基于SVA一体化的非层状矿体空间构模研究

分析了已有三维数据模型的特点及其优缺点,论证了采用混合数据模型对建立真三维非层状矿体模型的合理性;基于矢量栅格一体化的建模思想,提出了重构非层状矿体的表面-体元一体化的Solid-Volume-ARTP（SVA）数据模型,并设计了相应的概念模型和逻辑模型;以SVA数据模型为基础,抽象出8种几何元素,设计了相应的数据结构.利用VC++和OpenGL语言开发了具有SVA一体化建模等功能的矿体三维可视化系统.以某铁矿为实例,建立了SVA三维数据模型,并对系统进行了验证.     

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.     

煤矿三维可视化系统的设计与实现

介绍了煤矿三维虚拟现实系统的结构设计,在此基础上分析了地层表面TIN的生成算法以及煤层地质体和巷道等煤矿实体立体建模的实现过程。针对我国煤矿的实际情况,提出了煤矿虚拟现实系统研究存在的问题及对策。     

基于二进制空间分区树的井下巷道相交建模方法

面向三维虚拟环境的煤矿井下场景巷道相交处理,构建了一种基于WebGL的矿井巷道三维虚拟环境的建模和绘制渲染系统。采用二进制空间分叉树BSP进行巷道相交建模的方法,实现井下巷道三维实体几何的构造和渲染,有效降低建模复杂度;基于WebWorker多线程的大规模场景模型实时建模和加载方法,实施场景管理与建模分离策略,既能根据参数动态地建立巷道模型,还能避免因顶点数量和贴图材质等超1 G大型场景模型的建模和加载时间过长,导致用户卡顿和界面操作不友好等阻塞问题,以此提升场景交互和实时漫游的效果和性能。     

虚拟矿山安全培训系统框架及关键技术研究

采用虚拟现实技术,构建了井下生产的虚拟环境,并以此为背景,对矿山安全培训系统进行模块化的总体规划,设计了采掘VR安全培训的系统框架,介绍了系统开发中所应用的实时3D虚拟场景的生成、虚拟场景内部对象的生成、立体显示与传感等关键技术。最后利用矿山实际数据,运用基于图形与图像的混合建模方法进行场景建模,在此基础上,根据矿山安全培训的特点设计了“虚拟灾害环境”和“问答板”两种安全培训方法,由此使虚拟现实技术在矿山安全培训中的应用又上了一个新台阶。     

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...     

基于全景图的虚拟现实系统研究与探讨

介绍了全景图和虚拟现实的概念,动态环境建模技术,实时三维图形生成技术,立体显示和传感器技术,应用系统开发工具,系统集成技术;阐述了全景图的生成方法;讨论了基于全景图的虚拟现实系统,对基于全景图的虚拟现实环境进行构造以及漫游实现;最后介绍了虚拟校园实景漫游系统的实现.     

基于GTP的煤矿地质体三维建模及剖切

为了表达和再现煤矿三维地质体,显示地质体内部细节,揭示地质体在煤矿井田内的空间分布规律,需研究如何构建煤矿地质体三维模型以及怎样对其进行剖切.在研究GTP三维数据模型的基础上,设计了GTP三维数据结构,构建了煤矿地质体的三维模型,并且对GTP的各种剖切情况进行了研究,设计了煤矿地质体的剖切算法、剖切求解和剖切流程,最后实现了煤矿地质体的剖切.     

基于Multi－agent的煤矿虚拟环境体系建模

基于Multi－agent技术,研究了煤矿虚拟环境的体系结构建模方法,提出了Multi－agent煤矿虚拟环境的层次化体系模型及其形式化描述。该模型由硬件、网络及操作系统层、几何物理层、Multi－agent层和人机界面层组成。同时,设计了具有感知、运动、行为、认知及内部属性的虚拟矿工Agent模型,采用面向对象技术,实现了虚拟矿工Agent的开发,构建了用于井下安全检查行为仿真的虚拟环境系统,实现了虚拟环境的交互式控制及井下安全行为仿真。     

基于AutoCAD构建地下矿三维开拓立体模型

地下矿三维开拓立体模型图可以非常直观的表达三维采矿工程,对矿山设计和生产管理都有着现实意义.基于AutoCAD平台的二次开发技术,使用实体模型构建中放样功能,开发出三维井巷模型构建模块.依此为基础,制定地下矿三维开拓立体模型构建一般流程,以具体矿山开拓系统建模为例,明确建模方法步骤,实现了地下矿三维开拓立体模型构建.研...     

基于三维全景技术的数字矿山漫游系统

对数字矿山漫游系统中的三维全景技术进行研究,提出数字矿山漫游系统的总体结构。针对传统虚拟现实技术建模难度高、工作量大的问题,研究了基于实景照片生成全景图像的方法,给出了系统全景生成模块中特征匹配、图像配准和融合以及多场景图像自动拼接的方法。最后采用PTViewer实现了基于全景图像的虚拟数字矿山漫游,全方位互动式地向用户展示矿山的真实场景,为矿山设计、生产和安全管理以及人员培训提供可视化环境。     

红岭铅锌矿的虚拟现实系统

根据红岭铅锌矿的实际情况,基于VR技术建立了一整套矿山虚拟现实系统。针对VR技术在矿山中应用的不足之处,对虚拟现实系统构建软件进行了二次开发,加强其对外部数据的集成与可视化,实现对微震数据、应力场、位移场、塑性区以及理论计算结果的真三维显示。该矿山虚拟现实系统不仅包含了地表、工业场地、矿体、井巷、采场以及回采动画等矿山三维模型场景,还包含了一些数据、数值结果的显示,具有虚拟场景漫游、信息查询、数据立体呈现和交互控制等功能。针对红岭铅锌矿的大量采空区,通过对虚拟现实系统中众多重要三维数据的联合解读和分析,实现对采空区围岩稳定性的评价以及危险区域的确定,提高了VR技术在矿业领域的应用性。     

基于GTP修正的R3DGM建模与可视化方法

将广义三棱柱（GTP）的辅助几何要素--对角线--修正为四面体,解决了R3DGM（真三维地学模型）中数据组织与几何要素的不一致和空间操作中的几何裂缝问题.修正后的GTP模型集成了TIN,GTP和四面体模型的优点,构建算法简单且空间操作无缝.R3DGM过程分3步进行：① 根据钻孔孔口数据点与断层露头约束,按约束Delaunay法则生成地表不规则三角网（CD－TIN）;② 按地学推理规则,将CD－TIN中三角形沿钻孔迹线向下扩展生成GTP;③ 根据最小顶点标识法,将GTP模型转换成四面体.介绍了基于GTP修正构建的三维数字地质模型的任意平面剖切、虚拟开挖、空间查询等可视化方法.并结合北京CBD地下三维集成建模与空间操作,展示了模型构模及空间操作效果.     

基于PCL与HOOPS的空区点云处理系统的设计与开发

三维激光扫描技术在空区探测中得到了越来越多的应用,但是获取的点云数据往往需要经过多个软件的联合处理与分析,消耗大量的计算处理时间,多个软件在操作上的复杂性也限制了后期数据的利用。针对上述问题,在VS2010编程平台下,利用PCL和HOOPS技术,自主开发了空区点云处理系统。该系统由点云数据管理模块、三维显示模块、点云过滤模块、剖切和实体建模模块及应用模块组成,采用模块化设计的思路,功能易于扩展。根据空区处理精度的要求,能够进行点云的过滤与精简,既满足工程需求,又加快了后期空区三维建模与显示的处理速度;系统集成了三维建模、剖切、体积计算等常用的空区处理机能,显示直观,易于使用,为现场技术人员的决策提供了方便。系统为空区治理方案的选择、参数的优化提供指导和科学依据,对于促进采空区处理的可视化、科学化具有积极的意义。     

基于钻孔矿段数据的三维矿体建模软件的设计与实现

本文介绍了基于钻孔矿段数据的三维矿体建模软件的实现过程,提出了一种基于工程柱体的三维矿体建模方法的总体思路、钻孔数据管理和层序分层方法,还介绍了软件的模块组成及应用实例。建立的软件实现了对钻孔数据的三维建模、可视化分析和科学管理,具有丰富的二维交互及成图和三维显示功能,实例的应用也说明本软件是进行矿体三维建模及其可视化的有力工具。     

基于智能变电站“三层两网”框架标准的仿真培训系统研究

为实现智能变电站的标准化、沉浸式仿真,在“三层两网”框架下建构一种仿真培训系统,根据智能变电站的分层结构,利用PACAD/EMTDC,采用面向对象的建模技术逐个建构IED设备模型,并据此,使用OPNET建立与之对应的通信网络模型,并基于Socket接口进行数据交互,以实现电气与通信的一体化仿真,据此,搭建仿真培训系统的整体框架;引入3D Max建模工具构建IED设备可视化组件,在Unity3D创设的虚拟环境中通过可视化组件的装配,来构建可复用的沉浸式的三维仿真环境。通过实验分析可知,该系统的仿真数值与实测数值之间的误差均在2%以下,且能够适用于不同的仿真培训,具有复用、经济性。     

基于GeoSLAM的矿山生产环境快速虚拟重构研究

针对现有生产环境重构方法存在工作周期长、现场工作量大、建模精度低、设备便携性差等问题,开展基于GeoSLAM系统的矿山生产环境快速重构研究.分析了GeoSLAM系统软组成和空间点云数据定位与地图重构技术的工作原理,提出井下生产环境三维场景快速重构作业流程和基于GeoSLAM测量数据与工程测量数据组合建模技术.研究成果应...     

井巷三维人员定位系统关键技术

针对现有的煤矿井下人员定位系统的定位精度低、定位结果表达不明确、只能区域定位等缺点,提出了一种基于无线实时定位和虚拟仿真技术的井巷三维空间中的人员定位方法。介绍了井巷三维人员定位系统的结构、工作原理、系统功能及关键技术。为提高系统定位性能及三维表达能力,设计了井下人员实时三维坐标的计算方法和改进的摄像机遮挡检测算法,并基于Unity3D引擎和3ds Max建模工具构建了三维空间人员定位系统的原型,实现了人员信息管理、三维实时定位、轨迹查询、周边环境信息查询、违规行为监督等功能,可为灾后救援、生产调度、考勤管理等提供支持。以山西某煤矿为试点,通过井下实验,得出系统的定位误差控制在3 m之内,且可实时保证人员位置及周边环境处于摄像机可见状态,验证了定位算法的可行性。该系统已实际应用,效果良好。