基于单形剖分的三维复杂地质体建模

为了强化地质体三维模型的空间分析与表达能力,文中基于单纯剖分理论给出了地质体三维建模方法,探讨了基于包容单形的三维地质体特征点、线、面的表达,给出了边界面查询、地质面搜索、地质线追踪等算法。试验结果表明,这种单纯剖分建模方法实现简单,表达丰富,可以完成其它建模方法无法完成的拓扑分析、边界查询等许多功能。作为三维地质模型的基础、关键问题之一,此新的建模思路将促进三维地质模型的深入研究与应用。     

基才单形剖分的三维复杂地质体建模

为了强化地质体三维模型的空间分析与表达能力,文中基于单纯剖分理论给出了地质体三维建模方法,探讨了基于包容单形的三维地质体特征点、线、面的表达,给出了边界面查询、地质面搜索、地质线追踪等算法。试验结果表明,这种单纯剖分建模方法实现简单,表达丰富,可以完成其它建模方法无法完成的拓扑分析、边界查询等许多功能。作为三维地质模型的基础、关键问题之一,此新的建模思路将促进三维地质模型的深入研究与应用。     

复杂地质体的三维建模与可视化方法的研究

提出了一种以似三棱柱体为体元的三维地质构模改进算法,该算法能适用于复杂地质体(如含空洞、矿体、尖灭及断层的地质体)的三维建模,还可用于诸如矿井和巷道等地质特有现象的三维建模,实现了地质体的统一建模。借助于OpenGL三维图形库,可实现地质模型的三维可视化及地质模型的多面剖切,为挖掘3D地质模型信息提供强有力的支持。     

基才ANSYS的矿山三维动态建模系统研究与开发

针对ANSYS三维数值建模的复杂性,基于三次样条插值法和趋势面分析原理,采用Borland Delphi 6.0开发了三维动态建模系统.实现了与ANSYS的无缝集成和三维动态建模,具有操作性好、建模精确等优点,大大减少了三维建模工作量,提高了建模效率,便于多方案的模拟计算.     

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ANSYS的矿山三维动态建模系统研究与开发

针对ANSYS三维数值建模的复杂性,基于三次样条插值法和趋势面分析原理,采用Borland Delphi 6.0开发了三维动态建模系统。实现了与ANSYS的无缝集成和三维动态建模,具有操作性好、建模精确等优点,大大减少了三维建模工作量,提高了建模效率,便于多方案的模拟计算。     

三维矿井巷道体间节点连接算法研究

煤矿井下巷道线均由井下布设的测量控制导线点数据计算所得,建立标准的测量数据格式,由井下控制点坐标、点距左帮、右帮已知数据,应用测量基础数据计算巷道边线以及巷道中线,由所计算的关键点自动由点绘制出井下巷道平面图。三维巷道通过平面图进行建模,单个巷道体建模技术已有很多种方式。对于巷道体间节点的连接以及三维面体的缝合需要进一步细化处理。三维巷道体的总体视觉效果在节点处的处理尤为重要。     

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Pro/E诱导轮三维造型的研究与应用

基于传统的诱导轮叶片加工方式,从现有的二维水力设计图的型值点出发,基于Pro/E软件,采用从点到线、从线到面、再从面到实体的方法,实现了诱导轮空间扭曲叶片的三维实体造型,利用注射模型腔(模拟)的常用方法实现了诱导轮流道的造型,造型方法精确,为后续的网格划分及流场数值模拟奠定了基础。     

基于VC和UG的圆柱分度凸轮参数化设计

在分析圆柱分度凸轮轮廓曲线解析算法的基础上,提出了计算圆柱分度凸轮工作曲面三维坐标程序算法。基于VC++6.0开发平台,并结合该算法,开发出一款适合圆柱分度凸轮参数化设计软件,利用其得出了圆柱分度凸轮工作曲面轮廓点云数据,导入UG生成曲面点云轮廓。进行了圆柱分度凸轮高精度的三维实体造型,并在UG环境下对其数控加工仿真分析。经实践生产检验,上述凸轮参数化设计方案具有可行性。     

基于多尺度CSRBFs的地层三维地质建模

基于矿山多源数据实现地层三维地质建模是数字矿山研究中的一项重要工作，其成果有助于矿山资源评估、生产规划编制等工作的有序进行。采用插值方法对离散采样的非均匀点状数据进行处理，是精准构建矿体模型的关键。然而，矿体建模常用的插值方法在处理数据时，很少有效顾及数据的非均匀性。基于多尺度CSRBFs插值方法，提出了一种可以处理非均匀数据的地层三维建模技术。首先从多源数据中提取非均匀的地质离散点数据集。然后，使用多尺度CSRBFs插值构建地层表面模型，插值步骤包括：①样品点获取与单位法向量计算；②通过八叉树空间索引构建层次点集；③使用多尺度CSRBFs方法在样品点集上由粗到细逐层插值，计算地层表面隐式函数；④地层隐式曲面可视化。最后，使用提出的断层建模方法在连续地层表面构建正断层、逆断层和交叉断层模型。研究表明：多尺度CSRBFs（Multi-scale CSRBF， MsCSRBF）插值方法通过十折交叉验证获得的平均误差为0.943 m，精度优于反距离加权法（Inverse Distance Weighted， IDW）和普通克里金法（Ordinary Kriging， OK），且MsCSRBF方法相比于IDW和OK方法插值运算效率更高。上述分析表明：多尺度CSRBFs差值方法能够针对非均匀数据进行地层表面模型的高精度、快速重建。     

基于三维仿真的矿井巷道模型的构建与应用

为了构建矿井巷道三维模型,基于对AutoCAD的二次开发技术,应用导线点逼近中心线加载断面的理论,采用煤矿工程平面图交互式采集的方法,研究了三维巷道模型自动生成算法;然后对节点及转弯处进行平滑处理,以风流、构筑物等判断了通风模型的合理性并加以应用。研究结果表明:利用中心线加载断面的方法建模,加载不同的断面,并进行节点和伪节点采集,最后生成巷道立体图,对巷道形状和走势的表达更加立体和清晰;此建模方法在平煤六矿加以运用,生成完整的三维矿井巷道模型图,以风流流向及构筑物和巷道间的拓扑关系判别使通风模型更加完整。     

地矿真三维建模分析

通过总结分析测绘领域和地矿领域专家对三维建模的认识,在对地矿建模过程和建模对象进行分析的基础上,指出面向地矿真三维建模的侧重点是内部非均匀场表达,由于地下对象勘探技术和成本问题造成采样数据稀疏,很难有充足数据在三维栅格建模中表达体内部属性场。     

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。     

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。     

基于Pro/E的平面回转筛的三维建模

平面回转筛因其物料运动路线长,筛分效率高等特点广泛用于粮食、饲料、矿物及化工等行业中原料及成品的筛选、分级作业。平面回转筛由机架、筛箱、尾部支撑机构及驱动装置等部件组成。传统的设计方法是利用二维图形来表达三维信息,非常抽象且不便于修改。利用三维设计软件Pro/E对平面回转筛进行三维建模和虚拟装配,不仅简化了设计过程,而且可视性增强,大大提高了设计效率。     

基于逆向建模技术的金属矿山空区探测与治理研究

金属矿山空区形成因素众多，形状复杂多变，是威胁矿山安全的主要灾害源之一。为合理评估空区现状并提出有效治理措施，首要任务是精确描绘出空区三维形态要素。以三维激光扫描为核心的空区精确探测技术已经比较成熟，可为空区精细化三维建模提供数据基础。传统的正向建模技术建模过程繁琐，效率低下，且对数据质量和人员技术水平要求很高。为了提高空区三维建模效率并降低建模难度，在分析逆向建模技术原理的基础上，总结和分析了金属矿山空区激光点云数据处理及模型重构的技术要点、难点，提出了基于逆向工程的复杂空区三维建模完整工作流程，并将该方法应用于金属矿山典型空区问题分析与加固、爆破等治理方案设计。研究表明：逆向建模方法基于点云信息直接进行曲面重构，进而导出三维实体，避免了正向建模时大量重复的线—面、面—体操作，可实现金属矿山复杂空区的高效率、高精度建模，为空区现状调查、评估、灾害机理分析及治理方案优化提供了技术支撑，具有广阔的应用前景。     

基于规则点云数据的三维雕刻曲面建模方法的研究

文章提出了一种三维雕刻曲面建模方法,按照相邻扫描层点数据的位置关系,将点云数据进行三角网格划分,并用单位法矢量方向的判别方法。从而生成CAD软件可接受的STL格式三维雕刻曲面模型,为CAM数控加工或者快速成型提供标准接口的源头CAD数据。     

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。