基于ArcGIS的矿井三维可视化方法.pdf

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1、第2期矿山测量NO．22011年4月MINESURVEYINGADr．20l1doi：10．3969／j．issn．1001—358X．20l1．02．024基于ArcGIS的矿井三维可视化方法赵新华，张元平，陈玉明(1．河南省地质测绘总院，河南郑州450006；2．河南工程学院软件学院，河南郑州45l191；3．郑州大学水利与环境学院，河南郑州450001)摘要：建立矿井三维可视化系统对于提高矿山的管理水平及工作效率、指导矿山开采设计与工程施工、保障矿山生产安全等具有重要意义。文中首先介绍了地学三维建模方法，然后提出了基于Arc—GIS

2、的矿井三维可视化方法，并基于ArcEngine开发环境开发了矿井三维可视化原型系统，通过实验证明文中提出的矿井三维可视化方法切实可行。关键词：数字矿山；三维可视化；矿井；ArcGIS中图分类号：P208文献标识码：B文章编号：1001—358X(2011)02—0076—03随着全球矿山信息化进程的逐步推进，“数字矿面片构造地质模型的方法都称作TIN表面法。可以山”这一概念被明确提出。数字矿山是指：在统一的采用Delaunay三角剖分。TIN表面法的特点是将某时空框架下，对真实矿山整体及其相关现象的统一个区域中随机分布点以某种相对合理的方

3、式联系起理解、表达与数字化再现，是数字矿区和数字中国的来，建立形态上较为完美和功能上较为完善的三角一个重要组成部分⋯。数字矿山是一个复杂的系形网络。TIN表面法是表面描述方法，其数据量和运统，应用模式众多，而矿山的三维可视化由于能立体算量远远小于体描述方法。直观的表现矿山的矿产开采信息，在数字矿山中处(2)体模型基于3D空间的体元分割和真3D实于重要地位。目前我国采矿业总体信息化水平还不体表达，体元的属性可以独立描述和存储，因而可以够高，矿山三维可视化与地理信息系统(GIS)的结进行3D空问操作和分析。可以根据体元的规整性合——矿山三维G

4、IS应用研究也只是刚刚开始，在分为规则体元和非规则体元两个大类。矿山中的应用并没有取得突破，与国际水平有较大(3)此外，人们还提出了混合模型，其目的是综差距。矿井三维可视化作为矿山三维可视化的一合面模型和体模型的优点，以及综合规则体元与非个具体应用，由于其能立体、直观、准确地反映井下规则体元的优点，取长补短。但在程序与软件实现巷道及其空间关系，在矿山的开采设计与工程施工、中，混合模型尚未能很好解决。保障矿山生产安全方面具有重要意义。目前，采矿业较为常用的三维可视化方法是利用Surpac软件进行三维建模。Surpac是由澳大利亚l地学三维建

5、模相关方法及研究SII公司开发的大型矿山工程软件，软件系统采用模目前，地质体三维空间构模方法已经成为三维块化集成，可应用于地质勘探、测量、采矿设计及土地质模拟系统和三维地理信息系统的研究热点。在地覆垦等，与其他矿山工程软件相比，Surpac最大的过去的十余年中，已经陆续的提出了20余种空问构特点是面向矿山，实现矿山的三维可视化。Surpac模方法，不以准3D和真3D来区分，可将空间构模方中的三维可视化模块是利用计算机图形图像技术和法归纳为面模型、体模型和混合模型三类。方法对大量数据进行处理，并用图形图像格式具体、(1)基于面模型的构模方法

6、侧重于3D空间实形象地将数据处理过程和结果进行可视化显示，为体的表面表示，如地形表面、地质层面、构筑物(建筑用户提供直观的结果。其三维建模原理主要采用物)及地下工程的轮廓与空间框架。所模拟的表面不规则三角网(TIN)法，利用实体模块进行模型构·可能是封闭的，也可能是非封闭的。常用的面模型建，软件中增加最新的使用控制线建模方法和技巧，有TIN表面法。TIN是一种利用不规则三角形面片使得建模结果更为合理和准确。构造地质模型的方法。广义的讲，任何基于三角形目前，三维GIS数据模型研究有两个方面：第一76第2期赵新华等：基于ArcGIS的矿井三维

7、可视化方法2011年4月是利用三维几何和CAD领域的可视化，构成三维2．3矿井三维建模GIS中交互的模型和可视化功能；第二是开发三维2．3．1井巷和断面分类GIS数据管理和空间分析功能，它从数据库方面进行矿井的三维建模是将实际的矿井巷道抽象为在考虑，这两个方面的结合以及迅速发展的虚拟现实计算机中可以模拟表达的对象。由于实际的巷道纵技术将产生新的三维数据模型。横交错形态各异，直接在计算机中表达较为复杂，为简化操作，需将矿井和巷道抽象为几种特定的类型。2基于ArcGIS的三维可视化建模本文将井巷分为垂直巷道、水平巷道、倾斜巷道，将Surpac

8、软件在矿井三维可视化建模方面已经取巷道的断面形状分为正方形、矩形、梯形(水平巷得一定的成功，而功能强大的地理信息系统软件道)、拱形(水平巷道)。ArcGIS9虽然同样具有三维可视化功能，但其在