基于BSP树的块体快速填充算法在矿山三维储量计算中的应用

生成块体模型是矿山三维储量计算中首先要解决的问题。针对传统方法效率低下及精度差的问题,提出了一种基于BSP树结构的三维块体模型快速填充算法。该算法适合于复杂矿体及地形约束下大数量级块体的生成,已成功应用于多个矿山的三维储量计算中,结果表明了该算法具有高效、准确、适用性强等特点。     

穿脉数据约束下的金属矿体三维建模

针对金属矿山三维建模数据量较小难以精确还原矿体表面模型的问题,提出了一种穿脉数据约束下的三维矿体表面建模方法。通过分析钻孔数据缺失矿体的数据特征,以矿山工程图中穿脉图与矿体轮廓图为源数据,利用穿脉数据对矿体轮廓线进行约束;在讨论穿脉数据与矿体轮廓线匹配问题的基础上,提出了以穿脉上见矿点与轮廓线连接的方法以及穿脉数据约束矿体表面建模的约束算法。以内蒙古油篓沟矿区为研究对象进行建模。研究结果表明：在穿脉数据约束下的矿体三维建模可以更好的模拟矿体表面形态、提高建模精度,生产详查报告进行的储量估算与矿体建模插值后计算结果的储量值相差不大,结果较为准确。因此该算法有利于提高矿体储量的估算的精度。     

基于剖面的层状与非层状矿体的三维可视化研究

二维轮廓线重构三维表面是矿体几何建模的重要技术手段。对几种重构中可能出现的问题（轮廓对应问题和轮廓拼接）,提出了适合地质体剖面建模使用的轮廓线重构算法。基于剖面的三维地质建模流程,建立地质体的线框面模型及其相应的地质块体模型。     

基于三维块体模型的矿体动态构模方法

为了使三维地质建模(3DGM)过程中,矿体模型能够动态构建和更新,基于克里格法资源储量估算过程中常用的矿体块体模型,提出了一种新的方法:克里格块体(KrigingBlock,KB)法,根据已经记录地质统计学插值或模拟结果的矿体块体模型,创建符合一定工业指标条件的几何结构模型.以自主知识产权的三维地学信息系统平台Quan...     

三维数据场可视化技术在数字矿山中的应用*

介绍了三维数据场可视化技术和数字矿山的概念,并通过作者参与开发的全国产矿业软件--“固体矿产资源储量估算与三维矿体建模可视化系统”实例来说明三维数据场可视化技术在矿体表面建模、品位块体模型、品位等值曲面生成中的实际应用,最后展望了体绘制技术在数字矿山中的应用价值和前景。     

基于夏甸金矿块体模型的三维可视化地质储量计算研究

矿山三维地质建模与可视化研究是实现"数字矿山"的重要基础。针对夏甸金矿-652~-740 m的Ⅶ-1#深部矿体,运用三维软件创建矿体数字模型,探讨了钻孔地质数据库、矿山实体模型、品位块体模型的构建技术,阐述了该矿矿体储量信息估值方法,实现了矿体三维可视化,为同类矿山三维可视化数字矿床模型构建提供了思路。     

三维可视化建模技术及其在地下采矿中的应用

矿山的地质现象,如矿体、地层、断裂、钻孔、井巷等,都是三维空间实体,对矿山的真三维实体进行空间分析,如复杂矿体、断层、褶皱等不连续体的真三维建模,已经成为矿山三维可视化技术前沿和攻关难点。似三棱柱体模型是三维可视化建模的基本模型之一,它不仅可以精确模拟地层或矿层的层面和内部,还可以有效表达断层、褶曲、空间、开挖边界等复杂构造形态。本文对似三棱柱体三维可视化建模方法进行了研究,根据似三棱柱体三维可视化建模方法及建模步骤,构建了某矿体的三维可视化模型,并利用Java3D API,初步实现了基于Web的矿体三维显示。     

基于面-体布尔运算的断层切割矿体三维模型

针对矿体被断层面切割的地质现象，目前三维地质体建模往往是通过相邻地质剖面上的地质体轮廓线按三角网直线方式连接实现，断层面切割矿体的空间形态关系难以正确反映在三维可视化模型中。基于三角网格模型，提出了一种断层面切割矿体三维模型的面-体布尔运算算法。首先对矿体和切割矿体的断层面三角网格进行检测，构建拓扑关系；然后基于相交测试求得交线环；最后提取结果域多边形并进行三角剖分。针对断层面切割矿体形态进行了定量研究，分别定义了“获取断层面上的矿体”和“获取断层面下的矿体”两种切割算子，通过切割组合得到最终的切割结果，该算法避免了传统布尔运算中交线跟踪连接成环和点与多边形的包含测试等运算量较大的操作。以贵州省水银洞金矿床为例，结合地质解译和三维地质建模方法，采用该算法对矿床中与断层相交的矿体进行了切割运算。研究表明：基于布尔运算的断层切割矿体三维模型能够正确反映矿体与断层面之间的吻合关系，为研究断裂与矿化分布之间的定量关系提供了可靠依据。     

基于面-体布尔运算的断层切割矿体三维模型

针对矿体被断层面切割的地质现象，目前三维地质体建模往往是通过相邻地质剖面上的地质体轮廓线按三角网直线方式连接实现，断层面切割矿体的空间形态关系难以正确反映在三维可视化模型中。基于三角网格模型，提出了一种断层面切割矿体三维模型的面-体布尔运算算法。首先对矿体和切割矿体的断层面三角网格进行检测，构建拓扑关系；然后基于相交测试求得交线环；最后提取结果域多边形并进行三角剖分。针对断层面切割矿体形态进行了定量研究，分别定义了“获取断层面上的矿体”和“获取断层面下的矿体”两种切割算子，通过切割组合得到最终的切割结果，该算法避免了传统布尔运算中交线跟踪连接成环和点与多边形的包含测试等运算量较大的操作。以贵州省水银洞金矿床为例，结合地质解译和三维地质建模方法，采用该算法对矿床中与断层相交的矿体进行了切割运算。研究表明：基于布尔运算的断层切割矿体三维模型能够正确反映矿体与断层面之间的吻合关系，为研究断裂与矿化分布之间的定量关系提供了可靠依据。     

基于OO-Solid数据模型的复杂地质体分区协同三维建模

为了解决复杂地质体建模困难、精确度低等问题, 综合考虑已有平面地质资料, 基于OO-Solid数据模型, 提出了改进的分区协同建模方法: 采用分区协同思想将复杂地质体交叉剖面线由三维体元概念转化为二维面元概念, 由复杂统一整体转化为简单分区区域个体, 最后通过分区区域面元的合并包容得到复杂地质体的三维体元模型。将该方法应用于云南个旧某锡矿山, 研究结果表明: 高效快速构建出的三维复杂地质体模型, 不仅揭示了该复杂地质体的成矿机理, 而且真实反映了地质体的赋存情况, 为矿山后续工作(矿体储量计算、矿体勘探、稳定性分析模拟等)提供了准确的基础资料。     

矿体三维建模方法研究进展

矿体三维建模作为数字矿山建设的核心内容之一,新的建模方法近年来不断涌现。围绕矿体三维建模数据来源与数据插值、面元建模、体元建模、混合集成建模、自动建模和模型动态更新等6个方面对矿体三维建模方法的研究进展进行了总结。相关研究结果表明：①钻探数据是目前应用最为广泛的矿体三维建模数据,在有限钻探数据的基础上如何添加虚拟钻孔以及如何对矿体体元进行属性插值是研究的重点;②主流的面元建模方法是利用勘探线剖面图的轮廓线连接建模,涉及轮廓对应、轮廓线贴面和分支处理3个关键问题;③建模效率和精度,构建新的拓扑关系以更好实现模型的切割、剖分和空间分析以及复杂地质构造的表达是目前体元建模研究的主要方向;④混合集成建模研究多针对建模的效率和精度展开,对矿体混合模型的数据冗余与几何一致性问题,集成模型的纽带与拓扑一致性问题的研究少见,限制了模型的推广和应用;⑤自动建模和模型更新关系到模型的生命力和利用潜力,是最具挑战性的研究方向,目前相关研究仍处于探索阶段。     

精细化矿体三维混构模型构建技术研究

为满足数字矿山建设对矿体三维模型越来越高的精度要求, 研究了精细化矿体混构模型的构建方法。利用分支轮廓线的中轴线构造过渡轮廓线, 建立无缝连接的矿体分支; 通过断层与矿体、矿体与矿体模型之间的布尔运算, 实现矿体和断层边界吻合的无缝模型; 使用外存八叉树技术构建小尺寸单元块的精细块段模型,提高块段模型边界与矿体表面模型边界的吻合; 分析矿石品位的空间变异性, 根据变异函数变程、勘探网度以及钻孔工程数量确定对应储量分级的样品搜索策略对矿石品位进行克里格方法估值。以某铜矿为实例对该方法进行验证, 结果表明本文提出的精细化模型构建技术能够满足资源分类评价、采矿设计、剖切后出工程图等较高的模型精度要求。     

三维普通克立格插值建立非层状矿体块段模型的研究

针对三维空间数据插值方法的研究在技术上难度较大、结构上程度复杂的特点,利用已有的二维空间数据插值长期发展提供的理论和实践经验,以地质统计学为理论基础,详细研究了三维普通克立格（Kriging）块段插值方法的关键步骤。同时,介绍了建立非层状矿体块段模型的关键技术和主要方法。针对插值过程中信息点的数据搜索问题提出了真三维空间的椭球扇区搜索方法,使计算结果更加精确。最后,从底层开发了块段建模可视化软件,在某矿山得到了验证,对非层状矿体模型的模拟和矿体储量计算起到了一定的指导作用。     

一种新的三维巷道建模数据模型研究

提出了一种新的三维巷道数据模型。该数据模型以半巷道体为基本的三维构模体元,并根据该体元,抽象出构成该体元的5种基本的构模元素点、弧段、特征连接线、巷道剖面以及基础面元。在对该体元模型进行分析的基础上,详细探讨了该体元所有可能的11种基本类型,并分别给出其三维模型示意图。以这些半巷道体体元模型为基础,就可以构建出完整的地下矿山巷道网络。该项研究丰富了数字矿山理论,对矿山安全生产具有重要意义。     

矿体品位和储量统计分析的三维可视化方法

运用三维可视化手段,可快速实现矿体品位和储量的高精度估算。其基本方法是:先用三维可视化软件根据矿床地质勘探资料建立起地质数据库,并建立矿体的三维实体模型,精确模拟矿体的形态;其次,建立矿体块体模型,应用块模型方法对矿体内部进行划分;在此基础上,采用地质统计学方法对矿体内部特性数据进行赋值估算,获得矿体内部所有块的特性数据,最后完成矿床品位和储量的统计分析和计算。本文借助大型三维可视化矿山软件Surpac,在建立某金属矿床的地质数据库和矿体三维实体模型的基础上,建立了矿体的块体模型,分别采用普通克里格法和距离幂次反比法,对该矿床的品位和储量进行分析和估算,并将其结果与用传统的地质块段法计算的结果进行了对比和分析。实践证明,可视化方法不但效率高且结果可靠。     

基于Surpac软件的矿区三维地质体建模

三维地质建模可以对复杂的地质体进行直观的显示和表达,有利于展现地质体的内部形态特征,便于矿山的管理与地质研究。以某铁矿床为研究对象,对该地区相关地质资料进行整理和收集,对地质勘探线数据和生产勘探线的钻孔数据进行信息化处理。基于三维矿业建模软件 Surpac,建立矿区地质体数据库、地质体实体模型和巷道模型。同时建立矿体模型为圈定有效的开采边界提供依据,并根据此模型及生产勘探线数据建立局部矿体模型加以比较,更新模型。建立地质体整体模型为生产勘探过程提供技术支撑,为矿山的开采计划提供指导意见。     

科学计算可视化在矿床数学建模中的研究与应用

科学计算可视化是数字矿山的重要内容,也是近年来发展起来的一个新的研究方向。在矿业领域中,目前广泛采用三维线框模型来表达地质体的几何特征和赋存状态。根据地质体的不同类型和形成原因,建模方法也各不相同。在介绍了建模的基本原理之后,针对不对类型的地质实体,分别运用不规则三角网结构和线性八叉树码技术,结合工程实例,建立了某矿的地形表面模型、矿体线框模型和井巷工程模型。模型很好地反映了各地质体的实际形态,在实际生产中起到了重要的指导作用。     

煤矿三维地质模型动态修正关键技术

煤矿生产数据具有动态变化的特性,平面数据、剖面数据和三维地质模型需要随着矿山开采不断进行动态的修正和更新,使其对地下生产对象的表达越来越精确。但是,现阶段研究三维地质模型以静态建模为主,对模型数据更新处理的操作复杂,需要进一步深入研究三维模型的动态修正问题。研究提出利用最新的生产数据、修正的模型数据等对三维地质模型进行动态修正的流程及技术框架;对实现过程中所用的相关技术进行了研究,包括平面-剖面对应算法、膨胀搜索算法、样条曲面算法、平滑过渡算法等关键技术,实现了三维模型的局部动态修正;通过应用模型动态修正技术,使煤矿三维地质模型能够及时更新各类数据,更加真实的反映煤矿当前生产状况,提高了三维地质模型的动态更新自动化程度及实用性。相关成果在王家岭煤矿进行应用实践,证明了研究方法的有效性。     

基于TIN的露天矿区地形精细模型构建研究

准确构建露天矿区三维地形模型，客观反映露天矿在开采过程中的地形动态变化特征，对于提高露天矿生产管理效率和信息化水平具有重要意义。根据露天矿地形特点，提出了以凸壳算法为基础的建模方法。该方法中，以空间特征为约束条件构建三维地形精细模型。以三维地形精细模型为基准，针对地理信息软件ArcGIS中三维体积计算的局限性，提出了一种土方量计算的改进算法。以宝日希勒露天矿为例，结合矿区地形碎部点测绘数据，进行了三维地形精细模型构建。研究表明：该建模方法提升了三维地形模型的构建效率，同时以边为着眼点对三维地形模型进行优化，提高了模型的几何精度。通过对比分析不同时期露天矿三维地形模型的体积变化和形状变化情况，可为露天矿开采动态量化评估提供可靠依据。