鄒冠華

（湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412006）

隨著我國(guó)礦山智能化進(jìn)程不斷推進(jìn)，礦山開采及建設(shè)開始逐漸朝著智能化的方向發(fā)展，礦山管理的精細(xì)化程度在不斷提高，相應(yīng)的對(duì)于高精度DEM應(yīng)用需求也在不斷提高。

在我國(guó)礦山開采規(guī)劃中，DEM數(shù)據(jù)起著重要的作用，為礦山開采規(guī)劃提供了重要的數(shù)據(jù)支持。本文針對(duì)當(dāng)前我國(guó)DEM建模方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并列舉高精度DEM應(yīng)用實(shí)例。

1 礦山高精度DEM建模特點(diǎn)

礦山DEM建模主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：其一，現(xiàn)階段傳統(tǒng)的數(shù)字表面模型已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代化礦山的需要。對(duì)此，為了能夠滿足現(xiàn)代化礦山的建設(shè)與開采要求，做到企業(yè)精細(xì)化管理，必須建立一個(gè)高精度的數(shù)字表面模型DEM。其二，礦山周邊區(qū)域的建筑，井下巷道等較為復(fù)雜的地形地貌，這些也是礦山高精度DEM建模中的組成部分。

2 礦山高精度DEM建模方法

制作DEM的方法通常有以下幾種：

其一，全野外測(cè)量數(shù)據(jù)的構(gòu)建，這種方法具有極高的精度，但是這種方法需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，而且花費(fèi)的成本也比較高，更新比較困難，因此，這種方法的應(yīng)用范圍較小。

其二，將當(dāng)前現(xiàn)有的地形圖數(shù)字化，然后生成一個(gè)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)模型。這種方法較上一種可以有效節(jié)約成本，但是有可能無(wú)法準(zhǔn)確的表達(dá)出礦山地物中的各個(gè)細(xì)節(jié)。

其三，采用攝影測(cè)量方法對(duì)礦山地形進(jìn)行測(cè)量，此方法主要是采用相鄰的兩個(gè)對(duì)象進(jìn)行對(duì)比，基于全自動(dòng)攝影測(cè)量系統(tǒng)，將絕對(duì)定向數(shù)據(jù)、地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、相對(duì)定向數(shù)據(jù)通過DSM建模生成。其四，使用激光雷達(dá)進(jìn)行測(cè)量，所得到的數(shù)據(jù)是DSM點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將收集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成DEM數(shù)據(jù)。

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

（1）機(jī)載激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)

在機(jī)載點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集完畢，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，首先需要對(duì)其進(jìn)行處理前的準(zhǔn)備工作，例如點(diǎn)云合并、點(diǎn)云分類去噪、點(diǎn)云特征線提取等。

點(diǎn)云合并主要指將已經(jīng)生成的多個(gè)LAS和XYZ數(shù)據(jù)通過專門的軟件導(dǎo)入合并，由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量很大，因此在進(jìn)行合并時(shí)一定要對(duì)合并后文件數(shù)量與點(diǎn)云處理軟件數(shù)據(jù)承載量進(jìn)行控制，確保兩者的量都是相同的，不會(huì)出現(xiàn)差誤。

（2）特征點(diǎn)線數(shù)據(jù)

立體像對(duì)、機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)、井下巷道框架這三種數(shù)據(jù)共同構(gòu)成特征點(diǎn)數(shù)據(jù)源。

礦山巷道框架數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作需要進(jìn)行數(shù)據(jù)排查、質(zhì)量檢查、區(qū)塊劃分等多個(gè)環(huán)節(jié)，建模數(shù)據(jù)的選取應(yīng)遵循的原則為選取斜坡線、高程點(diǎn)數(shù)據(jù)、陡坎線等，將DXF設(shè)定為主要輸出格式。

對(duì)于機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)和立體像對(duì)數(shù)據(jù)需要在數(shù)據(jù)源的特征上提取點(diǎn)線數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行檢查，剔除不符合要求的數(shù)據(jù)，最后將其數(shù)據(jù)輸出格式轉(zhuǎn)換成DXF格式。

2.2 機(jī)載激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

（1）原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)粗提取

若對(duì)礦區(qū)地形進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取，所提取的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)集為一個(gè)連續(xù)性的點(diǎn)云數(shù)據(jù)區(qū)間。以某個(gè)礦山為例，礦體的高程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存在一個(gè)較大的峰值，在對(duì)這一區(qū)間數(shù)據(jù)進(jìn)行提取過程中需要將與峰值相近的波谷高程值記錄下來(lái)，在波谷高程值區(qū)間內(nèi)可以推測(cè)出地形點(diǎn)特征，以利于后續(xù)處理工作。

（2）克里金插值

將相關(guān)的地物點(diǎn)去除之后，礦山待測(cè)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)大片的空數(shù)據(jù)地帶，若將這部分空數(shù)據(jù)地帶進(jìn)行填充，需采用克里金差值法對(duì)空白區(qū)域進(jìn)行插值，因?yàn)榭瞻讌^(qū)域面積較大，所以在采用克里金插值方法時(shí)需要使用迭代方式，多次插值后出現(xiàn)異常點(diǎn)采用粗提取方法進(jìn)行剔除，再重新進(jìn)行插值，以滿足所有點(diǎn)符合高程限差范圍。

3 高精度DEM應(yīng)用實(shí)例

高精度DEM可以應(yīng)用在我國(guó)多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，如水利、氣象、地質(zhì)、礦山建設(shè)與規(guī)劃領(lǐng)域。

如在礦區(qū)發(fā)生災(zāi)害時(shí)，可以對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)估，利用高精度DEM數(shù)據(jù)去判斷整個(gè)礦區(qū)容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，然后將這些分析結(jié)果及時(shí)反饋，協(xié)助各級(jí)政府做出正確決策，為礦山企業(yè)減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

4 小結(jié)

綜上所述，傳統(tǒng)DEM數(shù)據(jù)的制作與生產(chǎn)已經(jīng)無(wú)法滿足礦山開采及建設(shè)的需要，必須采用新的技術(shù)方法去制作DEM數(shù)據(jù)。

本文所提出的新方法主要融合了多種的數(shù)據(jù)源，結(jié)合區(qū)域地理位置特點(diǎn)，在制作DEM數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行了分層和分級(jí)，使得數(shù)據(jù)內(nèi)容更加詳盡。

同時(shí)在方法運(yùn)用過程中，對(duì)礦區(qū)地物進(jìn)行了重點(diǎn)建模，使得礦山DEM建模具有了極高的精度，并且真實(shí)還原了礦山的地形地貌特征。