac的數(shù)據(jù)類型很多其中包括以下幾種常用的數(shù)據(jù)類型。線文件：一個(gè)線文件中包含一系列三維坐標(biāo)點(diǎn)，以及相應(yīng)的一些屬性。DTM：數(shù)字地形模型文件（DTM），能夠表示面與實(shí)體。一個(gè)DTM面是由一組三角形形成的面，用來表示地面或露天坑。一個(gè)實(shí)體是由一組三角形形成的空間的體，用來表示礦體或巷道。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫：鉆孔數(shù)據(jù)庫文件（DDB）用來關(guān)聯(lián)關(guān)系型鉆孔數(shù)據(jù)庫。這是一個(gè)文本文件，用來告訴Surpac從數(shù)據(jù)庫讀取哪些表和字段。測量數(shù)據(jù)庫：測量數(shù)據(jù)庫文件（SDB）用來關(guān)聯(lián)關(guān)系型測量數(shù)據(jù)庫。這是一個(gè)文本文件，用來告訴Surpac從數(shù)據(jù)庫讀取哪些表和字段。塊體模型：塊體模型是一種空間數(shù)據(jù)庫，并且能夠通過點(diǎn)和間隔型數(shù)據(jù)比如鉆孔樣品數(shù)據(jù)來建模。由稀疏的鉆孔數(shù)據(jù)估計(jì)三維實(shí)體的體積、噸位、和平均品位。繪圖文件：從繪圖模塊輸出的是dwf格式的繪圖文件。您可以在Surpac繪圖窗口中打開并編輯它們，或者發(fā)送繪圖設(shè)備如繪圖儀打印出圖。風(fēng)格文件：Surpac的風(fēng)格文件，包含線和DTM的繪制風(fēng)格，顏色設(shè)置，以及默認(rèn)的Surpac設(shè)置。 Surpac軟件與GIS 軟件的區(qū)別地理信息系統(tǒng)( GIS) 是以采集、存儲(chǔ)、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球表面( 包括大氣層) 的與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。GIS 的基本功能可以概括為：準(zhǔn)備：數(shù)據(jù)搜集、數(shù)字化、編輯；分析：檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生新數(shù)據(jù)，即產(chǎn)生信息；管理：永久性的文字、數(shù)字式數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)的管理；顯示：各種圖形、報(bào)告、報(bào)表的輸出或屏幕顯示。三維可視化礦山工程軟件Surpac Vision不僅具有通用GIS 軟件的基本功能，可以采集、存儲(chǔ)、管理、分析和描述三維空間數(shù)據(jù)信息，而且還擁有許多針對礦山開采設(shè)計(jì)的實(shí)用性強(qiáng)的特殊功能，如鉆孔和炮眼設(shè)計(jì)、礦坑設(shè)計(jì)、地下開采設(shè)計(jì)等功能模塊。這些功能模塊都是根據(jù)實(shí)際用戶的需要，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，在礦山開采和工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮更大的作用，更加易于為專業(yè)人士所接受。SSI公司將Surpac Vision 定位為礦山工程軟件，而不是通用GIS 軟件，就是基于專業(yè)人士的需要而設(shè)計(jì)的。最新的用戶調(diào)查表明，Surpac Vision的用戶主要是工程師、地質(zhì)學(xué)家和測量專家，三者比例大致相當(dāng)。第三章 數(shù)字礦山建模的理論與方法數(shù)字礦山是真實(shí)礦山整體及其生產(chǎn)經(jīng)營過程的全面數(shù)字化、信息化和可視化，是存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的、能供多用戶訪問和應(yīng)用的一種虛擬礦山。數(shù)字礦山作為數(shù)字地球、數(shù)字中國的一個(gè)重要組成部分，也在中國的采礦業(yè)中發(fā)揮著越來越大的作用。三維空間數(shù)據(jù)模型是數(shù)字礦山研究的一個(gè)熱點(diǎn)，也是復(fù)雜地質(zhì)體和礦山三維地質(zhì)建模的關(guān)鍵。三維空間數(shù)據(jù)模型是數(shù)字礦山及其應(yīng)用的研究基礎(chǔ)，它研究地球三維地理空間中的地下內(nèi)容，包括地層、土質(zhì)、巖石、地下水、石油、礦藏等為對象，對這些對象相應(yīng)在三維地理空間上采用適當(dāng)?shù)娜S空間數(shù)據(jù)模型，以便充分利用此來促進(jìn)和改進(jìn)礦藏開采、減災(zāi)防災(zāi)等“數(shù)字礦山”各領(lǐng)域的深入發(fā)展與應(yīng)用。 數(shù)字礦山研究意義我國是一個(gè)采礦大國近年來由于市場競爭資金投入資源浪費(fèi)和環(huán)境壓力等原因，中國礦山企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上和生產(chǎn)管理方面陷入困境，一些諸如礦山塌冒、瓦斯爆炸等礦山事故頻頻發(fā)生，許多礦工也因此喪失了寶貴的生命。為了應(yīng)對當(dāng)前的面臨的困境和響應(yīng)黨中央的“堅(jiān)持以人為本，努力構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)”的口號，中國礦山企業(yè)只有抓住礦山信息化的機(jī)遇，積極面對挑戰(zhàn)，果斷地開展數(shù)字礦山(DigiatlMine，簡稱DM)建設(shè)，從而推動(dòng)采礦企業(yè)的技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新，進(jìn)而合理協(xié)調(diào)礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)境及資源保護(hù)之間和礦山生產(chǎn)與礦山安全管理之間的矛盾，積極地改善礦山安全生產(chǎn)的狀況，建立科學(xué)、合理、高效、低污染、安全的礦業(yè)生產(chǎn)新局面。實(shí)施數(shù)字礦山戰(zhàn)略是礦山企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上走出困境，在安全生產(chǎn)上堅(jiān)持“以人為本”，走可持續(xù)發(fā)展之路的必須與大勢所趨。通過數(shù)字礦山建設(shè)至少可以在以下幾個(gè)方面給礦山企業(yè)帶來好處：拓展礦山企業(yè)的生存與發(fā)展空間；促進(jìn)礦山企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化；加強(qiáng)礦山的安全管理，積極的預(yù)防礦難事故；降低決策的風(fēng)險(xiǎn)性，提高企業(yè)快速反應(yīng)能力。從而使礦山企業(yè)在現(xiàn)代企業(yè)競爭中取勝，并更好地與礦區(qū)資源、環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)，使礦山逐步走向可持續(xù)發(fā)展道路。 數(shù)字礦山中研究三維模型的意義三維空間數(shù)據(jù)模型是以一定的方式組織起來的，具有足夠的抽象性和概括性的，對客觀世界中事物及其聯(lián)系的在三維空間中描述，這種描述包括對數(shù)據(jù)內(nèi)容的描述和各類實(shí)體數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的描述，為描述空間數(shù)據(jù)的組織和設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫模式提供基本方法。隨著數(shù)字礦山應(yīng)用的不斷深入，涉及到三維的自然和人為現(xiàn)象也越來越多，傳統(tǒng)用二維空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述的數(shù)據(jù)模型，已經(jīng)不能適應(yīng)三維空間數(shù)據(jù)表達(dá)和處理的需要，研究三維空間數(shù)據(jù)模型顯得越來越重要。真實(shí)礦山中的自然地質(zhì)實(shí)體與采礦工程實(shí)體，都是三維空間實(shí)體，并且所有的礦山生產(chǎn)與組織活動(dòng)均是在真三維地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行的。因此，真正實(shí)用的數(shù)字礦山系統(tǒng)，都應(yīng)是真三維的，它離不開對三維空間數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)研究。數(shù)字礦山作為一種復(fù)雜的三維空間信息系統(tǒng)，不僅能夠存儲(chǔ)、分析和表達(dá)真實(shí)礦山中各種空間實(shí)體對象的屬性信息，而且涉及大量復(fù)雜的空間定位特征及可能的拓?fù)潢P(guān)系的組織和管理。數(shù)字礦山的三維空間數(shù)據(jù)模型則在空間語義和屬性語義方面更加完整地模擬和抽象客觀礦山空間世界。因而，數(shù)字礦山的三維空間數(shù)據(jù)模型是聯(lián)結(jié)真實(shí)礦山世界和計(jì)算機(jī)中抽象的礦山世界的橋梁。三維空間數(shù)據(jù)模型作為數(shù)字礦山的核心內(nèi)容和基礎(chǔ)，它不僅反映了真實(shí)礦山中三維空間實(shí)體及其相互之間的聯(lián)系，而且為數(shù)字礦山中的三維空間數(shù)據(jù)組織和三維空間數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計(jì)提供基本的概念和方法。因此，在數(shù)字礦山中開展三維空間數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)研究，是開展數(shù)字礦山三維地質(zhì)模擬的研究以及開發(fā)數(shù)字礦山軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是礦山企業(yè)進(jìn)行IT改造及信息化建設(shè)，以及提高企業(yè)的信息管理水平，增強(qiáng)企業(yè)的競爭實(shí)力的保障[11]。 數(shù)字礦山三維數(shù)據(jù)模型的研究現(xiàn)狀 三維空間數(shù)據(jù)模型是開展數(shù)字礦山研究的核心內(nèi)容和基礎(chǔ)，也是三維空間信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)以及科學(xué)可視化等領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)。三維空間數(shù)據(jù)模型的研究從20世紀(jì)60年代國外學(xué)者提出的塊段模型開始，到目前為止，經(jīng)歷了四十多年，國內(nèi)外學(xué)者己經(jīng)提出了二十多種三維空間數(shù)據(jù)模型，其中包括TIN、GRID、邊界表示模型、CSG、八叉樹等模型。吳立新等(2005)將這些三維空間數(shù)據(jù)模型歸納為單一構(gòu)模法、混合構(gòu)模法和集成構(gòu)模法。其中單一構(gòu)模法主要指采取單一的面元模型或體元模型表達(dá)三維空間實(shí)體；混合建模法指采用兩種或兩種以上的單一模型來對同一三維空間對象進(jìn)行幾何描述和建模；集成建模法是指采用了兩種或兩種不同模型分別對系統(tǒng)中不同的三維空間對象進(jìn)行幾何描述和三維建模。王繼周等(2003)將現(xiàn)有的三維空間數(shù)據(jù)模型分為基于柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型(體結(jié)構(gòu)模型)、基于矢量結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型(面結(jié)構(gòu)模型)和混合結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型。其中，基于柵格結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型是二維柵格模型在三維空間的擴(kuò)展，它將三維空間劃分為一系列連通但不重疊的幾何體素；基于矢量的數(shù)據(jù)模型以物體邊界為基礎(chǔ)定義和描述空間實(shí)體；混合結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型是為了集成柵格模型和矢量模型的優(yōu)點(diǎn)，將兩種或兩種以上的數(shù)據(jù)模型加以綜合，形成具有一體化結(jié)構(gòu)的模型。其中，與基于面向?qū)ο蟮募扇S空間數(shù)據(jù)模型近似或相關(guān)的研究工作主要有：.(1994)采用體元的集合來表達(dá)任意一個(gè)三維空間地質(zhì)實(shí)體。體元時(shí)構(gòu)成實(shí)體基本單元，它由定義在局部坐標(biāo)系下的前、中、后三個(gè)剖面上的實(shí)體輪廓線對應(yīng)連接而成。這種建模方法使得體元與任意平面及體元之間的相交變得簡單，但依賴于人工交互，難以進(jìn)行空間分析。. .(1996)先以六棱柱體段對井孔和隧道進(jìn)行建模，然后按Delunaya法則四面體化嵌入到底層四面體格網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)一體化建模。龔健雅等(1997)以礦山為研究背景提出了一種矢柵集成模型，該模型將空間對象定義0維到3維及復(fù)雜對象，并將數(shù)字表面模型、像元和體元、柱狀實(shí)體等引入到模型中處理復(fù)雜三維空間問題。該集成模型在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)不同的需求選擇不同的數(shù)據(jù)模型或結(jié)構(gòu)對空間對象進(jìn)行表達(dá)。程朋根等(2001)以地勘工程的各種三維空間對象為研究背景，提出適合地勘工程的矢柵集成數(shù)據(jù)模型，其實(shí)質(zhì)是對上訴模型的集成和發(fā)展，該建模方法以復(fù)雜體、體、面、線、點(diǎn)對象之間的邏輯關(guān)系來建立空間對象之間的拓?fù)潢P(guān)系。侯恩科(2002)提出了適用于三維