智慧矿山 | 基于钻孔数据的三维地质模型可视化

智能矿山是一个多学科、多主题、多维空间信息的复杂系统，是矿山表面和地下矿产资源工程活动涉及各种静态、动态信息全数字管理、智能分析、视觉显示，从而降低成本和效率，实现企业利益的最大化。

地质数据是三维地质建模的基础和前提，提，也是实际项目中矿山资源评价和采矿设计的基础，也是智能矿山的基础之一。地质数据一般以工程钻探的形式获取。通过钻孔获取基本岩石信息和取样分析数据，获得详细的地层信息，如地层年龄、地层名称、地层厚度、岩石名称、岩石描述、底部深度等。

我们可以通过钻孔数据和各种物理探测手段获得矿区地层的多个截面信息。根据截面信息，使用插值算法(反距离插值 IDW 或者克里金插值)获取整个矿区的地层三维网格数据。使用图扑软件 Web 可视化引擎向网格数据呈现 Web 加强地质直观显示模式的空间扩展，挖掘隐藏的地质信息内容，提高数据应用价值。

图扑软件的图扑软件 HT 是基于 HTML5 标准技术的 Web 前端 2D 和 3D 开发图形界面框架。 SDK 的 API 从组件库到行业图标和三维模型资源库。构建多维可视化效果，让用户有更多可视化场景的选择。

服务器端

剖面数据和三维网格

剖面数据来自钻孔数和勘探数据。剖面数据需要随着开采的进行不断修正。

三维网格是通过插值算法生成的。算法自动实现整个过程。管理员只需按规定格式上传开采数据即可触发网格生成算法，系统自动重新生成网格。

人工校正数据

系统前端提供模型编辑功能，允许用户修改模型并上传修改信息。将信息修改到服务器的人工校正数据库中。

显示前端模型时，会自动加载三维网格数据和人工校正数据，呈现修正模型。

客户端

前端显示包括原始输入数据：钻孔信息和剖面信息。用户分析三维网格数据是否合理。

三维模型和二维数据联动

当用户点击三维模型时，页面自动连接相应的树节点，方便用户快速找到信息。同样，当用户点击二维树节点时，页面自动连接相应的三维模型。

显示钻孔信息

钻孔信息可以在左侧看到，用户也可以在三维场景中直观地看到特定地层的位置。用户可以在任何方向切割三维地层，观察地层的变化，并保存切割图片。

剖面数据显示

模型裁切

网格显示和测距功能

模型编辑

前端用户可以编辑三维模型。用户可以调整编辑区域大小和模型变形。通过鼠标拖动控制点调整模型的形状变化。此时，用户还可以修改变形曲线，实时同步三维模型。前端将模型的修改信息上传到服务器，并将其保存到手动校正数据库中。

变形曲线是贝塞尔曲线的一段。 SDK 内置发动机支持贝塞尔曲线的绘制、交点等几何操作。强大灵活 3D 引擎可以让用户轻松实现三维模型的呈现编辑功能。用户不需要关心复杂的麻烦 WebGL 操作可以将精力集中在智能煤矿的业务层面，节约开发成本，加快开发进程。

系统难点

三维网格信息在服务器端由插值算法生成。比较密集的网格信息包含更多的细节，模型相对于断面信息失真小，但生成的数据量大，对网络传输和前端展示都有压力。

稀疏的网格数据量小，加载速度快，网页显示流畅。但细节不够，地层变化剧烈的区域模型和切割面误差较大。

服务器端采用金字塔数据结构，根据不同的网格间距生成多个分辨率的三维网格信息，以满足前端页面的各种显示需求。前端根据显示的分辨率要求和显示区域要求相应的网格信息。隐藏超出屏幕范围或看不见的部分。

5G 赋能矿山智慧化

在数字经济化时代，未来矿山的建设和实现日新月异。 AI 新型技术、智能勘探、物联网、可视化等 ICT 在技术的支持下，传统矿业正朝着绿色、安全、智能、高效的方向发展。

5G 河南跃薪与华为作为数字化转型的核心技术之一， 5G 技术合作协议将首次达成 5G 技术应用于无人矿山。G 不断推进万物互联，逐步实现无人采矿，最大限度地提高矿山生产效率，解决了传统露天煤矿人工作业风险因素高、劳动强度高、作业环境恶劣等问题。

露天矿可视化解决方案

露天矿是将覆盖在矿体上部及其周围的浮土和围岩剥离，将废石运至排土场，直接从开放的矿体挖掘矿石 。

现代技术的广泛应用给传统采矿业带来的革命性变化，不仅让矿区员工感受到翻天覆地的变化，也让大家对智能矿区的进一步建设有了新的更大的期待。

图扑软件 HT 增强了基于 WebGL 的 3D GIS 在传统建模的基础上，技术在矿山、水利、化工等领域的应用引入了航拍的倾斜摄影 3D 建模方案解决了化工园区、矿山等场景面积大的问题 3dsmax maya 通过无人机航拍、后期数据处理等工具手工实景建模工作量巨大的问题，无缝融合 HT 原有 3D 该模型很好地解决了宏观与微观一体化的需求。

获取露天矿的三维场景数据主要有两种方式：一种是通过航拍建模；另一种是通过人工建模。

航拍建模，又称倾斜摄影实景三维，是近年来的快速发展 GIS 技术。利用飞机或无人机搭载多台传感器，从前后左右以及垂直五个方向对地物进行拍摄采集，快速高效获取真实反映地面情况的数据信息。通过纠正、平差、多视影像匹配等一系列的专业处理操作，最终获得三维模型。

人工建模主要基于一定范围内的场景图或 CAD 图纸结合实景照片人工建模地面情况。

基于图扑自主研发 HTML5 的 2D、3D 提供图形渲染引擎 BIM、GIS、VR 、XR、MR 、23D 可视化 Web 终端解决方案也广泛应用于智能城市、公园建筑、双胞胎工厂、智能制造、智能水、智能能源等工业互联网行业的数字双胞胎和数据可视化项目。

上图显示了图扑可视化在智能选矿扑可视化

在矿业领域，图扑软件和合作伙伴成功实施了紫金矿业全球多国矿山站 3D 可视化综合运维系统：

图扑软件的可视化打破了企业数据孤岛的现象，不断面、多维地促进产业数字化，实现信息互联，实现数字化转型的全覆盖。帮助行业实现安全、绿色、高效、智能的发展，实现零碳矿山建设和双碳目标，最终实现人与自然和谐共存的现代化。