矿山地质勘察三维可视化管理系统与建模技术研究

以城市三维地质勘察管理信息系统为例，分析了地形三维数据模型的可视化表达与建模方法；基于组件GIS技术，通过将二维和三维空间信息统一在一个平台和数据模型下，建立了矿山三维地质勘察可视化管理系统。该管理系统可实现对数据的可视化管理及实时更新。可打印输出和三维显示地质图，并具有多种查询功能。对矿山地质体的空间数据管理和可视化表达，从理论、模型及技术实现上作了探讨。     

基于单向约束TIN的层状地质体三维建模

在分析了三维地质建模研究现状的基础上,对前人提出的含断层信息的三维地质体建模进行了改进和简化,并根据矿山地质数据的特点和实用性需要,研究了基于单向约束TIN的三维层状矿床地质建模原理和数据模型,以及模型的可视化方法。最后,设计并开发出基于Windows平台的三维层状矿床地质建模原型系统软件,并进行了模型的验证。     

基于四面体的地质体可视化与剖分研究

地质体真三维建模是地学信息系统的核心问题之一。在分析现有三维建模方法的基础上,结合地质体特点,提出基于四面体的三维GIS数据模型,该模型以钻孔数据为原始数据,通过delaunay法则构建四面体,并对其进行剖切来描述地质体的内部结构,不仅精确模拟地层,有效表达复杂构造形态,而且可以描述具有复杂边界的空间实体。     

地质矿山中三维GIS数据模型的应用问题

阐述了地质矿山中的三维现象及其描述方法,对三维数据模型作了综述,并对其在地质矿山中的应用问题作了讨论与分析。     

基于ArcGIS的矿山地质体模型构建方法

矿山三维地质建模及可视化技术己经成为实施数字矿山战略的关键技术,但以矿山软件建立的三维地质模型难于被GIS软件建立的数字矿山信息平台兼容。文中利用ArcGIS软件对以钻孔数据建立三维地质体的方法进行了详细论述,解决了矿山数据共享的难题。     

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。     

基于钻孔数据三维地质体的数据结构的描述

针对数字矿区和岩土工程中基于钻孔数据和剖面数据建模问题,提出了一种适合描述基于钻孔数据三维地质体的数据结构。并在Visual C++6.0编程环境下,借助于OpenGL图形库,实现了复杂地质体建模及可视化。通过实验数据验证,该数据结构不但在很大程度上提高了建模效率和实现数据的动态更新,而且提供了三维的空间交互、查询和分析功能。为我国矿山三维地质建模及可视化软件中数据结构的设计提供了参考,促进了我国矿山信息化的建设。     

矿山三维模型无缝集成方法与研究

矿山三维模型构建是数字矿山建设过程中的核心和基础。基于复杂地质体和矿山地下工程体三维模型的构建过程,在集成建模的基础上,结合采矿学、地质学、计算机图形学、三维GIS理论及三维建模技术,针对矿山空间领域实体的无缝集成建模方法进行研究,探讨矿山空间各类实体无缝集成建模的原理及实现过程,在采矿设计、储量计算、虚拟仿真、决策支持等方面提供了新的思路和技术支撑。     

基于SuperMap的矿山三维地理信息系统的设计与实现

矿山三维地理信息系统是用于描述矿山地质信息、矿山环境和设备的应用软件,作为数字矿山的地理信息基础平台与矿山其他系统结合。文章选取木里梭罗沟金矿为研究区,通过收集矿山的DEM、DOM、VR全景图、矿山调查报告以及现场采集的实景照片等建立矿山地理信息空间数据库,基于SuperMap三维GIS技术和VR全景技术,实现矿山实景三维展示、查询、漫游等创新功能,为矿山设计、生产作业、安全管理、应急救援等提供基础平台和决策支持。     

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。     

煤矿三维地质模型动态修正关键技术

煤矿生产数据具有动态变化的特性,平面数据、剖面数据和三维地质模型需要随着矿山开采不断进行动态的修正和更新,使其对地下生产对象的表达越来越精确。但是,现阶段研究三维地质模型以静态建模为主,对模型数据更新处理的操作复杂,需要进一步深入研究三维模型的动态修正问题。研究提出利用最新的生产数据、修正的模型数据等对三维地质模型进行动态修正的流程及技术框架;对实现过程中所用的相关技术进行了研究,包括平面-剖面对应算法、膨胀搜索算法、样条曲面算法、平滑过渡算法等关键技术,实现了三维模型的局部动态修正;通过应用模型动态修正技术,使煤矿三维地质模型能够及时更新各类数据,更加真实的反映煤矿当前生产状况,提高了三维地质模型的动态更新自动化程度及实用性。相关成果在王家岭煤矿进行应用实践,证明了研究方法的有效性。     

基于GIS的三维透明瓦斯地质软件开发与应用

煤矿智能化建设的大趋势下,通过软件技术实现矿井地质三维透明化,是煤矿精准开采和安全生产保障的重要技术手段。瓦斯地质作为矿井地质保障的重要组成部分,其表现手段从二维地图向三维透明可视化的提升势在必行。本文在对比研究国内外三维GIS平台的基础上,基于软件工程方法设计了三维透明瓦斯地质软件的框架和模块功能,研究了巷道及工作面、钻孔、煤（岩）地质体、瓦斯分布、断层及陷落柱的三维建模方法。为了增强三维瓦斯地质的应用能力,设计了基于地质体和体元栅格模型的应用工具,辅助观测和理解三维瓦斯地质信息。最后基于GIS平台开发实现了三维透明瓦斯地质软件,利用试验矿井数据进行了应用研究,取得了较好的三维瓦斯地质建模效果。研究表明,基于GIS设计开发三维瓦斯地质软件,是实现矿井瓦斯地质透明化的可靠技术途径,可为煤矿智能化建设提供有力支撑。     

基于AutoCAD的露天煤矿三维地质建模

露天煤矿三维地质模型的建立是矿山数字化的核心组成部分.三维地质模型的建立,对矿山的经济评价、采矿设计和生产管理都具有重要的指导意义.以具体露天煤矿为例,介绍了基于AutoCAD的三维地质建模技术,建立了该矿的三维地质模型并将其应用于工程实际,实现了该矿的三维地质模型建立和可视化显示,以及钻孔数据库的建立、模型的修改与实时动态更新、模拟开采等功能,使矿山工程技术人员在一个真三维环境中,利用三维可视化模拟开采技术,以"人机交互"的方式进行露天矿开采设计、生产计划编制等.     

基于多尺度CSRBFs的地层三维地质建模

基于矿山多源数据实现地层三维地质建模是数字矿山研究中的一项重要工作，其成果有助于矿山资源评估、生产规划编制等工作的有序进行。采用插值方法对离散采样的非均匀点状数据进行处理，是精准构建矿体模型的关键。然而，矿体建模常用的插值方法在处理数据时，很少有效顾及数据的非均匀性。基于多尺度CSRBFs插值方法，提出了一种可以处理非均匀数据的地层三维建模技术。首先从多源数据中提取非均匀的地质离散点数据集。然后，使用多尺度CSRBFs插值构建地层表面模型，插值步骤包括：①样品点获取与单位法向量计算；②通过八叉树空间索引构建层次点集；③使用多尺度CSRBFs方法在样品点集上由粗到细逐层插值，计算地层表面隐式函数；④地层隐式曲面可视化。最后，使用提出的断层建模方法在连续地层表面构建正断层、逆断层和交叉断层模型。研究表明：多尺度CSRBFs（Multi-scale CSRBF， MsCSRBF）插值方法通过十折交叉验证获得的平均误差为0.943 m，精度优于反距离加权法（Inverse Distance Weighted， IDW）和普通克里金法（Ordinary Kriging， OK），且MsCSRBF方法相比于IDW和OK方法插值运算效率更高。上述分析表明：多尺度CSRBFs差值方法能够针对非均匀数据进行地层表面模型的高精度、快速重建。     

煤矿三维地质建模相关技术综述

随着煤炭工业的发展、煤矿勘探和挖掘的逐步深入，由于瓦斯灾害、矿井火灾、矿尘、矿井水灾、矿井顶板灾害引发的安全事故造成的人员伤亡和财产损失不可计量。智慧矿山成为了解决上述问题的重要途径之一，而煤矿三维地质建模作为智慧矿山的核心技术受到广泛关注，实现煤矿地质的可视化将增加煤矿工作者对煤矿地质和走向等地下环境的了解，更利于采矿采掘，减少安全隐患。主要从煤矿三维地质建模的空间数据模型、煤矿三维地质建模方法、煤矿三维地质建模软件和数值模拟4个方面进行相关研究结果的总结，并提出其中存在的不足，给予切实可行的建议，探讨未来煤矿三维地质建模的研究发展趋势。     

基于三维建模技术的矿山移动范围圈定

结合罗山矿区工程实例, 提出了一种将传统的工程类比法或数值模拟方法与矿山三维建模技术相结合来确定金属矿山移动范围的方法。介绍了以MAPGIS、AutoCAD及SURPAC软件为主要工具的矿山三维建模的基本原理和步骤。在移动范围确定过程中, 借助先进的3D建模技术获得三维矿山模型。该模型可以实现各类地质体的可视化, 直观地展示其形态与产状, 清晰地反映各构成因素间的相互关系。在3D模型中截取的特征剖面与工程类比法或数值模拟方法相结合, 能轻松获得各特征剖面上的岩移参数值。通过给定的岩移参数值进而确定各特征剖面上的地表移动边界点, 将各移动边界点连接即可实现矿山移动范围的圈定。     

基于三维地质建模的突水事故场景模拟

为了实现井下透水事故场景模拟,为矿山安全培训提供素材,以矿山数据为基础、可视化环境搭建为目标,通过多源数据分析、多建模方法融合和交互环境设计,使用面向对象图形绘制引擎（OGRE）开发了三维地质可视化系统平台。模拟结果表明,该系统能够应用于矿山透水事故模拟,三维地质模型可以再现突水事故发生过程的各个阶段。该系统可以在矿山生产的不同阶段,提供生产信息查询、事故场景模拟和安全教育培训素材,并为应急救援工作提供参考信息。     

基于径向基函数曲面的矿体隐式自动三维建模方法

矿体三维建模与可视化是矿山信息化与数字矿山的核心内容。目前国内外矿业软件普遍采用基于序列剖面或中段平面矿体边界多边形连接的显式矿体建模方法,建模过程需要大量人工交互且数据更新后模型重建困难。引入径向基隐函数,提出一种基于隐式曲面的矿体自动建模方法。该方法无需手工圈定矿体边界,直接基于钻孔化验数据进行空间插值,自动构建矿体三维模型曲面,并能针对夹石体自动单独建模;作为建模参数,边界品位重新设定后可自动更新重建矿体三维模型。针对某矿山数据进行了不同边界品位的矿体自动建模实验,与显式方法建模结果对比表明,基于径向基函数隐式曲面的矿体建模方法自动化程度高、模型光滑且无拓扑错误,可为国内数字矿山与地学三维软件的研发提供新方案。