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。     

平庄西露天矿三维地质模型的建立

论述了一种在AutoCAD平台下建立平庄西露天矿三维地质模型的方法。以图形单元作为建模要素,采用顾及台阶属性Delaunay三角网凸包算法建立界面模型,通过面域拉伸和实体布尔运算等方法生成三维矿模。研究结果表明,该方法不仅能达到逼真的三维动态效果,而且对于矿岩量的计算更为准确方便。研究结论初步突破了露天矿算量的传统方法,有助于露天矿的日常生产和管理。     

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。     

露天矿内排长远规划模型及其求解方法

不同于以往短期排土规划模型,构建长远排土规划模型能够降低露天矿剥离物总运输费用,避免内排土场高度频繁调整。根据露天矿采排场发展时空关系,提出了排土场动态调整约束条件,并以剥离物总运输费用最小为目标,建立了露天矿内排长远规划模型。此外,定义了模型基础数据,提出了模型的求解方法,给出了排弃阶段坡底位置、坡面切割实体后的质心和体积、排弃高度等的计算方法。以某露天煤矿为例,构建了三维地质模型,计算结果表明:与传统方法设计结果相比,该模型计算结果能够降低剥离物总运输费用17.8亿元,各阶段排弃标高波动较小,有利于排土及后续复垦作业。     

露天采坑三维边坡稳定性分析及防治对策

基于现场调研和工程地质勘察成果, 分析了仓上露天采坑边坡变形破坏的特征。针对FLAC^3D面向复杂地形与岩体结构前处理建模存在的技术困难, 提出了MIDAS/GTS-FLAC^3D耦合建模新方法, 应用该耦合建模方法构建了露天采坑工程地质模型和三维计算模型, 通过对该露天采坑边坡变形破坏过程进行数值模拟分析, 揭示了环状采坑三维边坡变形破坏机制, 预测了边坡变形的关键部位, 在对该环状边坡稳定性进行评价分析的基础上, 提出了工程防治对策。     

基于Surpac的某珍珠岩矿三维建模与露天境界圈定

以某珍珠岩矿为研究对象,基于三维可视化矿床建模技术,利用Surpac软件构建该矿床的地质数据库和三维地质体模型,在此基础上确定最终开采境界,并对开采境界内矿体进行品位估算和储量计算,为合理开采矿山资源提供了科学依据.     

露天高边坡滑坡灾害风险性评价及动态信息化分区

以某大型露天矿边坡工程为背景,应用改进的极限平衡理论,建立MSARMA边坡稳定性计算模型,计算边坡安全系数并开展不同因素影响下边坡敏感性分析。依托GIS平台和三维可视化技术手段,构建该露天边坡三维可视化工程地质模型,将边坡稳定性安全系数导入GIS平台,利用空间插值、数据叠置等手段对该露天矿边坡进行三维可视化风险性分区。应用以上计算方法及信息化手段,得出了边坡稳定性计算数据、动态曲线,以及边坡三维可视化分区图像,多角度、多维度地实时反映该露天矿边坡安全稳定状况。     

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。     

基于倾斜摄影与BIM的矿山实景建模方法研究

针对传统矿山建模缺乏真实感、地表及其附着物缺乏可控性、无法实时监控露天矿山开采进度等不足,提出了基于倾斜摄影和建筑信息模型(Building Information Model,BIM)的矿山实景建模方法。通过利用倾斜摄影技术生产的DEM与DOM构建矿山实景地形模型,再结合最优相片选择、遮挡修正、纹理编辑、纹理映射等处理技术,将倾斜影像映射到BIM地物模型上构建实景地物模型,最后在Unity3D平台中进行集成发布,实现对露天矿山开采进度的实时监控。研究表明:利用所提建模方法一方面可以构建具有极强真实感的矿山地表及地物模型,为矿山三维场景提供良好的可控性和交互性,另一方面可以实现对露头矿山开发进度的精确监控,对于促进智慧矿山建设具有一定的借鉴意义。     

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。     

基于三棱锥同斥布尔运算的复杂空区实体建模研究

地下采空区的存在对上部露天开采安全生产构成了巨大威胁,构建空区三维实体模型对制定生产计划和保障生产安全具有重要意义。在利用TIN模型建立空区三维包络线框模型基础之上,采用三棱锥体作为基本体元构建空区三维实体模型。针对建模过程中,包络线框模型分解凸化现象,将同性相斥原理运用到体元合并中,构建空区的三维实体模型。最后,在vs2005开发平台上实现算法并结合三道庄露天矿进行可行性验证。结果表明,该方法能够完成矿山复杂空区实体建模任务,为空区处理设计提供了技术支撑。