基于多源數(shù)據(jù)集成與WebGIS的三維礦山空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

陳根深，劉 剛，陳麒玉，趙力行，向世澤，羅 慶，張俊杰

（1.中國地質(zhì)大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院；2.智能地學(xué)信息處理湖北省實(shí)驗(yàn)室；3.生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4.武漢地大坤迪科技有限公司，湖北 武漢 430074）

0 引言

數(shù)字礦山的概念源于數(shù)字地球和數(shù)字城市，是信息技術(shù)應(yīng)用與地質(zhì)礦產(chǎn)領(lǐng)域的重要實(shí)踐［1-3］。其目標(biāo)是將礦山的各種信息，包括地質(zhì)、工程、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等信息進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化處理，從而實(shí)現(xiàn)礦山的精細(xì)化、智能化管理［4-8］。數(shù)字礦山既然是礦山信息化的產(chǎn)物，其產(chǎn)生、發(fā)展和運(yùn)行必然受到礦山系統(tǒng)本身信息運(yùn)動(dòng)客觀機(jī)理的制約。在礦山系統(tǒng)中，礦山地質(zhì)體（礦床、礦體和礦石）是最核心的信息［9］。然而，礦山生產(chǎn)涉及多種不同來源和格式的數(shù)據(jù)，給數(shù)據(jù)的綜合集成與利用帶來了重大挑戰(zhàn)。具體而言，來自地質(zhì)測量、物探、鉆探、采掘等不同來源數(shù)據(jù)的集成與融合分析通常復(fù)雜且繁瑣，數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)、格式和協(xié)議等方面存在差異，難以協(xié)調(diào)，導(dǎo)致了信息孤島問題。為了支持礦山生產(chǎn)過程中海量空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可視化與交互分析，尤其是三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)，其復(fù)雜性和多樣性給可視化表達(dá)帶來挑戰(zhàn)，在實(shí)時(shí)可視化的情境下，跨尺度的信息表示需要在保持高效渲染和流暢交互的前提下，將地質(zhì)構(gòu)造和資源分布呈現(xiàn)在同一界面中。

本文專注于解決開發(fā)三維礦山空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)時(shí)所面臨的兩個(gè)關(guān)鍵問題：礦山多源數(shù)據(jù)集成和三維地質(zhì)模型的可視分析與交互。

礦山生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過程，涵蓋了地質(zhì)勘探、物探、鉆探、采掘和測量等多個(gè)環(huán)節(jié)。地質(zhì)勘探階段獲取的地質(zhì)構(gòu)造、地層分布和礦產(chǎn)賦存等信息，通過物探與鉆探手段獲取的地層數(shù)據(jù)和巖性數(shù)據(jù)、采掘過程中收集到的礦體分布和品位等數(shù)據(jù)，以及測量環(huán)節(jié)產(chǎn)生的礦山地理信息和礦體變化等數(shù)據(jù)對于了解礦山地質(zhì)特征至關(guān)重要，為礦山的實(shí)時(shí)監(jiān)測與資源管理提供了關(guān)鍵支持。然而，由于這些數(shù)據(jù)來自不同環(huán)節(jié)、不同設(shè)備和傳感器，常常以文本、圖像、視頻、傳感器讀數(shù)等不同格式存在，甚至存儲(chǔ)在各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫中。這種異構(gòu)性和分散性導(dǎo)致數(shù)據(jù)難以進(jìn)行統(tǒng)一的處理與利用，數(shù)據(jù)之間缺乏連接和交互性，形成了“數(shù)據(jù)孤島”。這種數(shù)據(jù)的隔離使得人們在整個(gè)數(shù)據(jù)集中難以獲得全面的洞察力，導(dǎo)致決策的不準(zhǔn)確和資源浪費(fèi)，同時(shí)增加了數(shù)據(jù)管理的復(fù)雜性，使得礦山生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)分析和決策規(guī)劃變得困難且低效。因此，解決多源數(shù)據(jù)集成的挑戰(zhàn)顯得尤為迫切。通過標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式以及建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，不僅有助于消除數(shù)據(jù)的異構(gòu)性，而且能促使數(shù)據(jù)在不同環(huán)節(jié)之間實(shí)現(xiàn)有機(jī)的關(guān)聯(lián)。

三維地質(zhì)模型涉及大量的復(fù)雜數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)加載和渲染性能方面的問題。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)GIS 難以有效應(yīng)對這種大規(guī)模數(shù)據(jù)，導(dǎo)致頁面加載緩慢，甚至可能導(dǎo)致崩潰。在模型需要進(jìn)行實(shí)時(shí)更新、拾取和剖面分析等操作時(shí)，實(shí)時(shí)交互受到性能限制和延遲影響，嚴(yán)重影響用戶的使用體驗(yàn)。針對復(fù)雜的地質(zhì)模型，現(xiàn)有產(chǎn)品在展現(xiàn)細(xì)節(jié)和真實(shí)感方面存在不足，很難準(zhǔn)確呈現(xiàn)地層、巖性、斷層等微觀細(xì)節(jié)，從而限制了用戶對地質(zhì)結(jié)構(gòu)的深入理解。同時(shí)，由于地質(zhì)數(shù)據(jù)的多樣性和異構(gòu)性，數(shù)據(jù)集成和模型構(gòu)建變得更復(fù)雜，因此需要解決數(shù)據(jù)來源不一致和格式不統(tǒng)一等問題。通過三維可視化集成建立統(tǒng)一的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)模型和標(biāo)準(zhǔn)，可打通不同部門或機(jī)構(gòu)之間數(shù)據(jù)訪問與信息共享的通道，提升礦山的管理效率和決策的準(zhǔn)確性。

為此，本文提出一套三維礦山空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過多源數(shù)據(jù)集成和三維地質(zhì)模型快速渲染等技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維礦山空間數(shù)據(jù)的集成管理與高效的可視化交互。本文的貢獻(xiàn)包括：

（1）基于MRM 存儲(chǔ)架構(gòu)，結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫和對象存儲(chǔ)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的解析、轉(zhuǎn)換和一體化處理。構(gòu)建統(tǒng)一的綜合地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫，有效應(yīng)對海量空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理的挑戰(zhàn)，為系統(tǒng)提供了高性能、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理能力。

（2）提出一種省域級(jí)多尺度三維地質(zhì)體模型渲染方法，通過構(gòu)建八叉樹索引，采用多級(jí)緩存策略，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模三維地質(zhì)模型的流暢加載和高效可視化渲染，從而提升三維模型的渲染速度和用戶交互體驗(yàn)。

在此基礎(chǔ)上，研發(fā)基于多源數(shù)據(jù)集成與WebGIS 的三維礦山空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。通過四層架構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效集成、綜合管理和可視化分析。通過MRM 存儲(chǔ)架構(gòu)的運(yùn)用，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力。此外，通過基于二三維一體化的客戶端可視化技術(shù)架構(gòu)，應(yīng)對地質(zhì)數(shù)據(jù)可視化的挑戰(zhàn)，為用戶提供先進(jìn)且可靠的數(shù)據(jù)展示與交互分析工具。

1 相關(guān)研究

本文工作圍繞三維礦山空間信息管理系統(tǒng)建設(shè)展開研究，涵蓋了礦山信息系統(tǒng)的理論、方法和關(guān)鍵技術(shù)，主要涉及多源數(shù)據(jù)集成、存儲(chǔ)、管理和可視化等領(lǐng)域。

近年來，在礦山數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和三維可視化技術(shù)的研究與開發(fā)方面取得了許多重要進(jìn)展［10］。為應(yīng)對礦山領(lǐng)域數(shù)據(jù)集成、可視化和交互分析的挑戰(zhàn)，許多學(xué)者開展了大量理論研究與系統(tǒng)研發(fā)實(shí)踐［11-13］。盧新明等［14］針對地質(zhì)體幾何計(jì)算和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)兩個(gè)關(guān)鍵問題，總結(jié)凝練了構(gòu)造地質(zhì)、煤層地質(zhì)、地質(zhì)力學(xué)、地質(zhì)擾動(dòng)、瓦斯地質(zhì)、水文地質(zhì)、透明地質(zhì)共7 項(xiàng)云計(jì)算技術(shù)；李鵬等［15］針對煤礦地質(zhì)保障系統(tǒng)開發(fā)面臨數(shù)據(jù)來源多樣、地質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)集成開發(fā)語言不統(tǒng)一等問題，提出基于微服務(wù)的地質(zhì)保障系統(tǒng)架構(gòu)與應(yīng)用；馬麗等［16］以小保當(dāng)煤礦地質(zhì)信息的精細(xì)解釋為基礎(chǔ)，提出基于精細(xì)勘查的煤礦地質(zhì)保障信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)信息動(dòng)態(tài)管理和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警體系；苗彥平等［17］設(shè)計(jì)紅柳林煤礦地質(zhì)保障軟件系統(tǒng)，其具備地質(zhì)信息管理、高精度建模、災(zāi)害預(yù)測預(yù)警等功能，但仍面臨三維地質(zhì)模型精度不足和地質(zhì)透明化難度大等挑戰(zhàn)。在智能煤礦地質(zhì)保障系統(tǒng)建設(shè)的浪潮中，左書豪［18］總結(jié)了智能煤礦地質(zhì)保障系統(tǒng)必須解決的包括多元數(shù)據(jù)融合分析、復(fù)雜地質(zhì)建模和海量三維數(shù)據(jù)管理與服務(wù)等8 項(xiàng)關(guān)鍵問題；張新［19］針對智慧礦山的需求，提出大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)的基本方案。針對我國智慧礦山建設(shè)過程中存在的多系統(tǒng)、數(shù)據(jù)難以有效整合的問題，張紹周等［20］研發(fā)了智慧礦山三維可視化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了礦山數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)圖形可視化、場景化以及實(shí)時(shí)交互等功能；蘇玲慧［21］針對當(dāng)前國內(nèi)外計(jì)算機(jī)編制生產(chǎn)計(jì)劃難以適應(yīng)地浸式開采實(shí)際生產(chǎn)過程中復(fù)雜的礦山現(xiàn)狀，提出基于WebGL 的地浸礦山生產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)。礦山數(shù)據(jù)集成和綜合利用是礦山建設(shè)朝著數(shù)字化、智能化、智慧化方向發(fā)展的重要前提?；赪eb 的礦山數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提供了綜合的解決方案，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化的方式實(shí)現(xiàn)了對礦山業(yè)務(wù)中地質(zhì)、工程、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等各類數(shù)據(jù)的管理與綜合分析。

礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)通常非常復(fù)雜，包括礦床、礦體、斷層等，具有多維特征，如何準(zhǔn)確地表達(dá)和可視化這些復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是一個(gè)挑戰(zhàn)。鮑成霞［22］論述了 GIS 在礦山地質(zhì)測繪中的優(yōu)勢，從不同角度闡述其在礦山地質(zhì)測繪中的應(yīng)用要點(diǎn)；郭向前等［23］提出基于3DGIS 的可視化礦山平臺(tái)，通過虛擬可視化技術(shù)展現(xiàn)可視化的礦山，并實(shí)現(xiàn)多部門、多專業(yè)、多層面的空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用；溫瑞恒等［24］針對礦山企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)間出現(xiàn)信息孤島、業(yè)務(wù)隔離、數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘受限等問題，提出礦山一體化智能管控系統(tǒng)的建設(shè)方案，通過應(yīng)用工業(yè)控制、信息網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，建立礦山一體化智能管控系統(tǒng)，可有效解決礦山內(nèi)部的信息孤島問題；Szujó 等［25］指出采礦活動(dòng)中缺乏一種能夠整合多源數(shù)據(jù)、跨平臺(tái)運(yùn)行且用戶可以不需要GIS 知識(shí)的軟件，并提出了一款面向采礦業(yè)服務(wù)的二三維Web 應(yīng)用程序MaGISter-mine，該應(yīng)用程序適用范圍廣、系統(tǒng)框架靈活可定制，但存在定制化需要額外資源以及兼容性等方面的挑戰(zhàn)。

綜合前述研究，針對礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多維特征，研究者采用GIS 技術(shù)、虛擬可視化技術(shù)等，根據(jù)智能管控系統(tǒng)建設(shè)方案提出了一系列方法，以準(zhǔn)確表達(dá)與可視化礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。盡管目前在礦山數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和三維可視化技術(shù)方面已取得了重要進(jìn)展，但仍然存在一些問題需要解決。首先，在多源數(shù)據(jù)集成方面，雖然研究者提出了多種解決數(shù)據(jù)異構(gòu)性的方法，但在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型可能面臨挑戰(zhàn)。此外，由于一些礦山環(huán)節(jié)采用了不同的系統(tǒng)和技術(shù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)整合變得復(fù)雜且耗時(shí)。在三維可視化與交互分析領(lǐng)域，雖然已有多種方法和系統(tǒng)用于準(zhǔn)確呈現(xiàn)復(fù)雜的礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)，但仍然存在技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，如何更好地表達(dá)多維特征的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及如何實(shí)現(xiàn)高度逼真的三維可視化效果，需要進(jìn)一步深入研究。此外，一些系統(tǒng)可能面臨數(shù)據(jù)孤島和業(yè)務(wù)隔離等問題，因此需要更深度的整合和三維可視化管控方案來解決此問題。目前，國外基于WebGIS 的產(chǎn)品如MapXtreme、ArcIMS 和WebMap 可提供強(qiáng)大的地理分析和可視化能力，但可能需要較高的學(xué)習(xí)成本和硬件投入成本。國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品包括SuperMap iClient3D、GeoSurf、MapWEB 和MapEngine，其中SuperMap IS 具有豐富的功能以及較高的市場份額，GeoSurf 注重地球科學(xué)領(lǐng)域，MapWEB 和MapEngine 著重于用戶體驗(yàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要解決功能定制性不足以及與特定數(shù)據(jù)格式的兼容性問題，部分產(chǎn)品對復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的表達(dá)能力有限，難以準(zhǔn)確展示多維特征的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

針對礦山多源數(shù)據(jù)存在的信息孤島問題以及礦山數(shù)據(jù)三維可視化的實(shí)際需求，本文提出一種基于多源數(shù)據(jù)集成與WebGIS 的三維礦山空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。首先，以地質(zhì)、物探、鉆探、采掘和測量等數(shù)字化信息為支撐，基于MRM（MySQL-Redis-MinIO）存儲(chǔ)框架構(gòu)建一個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫，將地質(zhì)勘探和調(diào)查數(shù)據(jù)、斷層和地層數(shù)據(jù)、礦床和礦石數(shù)據(jù)等以空間數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)，同時(shí)建立多種類型數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)，主要包括空間坐標(biāo)、三維幾何信息和屬性特征等關(guān)鍵信息。其次，通過解析與處理不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，并統(tǒng)一空間坐標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的集成管理；通過運(yùn)用先進(jìn)的三維可視化技術(shù)，以將地質(zhì)、空間和環(huán)境數(shù)據(jù)以立體的方式呈現(xiàn)；探索實(shí)時(shí)計(jì)算與交互分析技術(shù)，研發(fā)支持用戶實(shí)時(shí)查詢、計(jì)算和分析礦山數(shù)據(jù)的功能，提供全面的地質(zhì)信息管理、可視化展示和數(shù)據(jù)分析功能，為礦山企業(yè)提供決策支持和數(shù)據(jù)探索的能力。之后，針對系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際需求設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上開展系統(tǒng)服務(wù)端和客戶端的技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足系統(tǒng)的功能要求和性能需求。最后，根據(jù)某礦山的不同類型數(shù)據(jù)，研發(fā)基于多源數(shù)據(jù)集成與WebGIS 的三維礦山空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，并開展各類數(shù)據(jù)的管理與可視化應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)的集成、管理和可視化分析，為礦山行業(yè)的決策與開發(fā)提供技術(shù)支撐。

2 基于多源數(shù)據(jù)集成與WebGIS 的三維礦山空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體架構(gòu)分為基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境、存儲(chǔ)層、應(yīng)用層和展示層，如圖1 所示。運(yùn)行環(huán)境主要包括Java 應(yīng)用程序開發(fā)基礎(chǔ)平臺(tái)和Tomcat9 服務(wù)器，Tomcat 是一個(gè)跨平臺(tái)的Web服務(wù)器，可在Windows和Linux操作系統(tǒng)上運(yùn)行。

Fig.1 System overall architecture圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

存儲(chǔ)層采用MRM（MySQL-Redis-MinIO）存儲(chǔ)架構(gòu)，該架構(gòu)常用于構(gòu)建可擴(kuò)展、高性能的應(yīng)用程序。MySQL 是一款廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索的開源關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，以可靠的數(shù)據(jù)持久性、支持ACID（原子性、一致性、隔離性和持久性）事務(wù)以及強(qiáng)大的查詢功能而聞名。MySQL 在存儲(chǔ)地層信息數(shù)據(jù)、礦石屬性信息、空間對象的元數(shù)據(jù)等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著重要作用。Redis 是基于鍵值存儲(chǔ)的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，支持字符串、哈希、集合等多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有極快的讀寫速度，用于緩存常用數(shù)據(jù)、消息隊(duì)列和實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)信息等。MinIO 是開源對象存儲(chǔ)服務(wù)器，常用于在分布式環(huán)境中存儲(chǔ)和索引大型非結(jié)構(gòu)化對象，在系統(tǒng)中存儲(chǔ)地質(zhì)圖像、地質(zhì)圖件、三維模型以及處理大規(guī)模的文件數(shù)據(jù)。

應(yīng)用層主要包括系統(tǒng)權(quán)限管理、地質(zhì)數(shù)據(jù)管理和空間分析三大功能模塊。在權(quán)限管理模塊中，主要功能包括用戶管理、角色管理、認(rèn)證授權(quán)、接口鑒權(quán)、系統(tǒng)操作日志和單位部門管理，以實(shí)現(xiàn)交互監(jiān)管、權(quán)限動(dòng)態(tài)分配等系統(tǒng)安全需求。地質(zhì)數(shù)據(jù)管理模塊用于滿足礦產(chǎn)開采過程中的各種數(shù)據(jù)管理需求，主要功能包括巷道數(shù)據(jù)管理、三維模型管理、輔助數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)管理以及屬性數(shù)據(jù)和時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)管理等，以實(shí)現(xiàn)對礦山各類地質(zhì)數(shù)據(jù)的集成管理。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、二三維聯(lián)動(dòng)、實(shí)景模型渲染、地上下一體化展示和漫游及動(dòng)態(tài)展示等功能，可進(jìn)行全面、直觀的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)展示和分析，支持決策和規(guī)劃工作。空間分析模塊主要包括剖面分析、開挖分析、動(dòng)態(tài)剖切、資源儲(chǔ)量計(jì)算、開采量與剩余儲(chǔ)量實(shí)時(shí)計(jì)算以及動(dòng)態(tài)掘進(jìn)分析等功能，可準(zhǔn)確地進(jìn)行地質(zhì)信息和開采數(shù)據(jù)分析，支持資源評估、礦山規(guī)劃等方面工作。

展示層是基于瀏覽器的Web 網(wǎng)頁，通過HTML、CSSS和JavaScript 等前端技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的Web 技術(shù)框架實(shí)現(xiàn)地圖、三維模型和圖表等元素的渲染和交互功能。

該系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了礦山多源數(shù)據(jù)的高效集成和綜合管理，有效消除了不同數(shù)據(jù)格式與來源之間的障礙，從而解決了信息孤島問題。同時(shí)，采用MRM 存儲(chǔ)架構(gòu)的綜合方案，以應(yīng)對海量數(shù)據(jù)處理的挑戰(zhàn)，為用戶提供了強(qiáng)大且可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力。此架構(gòu)具備極強(qiáng)的可定制性和可擴(kuò)展性，能夠滿足不同礦山運(yùn)營的獨(dú)特需求。通過先進(jìn)的Web 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了地圖、三維模型和圖表等可視化和交互功能，同時(shí)整合了資源儲(chǔ)量計(jì)算和開挖分析等功能，為礦山規(guī)劃與決策提供了有力支持。

2.2 面向多源地質(zhì)數(shù)據(jù)管理的服務(wù)端技術(shù)架構(gòu)

服務(wù)端采用多種技術(shù)和框架作為系統(tǒng)各層次功能的支撐，主要分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)交互層、應(yīng)用層，如圖2所示。在系統(tǒng)構(gòu)建過程中，使用Maven 進(jìn)行項(xiàng)目依賴管理，通過GitLab 提供安全可控的代碼管理和協(xié)同開發(fā)環(huán)境，對項(xiàng)目代碼進(jìn)行版本管理。采用Nginx 技術(shù)進(jìn)行反向代理和負(fù)載均衡，反向代理解決系統(tǒng)前后端跨域的問題，確保請求能夠正確到達(dá)后端服務(wù)。同時(shí)通過Nginx 將請求分發(fā)到多個(gè)后端服務(wù)器上，以減輕單個(gè)服務(wù)器的壓力，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

Fig.2 Server-side technical architecture for multi-source geological data management圖2 面向多源地質(zhì)數(shù)據(jù)管理的服務(wù)端技術(shù)架構(gòu)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層采用MRM 存儲(chǔ)架構(gòu)，利用MySQL 進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，同時(shí)利用Redis 緩存技術(shù)對驗(yàn)證碼、熱點(diǎn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行緩存，以提升數(shù)據(jù)訪問速度。選擇MinIO 作為分布式對象存儲(chǔ)系統(tǒng)，其分布式架構(gòu)提供了高可用性和可擴(kuò)展性。MinIO 兼容Amazon S3 協(xié)議，意味著其可以與許多支持S3的應(yīng)用程序和工具進(jìn)行集成。這種兼容性使得遷移現(xiàn)有S3 應(yīng)用程序到MinIO 變得非常容易。借助此特性，可實(shí)現(xiàn)對文件的上傳、下載和訪問。

數(shù)據(jù)交互層主要負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的訪問與交互，通過集成Mybatis Plus 作為ORM（對象關(guān)系映射）工具，簡化數(shù)據(jù)訪問層的代碼編寫，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問和操作，同時(shí)采用Spring 集成Redis 的Spring Data 框架，簡化對Redis 緩存的操作。

在應(yīng)用層使用SpringBoot 搭建系統(tǒng)框架，這是由Pivotal 團(tuán)隊(duì)提供的基于Spring 的快速配置框架。SpringBoot 的主要優(yōu)勢在于其簡化了開發(fā)人員的配置工作，使得開發(fā)過程更加高效、便捷。SpringBoot 集成了眾多流行的開發(fā)框架，可避免繁瑣的配置，快速構(gòu)建Spring 項(xiàng)目。其中，SpringMVC 負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)的請求和響應(yīng)，提供了強(qiáng)大的Web 應(yīng)用程序支持，使得開發(fā)RESTful API 變得更加容易。Swagger2 是一個(gè)開源框架，用于設(shè)計(jì)、構(gòu)建和文檔化可擴(kuò)展的RESTful Web 服務(wù)。其不僅提供了一套強(qiáng)大的工具和規(guī)范，而且簡化了API 的定義、測試和使用過程。通過Swagger2，開發(fā)人員能夠更輕松地創(chuàng)建并記錄API，同時(shí)能夠?yàn)閳F(tuán)隊(duì)和其他開發(fā)者提供清晰而易于理解的API文檔。

通過層次分明的技術(shù)架構(gòu)支持，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)交互層和應(yīng)用層，以及多種先進(jìn)技術(shù)與框架的融合應(yīng)用，為地質(zhì)數(shù)據(jù)管理提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.3 基于二三維一體化的客戶端可視化技術(shù)架構(gòu)

針對傳統(tǒng)的二維地圖在呈現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí)存在局限性，無法提供足夠的空間感和深度信息的問題，提出一種基于二三維一體化的客戶端可視化技術(shù)架構(gòu)，如圖3 所示。通過B/S 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，充分利用現(xiàn)代前端工具如Vite、Axios和Fetch API，構(gòu)建了高效的數(shù)據(jù)交互機(jī)制。在架構(gòu)中，數(shù)據(jù)層使用Redux Toolkit 管理狀態(tài)，集成MinIO 提供高效的數(shù)據(jù)服務(wù)，同時(shí)采用數(shù)據(jù)流框架異步進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與處理。在視圖層，集成UI組件庫和各種渲染技術(shù)，通過3D 網(wǎng)格拾取以及幾何布爾運(yùn)算實(shí)現(xiàn)復(fù)雜交互，同時(shí)利用3D 渲染和可視化技術(shù)進(jìn)行地形渲染、模型渲染以及光照等效果的處理。該技術(shù)架構(gòu)為直觀展示和深入分析地質(zhì)信息提供了先進(jìn)且可靠的解決方案。

Fig.3 Client-side visualization technology architecture based on 2D-3D integration圖3 基于二三維一體化的客戶端可視化技術(shù)架構(gòu)

在項(xiàng)目構(gòu)建階段，在開發(fā)方面，定義標(biāo)準(zhǔn)的代碼規(guī)范，保持代碼風(fēng)格的一致性，是保障系統(tǒng)開發(fā)過程中代碼質(zhì)量與可維護(hù)性的關(guān)鍵；搭建開發(fā)服務(wù)器vite-dev-server，實(shí)時(shí)監(jiān)聽文件的變化，提供熱重載和模塊熱替換功能，便于實(shí)時(shí)查看和調(diào)試代碼，快速預(yù)覽和測試應(yīng)用程序的效果；系統(tǒng)客戶端采用現(xiàn)代化前端構(gòu)建工具Vite 進(jìn)行構(gòu)建，Vite 可快速地進(jìn)行冷啟動(dòng)，并具有高效的開發(fā)流程，使得構(gòu)建和部署應(yīng)用程序變得更加便捷、高效。配置文件在項(xiàng)目中起著重要作用，通過在vite.config.js 配置文件中設(shè)定構(gòu)建目標(biāo)、插件配置等參數(shù)，可更好地定制與管理項(xiàng)目的構(gòu)建和開發(fā)流程。該階段為系統(tǒng)的高效和可靠開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。在生產(chǎn)優(yōu)化方面，通過壓縮和緩存等技術(shù)減少靜態(tài)資源的文件大小，對圖片和字體等靜態(tài)資源進(jìn)行優(yōu)化，并配置緩存策略以減少網(wǎng)絡(luò)請求，提高網(wǎng)頁加載速度和性能；通過動(dòng)態(tài)導(dǎo)入和異步加載等技術(shù)將代碼分割成獨(dú)立的模塊，根據(jù)頁面的需求進(jìn)行按需加載，減少不必要的資源請求，提高頁面的初始加載速度；針對不同瀏覽器對CSS 規(guī)范的支持程度不同導(dǎo)致的兼容問題，使用PostCSS 工具對CSS 進(jìn)行后處理，自動(dòng)添加瀏覽器前綴，從而實(shí)現(xiàn)跨瀏覽器的兼容性。

在網(wǎng)絡(luò)層，Axios-http 是基于Promise 的HTTP 客戶端庫，具有跨瀏覽器的兼容性，并支持自定義請求頭、請求參數(shù)和響應(yīng)處理。Fetch API 是瀏覽器內(nèi)置的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)請求API，提供了一種更簡單、強(qiáng)大的方式來發(fā)送和處理HTTP 請求。HTTP 攔截器是在發(fā)送HTTP 請求和接收HTTP 響應(yīng)的過程中，對請求和響應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理和后處理的機(jī)制。在發(fā)送HTTP 請求前，動(dòng)態(tài)地在請求頭中添加認(rèn)證信息、token 和時(shí)間戳等參數(shù)，便于后端進(jìn)行驗(yàn)證和授權(quán)。在接收HTTP 響應(yīng)后，對響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、轉(zhuǎn)換或過濾，以便適應(yīng)前端的需求。

在數(shù)據(jù)層，采用Redux Toolkit 以高效管理應(yīng)用程序的狀態(tài)。通過Redux Toolkit，能夠定義、組織和更新不同組件之間共享的狀態(tài)，而無需編寫大量的重復(fù)性代碼。此外，將MinIO 集成到數(shù)據(jù)層中，用于存儲(chǔ)和檢索大規(guī)模的三維數(shù)據(jù)，以提供高效的數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)的傳輸和處理是通過數(shù)據(jù)流框架實(shí)現(xiàn)的，意味著數(shù)據(jù)的加載和處理可以異步進(jìn)行。通過數(shù)據(jù)流框架可更靈活地管理數(shù)據(jù)的傳輸和處理流程，以確保數(shù)據(jù)能夠在需要時(shí)被高效地加載和處理。

在視圖層，集成UI 組件庫，通過UI 樣式和CSS 庫定義界面的外觀樣式與布局，為系統(tǒng)界面提供統(tǒng)一的界面風(fēng)格和交互效果；利用UI 組件主題定制系統(tǒng)主題，使UI 界面符合系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)風(fēng)格；在交互操作或系統(tǒng)狀態(tài)變化時(shí)，向用戶提供彈窗提示以及動(dòng)畫、消息等相應(yīng)的反饋信息；在三維場景中通過3D 網(wǎng)格拾取技術(shù)，按照交互或程序邏輯對三維網(wǎng)格進(jìn)行選擇和操作，并對三維網(wǎng)格模型進(jìn)行幾何布爾運(yùn)算，生成復(fù)雜的形狀和拓?fù)渥兓?，用于礦體體積計(jì)算、模型剖切等操作；通過集成各種渲染技術(shù)和圖形處理庫，如WebGL、Three.js 等，對網(wǎng)格模型的光照、陰影、透明度、材質(zhì)紋理等方面進(jìn)行處理，使模型更加逼真，且具有層次感；采用3D 渲染和可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)地形渲染、模型渲染、紋理貼圖以及光照效果和動(dòng)畫效果等，使用戶能夠以直觀的方式瀏覽和分析地質(zhì)信息。

3 關(guān)鍵技術(shù)與方法

3.1 多源數(shù)據(jù)集成方法

多源數(shù)據(jù)集成是指通過運(yùn)用不同數(shù)據(jù)工具，將不同來源的數(shù)據(jù)源集成到平臺(tái)或系統(tǒng)內(nèi)，成為所用平臺(tái)或系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式。由于數(shù)據(jù)在采集過程中具有明顯差異，導(dǎo)致數(shù)據(jù)源形式不一，需對此類多源數(shù)據(jù)進(jìn)行集成處理。礦山地質(zhì)多源數(shù)據(jù)集成處理的具體流程如圖4所示。

Fig.4 Integrated approach for multi-source data in mine industry圖4 礦山多源數(shù)據(jù)集成方法

首先，對不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析與處理，通過分析數(shù)據(jù)格式、結(jié)構(gòu)和編碼方式，使用適當(dāng)?shù)慕馕龇椒ê退惴▉斫馕鰯?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)解析主要應(yīng)用巷道和測井?dāng)?shù)據(jù)的處理過程，測井?dāng)?shù)據(jù)在解析過程中需要加入深度和斜率進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，最終還原測井的最終形態(tài)。其次，通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)模型映射或數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換對不同格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其能夠在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一管理與分析。之后，統(tǒng)一空間所有對象的空間坐標(biāo)，確保不同數(shù)據(jù)源的空間坐標(biāo)在統(tǒng)一的坐標(biāo)參考系統(tǒng)下具有一致性，通過確定統(tǒng)一的坐標(biāo)參考系統(tǒng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)對齊，使得空間對象能夠進(jìn)行無縫集成和一體化分析。最后，通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口將解析、轉(zhuǎn)換與統(tǒng)一空間坐標(biāo)后的數(shù)據(jù)按類別存儲(chǔ)到MinIO 和MySQL 中。其中，MinIO 用于存儲(chǔ)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)、三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)接口提供可擴(kuò)展的對象存儲(chǔ)和快速訪問功能；MySQL 用于存儲(chǔ)巷道數(shù)據(jù)、測井?dāng)?shù)據(jù)及其屬性信息等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)接口提供高效查詢和管理功能。

3.2 三維地質(zhì)模型可視化技術(shù)

三維數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將地質(zhì)、空間和環(huán)境數(shù)據(jù)以三維的形式進(jìn)行可視化展示與交互操作。礦山涉及大規(guī)模的三維地質(zhì)體模型數(shù)據(jù)，在多尺度多層級(jí)多要素一體化表達(dá)與集成、高效率可視化渲染與交互等方面難度很高，問題突出，其可視化展示與交互分析的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為此，提出一種省域級(jí)多尺度三維地質(zhì)體模型的渲染方法，具體流程如圖5 所示。該方法采用八叉樹構(gòu)建三維地質(zhì)體模型的元數(shù)據(jù)索引，并根據(jù)視點(diǎn)遠(yuǎn)近原則、數(shù)據(jù)量大小原則、多線程異步加載原則和遮擋剔除不渲染原則，提出了基于多級(jí)緩存結(jié)構(gòu)的可視區(qū)域三維地質(zhì)體模型數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)加載和渲染策略。首先，加載并對三維地質(zhì)體模型元數(shù)據(jù)進(jìn)行空間劃分，創(chuàng)建八叉樹索引；其次，主線程對人機(jī)交互實(shí)時(shí)響應(yīng)，監(jiān)測視區(qū)變化，通過獲取當(dāng)前相機(jī)視區(qū)內(nèi)的所有八叉樹節(jié)點(diǎn)，開啟渲染線程對可視區(qū)域節(jié)點(diǎn)的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行加載和渲染；再次，對可視區(qū)域內(nèi)的八叉樹節(jié)點(diǎn)按照視點(diǎn)遠(yuǎn)近和該節(jié)點(diǎn)所映射的數(shù)據(jù)大小進(jìn)行空間排序，離視點(diǎn)近、數(shù)據(jù)量小的地質(zhì)體模型被優(yōu)先加載和渲染，同時(shí)異步并行加載離視點(diǎn)近、數(shù)據(jù)量大的模型數(shù)據(jù)；最后，對可視區(qū)域內(nèi)的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行遮擋判別，將被遮擋的數(shù)據(jù)剔除且不渲染，以實(shí)現(xiàn)對省域級(jí)多尺度三維地質(zhì)體模型的流暢加載和可視化渲染。該方法能夠有效解決大規(guī)模的三維地質(zhì)體模型在可視化展示和人機(jī)交互場景中的操作卡頓與資源占用多的問題，提高數(shù)據(jù)量大的三維地質(zhì)體模型的渲染速度和人機(jī)交互流暢度。

Fig.5 Workflow of large-scale 3D geological model visualization and rendering techniques圖5 大規(guī)模三維地質(zhì)模型可視化渲染技術(shù)流程

通過集成OpenGL、WebGL 與Three.js 等三維可視化算法庫和技術(shù)框架，加載轉(zhuǎn)換后的三維實(shí)景模型、地表正射影像、三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)等，將礦山環(huán)境及其礦權(quán)范圍內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以立體的方式呈現(xiàn)，輔助礦山用戶在視覺上感知地質(zhì)特征、地形變化和資源分布。在此基礎(chǔ)上，通過切面技術(shù)觀察斷層與地層之間的空間關(guān)系，深入認(rèn)識(shí)復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)和斷層空間分布特征。在三維場景中綜合多種信息展示礦產(chǎn)開采作業(yè)的動(dòng)態(tài)變化過程，從不同角度進(jìn)行分析和對比。通過開挖分析和動(dòng)態(tài)掘進(jìn)等功能模擬開采過程，以規(guī)避地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，提供更全面的決策支持。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 測井?dāng)?shù)據(jù)與巷道數(shù)據(jù)管理與可視化

系統(tǒng)具備測井?dāng)?shù)據(jù)和巷道數(shù)據(jù)的可視化展示與在線編輯功能，如圖6 所示。通過可視化展示，直觀地觀察與分析測井?dāng)?shù)據(jù)和巷道數(shù)據(jù)在礦山地質(zhì)中的分布及特征。通過在線編輯功能，可對測井?dāng)?shù)據(jù)和巷道數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯與協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新和管理。

Fig.6 Visualization editing of mine tunnel data and well data圖6 巷道數(shù)據(jù)與測井?dāng)?shù)據(jù)可視化編輯

4.2 層面數(shù)據(jù)管理與可視化

層面數(shù)據(jù)管理與可視化涉及地層面和斷層面數(shù)據(jù)的管理、存儲(chǔ)及可視化展示。地層面是指地質(zhì)體之間的分界面，反映了地質(zhì)體在不同層次上的空間分布和性質(zhì)變化。系統(tǒng)通過建立統(tǒng)一的地層面數(shù)據(jù)庫，對地層面數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、整理與存儲(chǔ)。系統(tǒng)還提供了地層面透明度調(diào)整、顏色編碼等功能，以進(jìn)行可視化展示，如圖7（a）所示。斷層面表示地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂面，系統(tǒng)將斷層面數(shù)據(jù)與地層面數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并使用不同顏色或紋理標(biāo)識(shí)斷層面的位置和性質(zhì)，有助于直觀、準(zhǔn)確地理解地質(zhì)構(gòu)造的分布和特征，如圖7（b）所示。層面屬性數(shù)據(jù)可視化則通過將地層面屬性數(shù)據(jù)與地層面相關(guān)聯(lián)，以色彩映射或符號(hào)圖形的方式展示不同屬性值分布情況。以地表面的高程屬性值可視化為例，如圖8所示。

Fig.8 Visualization effect of surface with assigned attribute values圖8 屬性賦值后的地表可視化效果

4.3 三維模型管理與可視化

三維模型管理與可視化為礦山勘探、規(guī)劃和管理提供了強(qiáng)大支持。系統(tǒng)通過統(tǒng)一的三維模型數(shù)據(jù)庫，對地表傾斜攝影模型、地下巷道激光點(diǎn)云模型和三維地質(zhì)模型進(jìn)行分類存儲(chǔ)，并提供檢索、更新和版本管理等功能。通過管理和可視化傾斜攝影模型，系統(tǒng)以真實(shí)、立體的方式展現(xiàn)了礦山，并結(jié)合礦山內(nèi)部的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，全面展示了各部門管理信息及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綜合數(shù)據(jù)。通過處理激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)、構(gòu)建巷道模型和展示可視化場景，系統(tǒng)提供高精度、具有真實(shí)感的巷道環(huán)境和支持交互場景展示，有助于人們深入研究巷道結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行可視化分析與決策，如圖9所示。

Fig.9 Visualization of laser point cloud tunnel model圖9 激光點(diǎn)云巷道模型可視化

系統(tǒng)使用先進(jìn)的三維渲染引擎技術(shù)加載和渲染三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)，以精細(xì)呈現(xiàn)地質(zhì)模型的細(xì)節(jié)、形態(tài)和空間特征。系統(tǒng)提供多種可視化形式，如使用不同顏色表示地層體，以展示地質(zhì)特征和屬性分布的變化趨勢，如圖10（a）所示；通過剪切柵欄面詳細(xì)展示與分析礦體分布和地層構(gòu)造，如圖10（b）所示；在地質(zhì)模型表面貼上紋理圖像，增加地質(zhì)表面的真實(shí)感，如圖10（c）所示；展示地層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和分布情況，以及地層的層序、傾角和厚度變化，如圖10（d）所示。

Fig.10 Visualization and interaction of 3D geological model圖10 三維地質(zhì)模型可視化與交互

系統(tǒng)將來自不同數(shù)據(jù)源的測井、巷道、斷層面和地層體等多種數(shù)據(jù)整合在一起（見圖11），并通過可視化技術(shù)直觀展示與分析，以幫助深入理解礦山的地質(zhì)特征、資源分布和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，提供全面的地質(zhì)信息。

Fig.11 Visualization of multi-source data integration圖11 多源數(shù)據(jù)集成可視化

5 結(jié)論

本文針對目前礦井中存在的問題，即操作復(fù)雜、信息無法共享交流以及信息孤島嚴(yán)重的問題等，研發(fā)了一種基于多源數(shù)據(jù)集成與WebGIS 的三維礦山空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以地質(zhì)、物探、鉆探、采掘和測量等數(shù)字化信息為支撐，構(gòu)建了統(tǒng)一的綜合地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫，具備存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、管理、查詢、分析和可視化等功能，實(shí)現(xiàn)了煤礦生產(chǎn)過程中地質(zhì)信息的高效管理和數(shù)據(jù)共享。同時(shí)，系統(tǒng)整合了三維實(shí)景模型、三維地質(zhì)模型和地震數(shù)據(jù)模型，在三維實(shí)景的基礎(chǔ)上，融合了三維地震數(shù)據(jù)和地質(zhì)數(shù)據(jù)，并開發(fā)了基于Web 的三維軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一體化的集成顯示。本文工作是對數(shù)字礦山建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的重要探索，也是在礦山企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型中針對三維信息系統(tǒng)研發(fā)的一次重要嘗試，具有以下亮點(diǎn)：①通過建立統(tǒng)一的綜合地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了對地質(zhì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、管理、查詢、分析和可視化展示等多項(xiàng)功能，有效整合了測井?dāng)?shù)據(jù)、巷道數(shù)據(jù)、正射影像數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)、激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)、三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)、斷層面數(shù)據(jù)和地層面數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)類型，使數(shù)據(jù)有機(jī)存儲(chǔ)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，解決了數(shù)據(jù)分散和數(shù)據(jù)孤島問題；②系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)查詢、計(jì)算和分析礦山數(shù)據(jù)的能力，通過實(shí)時(shí)獲取最新數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，監(jiān)測地質(zhì)變化和生產(chǎn)狀態(tài)，為用戶提供動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)分析和決策支持功能。此外，系統(tǒng)提供了用戶界面和多種交互功能，支持用戶進(jìn)行剖面分析、開挖分析和空間查詢等操作，并支持用戶自主探索礦山的地質(zhì)特征和資源情況。通過為礦山企業(yè)提供準(zhǔn)確、及時(shí)的數(shù)據(jù)支持，該系統(tǒng)有助于提升決策的科學(xué)性和可行性，從而提高礦山企業(yè)的生產(chǎn)效率和安全性。

然而，系統(tǒng)也存在一些不足，主要體現(xiàn)為：①由于多源數(shù)據(jù)具有不同的格式、結(jié)構(gòu)和編碼方式，因此對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一空間坐標(biāo)是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要為不同的數(shù)據(jù)源編寫特定的解析算法和轉(zhuǎn)換邏輯，從而進(jìn)一步增加了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的復(fù)雜性；②三維數(shù)據(jù)的可視化是一項(xiàng)計(jì)算密集的任務(wù)，需要大量計(jì)算資源和強(qiáng)大的圖形渲染能力，因此是對系統(tǒng)性能的重大挑戰(zhàn)。特別是在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集或復(fù)雜的地質(zhì)模型時(shí)，這種挑戰(zhàn)表現(xiàn)在加載數(shù)據(jù)和用戶交互過程中，會(huì)導(dǎo)致一定程度的延遲，對用戶體驗(yàn)產(chǎn)生較大影響。因此，為了改善系統(tǒng)性能，需要針對三維模型輕量化進(jìn)一步展開研究，以減少資源消耗，提高三維數(shù)據(jù)可視化效率和系統(tǒng)的響應(yīng)速度。