摘要：采矿工程是促进我国现代化建设的关键，为经济发展提供了大量矿产资源。加强对地下岩层环境的勘察，是开展采矿工程的基础与前提，能够确保工作人员与设备的安全性，同时提升采矿效率。虚拟现实可视化仿真技术的运用，能够实现对地下空间的可视化展示，帮助工作人员明确地下环境，以制定切实可行的采矿方案，增强采矿工作的安全性与顺畅性，降低意外因素的干扰。本文将对三维可视化技术进行介绍，探索虚拟现实可视化仿真技术在采矿工程中的应用，为采矿工作人员提供参考。
关键词：虚拟现实；可视化；仿真技术；采矿工程
为了满足当下社会生产生活的需求，采矿工程建设规模逐渐扩大，对于采矿技术的要求也越来越高。将三维技术与计算机技术进行有效结合，能够快速处理相关空间数据，并利用三维空间进行展示，帮助工作人员进行判断与分析。这种方式不仅能够实现数据信息的大量处理，而且呈现的方式简单明了，为数据处理与利用效率的提升奠定了基础。仿真模型的建立，需要以实际空间数据为依据，明确工程中的灯光布局和尺寸等信息。
1、采矿工程三维可视化技术介绍
在地下情况勘察中，三维可视化技术的应用较为普遍，是地质与地球物理研究中的关键技术。地下情况不能够被肉眼识别，通过三维可视化技术的运用，可以用数据进行描述与展示，为工作人员了解地下情况提供真实直观的数据。被研究对象在大量数据描述中实现可视化展示，对于已有资料可靠性进行检查，也能够辨认未来相关数据。三维可视化技术的运用，能够实现异常数据的查找，降低数据错误的几率。在采矿工程中，三维空间的构造尤为关键，这是开展后续工作的基础与前提，三维可视化技术的运营能够实现地层数据的快速合成，对于地层属性和构造进行表达。
2、虚拟现实可视化仿真技术在采矿工程中的应用
2.1 创建三维结构模型
在采矿工程当中，加强对地质的研究是工作开展的前提，主要包括了形状、质地和结构等信息判断。为了提升三维仿真系统性能，需要以三维可视化仿真技术为基础，对于研究对象的特点和属性信息进行获取，为采矿工程虚拟可视化方针环境的建立提供保障。虚拟可视化三维系统，主要由模型、摄像机、材质、动画和灯光构成，这是虚拟可视化三维环境建设中的关键要素。为了提升虚拟操作环境的效果，需要应用3Dmax三维制作工具，综合考量上述要素的创设需求。行为建模和几何建模是建模技术的主要方式，描述物体行为与运动属于行为建模，图形数据结构和几何形状信息的描述则属于几何建模。另外，属地建模法和层次建模法同属于几何建模的门类【1】。对于物体组成部分的表示，主要是以树形结构来实现，这就是层次建模法的基本原理。三维模型的构建，能够帮助采矿工作人员了解井下三维结构，以便制定针对性采矿计划。而三维立体矿井模型的绘制，也为采矿完成后的工作汇报提供了支持。
2.2 设置材质与贴图
模型虽然是采矿工程虚拟可视化三维环境系统的基础，但是为了增强物体的直观效果，为用户快速分辨物体的真实性，还需要加强材质与贴图的设置，防止模型中物体颜色的单调性。为了确保着色时模型能体现多样化色彩与质地，需要在其表面创造光学效果。这种光学效果的营造，能够让用户对诸多物体，比如金属、玻璃和岩石等进行快速分辨【2】。在材质编辑器中，贴图也发挥着至关重要的作用，是提升可视化三维场景效果的关键点，有利于营造模型的真实感。
2.3 设置灯光与环境
对于自然界环境的模拟，是优化三维模型与材质的关键步骤，能够促进采矿工程场景真实性的提升。灯光和雾是3Dmax系统中环境处理的主要手段。其中，在三维场景的构建当中，灯光是最为关键的一个要素，虽然不能够进行渲染着色，可是物体表面效果与色彩效果等会受到灯光影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆只有加强灯光与材质的有效融合，才能够确保物体真实效果的提升，为采矿工作人员提供性能优越的可视化三维场景。
2.4 制作动画
为了对三维场景与物体进行动态化呈现，需要应用虚拟现实可视化仿真技术进行动画制作。运用3Dmax系统，创建动力学动画、粒子动画、变换动画、变形动画、管理器动画、环境动画、正向与反向链接动画、材质动画和放样动画等等，其中变换动画可以进行旋转、移动和缩放【3】。如果在3Dmax中模块功能有参数设置，就能够实现动画效果的制作，提供更加直观的采矿工程地下环境展示画面。完成虚拟空间中模型的创建后，为了确保摄影过程的连续性与动态性，需要实现摄像机的建立，确保场景浏览动画的全方位性。
2.5 VRML与VR-MINE的运用
VRML即虚拟现实语言规范，具有自由度与灵活度高、文件小等特点，在网络传播中发挥着关键作用。但是，由于VRML程序语言存在一定的复杂性，往往不能够呈现优质的画面效果。为此，应该加强3Dmax与VRML的结合，发挥3Dmax建模方便直观的特点。在VRLM中可以直接导入三维场景，并实现VRLM接电的插入。连接空间造型与相关节点，完成参数设置，能够确保直接编写的VRML文件与得到的VRML文件保持一致【4】。VRML必须能够支持模型软件格式，在.WRL文件转换中可以运用3Dmax中的Export命令，程序语言描述可以在VRML浏览器中进行，确保在控制复杂动作时的高效性。与此同时，键盘或者鼠标导航控制与漫游控制，也能够在程序控制中完成设置。相应的复杂机关系统可以由鼠标进行控制，左右行走由键盘控制。为了丰富漫游形式，可以将动画和音乐嵌入其中。与此同时，房柱式开采模拟VR-MINE系统的运用，能够实时化动态三维模拟采矿生产系统，比如蓄电池式机动矿车、连续式采煤机和顶板锚杆机等等。对于井下作业参数和设备数量等信息的设置更加便捷，也能够对回采巷道和煤柱尺寸等进行设置。三维立体图的显示以多窗口视图的形式实现，增强了人与系统的交互性。井下采矿作业情况可以被实时监控，大大提升了工作效率与安全性。
2.6 防治水的运用
在采矿工程防治水处理中运用虚拟现实可视化仿真技术，能够对地下含水层厚度、隔水层分布情况的等进行直观展现。在传统工作方式中，含水层与隔水层分布空间与特点的展示，往往依靠于剖面图，这种方式不利于对地下水层状况进行全面了解，限制了采矿工作的开展。完善虚拟现实系统中地下水层的相关资料，能够直观展示采矿工程区域的含水系统【5】。地下水流运动规律的探究是水文地质研究的关键，水流变化特征可以依靠虚拟现实系统进行虚拟表达，获取流速、储存量、流量和流向等信息，为防治水效果的提升奠定基础。
3、结语
在现代化采矿工程当中，虚拟现实可视化仿真技术逐渐得到应用，能够满足工程复杂条件的要求，提升采矿工程建设的安全性与高效性。对于三维建模软件进行合理选择，并明确技术操作技巧，实现三维空间结构模型的构建。在统计残余矿物储量时也可以采用可视化仿真技术模型，能够明确矿产结构状况，促进采矿工作顺利进行。
参考文献：
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[5]郭明明.地下矿山开采工程虚拟现实仿真与应用研究[D].中南大学，2009.
论文作者:陶自云
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/26
标签：采矿工程论文; 虚拟现实论文; 仿真技术论文; 建模论文; 模型论文; 动画论文; 地下论文; 《基层建设》2019年第5期论文;