【摘要】：中國是煤炭消費(fèi)大國,采礦業(yè)是能源采掘的重要行業(yè)。傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)和管理模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化的要求,解決這些問題的關(guān)鍵技術(shù)在于礦山信息管理的現(xiàn)代化。因此,人們提出了“數(shù)字礦山”的概念。數(shù)字礦山就是對真實礦山的數(shù)字化表達(dá),實現(xiàn)礦山生產(chǎn)與安全管理的數(shù)字化和三維可視化,是地理信息系統(tǒng)在礦山領(lǐng)域的應(yīng)用。 其中,巷道與地層是數(shù)字礦山所要面對的兩類主要空間對象。巷道是生產(chǎn)過程中采礦提升、輸送工人的通道,以及井下作業(yè)、通風(fēng)和排水等的主要場所。對整個礦山而言,巷道是其核心部分。因此,三維巷道模型是建立礦山地理信息系統(tǒng)的重要組成部分,也是構(gòu)建數(shù)字礦山的基礎(chǔ)。 本文首先闡述了常用的三維數(shù)據(jù)模型和三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),分析了巷道數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)特點(diǎn),采用面向?qū)ο蟮姆椒?設(shè)計了適合礦山三維巷道網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建的三維數(shù)據(jù)模型及相應(yīng)的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。針對現(xiàn)有方法不能很好解決三維巷道模型圓滑處理以及模型無縫拼接等的問題,在分析巷道基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出分類建模的思想,根據(jù)巷道結(jié)構(gòu)特征將巷道模型分為簡單巷道體和復(fù)雜巷道體。針對不同巷道體模型提出不同構(gòu)建算法,在巷道體模型構(gòu)建完成的基礎(chǔ)上,進(jìn)而自動將各獨(dú)立巷道體組合成巷道三維模型。針對復(fù)雜巷道體模型,提出加載過渡斷面的方法,很好解決了巷道拐彎處、交岔點(diǎn)處、不同斷面拼接模型的圓滑處理。針對模型的無縫拼接,提出了自動生成插入點(diǎn)的方法。該方法是根據(jù)結(jié)點(diǎn)屬性優(yōu)先在相應(yīng)位置生成相應(yīng)數(shù)量的插入點(diǎn)；再根據(jù)結(jié)點(diǎn)交點(diǎn)屬性生成相應(yīng)巷道體模型；最后在插入點(diǎn)處加載不同巷道體模型,完成模型無縫拼接。此外,探討了組件技術(shù)在開發(fā)數(shù)字礦山系統(tǒng)中的優(yōu)勢,并以Windows7為操作系統(tǒng),以ArcGIS Enginel0為開發(fā)平臺,SQL Server作為后臺數(shù)據(jù)庫,通過C#語言,開發(fā)了三維巷道自動化建模系統(tǒng)。并以北辛窯煤礦井下巷道為例,對系統(tǒng)進(jìn)行驗證,實驗證明,建模方法可行,系統(tǒng)運(yùn)行正常。
【圖文】：

Fig4 Schematic diagram of tunnel structure由圖4可知，可以將巷道網(wǎng)絡(luò)模型分解成沒有分支的直巷道體L、沒有分支的拐角體T和有不同分支的巷道體F。本文將直巷道體L模型稱作簡單巷道體，將拐角體T和有分支的巷道體F統(tǒng)稱為復(fù)雜巷道體。其中，沒有分支的拐角體模型稱為拐角巷道體，分支巷道體不管有多少條分支都可以看作是由相應(yīng)數(shù)量的夾角拼接而成的模型，因此將分支巷道體模型統(tǒng)稱為夾角巷道體�；诜诸惤Ｋ枷�，將巷道模型分為簡單巷道體和復(fù)雜巷道體模型，其中，復(fù)雜巷道體有分為拐角巷道體模型和夾角巷道體模型。21

三維巷道自動建模方法的研究TriangleStrip幾何對象是由一系列點(diǎn)定義的曲面片組成，而曲面片是由若干角形所組成，每一個新的三角形都是通過連接前一個三角形的兩個頂點(diǎn)形成的。 5 中曲面可以通過（0，1，2)， (2, 1，3)， （2，3，4)， （4，3, 5)，，(4，5，6)點(diǎn)集來定義。TriangleFan幾何對象是由一系列三維三角形組成的連形，第一個點(diǎn)定義為頂點(diǎn)或者起點(diǎn)，所有的三角形共享這個頂點(diǎn)，新的三角通過連接頂點(diǎn)、前一個三角形的點(diǎn)和該三角形的點(diǎn)組成的。圖6中八分三角扇面通過（0, 1，2)， （0，2，3)， （0，3，4)等8個三角形點(diǎn)集來定義。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2581001