三维井巷工程建模及可视化技术研究

矿山地下巷道三维建模是矿床三维建模的重要内容,也是实现地下巷道的可视化表达、空间分布优化分析及提高矿山生产管理水平的重要手段。以矿业可视化软件为手段,建立了某矿山地下巷道的三维模型,包括各中段平巷的三维模型、各类井筒的三维模型以及斜坡道的三维模型,并以所建模型为基础对巷道的工程量进行了计算。结果表明,所建模型可靠,计算结果准确,可用于辅助矿山进行巷道优化设计以及巷道工程的计划编制等工作。     

基于Dimine软件的复杂井巷真三维实现与设计

研究了三维可视化矿山工程软件DIMINE在井巷工程真三维建模中的设计与应用。结合矿山工程实际,建立了全矿巷道真三维实体模型,实现了某铜矿实测巷道与设计巷道真三维空间的可视化,使井巷设计更加直观、准确,为提高矿山生产管理水平和数字矿山建设奠定了基础。     

一种新的3D巷道建模方法——对称建模法

巷道是矿山工程的核心,巷道三维建模是数字矿山建设的重要组成部分。根据二维巷道沿巷道中心线对称的特性及三维巷道在剖面上呈对称的特性,提出一种新的巷道三维建模方法--巷道对称建模法,该方法实现了巷道相交等复杂情况的正确建模,解决了常规巷道三维建模方法存在的问题。基于对称建模方法,设计了3D巷道数据结构,以三叉形和十字形巷道的构建为例,采用VC++,结合OpenGL实现了巷道三维模型的构建和可视化。     

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。     

3DMAX在煤矿数字化中的应用

井下三维巷道的可视化是数字矿山研究领域的关键问题之一.详细阐述了矿山数字化的建模背景和如何利用3DMAX软件技术来进行三维巷道建模.     

基于Auto CAD的三维巷道可视化建模及应用

为了解决地下矿巷道可视化程度较差,矿体和巷道、硐室等空间位置信息不具体等问题,基于VBA语言采用巷道断面沿指定路径或指定高度拉伸的方法,对Auto CAD进行二次开发构建地下矿山三维斜坡道模型,通过编程完成基于Auto CAD的地下矿三维巷道绘图模块,实现了地下矿三维斜坡道在Auto CAD中的自动化、程序化建模,既有助于矿山生产过程中工程量的计算,也能提高工作效率.矿山实践结果表明,基于Auto CAD构建地下矿三维巷道可视化模型,具有较强的可操作性和实用性.     

地下矿山空区失稳三维探查及可视化安全分析

针对某金属地下矿山I号矿床采空区失稳垮塌致使周边巷道遭到破坏的工程实际, 采用空区探测系统(CMS)对垮塌空区进行了现场三维探测, 获取了采空区失稳垮塌三维信息; 运用三维建模软件Surpac分别构建起垮塌采空区及其周边巷道的三维可视化模型, 以此为基础有效地确定了因采空区失稳垮塌致使巷道破坏的位置、范围和程度, 提出了采空区垮塌后给周边的凿岩、回风井等工程巷道带来的安全隐患。 实践表明, 这种基于空区失稳三维探查的可视化安全分析方法, 可直观、准确地掌握采空区失稳破坏相关信息, 从而为矿山制定科学合理的治理方案提供可靠的依据。     

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。     

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。     

三维可视化技术在智慧矿山领域的研究进展

三维可视化系统是智慧矿山建设的空间信息基础支撑平台(4DGIS)的有机组成部分。首先介绍了三维可视化发展历程;其次,结合当前三维可视化技术发展趋势,从三维数据获取与建模、三维软硬件技术、三维专业应用3个层次开展全方位的技术归纳与总结。重点阐述了透明工作面勘探技术及三维建模方法,介绍了三维巷道数据获取的激光Li DAR、全景图像和全景视频、立体视觉和深度相机等新技术,以及WebGL、云渲染等前沿网络可视化开发技术,探讨了虚拟现实、增强现实硬件技术进展。在应用方面,剖析了三维可视化系统在矿山领域应用的难点问题,指出一个通用的三维可视化或者三维地理信息系统是远远不够的,三维可视化系统应该从可视化展示局限性,逐渐深入到透明化勘探、智能化采矿设计、智慧通风、安全生产综合管理、工业智能管控、地表环境监测、灾害事故反演、虚拟仿真培训等领域形成各具特色的专题应用。此外,还介绍了最新的CityGML、Geo3DML、三维瓦片等国际三维数据标准。     

OpenGL环境下两种巷道三维建模方法的比较

为了更好地指导矿山安全生产,需要对矿山进行三维可视化。重点提出了以线框法构模为原理的基于2D巷道线构造3D巷道模型方法和基于断面轮廓线的3D巷道构模方法,给出了相应的数据结构和两种构模方法的步骤。在此基础上,以VC++6.0为编程语言,以OpenGL图形函数包为可视化的图形处理工具,以银母寺铅锌矿为例,实现了巷道的3D模拟,并从不同的角度对两种建模方法进行了比较。     

地矿工程三维数据场可视化仿真技术

OpenGL是一种应用广泛的三维图形程序库。给出了一种在Vc 开发环境下,基于OpenGL技术来实现地矿工程三维数据场可视化仿真以及交互操作的方法,包括Op朗GL的基本原理、地矿体数据的结构化处理、地矿三维数据场的数据结构模型、地质钻孔和矿体的图像绘制与表现方法以及光照、显示列表、双缓存等实现技术,并结合某铁矿的实际,将这些方法与技术在微机上集成实现,取得了良好效果,证实了OpenGL技术在地矿工程可视化技术仿真系统研究中的有效性。     

基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模

对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现,是数字矿山建设的重要内容,矿山地下巷道的三维建模及可视化又是数字化再现的核心内容。针对传统巷道三维建模方法效率低下、成本高昂的不足,提出了基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模方法。该方法主要采用近景摄影测量立体像对的前方交会原理,使用相机在不同空间位置获得一组同一目标的图像,通过计算图像间的几何约束关系来得到目标表面的三维坐标信息,从而构建拍摄目标的三维模型。该方法首先利用低成本的智能手机照相机对巷道进行多视角近景照片采集;然后利用数字图像建模Context Capture软件对图像数据进行空中三角测量解算,并生成地下巷道点云数据;最后对获取的像片进行特征提取和影像匹配,完成地下巷道三维模型构建。以河南理工大学地下防空洞巷道为试验对象,拍摄了566张像片,像片间的旁向重叠度约80%。试验结果显示,所拍摄目标物的三维模型结构完整,纹理清晰,表明利用近景摄影测量技术构建巷道三维模型具有可行性。     

地下金属矿山三维可视化采矿设计研究

针对传统二维采矿设计方法的缺陷,研究了改变地下金属矿山采矿设计方式的基于三维可视化模型的采矿设计新方法。根据矿山开拓系统三维模型和矿体模型在三维可视化环境下对新盘区进行设计,并建立划分后的盘区三维模型。根据实测工程模型布置采切设计巷道并绘制出中心线,通过巷道建模方法建立600-40-I盘区采切工程模型。以600-40-I盘区采切模型和矿体模型为基础,根据爆破参数完成盘区的切割槽和矿房扇形中深孔设计,建立爆破模型计算爆破量。结果表明三维可视化的采矿设计能快速地确定巷道工程的位置,缩短了设计周期,提高了设计的准确度。     

基于3D管理系统的煤炭矿山三维建模及实践:以陕北某煤矿为例

随着现代勘探技术的进步,矿区信息化水平的提高,使矿区三维建模与3D管理技术成为信息化研究的热点。本文阐述了基于GIS平台研发的煤炭地质3D管理系统的基本内容,介绍了煤炭矿山三维建模需要的矿区地形地质数据、钻孔数据、巷道数据、高程和影像数据等几种基础数据的处理方法,在此基础上介绍构建煤炭矿区煤岩层地质体模型、钻孔模型、巷道模型、采空区模型和地表影像模型等5个三维模型的步骤,并以陕北某煤矿为例说明了建模中可能遇到的具体问题和解决办法。     

基于三维建模的煤矿瓦斯抽采钻孔设计

 阐述了煤矿地层体建模方法,基于煤矿地勘钻孔建立了钻孔数据库和三维地层模型。分析了煤矿巷道三维建模方法和巷道三维模型数据库的建立,利用工程数据和地测数据建立了三维巷道。基于3DMAX软件平台开发了煤矿瓦斯抽采钻孔三维设计软件;该软件可以快速、准确绘制瓦斯抽采钻孔并优化钻孔设计,减轻了工程设计人员设计工作量,提高了劳动效率;并为瓦斯抽采钻孔现场施工实现“安全钻、效率钻、经济钻”目的提供了科学参考。     

基于OpenGL的煤层和巷道三维可视化研究

结合九里山矿务局实测钻孔资料,采用网格索引算法构建煤层(不规则三角网)TIN,通过计算获得TIN中各角点厚度信息后,映射出煤层顶板TIN模型,并结合实体构模的方法及在OpenGL开放式三维环境下,进行光照渲染等处理,实现了煤层的三维可视化。并利用SketchUp批量处理二维GIS数据,实现巷道三维场景建模;再采用ArcEngine开发包中的SceneControl控件进行二次开发,实现巷道三维可视化。该研究对煤与瓦斯突出预测防治、巷道布局等有指导意义。     

基于无序导线数据的井巷三维自动建模新方法及其应用

提出一种基于无序导线数据自动提取井巷结点的井巷三维自动建模方法,克服了现有井巷建模方法存在的原始导线数据提取复杂,具有复杂斜坡道、竖井、多水平井巷难以进行数据集成,无法同步建模等问题。首先提出基于Bentley-Ottmann算法的三维空间线段求交算法,获取三维井巷各类结点单元信息;然后根据所求结点单元使用广度优先遍历算法进行标准化井巷网络图构建,形成井巷结点单元的空间几何结构;最后通过中线结点单元信息及邻接矩阵数据集,采用多源画线框算法构建基本三维井巷模型,并利用布尔运算技术处理井巷交岔点、竖井、斜坡道等复杂建模情况。结果表明：该算法可以通过无序导线快速生成任意方位三维井巷模型,并结合多源画线框算法与布尔运算算法的优点提高了井巷结点建模连通性处理的速度和效果。本文的研究成果已经在甘肃某矿区采场稳定性安全监测平台得到应用,其自动化生成的井巷模型能够为安全监测数据分析提供实时的可视化信息服务。     

金属矿床地下开采方法三维建模技术研究

三维建模技术在各领域应用广泛。矿业领域中,采矿方法三维建模技术是矿山数字化的基础。一个兼容性良好的采矿方法三维模型能够满足教学演示、三维仿真场景搭建及物理模型输出等多方面要求。工业领域建模技术发展较为完善,矿业领域复杂地质体等矿业领域的建模技术也早有学者涉略,但完整的采矿方法三维建模却缺少一套系统的方法。本文依托三维建模软件,基于工程实践二维图纸,结合工业领域建模经验,就采矿方法三维建模技术进行研究,提出基于三视图的三维模型重构法,采用B-Rep模型和CSG模型组合的方式,实现采矿方法三维模型的快速构建。重构的三维模型能够满足教学演示、三维仿真场景搭建与物理模型输出要求。