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第1章 数字矿山的基本知识1

1．1 数字矿山的起源1

1．1．1 数字地球与数字矿山1

1．1．2 矿山空间数据基础设施2

1．1．3 矿山信息化与数字化3

1．2 数字矿山的发展6

1．2．1 数字矿山的科技发展6

1．2．2 数字矿山的教育发展8

1．3 数字矿山的内涵9

1．3．1 数字矿山的概念9

1．3．2 数字矿山的特性9

1．3．3 数字矿山的特征10

1．3．4 数字矿山的功能12

1．4 数字矿山的体系13

1．4．1 数字矿山的内核13

1．4．2 数字矿山的框架14

1．4．3 数字矿山的结构15

1．4．4 数字矿山的关键技术15

1．5 数字矿山的建设17

1．5．1 数字矿山的建设目标17

1．5．2 数字矿山的建设任务18

1．5．3 数字矿山建设的阶段性19

本章练习21

第2章 矿区资源环境信息获取与处理22

2．1 矿区资源环境信息概述22

2．1．1 矿区资源环境信息的概念及特征22

2．1．2 矿产与土地资源信息23

2．1．3 矿区生态环境信息24

2．1．4 矿区地质构造信息25

2．2 地球探测信息技术28

2．2．1 重力勘探28

2．2．2 磁法勘探29

2．2．3 电法勘探30

2．2．4 地震勘探32

2．2．5 地球化学勘探33

2．3 遥感技术34

2．3．1 遥感找矿技术34

2．3．2 遥感图像处理技术38

2．4 矿山采场条件探测42

2．4．1 采区三维地震技术42

2．4．2 井中勘探与物探技术43

2．5 矿体品位与储量矿量估算45

2．5．1 矿体单元划分45

2．5．2 矿体品位估算46

2.5．3 储量与矿量估算49

上机实习一：遥感找矿与矿区环境遥感分析51

本章练习51

第3章 矿山空间信息获取、处理与制图52

3．1 矿山空间信息获取52

3．1．1 水准仪经纬仪测量52

3．1．2 全站仪数字化测图55

3．1．3 三维激光扫描57

3．1．4 GPS测量59

3．1．5 摄影测量60

3．1．6 雷达遥感测量62

3．2 矿山空间数据处理63

3．2．1 数据处理概述63

3．2．2 GPS数据处理64

3．2．3 摄影测量数据处理66

3．2．4 遥感数据处理67

3．2．5 变形监测数据处理69

3．3 矿图制图71

3．3．1 矿图的种类与作用71

3．3．2 基于CAD的矿图制图76

3．3．3 基于GIS的矿图制图77

上机实习二：多专题图层叠加分析与矿图制作80

本章练习80

第4章 矿山生产与安全信息收集及分析81

4．1 矿山生产信息81

4．1．1 矿山生产信息分类81

4．1．2 人员与设备的定位82

4．1．3 采矿设备的工况监测84

4．2 矿山安全信息85

4．2．1 矿山安全信息分类与管理85

4．2．2 瓦斯与粉尘的数字监测87

4．2．3 矿压与温度的数字监测89

4．3 矿山安全分析与预警91

4．3．1 矿山安全监控系统91

4．3．2 矿山安全分析技术92

4．3．3 矿山安全预警模型93

本章练习95

第5章 矿山信息集成管理与共享利用96

5．1 矿山信息集成框架96

5．1．1 矿山信息集成的空间框架96

5．1．2 矿山信息集成的时间框架100

5．2 矿山信息管理与更新100

5．2．1 矿山信息资源整合与规划100

5．2．2 矿山信息的管理模式102

5．2．3 矿山信息的更新方式104

5．3 矿山信息分类与编码105

5．3．1 矿山信息的分类105

5．3．2 矿山信息的分类编码105

5．3．3 矿山信息的空间编码108

5．4 矿山空间信息的查询与共享111

5．4．1 矿山空间信息的查询模式111

5．4．2 矿山信息的共享利用111

5．5 矿山数据挖掘与知识发现114

5．5．1 可挖掘的矿山知识与作用114

5．5．2 矿山数据的挖掘模式与方法115

5．5．3 煤与瓦斯突出预测中的应用117

本章练习118

第6章 矿山信息集成建模与可视化119

6．1 矿山地形的三维建模119

6．1．1 概述119

6．1．2 矿山地形的不规则三角网建模120

6．1．3 矿山地形的规则网格建模124

6．2 矿山地质的三维建模125

6．2．1 三维地质建模的模型分类125

6．2．2 基于面元模型的三维地质建模126

6．2．3 基于体元模型的三维地质建模127

6．2．4 基于混合模型的三维地质建模131

6．3 井巷工程的三维建模133

6．3．1 井巷工程特征与三维建模要求133

6．3．2 井巷工程三维建模方法134

6．4 井巷工程与地质体的集成建模136

6．4．1 集成建模的一般方法136

6．4．2 集成建模的GTP方法137

6．5 矿山地上地下集成建模技术141

6．5．1 集成建模需求与一般方法141

6．5．2 基于TIN耦合的地上地下集成建模142

6．6 矿山模型的多模式表达144

6．6．1 二维视图与三维模型的相互转换144

6．6．2 三维地质模型的多模式转换145

上机实习三：矿山三维建模与可视化分析147

本章练习147

第7章 采矿数字化设计与决策优化148

7．1 地下采矿数字化设计148

7．1．1 采矿工程实体建模方法148

7．1．2 巷道实体建模148

7．1．3 采准巷道实体建模149

7．1．4 盘区（采场）设计150

7．1．5 爆破设计150

7．2 露天矿最终境界优化152

7．2．1 价值模型152

7．2．2 浮锥法153

7．3 露天矿境界与生产计划整体优化156

7．3．1 整体优化思路与定理157

7．3．2 技术最优境界与开采体序列158

7．3．3 生产计划优化与开采体动态排序161

7．3．4 境界与生产计划整体优化步骤164

本章练习165

第8章 矿山数字通信与自动化166

8．1 矿山数字通信技术166

8．1．1 概述166

8．1．2 井工矿山的数字通信167

8．1．3 露天矿山的数字通信170

8．2 矿山自动化171

8．2．1 井工矿山的自动化171

8．2．2 露天矿山的自动化177

8．3 采矿机器人179

8．3．1 地下采矿机器人180

8．3．2 海底采矿机器人182

本章练习185

第9章 采矿模拟、仿真与虚拟现实186

9．1 矿山工程模拟186

9．1．1 矿山通风模拟186

9．1．2 矿山灾害模拟189

9．2 采矿工程仿真191

9．2．1 采掘空间三维仿真191

9．2．2 放矿过程仿真192

9．2．3 矿山物流仿真196

9．3 矿山灾害虚拟现实200

9．3．1 采矿过程中的灾害201

9．3．2 矿山灾害虚拟现实202

9．4 国内外采矿软件与应用203

9．4．1 国外采矿模拟软件203

9．4．2 国外采矿仿真软件206

9．4．3 国外矿山虚拟现实软件208

9．4．4 国内采矿软件概况210

本章练习211

第10章 数字矿山典型系统与应用212

10．1 国产数字矿山典型系统212

10．1．1 采矿CAD设计系统212

10．1．2 村庄保护煤柱快速更新系统215

10．1．3 煤矿安全监测监控一体化系统217

10．1．4 金属露天矿开采规划与设计优化系统220

10．1．5 露天矿山采运一体化系统222

10．1．6 地下矿采掘计划编制系统226

10．2 中国数字矿山建设典型范例228

10．2．1 神华集团神东公司综合信息化228

10．2．2 山东枣庄煤矿监测监控集成系统231

10．2．3 福建紫金矿业集团数字矿山建设232

10．2．4 云南大红山铜矿数字矿山建设234

本章练习239

参考文献240

附录245