1、3Dmine 矿三维数字矿山系统的步骤及简单应用这是 2012 年时候，我看了网友的相关帖子然后按照他们的流程，梳理出来的方法。当时对 3DMINE 软件理解还不够，以为建几个实体模型就是数字矿山了，实际上还差比较远，最基本的钻孔数据库、块体模型储量估算那些部分还没有，所以题目应该叫做“利用 3DMINE等软件生成三维数字矿山模型”更恰当一些吧。因为许多朋友问这个方法，所以我再整理一下分享给大家。网友的方法还是比较简单实用的，能够快速生成一套三维矿山模型，我添加的一些内容仅供参考，里面还是有不少小错误，请大家以网友原创为准。网友原创网页链接在上面，主要是两个帖子，一个是采集等高线，一个是截图的
2、。需要再补充一点，刚截出来的卫星图片，范围可能不是很准确，可以用 PHOTOSHOP 裁剪图片。如果有 CAD 实测平面图，将卫星图片多次插入 CAD 平面图中，图片后置显示，将卫星图片与测量实测地表建筑等对比，用 PHOTOSHOP 多次裁剪后就非常准确了。将裁剪准确后的卫星图片贴在 DTM 表面模型上，才与实际地表更吻合（如图 13） 。摘要：利用 3Dmine 软件建立矿山地下巷道、矿体、空区、矿岩界面模型；利用 Google Earth、Getscreen软件截取矿区地表高清卫星图片；利用 Global Mapper 、MapGis 、3Dmine 建立地表等高线图和三维地表模型，并将
3、高清卫星图像贴在三维地表模型表面；三维数字矿山系统在矿山生产设计中简单应用。关键词：3Dmine ;三维建模 ;Google Earth ;Getscreen;Global Mapper; MapGis ;三维模型应用 随着计算机软硬件不断发展，三维矿山工程设计软件在很多矿山、设计院、地勘单位、高校得到越来越多的应用，比较有代表性的软件有 3Dmine、dimine、supac、micromine、sd、龙软等等。三维软件有着许多传统二维设计软件不具备的优势，并且逐渐成为发展趋势，这里尝试用 3Dmine 结合其它一些软件建立铁山矿数字矿山系统，介绍详细制作流程并浅谈一下它的部分应用。国产大型
4、 3DMine 矿业工程软件可应用于地质、测量、采矿和生产管理等方面，主要为固体矿产的地质勘探数据管理、矿床地质模型、构造模型、传统和现代地质储量计算、露天及地下矿山采矿设计、露天短期进度计划以及生产设施数据、规划目标数据建立实用三维可视化基础平台。Global Mapper 是 一 款 地 图 绘 制 软 件 ， 不 仅 能 够 将 数 据 （ 例 如 ： SRTM 数 据 ） 显 示 为 光 栅 地 图 、高 程 地 图 、 矢 量 地 图 ， 还 可 以 对 地 图 作 编 辑 、 转 换 、 打 印 、 记 录 GPS 及 利 用 数 据 的 GIS (地 理 信 息系 统 )功 能
5、； 可 以 转 换 数 据 集 的 投 影 方 式 以 符 合 项 目 的 坐 标 系 统 ， 并 可 以 同 时 对 数 据 集 的 范 围 进 行 裁剪 ； 还 提 供 距 离 和 面 积 计 算 ， 光 栅 混 合 、 对 比 度 调 节 、 海 拔 高 度 查 询 、 视 线 计 算 等 。 GetScreen(全 称 Get Screen Copy from Google Earth)是 自 动 截 屏 Google Earth 地 图 至 本 地 的 专 用软 件 ， 根 据 用 户 确 定 的 截 图 区 域 和 高 程 ， 自 动 计 算 所 需 要 的 相 关 数 据 ， 自
6、 动 拼 接 成 无 缝 隙 的 地 图 文 件 ，支 持 BMP 和 JPEG 两 种 存 盘 文 件 格 式 ， 并 同 时 生 成 可 用 于 OZI 的 GPS 导 航 文 件 。图 1 三维数字矿山系统侧视图铁山矿三维数字矿山系统包括地上和地下部分。地上是带有等高线的 DTM 表面模型，并贴上了卫星图片。等高线是从中科院下载的地形 TIFF 文件，通过 Global Mapper、 MAPGIS、 3DMINE 等 软件转变而来，而卫星图片是通过 GetScreen 软件从Google Earth 上截取而来。地下部分就是通过 3DMINE 常用功能将 CAD 图纸转换到真实空间坐标
7、位置的平面图、剖面图，再利用平面图、剖面图制作出巷道、矿体、空区、矿房矿柱等实体模型。技术路线如图 2。Auto CAD 软件中 DWG 格式平面图剖面图由 3Dmine 坐标转换为立体空间中平面图剖面图Google Earth 卫星图片3Dmine 建模生成地下巷道模型、矿体模型、岩矿界面、空区模型Getscreen 截图软件截取高清卫星图片3Dmine 将高清卫星图片贴在DTM 模型表面从中科院下载地形TIFF 数据文件导入 Global Mapper生成矿区周边区域10 米等高线，输出为 DXF 文件Mapgis 将 DXF 文件转换为点线文件Mapgis 投影变换将点线文件由地理坐标系
8、转换到平面直角坐标系3Dmine 将点线文件转换成 3ds 格式,为等高线赋实际高程3Dmine 生成 DTM地面模型地下模型建模路线 地上模型建模路线矿上地上、地表三维模型建立完毕图 2 三维数字矿山系统建立技术路线方法1.数字矿山系统地下部分建立流程1.1 CAD 文件前期处理图形文件中远离有效图形的无效点、线，将影响显示效果，导致图形文件在 3Dmine 中无法准确显示，所以应先在 CAD 中将图形文件远处多余点、线删除；重叠线段将导致无法正确捕捉，重叠线还会导致线段无法封闭，所以在前期 CAD 制图中应避免重叠线段产生。1.2 CAD 文件导入 3Dmine3DMine 能与多种软件格
9、式兼容，“文件导入”命令可以能够导入文本、全站仪数据、Datamine、Surpac、MapGis、 AutoCAD、Micromine 等类型的数据。1.3 图形文件分层过多图层将增加后期处理工作量，建议分导线层、图框坐标网勘探线层、注记层、巷道层、矿岩界线层等。1.4 巷道腰线、矿体界线处理手动链接线选择工具线的基本操作连接 2 条线段或左键单击功能图标；选择需要连接两条线，点击右键，命令执行，依次链接。自动连接线选择工具自动连接线或左键点击功能图标，弹出自动连接线条对话框；用户需要输入连接距离，连接距离代表所有距离小于其数值的线条都将被合并，大于其数值的线条不作处理。输入合适的连接距离后
10、，框选所需要合并的线条，点击鼠标右键后，分开的线便合并为一条线。注意：连接线前提是，没有重复和交叉线，否则将无法封闭或出现交叉线连接，无法创建模型。1.5 平面图赋高程选择工具线赋高程赋 Z 值或左键单击功能图标，弹出请输入参数值对话框；在输入 Z 值中输入合适的数值，点击确定后选择待赋高程的图形对象，点击右键，命令执行。1.6 查询点坐标查询线段端点坐标运行菜单项查询查询点或单击工具栏图标，在界面最后一行的状态栏右边出现提示。选择要查询的点左键单击，这时在信息栏中即可查看该点属性。此功能还可以查询线段两端端点的坐标，点击时将只显示线段上点击位置距离端点较近的那一个端点的坐标。查询相交点坐标工
11、具 点的操作 相交点，便可查询两条相交线的相交点的属性。1.7 坐标转换选择工具坐标转换平面 2 点坐标转换，弹出“2 维坐标转换”对话框。一个平面图形需要两个点控制，其中：旧的两点 图形当前位置两点坐标 （x1，y1），（x2，y2）指在图形区域内控制当前图形的两个点坐标，这个坐标不一定是真实坐标，可以通过查询功能得到。新的两点 图形目标位置两点坐标 （X1，Y1），（X2，Y2）指图形的真实坐标，可以通过标注或者文字资料得到。得到“旧的两点”（x1,y1）（x2,y2）坐标和“新的两点”（X1，Y1)，（X2，Y2)坐标后输入，点击确定，弹出“确认参数”对话框。点击执行后，图形就按照新旧两
12、个点之间的缩放、旋转、X 移动、Y 移动确定的参数值，进行坐标转换。注意:从缩放比例可得知坐标转换是否出错。1.8 将图形区域内的图形的 X、Y、Z 坐标做调换。选择工具坐标转换坐标调换（X-Y-Z），左键点击，弹出“坐标调换”对话框。包括“XY 调换”，“XZ 调换”，“YZ 调换”三种坐标调换方式；选择要坐标调换的方式，点击确定后当前图层内的图形就会进行相应的转换。特别说明: 将图形文件从 CAD 导入 3Dmine 过程中，原图形文件的坐标如果是真实坐标，那么平面图将不需要进行坐标转换。如果图形文件在 CAD 中不是真实坐标，则在导入 3Dmine 后需要进行坐标转换。因为 CAD 中坐
13、标系横轴是 Y 轴纵轴是 X 轴，我们习惯将 XY 坐标反着输入的，才符合我们坐标网是上北下南的习惯。而3Dmine 中坐标横轴是 X 轴纵轴是 Y 轴，所以 CAD 的 XY 坐标和 3Dmine 中 XY 坐标是相反的。因为图形文件在 CAD 中 XY 坐标是反着输入的，所以在坐标转换时需要再将 XY 坐标纠正过来。坐标转换示意 旧点 1 新点 1 旧点 2 新点 2原来位置坐标 x1 Y1 x2 Y2目标位置坐标 y1 X1 y2 X2这个过程是两步，但是由一次转换完成。一个剖面图从 CAD 转换到 3Dmine，需要进行一次 Y 坐标转换，一次 YZ 坐标调换，一次坐标 ZX 面内坐标
14、转换，共三步完成。下图是一个平面图和一个剖面图坐标移动后处在实际空间坐标位置。图 3 立体空间中实际坐标位置的平面图和剖面图1.9 矿体实体模型建立1.9.1 初步建立实体调入剖面图矿体线文件，选择实体连接三角网线之间连三角网，根据状态栏提示，左键依次单击 2 根线，2 根线变为虚线，并且线之间连接起三角网，这些三角网被填充了颜色，形成光滑的表面。在没有点击鼠标右键或 Esc 键结束连接三角网之前，鼠标呈星型十字状态，只需要连续点击多根线段，就可以依次连接多个三角网。注意:连接实体的线，必须是封闭的，才可以进行封闭线段间建立实体模型；连接实体的线，上面的控制点最好是均匀并且数量适中，否则生成模
15、型不圆滑。图 4 矿体三维模型1.9 合并多个剖面线之间的实体在连接三角网时，创建了不同的体号，用合并三角网为一个实体的命令，可将不同体号的三角网合并为一个实体号文件。实体实体编辑合并三角网为一个实体。调入矿体模型文件，该矿体模型由不同体号的三角网组成；选择实体实体编辑合并三角网为一个实体命令，创建新的体号； 根据提示，框选需要合并的部分，这时该部分呈虚线显示，右键单击即可完成合并。1.10 腰线巷道建模1.10.1 各水平巷道建模为了在生成巷道时不被除腰线外其他线条影响而导致出错，巷道层应只保留巷道腰线。数据清理：一般来讲，对于巷道腰线，要求线条和其上的点比较清晰均匀，控制点数量适中，没重复
16、和交叉，同时，保证不同区域的线条是完整闭合的，否则需要清理和编辑。控制点不够则需要线上添加控制点加密。选择地下腰线巷道建模，弹出“腰线巷道建模”对话框。点击“显示巷道出口”后在界面右下角最后一行状态栏将出现提示。左键点击外侧的闭合线，再在空白处点击右键生成。注意：此时必须选择最外侧的闭合线，选择内侧的线或体无效。内外侧线都必须封闭。选择“生成拱线”：这是在产生巷道立体图时，自动在顶板上生成巷道的拱线，其中，顶板线的点即在每个角网的交点依次连接而成。确定后，使用左键点击最外侧的巷道线，即可得到。当选择“圆弧拱巷道”、“矩形巷道”和“梯形巷道”时，操作步骤与上述相同，不同的是选择不同的巷道参数。铁
17、山巷道为三心拱断面 2.8*2.5 或者 3.0*2.8，参数可以根据实际巷道断面设置，或者手工绘制断面。图 5 利用 CAD 巷道腰线图建立巷道三维模型1.10.2 斜坡道的生成生成铁山矿斜坡道，在斜坡道上、下口找准底板线，连接成封闭线段，依然采用腰线巷道建模的方法生成。也可以先做出斜坡道上下口断面图，然后采用连接生成实体文件的方法。同样的方法适用于制作溜井、人行井实体模型。如果斜坡道不是一个倾斜角，那么可以将巷道分开，多次生成。注意：通过此方法形成的巷道实体是全部贯通的，也就是说在交叉巷道处，不是两组交叉的巷道，而是合并成一体的。这样在测量验收时和切制剖面时不会出现重复和交叉。在生成巷道过
18、程中，可能会出现本来是岩石的地方却被生成为巷道，此时可以撤销重新生成一次，如果还不能纠错，那么可以将巷道分成几部分，分别生成。1.11 用万能坐标转换器确定矿区截图范围（等高线范围、google 地球卫星图片范围）坐标转换主要用在范围确定，这里会用到两次。我矿应用北京 54 坐标系 3 度带，金岭铁矿位于 29 度带。在从 TIFF 文件截取登高线时，需要确定截取范围，截取范围用矩形边框的两个对角点坐标来确定。确定从 Google Earth 截取卫星照片的范围，向 GetScreen 中输入矩形边框两个对角点坐标。Y X左上角点坐标 601395.909 4082850.008(北京 54
19、坐标系 3 度带)经纬度坐标(度分秒) 118081381 36521492经纬度（度） 118.1371694 36.870811Y X右下角点坐标 606456.135 4077757.731(北京 54 坐标系 3 度带)经纬度坐标(度分秒) 118113551 36492776经纬度（度） 118.1931197 36.824378图 6 坐标转换软件2.利用 GLOBAL MAPPER、MAPGIS、3DMINE 生成等高线地形图2.1 要绘制等高线地形图必须收集所要绘制地区的经纬度坐标和海拔高程坐标数据，可以从中科院的数据库下载，下载数据可生成 10 米精度等高线。用 Global
20、 Mapper 打开所下载解压的“影像.tiff”，点“文件” “生成等高线”分别需要依次设置以上四个标签，确定需要生成等高线的边界（即图幅范围），格式为度。 2.3 如果不需要进一步的矢量化，则输出矢量数据为 dxf，通过 Mapgis 转换为点线文件。 2.4 如果需要将图幅范围内公路、水系、房屋等适量化，则输出矢量数据为“KML/KMZ 地标文件”，以进一步通过 Google Earth 矢量化。 2.5 用Google Earth打开所输出的KML/KMZ 地标文件。 将打开的文件右键保存到我的位置，选中该项，在通过添加路径工具处理道路、添加多边形工具处理河流，将所添加的地物与地标文件置于同一根目录下：
