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。     

露天矿储量无人机智能动态监测方法

针对现有技术无法满足储量动态监测精细化需求的问题,将数字孪生技术与矿山动态监测业务深度融合,提出一种露天矿储量无人机智能动态监测方法。该方法通过融合矿山地形、地质、设计、无人机LiDAR与航摄多源异构数据,自动构建矿山初始地形、现采地形、终采境界以及三维矿体模型,实现各矿层界内与越界越层开采储量精细化、自动化计算。应用结果表明,该方法切实可行、精度可靠;与现有方法相比,该方法可适应地质构造复杂、地形起伏大、密集植被覆盖等各种情形,实现智能、精细的露天矿储量动态监测,形成对矿山开采动态的直观、准确、全面感知。     

矿区地形三维建模研究

在矿床建模中,为给岩性建模及品位建模提供边界检测,区分空气块和实体块,必须精确建立矿区地形模型.针对传统地形建模插值算法不能如实反映地表真实自然形态的缺陷.论文引入了基于分形雏数的表面插值算法--改进的中点移位法,对于某矿山原始采样数据进行了细分内插计算.利用矩形网格法绘制了该矿山地形等值线,并建立了该矿区的地形三维模型.结果表明:改进的中点移位法,提高了细分过程的平稳性,使整体形状容易控制;采用矩形网格法绘制地形等值线,其算法简单,容易实现,效果较好.     

基于Creator Pro/Vega Prime的三维地形仿真技术

三维地形可视化作为一种有效的表达地形数据的方法，越来越受到了人们的关注。文中结合三维建模软件Creator Pro v2．6．1的地形模块，概要介绍了三维地形生成的基本理论，讨论了Creator Pro v2．6．1中构建地形的方法。最后以平煤集团大庄矿为例，成功建立了视觉效果较好的三维地形模型，并进行了渲染和驱动。     

基于远距离场景影像的露天矿边坡三维重建技术

露天矿边坡受采矿工艺及自然条件的影响,其几何形状复杂,传统测量方法难以全面的进行描述。将基于影像的三维自动重建技术引入计算机视觉领域,建立一种适用于远距离场景的透视相机模型,利用仿射相机模型的鲁棒自标定算法,通过非量测数码拍摄露天矿边坡相片即可全自动构建出边坡的三维模型。依据上述远距离场景影像获取和处理方法,对鞍千矿业公司某一边坡进行了现场测试,获得了不同数量照片条件下边坡三维模型,说明该种露天矿边坡三维建模技术是可行的,并且原始图片数量相对较少的情况下也可获得较高精度的模型,有效地降低露天矿边坡三维模型数据采集的工作量、减小三维建模成本、提高露天矿测绘效率,在露天矿三维地形、滑坡灾害分析等方面具有重要的意义。     

基于CAD建立露天采场三维模型及可视化

论述了一种快速建立露天矿采场三维模型的方法,利用采集的离散点数据建立约束TIN来表达地形,通过AutoCAD二次开发从现状图中提取数据单元,建立露天矿三维模型。建模结果表明,该方法所建立的三维模型不仅效果逼真,而且使工程量的计算更加准确。     

基于多层DEM的露天矿三维地质模型构建及其应用

三维地质实体建模对于露天矿的工程设计与决策具有十分重要的意义.文章提出了一种快速构建露天矿三维地质实体模型的方法--包络面构模法.该方法通过建立多层DEM表面模型和侧面DEM模型,利用固化成体技术生成三维地层实体模型,并以实际工程数据对建模方法进而验证.研究表明,该方法具有同时表达空间对象表面和内部结构的能力,可在工程设计、采掘计划编制以及虚拟开采中得到了很好的应用.     

多金属露天矿多目标生产计划优化问题建模及求解算法

针对多金属露天矿山生产计划优化问题难以建模、求解复杂等问题，从多种金属元素、采掘运输成本以及矿石品位三个角度出发，综合考虑矿石产量、品位波动、矿石资源利用率、开采和处理能力以及回采率等多种影响因素，构建了一个多金属露天矿多目标生产计划模型。受粒子群算法启发，提出一种改进狼群算法（IGWO）对模型进行求解，并引入反向学习策略和非线性收敛策略来提高算法的求解效率。以国内某露天矿的实际生产为例，分别利用粒子群算法（PSO）、灰狼算法（GWO）和IGWO算法对模型进行求解对比。结果表明：该生产计划模型更加符合露天矿多种矿产资源综合开采利用的实际需求，IGWO算法较PSO算法运行速度上提高了71%，在求解精度上提高16%。该生产计划方案对多金属露天矿山矿产资源综合利用及精细化排产具有重要的指导意义，可促进企业可持续发展。     

高陡边坡多源数据融合模型构建方法及稳定性分析

构建反映真实地质体的精细化数值计算模型是数值模拟分析的关键.以3DMine软件的优秀三维地质模型构建能力为基础,提出了一种多软件耦合 (3DMine-Rhino-HyperMesh)的数值模型建模方法,解决了露天矿高陡边坡三维地质与数值统一模型构建难题,并详细阐述了该建模方法的具体步骤和思路.以攀枝花某露天场为工程背景,构建了反映真实地质体矿区的精细化数值模型,并分析了矿场边坡的潜在破坏机制.结果表明,该建方法构建出的模型与真实地质体产状对应性较好的同时,提高了数值模型网格质量,对构建大型复杂地质体数值模拟计算分析提供了一种新的建模思路.     

基于倾斜摄影测量的露天矿数值模型重构与计算实例

针对露天矿的三维数值建模,传统方法通常具有精度低、成本高及周期长等缺点,极大地限制了露天矿的大尺度精准数值计算。随着无人机技术的发展,可利用倾斜摄影测量方法快速构建高精度露天矿三维实景模型,但是囿于数据量庞大且冗余,导致其无法直接用于数值计算。针对倾斜摄影得到的大孤山露天矿模型,采用直通滤波方法获得等高点云、利用数字图像处理技术规则化等高线,再借助Rhino~?软件重构实体模型并划分网格,最终建立了大孤山露天矿数值计算模型,从而实现大尺度三维实景模型到数值计算模型的高效、精准转换。该方法可为露天矿的数值建模提供参考。     

基于无人机倾斜摄影的露天矿工程量计算方法

露天矿工程量计算是露天矿开采过程中的核心技术之一,然而露天矿几何形状由于自然条件以及采矿工艺的影响具有复杂性,工程量难以用传统的方式进行精确计算。提出一种基于无人机倾斜摄影的露天矿工程量计算方法,该方法利用无人机搭载的数码相机获取矿区序列倾斜影像,通过特征提取、空三测量、多视影像密集匹配,在获得密集点云的基础上,构建不规则三角格网和纹理映射,重建出露天矿三维模型,之后通过方格网法实现露天矿工程量计算。选取三门峡渑池某铝矿进行试验,结果表明：该方法能够实现露天矿工程量快速计算,而且具备高效低成本等特点,为复杂条件下快速计算露天矿工程量提供一种新的方法。     

露天矿土地复垦三维可视化研究

随着无人机摄影测量技术和GIS技术的快速发展，倾斜摄影测量及三维建模技术被广泛应用于国土、城市规划，智慧城市建设等领域。传统的矿区二维复垦规划不利于实现高效的规划方案评价、规划成果展示以及规划前后效果对比。通过无人机倾斜摄影测量获取三维数据，基于SuperMap软件，对矿区土地复垦三维景观建模及可视化方法进行了研究。以唐山市某露天矿为例，利用无人机倾斜摄影测量进行数据采集，分别使用Pix4D mapper和Smart3D Capture软件进行数据处理，从而获取矿区的现状数据。根据现状数据和规划方案，使用AutoCAD软件完成平台和边坡的土地复垦方案设计。将AutoCAD复垦方案转到ArcGIS平台下进行不规划三角网（TIN）地形建模，将构建后的TIN网转为中间软件Sketchup格式后再转为3DMax格式，在3DMax软件中进行纹理贴图精细建模。将3DMax精细三维模型在保证空间参考不变的前提下转为SuperMap软件格式，最终在SuperMap软件中实现了土地复垦方案评价、规划效果展示以及规划前后对比。研究表明：在无人机倾斜摄影测量数据的基础上，将规划模型在不丢失三维纹理渲染效果、空间参考不变的前提下经过多种GIS平台转化，实现了基于SuperMap软件规划数据与现状数据的无缝拼接的真三维可视化，对于基于无人机矿山生态修复规划的三维建模有一定的借鉴意义。     

矿石质量智能控制系统的开发与应用

针对露天金属矿山的供矿质量不稳定的现状，响应智能矿山发展的需求，研发了具有地形生成与配矿计算集合的矿石质量智能控制系统。系统的地形生成功能采用C++语言编制，利用Open GL可视化平台完成区域骨架构建、地形填充，实现开采现状模型品位更新及矿量统计，从而为矿石质量控制提供基础。根据矿石质量优化需求，以多目标函数描述配矿问题，构建数学模型，采用遗传算法求解，得到优化方案后将其显示于三维模型系统中，在优化矿石质量的基础上达到矿山数字化、智能化管理，对于大中型露天金属矿山具有重要的现实意义。     

基于无人机倾斜摄影的露天矿边坡三维重建

露天矿边坡几何形状由于自然条件以及采矿工艺的影响具有复杂性,传统的测绘方式难以进行全面描述。提出一种基于无人机倾斜摄影技术的全自动露天矿边坡三维重建方法,利用无人机搭载的数码相机获取矿区序列倾斜影像,通过特征提取、空三测量、多视影像密集匹配,构建不规则三角格网和纹理映射,自动重建出露天矿边坡三维模型。选取三门峡渑池某铝矿进行试验,结果表明,重建的三维模型可全面表达露天矿边坡整体形态和保持局部细节特征,而且具备高效低成本等特点,在露天矿三维地形滑坡动态监测和灾害分析方面具有重要意义。     

基于无人机航测技术的露天矿山采空区精细化验收

传统的露天矿山采空区处理效果验收以经验法为主，从塌落的整体形态进行宏观分析，存在一定的局限性，难以准确判定实际效果。为了更高效地评价采空区处理效果，提出了采用低空无人机航测技术实 现采空区精细化验收，其为非接触性测绘方式，具有安全性好、精度可靠、效率较高等优势。分析了采空区精细化验收的内涵，在大宝山矿北部649 m平台遗留的盲采空区处理阶段进行了应用。采用搭载高清单镜头的 大疆精灵4 RTK小型无人机实现航高100 m的5向倾斜摄影测量，较好地获取了盲采空区爆前和爆后的两期三维模型信息，精度校验满足1∶500地形图制图要求。利用南方IData软件实现盲采空区范围线与三维模型的套 合，计算得到了爆破后的盲采空区充填相对高度增加率为110%~200%。结合多角度航拍影像及实际挖装作业情况，验证了盲采空区得到了有效处理。实践表明：低空无人机航测技术在精细化验收露天矿山采空区处理效 果方面，具有一定的适用性。     

露天矿用电铲动态称重计量系统设计

设计露天矿用电铲动态称重计量系统，实时动态称重计量电铲装载矿物重量，提高露天矿采装运输效率。通过角位移传感器、线位移传感器与力传感器组建的传感器网络，采集露天矿用电铲角度、拉力以及线位移数据信息，并将其传输至信号处理模块，利用信号预处理电路合理放大与降噪处理传感器采集信号，数据经A/D转换后，结合角、线位移数据触发AT89C52单片机转换芯片，读出动态称重计量数据，并以相应的形式将数据在LCD显视屏中显示出来，通过PC机完成动态称重数据处理，实现计量数据的显示、限位报警、个性化查询等功能。实验结果表明：该系统能够实现露天矿用电铲动态称重计量，能耗较低，将其应用于露天矿的采装运输业中，可提高采装运输效率。     

基于Whittle的露天境界动态优化研究

开采境界圈定是露天矿山开采设计的基础，境界优化结果的优劣直接制约着矿山的整体发展效益。露天开采过程中面对的是复杂多变的地质岩体、无序的品位分布、多变的经济参数等一系列非线性动态问题，现有的主流境界优化方法未能有效考虑该类问题。为实现对露天矿山境界优化的经济动态评估以及矿山剥采均衡，将露天境界优化与地质品位、矿体赋存状态相结合，根据地质数据库采用SURPAC软件建立了矿体三维实体模型和块段品位模型。借助境界动态优化分析软件Whittle，并根据某矿山实际情况，将浮动圆锥法和LG图论法相结合，在一定的技术、经济指标条件下，生成了一系列不同价格对应的露天境界优化方案。根据矿山设计生产规模，对各个境界方案进行进度计划排产，同时考虑了资金的时间价值，引入贴现率指标，获得了各个方案的最大净现值，确定净现值最大的方案为最优方案。研究表明：该方案的提出，实现了动态条件下该矿山露天境界的高效动态优化，为露天矿山开采境界优化提供了新思路。