2021全国高校GIS技能大赛·高级开发组一等奖

报名编号：K20210701

作品名称：三维生态矿山辅助设计系统

作品单位：河南理工大学

小组成员：连小俊、吕月周、刘光照、赵新科

指导教师：文广超、顾洪鑫

一、作品展示

二、开发背景

1.矿产资源的过度开发导致土地侵占、水土流失、沙土扬尘、地貌景观破坏、次生灾害（包括崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地裂缝、地面塌陷、区域性漏斗等）频发、土壤及地下水污染等一系列生态环境问题，严重影响了矿区及周边居民的生活、生产。随着我国生态文明建设进程的推进，实现矿产资源合理开发利用，开展绿色矿业建设成为矿产资源开发的必要环节。

2.以科学发展观为指导，以安全生产为主线，以保护生态环境、降低资源消耗为目标，以科技创新为保障，突出矿山生态恢复治理特点，合理安排绿色矿山建设的各项任务，将矿山的人文环境、生态环境、资源环境和经济环境与采矿活动有机的结合起来，提高矿产资源的开发利用率，促进经济社会资源环境的协调发展已成为目前矿山开发的主模式。

3.我国经济发展已进入了新常态，绿色成为了社会永续发展的必要条件和人民对美好生活追求的鲜明体现。针对资源开发、环境保护和社区发展等方面存在的矛盾和问题，坚持“谁开发谁保护，谁污染谁治理”的原则，做好开发、环保、复垦和社区和谐工作，确保各方面协调发展，已成为矿山企业必须面临的现实问题。

因此，以保护与复垦为目标，做好矿山生态修复与绿色矿山建设规划设计工作十分必要。在此背景下，我们利用所学知识服务绿色矿山建设，在广泛调研的基础上，选定“三维生态矿山辅助设计系统”作为课题，借助MapGIS平台，为绿色矿山规划设计、生态修复、成本核算等提供技术支撑。

三、系统设计

（一）系统架构

本系统引入地质及GIS空间分析的相关理论、二次开发技术、三维建模技术、空间查询检索技术等内容，基于MapGIS桌面开发包，采用C#语言，在Visual Studio .NET2019平台下研发了该系统，系统结构严密，功能相对完善。系统采用四层体系架构，分为：用户层、应用层、逻辑层、数据层、支撑层。

体系结构图

（二）系统功能设计

系统实现了矿区三维可视化场景构建，基于3D Max建立了矿区建筑物、矿区道路水体、林地、草地等要素的OBJ模型，采用MTL文件记录模型纹理；在此基础上，实现了规划布局设计（包括内外部模型添加、移动、旋转、删除等）、规划设计（包括草地、道路、地面硬质化、排水渠修建等）、交互式削坡工程设计、工程造价核算，以及地图文档操作、数据库管理、系统参数配置、坡度坡向计算、距离与面积量算、地形迫切、工程填挖方估算等功能。

上述功能既可以满足绿色矿山规划设计的需求，同时可以进行矿区环境三维可视化展示，为绿色矿山建设规划的合理性分析、评价，以及智慧矿山建设提供技术支持。

系统详细功能图

四、系统亮点

1.选题新颖，我们捕捉了绿色矿山及智慧矿山建设的前沿热点，及相关亟待解决的绿色矿山规划的问题。

2.将三维建模、空间分析应用于矿区生态环境规划设计中，为未来绿色矿山建设提供了一套完整的技术方案。

3.本系统查询、规划设计及三维展示等功能实现均基于MapGIS平台，算法成熟，功能设计合理，能够为矿山企业实现新旧动能转换、资源集约节约、生态环境修复、现代社会治理、绿色矿山建设规划的合理性评价及绿色矿山建设提供技术支持。

4.利用所学专业知识，服务社会经济建设，特别是矿山生态地质环境建设，符合应用型人才培养的目标。

五、小结

1.针对当前三维生态矿山设计工作中建模难度大、数据采集困难等问题，提出了"DEM+遥感影像"的矿区模型构建方式与"外部模型导入+规划设计贴图"的矿山设计方案，最后结合GIS、GPS、RS等技术，利用MapGlS Objects .NET API，在Visual Studio 2019集成开发环境上使用C#开发语言设计并实现了三维生态矿山辅助设计系统。

2.系统共计UI界面17个，源代码2万余行，采用3ds Max制作模型16个，实现了预期设计的功能，为矿山设计工作提供了逼真的三维可视化环境与简单快捷的建模功能。

六、指导老师点评

经过近半年的不懈努力，几位同学相互协作、相互鼓励，终于完成了一个相对完整的作品，虽然作品距离实际应用还有一定的距离，但对他们来说，通过这个过程，锻炼了他们发现问题、讨论问题、解决问题的能力，明白了团队协作的重要性，这个足够了。我为他们顺利完成作品感到欣慰的同时，也为他们的坚持和努力而感动。与同学们一起讨论问题，共同学习，共同进步，看到大家成长，是件非常幸福的事。

最后也非常感谢中地公司多年以来为中国GIS教育的大力支持，为学生提供这样一个锻炼的平台，让他们可以在提高动手实践能力的同时，收获友谊、收获荣誉，学会合作、学会包容，谢谢！

本次优秀作品展示就到此结束啦，后续还将持续推出2021年大赛优秀获奖作品分享，敬请关注！更多往届优秀作品详细信息及本届参赛资讯，可联系大赛组委会获取。