第 1 章 緒論

1.1 礦山信息系統(tǒng)的發(fā)展現狀
礦山三維空間信息集成系統(tǒng)是對不同時間、不同空間和不同部門的空間數據的集合，是對空間數據進行表達、分析、處理和對礦山活動進行模擬的過程，以空間數據管理、數據建模、數據挖掘及多維可視化表達技術為基礎。因此，礦山空間信息集成系統(tǒng)的研究和數據庫技術、網絡技術、數據挖掘技術[1,2]、計算機圖形學及科學可視化等技術密切相關，礦山空間信息集成系統(tǒng)的研究以這些技術的發(fā)展與應用為基礎。數據庫（DataBase）是以一定的組織方式存儲在一起的相互關聯的數據集合，能最大限度地減少數據冗余，增強數據間的聯系，實現對數據的合理組織和靈活存取。從 1963 年 C.W.Bachman 設計開發(fā)綜合數據存儲系統(tǒng)[3,4]IDS（Integated DataStore），開創(chuàng)了數據庫技術的先河。數據庫技術的發(fā)展經歷了層次、網絡數據庫系統(tǒng)，發(fā)展到關系型數據庫系統(tǒng)和以面向對象為主要特征的數據庫系統(tǒng)后，數據庫技術與分布式網絡通信技術、面向對象技術、多媒體技術、人工智能技術以及可視化技術相互滲透，使數據庫技術與網絡技術成為信息化建設領域的基礎技術。當今市面上大型的數據庫系統(tǒng)包括 Oracle、SQL Server、Sybase 和 DB2 等[5,6,7,8]。目前，數據庫管理系統(tǒng)（DBMS，Data Base Management System）已進入人們的日常生活。DBMS 為用戶訪問數據庫提供了事務處理、操作進程的并發(fā)和共享數據的訪問、數據的備份與恢復、數據的存儲管理與容錯機制等服務功能，數據庫管理軟件的開發(fā)使得人們在使用數據庫時不需要了解數據的具體存取與管理方式。計算機網絡是利用通信線路和交換、傳輸等通信設備，將地理上分散在不同地點，并具有獨立功能的多套計算機系統(tǒng)互相連接起來，接照網絡協(xié)議進行數據通信，實現資源共享的計算機系統(tǒng)的集合。計算機網絡為用戶間提供資源共享、信息的快速傳輸與集中處理等信息服務功能。尤其是 Internet/Intranet 的迅猛發(fā)展，為信息的交流和共享，部門間的協(xié)同運作提供了技術的保證，同時也預示著網絡化辦公時代來臨，涌現了大量的基于 C/S（Client/Server）模式和基于 B/S（Browse/Server）模式的各類數據庫管理系統(tǒng)[9,10]。
.......

1.2 廟溝空間信息集成
礦山三維空間信息集成包括了原始信息、成果信息和生產信息之間的集成，以及這三類信息與空間模型信息之間的集成。礦山空間信息模型與礦山信息管理和礦山應用存在大量的、復雜的信息流交換，通過信息的交換和連接將三者集成到一起，因此通過信息流分析，將等高模型、表面模型和實體模型有機集成，建立集成的礦山空間信息模型。無論是等高線模型、表面模型還是實體模型，都是由大量空間對象組成，對這些空間對象進行有效的組織，是礦山空間信息模型成敗的關鍵。礦山空間信息產生于不同專業(yè)、不同階段，各專業(yè)的信息相互應用，信息之間既成層狀關系又成網狀關系，信息流向錯綜復雜，為了對礦山信息進行管理和應用，對信息間的關系進行分析，其中又可分為原始信息的信息流分析、生產信息的信息流分析、礦山三維空間信息模型的信息流分析：1）原始信息的最終成果是地質地形圖和鉆孔綜合成果表，由地表測量點進行等高線連接處理得到地形等高線圖，再由地質填圖信息、山地工程信息對地形等高線圖綜合編輯處理，得到地質地形圖。2）生產信息的主要作用是生成采礦現狀圖和對地質資料進行更新修改。將生產測量信息、地質測點信息和采礦工程信息展點到地質地形圖（采礦工程綜合圖）上，根據這些新的地質數據修改礦層頂底板等高線圖，再由礦層頂底板等高線圖與勘探線剖面圖交互調整，完成地質修改操作。
.........

第 2 章 廟溝鐵礦現狀調研

2.1 廟溝鐵礦的現狀及總平面圖
河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司廟溝鐵礦位于河北省青龍滿族自治縣城東南方向100km 處，礦區(qū)中心地理坐標：東經 119°24′10″,北緯 40°10′20″。行政隸屬青龍滿族自治縣祖山鎮(zhèn)管轄。承秦公路由礦區(qū)北部 4.5km 處通過，有簡易公路與之相通，礦區(qū)面積：1.5488km2；開采標高：787m～-175m，如圖 4。礦區(qū)范圍內靠近地表的淺部礦體采用露天開采，根據中鋼集團工程設計研究院有限公司 2010 年 8 月編制的《河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司廟溝鐵礦露天采場擴幫工程可行性研究》，露天開采最低開采標高為 372m，本次露天轉地下開采工程的設計范圍為：采礦許可證批準的本礦山礦區(qū)范圍，露天開采境界外的深部礦體。最低開采標高為 0m�，F為露天開采結束后的露天轉地下開采工程初步設計。露天開采結束后，露天采場已建成的地表截排洪系統(tǒng)、排土場、總圖運輸、辦公及生活福利設施等礦山現有工程，將繼續(xù)為地下開采服務。因此，本次設計內容為露天轉地下開采的采礦工程及其生產輔助設施，包括：地下開采的開拓及提升運輸系統(tǒng)、通風排水系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等。
..........

2.2 廟溝鐵礦信息分類及其特征
原始信息是指利用不同的勘探或分析手段，直接探測到的、能夠反映地質對象空間幾何特征、屬性特征及相互關系的信息，也稱之為第一性信息，如地質填圖信息、遙感影像、山地工程信息、鉆探信息、地震勘探信息、測井信息、采樣點信息及其樣品分析信息等。成果信息是對原始信息進行綜合、分析、歸納、提取后產生的反映地質對象空間幾何特征、屬性特征及相互關系的信息（圖件、表格或文字等）。如勘探線剖面圖、礦層底板等高線圖、鉆孔成果表、礦層綜合成果表[23,24]。生產信息是隨著采礦工程的推進，不斷產生的信息，從信息的不同專業(yè)來源劃分，有生產測量信息、地質測點信息、地質素描信息、采礦工程信息等。生產信息是工程圖制作、工程量計算和模型的修改維護的信息來源。地質填圖主要包括實測地質剖面圖、地質圖測制兩方面內容。實測地質剖面獲取的信息主要有地質剖面的起止位置、剖面方位角、地形坡度角、地形轉折點、剖面轉折點或平移點，剖面上的地層界線點、礦層起止點、斷層點，地層、礦層及斷層的傾向和傾角等空間幾何信息，以及地層的巖石組成、厚度、巖性描述、接觸關系、含礦性、礦層的類型、特征描述等屬性信息。還有實測地質剖面圖、地層綜合柱狀圖等圖件。地質圖測制可獲取觀測路線上所布置的觀測點空間位置信息，同時獲取觀測點的屬性信息[25-27]。
.......

第 3 章 廟溝三維空間信息模型 ....39
3.1 基于表面模型的方法........39
3.2 基于約束三角剖分的礦山表面信息模型.........41
3.2.1 帶約束邊的 Delaunay三角形剖分..........42
4.2.2 露天礦采場三維模型的建立...........43
3.3 基于實體建模的方法.........44
3.4 基于不規(guī)則四面體的礦山實體信息模型.........46
3.5 小結...........49
第 4 章 廟溝三維空間信息集成 ....50
4.1 礦山三維空間的信息流分析.....50
4.2 等高線信息模型........53
4.3 表面信息模型....55
4.4 實體信息模型....58
4.4.1 實體模型的建模流程.......59
4.4.2 實體模型的管理.......59
4.5 小結 ...........60

第 4 章 廟溝三維空間信息集成

礦山三維空間信息集成包括了原始信息、成果信息和生產信息之間的集成，以及這三類信息與空間模型信息之間的集成。原始信息、成果信息和生產信息是基礎，礦山空間信息模型是礦山系統(tǒng)的關鍵，它連接著礦山信息和礦山應用，是整個礦山系統(tǒng)的連接器。礦山空間信息模型與礦山信息管理和礦山應用存在大量的、復雜的信息流交換，通過信息的交換和連接將三者集成到一起。本章通過信息流分析，將等高模型、表面模型和實體模型有機集成，建立集成的礦山空間信息模型。無論是等高線模型、表面模型還是實體模型，都是由大量空間對象組成，對這些空間對象進行有效的組織，將是礦山空間信息模型成敗的關鍵。

4.1 礦山三維空間的信息流分析
礦山空間信息的組成和特征表明，礦山空間信息產生于不同專業(yè)、不同階段，各專業(yè)的信息相互應用，前一階段的信息又作為下一階段的基礎，信息之間既成層狀關系又成網狀關系，信息流向錯綜復雜，為了對礦山信息進行管理和應用，對信息間的關系進行分析。礦山空間信息的組成和特征表明，礦山空間信息產生于不同專業(yè)、不同階段，各專業(yè)的信息相互應用，前一階段的信息又作為下一階段的基礎，信息之間既成層狀關系又成網狀關系，信息流向錯綜復雜，為了對礦山信息進行管理和應用，對信息間的關系進行分析。

結 論

本文以礦山三維空間信息集成系統(tǒng)及其應用為主要研究內容，對礦山三維空間信息集成管理的理論和方法進行了研究探討。
1）通過對礦山空間對象的信息及其特征進行分析，將礦山空間信息劃分為三類，即原始信息、成果信息和生產信息，并對這三類信息之間的信息流進行了分析，得出這三類信息相互間的內在聯系，為礦山三維空間信息的集成和管理提供了信息基礎。
2）根據礦山空間信息的特點，采用不同的數據挖掘方法，，分別實現了對礦巖參數、鉆孔信息和測量信息的數據挖掘。
3）根據廟溝鐵礦露天轉地下空間信息的特點，建立了礦山空間信息表面模型，在對礦層等高線數據進行離散化的基礎上，基于不規(guī)則四面體建立礦山空間信息實體模型，最終形成廟溝鐵礦露天轉地下過程的三維空間信息系統(tǒng)集成。
............
參考文獻（略）