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1、12.1 12.1 数字矿山与数字矿山与3S3S技术技术12.2 12.2 数字矿山的未来展望数字矿山的未来展望12.3 数字矿山的应用示范数字矿山的应用示范 第十二章第十二章 数字矿山的展望数字矿山的展望1数字地球数字矿山与数字矿山与3S3S技术技术 3S3S概述及技术特点概述及技术特点GPSGPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用 RSRS在数字矿山的应用在数字矿山的应用 GISGIS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用2数字地球3S3S概述及技术特点概述及技术特点“3S”“3S”技术即遥感系统技术即遥感系统(RS)(RS)、全球卫星定、全球卫星定位系统位系统(GPS )(GPS )和地
2、理信息系统和地理信息系统(GIS )(GIS )为基础为基础的决策支撑技术系统所组成的空间信息技的决策支撑技术系统所组成的空间信息技术，其技术思想不仅仅单独追求技术措施术，其技术思想不仅仅单独追求技术措施的精确，更为重要的是它可以在动态中准的精确，更为重要的是它可以在动态中准确地进行管理的决策，做到整个矿山生产确地进行管理的决策，做到整个矿山生产过程和环节的精确性，使完善的管理，资过程和环节的精确性，使完善的管理，资源的高效开采和社会、经济、环境、效益源的高效开采和社会、经济、环境、效益达到有机统一。达到有机统一。 3数字地球 3S3S概述及技术特点概述及技术特点GPS主要是获得单点主要是获得
3、单点3维或维或4维数据，实现对维数据，实现对目标的精确定位与实时观测。目标的精确定位与实时观测。RS主要获得区主要获得区域大面积的图像数据，域大面积的图像数据，RS和和GPS作为作为GIS的数的数据源，为据源，为GIS提供空间决策分析的数据。提供空间决策分析的数据。GIS作为一个处理这些空间数据的平台，对作为一个处理这些空间数据的平台，对这些数据进行转换、查询、分析和处理等操作，这些数据进行转换、查询、分析和处理等操作，辅助决策者进行决策。辅助决策者进行决策。目前，目前，3S技术应用在军事、交通、公共安全、技术应用在军事、交通、公共安全、城市规划、资源开采、灾害监测与预报等领域。城市规划、资源
4、开采、灾害监测与预报等领域。 4数字地球 GPSGPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿区控制与地面测量矿区控制与地面测量矿区沉降与边坡监测矿区沉降与边坡监测 动态定位与指挥调度动态定位与指挥调度无线通讯与导航无线通讯与导航5数字地球矿区矿区GPS变形监测系统变形监测系统矿山无线通讯导航系统矿山无线通讯导航系统矿山矿山GPS智能调度系统智能调度系统矿山安全监控与救援系统矿山安全监控与救援系统 GPSGPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用6数字地球GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用通讯导航与定位通讯导航与定位目前目前A-GPS技术发展迅速，定位精度基技术发展迅速，定位精度基本能满
5、足实际的用处，且具有实时性，本能满足实际的用处，且具有实时性，任何地方都可工作的特点。将有任何地方都可工作的特点。将有A-GPS技术的技术的PDA应用于矿山井下的通讯，导应用于矿山井下的通讯，导航定位，可实时让井下使用人员知道自航定位，可实时让井下使用人员知道自己所处的位置。如若有矿山事故发生时，己所处的位置。如若有矿山事故发生时，可指导矿工迅速逃离矿灾现场，沿安全可指导矿工迅速逃离矿灾现场，沿安全路线逃生。路线逃生。7数字地球为了实现利用为了实现利用A-GPSA-GPS定位技术来实现井下定位技术来实现井下人员的定位，可将井下工作区域加以划人员的定位，可将井下工作区域加以划分，并根据井下作业的
6、环境特点，在每分，并根据井下作业的环境特点，在每个区域中央设置一个小功率发射基站，个区域中央设置一个小功率发射基站，负责对所辖区域内部的移动站的通讯。负责对所辖区域内部的移动站的通讯。 GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用通讯导航与定位通讯导航与定位8数字地球 GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用 通通讯导航与定位讯导航与定位在结合计算机矿山管理系统和加载移动在结合计算机矿山管理系统和加载移动通讯系统之后，结合有通讯系统之后，结合有A-GPS功能的功能的PDA运用于矿山井下的通讯，定位，具运用于矿山井下的通讯，定位，具有实时性，全天候性，功能强大。矿山有实时性，全天候性，功能强大。
7、矿山如果有出现异常情况，掌握有如果有出现异常情况，掌握有A-GPS 的的PDA的工作人员可以实时的从的工作人员可以实时的从PDA中中得到信息从而指导下一步的动作，避免得到信息从而指导下一步的动作，避免引起更大的损失。引起更大的损失。 9数字地球GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山安全监测矿山安全监测10数字地球GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山安全监测矿山安全监测数据采集数据采集预处理预处理基线解算基线解算数据求解数据求解GPS网平差网平差GPS测量的数据处理步骤测量的数据处理步骤数据采集数据采集基线解算基线解算数据求解数据求解数码相机采集图像的工作流程数码相机采集图像的
8、工作流程景物景物图像图像采集图像采集图像数字图像数字图像11数字地球GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山安全监测矿山安全监测采用数字近景摄影测量与采用数字近景摄影测量与GPSGPS结合的方法结合的方法克服了传统测量方法的不足，极大提高克服了传统测量方法的不足，极大提高了工作效率。利用了工作效率。利用ARCViewARCView等相关等相关GISGIS软软件对外业采集的三维坐标数据进行处理，件对外业采集的三维坐标数据进行处理，可以方便生成可以方便生成DTMDTM和和DEMDEM，从而可以有，从而可以有效实施对塌陷坑的监测、塌陷量计算、效实施对塌陷坑的监测、塌陷量计算、塌陷的预测与防治。
9、塌陷的预测与防治。12数字地球 RSRS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用空间数据获取空间数据获取矿区土地资源评价矿区土地资源评价矿山环境监测与治理矿山环境监测与治理矿山资源动态调查矿山资源动态调查13数字地球14数字地球15数字地球遥感应用于矿山开发对环境影响监测遥感应用于矿山开发对环境影响监测16数字地球矿山开发对环境影响监测矿山开发对环境影响监测遥感图像经过常规处理后遥感图像经过常规处理后 , ,根据监测目的根据监测目的 , ,将研究区分为植被、居民区、废石堆、将研究区分为植被、居民区、废石堆、工矿用地等类别。在遥感图像上选取主工矿用地等类别。在遥感图像上选取主要矿区的矿区用地、废石堆
10、及周边主要要矿区的矿区用地、废石堆及周边主要植被植被 , ,建立一定数量的样本感兴趣区建立一定数量的样本感兴趣区 , ,进进行灰度值统计行灰度值统计 , ,获取子样类别特征。依据获取子样类别特征。依据子征进行极大似然法分类子征进行极大似然法分类 , ,并结合调查目并结合调查目的进行分类后处理。的进行分类后处理。依据子样特征进行极大似然法分类依据子样特征进行极大似然法分类 , ,并结并结合调查目的进行分类后处理。合调查目的进行分类后处理。17数字地球图像中的色斑大小直接对图像中的色斑大小直接对应着环境破坏区域规模应着环境破坏区域规模 , ,而颜色差异直接对应着不而颜色差异直接对应着不同的环境破坏
11、类型同的环境破坏类型 , ,如乱如乱采乱挖生态环境破坏区要采乱挖生态环境破坏区要反映为灰白色均匀纹理色反映为灰白色均匀纹理色斑影像特征斑影像特征 , ,对照电子地对照电子地图图 , ,发现这些区域主要集发现这些区域主要集中分布于大厂矿区范围内中分布于大厂矿区范围内及邻域及邻域 , ,与外围的红色背与外围的红色背景形成鲜明对照。景形成鲜明对照。18数字地球RS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用热污染分析热污染分析热红外遥感能热红外遥感能够有效、全面够有效、全面地探测到下垫地探测到下垫面的温度特征面的温度特征 ,且能周期性、且能周期性、动态地监测热动态地监测热环境的变化趋环境的变化趋势。势。19
12、数字地球RS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山生态环境监测矿山生态环境监测热红外遥感分析金属矿山热污染热红外遥感分析金属矿山热污染20数字地球RS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山生态环境监测矿山生态环境监测热红外遥感分析金属矿山热污染热红外遥感分析金属矿山热污染21数字地球 GISGIS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用空间数据组织与管理空间数据组织与管理三维建模与模拟三维建模与模拟矿山安全评价与预警矿山安全评价与预警矿山管理与决策支持矿山管理与决策支持22数字地球实现地面建筑、道路、水库、河流、地实现地面建筑、道路、水库、河流、地形、井巷、矿体、岩体、构造、钻孔等形、井巷、矿
13、体、岩体、构造、钻孔等的块体对象三维建模，对三维空间模型的块体对象三维建模，对三维空间模型进行任意旋转、移动、缩放和属性查询、进行任意旋转、移动、缩放和属性查询、三维坐标查询，可任意方位、任意水平三维坐标查询，可任意方位、任意水平切制三维模型，方便用户直观操作，进切制三维模型，方便用户直观操作，进行空间可视化设计。行空间可视化设计。 GIS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山三维建模矿山三维建模23数字地球通风系统图、供排水系统图、配电系统图、通风系统图、供排水系统图、配电系统图、采掘工程平面图、尾矿坝地形图采掘工程平面图、尾矿坝地形图 等图件制等图件制作与分析。作与分析。等高线图自动绘制
14、、巷道轮廓自动生成等；等高线图自动绘制、巷道轮廓自动生成等；地质编录自动成图、钻孔数据处理与储量估地质编录自动成图、钻孔数据处理与储量估算、矿体圈定与储量计算、任意剖面切制等；算、矿体圈定与储量计算、任意剖面切制等；采矿方面包括采矿工程参数化设计、采场设采矿方面包括采矿工程参数化设计、采场设计与通风管理等。计与通风管理等。 GIS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山专题图制作与设计矿山专题图制作与设计24数字地球GIS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山三维模拟矿山三维模拟25数字地球 GIS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用 矿山三维模拟矿山三维模拟26数字地球 GIS在数字矿山中
15、的应用在数字矿山中的应用 矿山剖面分析矿山剖面分析27数字地球GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山剖面分析矿山剖面分析28数字地球 GIS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用 矿山剖面分析矿山剖面分析29数字地球GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山剖面分析矿山剖面分析30数字地球GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山剖面分析矿山剖面分析31数字地球GPS在数字矿山中的应用在数字矿山中的应用矿山体积量算矿山体积量算32数字地球12.2 数字数字矿山的未来展望矿山的未来展望数字矿山可视化数字矿山可视化数字矿山标准化数字矿山标准化数字矿山自动化数字矿山自动化数字矿山智能化
16、数字矿山智能化33数字地球 数字矿山可视化数字矿山可视化 数字矿山应具有三维实体的实时显示、数字矿山应具有三维实体的实时显示、虚拟井下和地面生产活动实景的功能。虚拟井下和地面生产活动实景的功能。 三维可视化是当前三维可视化是当前“数字矿山数字矿山”理论及理论及其技术研究的关键问题之一。其技术研究的关键问题之一。 数字矿山可视化是实现把计算和测量所数字矿山可视化是实现把计算和测量所产生的矿山数据信息转变为直观的、以产生的矿山数据信息转变为直观的、以图像或图形信息表示的实体或现象。图像或图形信息表示的实体或现象。34数字地球可可视视化化系系统统的的框框架架流流程程35数字地球 数字矿山可视化数字矿
17、山可视化吴健生等人于吴健生等人于2001 年在年在VULCAN的的软件环境下对新疆阿舍勒矿体进行三软件环境下对新疆阿舍勒矿体进行三维计算机模拟和可视化。维计算机模拟和可视化。 陈建宏（陈建宏（2004）运用图形学理论、数）运用图形学理论、数据库理论及可视化技术、集成化技术据库理论及可视化技术、集成化技术,建立了可视化集成采矿建立了可视化集成采矿CAD系统。系统。36数字地球资源及开采环境评价实体模型资源及开采环境评价实体模型 37数字地球三维可视化采矿设计三维可视化采矿设计38数字地球12.2 数字数字矿山的未来展望矿山的未来展望数字矿山可视化数字矿山可视化数字矿山标准化数字矿山标准化数字矿山
18、自动化数字矿山自动化数字矿山智能化数字矿山智能化39数字地球 数字矿山标准化数字矿山标准化数字矿山标准化是矿山各部门之间数字矿山标准化是矿山各部门之间实现信息交换和共享的基础。实现信息交换和共享的基础。构建数字矿山必须要有统一的、规构建数字矿山必须要有统一的、规范的信息分类和编码标准。范的信息分类和编码标准。 40数字地球数字矿山数据标准化数字矿山数据标准化数字矿山信息处理标准化数字矿山信息处理标准化数字矿山系统构建标准化数字矿山系统构建标准化数字矿山管理标准化数字矿山管理标准化 数字矿山标准化的内容数字矿山标准化的内容41数字地球 数字矿山数据标准化数字矿山数据标准化数字矿山数据标准化是在对
19、矿山的数据资源的数字矿山数据标准化是在对矿山的数据资源的属性特征进行分析的基础上，研究数字矿山属性特征进行分析的基础上，研究数字矿山信息体系、信息分类编码、数据质量和控制信息体系、信息分类编码、数据质量和控制等标准化的理论、方法、内容等。等标准化的理论、方法、内容等。包括数字矿山信息指标体系标准包括数字矿山信息指标体系标准 、信息分类、信息分类编码标准和数据控制和质量标准编码标准和数据控制和质量标准 三类。三类。42数字地球 数字矿山信息处理标准化数字矿山信息处理标准化数字矿山信息处理标准化是在数字矿山业务模数字矿山信息处理标准化是在数字矿山业务模型研究的基础上，引用和建立信息系统开发、型研究
20、的基础上，引用和建立信息系统开发、信息交换接口、空间数据转化等的规范和标信息交换接口、空间数据转化等的规范和标准体系准体系 。包括包括信息系统开发标准信息系统开发标准 、信息交换接口标准信息交换接口标准和空间数据转换格式标准和空间数据转换格式标准三类。三类。43数字地球 数字矿山系统构建标准化数字矿山系统构建标准化数字矿山系统构建标准化包括系统平台的软数字矿山系统构建标准化包括系统平台的软硬件、网络和数据库管理系统的标准体系。硬件、网络和数据库管理系统的标准体系。软件环境标准化包括数字矿山工程的软件环软件环境标准化包括数字矿山工程的软件环境、网络的结构和连接方式、系统的安全和境、网络的结构和连
21、接方式、系统的安全和保密等。硬件环境标准化包括数据的采集、保密等。硬件环境标准化包括数据的采集、数字化、处理、交换等硬件设施。数字化、处理、交换等硬件设施。数据库标准包括数据库命名、设计、查询、数据库标准包括数据库命名、设计、查询、联接等规范联接等规范 。44数字地球 数字矿山管理标准化数字矿山管理标准化管理规定标准：数字矿山标准体系编写的基本规管理规定标准：数字矿山标准体系编写的基本规定、原则与方法，以及有关符号、代码、术语等定、原则与方法，以及有关符号、代码、术语等的编写规定。的编写规定。方法标准：标准化的规则、以及数据元、文件格方法标准：标准化的规则、以及数据元、文件格式和其它各类信息的
22、表示方法、规则。式和其它各类信息的表示方法、规则。术语标准：数字矿山的专业术语、词汇、软件工术语标准：数字矿山的专业术语、词汇、软件工程术语的界定和规范。程术语的界定和规范。管理办法标准：数字矿山的标准管理办法、有关管理办法标准：数字矿山的标准管理办法、有关机构的职能等。机构的职能等。 45数字地球 数字矿山标准化的意义数字矿山标准化的意义 整合矿山地理空间数据整合矿山地理空间数据 组织和管理数字矿山中海量信息组织和管理数字矿山中海量信息查询和利用矿山信息资源查询和利用矿山信息资源实现数字矿山中信息共享实现数字矿山中信息共享46数字地球12.2 数字数字矿山的未来展望矿山的未来展望数字矿山可视
23、化数字矿山可视化数字矿山标准化数字矿山标准化数字矿山自动化数字矿山自动化数字矿山智能化数字矿山智能化47数字地球 矿山开采的自动化是矿山发展的一个矿山开采的自动化是矿山发展的一个主要方向。主要方向。 体现在凿岩自动化、装药自动化、体现在凿岩自动化、装药自动化、矿石破碎自动化、遥控铲运机、采矿矿石破碎自动化、遥控铲运机、采矿自动化调度、通风自动化、远距离自自动化调度、通风自动化、远距离自动化通讯、露天矿边坡自动监测、选动化通讯、露天矿边坡自动监测、选矿过程控制、矿井提升机在线自动控矿过程控制、矿井提升机在线自动控制等方面。制等方面。 数字矿山自动化数字矿山自动化48数字地球数字矿山自动化数字矿山
24、自动化计算机辅助采矿计算机辅助采矿遥控机器人采矿遥控机器人采矿49数字地球12.2 数字数字矿山的未来展望矿山的未来展望数字矿山可视化数字矿山可视化数字矿山标准化数字矿山标准化数字矿山自动化数字矿山自动化数字矿山智能化数字矿山智能化50数字地球数字矿山智能化数字矿山智能化 矿山智能化主要指的是智能采矿矿山智能化主要指的是智能采矿, 即即采矿决策过程高度准确、可靠。采矿决策过程高度准确、可靠。 实现智能采矿有三要素：采矿设备实现智能采矿有三要素：采矿设备智能化、采矿过程信息与资料数字智能化、采矿过程信息与资料数字化采集、智能化的采矿调度系统。化采集、智能化的采矿调度系统。 51数字地球数字矿山智
25、能化数字矿山智能化建立矿山智能化体系建立矿山智能化体系 发展智能采矿机器人系统技术发展智能采矿机器人系统技术 52数字地球矿山专家系统基本组成矿山专家系统基本组成 53数字地球 矿山专家系统实现过程矿山专家系统实现过程54数字地球美国的矿藏勘探专家系统美国的矿藏勘探专家系统PROSPECTOR用于勘用于勘探评价、区域资源估值和钻井井位选择等。探评价、区域资源估值和钻井井位选择等。宾夕法尼亚州立大学开发了用于采矿设备故障诊宾夕法尼亚州立大学开发了用于采矿设备故障诊断的专家系统断的专家系统Miner Expert。弗尼吉亚理工学院及州立大学研制了模拟连续开弗尼吉亚理工学院及州立大学研制了模拟连续开采过程中开采、装载、运输、顶板锚固和设备检采过程中开采、装载、运输、顶板锚固和设备检查专家系统查专家系统Consim。加拿大拉瓦尔大学用专家系统工具加拿大拉瓦尔大学用专家系统工具KEE 开发了露开发了露天矿设备选型专家系统天矿设备选型专家系统SCRAPER。矿山专家系统实例矿山专家系统实例55数字地球Thank you.3S技术在数字矿山中有哪些应用？技术在数字矿山中有哪些应用？数字矿山的发展趋势是什么？数字矿山的发展趋势是什么？数字矿山标准化包含哪些方面？数字矿山标准化包含哪些方面？56数字地球
