浅析河北省三维矿产资源管理系统的建设

　　摘要：随着测绘技术的不断发展，三维建模技术得到了广泛的应用，三维模型能够真实、生动地表达三维空间信息，更符合人们的视觉要求。如何快速、准确的建立三维模型以及三维模型系统的功能开发，是当今测绘技术研究的重点之一。论文吸取前人的研究经验，结合实际应用，研究了多源数据多种方法综合的三维建模技术，并对三维建模的基础数据采集、三维模型构建、三维矿产资源管理系统功能开发进行了探讨和研究。

　　关键词：三维建模,基础数据,三维矿产资源管理系统

　　引言

　　三维建模技术是近年来测绘技术研究的热点之一，如何节约成本、更快速、更准确的建立三维模型，是三维建模技术研究的趋势。从目前的技术发展状况来说，三维建模从本质上大致分为三种实现技术。一是直接使用三维模型制作软件建模，如3DMAX、CAD、Sketch Up等软件建模;二是利用传统的二维线化数据结合其高度属性进行三维建模;三是利用数字摄影技术进行三维建模。第一种方法虽然建模效果逼真，但缺少实地位置的坐标属性;第二种方法对复杂建筑建模难度太大;第三种方法对建筑的精细节点表达不够，视觉效果一般。

　　本文通过对河北省矿山地面地物三维建模的研究，总结出采用多源数据多种方法建模的技术方案，能够比较快速、准确的建立地表地物的三维模型，而且在建模过程中大量采用已有的影像、高度、CAD线划图数据，大大节约了建模成本。采用Uniscope软件平台，进行三维矿产资源管理系统的功能开发，建立河北省三维矿产资源网络管理系统。

　　1技术方案设计

　　利用全省DEM和全省DOM，采用数据融合技术，制作河北省全省域数字地形模型。在数字地形模型的基础上，进行各矿业权地标三维建筑建模基础数据采集，建立各矿业权的地面建筑物及相关设施三维模型。将数字地形模型及地面地物三维模型导入Uniscope软件平台，挂接河北省矿业核查数据库，进行系统开发，实现空间分析、属性查询、浏览漫游、统计汇总、输出等相关管理功能，建立河北省三维矿产资源网络管理系统，并实现了管理系统的局域网发布。

　　工作流程如下：

　　2基础数据获取

　　(1)河北省1：10000DEM数据及1：50000DEM数据

　　该数据由河北省地理信息局制作，覆盖河北省全省域，格网间距分别为5m×5m和25m×25m，可用于本项目地形模型的建模使用。

　　(2)河北省全省域1：2000真彩色数字正射影像图(DOM)

　　由河北省第二测绘院2011年3月之前完成，地面分辨率0.5m。可用作全省地形模型建模及各矿业权地面建筑建模基础数据采集使用。

　　(3)河北省矿业权核查数据

　　由河北省国土资源厅2010年完成，已建立了河北省矿业权核查数据库，共计矿业权5132个，可作为本次三维矿产资源网络管理系统属性数据库。

　　(4)地物轮廓线、定位点采集

　　利用1:2000正射影像图对各矿业权的建筑物、植被、交通设施、工矿设施及独立地物进行了轮廓线、定位点采集。

　　3三维建模

　　3.1三维地形模型的建模

　　三维地形模型建模采用河北省全省域1：2000正射影像(DOM)及全省数字高程模型(DEM)，使用Uniscope软件配备的地形发布软件进行数据融合，制作发布全省三维地形模型。效果如下：

　　3.2三维建筑模型的建模

　　建筑三维建模采用3DMAX9软件，利用真彩色正射影像图作为基础数据，采集轮廓线数据，利用采集的轮廓线数据进行建筑物三维建模，建筑物三维建模主要采用了基础模型和体块模型，模型平面及高度精度满足相应等级模型的精度要求，建筑物层高统一按3m执行。

　　3.3其它模型的建模

　　1)植被模型的建模

　　a、草地根据范围采用纹理照片表示，各种灌木和花卉等采用纹理照片表示。

　　b、高大的行树或标志性的独立树采用多面片纹理照片表示。行树表示与实际间距、树种、形态、分布接近。

　　2)交通设施模型的建模

　　a、矿业权范围内道路上的各类交通标志如：标志标线、路灯等均进行了三维建模。

　　b、路灯模型按照实际间距进行了建模，路灯的形状与实际保持一致。

　　c、道路依据基础数据中的道路边线生成三维几何面模型，道路纹理采用简单纹理表现了路面的材质和交通标线。

　　d、人行道的铺装图案、材质及颜色均进行了实地采集。

　　3)工矿设施及各种独立地物模型

　　各矿的固定的工矿设施及独立地物均进行了表示，工矿设施及独立地物的表示采用基础模型，以能准确表现工矿设施及独立地物的特征和外观为原则，工矿设施小的细节和零部件采用纹理贴图替代，工矿设施及复杂的不规则的独立地物，在不影响模型效果的前提下，采用纹理图片表现了模型的细节结构。对镂空细节较多的模型，采用透明贴图对模型进行优化。

　　3.4纹理数据采集及编辑

　　本项目采集的纹理主要为建筑物侧面纹理、工矿设施及独立地物的纹理。纹理采集时，拍摄对象的每个面均进行了拍摄。

　　3.5纹理映射

　　本项目纹理数据编辑完成后即对模型进行了纹理映射，纹理映射在建模软件3DMAX中进行。纹理贴图效果如下：

　　3.6模型的导入

　　将制作发布完成的地形模型文件导入Uniscope软件后，在地形模型的基础上，导入各矿业权发布后的地面建筑模型及工矿设施等模型。

　　4系统建设

　　模型导入完成后，利用Uniscope软件平台的接口通过ArcGIS的ArcSDE实现了系统与河北省矿业权核查数据库的挂接，以河北省矿业权核查数据库属性为基础为本系统添加了属性，实现二维属性数据库和三维矿产资源管理系统的有机结合。挂接完成后，按照河北省国土资源厅对矿产资源进行三维网络管理的要求进行系统开发。

　　4.1系统开发功能

　　系统开发采用C#编程语言，使用Uniscope软件提供的开发接口进行系统功能的开发。系统开发建设实现了权限内与系统的互动和场景控制。具体开发了空间分析功能、属性查询功能、动态展示及漫游功能和统计汇总功能。

　　4.2系统的发布

　　系统建设完后，利用Uniscope基于WebService的面向服务的建构体系对系统进行网络发布，网络发布的范围为河北省国土资源厅内部局域网，发布范围内的计算机应与互联网进行物理隔离。

　　系统也可以Windows与Linux虚拟机相结合的方式进行单机发布，通过Windows浏览器访问Linux虚拟机实现对系统的访问。

　　4.3系统测试

　　系统建设完成后，由Uniscope软件平台供应商高德软件有限公司对系统进行了运行稳定性测试和功能测试。经测试，系统运行稳定，各项功能完备并运作良好。

　　5结论及展望

　　通过采用多源数据、多种方法综合的三维建模方式，顺利完成了河北省矿山地表地物三维建模及河北省三维矿业资源网络管理系统的建设，达到了使用方便、画面清晰美观、系统功能强大、应用广泛等预期效果，可以为矿产资源的管理提供更直观、更详细的图形、数据，以此来加强矿产资源的检查监督工作。

　　我国矿产资源丰富，各种矿山众多，矿产资源的检查监督管理是保证矿山生产安全及矿产资源合理开采利用的重要保障。建设三维矿产模型及其管理系统可以帮助国土资源管理部门摸清矿产资源开发利用情况，快捷、及时监测矿山动态，实现矿业权管理信息化，对促进我国建设和谐社会和经济发展，具有重要的现实意义和深远的影响。

　　参考文献

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　　本文选自《煤矿开采》。  《煤矿开采》期刊是国家煤矿安全监察局主管、煤炭科学研究总院主办的国家级综合性学术期刊,面向国内外公开发行,国内统一刊号：CN:11-3677/TD，国际标准刊号：ISSN:1006-6225。

　　《煤矿开采》主要用稿方向：专题综述、煤矿机械、煤矿电气、开采技术、选煤技术、安全技术、建井技术、技术交流、地质勘探、煤炭转化、问题探讨、企业管理及国外煤炭。
 

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