基于三维视频融合的矿山视频监控技术研究

传统矿山视频监控存在视频数据量大、视频图像之间关联性差、缺乏与三维空间位置信息的直接联动等问题,监管人员在面对多个碎片化的监控视频图像时难以有效复现场景及位置,这使得突发事件发生时不能及时解决相关问题,严重影响了应急救援工作及时有效开展。针对以上问题,提出了一种基于三维视频融合的矿山视频监控方法,利用三维视频融合技术,将实时监控视频作为纹理构建几何体,通过特征点选择、匹配与矿山三维模型进行融合,在此基础上为了使三维视频纹理融合效果更好,采用拉普拉斯网格形变算法对视频几何体纹理的畸变进行校正。试验结果表明:三维视频融合具有较强的视觉观感效果,视频与视频之间相互关联,整合了碎片化的视频;视频与三维模型融合,解决了三维空间数据与视频不联动的问题,弥补了传统视频监管技术的不足,丰富了矿山监测的技术手段。     

复杂采空区群精密探测及多软件耦合建模

常规采空区物理探测方法受空区形态及地质情况影响而降低精确度,不能准确地输出空区三维形态信息,且后期分析困难。激光探测技术能很好地解决这一问题,但是针对遗留大量繁杂凌乱点柱的空区群,无论前期探测,还是后期建模难度都变大。以江西某钨矿空区群为背景,利用三维激光扫描系统FARO进行了精密探测,采用Geomagic-studio软件对探测产生的点云数据进行了整理,并进一步地探索了基于Minesight软件和3Dmine软件构建的三维空间模型与FLAC^3D数值模型耦合问题。实践证明,应用FARO系统建立的三维空间模型,能较方便地对采空区的残矿量、采空区规模进行精确统计;在此基础上,基于实测三维空间模型构建的FLAC^3D数值模型,可对空区群的稳定性进行分析。     

三维栅格数据结构的研究与应用

三维数据结构是三维GIS研究的重点。三维栅格数据结构在数字影象、数字高程模型等领域得到了广泛应用。从栅格的编码、栅格的空间分析等方面对三维栅格数据结构进行研究，并以一个具体的矿床为例，对应用三维栅格数据结构进行矿体块段建模、特定范围内储量计算等空间分析时涉及的技术和方法进行了论述。提出了今后在研究和应用三维数据结构时的建议和展望。     

地矿三维数据模型及其可视化方法的研究

本文根据地矿的空间分布特征 ,设计出专用的三维空间数据模型及数据结构 ,介绍了由二维轮廓线构造三维形体 ,Morton码建立空间三维数据结构的方法。最后提出模型的可视化技术 ,从而生成高真实感的三维图形     

地下有轨运输矿山三维设计综合应用

利用3DMine矿业软件建立了三维矿体实体及块体模型,在此基础上合理布置了井巷工程和硐室工程等三维模型,系统地构成地下开采三维组合体。三维设计直观表达和显示了矿体信息,以及各井巷工程与矿体的三维空间位置关系,为资源优化开采提供更为精确依据,提高了生产及管理效率。     

三维GIS技术及其发展

回顾并评述了三维GIS的相关发展情况。从三维空间数据的获取、三维空间数据模型、三维空间数据库、三维可视化表达4个方面对三维GIS技术的描述。最后总结了目前三维GIS的发展方向。     

CMS-VRML耦合的网络环境下采空区三维可视化方法

针对精确获取的采空区三维数据难以在Internet上可视化表达的问题,提出了在网络环境下,基于CMS-VRML耦合的采空区三维可视化方法。运用CMS精确获取采空区的三维空间数据,使用CMS-PosProcess软件将TXT格式的原始数据转换成DXF格式文件,利用VRML软件对DXF格式的三维模型进行编译,生成WRL格式的采空区三维模型,最终,用户可以通过IE等浏览器在网络上直接浏览空区模型。实践表明,CMS-VRML耦合生成的三维模型在网络环境下数据冗余小,可视化效果好,交互性强,从而为矿山空区安全监管提供了一种新的技术手段。     

基于3DGIS的城市规划区三维数字景观的建立

利用城市规划设计数据,在IMAGIS中建立了城市规划区三维数字景观。对于IMAGIS中无法建立三维模型的复杂地物,采用3DSMAX和IMAGIS相结合的方法来建立三维模型。在空间数据和属性挂接后,实现了三维空间查询和分析。该方法建立的城市规划区三维数字景观可以广泛应用于城市规划、旧城改造、房地产开发、环境监测等各种领域。     

GPS在三维激光扫描中的应用

介绍了三维激光扫描技术,提出了将三维激光扫描技术和GPS控制联系起来,通过三维激光扫描技术可获得物体的三维模型;GPS控制测量可提供高精度的平面坐标转换基准,然后利用二维相似变换模型可得到物体在局部坐标系下的平面坐标,将三维激光扫描成果转换到局部坐标系下.     

矿山三维实体类型及建模方法

矿山三维GIS是数字矿山重要的支撑技术,而矿山三维实体的分类和建模是矿山三维可视化与管理的基础。首先对矿山三维实体进行了分类,并根据矿山三维实体在生产过程中赋存状态,将其分为静态实体集和动态实体集;接着,提出扩展的表面模型实现静态实体集的建模,使用体元模型实现动态实体集建模;然后,描述了两类实体集的在三维空间中整合管理与显示的方法;最后,以湖南某金属矿山为例,验证了所提方法的可行性。     

基于Unity3D的虚拟矿山漫游仿真系统设计与实现

针对三维虚拟矿山系统在高逼真度、强交互性和跨平台等方面的不足,提出了一种基于Unity3D平台的三维虚拟矿山的实现方法。其主要过程：采集矿山的地形地质等三维坐标数据、属性数据,建立矿山三维模型,并导入到Unity3D引擎中,对数字矿山进行实时渲染并实现三维模型数据与二维空间数据整合,在此基础上利用C#语言编写脚本实现系统功能,最后将虚拟矿山漫游仿真系统移植到多个平台上。根据唐山钱家营煤矿的测试结果,该系统实现了在3种平台(Windows、安卓智能手机、Web网页)上均流畅运行,画面真实,界面友好,实现了虚拟矿山漫游仿真以及矿山属性信息的查询等功能。     

数字矿山中3DGIS关键技术研究

数字矿山对3DGIS有迫切需求。对数据矿山中3DGIS关键技术进行了研究和评述，探讨将数据获取技术、数据管理和共享、空间分析和分布式网络可视化四项关键技术与三维数据建模一并纳入3DGIS技术框架体系。最后提出了目前矿山研究领域3DGIS存在的问题。     

煤矿地质测量空间信息系统及其关键技术

煤矿地质测量工怍是煤矿生产最基础和最重要的工作之一，对煤矿的安全生产和煤矿生产能力具有重要的影响。兮析了煤矿地质测量空间信息系统的框架体系及其相关的关键技术，重点介绍了其中的数据采集、平台设计、专业图形的自动化处理及其3D建模技术。     

基于BSP树的块体快速填充算法在矿山三维储量计算中的应用

生成块体模型是矿山三维储量计算中首先要解决的问题。针对传统方法效率低下及精度差的问题,提出了一种基于BSP树结构的三维块体模型快速填充算法。该算法适合于复杂矿体及地形约束下大数量级块体的生成,已成功应用于多个矿山的三维储量计算中,结果表明了该算法具有高效、准确、适用性强等特点。     

基于三维激光扫描技术的某金矿采场体积测量与计算

为提高黄金矿山采场验收测量精度与工作效率,以山东某黄金矿为例,应用三维激光扫描技术代替传统测量方法对该矿地下采场体积进行测量和计算。根据三维激光扫描测量模式,分析了激光扫描数据处理流程,构建了测量误差分析模型,研究了测量误差、采样间隔对采场体积计算的影响以及三维激光扫描数据格式转换与数据共享机制,探讨了三维激光扫描数据在SURPAC软件中的应用以及不同等高线间距、抽稀间距对采场体积计算精度的影响。研究表明:利用三维激光扫描技术能够快速精确获取采场三维空间数据,构建采场三维精细模型;为进一步提高采场体积的计算精度,可将三维激光扫描数据采样间隔设置为50~200 mm,等高线间距应小于0.5 m,抽稀间距不宜大于1.5 m。     

三维场景中虚拟漫游路径的优化设计方法

场景漫游路径的优化设计是三维场景流畅性的关键。首先,根据OpenGL相机控制原理,定义了路径数据格式,包括路径点坐标等基本属性。然后基于三维模型的特点,提出了用路径点交互拾取、手动漫游和地下巷道中心线转换方法获取路径,并通过路径拼接、路径拟合和碰撞检测方法对获取的路径进行优化。最后实现了手动和自动2种方式控制漫游。实验结果表明,这种方法简化了路径的创建步骤,达到了理想的漫游效果。     

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。     

三维普通克立格插值建立非层状矿体块段模型的研究

针对三维空间数据插值方法的研究在技术上难度较大、结构上程度复杂的特点,利用已有的二维空间数据插值长期发展提供的理论和实践经验,以地质统计学为理论基础,详细研究了三维普通克立格（Kriging）块段插值方法的关键步骤。同时,介绍了建立非层状矿体块段模型的关键技术和主要方法。针对插值过程中信息点的数据搜索问题提出了真三维空间的椭球扇区搜索方法,使计算结果更加精确。最后,从底层开发了块段建模可视化软件,在某矿山得到了验证,对非层状矿体模型的模拟和矿体储量计算起到了一定的指导作用。     

固体矿产采空区三维建模可视化研究与应用

在固体矿产资源调查过程中,采空区综合信息对于残矿回采、矿山安全具有十分重要的意义。准确掌握采空区边界形态,弄清采空区在固体矿产矿床中的分布是矿区管理的基础性工作。从矿区实际探测数据出发,介绍采空区三维建模的核心技术,通过资源储量估算与矿体三维建模系统(iExploration-EM)实现了采空区管理模块的二次开发。配合二维地质图件信息管理,将透明的矿床实体模型与采空区三维实体模型在同一场景下结合显示的采空区信息管理方案获得了良好的效果。     

矿业软件在矿山三维可视化建模中的应用

利用矿业软件Surpac对某金矿床进行三维可视化建模,根据钻孔样品数据采用克里格法对金品位进行估值和储量计算,建立的实体模型更加形象地展示了矿体的空间形态,建立的块体模型可进行精确的储量计算。