铁矿露天采场的三维地质建模研究——以歪头山铁矿为例

摘要

近几年，中国的矿山企业在生存和发展上正经历着空前的压力和挑战。为了能适应当前的压力和挑战并且在二十一世纪获得更大的发展空间，我国的矿山企业必须把工艺和管理革新与信息技术结合做为当前工作的重点，数字矿山即是其中之一。地质地形三维模拟技术是数字矿山的关键技术之一，它为数字矿山系统提供了坚实的数据基础并提供了真实的三维操作环境。矿山是真三维的地质地理环境，为了能够更加真实地虚拟矿山环境，数字矿山系统也应该是真三维系统，而且它的数据基础应该是三维地质模型。 本论文重点研究了三维地质模型构模方法和三维可视化技术。主要成果如下： (1)数字矿山技术对我国矿山企业的发展十分重要，地质地形三维模拟在数字矿山研究中也具有举足轻重的地位。 (2)深入分析多种地形表面生成算法，在实际工程应用中比较TIN和Grid两大生成方法的优劣。得到Grid算法更适合我国当前情况的结论。 (3)重点研究了目前数字矿山中常用的空间构模方法，综合评述了面模型、体模型和面一体混合模型。在此基础上，本文采用优化了的四棱柱构模方法，并建立高效易扩展的数据结构。利用歪头山实际数据对该数据结构进行测试，在数据装载速度、运行等方面都取得另人满意的效果。 (4)本文开发出一个地质地形可视化系统，实现了地质体(歪头山矿真实数据为例，也可加载其他矿山数据)的三维重构、平移、旋转、缩放、材质变换等三维动态显示功能。此外初步探索了三维引擎技术，三维引擎技术是虚拟现实技术的基础，利用本系统可以方便地浏览符合交换格式的各种三维模型。 论文开篇深入研究并总结了当前关于三维地质建模的理论及方法，然后利用歪头山地区的数据实现数字矿山三维显示系统。该系统重构出歪头山地区的三维地质模型，实现了三维地形的浏览、三维转换及其他辅助功能。设计者可以根据三维模型进行矿山设计，工作效率与设计准确度得到显著提高。系统提供的三维引擎功能为数据交换、共享带来了极大的方便，提高模型利用率和系统适应性。论文的最后总结了工作的不足和对后续工作的展望。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究意义

1.1.1数字矿山是矿产资源合理利用可持续发展的必经之路

1.1.2地质地形三维模拟技术

1.2研究现状

1.2.1地质地形三维模拟的含义

1.2.2地质地形三维模拟的研究现状

1.3研究内容

第二章地质地形表面生成算法

2.1数字地形

2.1.1 DTM和DEM

2.1.2 DEM的表示方法

2.2地质地形表面生成算法

2.2.1 TIN算法

2.2.2Grid算法

2.3算法实现

2.3.1 TIN算法

2.3.2Grid算法

2.4地形的三维可视化

第三章空间构模技术

3.1空间构模技术概述

3.1.1基于面模型构模

3.1.2基于体模型构摸

3.1.3基于面一体混合构模

3.2四棱柱构模法数据结构

3.3地质体的三维模拟

第四章三维模型的显示与交互操作

4.1基于OpenGL的三维显示

4.1.1 OpenGL技术体系

4.1.2 OpenGL中的变换技术

4.1.3 OpenGL和DirectX的比较分析

4.2三维地质体的交互显示

4.2.1模型可视化

4.2.2显示列表

4.2.3交互操作

第五章三维引擎技术

5.1三维引擎技术

5.2通用的数据交换格式

5.3三维引擎的实现

第六章结论

6.1研究总结

6.2实践意义

6.3工作展望

致谢

参考文献