基于VR的三维矿山信息管理系统研究.pdf

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1、第3期矿山测量NO．32015年6月MINESURVEYINGJun．2015doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2015．03．24基于VR的三维矿山信息管理系统研究李君丽，焦学军，王艳艳(河南省地矿局测绘地理信息院，河南郑州450006)摘要：文中以数字矿山三维可视化和虚拟现实为基础，利用三维GIS、虚拟现实等技术手段，将矿山地上地下场景、采矿过程进行三维数字化建模。通过建立三维数字矿山信息管理系统，实现对矿山开发控制和监测，对提高矿山安全生产水平实现可持续发展具有重要意义。

2、关键词：矿山；三维建模；LOD；虚拟现实中图分类号：P208文献标识码：B文章编号：1001—358X(2015)03—0072—03本文着重阐述三维矿山信息管理系统的总体设CAD、数据库、系统集成等多种技术和多种软硬件平计框架、建模流程、关键技术，并选择山西晋城某矿台的集成，系统信息量庞大，数据格式繁多，其实施区为实验区，研发三维矿山信息管理系统，将三维建过程是一项复杂的系统工程。技术流程包括以下主模与虚拟仿真和数据管理分析有机集成，实现虚拟要内容：充分了解工作区现状、资料现状及项目需漫游、三维交互

3、浏览、自动导航、快速定位导航、动态求，编写详细的工作方案；搜集工作区地质地形图、查询与编辑、图层管理、分析量测等功能，完成相关遥感影像图及地下水资料图、钻孔等地质勘探图、巷理论与技术的实证研究。道等地下工作图，并进行配准、坐标转换等工作，最后将图件入库；利用搜集到的数据，分别进行地形、1系统总体设计及建模流程地物、地质与地质环境现象建模，并进行模型整合；三维矿山信息管理系统涉及GIS、VR、计算机、研发信息管理系统，参见图1。[臣巫圃[圃匦[E圃地形建模地物建模管线建模、f数据搜集概要设计I建．J设探

4、纹00规纹测理数据整理建暮宝划理数数f详细设计’获数采据据立取据集获数据库设计取fI功能设计’数据校正匹配L数据入库地表建模l白模建立l管线建模If系统测试文化层建模l纹理处理l管点建模l纹理映射l纹理正射l纹理映射l模型修正I纹理映射I模型综合ll模型整合l72第3期李君丽等：基于VR的三维矿山信息管理系统研究DEM表现三维地形与矿区地质，通过对水系、道路、2关键技术地块面、建筑物等进行纹理贴图，通过影像纹理表现2．1三维可视化景观特征，生成三维景观。地下部分主要包括地层、三维可视化是描绘和理解模型

5、的一种手段，它煤层、巷道与三维模型整合表示。可以充分利用三维地质信息和地质属性，通过对各首先，对相关的白模数据进行预处理，统一格种复杂数据场和数据关系的描述进行三维图形直观式。主要包括：矢量数据(ARCGIS的shp格式)、地展示，为三维矿山提供技术支撑。形数据(等高线、高程点)生成DEM、正射影像(tif格2．2LOD技术式)等，然后进行分类建模，主要包括：地形建模、植LOD技术是指为了便于三维模型实时动态显示被建模、建筑建模等。更好实现，在不影响画面视觉效果的情况下，通过将(1)选择工具三维物体用

6、多个不同逼近精度的几何模型表示，同主要利用仿真建模工具(Creator、SketchUp)、辅时随观察点位置的变换而选择不同精度的模型进行助建模工具(3DMAX)、数据转换工具(DeepExplora—成像。tion)、数据提取工具(ArcInfo、AutoCAD)等。2．3虚拟现实技术(2)数据坐标系虚拟现实技术(简称VR)，又称灵境技术，本系本项目所有数据均采用1980西安坐标系、1985统采用了unity3d技术，实现了矿山地表与地下场景国家高程基准，中央经线112．5。E，投影方式采用高三维动

7、态虚拟显示，并进行了模型信息库管理与查斯3度带投影，投影名称：Beijing一1954—3一Degree—询，模型导人和后期编辑、交互制作、特效制作等，更GK—CM一112．5E；长度以米为单位、角度以弧度为单可以实现操作人员与观察人员的全境感受。位。(3)数据预处理3三维矿山信息管理系统案例实现采用ArcGIS软件，把白模数据统一转换成shap．以山西晋城某矿区为实验区，开展矿区3km，file格式，并转换到上述高斯坐标系下。利用测绘成l：500地形图测绘和1km工业区生活区典型地物果等高线、高程点

8、及河流等数据生成空间分辨率1In三维建模，建立信息数据库，实现查询与分析量测、的DEM。高清正射影像(DOM)采用GEOTIFF格快速定位、现场模拟、增删、规划等主要功能，实现虚式。拟漫游、空间定位、场景切换、场景旋转和对现场的(4)建模管理。地形建模：将建模区的DEM，对应区域的DOM，3．1数据采集与整理道路、水系等矢量数据导人TerraVista软件，生成格数据采集包括地图数据与文本数据，不同坐标式为openflight的三维地形(包括河流、道路等