矿山井巷工程立体建模系统开发

1、矿山井巷工程立体建模系统开发摘要： 井巷工程本身因为地势的错综复杂还有不同地质之间的差异，导致人们在施工的时候会遇到种种的困难，矿山井巷工程存在的困难就更是繁多。为了能够比较好的解决这个问题，开发了矿山井巷工程立体建模系统，本文主要针对该系统进行分析并对矿山当中地貌巷道等典型的物体如何建立模型作一个简单的介绍。 Abstract： Due to complex terrain and different geological differences， it will encounter various difficulties in construction of sinking and dr

2、iving engineering， especially the mine sinking and driving engineering. 3D modeling system of mine sinking and driving engineering was developed. This paper focuses on the analysis of this system and carries on introduction on how to build model for mine roadways. 关键词： 矿山井巷工程；立体建模；开发 Key words： mine

3、 sinking and driving engineering；three-dimensional modeling；development 中图分类号：TD2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）09-0043-02 0 引言 随着现代科技的不断发展还有完善，计算机的应用也越来越广泛，受到各个行业的关注。如何将计算机技术完美的运用到矿山井巷工程当中，是很多矿山测量工作者还有地质学者都在探究的问题，如何能够高效的将矿山本身已经得到了的测量资料还有地质资料都输入到电脑当中并且能够直接的将矿山本身的地下巷道还有地上的地理风貌、巷道与矿体、采空区与矿体等直接的关系展现出来，这已

4、经是我们必须克服的一个难题。本文介绍的是建立一个立体建模系统，将上述关系以一种直观简单的方式展示出来，是目前较为理想的解决方案。 1 地貌 所谓的地貌指的是地面本身所呈现出来的高低起伏还有凹凸不平等自然形态，虽然地球表面本身看起来各种地形之间各有形态，都是不一样的，但是如果从宏观上来看的话却都只是一个不规则的曲面而已。所以在本次开发当中对于地貌的表示，用的是NURBS曲面来描述，而且MDT又提供了一个为AMLOFTU的命令，可以将一组三维曲线转变为NURBS曲面。通过这个系统，我们只需要知道能够将地貌形态还有地面的高低起伏真实反映出来的三维等高线之后就可以据此建立一个地貌的三维立体模型。至于如

5、何获取三维等高线，既可以在现有的地图当中获取也能够在野外的采集碎步点当中生成。 1.1 地图上获得三维等高线的方法 相对于建模系统当中的三维等高线来说，虽然地形图表示地貌的方法也是用等高线，但是两者之间还是有着一定的差别： 三维等高线不能够出现间断的情况。为了能够顺利的将三维曲面生成，在建模当中对于三维等高线的描绘必须是从头到尾、光滑且不间断的曲线。相对而言地图上面，等高线在地图当中所发挥的作用最为普遍，如果在地图上要表示出来沟、坎或者是建筑物的时候，等高线就会断开而不连续。 三维等高线以空间曲线作为表示。在三维等高线上面，每一个点本身的Z坐标都是一样的并且是这一条等高线当中的高程值。相对而言

6、在地形图上面所有的等高线都只是表示一个平面上的地貌而已。 三维等高线上面等高距并不需要相同。三维等高线之间的等高距是要根据实际的情况进行灵活的调整的，所根据的是描绘地点高差的大小、生成出来的曲面精度以及电脑本身的性能等，这些因素的变化具有多样性，所以调整也是时常出现的。例如描绘的地方如果高差变化不大，那么使用的等高距就能够比较小，相反的话等高距就需要使用较大的。 经过多番的尝试还有分析之后，总结出要在地形图上面获得三维等高线可以用以下的方法：先将地形图使用扫描仪输入到电脑当中并且校正，校正处理之后就会形成栅格地形图；将形成的栅格地形图用命令IMAGE导入到MDT当中然后在进行定位还有缩放等细节

7、的处理；以一条等高线作为依据，找到它的起点并以该等高线的高程作为标准，用命令UCS对用户的坐标系进行设置；使用PLINE的命令以屏幕跟踪的方法将这一条等高线数字化；在数字化的过程当中要特别注意一定要将断开的部分填补上去，之后就用命令PEDIT对生成出来的等高线拟合，通过这些步骤之后就能够得到光滑的等高线。然后不断的重复进行这些步骤知道所有的等高线都数字化。 1.2 野外插加碎步点生成三维等高线 因为从野外采集出来的碎步点都是一些不规则没有规律可循的离散点，如果想过以此获得三维等高线就需要让系统先将三角形格网生成的方案。具体程序如下：想要能够顺利的建立起三角形格网就需要将碎步点当中的重复点先删除

8、了，三角形的边线就是地貌特征线，以此将三角形格网构造出来，这个步骤要等到所有的离散点都连成为了三角形才可以停止；将等高线的高程设为H，然后对这条等高线进行判断，判别它本身是开等高线还是闭等高线，判断的依据就是高程在三角形格网的边界上面是有存在有内插点，判断之后就能够得到这条等高线的起点；根据高程H值，用命令UCS设置用户的坐标系；使用命令PLINE将网格三角形边上以线性内插跟踪的方式来找到这一条等高线，接着用命令PEDIT将生成的等高线进行拟合，这样也就能够得到我们想要的等高线了。然后不断的重复进行这些步骤知道所有的等高线都数字化。 2 巷道 我们根据巷道本身的形状将巷道分为三个类型，分别是圆

9、形均匀巷道、非圆形均匀巷道还有非均匀巷道这三种。所谓的圆形均匀巷道指的就是横断面形状是圆形而且直径都一样的巷道，这种巷道的建模方式相对比较简单，和管线建模方式是一样的。本文主要介绍非圆形均匀巷道还有非均匀巷道的建模方式。 2.1 非圆形均匀巷道建模 所谓的非圆形均匀巷道，指的是横断面的形状虽然不是圆形但是在形状还有大小来看却都是一样的巷道。对于这种巷道的建模方法如下：以管线画三维中心线的方式来对巷道本身的三维中心线进行描绘；然后以命令UCS来建立一个将三维中心线起点的坐标原点，Z轴就是这个起点的切线方向然后这个用户坐标系的水平方向是X轴；在命令AMVIEW当中的选项SKETCH将在当前的视口平

10、面设置到用户坐标当中的XOY平面当中；然后以命令PLINE将巷道横截面当中的外围轮廓线给画出来；在这个步骤之后以命令UCS将这个视口设置变成为世界坐标系；用AMSWEEPSF命令扫描，扫描的对象是横断面的外围轮廓线，沿着三维中心线，这样就能够得到这个非圆形均匀巷道的三维模型。 2.2 非均匀巷道建模 非均匀巷道本身无论是横断面还是形状、大小等都不统一，所以没有办法只用一条中心线就能够将它所处的空间位置表示出来，所以要根据现场数据采集所得到的特点，使用一些列的横断面外围轮廓线对于非均匀巷道的空间位置进行表示，接着就是用命令AMLOFTU把所有的轮廓线都转换成为NURBS曲面，这样就能够完成非均匀

11、巷道的建模。 3 矿山井巷工程立体建模系统简介 到现在已经有很多相关的研究报道，从里面我们能够知道要建立矿山井巷工程立体建模，客户需要对于MDT有一个非常深入的了解，那么以MDT作为平台来建立矿山井巷工程立体模型，是能够成功的。但是一般来说客户都是对于MDT停留在掌握的阶段，谈不上深入，所以要组建这种三维模型本身有着一定的难度。本文当中对于方法的介绍都仅仅是原理性的，完整的操作步骤难以完整的表述出来。MDT本身是一个通用的三维机械设计软件所以对于特定的应用对象需要有一定的修改或者是调整，所以才需要在MDT平台这个基础上面建立矿山井巷工程离题建模系统。这个系统本身能够让用户更加全面还有快捷的完成三维建模的过程。在建立起来的整个系统当中，除了碎步点的生成三维等高线是用ObjectARX进行开发之外，其他的步骤都是用M