矿山巷道三维激光扫描点云复合滤波算法研究

三维激光扫描技术具有高效率、高精度、低成本等优点,能够实现复杂矿井三维模型的快速构建。然而,该技术存在获取的点云数据体量庞大、噪声大等不足,给数据存储、传输、处理带来诸多不便。为解决上述问题,提出了巷道三维激光扫描点云复合滤波算法。依据算法侧重点和点云特征将数据滤波划分为精简与降噪两个过程,进而结合矿山半圆拱巷道特征提出了“剖面—轴向—随机”复合式数据精简滤波模型和复合式数据降噪滤波模型,并对复合算法的适用性、可靠性、合理性、准确性进行了对比分析。结果表明:相比单一算法,采用复合滤波算法精简与降噪后,在合理保留巷道原有的轮廓特征与细节的同时,数据简化率高达99.3%,最大程度滤除了椒盐噪声、高斯噪声等各类离群点,实现了确保模型质量前提下数据大规模精简与离群点高效处理的目标,为矿山全生命周期实时状态展示、动态评估、行为预测奠定了基础。     

基于点云数据的三维巷道快速建模研究

基于三维激光扫描技术,进行精细巷道数据模型构建和精细巷道三维场景建立,研究由基本元素构建三维巷道空间模型的数据库组合法则,实现基本元素对象、巷道实体对象的动态快速构建。以某钼矿巷道建模实例验证了三维激光扫描技术用于巷道快速建模的可行性和技术优势。     

基于三维点云建模的矿山边坡稳定性分析

基于无人机摄影测量技术建立矿山边坡精细模型和C++编程实现岩体质量指标空间点云分布,预测边坡岩体稳定性。首先借助三维点云处理软件对模型裁切、去噪、平滑等处理,其次利用Rhinoceros曲面实体建模功能将地质体曲面模型实体化,然后结合Rhinoceros插件Griddle对三维地质体模型网格体划分,最后以FLAC3D软件可识别的*.f3grid文件导出。以绍兴越城区某矿山边坡为例,将模型导入FLAC3D软件计算。结果显示:该矿山岩体受节理影响最大位移位于两矿之间形似"鱼鳍"形状附近,最大位移3.15cm;"鱼鳍"形状附近岩体变形模量为1GPa,质量分数BQ为172.2～263.6,为Ⅴ～Ⅳ级的岩体质量,该区域岩体最大破环概率达到了43%,稳定性系数低于1.0,该计算结果与现场调查结论相吻合,预测了边坡潜在威胁区域,为相关调查研究提供参考依据。     

三维激光扫描点云粗差剔除方法研究

针对地表点云的剔除和建筑物点云粗差做了大量实验,实验结果表明:剔除地表点云的计算时间是点云数量的二次函数,分次计算可以节省时间;计算范围选择矩形区域更节省时间,ε为点云是否剔除的判断标准,平坦地区小一些,陡峭地区大一些.剔除建筑物点云可一次完成,也可以分2-3次进行,以获得更高质量的点云数据.这种基于实体的点云剔除方法是可行的,可以剔除距离实体表面较远的点云数据,提高数据质量.     

三维激光扫描点云边界提取研究

在数字矿山建设过程中,三维激光扫描仪可快速获得地表或建筑物的点云数据。点云边界不仅作为曲面表达的重要几何特征,而且作为模型求解曲面的定义域,对重建曲面模型的品质和精度起着重要作用。利用激光点云数据进行建模首先需从海量数据当中提取边界区域的采样点。本文提出了一种通过局部型面参考点集拟合微切平面,讨论参考点在对应微切平面上投影点的几何分布来自动提取边界特征的算法。该算法运行速度快,提取结果准确,可适用于各种复杂型面的点云数据。     

矿山巷道三维动态建模机制研究

当前巷道三维建模是数字矿山的重要组成部分,通过现有技术手段建立的巷道模型虽然满足可视化需求,但由于精度不高,无法满足分析算法和可视化渐变效果的要求。提出了通过生成三角面片的方法,动态创建矿山巷道三维模型。通过阐述巷道断面、巷道壁、巷道底面和巷道交点过渡模型的三角面片建模机制,结合布尔并集运算融合模型,建立满足指定精度要求的矿山巷道三角面片三维模型。     

虚拟矿山中巷道的三维建模研究

井下巷道的三维建模是构建煤矿虚拟环境的核心问题.论文在分析煤矿井下巷道数据类型的基础上,将巷道分为巷道体、巷道弧和巷道节点三种基本元素,建立了相互间的拓扑关系并利用c++语言对数据结构模型进行了描述,提出基于巷道中线的断面建模法,介绍了建模的具体流程,并以实例说明.     

基于张量坐标转换的矿山巷道三维建模算法

巷道三维建模对实现矿山数字化、信息化及智能化意义重大。考虑巷道断面特征节点坐标计算常受限于坐标系的选择,引入张量运算法则,确定笛卡尔新旧坐标系转换关系。通过细化任意三心拱巷道断面特征节点,并利用断面底板中点及断面参数建立巷道三维建模算法。利用包含张量计算模块的Python语言编译计算代码,并导入以Python为脚本语言的开源动画软件Blender,实现了基于该算法的巷道三维可视化。结果表明,该算法可实现巷道断面特征节点的精确计算,并可快速建立任意方位巷道,且适用于圆弧巷道及交叉巷道的圆滑处理,对智慧矿山巷道特征提取具有一定的借鉴意义。     

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。     

基于三维激光扫描技术的巷道顶板监测研究

针对巷道顶板稳定性监测中存在的随着开采深度的增加,巷道顶板压力逐渐增加,巷道顶板垮落严重,顶板灾害频繁发生,而对岩性变化和构造的分析监测越来越困难的问题,研究了当前巷道顶板稳定性监测方法和三维激光扫描技术在变形监测中的应用,通过采用三维激光扫描的方法对巷道顶板稳定性进行监测,得出三维激光扫描技术在巷道顶板稳定性监测中的可行性。     

三维激光扫描技术在矿山巷道变形监测中的应用

文中介绍了近年来被称为实景复制技术的三维激光扫描技术,三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据.因此,可用于获取高精度、高分辨率的数字地形模型.基于其独特的特点,分析了将三维激光扫描技术用在巷道快速变形监测中的可能性,探讨了将该技术应用在山东金岭铁矿召口矿巷道快速变形监测中的作业方法,并对可能出现的问题提出了一些初步的解决办法.     

基于GIS的矿山三维地质建模方法

矿山三维地质建模是数字矿山的核心组成部分,在地质、采矿、岩土工程等诸多领域日益得到重视。在综合分析三维地质数据模型的基础上,提出了GIS可描述和GIS不可描述数据模型的分类,并在GOCAD和ArcGIS平台下构建了基于GIS的多元、多方法集成的矿山三维地质建模方法。针对GIS不可描述数据模型提出了面向对象的聚合派生法,并通过Geodatabase建立了两平台的关联和模型的更新。通过现场实例应用表明,该方法保持了数据在空间和时间上的一致性,为矿山安全生产管理提供了有效和可靠的空间数据以及可视化的支持。     

基于三维激光扫描的露天矿山储量测量研究

分析了采用常规的地质测量技术测量露天矿的缺点,介绍了三维激光扫描测量的工作原理,并研究了测区踏勘、扫描实施、数据处理及成果整理的主要内容,结合实例与常规测量方法进行对比,说明三维激光扫描技术在矿山测量中的优点。     

基于BIM与GIS的矿山巷道参数化三维建模技术研究

巷道三维BIM建模具有数据结构复杂、细节信息量大等特点,在几何和语义上与GIS巷道三维模型相差很大,因此难以进行直接数据集成。为更好地利用GIS的空间分析功能和BIM的精细化建模功能,提出了基于BIM与GIS的矿山巷道参数化三维建模技术。首先设计了考虑BIM层次细节和GIS空间拓扑的巷道三维数据模型和数据结构,包括了结点、中间点、巷道弧段、巷道中线和三角网等多类型几何数据,能够管理巷道相关的地质素描、巷道设计、通风网络、避灾线路的各类专业参数;其次,提出了三维巷道网络拓扑关系处理方法,通过GIS的空间拓扑编辑功能构建标准化巷道中线网络数据集;最后,提出了参数化BIM巷道三维建模流程,即读取巷道中线数据集及参数,构建基本巷道BIM模型,利用布尔运算技术处理巷道硐室、拐弯和交岔点等复杂情况,生成的BIM模型可以充分展现巷道形态、支护等细节,也保留了GIS巷道网络拓扑关系,提高了数据的可集成性。采用布尔运算算法与常见的线框建模算法进行比对后,发现布尔方法在不同断面类型的巷道交岔点处理效果更佳。研究成果已经在大海则煤矿透明地质保障系统中得到应用,支持udatasmith、obj、fbx等多类型...     

矿山三维巷道的参数化建模及其可视化

文中研究了矿山三维巷道参数化建模的方法,该方法采用参数化建模技术和基于巷道中心线的建模算法,将巷道分为不同类型的参数化模型,实现了其自动化的建立。最后,利用实测矿山巷道数据分别验证了建模方法和自动化建模程序的准确性,将三维巷道在二次开发程序中进行了可视化的展示。     

基于车载三维激光扫描技术的露天矿三维建模

主要介绍移动式三维激光扫描技术的数据采集原理和处理方法,并将该技术应用在汝箕沟无烟煤分公司工业广场和采区三维建模中,深入地分析了其在露天矿三维建模中的应用优势与不足。     

基于三维激光扫描技术的矿山滑坡变形趋势评价方法

近年来矿山边坡灾害不断发生,由于矿山滑坡灾害的复杂性,一般很难对其进行有效的监测和研究。为安全及有效地监测矿山边坡安全状态,用先进的三维激光扫描技术对边坡进行如下参数测量：基于三角网格的土方量计算,基于点云的坡度计算,基于mesh网格的等高线分布。然后分别从这3个方面对边坡状态进行分析。由于仅仅基于单一测量参数来判断边坡稳定状态具有片面性,对此,在上述3个参数测量的前提下,又提出一种模糊综合评价方法。该方法是将土方量变化、坡度变化和等高线分布变化作为3个评价因子,然后每个评价因子的隶属度利用3个因子在全部因子中所占的比例来确定,最后利用提出的公式来评价边坡的状态。此方法能够比较全面地判断边坡变形趋势,对边坡的灾害预警具有重要意义。     

基于OpenGL的矿山巷道建模算法应用研究

分析了在应用OpenGL对矿山拐弯巷道三维建模时遇到的问题,拐弯巷道曲面上点的空间分布规律,提出了一个简单的实现拐弯巷道的三维模拟算法,从而能够方便快捷的建立起矿山巷道三维模型。     

基于三维激光扫描技术的矿山系统隐患分析

通过三维激光扫描技术建立了某矿山排土场的实测三维数值模型,进行了三维模型的全域数据分析,并对排土场多期扫描数据进行了对比分析。通过三维激光扫描技术的应用实践,明确了传统隐患排查方式在大范围、大面积场实施的局限性,验证了三维激光扫描技术在矿山系统隐患风险分析中的可行性。     

三维激光扫描点云数据盲区边界识别与应用

三维激光扫描仪是一款获取空间点云数据的测量设备,能够有效地获取被测物体三维空间形态,但是,由于被测对象空间形态复杂、人员难于进入等原因,导致扫描点云数据存在盲区且识别困难。针对该问题,采用了一种三维激光扫描点云数据盲区识别方法,可获取点云数据盲区边界,该方法主要通过对点云数据进行KD-Tree改造,然后估计点云数据法矢,最后提取点云数据边界。为验证本文提出的盲区识别算法,选取矿山采空区点云数据进行实际验证,可准确识别点云数据边界信息,为后续数据进一步利用提供了基础。