矿山三维模型无缝集成方法与研究.pdf

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1、第28卷第4期资源环境与工程Vo1．28．No．42014年8月ResourcesEnvironment&EngineeringAug．，2014矿山三维模型无缝集成方法与研究李江，刘修国(1．中国地质大学(武汉)信息工程学院，湖北武汉430074；2．湖北省国土资源厅信息中心，湖北武汉430071)摘要：矿山三维模型构建是数字矿山建设过程中的核心和基础。基于复杂地质体和矿山地下工程体三维模型的构建过程，在集成建模的基础上，结合采矿学、地质学、计算机图形学、三维GIS理论及三维建模技术，针对矿山空间领域实体的无缝集成建模方法进行研究，探讨矿山空间各类实体

2、无缝集成建模的原理及实现过程，在采矿设计、储量计算、虚拟仿真、决策支持等方面提供了新的思路和技术支撑。关键词：数字矿山；三维地质建模；无缝集成中图分类号：TD672文献标识码：A文章编号：1671—1211(2014)04—0610—06的局部变换构建三维Delaunay三角形算法J，即基于0引言空球准则的伪局部优化法(Pseudoloeallyoptima)。近年来，随着数字矿山技术(DigitalMine，DM)的Molenar以点、弧、边、面四元素为基础构建了形式化三蓬勃发展，三维地质建模理论在采矿领域得到了广泛维数据模型——三维矢量数据模型(3D

3、FormalData应用，尤其在地下空间三维建模方面，三维模型的无缝Structure)IS]。HouldingS．W提出了规则三维格集成更是三维GIS、计算机可视化与城市、矿山及岩土网(Regular3Dgrid)、非规则块(Irregularblock)、断面工程等领域研究的交叉热点。数字化三维建模技术及(Sectiona1)和体(Volume)的数据结构。Vietor和Pitout采矿软件以精细、可靠的空间三维集成模型为采矿设M在基于Delaunay四面体的三维矢量数据模型计、智能化矿山爆破过程分析、生产调度、虚拟仿真、决(TEN)方面进行了相应研

4、究-9j。LattuadaandRaper策支持等方面矿山生产提供了强有力的支撑平台。目在1998年对三维GIS环境下的Delaunay三角形在地前，针对矿山地下空间地质构造、矿体、地层、矿山巷质领域的应用做了相关研究工作，证明了四面体网格道、地下工程开挖体等对象进行的三维建模研究基本具有较高精度、方便可视化并易于实现关系查询的优都是独立建模，各实体的几何模型完全相互独立，实体点【10]。中国在该领域的研究近年来同样得到了发展模型的边界交界处势必形成边界缝隙，而多层界面结和突破，获得了较多实用成果。李清泉、孙敏等提出了构的缝隙也必将影响应用分析的精确度，

5、难以满足矿以TIN与CSG集成建模作为城市3DGIS和3DCM山应用的要求。因此，开展面向多层次应用需求的多(CityMode1)建模的主要方式卜J。王彦兵¨针对分辨率无缝集成建模，为地下空间的认知活动提供合城市空间(地上空间、地表空间和地下空间)实体数据理、科学、高效的多分辨率无缝集成三维模型，对矿山来源及分布特征，提出了TIN与广义三棱柱(GTP)集的可持续发展具有重大意义。成建模方法。在矿山建模方面，龚健雅等提出了一矿山三维模型的建立集成了勘探地质学、数学地种矢栅集成的建模方式，将空间对象定义为0-3D及复质、地球物理、矿山测量、地理信息系统、图形

6、图像学等杂对象，将数字表面模型、数字立体模型、像元和体元、相关知识，其起源于因矿山管理和采矿的需要，由计算柱状实体等引入到模型中。程朋根等以地勘工程机辅助设计技术发展而来。国外在该领域的研究起步为研究背景，发展了以地勘工程为应用环境的矢栅集较早，CarlsonEric于20世纪80年代末从地质学角度成数据模型。侯恩科在其博士论文中也提出了涉提出了地下空间三维结构模型，并由此提出了单纯复及多种空间对象类的三维地质模拟的集成数据模型。形模型(SimplieialComplex)，构建了反映地质矿体立综上所述，目前针对矿山地下空间实体的独立建体概念的地下空间结

7、构理论J。三维地学模型由Ra．模研究较多，并形成了较为成熟的理论和方法，但针对perJ．F于1989年提出。Fritsch于1990年提出三维地下空间实体间相关关联和影响的集成化建模研究较GIS数据结构J。90年代初，Joe创立了基于三维点集少，尤其是对复杂地质形体三维模型构建技术的相关收稿日期：2014—07—07；改回日期：2014—07—15作者简介：李江(1968一)，男，高级工程师，博士，地图制图学与地理信息系统专业，从事GIS科研和应用研究工作。E—mail：1ss8583@第4期李江等：矿山三维模型无缝集成方法与研究611理论和技术很不完善

8、，不能满足实际问题的需要。本面体网格，执行LOP算法优化四面体网格，否则，调用文