15
数字矿山的基本框架
还有一种划分层次的方法，更加直接和易于理解： 数字矿山自下而上可分为以下七个主层次： (1) 基础数据层。即数据获取与存储层。数据获取包括利
用各种技术手段获取各种形式的数据及其预处理；数据存 储包括各类数据库、数据文件、图形文件库等。该层为后 续各层提供部分或全部输入数据。 (2) 模型层。即表述层。如空间和矿物属性的三维和二维 块状模型、矿区地质模型、采场模型、地理信息系统模型、 虚拟现实动化模型等。该层不仅将数据加工为直观、形象 的表述形式，而且为优化、模拟与设计提供输入。
4
数字矿山及其战略意义
中国矿业大学等单位也相继开展了采矿机 器人（MR）、矿山地理信息系统（MGIS）、 三 维 地 学 模 拟 （ 3DGM ） 、 矿 山 虚 拟 现 实 （MVR）、矿山GPS定位等方面的技术开发 与应用研究。
5
数字矿山及其战略意义
随着实时矿山测量、GPS实时导航与遥 控、GIS管理与辅助决策和3DGM的应用， 国际上一些大型露天矿山（包括我国的平 朔、霍林河矿区）已可在办公室生成矿床 模型、矿山采掘计划，并与采场设备相联 系，形成动态管理与遥控指挥系统。。
13
数字矿山的基本框架
DM应是一个层次结构。 结构一：DM按数据流和功能流，由外向里分别为 采集系统、调度系统、功能系统、包装系统、核 心系统共5部分。
1) 采集系统：负责数据采集与处理，包括测量、 勘探、传感和文档4类基础数据采集子系统；
2) 调度系统：指MGIS，负责提供拓扑建立与维护、 空间查询与分析、制图与输出等GIS基本功能，并 进行数据访问控制、开放接口和生产调度与指挥 管理；
8
中国矿山面临的挑战
近年，中国矿山行业的信息化建设虽然有了较大 发展，但总体状况仍然很不乐观。总体来看，中 国矿山在矿山勘察、规划、设计、生产、管理、 全过程监控等信息化“软”领域，与发达采矿国 家的差距越来越大。中国矿山既没有把信息资源 当作矿山的重要战略资源之一加以统筹开发和综 合利用，更没有形成系统性能稳定、信息资源充 足的矿山信息基础设施（Mine Infrastructure）。
9
数字矿山的基本特征
基于DM的定义，主流意见认为，DM应具有以下 六大特征：以高速企业网为“路网”、以采矿 CAD（MCAD）、虚拟现实（VR）、仿真（CS）、 科学计算（SC）与可视化（VS）为“车辆”、以 矿业数据和矿业应用模型为“货物”、以真三维 地学模拟（3DGM）和数据挖掘为“包装”、以 多源异质矿业数据采集与更新系统为“保障” 和 以矿山GIS（MGIS）为“调度”。
10
数字矿山的基本特征
DM的最终表现为矿山的高度信息化、自 动化和高效率，以至无人采矿和遥控采矿。
11
数字矿山的基本特征
1. 以高速企业网为“路网” 2. 以MCAD、VM、MS、SC、AI与SV为“车辆” 3. 以矿业数据和应用模型为“货物” 4. 以3DGM和数据挖掘为“包装” 5. 以多源异质矿业数据采集与更新为“保障”
2
数字矿山的基本特征与关键技术
一、数字矿山及其战略意义 国际动态
加拿大已制订出一项拟在2050年实现的远景规划： 即将加拿大北部边远地区的一个矿山实现为无人 矿井，从萨得伯里通过卫星操纵矿山的所有设备 实现机械自动破碎和自动切割采矿；
3
数字矿山及其战略意义
芬兰采矿工业也于1992年宣布了自己的智 能采矿技术方案，涉及采矿实时过程控制、 资源实时管理、矿山信息网建设、新机械 应用和自动控制等28个专题；瑞典也制定 了 向 矿 山 自 动 化 进 军 的 “ Grountecknik 2000”战略计划。
6
数字矿山及其战略意义
此外，专家系统、神经网络、模糊逻辑、 自适应模式识别、遗传算法等人工智能技 术、GPS技术、并行计算技术、射频识别技 术以及面向岩石力学问题的全局优化方法、 遥感技术等已在智能矿山地质勘探调查与 测量、智能矿山设计、智能矿山开采、计 划与控制、矿山灾害遥感预报等研究领域 得到应用。 。
12
数字矿山的基本特征
只有实现了矿业综合数据的动态采集与快 速更新，才能为动态时效的3DGM与MGIS 提供数据粮食，为遥控采矿或无人采矿提 供信息保障。此外，还要在3DGM的基础上， 基于统一的时空参照、元数据和编码，根 据需要将上述多源异质数据进行有选择的 融合和分类，形成无缝无斥的数据组织。
14
数字矿山的基本框架
3) 功能系统：负责提供各类专业模拟与分析功能， 包括MCAD、VM、MS、SC、AI和SV等；
4）包装系统：负责提供3D空间建模工具和多源 异质矿山数据的空间融合环境和数据过滤、组合 与封装机制，包括3DGM和数据挖掘工具；
5）核心系统：负责统一管理数据和模型，由时空 数据仓库和应用模型库两个子系统组成。
数字矿山软件在国内应用现状
1
数字矿山的基本特征与关键技术
采矿业是以自然资源为生产对象的古老产 业，绝大多数矿山企业还处在劳动密集性 阶段，信息化程度很低。综观历史，采矿 业曾受到大大小小技术进步的巨大冲击。 如今，数字地球（ Earth, DE）和数 字中国（Digital China, DC）的钟声，已经 和正在惊醒一代采矿人。
16
数字矿山的基本框架
(3) 模拟与优化层。如工艺流程模拟、参数优化、设计与 计划方案优化等。
(4) 设计层。即计算机辅助设计层。该层为把优化解转化 为可执行方案或直接进行方案设计提供手段。
7
数字矿山原型：遥控采矿
国际著名矿山企业——加拿大国际镍公司（Inco） 从20世纪90年代初开始研究遥控采矿技术，目标 是实现整个采矿过程的遥控操作。Inco公司给遥 控采矿下的定义是“利用目前最先进的技术，包 括地下通讯、定位、工艺设计、监视和控制系统， 去操纵采矿设备与采矿系统。”遥控采矿工艺包 括自动凿岩、自动装药与爆破、自动装岩、自动 转运、自动卸岩和自动支护等，其技术基础是高 速地下通讯系统和高精度地下定位、定向系统 （要求达到mm级）。