露天矿三维可视化地质模型的实时动态更新

建立动态地质模型是对地质模型应用的一个重要环节。本文在基于裁剪曲面和不规则多边形的露天矿三维可视化地质模型的基础上，根据露天矿的开采特点，先对地表面模型进行更新，用更新后的地表面模型对煤层的顶底板网格进行裁剪，得到更新后的地质界面模型，最终实现了对地质模型的自动更新，建立了动态地质模型。     

一种基于地质界面的三维模型裁剪法

基于地质界面的三维地质模型在建立过程中,地表面三角形网格和煤层顶底板四边形网格在空间相交,须用两者的交线对煤层顶底板网格进行裁剪。得到地表面三角形中的每一条边与煤层顶底板四边形的交点,将这些交点形成闭合的多边形,多边形的各边按逆时针排序后作为裁剪边界,裁去煤层顶底板网格的边界内部分,形成整体的三维地质模型。     

煤矿床地质信息管理系统

详细介绍了煤矿床地质信息管理系统的组成和功能,建立了完整的、动态的煤矿床地质信息管理系统,该系统功能齐全,不仅可以动态、及时地修改矿床地质模型,还可以实现矿床地质界面的三维动态显示,具有较强的通用性、实用性和灵活性,对提高露天矿的管理水平和经济效益具有重大的现实意义。     

面向体元结构的三维地质模型剖切算法研究

文章针对三维地质建模和地质数据可视化中重要的体元模型,通过对三维剖切面的隐函数刻画,研究了基于可视化工具包(Visualization Toolkit,VTK)的三维地质模型剖切算法。重点对四面体数据结构模型和六面体数据结构模型分别进行剖切算法设计和功能实现。在三维地质模型中应用该剖切算法,结果表明该算法能够较好地对矿区各种形态地质体进行任意剖切,可有效提高三维地质模型的剖切效率。     

复杂三维地层模型地层划分研究

在三维地层建模中,地层界面由稀疏、离散的地质数据插值而成,正确的地质解释和空间分割的实现是处理这些曲面构建理想三维地层模型的前提,也是目前三维地质模型亟待解决的问题.引入地层层序序列和水平集理论可以有效地解决此问题.根据地层地质演变历史建立地层层序序列,此序列记录地层地质年代顺序及其“覆盖”和“侵蚀”两类拓扑关系.插值...     

沙洲铀矿床三维地质模型的构建及分析

以GOCAD软件为平台,以地形图、地质图、钻孔、勘探线剖面图、中段平面图为建模数据,重点阐述了沙洲矿床三维地质模型中DEM面、第四系界面、岩体界面、捕虏体界面等不同地质界面和井巷工程的构建方法。将构建好的地质界面按地质体新老关系组建成面模型,对面模型进行网格充填和赋予地质属性生成实体模型。已构建的沙洲矿床模型包含面模型、实体模型和井巷工程模型三部分。面模型清晰、真实、准确的呈现了地质体三维形态及地质体之间的穿插关系;实体模型可以进行任意方向上切制剖面,并进行相关统计分析;井巷工程模型立体展示了地下工程的布置,为矿山后续工程布置提供依据。     

采煤工作面煤层三维地质建模

为了直观展现采煤工作面煤层地质分布和煤岩体空间赋存状况,增强地质数据的表现力和利用率,提出一种Web端煤层三维建模方案。该方案以某煤矿16402采煤工作面部分采样数据为基础,结合规则格网法和自适应差分进化Kriging空间插值算法构建煤层表面的数字高程模型;之后借助Three.js技术和Catmull-Rom样条曲线实现浏览器端采煤工作面煤层三维可视化模型,并实现煤质指标的动态展示。研究表明,所建模型真实地反映了工作面煤层的形态、产状和矿石品位,为生产方案对比决策提供了可靠依据。     

基于GOCAD的钻孔数据建模方法与实例研究

三维地质建模能清晰地展示地面以下地质体的结构面及相互关系。利用GOCAD软件,提出一种以钻孔为主要数据的地层界面建模方法,包括钻孔数据提取、空间数据库建立、地质界面构建、地层面模型生成和实体模型显示等。着重阐述了在钻孔数据丰富和缺乏的2种情形下,快速构建关键地质界面的技术方法。对某地铁沿线钻孔数据的实例应用表明,本方法构建的三维地质模型与地质事实吻合度高,并能有效地发现地质结构薄弱区段和潜在不良地质问题发育部位。     

三维地质模型支持下的滑坡体稳定性分析

针对具有复杂几何形状和地质条件的滑坡稳定性分析问题，提出实现基于滑坡地质体三维建模的稳定性三维分析方法与系统．根据地质勘探和二维解译资料，运用NURBS．BRep混合数据结构建模方法快速、准确地重构滑坡体三维地质模型．该模型不仅包含直观丰富的地质信息和反映空间变化的复杂滑动面，完成了滑坡的可视化表达；而且为滑坡稳定性计算提供滑坡体三维剖分几何模型和大量的基础数据，极大地方便了三维稳定计算和敏感性分析的实现．应用表明，该方法实现的系统功能强大，能获得大量的计算分析成果，满足实际分析需要，提高了滑坡稳定性三维分析的数字化与可视化水平．     

露天采矿工程决策支持系统的开发与应用

基于Windows平台，采用多种编码语言与环境，开发了“露天采放工程决策支持系统”，用于地质信息的处理与管理，矿床地质模型的建立与可视化，开采程序的优化与决策等。实践证明，SMDSS易于操作，实用，功能强，可作为露天矿设计与规划的辅助决策工具。     

基于ArcGIS快速建立露天采场模型三维可视化法

为了解决露天矿采场模型快速建立的问题。论述了一种快速建立露天矿三维模型的方法,采用了离散点生成TIN来表达地形以及各地层界面的方法,通过对AutoCAD的二次开发来提取图形单元形成建模要素,导入到ArcGIS,进而生成三维矿模。研究结果表明,该方法不仅能达到逼真的三维动态效果,而且对于矿岩量的计算更为准确方便。研究结论初步突破了露天矿算量的传统方法,有助于露天矿的日常生产和管理。     

基于CDT与布尔运算的露天矿三维建模

为了准确实现露天矿三维建模,实现矿坑模型与矿坑周围的DTM模型无缝连接,以及建立量算模型,将露天矿坑的坡顶线、坡底线与线上的点分别作为约束线与离散点进行约束Delaunay三角剖分(CDT)建立露天矿矿坑模型,用等高线上的点进行Delaunay三角角剖分(DT)形成数字地面模型(DAM),并利用提出的一种新的三维网格模型的空间布尔运算算法对地面模型与矿坑模型作空间布尔运算,使它们在相交处无缝衔接形成同一模型;并选择不同的网格方向实现模型的交、并、差等运算结果,建立方量计算模型,利用"散度定理"实现采剥量计算.这种建模方式方便、快捷,动态更新容易实现、用户干预少.     

基于物理模型的参数化曲面展开

提出一种基于物理模型的参数化曲面展开方法 .对被展曲面进行三角化并将其映射到一个初始二维片上 ,初始平面映射与已三角化的被展曲面具有相同的拓扑结构 ;利用已建立起的一个基于物理可变形模型来将三维曲面展开为二维片 ,在展开的过程中 ,曲面展开的局部精度很容易控制 ;然后 ,采用插值函数及彩色能量分布图来表示弹性变形能量分布 ,从分布图中可找出曲面展开的剪开线 ,从而能有效解决 CAD/ CAM中的曲面展开问题     

基于AHCP算法的大规模露天矿生产计划问题求解

随着露天矿生产计划问题规模的扩大,生产计划求解的难度急剧增加,传统求解方法难以在合理时间范围内获得高质量的解。针对以上问题,根据矿床开采过程中的特点,设计了一种具有惩罚的凝聚层次聚类算法(agglomerative hierarchical clustering algorithm with penalties,AHCP)与二进制入侵式杂草算法(binary intrusive weed algorithm,BIWO)相结合的方法来求解大规模露天矿生产计划问题。首先采用AHCP算法对块状矿床模型进行块体聚类处理,然后将聚合体作为对象建立0-1整数规划模型,并使用BIWO算法对其进行求解。实验结果表明,AHCP算法可以显著地提高BIWO算法求解大规模露天矿生产计划问题的能力。在保证解的质量的前提下,可将问题的整体求解时间缩短近90%。     

基于区域性椭球面的三维GIS可视化模型

在椭球面数字地面模型 (DTM)的基础上 ,结合道路设计领域的特点 ,将空间实体划分为独立点状实体、线实体、紧贴于地面的面实体和体实体等类型 ,通过空间现象与椭球面DTM的叠加 ,首次提出了一种直接基于椭球面的三维GIS可视化模型 ,具体实现了道路、河流、湖泊、建筑物等实体模型 ,并进一步探讨了基于椭球面上测地坐标系统的三维可视化方法 ,从而真正实现了在一个统一的真三维坐标系中表达和处理空间现象 .     

改进的露天境界优化几何约束模型及其应用

提出了一种改进的露天境界优化几何约束新模型(improved geometric constraint model,IGCM)。IGCM基于三维块段模型,采用图论的方法将每个块段的多边坡角开采锥抽象为节点与有向边的集合,介绍了利用集合理论对其进行优化的方法,IGCM由优化后的节点与有向边的集合构成。基于IGCM的算法已用于DIMINE数字矿山系统中,并在实际露天矿山的境界优化工程中得到应用。应用表明:IGCM能够准确模拟任意方位、高程上的边坡角变化,适应于任何复杂几何约束条件下的露天矿境界优化问题。     

数值分析法确定露转坑岩层移动范围

 随着浅部矿产资源的枯竭,中国许多露天开采已经或即将转入地下开采,或露天与地下联合开采。合理确定岩层及地表的移动,为露转坑设计和安全生产提供依据是露转坑联合开采首先要解决的重要课题之一。为了验证永平铜矿露天转地下开采工程设计的合理性,为后续安全生产提供参考,采用三维有限差分数值模拟计算方法,系统地分析永平铜矿II、IV号矿体在不同开采水平的岩体移动变形、地表位移变化及露采边坡稳定状态,给出了相应开采水平的岩体及地表移动变形特征、最大垂直和水平位移,以及岩体移动角。结果表明,II号矿体对岩层移动的影响远大于IV号矿体;最大垂直和水平位移均在II号矿体上部东部边坡岩体中;合理的开采顺序应是先采Ⅳ号矿体,后采II号矿体;模型局部地段处于破坏或极限稳定状态,但随开采深入,露采边坡整体处于稳定状态,因此矿山采用的矿房回采嗣后充填采矿方法合理可行。用FLAC3D数值模拟方法研究露转坑联合开采的岩层移动规律,反映了岩体应力、变形的客观过程,为露转坑矿体开采岩层移动范围确定提供了一条新的途径。     

矿床的三维可视化仿真技术与系统

研究了矿床三维可视化的相关技术,提出了一种实现矿床三维可视化仿真系统的框架.在Windows系统下,以VC 为开发平台,利用OpenGL三维图形库,成功地开发了矿床三维可视化仿真系统的原型,实现了三维钻孔图显示、任意地质剖面显示与矿体的真三维显示,并且支持3D旋转、平移、无级缩放等交互操作.应用某地下铁矿的数据,得出了符合实际的结果,初步验证了有关技术与系统原型的可行性.     

露天高陡边坡三维固流耦合稳定性

为了研究地下水对露天高陡边坡稳定性的影响,采用三维有限差分数值计算方法对露天高陡边坡的稳定性进行了固-流耦合研究.通过与无地下水影响时的边坡稳定状况进行比较,阐述了地下水对边坡应力场、破坏场以及位移场的具体影响结果.计算结果表明,地下水在一定程度上降低了边坡的稳定性,成为边坡失稳的隐患.在判断边坡的稳定性时提出了一种新的判断方法,即运用边坡移动速度的变化趋势结合边坡的位移量以及破坏场范围判断边坡的稳定性,提高了数值计算分析的可靠性.