矿井三维仿真可视化解决方案
煤矿地层三维可视化研究与实现
矿 的稳 定、安全 的生产对我 国的经济建设具有很重要 的作用 ，但 频繁 发生 的煤矿 安全 事故 （ 如瓦斯 爆 例 炸 、突水 等）严 重影 响着我 国煤矿工业 的安全生产和 发 展。基 于以上 问题 的提 出，在数字矿 山的建设 中实
基于 面 的煤矿 三维 数据 模型 主要 用于 对三 维地
２２ 三维数据模型相关算法研究 ．
在三 维地 质实 体建模 过程 中需 要用 到许 多的地 质数学 算法 问题 ，例如根 据有 限 的采 样点数 据插 值
生成任 意一 点 的空间位 置信息 或属性 信息 的方法 、
模型 。实验 系统运行 过程如 图ｌ 示 ： 所
地层 的构模 算法 、切 割算法 、挖掘算 法等 。
２ １ ６ ｏ 中阎高 ０ ２０ 新技扣 、１ ５ 址 ３
质 实 体 的表 面 进 行 表 示 ，像 地 表 地 形 、 某 一地 层 顶 底板 层面 、构筑物 或工程 的空间框 架和轮 廓 。 目 前 ，常用 的基于 曲面 的煤 矿三 维地质 模型有 线框 模 型 （ ｉｅ Ｆａ ｅ Ｍｄ １ Ｗ ｒ ｒ ｍ ｏ ｅ ）、样 条 曲面模型 （ ｐ ｉ ｅ Ｓ ｌｎ
本文 基于 东滩 煤矿十 四采 区 内的钻孔 基础 数据 ，主
地层 三维可 视化 就是运 用三 维地 学模拟 对现 实矿 山
的三 维 空 间 实体 在 计 算 机 系 统 中进 行 三 维模 拟 显
示 ，如三维 地层 、断裂 、矿 体和巷 道 的真三 维动 态
显 示 、三 维 巷 道 的空 间拓 扑 分 析 、 三 维矿 体 的 体 积 、储量 的计算等 。论文将通 过Ｍ ｃ ｏ ｏ ｔ ｆ ｉ ｅ ｉ ｒ ｓ ｆ Ｏ ｆ ｃ
煤矿井下作业场景复杂环境三维建模与重构方法
煤矿井下作业场景复杂环境三维建模与重构
方法
煤矿井下作业场景具有复杂的环境条件，为确保矿工的安全和提高作业效率，需要进行三维建模和重构。
下面将介绍一些常用的方法和技术。
首先，采用激光扫描技术进行数据采集。
激光扫描技术可以快速、精确地获取井下作业场景的点云数据。
这些数据包含了地面、支护结构、工具设备等元素的准确位置信息。
其次，利用点云数据进行三维重构。
基于点云数据，可以使用点云配准算法将多个扫描数据进行配准和拼接，生成一个完整的三维场景模型。
在重构过程中，可以利用图像处理技术对数据进行滤波和去噪，提高重建模型的准确性和清晰度。
此外，为了更好地展示井下作业场景，可以进行纹理映射和贴图处理。
纹理映射技术可以将高清图片和现实场景相结合，使三维模型更加真实。
同时，可以利用贴图处理技术将相关信息，如安全标识、设备位置等标注在模型上，提高可视化效果和操作指引。
最后，为了方便管理和使用，可以将建立的三维模型导入到专业的数据管理平台中。
通过数据管理平台，可以实现对井下作业场景的远程访问、分享和更新。
同时，还可以进行模型的浏览、分析和优化，为井下作业的决策提供支持。
总结起来，煤矿井下作业场景复杂环境的三维建模和重构是一项重要的工作。
采用激光扫描技术进行数据采集，利用点云配准和拼接生成三维场景模型，结合纹理映射和贴图处理进行模型增强，最后将模型导入数据管理平台，可以有效地提高作业安全和效率。
矿山地质勘察三维可视化管理系统与建模技术分析
矿山地质勘察三维可视化管理系统与建模技术分析发表时间：2018-09-17T10:48:17.610Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：王见林[导读] 摘要：矿山地质勘察三维可视化管理系统始终是将建模技术作为核心，然后以此为基础，整合矿山地质勘察三维可视化管理全要素信息，构建高度集成模式。
中国黄金集团新疆金滩矿业有限公司新疆鄯善 838200摘要：矿山地质勘察三维可视化管理系统始终是将建模技术作为核心，然后以此为基础，整合矿山地质勘察三维可视化管理全要素信息，构建高度集成模式。
而在目前建立矿山地质勘察三维可视化管理全要素信息系统，针对各项业务环节，整合所有矿山地质信息，已成为当前构建矿山地质勘察三维可视化管理系统所面临的主要难题。
本次就对矿山地质勘察三维可视化管理系统建设过程中所存在着信息孤岛问题展开了深入研究，实现对矿山地质勘察三维可视化管理模型构建与应用，为相关研究提供借鉴和参考。
关键词：矿山地质；勘察；三维可视化管理系统；建模技术 21世纪的地理信息技术在不断发展，矿山地质勘察三维可视化管理系统与建模技术也在不断提升。
对于矿山地质勘察建模工作来讲，该技术所依据的标准不同，技术本体的划分类型也不尽相同。
本文将简单介绍矿山地质勘察三维可视化管理系统与建模技术本体类型，论述矿山地质勘察三维可视化管理系统模型，并浅谈矿山地质勘察三维可视化管理系统建模技术中心建设。
一、矿山地质勘察三维可视化管理系统与建模技术本体类型目前，从宏观视角来看，矿山地质勘察三维可视化管理系统与建模技术本体类型可分为以下四种：作者简介:王见林(1987–),男,甘肃天水人，本科，地质工程师,主要从事矿山地质技术管理工作。
E-mail:：jianlinw2006@ 1、顶层本体应用在对通用型概念及概念关联性的本体，并非只针对某个领域，通常是任务、多个领域以及应用本体的主要信息来源，所谓的“通用型概念”和不同概念间存在一定的关联性，可以在不同任务、领域和应用的本体中继续沿用、继承与拓展。
煤矿井上下三维可视化系统
煤矿井上下三维可视化系统一、北京龙软:（一）地测空间管理信息系统：主要包括地质数据库管理系统、测量数据库管理系统、水文数据库管理系统、储量（三量）数据库管理系统、地质图形系统、测量图形系统、素描图形系统。
?????主要实现功能：????（17）自动生成巷道测量剖面图；????（18）自动生成“三书”报告等。
1、地质数据库子系统??? 主要功能：完成地层、勘探线、钻孔、煤层资料、断层数据等的管理、查询，同时为动态成图提供适时数据。
地质数据库系统-钻孔数据管理2、测量数据库子系统??? 主要功能：实现对井上、下测量基础数据的计算、管理；标定解算；动态查询以及为填图提供动态数据。
测量数据库系统-导线成果3、水文数据库子系统?????主要功能：实现对矿井涌水量、突水资料、长观孔水源井、抽水与水质与防治水数据资料的管理、查询，以及为图形的绘制提供所需的数据，并自动打印出表；水文数据库系统-矿井涌水量基础数据管理断层时，相关的地层自动处理；能够根据断层的落差自动调整断层两侧的地层；能够从数据库中提取数据自动注记地层、煤层结构；能够自动注记勘探线方位；能够快速、自动生成任意比例尺的勘探线剖面图、煤岩层对比图。
数据来源于数据库；能够高精度地处理数字化地质和地震剖面，使相应的坐标系统为地理坐标系统；能够修改地层的厚度，在地层中绘制巷道断面；能够在煤层中处理顶煤、底煤及采空能够处理推断煤层；能够处理不整合等地层界线；能够自动处理地层与断层间的楔形相交；能够从数据库提取数据自动充填钻孔柱状岩性；能够自动处理第四系水文地质岩性图例的填充；能够修改断层的参数；能够任意配置勘探线剖面图；地质图形系统地质图形系统-等值线生成地质图形系统-储量计算地质图形系统-剖面生成6、测量图系统子系统??? 主要专业功能：能够对任意比例尺的填图参数进行配置；能够通过极坐标和实际坐标方式完成任意比例尺采掘工程平面图的自动绘制。
实际坐标可以输入，也可以来源于测量数据库的最终成果。
矿井三维仿真可视化解决方案
行业应用前景
矿山行业： 提高矿山开 采效率，降 低开采成本
01
地质行业：提 高地质勘探和 研究效率，降 低勘探成本
环保行业：提 高环保监测和 治理效率，降 低治理成本
03
05
02
04
06
石油行业：提 高石油勘探和 开采效率，降 低开采成本
建筑行业：提 高建筑设计和 施工效率，降 低施工成本
城市规划：提 高城市规划和 管理效率，降 低管理成本
安全预警：对矿井安 全隐患进行预警，降
低事故发生率
培训教育：提供虚拟 培训环境，提高员工
技能水平
设备管理：对矿井设 备进行管理，确保设
备正常运行
数据分析：对矿井生 产数据进行分析，为
决策提供支持
技术实现
数据采集与处理
数据采集：通过传 感器、摄像头等设 备实时采集矿井数 据
01
数据预处理：对采 集到的数据进行清 洗、去噪、归一化 等处理
应用场景
矿井设计规划
地质建模：利用三维仿 真技术，构建矿井地质 模型，为设计规划提供 基础数据。
01
通风系统设计：设计矿 井通风系统，确保矿井 内空气流通，保障矿工 安全。
03
02
04
采矿方案设计：根据地 质模型，设计采矿方案， 包括采矿方法、采矿设 备、采矿路线等。
排水系统设计：设计矿 井排水系统，确保矿井 内积水及时排出，保障 矿井安全。
矿井三维仿真可视化解决方案
演讲人
目录
01. 解决方案概述 02. 应用场景 03. 技术实现 04. 案例分析
解决方案概述
矿井三维仿真技术
01
利用计算机图形学和虚拟 现实技术，构建逼真的三 维矿井模型
一矿井三维通风动态仿真模拟系统主要技术参数及要求
一、矿井三维通风动态仿真模拟系统主要技术参数及要求1、系统需基于真三维可视化通风仿真图形管理平台,建立的三维通风网络图形真实反映巷道空间关系，任意通风网络节点由三维坐标(X，Y,Z）进行控制，节点坐标调整方便,系统需兼容AutoCAD图形数据，可直接导入AutoCAD图形文件自动生成基础通风网络拓扑图形，同时可将建立好的三维通风立体图形直接输出为AutoCAD图形文件。
2、系统需包含完善的通风网络解算数据库，通风网络数据库所建立的巷道属性包括：编号、名称、风量、风速、空气密度、巷道长度、断面面积、断面周长、摩擦阻力系数、局部阻力系数、风阻、阻力、相对全压、相对静压、绝对压力、速度压力、三维坐标、干球温度、湿球温度、围岩温度等。
三维通风动态仿真模型和通风网络数据库中的数据一一对应，矿井通风系统调整后,三维通风仿真模型和通风网络数据库需相应动态变化。
3、系统需基于高效、成熟的通风网络解算算法，解算算法最大支持的通风网络分支数大于10,000条,单次解算时间小于3秒，基本实现实时解算，解算精度用户可控制。
三维通风立体图形拓扑结构或参数变化后，系统可自动识别通风网络拓扑结构变化,实时进行网络解算，并显示最新的通风网络分析参数。
4、在三维通风立体图形上动态显示风流方向和相关通风参数，动态显示的风流方向和风流速度真实反映井下巷道风流关系。
具备可视化展现方法将某一数据项中特定区间数据突出展现功能，方便通风技术人员发现通风系统的薄弱环节或超限数据。
5、系统需具备多窗口并行计算功能，可基于多窗口对三维通风网络模型不同方位同步进行浏览，便于同步观察通风系统某一分支调整对其他关键分支巷道的参数影响。
6、系统需具备完善的常用摩擦阻力系数表和主流风机数据库，数据库可任意扩充；可在风网优化设计的基础上自动进行风机选型和风机运行工况点分析。
7、系统需支持自然分风解算和强制分风解算，可对任意风路固定风量、固定风压，实现风流按需分配解算和通风系统动态仿真模拟。
三维矿业软件在矿山地质数字化中的应用
三维矿业软件在矿山地质数字化中的应用随着科技的不断发展，矿山地质数字化技术在矿业领域中的应用愈发重要。
而三维矿业软件作为数字化技术中的重要工具，其在矿山地质数字化中的作用也越来越受到重视。
本文将重点探讨三维矿业软件在矿山地质数字化中的应用，以及其对矿山地质勘探、资源管理、安全生产等方面的积极影响。
1. 地质建模三维矿山软件通过数字化技术，可以快速、精准地进行矿山地质信息的建模。
传统的地质勘探需要依靠地质勘探员的个人经验和手工绘图，不仅费时费力，而且容易产生错误。
而三维矿山软件可以将地质数据进行数字化处理，实现地质信息的精确建模，为矿山地质的详细分析提供了可靠的数据基础。
2. 地质信息可视化三维矿山软件可以将地质信息数字化呈现在三维虚拟空间中，使得地质信息更加直观、清晰。
通过虚拟现实技术，勘探人员可以在模拟的地质环境中进行勘探和分析，不仅提高了工作效率，还能够减少人员在野外勘探中的风险。
3. 地质数据分析三维矿山软件能够快速有效地整理和分析大量地质数据，为地质勘探提供了强大的数据分析工具和技术支持。
通过数据分析，可以对矿山地质结构、矿产资源分布等信息进行深入挖掘，为矿山勘探提供更为准确的地质信息和资源评估数据。
二、三维矿山软件在矿山资源管理中的应用1. 资源评估三维矿山软件可以通过对地质数据的分析和建模，实现对矿产资源的精准评估。
传统的资源评估需要大量的人力物力，而且容易受到主观因素的影响。
三维矿山软件可以通过数字化技术，减少了人为因素的干扰，提高了资源评估的准确性和可靠性。
2. 矿山规划在矿山开发过程中，矿山规划是至关重要的一环。
三维矿山软件可以通过对矿山地质信息的建模和分析，实现对矿山的合理规划。
在规划过程中考虑到地质特征、矿产资源分布等因素，可以最大程度地提高矿山的开采效率和资源利用率。
3. 生态环境保护矿山开发过程中，保护生态环境是一个重要的问题。
三维矿山软件可以通过地质信息的数字化和可视化，对矿山开发区域的生态环境进行全面评估和规划。
矿区实景三维建模及Web可视化管理平台的构建
矿区实景三维建模及Web可视化管理平台的构建发布时间：2023-03-06T08:22:52.990Z 来源：《中国科技信息》2022年19期10月作者：李建东苏锦全张金贵[导读] 本文主要讨论基于低空无人机倾斜摄影测量的矿区大面积部件级实景三维建模及Web可视化管理平台构建李建东苏锦全张金贵（鹤庆北衙矿业有限公司，云南大理 671507）摘要：本文主要讨论基于低空无人机倾斜摄影测量的矿区大面积部件级实景三维建模及Web可视化管理平台构建。
在建模方面着重考虑外业航飞时间窗口选择、建模速度、建模质量、建模精度之间的关系。
在可视化方面主要基于B/S技术，确定数据存储方式、素材、场景、用户管理等技术要点。
在功能方面以实景三维模型、DOM为底图，将矿权、林土地、管线等重要地理实体进行叠加管理，扩展模型单体化、BIM模型和基本量测等功能，实现矿区“一张图”管理。
关键词：倾斜摄影； B/S ；可视化；一张图Construction of 3D modeling and Web visualized management platform for mine real sceneABSTRACT: This paper mainly discusses the construction of 3D modeling and Web visualization management platform for large area parts based on tilt photogrammetry of low-altitude UA V. In terms of modeling, the relationship among flight time window selection, modeling speed, modeling quality and modeling accuracy is emphasized. In terms of visualization, mainly based on B/S technology, data storage, material, scene, user management and other technical points are determined. In terms of functions, the 3D real scene model and DOM are used as the base map to carry out overlapping management of important geographical entities such as mineral rights, forest land and pipelines, and expand the functions of model monomer, BIM model and basic measurement, Realize "one map" management in mining area.KEY WORDS: oblique photography; B/S; Visualization; A picture0引言近年发展的低空无人机倾斜摄影测量技术为高空间分辨率、高时间分辨率、大范围的基础地理信息数据采集与更新提供了重要的手段[2]。
矿井通风三维仿真系统设计与实现
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Ｓ ｉ ｃ ｄ ｅｈ ｏｏｙＢ ｉｎ ， Ｂ ｉｎ ０ ０ ３ ｈ ａ ｃ ｎ ｅ ｎ ｃｎ ｌ ｅ ｉｇ ｅ ｉｇ１０ ８ ，Ｃ ｉ ） ｅ ａ Ｔ ｇ ｊ ｊ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｒ ｔ ｃ ｈ ａ ｅ ｆｓａ ｎ ｅ ｅ ｎ ｅ ｓｏ ｃｕ ｌ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｎ ｓ ａ ｖ ｎ ｉ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ｍｏ ｅ ｓｒ ｃ ： ｏ ｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｓ ｆｔ ｏ ｔｆ ａ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｆａ ｔ ａ ｏ ｕ ｔ ｆ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ ｍｉｅ ， ｅ ｔ ａｉ ｙ ｔ ｍ ｄ ｌ ｔ ｙ ｔ ｐ ｏ ｕ ｌ ｏ ｉ ｃｕ ｉ ｇｎ ｔ ｏ ｋｏ ｅ ｔ ａｉ ｎ ｍｏ ｅ ， ｐ ｗｅ ｆ ｅ ｔ ａ ｉ ｎｍｏ ｅ ｎ ｏ ｔｏ ｆ ｈ ｅ ｔ ａ ｉｎ ｆ ｃ ｌ ｉｓｍｏ ｅ ｉ ｓａ ｌ ｈ ｄ ａｔ ｒ ｅ ｎ ｌ ｄｎ ｅ ｗ ｒ ｆ ｎ ｉ ｔ ｄ ｌ ｏ ｒ ｎ ｉ ｔ ｄ ｌ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅｖ ｎ ｉ ｔ ｉ ｔ ｄ ｌ ｓ ｔ ｂ ｉ ｅ ｆ — ｖ ｌ ｏ ｏｖ ｌ ｏ ａ ｏｔ ｌ ｏ ａ ｉｅ ｅ ｓ ｅｒ ｓ ａｃ ｉｇ ｏ ｅｐ ｉ ｃｐ ｅ ｆ ｎ ｅ ｔｌｔ ｎ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ａ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇａ ｄｓ ｓｅ ｔ ｅ ｎ ｔ ｎ Ａ ａ ｗｏ ｋ ｏ ｗｅ － ａ ｅ Ｄ ｉｕ ｌ ｅ ｒ ｈ ｎ ｎ ｔ ｒ ｉ ｌ ｓ ｍｉ ｅｖ ｎ ｉ ｉ ａ ｅ ｎ ｄ ｔ ｏ ｅ ｓｎ ｎ ｙ ｔ ｍａｉ ｄ ｆ ｉ ｏ ． ｈ ｎ ｏ ａｏ ｐ ｃ ｉ ｉ ｆ ｍｅ ｒ ｆ ｂ ｂ ｓ ｄ ３ ｖ ｓ ａ ｒ
三维矿体模型建设方案
三维矿体模型建设方案构建三维矿体模型，实现矿井掘进区域的地层结构、地质构造、煤层，顶板和底板岩性，厚度、水富集区等的三维可视化。
以三维地质静态模型为基础，不断融入矿企生产过程中的实时、动态、高精度地质信息，实现三维地质模型的动态更新、规划切割、交互漫游、属性查询等。
1、矿区地质体建模1.1 矿区钻孔三维建模钻孔模型的构建采用钻孔自动建模的方法，将原始数据进行标准地层编辑与钻孔标准化后，利用建模工具进行自动建模。
通过选择钻孔数据，利用钻孔基础地理位置、标高等基础信息、钻孔分层信息，设置截面半径、标准分层版本、模型名称、颜色或纹理样式等参数，利用三角化技术，在场景中构建三维钻孔模型。
同时可以利用测井数据进行测井曲线的三维建模。
图钻孔模型和测井曲线1.2 矿区地质体结构建模（1）多源数据耦合层状地质体快速建模对于简单层状地质体，系统将采用“钻孔-剖面/等值线-地层实体”构模的整体建模思路，采用所有地层界面共用的网格模板来构建各个地层面，再根据建模范围和精度（网格间距）要求生成地形网格基础上，从基础数据库中可提取钻孔点位和分层信息叠加等值线数据生成地层面强约束点，从剖面中提取有关地层边界线信息，基于地形网格应用这两类数据进行插值计算构造各地层面模型，最后根据地层之间的叠覆关系等地质信息生成地层实体模型，同时，对于地表模型可添加地形约束，构建出真实地形地貌单元的地质模型。
对建立完的地质模型，可以不断的添加各种约束数据，指定约束数据的影响范围，对地质模型进行反复的重构更新，从而更精确的去表现真实的地质形态。
这种建模方法需在建模范围内整理出一套一致的、宏观上的、具有固定层序的地层划分方案。
采用这一方法一般可通过钻孔数据直接建立三维地层模型，对于地质情况比较复杂的区域，如包含夹层、尖灭、透镜体等特殊地质现象的区域，可通过补充剖面、地层平面分布图（用于确定地层边界和地层面起伏变化情况）和设置参数等方式干预建模。
实际应用时对于特定的建模区域，可能会有数目众多的钻孔，这些钻孔能够提供的信息包括各个钻孔的位置（地理坐标）、钻孔的类型以及地层的分层信息等。
地下金属矿山三维可视化采矿设计方案
地下金属矿山三维可视化采矿设计方案摘要：经济与社会的不断进步以及科学技术的日新月异，推动了采矿事业的蓬勃发展。
地下金属矿山三维可视化采矿指的是通过信息技术，实现人机交互的三维可视化的实体模型，该实体模型就相当于真实的矿山内部缩小版,通过实体模型可以准确的观测到矿山内部的实际情况，完成对矿块及盘区的合理划分、建立采切模型，计算采矿数量及爆破总量。
关键词：地下金属矿山；三维可视化；采矿设计方案三维可视化采矿设计方案地下金属矿山设计工作的一种新模式,传统的地下金属矿山设计工作人员依然沿用的是CAD或者是计算机辅助技术，由于这种传统的设计方案缺少1维空间的缘由，导致了在地下金属矿山开采中存在着了一定的缺陷。
随着采矿事业的不断发展，三维可视化采矿设计方案应用而生。
一、地下金属矿山三维可视化技术概述经济与社会的不断进步以及科学技术的日新月异，推动了采矿事业的蓬勃发展，地下金属矿山三维可视化采矿设计方案有效且恰当的弥补了传统CAD技术中的缺陷。
三维可视化采矿设计方案在地下金属矿山中应用，减少了在具体施工过程中的误差，降低了施工成本，提高了开采的效率。
与此同时，利用三维可视化技术还可以帮助施工人员准确的计算出矿体采切的总量。
通过三维可视化对地下金属矿山进行开采前的演练，可以避免工作人员在实际操作中的失误，提高效率，降低危险，输出施工图，为下一步的施工提供重要的理论依据。
二、三维可视化采矿设计方案的可行性分析众所周知，在对地下金属矿山具体的开采过程中，还需要对各种不同的信息进行分析与整理。
那么，如何才能将这些信息以更加生动的方式体现出来，进而准确的展现与技术人员面前，就需要利用一定的技术才能得以实现。
目前，在我国的地下金属矿山开采过程中依然采用的是施工图纸或者是文字的形式来对相关数据进行描述，这种传统的设计方法给后期的地下金属矿山的开采、数据的查询以及施工图纸的更改带来了很多的不便之处，十分不利于地质工作者对地下金属矿山的勘探，所以，三维可视化采矿设计方案在地下金属矿山中的应用具有十分重要的现实意义。
基于ArcGIS的矿井三维可视化方法
基于ArcGIS的矿井三维可视化方法赵新华;张元平;陈玉明【摘要】建立矿井三维可视化系统对于提高矿山的管理水平及工作效率、指导矿山开采设计与工程施工、保障矿山生产安全等具有重要意义.文中首先介绍了地学三维建模方法,然后提出了基于ArcGIS的矿井三维可视化方法,并基于ArcEngine 开发环境开发了矿井三维可视化原型系统,通过实验证明文中提出的矿井三维可视化方法切实可行.【期刊名称】《矿山测量》【年(卷),期】2011(000)002【总页数】3页(P76-78)【关键词】数字矿山;三维可视化;矿井;ArcGIS【作者】赵新华;张元平;陈玉明【作者单位】河南省地质测绘总院,河南,郑州,450006;河南工程学院软件学院,河南,郑州,451191;郑州大学水利与环境学院,河南,郑州,450001【正文语种】中文【中图分类】P208随着全球矿山信息化进程的逐步推进,“数字矿山”这一概念被明确提出。
数字矿山是指:在统一的时空框架下,对真实矿山整体及其相关现象的统一理解、表达与数字化再现,是数字矿区和数字中国的一个重要组成部分[1]。
数字矿山是一个复杂的系统,应用模式众多,而矿山的三维可视化由于能立体直观的表现矿山的矿产开采信息,在数字矿山中处于重要地位。
目前我国采矿业总体信息化水平还不够高,矿山三维可视化与地理信息系统(GIS)的结合——矿山三维GIS应用研究也只是刚刚开始,在矿山中的应用并没有取得突破,与国际水平有较大差距[2]。
矿井三维可视化作为矿山三维可视化的一个具体应用,由于其能立体、直观、准确地反映井下巷道及其空间关系,在矿山的开采设计与工程施工、保障矿山生产安全方面具有重要意义。
目前,地质体三维空间构模方法已经成为三维地质模拟系统和三维地理信息系统的研究热点。
在过去的十余年中,已经陆续的提出了20余种空间构模方法,不以准3D 和真3D来区分,可将空间构模方法归纳为面模型、体模型和混合模型三类[3]。
利用3DMine软件构造三维矿体模型的探讨
利用3DMine软件构建三维矿体模型的探讨地质体三维可视化模型构建是地质资料集成和二次开发的最佳方法。
它具有形象、直观、准确、动态、信息丰富等特点。
但国内很多金属矿山矿床成矿构造复杂，通常是将勘探线剖面矿体轮廓线切分为多个区域，逐个连接或者添加控制线。
上述方法虽然能够解决部分复杂矿体连接的问题，但对于解决形状和顶点数目差异较大的相邻轮廓线构建问题,这些方法均有一定的局限性,不能很好的构建出实体模型。
面对复杂矿体时，分区越多，加控制线越多，可能引起的自相交三角片越多。
本文利用3DMine 三维矿体建模软件提供的DTM模块和实体模块功能，先构建单独三角网，然后将三角网合并为实体，将复杂矿体很好的进行构建。
1相关概念和基本流程基本方法就是，将原本的闭合轮廓线分割为两相连接的多段线，然后利用实体模块里面的开放线到开放线功能，将人工能够定义下来的三角网先确定，然后逐步闭合实体，将自相交部分逐步集中，从而完成轮廓线间的三维形体表面构建。
2具体步骤2.1示例矿体资料图1为示例矿体20m标高水平投影轮廓线1、2、3，图2为20m标高水平投影4、5，图3为五个矿体侧视投影图。
图120m标高水平投影图图2矿体0m标高水平投影图3五个矿体轮廓线侧视2.2操作步骤1）如图4、5分别做1-4,2-4实体，再利用实体之间交线功能，做出交线。
图4做闭合线之间连接三角网图5做出两模型之间实体交线2）如图6、7。
找出实体交线与4号轮廓线的交点，找出这两交点对应的2号轮廓线对应顶点，连接直线。
然后用开放线到开放线连接功能，连接三角网，分别构建成两DTM面。
图6找出相交线与矿体圈之间的交点图7重新连接三角网。
3）如图8。
重新连接三角网后，对应两实体之间的相交部分的切口就已经做好了，因为是根据两实体之间的交线做出的三角网，所以，当重复步骤做1号矿体圈和4号矿体圈之间的三角网的时候是无缝连接，不会出现开放边、自相交等冗余部分，不需要做其余的修改操作。
煤矿地质三维可视化的研究与应用
曲 新 等岙
图 ６ 插入约束线段 ａ 和 ｂ ｂ ｃ后带约束条件 的
Ｌ ｗ ｏ Ｏ ａ ｓｎ Ｐ交换 的完成 Ｌ
２３狄洛尼三角网的生成算法 ． （）分而治之算法 １ 分而治之算法又称分 治算法是 由 Ｓ ａ ｓ Ｈｏｙ ｈ ｍｏ 和 ｅ
二人在 １７ ９ ９年提 出的一种利用平面点生成 Ｄ ｌ ｎｙ ｃ ｕ ａ ａ 三角网的方法 。
、
图 ３ Ｌ ｗｏ Ｏ ａ ｓｎＬ Ｐ交换 的完成
２２带约束条件 的狄洛尼三角网 ．
带约束条件的狄洛尼三角 网与考虑 了预先给定 的
约束条件 。图 ４所示是一个把两条断裂线 （ 图中虚线
表示 ）作为约束条件 的 １ ６个平面点的狄洛尼三角网。 图 １ １ 个平面 点集合 的狄洛尼三角网 ６
当有一个新点插入到三角形 时候 ，新插入 的点与
原来三角形的相对位置关系经过狄洛尼法则 ，一个新
点插入三 角形后形成新三 角形 的过程就如图 ２所示 。
＼ ＼
图 ４ 带约束条件 （ 两条断裂 线，以虚线表示 ）的狄
洛尼三角 网
－
一
个新 点插入后 ，约束 的狄洛尼三 角网中点、三
角形和约束线
（ ａ ）在三角形 内 （）在三角形外接 圆内 ｂ （）在三角形外接 圆上 （）在三角形外接圆外 ｃ ｄ
图 ２ 点与三角形之间可能的关系
当一个新点插入后 ，如何 能保证生成 的新三角形
最理想 （ 最接近等边 ） ａ ｓｎ提 出了局部最优方法 ，Ｌ ｗ ｏ （ Ｏ － Ｌ ｃｌ 砸 ｍ ｚｔ ｎ ｒｃｄｒ ） 交换 凸四边形 Ｌ Ｐ ｏ ａＯ ｉａ ｏ ｏ ｅｕｅ ： ｉ Ｐ 的对 角线 ，可获得等角性最好 的三角网 （ ３（ ） 。 图 ｂ） 图３ 所示反映一个新 点 Ｐ插入后 ，不带约束的三角 网 的 Ｌ Ｐ交换过程 。 Ｏ
煤矿虚拟现实系统三维数据模型和可视化技术与算法研究
煤矿虚拟现实系统三维数据模型和可视化技术与算法研究一、本文概述随着信息技术的快速发展，虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术以其独特的沉浸式体验，在多个领域都展现出了巨大的应用潜力。
煤矿行业作为国民经济的重要支柱，其安全生产、高效运营以及员工培训等方面都面临着巨大的挑战。
因此，将虚拟现实技术引入煤矿行业，构建煤矿虚拟现实系统，对于提升煤矿生产的安全性和效率，以及优化员工培训方式具有重要意义。
本文旨在研究煤矿虚拟现实系统的三维数据模型和可视化技术与算法。
我们介绍了煤矿虚拟现实系统的基本概念和应用场景，分析了其在煤矿行业中的重要性和应用价值。
我们对煤矿虚拟现实系统的三维数据模型进行了深入研究，包括模型的构建方法、数据结构以及优化策略等。
在此基础上，我们进一步探讨了煤矿虚拟现实系统的可视化技术与算法，包括三维渲染算法、碰撞检测算法以及交互控制算法等。
通过本文的研究，我们期望能够为煤矿虚拟现实系统的设计和开发提供理论支持和技术指导，推动煤矿行业的技术创新和产业升级。
我们也希望能够为相关领域的研究人员提供有价值的参考和启示，共同推动虚拟现实技术在煤矿行业的应用和发展。
二、煤矿虚拟现实系统概述煤矿虚拟现实系统是一种利用先进的信息技术，特别是三维建模、可视化技术和高级算法，来模拟和再现煤矿真实环境及其操作过程的系统。
这种系统的出现，极大地改变了传统的煤矿设计、生产、培训和管理模式，为煤矿行业的数字化转型提供了强大的技术支持。
煤矿虚拟现实系统通常包括数据采集、数据处理、三维建模、虚拟环境生成、交互设计和系统集成等多个环节。
其中，三维数据模型是整个系统的核心，它通过对煤矿环境的精确测量和细致描述，构建出高度逼真的虚拟世界。
可视化技术则负责将三维数据模型转化为用户可以直接观察和交互的视觉信息，使得用户能够身临其境地体验煤矿环境。
在煤矿虚拟现实系统中，算法研究同样占据着重要的地位。
这些算法不仅涉及到三维模型的生成和优化，还包括虚拟环境中的物理模拟、碰撞检测、路径规划等多个方面。
矿井三维可视化系统平台的研究
矿井三维可视化系统平台的研究摘要：矿井生产的安全性尤其重要，为了保证安全生产，高效率生产，必须加强矿山技术建设。
信息的传输需要空间载体，而针对矿井三维模型可视化的需要，我们必须设计并实现矿井三维可视化模型。
系统主要包括不同断面巷道模型的分类和参数化构建、矿井液压支架模型的实现、巷道纹理材质库的选择、光照选择，巷道漫游等。
关键词:矿井三维可视化数字矿山企业信息化矿产是我国工业发展的主要燃料，矿井生产主要依靠采掘、通风、运输、排水、供电等系统，如果我们可以将这些系统运行中的数据通过计算机输入设备传输，变换后叠置在矢量矿图上，以此来揭示各种数据信息之间的关系，我们就能及时实现信息的可视化定位，全方位的定点系统的运行情况，达到实时监测的目的，这也是现代矿井技术发展的关键，也是推动矿井生产安全管理的重要途径。
因此，如何有效地收集、处理大量的系统运行数据，使这些信息可视地表达出来，并自动进行分析，成为现代矿井生产的主要目标。
1 GIS技术与三维可视化技术GIS（Geographic Information System）是现代新技术，它以计算机为主要载体，是进行数据管理和分析的主要系统工具，我们将GIS 运用到矿井的生产和管理中，系统通过对矿井各种地质、地形因素的综合研究和分析，以此来获得可以满足系统操作的信息数据，并能以图表、图形、图像等形式将各种数据信息表达出来。
三维可视化技术可以将大量的数据通过图表和图像的形式表现出来，让原本抽象的数据变得更具体、更直接，还能将事物之间的联生动的展现出来，以此来提高人们对数据信息的理解，做出更准确的决定。
三维可视化技术是一种新的系统思想，并随着科技的发展，已经在各个领域得到了广泛的应用，是当前矿业、地质、岩土、地球物理等研究领域的前沿和热点，用该项技术对矿井工作加以辅助，有利于将工作人员所需要的数据立体的呈现出来，通过对地质、地形等单元层位的拾取、追踪，分析层位间的切割关系，并总结出规律，以便提高工作的精确度。
矿井三维可视信息系统及其应用
信息技术在我 国矿 山安全生产管理中的应用受 到了越来越广泛的重视 ， 为了提高安全管理的效率 ，
满足安全策略综合性 、 预见性 、 跨区域 的管理要求 ，
孔数 据转变 的软件 ，将 Ｅ ｃｌ ｘｅ 中的钻孑 数据转 成 Ｌ
ａａｉ ｅ 降低管理 、 生产成本 ， 适应数字化矿山的需要 ， 建立 Ｐ ｒｖ ｗ中的数据 。
沉降等三维模型 ， 提高安全生产和资料分析水平 ， 审
查矿井数据的质量和对数据的开发 ，以便获得对数
据 的更好 理解 ，通器两台， 从计算机输入两路信号产生左右眼图像 ， 用４ 台投影机投影产生立体图形投在投影幕上 。
料展示给更多的人 ，将学习型模式的信息和资料转
唐 宇， 张世炜， 钱长彪， 张 宇
（ 徐州 矿务 集 团有 限 公 司 夹河 煤 矿 ，江苏 徐州 ２ １６ ） ２ １７
摘
要： 夹河煤矿 受复杂地质条件影响布置的不规则 综采 工作 面在 推进 中采用逐步减架 、 调
采、 补掘巷道 等 回采 工艺 ， 实现 了复杂地质条件下不规则综采工作面 的安全高效 回采 ， 高 提 了煤炭资源采 出率 ， 减少 了区段煤柱损 失， 提高 了工作 面单产 。
２ １ 年 第 ４期 ０１
Ｎｏ ．４ ２ ０１１
煤
炭
科
技
７ ３
Ｃ０ＡＬ Ｓ ＥＮＣＥ ＆ Ｔ ＣＩ ＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ ＭＡＧＡＺ ＮＥ Ｉ
文 章 编 号 ：０８ ３３ （ ０ ）４ ０７ — ２ １０ — ７ １２ １ ０ — ０ ３ ０ １
不规则工作面安全高效回采技术实践
一
煤矿三维可视化技术是 国内外研究 的热点 ， 在 司庞庄煤矿与加拿大 Ｍ Ｒ Ｒ Ｏ公司合作研究建立 ＩＡ Ｃ
矿井三维仿真可视化解决方案
跨平台数据交互技术
总结词
跨平台交互
VS
详细描述
利用跨平台数据交互技术，实现不同平台 之间的数据共享和交互，提高数据利用效 率和系统整体的可扩展性，满足不同用户 的需求。
06
市场前景与竞争分析
市场需求预测
01
02
03
预测一
预测二
预测三
随着虚拟现实技术的不断发展， 矿井三维仿真可视化解决方案的 市场需求将不断增长。
02
03
目标客户
采矿企业、政府矿山管理部门、相关 研究机构等。
方案特点与优势
特点 高度逼真的三维仿真效果 实时监控与数据更新
方案特点与优势
全面的信息展示与交互
大规模数据处理能力 优势
方案特点与优势
01
02
03
提高矿井安全性
直观的矿井环境展示有助 于及时发现和应对安全隐 患。
提高生产效率
实时监控有助于优化生产 流程，提高生产效率。
随着5G等新一代通信技术的普及，矿 井三维仿真可视化解决方案将在远程 监控、应急救援等领域迎来新的应用 机遇。
07
结论与展望
研究成果总结
实现了矿井三维仿真 可视化技术突破
本研究成功开发出基于虚拟现实 技术的矿井三维仿真可视化系统 ，实现了对矿井环境、设施和作 业过程的真实再现。
提高了矿井安全管理 和应急响应能力
竞争三
行业内竞争对手之间的合作与联盟也是市场格局变化的一个重要 因素。
技术发展趋势与机遇
01
技术趋势一
02
技术趋势二
未来，矿井三维仿真可视化技术将更 加注重用户体验，包括更高的画面质 量、更流畅的操作等。
大数据和人工智能技术的应用将进一 步提高矿井三维仿真可视化解决方案 的效率和准确性。
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矿井三维仿真可视化 解决方案
客户收 益
解决方 智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案 案
现状分 析
现状分析
矿井运营工作面临的挑战
环境条件
安全 风险
地形 复杂
成本 高昂
随机 多变
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现状分 析
客户收 智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案 益
解决方 案
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全矿井虚拟现实监测系统
以Meta平台为基础建立的全矿井虚拟现实监测系统， 为采矿领域的科研管理和工程人员提供身临其境的矿 山体验和研究环境，其高度的逼真性、实时的人机交
线收发 服务器 其他
有线通信
无线通信
RS232/485总线
解决方案
矿井模拟
矿山环境的模拟：运用虚拟现实技术将矿山的整体规 划设计、矿山内矿床、巷道和建筑间的相互关系非常 直观生动地展现出来。
智慧小区云服务平台整体工解艺决方流案程智慧模小拟区云：服全务平面台仿整体真解模决方拟案演智慧示小矿区云井服下务平的台各整体种解作决方业案 场景，用户可以任意漫游观看甚至操作场景中的仿真 器械。也可以按照预定规则在场景中运行设计好的作 业预案，从而测试预案的可行性和作业效果。
解决方案
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解决方案
智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案
现状分 析
解决方 智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案 案
的运行以及井下各种情况举重要作用，然而目前这些 传感器信号分别单独处理，未能集成到一起，且信号 多以数字、文字、符号的形式表现，与真实环境相差 较远，所以未能得到充分应用。
现状分析
结论
煤矿生产环境条件复杂，煤炭开采活动中，存在着大 量不安全因素，要保证人的安全，离不开对开采环境 的真实了解——安全管理人员需要了解管理区域内存
应急指挥
安防演练
事故总结
隐患诊断
工艺设计
预案验证
现场作业
业务监督
矿井展示
员工培训
现状分析
传统监控方式面临的挑战
现代矿山工业中，各类传感器被广泛应用，如火灾报 警传感器、瓦斯报警传感器、视频监控传感器、各类 压力和位移传感器等。这些传感器对于监控各类设备
智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案智慧小区云服务平台整体解决方案
通过该功能可以进行矿井展示、预案验证和工艺设计 等工作
解决方案
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解决方案
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事故仿真
对事故仿真控制模型输入相应的试验数据，经过系统 的一系列计算后，可以在三维环境中实时、逼真地把 事故场景展现出来。如瓦斯的扩散过程、发生透水后
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互性、强大的管理决策系统，让广大科研管理和工程 用户在实验室、办公室中就可以对矿山进行测监控制， 实时反映矿山安全生产信息和整体情况。
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客户收 益
客户收益
培训演
综合一 体化监
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减少现 场作业
控
全矿井
频次
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安全经
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解决方案
全矿井虚拟现实监测系统
业 务 层
矿井 展示
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事故 总结
应急 指挥
隐患 诊断
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三维可视化监控
层
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系
统
Meta平台
层
传 传感器 报警 输 层
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在的事故隐患;而煤炭开采矿工则需要有一定的安全知 识和防范意识。由于受到各种环境因素的限制，人类 不可能采用实际模拟的方式，使每个人均能置身于真 实的环境中，有时真实感受安全的状况也是不安全的， 因而需要有一个能够模拟真实环境的系统来辅助人员 感受这种环境。
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通过输入真实事故中采集到的数据，可以对事故的发 生原因、演进过程、造成的结果进行可视化的仿真研 究，为今后事故的预防和救援提供依据。
通过该功能可以进行人员培训、安防演练、事故总结 等工作。